DE2421328A1

DE2421328A1 - Linear-rollenlager

Info

Publication number: DE2421328A1
Application number: DE2421328A
Authority: DE
Inventors: Gerard Demay
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-05-02
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1974-11-14
Also published as: GB1472287A; US3920289A; FR2228392A5; IT1010275B; DE2421328C2

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE " BüMLlNG " KlNNE

TEL. (0311) 539653-56 TElEX: 524841 tlpM CABLE ADDRESS: Germaniapatent München

8000 München 2

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B 6002

Gerard Demay
Lons-Pau, Frankreich

Li near--Ro Ilen lager

Die Erfindung bezieht sich auf Linear-Rollenlager die man ebenfalls als Rollenbahnen bezeichnet und dit insbesondere zur Anordnung auf Werkzeugmaschinen bestimmt sind, um die Translationsbewegung von Schlitten über große Längen, unter erhöhten Lasten und mit einem geringen Reibungskoeffizienten zu erlauben und dabei eine Führung mit einer sehr großen Präzision zu gewährleisten.

Lager dieser Art v/erden gewöhnlich hergestellt, indem in einem parallelepipedischen Block zwei Rillen mit Eechteckquerschnitt ausgespart werden, die sich am oberen und am unteren Teil des Blocks gegenüberstehen; die oberen III/10

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Rillen sind mit den unteren Rillen durch gekrümmte Rillen verbunden, die in Blöcke eingebracht wurden, die an zwei Enden des vorhergehenden Blockes zusammengesetzt sind. Bei einer solchen Anordnung ist es möglich, daß die Lager, deren zylindrische Endspitzen in den Rillen ruhen, diese kontinuierlich durchlaufen.

Bei dieser Lösung tritt nachteiligerweise' eine Diskontinuität der Führungswände an den Verbindungsstellen der diversen Elemente auf, die das Lager bilden; dies führt dazu, daß sich die Rollen bei der Benutzung verschlechtern und sich leicht bei ihrem Rücklauf querstellen, was das Rollen blockiert und dadurch die gesamte Werkzeugmaschine, die vor einem Ersetzen der Linear-Rolle, die die Panne hervorgerufen hat, nicht wieder in Gang gesetzt werden kann; ein solches Ersetzen legt eine sehr umfangreiche Maschine während zahlreicher Stunden still.

Mit der Erfindung werden die genannten Nachteile überwunden; sie betrifft ein Linear-Rollenlager, das erfindungsgemäß aus einem einzigen Block gebildet ist, der zwei kontinuierliche, symmetrische einander gegenüberstehende Rillen aufweist; diese beiden Rillen sowie die Oberflächen,

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in denen sie ausgespart sind, v/eisen keinerlei Abweichung von der Kontinuität auf.

In einer vorteilhaften Ausführungsform haben die beiden Rillen einen V-Querschnitt, wobei jede Rolle an ihren beiden Enden eine tetraedische Höhlung aufweist; zwischen jeder Höhlung und der V-förmigen Rille sitzt eine Kugel zur Gewährleistung der Rollenführung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rollenlagerblocks bekannter Art;

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschlußelements für den Rollenrücklauf, das an jedes Ende des Blocks nach Fig. 1 gesetzt wird;

Fig. 3 zeigt eine perspektivische und zum Teil geschnittene Ansicht mit weggelassenen Teilen zur Veranschaulxchung des erfindungsgemäßen Rollenlagers;

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Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt des Rollenlagers nach Fig. 3;

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht nach Linie A-A in Fig. 4;

Fig. 6 zeigt Detailansichten einer Rolle;

Fig. 7 zeigt eine Ansicht eines Dorns mit seiner Höhlung;

Fig. 8 zeigt eine Ansicht einer Rolle in Fertigungslage;

Fig. 9 und IO zeigen Ansichten zur Veranschaulichung des Arbeitens der Linear-Rollenlager nach Fig. 3, 4 und 5;

Fig. 11 zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsvarianten nach Fig. 3;

Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht nach Linie B-B in Fig. 11;

Fig. 13 und 14 zeigen zwei perspektivische An-

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sichten von zwei Ausführungsvarianten;

Fig. 15 zeigt einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rollenlagers;

Fig. 16 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer in Fig. 15 gezeigten Einzelheit;

Fig. 17 zeigt eine Schnittansicht nach Linie C-C in Fig. 15;

Fig. 18 zeigt einen Teilschnitt mit weggelassenen Teilen einer Ausführungsform der Endkappe des Lagers;

Fig. 19 zeigt eine Schnittansicht nach Linie D-D in Fig. 18.

Aus Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Lager bekannter Art durch einen Zentralblock A gebildet sind, in welchen vier Rillen B, C, D und E eingefräst sind, von denen die Rillen B und C einerseits und die Rillen D und E andererseits streng symmetrisch sind.

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An jedem Ende des Blocks A sind Rückführungsblöcke F angebracht, die in einer Anzahl von vier Stück vorliegen müssen: Einer an jedem Ende, .um die Rillen B und D miteinander zu verbinden, und zwei weitere symmetrische zum Verbinden der Rillen C und E; dies ist unerläßlich, um die Rillen aussparen zu können, wie die Rille G in den Blöcken F.

Eine Reihe von Rollen, die an ihren Enden mit Rundspitzen versehen sind, laufen in den Rillen und werden durch den Aufbau der Blöcke A und F getragen.

Es erweist sich, daß unabhängig davon, v/elche Herstellungs- und Zusammenbaumaßnahmen getroffen wurden, sich unvermeidbar Änderungen in der Fluchtung des Blocks A und der Rücklaufblöcke für die Rollen einstellen, was dazu führt, daß die Rollen sich schrägstellen und sich blockieren.

Aus den Fig. 3, 4 und 5 ist ersichtlich, daß das Lager durch einen einzigen Block 7 gebildet ist, der derart hergestellt ist, daß er einen Zentralteil 7a und zwei Seitenwangen 7b und 7c besitzt. In die Innenwände der VJangen 7b und 7c sind zv/ei einander gegenüberstehende kontinuierliche Rillen 1 geschnitten.

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Dadurch, daß "die Rillen 1 in ein Monoblockstück geschnitten sind, gibt es bei der Benutzung und durch Vibrationen keine Änderungen der Fluchtung der Teile mehr, und jegliche Blockierung ist verschwunden.

Die Rillen können jede geeignete Form haben.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die vorteilhafteste Form diejenige ist, bei der die Rillen 1 einen V-Querschnitt haben.

Einerseits ermöglicht dies, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, die Rillen 1 mittels einer Fräse zu schneiden, die die Innenwände der Wangen 7b und 7c schräg angreift; andererseits wird dadurch die Erreichung einer ausgezeichneten Führung für die Rollen ermöglicht.

Dazu ist jede Rolle 6 an ihren beiden Enden eingebuchtet, so daß sie eine tetraedische Höhlung 2 erhält; die zur Herstellung dieser Höhlung verwendeten Mittel sind anhand von Fig. 7 im Detail beschrieben.

Jede Höhlung 2 dient zur Lagerung einer Kugel 3, die in einer Rille 1 sitzt, so daß - wie dies insbesondere in Fig. 5 dargestellt ist - jede Rolle an ihren beiden Enden

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durch eine Kugel 3 gehalten wird, die an drei Punkten in
der Höhlung 2 gestützt wird und an zwei Punkten in der Rille 1 ; die Kugel bleibt in der durch die genannte Höhlung 2 gebildeten Lagerung gefangen, kann jedoch in der Rille 1 rollen.

Zwei symmetrische Gänge 4, die an einem Ende des Blocks 7 angebracht sind, ermöglichen bei der Montage das Einführen der Rollen 6 und deren Kugeln 3.

Eine Kappe 5 verschließt die Gänge 4. Vorzugsweise hat diese Kappe die gleiche Höhe v/ie die Stärke des Blocks 7, um als Abstreifer dienen zu können, und eine andere
symmetrische Kappe ist am anderen Ende des Blocks 7 angeordnet .

In dem in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Beispiel haben die Rillen 1 einen V-förmigen Querschnitt, und die beiden schrägen Wände schließen einen Winkel von 90°
ein. In diesem Fall ist das Schneidwerkzeug 3 ein rechtwinkliger Fräser und seine Achse 8a ist 45° zu den Innenwänden 7b und 7c gerichtet.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß jede Rolle nicht streng zylindrisch ist, sondern die Form einer Tonne mit sehr geringer Krümmung hat.

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Beispielsweise ist für eine Rolle mit einem Maximaldurchmesser von 5 mm und einer Länge von 10 mm der Krümmungsradius 1 000 mm.

Fig. 7a zeigt einen Dorn 9, dessen Spitze drei dreieckförmige symmetrische Flächen aufweist, die um 30 geneigt sind; Fig. 7b zeigt eine Höhlung, die durch einen solchen Dorn 9 in den Seitenflächen der Rollen 6 gebildet wird, wenn diese einer Prägung mittels eines Dorns 9 unterworden werden. Diese Höhlung besitzt drei um 30 geneigte Flächen mit jeweils einem spitzen Winkel von 120°.

Aus Fig. 8 ist folgendes ersichtlich: Um die zylindrische Wand der Rolle 6 herstellen zu können und ihr die in Fig. 6 gezeigte gekrümmte Form zu geben, führt man in eine der Höhlungen 2 - beispielsweise die linke - eine Motorspindel 10 ein, deren Spitze die gleiche Form wie der Dorn 9 hat, und in die andere Höhlung 2 eine Spindel 11, deren Spitze kugelförmig ist und den Durchmesser etwa der Kugel 3 hat. Die Rolle wird so gegen jegliche seitliche Verschiebungsbewegung festgehalten und durch die Spindel 10 in Rotation versetzt, deren Spitze · in die Höhlung 2 mit der gleichen Form eingreift.

Fig. 9 und 10 zeigen ein Anwendungsbeispxel eines

erfindungsgemäßen Linear-Rollenlagers. Das allgemein mit der

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Bezugsziffer 12 bezeichnete Lager trägt einen Schlitten 13 und läuft auf einer Ebene 14. Die Rollen 6 der unteren Rollbahn bilden eine Ausladung über die Oberfläche des Blocks 7 hinaus, währe.nd die Rollen 6 der oberen Rollbahn ohne Eintritt einer Berührung mit dem Schlitten 13 laufen. Haben die Rollen 6 die im vorhergehenden beispielsweise angegebenen Abmessungen und übt der Schlitten eine Kraft vohzv/ei Tonnen'auf das Lager aus, ist eine praktische Weite jeder Rolle 6 auf der Ebene 14 von etwa 6 mm zu beobachten, selbst wenn die Parallelität zwischen dem Schlitten 13 und der Ebene 14 sich um 1/8 Grad nach rechts oder nach links ändert, was einem Parallelitätsfehler von 0,10 für 100 m/m entspricht; dies ist für die Herstellung von Werkzeugmaschinen mit langer Lebensdauer sehr wertvoll.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine AusführungsVariante des in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Lagers, bei der zwischen die Höhlung 2 jeder Rolle und -die Rille 1 eine Kette 15 gelegt ist, welche mit Löchern versehen ist, die einen Durchmesser haben, der etwas größer als der der Kugeln 3 ist; die Kettenglieder dieser Kette 15 dienen als Riegel, die die Rollen 6 außer Berührung voneinander halten.

Die Fig. 13 und 14 zeigen zwei Ausführungsvarianten, eine mit zwei Rollbahnen und die andere mit drei Rollbahnen, was bei den bekannten Vorrichtungen praktisch nicht herstell-

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bar ist, denn es ist praktisch unmöglich, zwei oder drei perfekt fluchtende Rücklaufwege (Rillen G) herzustellen.

In der Ausführungsvariante nach den Fig. 15 und 16 sind die Rollen 6 durch Nadeln 16 voneinander getrennt. Wenn die Rollen in einer Richtung laufen, drehen sich die Nadeln daher in entgegengesetzter Richtung und verhindern die Reibung der Rollen aneinander. Die Rollrichtung und die Drehrichtung der Rollen und Nadeln ist jeweils durch Pfeile in Fig. 16 gezeigt.

Die Nadeln 16 sind an ihren beiden Enden konisch mit einem Konusöffnungswinkel, der etwas kleiner als der Öffnungswinkel der Rille 1 ist. Beispielsweise hat bei einer Rille von 90° der Konus einen spitzen Winkel von 80 . Die Nadelspitzen liegen in der Nähe des Rillengrundes an.

Bei der Ausführungsvariante nach den Fig. 18 und spielt die Kappe 5 wirksam die Rolle eines Abstreifers. Dazu besitzt sie an ihren Seiten nahe ihrer Mitte zwei Aussparungen ' ^-ⁿ die eine Feder 17 und ein Stift 18 eingesetzt werden. Der Stift bleibt fest am Block 7 und hält die Kappe 5 in der dargestellten Lage; der untere Teil der Kappe bildet den Abstreifer. Zum Einsetzen des Lagers hebt man die Kappe ab, indem man die Feder 17 zusammendrückt, was dann ein elastisches Anliegen des Abstreifers gewährleistet.

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In einer nicht dargestellten Ausführungsform können der Monoblock-Körper sowie die gradlinigen Teile der Rillen leicht nach innen gekrümmt sein, V7obei sie parallel bleiben. So kann das Linear-Lager an seinem oberen Teil leicht konkav und an seinem unteren Teil leicht konvex sein - oder umgekehrt .

Diese Maßnahme ermöglicht die Verwendung von konkaven oder konvexen Bahnen für die Verschiebung von Teilen mit
großem Krümmungsradius, ohne Lager mit großem Radius zu verwenden .

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Claims

Patentansprüche

(l.)Linear-Rollenlager, bei dem sich eine Anzahl Rollen längs zwei geraden Linien verschieben kann, die an ihren Enden über zwei Kurvenstücke miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch einen einzigen Block (7), der zwei symmetrische einandergegenüberliegende Rillen (1) in kontinuierlicher Schleife aufweist, wobei diese beiden Rillen (1) sowie die Oberflächen (7b, 7c), in die sie eingebracht wurden, keinerlei Abweichung von einer Kontinuität aufweisen.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rillen (1) V-förmigen Querschnitt haben, daß jede Rolle (6) an ihren beiden Enden eine tetraedische Höhlung (2) aufweist, und daß eine Kugel (3) zwischen jeder Höhlung (2) und der V-Rille (1) sitzt und die Führung der Rollen (6) gewährleistet.
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Rolle (6) tonnenförmig ist.

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4. Lager nach Anspruch 3/ dadur"ch gekenn zeichnet , daß der Krümmungsradius der Rollen (6) ein Prozent beträgt.
5. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einstückige Block (7) und die Rillen (1) leicht nach innen gekrümmt sind, so daß das Linear-Lager auf einer Fläche leicht konvex und auf der anderen Fläche leicht konkav ist.
6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere identische und parallele Rollenbahnen aufweist, die von dem gleichen einstückigen Block (7) getragen werden.
7. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da-, durch gekennzeichnet, daß zwischen den Höhlungen (2) und den Rillen (1) eine Kette (15) sitzt, bei der jedes Kettenglied mit einem Loch versehen ist, dessen Durchmesser etwas größer als der der Kugeln (3) ist, und daß die Kettenglieder so als Riegel dienen, die den Abstand zwischen zwei benachbarten Rollen (6) konstant halten.
8. Verfahren zur Herstellung eines Lagers nach einem

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der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die tetraedischen Höhlungen (2) durch Dornung der Seitenflächen der Rollen (6) gebildet werden. ■
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der zur Dornung verwendete Dorn (9) drei Dreieckflächen aufweist, die um 30° gegenüber der Dornachse geneigt sind und jeweils einen Spitzenwinkel von 120 aufweisen.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß man bei der Herstellung der Rollen (6) diese zwischen zwei Spindeln (10, 11) einspannt, von denen eine (10) von einem Motor angetrieben wird und eine Spitze aufweist, die die gleiche Form wie der zur Herstellung der Höhlung (2) dienende Dorn (9) hat, und von denen die andere (11) frei ist und in einer kugelförmigen Ausladung mit einem Durchmesser endet, der in der Nähe des Durchmessers der Kugeln (3) liegt.
11. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Rollen (6) durch Nadeln (16) voneinander getrennt sind, die sich in umge-

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kehrter Richtung gegenüber den Rollen (6) drehen.
12; Lager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Nadeln (16) konische Spitzen haben und in der Nähe des Rillengrundes anliegen.
13. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 11, 12, dadurch gekennzeichnet, daß es an jedem Ende eine Kappe (5) aufweist, die die Rolle eines Abstreifers spielt, und eine Feder, die das elastische Anliegen des Abstreifers gewährleistet.

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