DE3005519A1

DE3005519A1 - Linearfuehrungsgleit- bzw. -waelzlagereinheit

Info

Publication number: DE3005519A1
Application number: DE19803005519
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1980-02-14
Publication date: 1980-08-28
Also published as: US4302059A; JPS626123B2; DE3005519C2; JPS55109819A

Description

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- 3 Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Linearführungsgleit- bzw. -wälzlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung einer Maschine durch Roll- bzw. Wälzreibung mit einem verminderten Widerstand gegenüber der Bewegung.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Linearführungsgleit- bzw. -Wälzlagereinheit, in der ein linearer Walzenlagerkörper mit einer langgestreckten Spurstange kombiniert ist, so daß leichte und starre Gleit- bzw. Wälzteile entstehen.

Es ist an sich bekannt, eine Gleitführung zu verwenden, und zwar in Kombination mit einer langgestreckten Spurstange und einem Führungsgehäuse (das dem linearen Walzenlagerkörper nach der Erfindung entspricht), welches ein Paar von in Längsrichtung durch dasselbe hindurch verlaufende Führungslöcher von quadratischem Querschnitt längs dessen entgegengesetzter Seiten hat (die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 53-21346).

Jedoch erfordert die Ausbildung von parallelen, quadratischen Austrittslöchern durch das Führungsgehäuse viel Zeit und Arbeit für Abdreh- und Schleifvorgänge, sowie überhaupt für Bearbeitungsvorgänge, und für die Inspektion bzw. Kontrolle. Insbesondere sind derartige Führungsgehäuse für die Massenproduktion ungeeignet, und zwar aufgrund der Schwierigkeit einer Bearbeitung mit hoher Präzision und aufgrund der Tatsache, daß eine solche Massenproduktion gewöhnlich durch hohe Produktionskosten ausgeschlossen wird bzw. aufgrund hoher Produktionskosten abzulehnen oder nicht möglich ist.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Linearführungsgleit- bzw. -Wälzlagereinheit zur Verfügung gestellt werden, mit wel-

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eher die oben erwähnten Schwierigkeiten gelöst werden und die unter geringen Kosten leicht herstellbar sowie in der Lage ist, genaue lineare Bewegungen zu erzielen bzw. zu ermöglichen. Im einzelnen wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Linearführungsgleit- bzw. -Wälzlagereinheit zur Verfügung gestellt, die folgendes umfaßt: einen Lagerkörper, der ein Paar von nach abwärts gerichteten Vorsprüngen auf entgegengesetzten Seiten desselben hat und mit einem Paar von parallelen, im Schnitt rechtwinkligen V-Nuten versehen ist, die auf bzw. in geneigten lasttragenden Wandoberflächen auf der Innenseite der Vorsprünge ausgebildet sind, sowie mit einem Paar von im Schnitt quadratischen U-Nuten, die auf bzw. in nichtlastttragenden Wandoberflächen auf den Außenseiten des Lagerkörpers sowie parallel zu den V-Nuten ausgebildet sind; eine Spurstange bzw. einen Spurschaft, die bzw. der ein Paar von im Schnitt rechtwinkligen V-Nuten auf entgegengesetzten Seiten derselben bzw. desselben hat, und zwar parallel gegenüberliegend den V-Nuten in dem Lagerkörper; eine Anzahl von Walzen, die in den V- und U-Nuten in abwechselnd um 9o verschobenen bzw. gedrehten Positionen aufgenommen sind und von denen jede abgeschrägte Oberflächen an entgegengesetzten Enden derselben hat; und Käfige, die auf den Vorsprüngen des Lagerkörpers befestigt sind und in Zusammenwirken mit den V- und U-Nuten endlose Walzenführungsbahnen bilden, wobei jeder Käfig einen inneren Randteil hat, der in Eingriff mit den abgeschrägten Oberflächen der Walzen treten kann, um die Walzen aus einem lasttragenden Bereich in einen nichtlasttragenden Bereich längs der endlosen Bahn zu führen.

Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung eine Linearführungsgleit- bzw. -Wälzlagereinheit zur Verfugung gestellt, in der lialteteile bzw. Käfige zum Halten der Walzen in den U- und V-Nuten, die auf bzw. in dem Lagerkörper vorgesehen sind, angewandt werden, wobei jedes Halteteil bzw. jeder Käfig im wesentlichen im Schnitt eine trapez- bzw. trapezoid-

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förmige Gestalt hat und ein flaches Mittelteil sowie ein geneigtes Teil, das angrenzend bzw. kontinuierlich auf der äußeren Seite des flachen Mittelteils ausgebildet ist, so daß eine endlose Spur um dieses flache Mittelteil herum gebildet wird, umfaßt, wobei dieses geneigte Teil einen langgestreckten axialen Schlitz auf der inneren lasttragenden Seite besitzt, so daß die Walzen durch diesen Schlitz freigegeben werden, ohne daß sie herabfallen können, während das geneigte Teil die Walzen auf der äußeren, nichtlasttragenden Seite des Lagerkörpers in den U-Nuten hält.

Außerdem wird mit der Erfindung eine Linearführungsgleit- bzw. -wälzlagereinheit geschaffen, die eine hohe Lastkapazität bzw. Belastungsfähigkeit hat und in der ein Lagerkörper vorgesehen ist, der in den lasttragenden Bereichen einen Kanal bzw. eine Längsausnehmung von trapezoid- bzw. trapezförmigem Schnitt hat, und zwar zum Zusammenwirken mit einer Spurstange bzw. einem Spurschaft von entsprechender bzw. gleichartiger trapezoid- bzw. trapezförmiger Gestalt.

Die Erfindung sei nachstehend anhand einer in den Fig. 1 bis 7 der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Linearführungsgleit- bzw. -wälzlagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Lagereinheit der Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Lagereinheit der Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht in der Richtung der Linie X-X der Fig. 1;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie X-X der Fig. 1;

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Fig. 6 eine Vorderansicht einer Rolle bzw. eines Wälzelements ; und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Lagerkörpers.

Es sei nun auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, in denen als Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und in denen mit 1o ein geeigneter Lagerkörper bezeichnet ist, der auf der Unterseite einen Kanal bzw. eine Längsausnehmung hat, der bzw. die im Schnitt trapez- bzw. trapezoidförmig ist und durch den Vorsprünge 22 ausgebildet werden, die symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten des Kanals angeordnet sind. Die Vorsprünge 22 sind mit im Schnitt rechtwinkligen V-Nuten 13 und 14 auf lasttragenden, geneigten, inneren Wandoberflächen 11 und 12 versehen, sowie mit im Querschnitt quadratischen U-Nuten 17 und 18 auf nichtlasttragenden äußeren Wandoberflächen 15 bzw. 16. Die Mitten O und O¹ der V- und U-förmigen Nuten 13, 14, 17 und 18 sind auf den Linien X-O-O'-X angeordnet, welche unter einem vorbestimmten Winkel θ zur oberen Befestigungsebene 19 des Lagerkörpers 1o verlaufen (Fig. 1), wobei dieser Winkel θ vorzugsweise ein spitzer Winkel ist.

Der Lagerkörper ist mit halbkreisförmigen R-Nuten bzw. Rückführnuten auf bzw. in den entgegengesetzten Endwänden versehen, die dazu dienen, die Rollen bzw. Wälzkörper 2o aus dem lasttragenden Bereich in den nichtlasttragenden Bereich umzulenken bzw. zu führen.

Die Rollen- bzw. Wälzkörperlaufoberflächen 13' und 14' der V-Nuten 13 und 14, welche die Last durch die Rollen bzw. Wälzkörper tragen, sind nach einer Induktionshärtung mittels Schleifen endbearbeitet worden.

Die geneigten Oberflächen 17' und 18' in den nichtlasttragen--

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den Bereichen sind einfach durch einen Schneidvorgang bzw. durch einen Vorgang einer'spanabhebenden Bearbeitung ausgebildet, und zwar unter Verwendung einer Planbank, Hobelmaschine o. dgl., da die U-Nuten 17 und 18 Gangnuten sind, die nur zum Führen der Rollen bzw. Wälzkörper dienen (Fig. 1 und 7).

Die Rollen bzw. Walzen 2o haben eine Länge L, die etwa o,2 mm kleiner als ihr Durchmesser D ist, und sie besitzen weiterhin abgeschrägte Oberflächen 21, die an den entgegengesetzten Enden unter einem Winkel von etwa 45° zur Umfangs- bzw. Lauffläche ausgebildet sind (Fig. 6).

Mit 3o sind Halteteile bzw. Käfige bezeichnet, die durch Pressen geformt sind, so daß sie im Schnitt eine im wesentlichen trapez- bzw. trapezoidförmige Gestalt haben und integral bzw. einstückig folgende Teile umfassen: ein flaches Mittelteil 31, ein abgeschrägtes Zwischenteil 32 bzw. ein unter einem vorbestimmten Winkel, insbesondere einem stumpfen Kinkel, zum Mittelteil verlaufendes Zwischenteil 32, wobei dieses Zwischenteil 32 angrenzend bzw. kontinuierlich um den Umfang des flachen Mittelteils 31 herum ausgebildet ist, und ein flaches, ringförmiges Randteil 38, das angrenzend bzw. kontinuierlich um den Umfangsrand des abgeschrägten Teils 32 herum ausgebildet ist, wobei das abgeschrägte Teil 32 eine unbegrenzte oder endlose Führungsbahn für die Rollen bzw. Walzen bzw. Wälzkörper bildet.

Das Hu]teteil bzw. der Käfig 3o ist mit einem ausgestanzten, langgestreckten Schlitz oder Fenster 3 4 versehen, durch den bzw. das die Walzen 2o in Kontakt mit den V-Nuten 41 und in den lasttragenden Bereichen der Schiene oder Spurstange bzw. -spindel 4o gelangen. Der langgestreckte Schlitz 34 ist so bemessen, daß er es verhindert, daß die Walzen 2o durch denselben austreten können, und ihm bzw. dem Käfig

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sind durch Toughtride-Behandlung eine geeignete Steifigkeit und Abnutzungsbeständigkeit verliehen (Fig. 4}.

Das flache Mittelteil 31 des Käfigs 3o hat eine Breite, die im wesentlichen gleich derjenigen der Stirnfläche 23 des Vorsprungs 22 des Lagerkörpers 1o ist.

Das flache Randteil 33 auf der Seite des Schlitzes 34 hat einen inneren Rand 36 bzw. eine innere Kante 36, der bzw. die so geformt ist, daß er bzw. sie den abgeschrägten Teilen 21 der Walzen 2o angepaßt ist.

Die V-Nuten 41 und 42 sind auf entgegengesetzten Seiten der Spurstange 4o ausgebildet, und zwar gegenüberliegend den rechtwinkligen V-Nuten 13 bzw. 14, die auf bzw. in dem Lagerkörper 1o vorgesehen sind, sowie parallel zu diesen V-Nuten 13 und 14. Die V-Nuten 41 und 42 sind so angeordnet, daß ihre jeweiligen Mitten auf den vorerwähnten Linien X-O-O'-X liegen (Fig. 1).

Die geneigten Kalzenlaufoberflachen 41" und 42' in den lasttragenden Bereichen der parallelen V-Nuten 41 und 42 sind nach einer Induktionshärtung durch Schleifen endbearbeitet worden.

Die V-Nuten 41 und 42 sind je mit einer Austritts- bzw. Eingriffsnut 44 längs den inneren Seiten der jeweiligen Bodenwände versehen, die zur Aufnahme der flachen Randteile 33 des Kalteteils bzw. Käfigs 3o dient.

Mit 24 sind Innengewinde zum Verbinden des Lagerkörpers 1o mit einer bewegbaren oder ortsfesten Struktur (nicht gezeigt) bezeichnet. Die Käfige 3o sind mittels Schrauben 25 in ihrer vorgesehenen Position auf dem Lagerkörper 1o befestigt. Die Spurstange 4o ist mit Durchgangslöchern 26 versehen, durch

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welche die Spurstange mit einer bewegbaren oder orstfesten Struktur (nicht gezeigt) verbunden werden kann.

Zur Herstellung der Lxnearführungsgleit- bzw. -wälzlagereinheit nach der Erfindung, die in der vorstehenden Weise aufgebaut ist, wird der Lagerkörper 1o durch Walzen bzw. Fräsen geformt oder in einer langgestreckten Form durch Präzisionsziehen ausgebildet und in den gewünschten Längen zugeschnitten, wonach zwei V-Nuten auf den inneren, geneigten Wandoberflächen und zwei U-Nuten auf den äußeren Wandoberflächen parallel zu den V-Nuten ausgebildet werden.

Als nächstes werden die V-Nuten auf den geneigten Wandoberflächen und die U-Nuten auf den äußeren Wandoberflächen durch halbkreisförmige V-Nuten verbunden, die ihrerseits durch einen R-Nutungsvorgang bzw. durch Radialnutung oder in sonstiger geeigneter Weise ausgebildet werden. Die Spurstange 4o mit dem Paar von parallelen V-Nuten wird durch eine Planbank, Hobelmaschine o. dgl. oder durch Präzisionsziehen geformt.

Die Käfige 3o können leicht mit Genauigkeit durch Preßformung und Stanzvorgänge hergestellt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ohne weiteres ersichtlich, daß es bei der Linearführungsgleit- bzw. -wälzlagereinheit nach der vorliegenden Erfindung, mit Ausnahme der Gangnuten von quadratischem oder U-förmigem Querschnitt, die auf bzw. in dem Lagerkörper vorgesehen sind, möglich ist, die lasttragenden V-Nuten derselben Abmessungen in Paaren auf bzw. in dem Lagerkörper und der Spurstange vorzusehen, so daß es möglich ist, die V-Nuten gleichzeitig auf dem Lagerkörper und der Spurstange mittels einer Doppelkopfschleifmaschine auszubilden. Darüber hinaus werden die Walzen, deren jeweilige Achsen abwechselnd um 9o° verschoben bzw. gedreht sind, in geeigneter Weise längs der Führungs-

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-lobahn gewendet bzw.umgelenkt was durch Zusammenwirken des Käfigs und der V-Nuten auf bzw. in dem Lagerkörper geschieht, so daß keine Notwendigkeit besteht, für diesen Zweck Seitenabdeckungen vorzusehen, wodurch die Zusammenbauarbeit erleichtert und zur Verminderung der Herstellungskosten beigetragen wird.

Nach dem Bearbeiten der oberen Befestigungsoberfläche des Lagerkörpers werden die Walzenlaufoberflächen der V-Nuten durch Präzisionsschleifen endbearbeitet, wobei die obere Befestigungsoberfläche als Bezugs- oder Grundlage- bzw. Festpunktebene benutzt wird.

Die Positionen der Walzen zwischen dem Lagerkörper und der Spurstange werden abwechselnd um rechte Winkel verschoben bzw. verstellt bzw. verdreht, so daß die Walzen die Lasten bzv/. Belastungen abwechselnd auf die entgegengesetzten, geneigten Walzenlaufoberflächen 13' und 41' der V-Nuten 13 und 41 übertragen bzw. ausüben, wodurch Lasten bzw. Belastungen aller Richtungen getragen bzw. abgestützt werden.

Da die Drehachsen der Walzen, wie vorstehend erwähnt, abwechselnd um 9o° verdreht bzw. versetzt sind, nehmen diese Lasten bzw. Belastungen (die Begriffe "Last" und "Belastung" werden hier synonym verwendet und können einer durch den anderen ausgetauscht werden) aller Richtungen auf und ermöglichen Herabsetzungen der Schnitthöhe bzw. der Querschnittshöhe.

Kurz zusammengefaßt wird mit der Erfindung eine Linearführungsgleit- bzw. -wälzlagereinheit zur Verfügung gestellt, in der eine Kombination aus einem linearen Walzenlagerkörper und einer langgestreckten Spurstange bzw. -spindel angewandt wird bzw. vorgesehen ist.

Der lineare Walzenlagerkörper hat auf seiner Unterseite einen Kanal von trapez- bzw. trapezoidförmigem Querschnitt und ist

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mit einem Paar von im Querschnitt rechtwinkligen V-Nuten auf bzw. in geneigten inneren Wandoberflächen des trapez- bzw. trapezoidförmigen Kanals versehen, sowie mit einem Paar von im Querschnitt quadratischen U-Nuten auf bzw. in den äußeren Wandoberflächen des Lagerkörpers, wobei sich letztere parallel zu den V-Nuten erstrecken und jede einzelne der U-Nuten mit den V-Nuten unter Ausbildung einer endlosen Führungsbahn verbunden ist. Die Walzen werden in der endlosen Führungsbahn so aufgenommen, daß die Drehachsen der Walzen abwechselnd parallel mit der einen und mit der anderen Wand der V-Nuten sind, und sie werden durch einen Käfig in der Führungsbahn gehalten, der seinerseits mit einer Einrichtung zum glatten Führen der Walzen längs der Führungsbahn versehen ist bzv/. so ausgebildet ist, daß er die Walzen längs der Führungsbahn glatt führt.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-l'HYS. JOHANNES SPIES 8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 48 TELEFON: (089) 22 6917 · TELEGRAMM-KURZANSCHRIFT: PATOMIC MÜNCHEN THK-3o/BR Hiroshi TERAMACHI Tokyo/Japan Linearführungsgleit- bzw. -Wälzlagereinheit Patentansprüche

1. Linearführungsgleit- bzw. -Wälzlagereinheit, dadurch gekennzeichnet , daß sie folgendes umfaßt: einen Lagerkörper (1o), der ein Paar von nach abwärts gerichteten Vorsprüngen (22) an entgegengesetzten Seiten desselben hat und mit einem Paar von im Schnitt rechtwinkligen, parallelen V-Nuten (13, 14) versehen ist, die auf bzw. in geneigten lasttragenden Wandoberflächen (11, 12) auf der inneren Seite der Vorsprünge (22) ausgebildet sind, sowie mit einem Paar von im Schnitt quadratischen Ü-Nuten (17, 18), die auf bzw. in nichtlasttragenden Wandoberflächen (15, 16) auf der äußeren Seite des Lagerkörpers (1o) parallel zu den V-Nuten (13, 14) ausgebildet sind; eine Spurstange bzw. -spindel (4o), die ein Paar von im

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Schnitt rechtwinkligen V-Nuten (41 , 42) auf entgegengesetzten Seiten derselben parallel zu den V-Nuten (13, 14) auf bzw. in dem Lagerkörper (1o) verlauf end und gegenüber diesen V-Nuten (13, 14) hat;

eine Anzahl von Rollen bzw. Walzen (2o, 2o'), die in den V- und Ü-Nuten (13, 14, 17, 18, 41, 42) in abwechselnd um 9o° verschobenen bzw. verdrehten Positionen aufgenommen sind und von denen jede abgeschrägte Oberflächen (21) auf entgegengesetzten Enden derselben hat; und Halteteile bzw. Käfige (3o), die auf den Vorsprüngen (22) des Lagerkörpers (1o) befestigt sind und endlose Rollen- bzw. Walzenführungsbahnen in Zusammenwirken mit den V- und U-Nuten (13, 14, 17, 18, 41, 42) bilden, wobei jedes Halteteil bzw. jeder Käfig (3o) einen inneren Rand- bzw. Kantenteil (36) hat, der mit den abgeschrägten Oberflächen (21) der Rollen bzw. Walzen (2o, 2o') in Eingriff treten kann, um die Rollen bzw. Walzen (2o, 2o') längs der Führungsbahn von einem lasttragenden Bereich zu einem nichtlasttragenden Bereich, oder umgekehrt, zu führen.

2. Linearführungsgleit- bzw. -Wälzlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorsprünge (22) des Lagerkörpers (1o) zwischen sich einen Kanal bzw. eine Längsausnehmung von trapez- bzw. trapezoidförmigem Querschnitt bilden und die Spurstange bzw. -spindel (4o) eine entsprechende bzw. gleichartige trapez- bzw. trapezoidförmige Gestalt bzw. einen entsprechenden bzw. gleichartigen trapez- bzw. trapezoidförmigen Querschnitt hat.

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