DE2540656A1

DE2540656A1 - Teleskopische, linearbewegungssynchronisierte kugellager- gleitvorrichtung

Info

Publication number: DE2540656A1
Application number: DE19752540656
Authority: DE
Inventors: Magnus F Hagen
Original assignee: JORDAN FRED A
Current assignee: JORDAN FRED A
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1976-03-25
Also published as: GB1512069A; JPS5148046A; JPS5643164B2; US3966273A; DE2540656C2

Description

Fullerton, California 92632 / USA

Fred A. Jordan 11906 Lodosa

Whittier, California 90605 / USA

Teleskopische, linearbewegungssynchronisierte Kugellager- Gleitvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Teleskop- oder Linearbewegung- Kugellagergleitmechanismen und bezieht sich insbesondere auf Mittel für das Synchronisieren der Relation des Kugelkäfiges des Gleitmechanismus mit den teleskopischen Gleitbauteilen, Schieber- oder Schlittenbauteilen desselben.

Teleskopische Kugellagergleitvorrichtungen, wie beispielsweise diejenigen, welche durch die US-PS 3 205 025 bekannt geworden sind, werden durch die gestalteten Formteile der inneren und äußeren Gleitbauteile durch Präzisionskugellager zusammengehalten. Die Bewegung der Kugeln zwischen den zwei Gleitbauteilen stellt ein teleskopisches Bewegen oder ein Bewegen des "sich bewegenden Bauteiles" in linearer Weise nach links oder nach rechts einer Relation zu dem stationären Bauteil mit der doppelten Geschwindigkeit oder der doppelten dimensionalen

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ORIGINAL INSPECTED

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Laufdistanz dar wie die Kugeln sich von einem Nullpunkt her entweder nach links oder nach rechts bewegen. Mit anderen Worten, ein Punkt auf dem sich bewegenden Gleitbauteil bewegt sich von einer Nullposition her zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt zweimal die Distanz wie die Kugeln, bzw. hat sich bewegt,

Falls es möglich sein würde, ein Präzision herstellendes Verfahren und Einpassen der Kugeln innerhalb des inneren Gleitbauteiles und des äußeren Gleitbauteiles vorzusehen, so daß der Umfang der Kugeln an den ganz genauen Stellen der Kugeloberfläche relativ zu dem äußeren Bauteil wie die gegenüberliegende Kugeloberfläche relativ zu dem inneren Bauteil Kontakt aufweist, würde die Laufdistanz des beweglichen Gleitbauteiles relativ zu der Kugel genau einhalb sein.

Da die Herstellungsverfahren und die Montierung von Kugeln relativ zu den Gleitbauteilen niemals so exakt sein kann, tritt ein Problem des Kugelrutschens auf. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Umfangserfassungspunkte der Kugel an dem beweglichen Bauteil relativ zu den Erfassungspunkten des stationären Bauteiles an dem Umfang der Kugel nicht genau in einer Linie sind. Falls ferner irgendeine Toleranzkondition vom beweglichen Bauteil her zum stationären Bauteil vorhanden ist, welche Gleit- bzw. Schubdruck gegen die Kugeln hervorruft und die Relation der Kugelumfangsrfassungspunkte des stationären Bauteiles relativ zu den Kugelumfangerfassungspunkten des beweglichen Bauteiles in unterschiedliche Kugelumfanggegenpunkte (sich gegenüberliegende Punkte) bringt, tritt auch das Problem des Rutschens, Verrutschens bzw. Davoneilens, des sogenannten "Skidding", auf. Daher beeinträchtigt das Rutschen der Kugeln die exakte Relation der Laufdistanz des beweglichen Bauteiles relativ zur Kugelbewegung und/oder zu dem Kugelkäfig, welcher die Beziehung zwischen den Kugeln an (in) beiden Kugellager-Laufkammern jederzeit beibehält.

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Die vorliegende Erfindung umfaßt einen teleskopischen Kugellagergleitmechanismus oder Linearbewegungsmechanismus, mit teleskopischen bzw. ineinanderschiebbaren inneren und äußeren Gleitbauteilen und einem Kugelkäfig bzw. Kugelkorb zwischen den genannten Bauteilen, wobei der Kugelkäfig die Kugellager in wirkender Position aufrechterhält. Die Kugellager sind in Kugellager- Laufkammern der inneren und äußeren Bauteile angeordnet und halten die genannten Bauteile zusammen. Wenn eingebaut, ist einer der Gleitbauteile stationär, während der andere bewegbar ist. Gewöhnlich wird der äußere Gleitbauteil an angrenzende Teile eines Schrankes bzw. Gehäuses, eines Pultes oder eines Aufbaues angebracht und ist stationär, während der innere Bauteil an der Schubvorrichtung oder dem Objekt angebracht wird und sich mit den entsprechenden Bewegungen der genannten Schubvorrichtung oder des Objektes bewegt. Der Kugelkäfig bewegt sich mit den Bewegungen des bewegbaren Gleitbauteiles, aber mit der halben Geschwindigkeit und/oder Distanz desselben.

Mit anderen Worten, ein Punkt auf dem beweglichen Gleitbauteil wird sich zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt die doppelte Strecke wie die Kugeln bewegt haben.

Um Rutschen der Kugeln zu verhindern und um eine positive bzw. zwangsläufige Synchronisierung der Teile des Gleitmechanismus zu bewirken, löst diese Erfindung das Problem des Kriechens oder Nacheilens bzw. des sogenannten "Creeping" des Kugelkäfiges durch das, was man die Synchronisierung des Kugelkäfiges mit den teleskopischen Gleitbauteilen oder der Linearbewegung der Gleitbauteile nennen könnte.

Im Grunde beruht die Erfindung auf einer Anordnung oder Organisation von Mitteln für das präzise Aufrechterhalten der Relation verschiedener längs bewegbarer Teile. Diese Mittel

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weisen zwei Schichten bzw. Lagen (oder Vielfache davon) von Streifen aus Reibungs- oder Synchronisierungsmaterial auf, welches an den Innenseiten der inneren undfäußeren Gleitbauteile fest angebracht ist, so daß es in im wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet ist, welche betriebsfähig voneinander beabstandet sind. Zumindest einer der Gleitbauteile ist linear oder längsweise relativ zu dem anderen bewegbar.

Ein Kugelkäfig mit Kugeln ist zwischen den inneren und äußeren Gleitbauteilen betriebsfähig angebracht und ist mit längs beabstandeten Öffnungen versehen. Ein kontinuierliches flexibeles Band oder ein kontinuierlicher flexibeler Riemen wird durch den Kugelkäfig getragen. Die gekrümmten Enden des Riemens oder Bandes sind an die Öffnungen grenzend in dem Kugelkäfig angeordnet und werden durch Mittel, wie beispielsweise Rollen, getragen, über welche die gekrümmten Enden des Riemens oder Bandes sich zu bewegen vermögen; die Teilstücke des Riemens oder Bandes zwischen den gekrümmten Enden befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Kugelkäfiges und erfassen wirksam die Borsten oder sonstwie erläuterte Mittel der Streifen an den inneren und äußeren Gleitbauteilen oder gelangen in Eingriff mit diesen.

Wie oben umrissen, ist, wenn die Gleitmechanismen installiert sind, der eine der Gleitbauteile, wie zum Beispiel der äußere Gleitbauteil, stationär, während der andere Gleitbauteil, o-der innere Bauteil, bewegbar ist. Die Streifen- und Riemen- oder Band- Anordnung hält den bewegbaren oder inneren Gleitbauteil, den äußeren Gleitbauteil sowie den Kugelkäfig in genauer und fest begrenzter synchronisierter Relation, wobei der Kugelkäfig sich exakt die halbe Distanz und Geschwindigkeit wie der bewegbare oder innere Gleitbauteil bewegt.

Es hat sich herausgestellt, daß durch Verwendung eines geraden

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Borstenoberflächentyps die Borsten sich untereinander in einer Schubkondition erfassen, irgendeiner Operation des Mechanismus jedoch keinen körperlichen bzw. wesentlichen Widerstand entgegenbringen. Es ist eine gerade Bewegung längs der Borsten bei der Erfassung zwischen den Streifen und dem Band vorhanden, und die Wirkungsweise ist so beschaffen, daß die Teile ohne irgendeine nennenswerte Kraft wegen der rollenden Bewegung an den gekrümmten Enden des Bandes in der entgegengesetzten Richtung separiert werden können. Jedoch wird Längs- oder Linearbewegung der Gleitbauteile und des Kugelkäfiges durch die Borste(n) der Teile des Bandes zwischen den Enden desselben verhindert, welche die Borsten der Streifen auf den Gleitbauteilen erfassen.

Ziele und Vorteile der Erfindung

Das Problem des "Kugelrutschens" beeinträchtigt die Präzisionsleistungsfähigkeit des Mechanismus. Zuvor gab es keinen Weg, dieses "Rutschen" von Kugeln zu verhindern, außer - wenn es vorgenommen wurde - bei sehr komplizierten und viel Platz beanspruchenden Gezähne- bzw. Getriebeerfassungssystemen, welche wiederum relativ großen Raum benötigen, welcher bei den meisten Kugellager- Gleitvorrichtungen, die derzeit verwendet werden, nicht immer vorhanden ist, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Kugelrutsch- Problem zu lösen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen teleskopischen Kugellager- oder Linearbewegungs- Gleitmechanismus vorzusehen, bei welchem die Relationen zwischen den Gleitbauteilen und dem Kugelkäfig präzis synchronisiert werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Mechanismus dieser Art vorzusehen mit einer exakten Translation von Kugelbewegung, welche einhalb derjenigen der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder Distanz des beweglichen Bauteiles entspricht.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Mechanismus dieser Art vorzusehen, bei welchem eine absolut sichere Kontrolle der Relationen zwischen dem bewegbaren Gleitbauteil und dem Kugelkäfig vorhanden ist, wobei der letztere sich mit der halben Geschwindigkeit und/oder Distanz des genannten bewegbaren Gleitbauteiles bewegt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Mechanismus dieser Art vorzusehen, wobei ein Kugelkäfig verwendet werden kann, um Bewegung des inneren Gleitbauteiles relativ zu dem äußeren Gleitbauteil in Relation zu einer Kraft zu bewirken, die auf den Kugelkäfig aufgebracht wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, synchronisierende Mittel in Kugellager- Gleitmechanismen vorzusehen, unter Verwendung von Streifen mit geraden Borsten, die an den Gleitbauteilen befestigt sind, und unter Verwendung eines Laufbandes, welches ebenfalls gerade Borsten verwendet, welche die Borsten der Streifen wirksam erfassen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anordnung dieser Art vorzusehen, bei welcher die Operation der Borsten der Streifen und des Bandes eine minimale Kraft erfordert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anordnung dieser Art vorzusehen, bei welcher die Borsten des Bandes von den Borsten der Streifen her wegrollen oder mit den Borsten der Streifen in Eingriffverbindung rollen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anordnung dieser Art vorzusehen, bei welcher zufälliges Ineinandergreifen oder Erfassen der Borsten des Bandes und der Streifen an den Gleitbauteilen vorhanden ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, das Kriechen

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(Verschieben) oder Rutschen des Kugelkäfiges zu beseitigen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anordnung vorzusehen, welche eine extreme Präzision bei der Herstellung nicht erfordert und doch die gewünschte absolut sichere synchronisierte Relation des Kugelkäfiges versus inneren Gleitbauteil in eine exakte konstante Positionierung vorsieht. Das heißt, auf Grund der Synchronisierung, die vorgesehen wird, wird sichergestellt, daß der Kugelkäfig immer genau in Relation gesetzt wird zu den Bewegungen der bewegbaren Gleitbauteile versus den stationären Bauteil.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Apparat dieser Art vorzusehen, bei welcher die Länge des Gleitmechanismus (der Gleitmechanismen) praktisch unbegrenzt ist (sind).

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. An Hand der Zeichnungen werden auch die besonderen Merkmale und Vorteile der Erfindung näher erläutert.

Bei Studium dieser Ausführungsbeispiele werden die Fachleute verstehen, daß viele Variationen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien, die offenbart sind, abzugehen.

Es zeigen:

Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung, in auseinandergezogener Anordnung, eines Gleitmechanismus, welcher die Erfindung enthält,

Figur 2 ist eine Draufsicht auf den genannten Gleitmechanismus, wobei Teile weggebrochen sind,

Figur 3 ist eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 der Figur 2,

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Figur 4- ist eine Schnittansicht nach der Linie H--H der Figur 2,

Figur 5 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht einer alternativen Anordnung,

Figur 6 ist eine Schnittansicht nach der Linie 6-6 der Figur 5,

Figur 7 ist ein Längsschnitt der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Anordnung,

Figur 8 ist eine Ansicht von oben eines Fragmentes eines alternativen Reibungsmaterials, wobei dieses alternative Reibungsmaterial aus nachgiebigem Schaum oder ähnlichem Material besteht,

Figur 9 ist eine fragmentarische schematische Seitenvertikalansicht des Mechanismus unter Verwendung des Reibungsmaterials der Figur 8, während

Figuren 10, 11, 12 und 13 ähnliche Ansichten alternativer Anordnungen des Reibungsmaterials mit zufälligem Ineinandergreifen oder Eingriffverbindung untereinander zeigen.

Insbesondere auf die Figuren 1 bis 4, einschließlich, Bezug nehmend, ist ein teleskopischer oder Linearbewegungs- Kugellagergleitmechanismus dargestellt, welcher die vorliegende Erfindung enthält.

Diese Gleitmechanismen weisen ein Paar von Gleitbauteilen, einen äußeren Gleitbauteil, der allgemein bei 20 angedeutet ist, einen inneren Gleitbauteil, der allgemein bei 22 angedeutet ist, sowie einen Kugelkäfig zwischen der genannten Gleitvorrichtung auf. Der eine der Gleitbauteile wird an die

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Seite eines schubladenartigen Objektes angefügt, und der andere wird an der benachbarten Seite einer Struktur angefügt oder gesichert, welche die Objektöffnung bildet, wobei genügend Spielraum für die Gleitvorrichtung zwischen den Seiten des Objektes und den angrenzenden Seiten oder Teilen der Struktur vorhanden ist, welche die Seiten der Objektöffnung bildet. Normalerweise wird der kleine oder innere Gleitbauteil an der Seite des schubladenartigen Objektes gesichert, während der größere oder äußere Gleitbauteil an dem angrenzenden Teil oder an der angrenzenden Wand der die Öffnung bildenden Struktur gesichert wird. Die Gleitbauteile 20 und 32 weisen im allgemeinen Profilgestalt auf und werden mit großer Genauigkeit hergestellt.

Der äußere Bauteil 20 weist eine sich längs erstreckende Mittelwand 24 auf, welche man als den Boden des Profiles bezeichnen könnte. Entlang jedem seitlichen Rand des Bodens 24 befindet sich eine nach außen und seitwärts verlaufende Kugellaufspur 26, welche im Querschnitt konkav und konvex beschaffen ist, wobei eine konkave Oberfläche einwärts gerichtet ist, so daß die genannten Oberflächen relativ zueinander gegenüberliegend angeordnet sind und relativ zu der Länge der Wand 24 seitwärts voneinander beabstandet sind.

An dem einen Ende besitzt der äußere Bauteil 20 einen Flansch 28, welcher seitwärts unter einem Winkel gebogen ist, im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Bodenwand 24 und in der gleichen Richtung wie die Kugellaufspuren 26. Jedoch erstreckt sich der Flansch 28 nur ein Stück quer durch das Profil, so daß ein freier Raum an jedem Ende für die Kugellaufspuren des inneren Gleitbauteiles belassen wird, wenn die Vorrichtung zusammengesetzt wird, wie nachstehend erläutert wird.

An seinem anderen Ende besitzt der äußere Gleitbauteil 20

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einen Flansch 30, welcher sich von dem genannten anderen Ende her vor dem Zusammenbau des Mechanismus längs erstreckt, um den Zusammenbau des genannten Mechanismus zu ermöglichen. Nach dem Zusammenbau wird der Flansch 30 nach oben gebogen in die Lage der strichpunktierten Linie, welche senkrecht zu der Bodenwand 24 des äußeren Gleitbauteiles 20 verläuft, um als Anschlag für den inneren Gleitbauteil 22 und den Kugelkäfig zu dienen, der nachstehend beschrieben wird und im allgemeinen bei 32 angedeutet ist. Der Flansch 28 dient als Anschlag für diese Teile an dem anderen Ende des Mechanismus. Somit kann der Gleitmechanismus nicht separiert werden. Die Wand 24 ist mit verschiedenen Öffnungen 25 für die Aufnahme von Schrauben (nicht dargestellt) versehen, wodurch der genannte Bauteil 20 an einer Abstützung, wie dem Teil des Tisches, welcher die Seitenwände der Schubladenöffnung, oder dergleichen, bildet, befestigt wird.

Der innere Gleitbauteil 22 weist ebenfalls eine Bodenwand, bei 34 angedeutet, auf, wobei sich entlang den längs verlaufenden Seiten oder Seitenrändern davon seitwärts gebogene Kugellaufspuren 36 befinden, welche gegenüberliegend angeordnet sind und im Querschnitt bogenförmig vorgesehen, wobei die konkaven Oberflächen den entsprechenden benachbarten Kugellaufspuren 26 des äußeren Gleitbauteiles gegenüber angeordnet sind, wobei die genannten Laufspuren 36
mit Abstand angeordnet sind.

die genannten Laufspuren 36 von den genannten Laufspuren 26

Um den Zusammenbau des Gleitmechanismus zu erleichtern, sind die Enden des. Bauteiles 20 offen. Die Bauteile 20 und 22 weisen Längsbewegung relativ zueinander auf und können verlängert und verkürzt (telescoped) werden. Eine Platte 38 wird an die Außenseite der Bodenwand 34 des Gleitbauteiles 22 geschweißt oder durch irgendwelche geeigneten Mittel sonstwie befestigt, und die genannte Platte besitzt Löcher für Schrauben

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(nicht dargestellt), um den Gleitmechanismus an einer Tischschublade oder dergleichen zu befestigen.

Die Gleitbauteile 20 und 22 sind so angeordnet, daß ihre offenen Seiten aufeinander zu gerichtet sind, und zwischen den genannten Bauteilen, in dem Zwischenraum zwischen den parallelen Wänden 24 und 34, ist der Kugelkäfig 32 angeordnet.

Der Kugelkäfig 32 weist ebenfalls Profilgestalt auf und besitzt eine Bodenwand, welche ein flaches umgekehrtes Profilteilstück 42 aufweist, welches sich längs des Käfiges erstreckt Die Seitenwände 44 des umgekehrten U- Profilteilstuckes 42 weisen Verbindung auf mit Seitenteilen 46 des Kugelkäfiges, und von deren äußeren Rändern her erstreckt sich eine Reihe von kugelhaltenden Armen 48, welche längs des Kugelkäfiges mit Abstand voneinander vorgesehen sind. Die Arme an der einen Seite des Kugelkäfiges sind im allgemeinen parallel zu denjenigen auf der gegenüberliegenden Seite desselben, und die genannten Arme sind unter im wesentlichen rechten Winkeln zu den Bodenteilstücken 46 und im allgemeinen parallel zu den Wänden 44 des umgekehrten U- Profilteilstuckes 42 angeordnet. Die Arme 48 sind mit entsprechenden fluchtenden Öffnungen 50 für die Aufnahme von Kugeln 5 2 versehen, wobei die genannten Öffnungen 50 einen kleineren Durchmesser als die Kugeln 52 aufweisen.

Wenn der Kugelkäfig betriebsfähig in dem Gleitmechanismus zwischen dem inneren Bauteil und dem äußeren Bauteil angeordnet ist, sind die Kugeln 52 betriebsfähig in den Kugellaufspuren 26 und 36 positioniert, wie am besten in den Figuren 1, 2, 3 und 4 dargestellt ist. Die Seiten 48 des Kugelkäfiges können einen geringen Druck oder eine geringe Spannung an den Kugeln gegen die Laufspuren ausüben, um Käfigvibration und mögliche Geräusche auf ein Minimum zu beschränken oder ganz auszuschalten .

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Um Rutschen der Kugeln zu verhindern und um absolut sichere Synchronisierung der Teile des Gleitmechanismus zu bewirken und um Aufrechterhaltung dieser Teile zu bewirken, sind Streifen aus Reibungs- oder Synchronisationsmaterial 54 und 56 an den Innenseiten der Bodenwände 24 und 34 der entsprechenden äußeren und inneren Gleitbauteile 20 und 22 befestigt. Diese Streifen werden an den Bodenwänden durch geeignete Klebemittel, wie zum Beispiel Epoxyklebstoff, befestigt oder eingenietet oder sonstwie angebracht. Diese Streifen sind voneinander beabstandet und sind in paralleler Beziehung zueinander angeordnet.

Der Kugelkäfig 32 wird entsprechend zwischen den inneren und äußeren Gleitbauteilen 22 und 20 betriebsfähig angeordnet und trägt betriebsfähig ein flexibles Band oder einen flexiblen Riemen 58. Das umgekehrte U- Profilteilstück des Kugelkäfiges weist eine Bodenwand 60 mit darin befindlichen Öffnungen 62 auf, welche längs des Kugelkäfiges mit Abstand voneinander angeordnet sind, Es ist ein Haltebügel 64 für jede der Öffnungen vorhanden, wobei der genannte Haltebügel im allgemeinen U- förmig vorgesehen ist, mit nach innen gebogenen freien Enden 63 (am besten in den Figuren 2 und 3 dargestellt), welche in Öffnungen empfangen werden, welche dafür in den Seitenwänden 44 des umgekehrten U- Profilteilstückes vorgesehen sind. Die Geschlossenenden bzw. die geschlossenen Enden des Bandes oder Riemens 58 werden an den geschlossenen Enden 66 der Haltebügel betriebsfähig angeordnet, so daß die Teilstücke des Bandes 58 zwischen den geschlossenen Enden längs des Kugelkäfiges verlaufen und an entgegengesetzten Seiten der Bodenwand 60 des umgekehrten U- Profilteilstückes.

Das Band oder der Riemen besitzt Borsten 61, oder dergleichen, die daran befestigt sind, und die genannten Borsten befinden sich auf der äußeren Seite des genannten Bandes oder Riemens.

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Die Borsten auf diesem längs verlaufenden Teilstück des Riemens an der Seite des Kugelkäfiges, die als äußere Seite bezeichnet wird, sind in Eingriffverbindung oder Wirkverbindung mit den Borsten der Streifen auf der Innenseite der Bodenwand 34 des inneren Gleitbauteiles. Die Borsten an der Innenseite der Bodenwand 60 des Kugelkäfiges sind in Eingriffverbindung oder Wirkverbindung mit den Borsten der Streifen auf der Innenseite des äußeren Gleitbauteiles. Diese Verbindung ist wirksam^ um zu verhindern, daß die Relation des Kugelkäfiges und der inneren und äußeren Gleitbauteile aus dem Synchronismus heraus kommt.

Wenn die Gleitmechanismen eingebaut sind, ist einer der Gleitbauteile, wie der äußere Gleitbauteil zum Beispiel, stationär, während der andere Gleitbauteil, oder innere Bauteil, bewegbar ist. Die Streifen- und Riemen- oder Bandanordnung hält den bewegbaren oder inneren Gleitbauteil, den äußeren Gleitbauteil und den Kugelkäfig in richtiger und definitiver synchronisierter Relation aufrecht, während sich der Kugelkäfig genau die halbe Distanz und mit der halben Geschwindigkeit wie der bewegbare oder innere Gleitbauteil bewegt.

Es wurde gefunden, daß bei Verwendung einer Oberfläche des geraden Borstentyps, oder dergleichen, die Borsten sich untereinander in einer Scherkondition in Eingriff bringen, einer Betätigung des Mechanismus aber keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzen. Es ist eine gerade Bewegung längs der Borsten bei dem Eingriff zwischen den Streifen und dem Band vorhanden, und die Aktion geht so vor sich, daß die Teile ohne irgendeine merkliche Kraft in entgegengesetzter Richtung separiert werden können, und zwar infolge der rollenden Bewegung an den gebogenen Enden des Bandes. Jedoch wird Längsoder Linearbewegung der Gleitbauteile und des Kugelkäfiges durch die Wirkverbindung oder Eingriffverbindung der Borsten

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des Riemens zwischen den gebogenen Enden desselben mit den Borsten der Streifen der äußeren und inneren Gleitbauteile verhindert.

Figuren 5, 6 und 7

In Figur 5, welche schematised eine alternative Anordnung zeigt, ist ein äußerer Gleitbauteil, im allgemeinen bei 90 angedeutet, dargestellt, wobei sich auf jeder Seite davon eine Kugellaufspur 92 ähnlich der Kugellaufspur 26 befindet, die in Zusammenhang mit der in den Figuren 1 bis 4, einschließlich, dargestellten Anordnung oben beschrieben wurde.

Es ist auch ein innerer Gleitbauteil, im allgemeinen bei angedeutet, vorhanden, der Kugellaufspuren entlang den Seiten desselben ähnlich den Kugellaufspuren 36 aufweist, bei der Anordnung, die in den Figuren 1 bis M-, einschließlich, dargestellt und beschrieben wurde. Der äußere Gleitbauteil 90 weist eine Bodenwand 96 auf, an deren Innenseite sich ein Streifen Reibungsmaterial 98 erstreckt, während der innere Gleitbauteil einen Streifen Reibungsmaterial 100 an der Innenseite einer Bodenwand 102 davon aufweist. Diese Streifen aus Reibungsmaterial sind an den Innenseiten der genannten entsprechenden Bodenwände der äußeren und inneren Gleitbauteile befestigt, und während dieses Material von irgendeiner geeigneten Art sein kann, ist es so dargestellt, daß es einen Basisstreifen aufweist, der eine Mehrzahl von Borsten über die freiliegende Oberfläche desselben besitzt. Diese Materialstreifen sind von der gleichen Art wie diejenigen, welche in Zusammenhang mit der Anordnung der Figuren 1 bis 4 oben beschrieben wurden.

Zwischen den äußeren und inneren Bauteilen befindet sich ein Kugelkäfig, im allgemeinen bei 104 angedeutet, der von ähnlicher Bauart und Konfiguration ist wie der Kugelkäfig, der hier und oben beschrieben wurde, außer daß die Bodenwand des umgekehrten

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U- Profilteilstückes eine Mehrzahl von Öffnungen durch dieses hindurch, wie bei 106 angedeutet, besitzt. Es ist ein fexibles Band, im allgemeinen bei 108 angedeutet, aus Reibungsmaterial für jede der Öffnungen 106 vorhanden, und da diese Bänder von ähnlicher Art und Konstruktion sind und an dem Kugelkäfig ähnlich angebracht sind, braucht nur ein Band beschrieben zu werden. Das Band 108 weist eine Unterlage 110 aus irgendeinem geeigneten Material auf, und die äußere Oberfläche des genannten Bandes ist mit Borsten 112 versehen. An jedem Ende der Öffnung 106 befindet sich ein Haltebügel II¹+, im allgemeinen U- förmig vorgesehen. Die freien Enden 116 des Haltebügels sind auf einander zu einwärts gebogen und werden in entsprechenden Öffnungen 118 in den Seitenwänden des umgekehrten U- Profilteilstückes des Kugelkäfiges aufgenommen. Somit sind die Haltebügel an dem Kugelkäfig in der Stellung eines umgekehrten U schwenkbar angebracht. Rollen 120 sind an den geschlossenen Enden der Haltebügel drehbar angebracht, und das Band ist an den genannten Rollen angebracht, so daß die Enden des Bandes über die Rollen laufen und eine rollende Bewegung aufweisen, so daß, wenn der Mebhanismus in Gang gesetzt wird und die Teile sich relativ zueinander bewegen, die Borsten an den Enden des Bandes in Verbindung mit den Borsten der äußeren und inneren Gleitbauteile hinein und aus dieser Verbindung heraus rollen. Die Verbindung oder Eingriffverbindung der Borsten des Bandes mit den Borsten der Streifen der inneren und äußeren Gleitbauteile ist eine zufällige bzw. unkontrollierbare Verbindung, und die Teilstücke des Bandes zwischen den Rollen weisen eine feste und sehr sichere Verbindung mit den Borsten der Streifen der äußeren und inneren Gleitbauteile auf.

Die in den Figuren 5, 6 und 7 dargestellte Anordnung weist eine Mehrzahl von Riemen für den Kugelkäfig auf. Es ist ein Überlappen der Streifen der inneren und äußeren Gleitbauteile relativ zu den Riemen oder zu dem Band vorgesehen. Hierbei

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handelt es sich um eine Anordnung, welche in einigen Situationen, wie bei Langschlitten bzw. langen Gleitvorrichtungen und dergleichen, ein Vorteil sein kann; sie gewährleistet ferner ^e^^ne höchst präzise Synchronisierungsbeziehung mit "Nullkugelrutsch" .

In den Figuren 8 bis 13 ist eine Anzahl verschiedener Arten von Reibungsmaterial dargestellt, welches zur Verwendung bei teleskopischen Kugellager- Gleitvorrichtungen geeignet ist. Hierbei handelt es sich lediglich um einige der Anordnungen, welche verwendet werden können.

In Figur 8 ist ein Schaummaterial 130, mit ziemlich großen Poren, dargestellt.

In Figur 9 ist bei den Streifen für die Gleitbauteile das Schaummaterial 130 an den Böden der inneren und äußeren Gleitbauteile befestigt, und die gleiche Art von Schaummaterial ist für das Band des Kugelkäfiges dargestellt. Das Schaummaterial des Bandes weist genügend kompressive Verbindung mit dem Schaummaterial der Streifen auf, um Schlupf des Kugelkäfiges relativ zu den äußeren und inneren Gleitbauteilen zu verhindern.

In Figur 10 sind herausgepreßte Teile 132 der Böden der inneren und äußeren Gleitbauteile mit Schaummaterial 130 für das Band oder den Riemen 134 dargestellt.

In Figur 11 bestehen die Streifen für die Gleitbauteile aus Schaummaterial, während das Band oder der Riemen des Kugelkäfiges die Borsten aufweist.

In Figur 12 sind sich die herausgepreßten Teile 138 der Gleitbauteile einwärts zugekehrt, und der Riemen oder das Band des Kugelkäfiges weist Borsten auf.

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In Figur 13 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher die Streifen für die Gleitbauteile Ösen oder Haken 140 aufweisen und der Riemen oder das Band des Kugelkäfiges Borsten 142 aufweist.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei solchen Anordnungen wie denjenigen, welche in den Figuren 10 und 12 dargestellt sind, die herausgepreisten Teile aus separaten Metallstreifen bestehen können, die durch irgendwelche geeigneten wohlbekannten Mittel an den Böden der Gleitbauteile befestigt werden, wie beispielsweise Epoxy, Klebemittel, Nieten oder irgendwelche anderen geeigneten wohlbekannten Mittel.

Zusammenfassung

Zusammengefaßt, weist der Riemen oder das Band Enden auf, welche über Haltemittel gebogen sind, die durch den Kugelkäfig getragen werden; und die Teile des Bandes zwischen den Enden befinden sich in zufälliger und verriegelter Verbindung mit den Streifen aus Reibungsmaterial an den Gleitbauteilen. Mit anderen Worten, die Oberflächen der Streifen der Gleitbauteile sind immer in zufälligem Kontakt mit den dazwischenliegenden Teilstücken des Riemens oder Bandes, so daß ein exakter Synchronisierungseffekt vorhanden ist.

Es sind große und langgestreckte Oberflächenbereiche des Reibungsmaterials der Gleitbauteile und des Riemens oder Bandes vorhanden, welche immer in festem Kontakt stehen und Schlupf 100%ig verhindern.

Ferner ein gebogenes Teilstück des Panzerkettentyps, welches aus irgendeinem Materialtyp bestehen kann, der das Borstenverhalten repräsentiert, durch den Kugelkäfig hindurch rotierend, welches mit dem gleichen Typ von Borstenmaterial, oder einem anderen Material, Verbindung herstellt, wie in der US-

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Patentanmeldung von Magnus F. Hagen bezüglich "Method and Means for Operably Interconnecting Movable Parts", mit dem Aktenzeichen 466 782 und am 3. Mai 1974· eingereicht (deutsche Patentanmeldung P 25 19 674.1), beschrieben.

Es sollte ferner hervorgehoben werden, daß manche Art von Bearbeitung an der Oberfläche der Gleitbauteile vorgenommen werden kann, wie durch Herstellung einer Art Stachel- oder Spike- Oberfläche, und daß eine Schlinge oder ein Band, Typ Stahlwolle, um die Riemenhaltevorrichtung herum laufen, so daß ein totales Stahlerfassungssystem vorhanden ist.

Eine andere Anordnung wäre, einen sehr dünnen Streifen, Typ Stahl oder Aluminium, vorzusehen, welcher mit vielen Löchern perforiert wäre, wobei sich die Perforation nach oben erstreckt, was wieder eine bestimmte Art von Zacken darstellt, wobei diese Streifen mit der Oberfläche punktverschweißt, werden oder an diese genietet werden oder auf eine irgendeine andere Weise mit den inneren und äußeren Bauteilen verbunden werden. Die gleiche Art von Metall könnte auch zu einer Schleife werden, welche im Kugelkäfig umläuft und die angrenzenden Materialstreifen erfaßt.

Dieser Mechanismus kann bei zahlreichen Fällen verwendet werden, bei denen kontrollierte bzw. gesteuerte Bewegungsrelationen benötigt werden, wie beispielsweise die Anwendung dieses Mechanismus bei der Wagenbewegung einer Schreibmaschine von links nach rechts und Rückwärtsbewegungen, oder Drucker-Lese-Mechhnismen für die Hin- und Herbewegung von Druckköpfen etc.

Er konnte auch bei Flugscheibenköpfen (flying disk heads) bei Scheibenantrieben verwendet werden, wo sich ein Flugscheibenkopf rasch hin- und herbewegt, und bei dazu in Beziehung stehenden Anwendungen.

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Die zahlreichen möglichen Anwendungen schließen jede Art von linearer Steuerungsbewegung ein, und, falls notwendig, kann er durch Zuwachssektionen Bewegungen des Typs mit der Relation eins zu vier ergeben.

Es ist auch möglich, den Kugelkäfig selbst anzutreiben, welcher sich nur mit der halben Geschwindigkeit und nur die halbe Distanz der inneren Sektion bewegt. Mit anderen Worten, falls etwas, das an der Bauteilsektion befestigt ist, nach einem bestimmten Punkt hin transportiert werden sollte, würde der tatsächliche Antriebsmechanismus mit dem Kugelkäfig gekoppelt oder gekuppelt, welcher nur die halbe Distanz und/oder Geschwindigkeit zu fahren hätte. Das System wird die synchronisierte doppelte Geschwindigkeit und Distanz des Kugelkäfiges sicherstellen.

Ferner könnten vielfache Sektionen von Gleitvorrichtungen miteinander verbunden werden, mit den Relationen, die hier und oben angegeben sind, und sie können viele verschiedene Anwendungen ausüben, mit einer sorgfältig kontrollierten bzw. geregelten synchronisierten Kugelkäfig- Relation. Bei dieser neuen Anordnung sind sehr breite Toleranzen möglich, und doch ist eine sehr sichere Wirkverbindung vorhanden, was viele Anwendungen möglich macht.

Durch das zufällige bzw. unsystematische Ineinandergreifen oder Miteinanderverbinden des Reibungsmaterials ist eine sehr präzise und effektive Arbeitsweise möglich, und die Kosten werden stark reduziert. Selbst wenn Teile des Streifens oder des Riemens abgenutzt oder beschädigt werden, beeinträchtigt dies noch nicht die präzise Leistungsfähigkeit der Erfindung. Sollten ferner Fremdteile (Schmutz usw.) in einige Bereiche der Gleitvorrichtung hinein gelangen, wird die Synchronisationsbewegung nicht geschädigt oder gestört.

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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Gleitvorrichtungen, welche die vorliegende Erfindung enthalten, nun vertikal funktionieren können, ohne daß Kugeln mit dem Käfig nach unten fallen, eine Funktion, die zuvor meistens unmöglich war, infolge der Schwerkraft. Der Gleitmechanismus wird den Kugelkäfig nur in der exakten Relation bewegen.

Die Erfindung ist von Nutzen bei Synchroschlitten bzw. Synchrongleitvorrichtungen für zahlreiche Computer- und Kopiermaschinen-Anwendungen, wie zum Beispiel, wo synchronisierte Bewegungen wichtig sind für X-Y-Abtastungsbereiche in präziser Weise, um Spiegelreflektoren zu bewegen, um Papier oder Film relativ zu anderen Gegenständen zu transportieren. Ferner ist der Mechanismus wirkungsvoll für lineare Spurführung und für das Tragen von Druckkopfsystemen, wie sie bei schreibmaschinenartigen Anwendungen verwendet werden, einschließlich Schreibmaschinen, manuell und elektronisch, Fernschreibmaschinen, Braille- Schreibmaschinen, Bildfunk bzw. Bildübertragungen, Computer-Printout-Maschinen und dergleichen.

Die Erfindung und ihre sich anschließenden Vorteile sind durch vorstehende Beschreibung zu erkennen, und es ist offensichtlich, daß verschiedene Änderungen bei der Form, der Konstruktion und der Anordnung der Teile vorgenommen werden können, ohne vom Wesen oder Umfang derselben abzugehen oder ihre wesentlichen Vorzüge aufzugeben, wobei die oben beschriebene Anordnung lediglich als Beispiel dienen soll, und die spezifische Form, die dargestellt ist, soll nicht einschränkend wirken, oder Anwendungen, die erwähnt sind, außer wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.

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Claims

Patentansprüche:

1.) Teleskopische linearbewegungssynchronisierte Kugellager-Gleitvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Gleitbauteil mit einer längs sich erstreckenden Bodenwand,

ein innerer Gleitbauteil mit einer längs sich erstreckenden Bodenwand, parallel zu der Bodenwand des äußeren Bauteiles,

Kugellager- Laufspuren entlang den Seitenrändern der äußeren und inneren Gleitbauteile, wobei die Kugellager- Laufspuren entlang den benachbarten Seitenrändern der entsprechenden Gleitbauteile betriebsfähig positioniert sind, um Kugellager darin aufzunehmen,

Kugellager in den genannten Laufspuren für das gemeinsame Sichern der genannten Bauteile zur Längsbewegung relativ zueinander,

ein Kugelkäfig, zwischen den genannten Gleitbauteilen längs bewegbar und mit Teilen für das betriebsfähige Halten der Kugeln in längsweis beabstandeter Beziehung in den genannten Kugelkäfigen, wobei der genannte Kugelkäfig einen längsweis sich erstreckenden Teil parallel zu den Bodenwänden der genannten äußeren und inneren Bauteile aufweist,

ein endloses Band aus flexibelem Reibungsmaterial, sowie

Bandanbringungsraittel, an dem Kugelkäfig mit Abstand voneinander angeordnet, an welchen das Band betriebsfähig angebracht ist und über welche die Enden des Bandes mit einer rollenden Bewegung laufen, wobei Teilstücke des Bandes an entgegengesetzten Seiten des Kugelkäfiges mit den angrenzenden Streifen der Gleitbauteile immer in Eingriff bzw. Verbindung sind, vorgesehen sind.

2« Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsmaterial Borsten für zufälliges Eingreifen aufweist .

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten gerade sind.

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M-. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten des Bandes für zufällige Eingriffverbindung mit den Borsten der Streifen vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch M-, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten des Bandes geeignet sind, die Borsten der Streifen zu erfassen und die genannten Borsten loszulassen, wenn der Kugelkäfig und einer der Gleitbauteile sich längsweis bewegen.

6. Einrichtung nach Anspruch M-, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsmaterial des rotierbaren Bandes an seinen Enden rollendes Erfassen und Sichlösen in Bezug auf das Reibungsmaterxal der Streifen aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsmaterxal der längs sich erstreckenden Teile des Bandes zwischen den Enden desselben sehr sicheren. Erfassungskontakt mit dem Reibungsmaterial der angrenzenden Streifen aufweist·

8. Synchronisierte Kugelkäfige für teleskopischen oder Linearkewegungs-Kugellager-Gleitmechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind

ein äußerer Gleitbauteil von im allgemeinen U-Profil-Gestalt und mit einer längs sich erstreckenden Bodenwand und gegenüberliegend angeordneten Kugellager- Laufspuren entlang den Seitenrändern der Bodenwand, wobei die genannten Kugellager-Laufspuren im Querschnitt konkav vorgesehen und aufeinander zu gerichtet sind,

ein innerer Gleitbauteil von U-Profil-Gestalt, mit einem Boden, einer längs sich erstreckenden Bodenwand und gegenüberliegend zugekehrte Kugellager- Laufspuren entlang den Seitenrändern davon, wobei die genannten Kugellager- Laufspuren

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konkav im Querschnitt sind und nach außen gerichtet sind, wobei der innere Gleitbauteil innerhalb des äußeren Gleitbauteiles betriebsfähig angeordnet ist,

Kugellager, die in benachbarten Aussparungen bzw. Spuren der entsprechenden äußeren und inneren Gleitbauteile angeordnet sind,

ein zwischen den äußeren und inneren Gleitbauteilen betriebsfähig angeordneter Kugelkäfig, der die Kugeln betriebsfähig in der Spur hält, wobei der genannte Kugelkäfig eine längs verlaufende Bodenwand mit längs beabstandeten Öffnungen darin aufweist,

ein Streifen aus Reibungsmaterial, der an der Innenseite der Bodenwand des äußeren Gleitbauteiles befestigt ist und sich längs desselben erstreckt, wobei das genannte Material eine Menge Borsten aufweist, die sich einwärts der genannten Bodenwand erstrecken, wobei die freien Enden der genannten Borsten praktisch eine gemeinsame Ebene bilden,

ein Streifen Friktionsmaterial, an der Innenseite der Bodenwand des inneren Gleitbauteiles befestigt, wobei der genannte Materialstreifen längs des genannten inneren Gleitbauteiles verläuft und eine Menge sich einwärts erstreckender Borsten besitzt,

wobei die äußeren Enden der Borsten des Streifens an dem inneren Gleitbauteil in im wesentlichen der gleichen Ebene vorgesehen sind, welche von der Ebene der freien Enden der Borsten des Materialstreifens an dem äußeren Gleitbauteil mit Abstand angeordnet ist,

ein kontinuierliches flexibeles Band, welches zwischen den Gleitbauteilen angeordnet ist und eine Menge Borsten an der Außenseite desselben besitzt, wobei das genannte Band an seinen Enden gebogen ist,

Bandabstützungs- und -führungsmittel für das Abstützen und

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Führen der Enden des genannten Bandes und mit der Bodenwand des genannten Kugelkäfiges betriebsfähig verbunden, wobei das genannte Band durch die genannten Mittel getragen wird, welche Teile aufweisen, über welche die gebogenen Enden der genannten Bänder mit einer rollenden Bewegung laufen, wobei das Band geeignet ist, durch die genannten Öffnungen in der Bodenwand des Kugelkäfiges hindurch zu laufen, so daß ein Teilstück des Bandes an der Innenseite der Bodenwand des Kugelkäfiges und die gegenüberliegende Seite zwischen der Außenseite der Bodenwand des inneren Gleitbauteiles und der Bodenwand des Kugelkäfiges angeordnet ist, wobei die Borsten des genannten Bandes angrenzend an den Streifen an der Bodenwand des Kugelkäfiges die Borsten des genannten Streifens erfassen, während die Borsten des Teilstückes des Bandes an der Außenseite des Kugelkäfiges die Borsten des Streifens an der Bodenwand des äußeren Gleitbauteiles erfassen, wobei die Borsten an den Enden des Bandes sich rollend in Erfassungsverbindung mit den Borsten von zumindest einem der Streifen an den Gleitbauteilen hinein und aus dieser heraus bewegen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel drehbare Rollen aufweisen, auf welchen die Enden des Bandes rollen.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten gerade sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten desjenigen Teiles des Bandes, welcher durch eine der Rollen getragen wird, die.Borsten des Streifens von zumindest einem der Gleitbauteile rollend erfassen und loslassen.

12. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Enden des Bandes, welche über die genannten Mittel rollen, geeignet sind, die Streifen an den Gleitbauteilen betriebsfähig zu erfassen und loszulassen.

13. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Friktionsmaterial der Streifen und des Bandes poröses
Schaummaterial aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen eine Mehrzahl von Teilen aufweisen, welche von
der einen Oberfläche her nach außen gepreßt sind, wobei sich
die Perforationen an dem freien Ende der genannten herausgepreßten Teile befinden, und daß die herausgepreßten Teile der genannten Streifen aufeinander zu gerichtet sind, und daß das Friktionsmaterial des Bandes poröses Schaummaterial aufweist.

15. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen eine Mehrzahl von Teilen aufweisen, welche von
der einen Oberfläche her nach außen gepreßt sind, wobei sich
die Perforationen an dem freien Ende der genannten herausgepreßten Teile befinden, und daß die genannten herausgepreßten Teile der genannten Streifen aufeinander zu gerichtet sind,
und daß das Friktionsmaterial des Bandes Borsten aufweist.

16. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Friktionsmaterial der Streifen und des Bandes poröses
Schaummaterial aufweist.

17. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Friktionsmaterial der Streifen poröses Schaummaterial
aufweist und das Friktionsmaterial des Bandes Borsten aufweist

18. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaummaterial der Streifen Borsten aufweist, welche

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separate Enden besitzen, und daß das Friktionsmaterial des Bandes Borsten aufweist.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten des Bandes gerade Borsten sind.

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