DE2463191C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungsstange für ein Ku­ gellager für lineare Bewegungen, bestehend aus einer Achse aus weichem Material, insbesondere aus nicht wär­ mebehandeltem Stahl, mit zylindrischer glatter Oberflä­ che und aus einem mit der Achse verbundenen Profilteil aus härtbarem Material, in dessen Außenfläche axial ver­ laufende Kugellaufrillen ausgebildet sind.

Eine derartige Führungsstange ist aus DE 8 70 049-C2 be­ kannt. Hierbei sind die Kugellaufrillen in einer gehär­ teten Hülse ausgebildet, die auf eine Achse aus ungehär­ tetem Material aufgeschoben ist. Eine nicht gehärtete Achse ist billig, weil preiswertes Material verwendbar ist und weil ein Verziehen der Achse durch Wärmebehand­ lung vermieden wird, weshalb die Kosten für nachträgli­ ches Richten entfallen. Bei der bekannten Führungsstange ist allerdings nachteilig, daß die Hülse starr ist und daß sie sich auf der Achse verdrehen kann. Hierdurch können sich Ungenauigkeiten der Zusammenpressung der die Kugeln führenden äußeren und inneren Kugellaufrillen er­ geben, die mechanische Spannungen hervorrufen, welche den Verschleiß der Teile beschleunigen. Dieser Mangel wird verstärkt, wenn die starre unnachgiebige Hülse nicht innerhalb sehr enger Toleranzgrenzen bearbeitet worden ist und wenn hohe Belastungen zur Einwirkung kom­ men.

Bei einer mit einem Maschinenbett oder dergleichen zu verbindenden Führungsbahnleiste für Gleit- oder Wälzla­ gerführungen ist es bekannt (DE 19 56 803-U), an ihren Längsseiten vorgesehene Randleisten an den Verbindungs­ flächen mit Aussparungen zu versehen, welche Aussparun­ gen an Verbindungsflächen des Maschinenbettes überdecken und mit diesen zusammen Hohlräume für eine Klebstoffver­ ankerung bilden. Hierbei sind jedoch die Aussparungen an den beiden Längsrändern der Führungsbahnleisten in zu­ rückgesetzten Randzonen ausgebildet und der Mittelbe­ reich der Führungsbahnleiste liegt planflächig gegen eine ebene Fläche des Maschinenbettes an, so daß sich ein starrer Aufbau ergibt, der im wesentlichen die glei­ chen Nachteile wie die ersterwähnte Führungsstange hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Führungs­ stange der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß sie sich bei kostengünstiger Herstellung durch lange Lebensdauer auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Vertiefung der Bodenfläche jedes auf die zylindri­ sche Oberfläche der Achse aus weichem Material aufge­ setzten Längsstreifens aus gehärtetem Material bewirkt durch Vorspannung eine gewisse Nachgiebigkeit der Kugel­ laufrille bei Belastung mit der Folge, daß Herstellungs­ toleranzen der Kugeln und/oder des Längsstreifens ausge­ glichen werden und jede Kugel in der Kugellaufrille ge­ radlinig sicher geführt ist. Auf wirtschaftliche Weise ist bei erhöhten zulässigen Herstellungstoleranzen eine genaue Winkelstellung der Kugellaufrille über die Länge der Führungsstange erzielbar. Diese Eigenschaften und die harten Kugellaufbahnen mit günstigem Elastizitätsverhal­ ten tragen wesentlich zu einer langen Lebensdauer der preiswerten Führungsstange und des hochbelastbaren Ku­ gellagers für lineare Bewegungen bei.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Rippen bzw. die längsverlaufende Vertiefung in der Bodenfläche jedes Längsstreifens schaffen in jedem Längsstreifen Partien, die einen Abstand zur Achsenober­ fläche haben, wodurch eine geringfügige Deformation bei Belastung im Sinne einer gewissen Nachgiebigkeit möglich ist.

Die direkt auf der Achse befestigten Längsstreifen er­ halten eine gewisse Elastizität in Umfangsrichtung, wo­ durch sich die Erhöhung der Belastungsfähigkeit der Ge­ samtanordnung aus Kugellager und Achse ergibt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im fol­ genden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilquerschnitt eines Kugellagers mit einer Achse, auf der eine Ausführungsform von Längs­ streifen befestigt ist und

Fig. 2 einen Teilquerschnitt eines Kugellagers mit einer Achse, auf der eine zweite Ausführungsform von Längsstreifen befestigt ist.

Gemäß Fig. 1 ist auf einer Achse 110 ein Kugellager 1 für lineare Bewegungen befestigt, das in einem hülsen­ förmigen einstellbaren Gehäuse 111 eingeschlossen ist.

Das Kugellager 1 hat einen Kugelhalter 1 a aus einem Preßstoff und einen Außenring 1 b, die durch Verriege­ lungselemente oder durch geeignete Verbindung ihrer an­ einanderliegenden Flächen gegen eine Relativbewegung gesichert sind.

Jede längliche Kugellaufbahn besitzt einen ersten, ge­ radlinigen lastaufnehmenden Teil, in dem die zirkulie­ renden Kugeln 5 in direkter Lagerberührung mit einer Kugellaufrille 114 und einer belasteten Platte 6 stehen. Ferner ist ein geradliniger lastfreier Teil 7 vorgese­ hen, in dem die Kugeln 5 keine Berührung mit der Kugel­ laufrille 114 haben und somit nicht belastet sind. Die geraden Teile der Kugellaufbahn sind durch zwei gekrümm­ te Teile miteinander verbunden, die den freien Durchgang der zirkulierenden Kugeln 5 von einem geraden Teil der Kugellaufbahn zum anderen erlauben, und zwar entspre­ chend der Richtung, in der die belasteten Kugeln 5 durch die Bewegung des Kugellagers 1 relativ zur Achse 110 eine Krafteinwirkung erfahren.

Der Kugelhalter 1 a und der Außenring 1 b bestehen vor­ zugsweise aus einem elastischen, nichtmetallischen Ma­ terial. Zufriedenstellende Beispiele solcher Stoffe sind Kunststoffe wie Nylon und Delrin; andere Preßstoffe kön­ nen gleichfalls mit Erfolg eingesetzt werden. Vorteil­ haft wird das Material so ausgewählt, daß der Kugelhal­ ter 1 a billig und schnell in Massenherstellung gefertigt werden kann; hierzu wird beispielsweise der Kunststoff- Spritzguß angewendet. Der Kugelhalter 1 a und der Außen­ ring 1 b können auch selbstschmierend ausgeführt sein, indem eine geringe Menge Schmiermittel, beispielsweise fein verteiltes Molybdändisulfid, in das Material einge­ lagert wird, aus dem der Kugelhalter 1 a und der Außen­ ring 1 b hergestellt werden.

Jede Platte 6 hat beiderseits in Längsrichtung vorste­ hende Laschen 34, die frei verschiebbar durch in Längs­ richtung verlaufende elastische Vorsprünge 36 gehalten werden, die an dem Außenring 1 b des Kugellagers 1 vorge­ sehen sind. Die Platten 6 können also in den Öffnungen des Außenringes 1 b befestigt werden, indem sie in radi­ aler Richtung nach innen an den Vorsprüngen 36 vorbeige­ drückt werden, wonach sie in der jeweiligen Öffnung ver­ riegelt sind, jedoch eine gewisse Bewegung in radialer Richtung möglich ist.

Die Achse 110 besteht vorzugsweise aus einem weichen Material beschriebener Art und ist mit einem Längsstrei­ fen 112 aus wärmebeständigem Metall versehen, der an dem Außenumfang der Achse 110 befestigt ist und eine Kugel­ laufrille 114 auf seiner Außenseite aufweist. Vorteil­ haft ist der Längsstreifen 112 an der Achse 110 mittels eines Klebstoffs oder einer Lötung 115 oder mittels ei­ nes Silberlots befestigt. Ferner ist die Bodenfläche des Längsstreifens 112 vorzugsweise mit mehreren Rippen 116 (Zähnen) versehen, und das Verbindungsmaterial 115 fließt dann teilweise in die Abstände zwischen den Rip­ pen 116 hinein, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Das Verbindungsmaterial 115 zwischen den Rippen 116 unter­ stützt die Verankerung des Längsstreifens 112 an der Achse 110 und dient als Verriegelung gegen eine Bewegung des Längsstreifens 112 in Umfangsrichtung. Ferner bietet der nicht gefüllte Raum zwischen den Rippen 116 eine gewisse Reserve für leichten Überschuß an Verbindungsma­ terial 115, wodurch sich eine gleichmäßige Beschichtung des Längsstreifens 112 auf der Oberfläche der Achse 110 erreichen läßt.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Achse 120 dargestellt, die mit einer Kugellageranordnung der in Fig. 1 gezeigten Art versehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Achse 120 und ein mit einer Kugellaufrille 124 versehener Längsstreifen 122 jeweils aus einem Material geformt, das ähnlich dem anhand der Fig. 1 beschriebenen ist. Hier ist jedoch die Bodenflä­ che des Längsstreifens 122 mit einer in Längsrichtung verlaufenden Vertiefung 126 versehen, die durch zwei in Längsrichtung verlaufende Stege 128 begrenzt ist, welche zur Befestigung des Längsstreifens 120 mittels eines Ver­ bindungsmaterials 115 beschriebener Art dienen.

Jeder Längsstreifen 112 und 122 kann zur Härtung einer Wärmebehandlung entweder vor oder nach der Befestigung auf der Achse 110; 120 ausgesetzt werden. Vorteilhaft werden die Längsstreifen 112; 122 im Falle einer Befe­ stigung auf der Achse 110; 120 durch normales Löten oder durch Silberlot gleichzeitig der Wärmebehandlung ausge­ setzt und auf der Achse 110; 120 verlötet, wozu bei­ spielsweise eine induktive Erwärmung durchgeführt werden kann.

Bei jedem der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbei­ spiele ermöglicht das einstellbare Gehäuse 111 eine Vor­ belastung der Lageranordnung oder je nach Erfordernis auch die Einstellung eines gewissen Abstandes.

Claims (6)

1. Führungsstange für ein Kugellager für lineare Bewe­ gungen, bestehend aus einer Achse (110; 120) aus weichem Material, insbesondere aus nicht wärmebehandeltem Stahl, mit zylindrischer glatter Oberfläche und aus einem mit der Achse verbundenen Profilteil aus härtbarem Material, in dessen Außenfläche axial verlaufende Kugellaufrillen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Profilteil in über den Umfang verteilte Längs­ streifen (112; 122) aufgeteilt ist, deren Außenseiten Kugellaufrillen (114; 124) aufweisen,
daß in der der Kugellaufrille (114; 124) gegenüberliegen­ den Bodenfläche der Längsstreifen (112; 122) mindestens eine Vertiefung (116) vorgesehen ist,
und daß die Längsstreifen (112; 122) auf der zylindri­ schen Oberfläche der Achse (110; 120) flächig haftend befestigt sind.

2. Führungsstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bodenfläche jedes Streifens (112) mit meh­ reren Rippen (116) versehen ist, in deren Lücken sich Verbindungsmaterial (115) befindet.

3. Führungsstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bodenfläche jedes Streifens (122) mit einer längsverlaufenden Vertiefung (126) versehen ist, die durch zwei längsgerichtete Stege (128) begrenzt ist, an deren Unterfläche sich Verbindungsmaterial (115) befin­ det.

4. Führungsstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel Lötmate­ rial, vorzugsweise Silberlot, dient.

5. Führungsstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel Kleb­ stoff dient.

6. Verfahren zur Lötbefestigung eines Streifens aus un­ gehärtetem Metall nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf einer Achse einer Führungsstange, dadurch gekennzeichnet,
daß man auf die Oberfläche der Achse Lötmaterial auf­ bringt,
den Streifen gegen das Lötmaterial ansetzt und
den Streifen und das Lötmaterial erhitzt, so daß die Wärme gleichzeitig zum Löten und zur Härtung des Strei­ fens wirksam ist.