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Wälzlager zur längsbeweglichen Lagerung von aneinan-
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der geführten Teilen, insbesondere Maschinenelementen Die Erfindung
betrifft ein Wälzlager zur längsbeweglichen Lagerung von aneinander geführten Teilen,
insbesondere Maschinenelementen, mit einer endlosen Wälzkörperreihe, die in einem
geraden tragenden Laufbahnabschnitt und in einem dessen Enden verbindenden Rücklaufkanal
geführt ist, wobei der tragende Laufbahnabschnitt eine als Lastträger dienende Lagerschiene
und zwei zueinander parallele, in eine Profilnut der Lagerschiene eingelegte Laufstäbe
aufweist, die an die Miindungen des Rücklaufkanales anschließende Laufbhnflächen
für die Walzkörper bilden.
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Derartige Wälzlager werden zu Geradführungen von Schlitten, Tischen
oder ähnlichen Einheiten mit langen linearen Verschiebewegen eingesetzt, bei denen
nur geringe Bewegungswiderstände auftreten diirfen. -Bei in der Praxis bekannten
Wälzlagern dieser Art verläuft der Rücklaufkanal in zwei stirnseitig an die Lagerschiene
anschließenden Umlenkstücken und zwischen diesen in einem zum tragenden Laufbahnabschnitt
parallelen
Tunnel zwischen der Rückseite der Lagerschiene und einer an die Lagerschiene angesetzten
Tunnelhaube. Der Rücklaufkanal ist daher quer zu seiner Längsrichtung mehrfach unterteilt.
Die Laufstäbe sind lose in die Profilnut eingelegt, können sich also um ihre Längsachse
verdrehen, wodurch die den Wälzkörpern zugeordnete Laufbahnfläche seitlich von den
Wälzkörpern wegwandern kann. Ein stoßarmer Ubergang zwischen den Laufbahnflächen
der Lauf stäbe einerseits und den Mündungen des Rücklaufkanales andererseits kann
nur bei sehr präziser und also aufwendiger Fertigung und Montage erreicht werden.
Im Ergebnis sind diese bekannten Wälzlager zwar robust und unempfindlich gegen wechselnde
Betriebsverhältnisse, sie erfordern aber einen hohen Lohnaufwand insbesondere dann,
wenn die Wälzkörperreihe aus Gründen der Laufruhe und Bewegungsgleichförmigkeit
geräuscharm und leicht und ruckfrei umlaufen soll. Diesen Forderungen steht vor
allem die insgesamt vierfache Unterbrechung der Laufbahn mit dem mehrfachen Laufbahnwechsel
entgegen, was zu wiederholten Störungen in der Führungsgeometrie während des Wälzkörperumlaufes
führt. Die Umlenkstücke aus Feinguß sind außerdem teuer und schwierig zu reinigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß auf konstruktiv, sowie herstellungs- und montagemäßig
möglichst einfache Weise ein ruhiger und gleichmäßiger Wälzkörperumlauf erreicht
wird.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelüst, daß zwei in
einer längs des Rücklaufkanales und des tragenden Laufbahnabschnittes verlaufenden
Trennfläche formschlüssig zusammengefügte Rückführschalen vorgesehen sind, die zwischen
sich durchlaufend den gesamten Rücklaufkanal bilden und im Mündungsbereich des Riicklaufkanales
zur Trennfläche offene Nischen aufweisen, in welche die Lauf stäbe mit von der Laufbahnfläche
abgesetzten Stabenden gegen unzulässige Bewegungen eingesperrt sind, daß die Lagerschiene
durch quer zur Trennfläche offene Aussparungen in den Rücklaufkanal für den Anschluß
an das ihr zugeordnete geführte Teile zugänglich und die Rückführschalen in dieser
Richtung formschlüssig an der Lagerschiene festgelegt sind, und daß die Rückführschalen
Anschlagflächen besitzen, welche die Lagerschiene auf der Seite des tragenden Laufbahnabschnittes
übergreifen-und welchen die Lagerschiene unter der Kraft elastischer Spannelemente
anliegt.
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Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt besteht im wesentlichen
darin, daß das erfindungsgemäße Wälzlager eine nur noch zweifache Unterbrechung
des Umlaufkanales, nämlich jeweils an den Enden des tragenden Laufbahnabschnittes
aufweist und der Rücklaufkanal durchgehend und stoßfrei zwischen den beiden zusammengefügten
Rückführschalen verläuft. Durch die Verspannung der RUckfUhrschalen gegen die Lagerschiene
auf deren Seite des tragenden Laufbahnabschnittes wird ohne weiteres eine sehr präzise
gegenseitige Anordnung
der Laufbahnflächen der Laufstäbe einerseits
und der Miindungen des Rücklaufkanales andererseits erreicht, so daß auch hier stoßbehaftete
Übergänge bei einfachster Montage weitgehend vermieden werden.
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Die Laufstäbe sind gleichzeitig durch die Einsperrung ihrer Enden
in den Nischen der Rückführschalen gegen unzulässiges weites Verdrehen um ihre Achse
oder Abheben von der Lagerschiene gesichert, behalten aber je nach Gestaltung dieser
Einsperrung im einzelnen ohne weiteres die Möglichkeit, sich begrenzt um ihre Achse
zu drehen und sich dadurch exakt auf die Lastachse des Führungspartners einzustellen.
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Vorzugsweise sind die beiden Riickführschalen bei identischer Ausbildung
spiegelbildlich zueinander angeordnet und mit gegenseitig zum Eingriff kommenden
Zentrierelementen versehen. Wegen ihrer identischen Ausbildung bedürfen sie zu ihrer
Herstellung aus beispielsweise metallischem Druckguß oder Kunststoff nur eines einzigen
Formwerkzeuges. Für Sondereinsätze in der Atomphysik, chemische Technik, Lebensmitteltechnik
können die Rückführschalen auch aus Spezialstahl, Sinterwerkstoffen oder Keramik
gefertigt werden.
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Die elastischen Spannelemente sind vorteilhaft Druckkörper aus elastischem
Werkstoff, die auf der dem tragenden Laufbahnabschnitt gegenüberliegenden Seite
zwischen der Lagerschiene und den Rückführschalen angeordnet sind. Weitere elastische
Spannelemente können zwischen beiden Stirnseiten der Lagerschiene
einerseits
und den Rückführschalen andererseits vorgesehen sein, wobei diese Spannelemente
die Rückführschalen in Längsrichtung des tragenden Laufbahnabschnittes kraftschlüssig
gegen die Lagerschiene verspannen und ebenfalls als Druckkörper aus elastischem
Werkstoff ausgebildet sein können. Zweckmäßig sind im übrigen die Spannelemente
in zwischen beiden Rückführschalen gebildete Aufnahmen eingelegt, wobei die Aufnahmen
im Querschnitt so ausgebildet sind, daß die Druckkörper durch gegenseitiges Zusammenziehen
beider Rückführschalen gegen die Lagerschiene definiert verformt werden und diese
exakt verspannen. In besonders vorteilhafter Ausführungsform besitzen die Aufnahmen
quer zur Trennfläche einen V-förmigen Ouerschnitt mit von der durch die Lagerschiene
gebildeten Begrenzungsfläche abgewandter V-Spitze, und die Druckkörper im kraftfreien
Zustand kreiszylindrische Form.
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In jedem Fall wird erreicht, daß bei der Montage die Verspannung der
beiden Rückführschalen gegeneinander automatisch auch die Verspannung beider Rückführschalen
gegen die Lagerschiene bewirkt.
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Die seitliche Festlegung der Rückführschale gegenüber der Lagerschiene
kann in besonders einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß in die Profilnut
der Lagerschiene eine Justierleiste eingelegt ist, die ouer zur Trennfläche formschlüssig
sowohl in der Lagerschiene als auch mit beidseits über die Lagerschiene vorstehenden
Enden in den Rückführschalen festgelegt ist.
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Dann empfiehlt es sich im übrigen, daß die Justierleiste für Jeden
Laufstab eine ihn schräg zur Mitte
und zum Boden der Profilnut
hin abstützende Schrägfläche aufweist, und daß die die Laufstabenden aufnehmenden
Nischen in den Rückführschalen seitlich an eine ebenfalls zur Trennfläche hin offene
Aufnahme für das Ende der Justierleiste angrenzen. durch die Stirnwand der Aufnahme
werden Längsverschiebirngen der Justierleiste verhindert.
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nie Anschlagflächen, mit welchen die Rückführschalen der Lagerschiene
unter der Kraft der Spannelemente anliegen, sind im einzelnen so an den Rückführschalen
angeordnet, daß sie auf den seitlichen Schultern der Profilnut liegen. Gleichzeitig
besitzen die Rückführschalen zwischen diesen Anschlagflächen einen längs dieser
Schultern verlaufenden Steg, der eine den Laufstab teilweise übergreifende Profilfläche
aufweist. Einerseits wird dadurch erreicht, daß die Laufstäbe bis auf ihre Laufbahnfläche
für die Wälzkörper über den größten Teil ihres Umfanges durch die Lagerschiene und
in zueinander entgegengesetzten Richtungen durch die Justierleiste und den Steg
der Rückführschale abgestützt sind; andererseits können als Folge des Steges die
in den Rückführschalen für die Lagerschiene vorgesehenen Aussparungen als rundum
geschlossene Fenster mit einem der Lagerschiene entsprechenden Umriß ausgebildet
werden. In diesen Fenstern kann die Lagerschiene durch die Rückführschalen seitlich
vorstehen, ohne sich wegen der in dieser Richtung formschlUssigen Festlegung der
Rückführschalen an der Lagerleiste in den Fenstern verschieben zu können. Gleichzeitig
erhalten die RUckführschalen eine hohe Formfestigkeit,
Die in die
Nischcen der Rückführschalen greifenden Enden der Laufstäbe Können mit einer im
Stabquerschnitt nach Art einer Sekante verlaufenden ebenen Anschlagfläche versehen
sein, die einer Nischenwand mit einem die Drehung des Laufstabes @m seine Achse
bis auf einen vorgegebenen Winkel begrenzenden Spiel gegen überliegt.
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Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Teil einer Wälzführung
nach der Erfindung, teils in Seitenansicht, teils im Längsschnitt, Fig. 2 eine Draufsicht
auf den Gegenstand nach Fig. 2, Fig. 3 einen Schnitt in Richtung III- III durch
den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 1
längs der Linie IV - IV, Fig. 5 einen Schnitt in Richtung V - V durch den Gegenstand
nach Fig. 1, Fig. 6 einen Schnitt in Richtung VI - VI durch den Gegenstand nach
Fig. 1,
Fig. 7 einen Schnitt in Richtung VII - VII durch den Gesgenstand
nach Fig. 2, jedoch ohne Wälzkörperkette, Laufstab, Justierleiste und Spannelement,
also eine Ansicht gegen die Innenseite nur einer der Riickführschalen.
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In der Zeichnung sind die gegen einander längs beweg-3 ich gelagerten
beiden Führungspartner des Wälzlagers der Einfachheit wegen nicht dargestellt. Der
eine Führungspartner greift an der mit 1 bezeichneten Lagerschiene an, der andere
liegt mit eigener Wälzkörperlaufbahn der in sich endlos geschlossenen Wälzkörperreihe
längs dem in Fig. 1 durch die Klammer 2 angedeuteten tragenden Laufbahnabschnitt
an. Die Wälzkörperreihe besteht im Ausführungsbeispiel aus Wälzkörper 3 in Form
von Kugeln und dazwischen eingefügten Trennstücken 4 aus Kunststoff mit niedrigem
Reibungswert, die außerdem zur Längsspielabstimmung notwendig sind. Anstelle von
Kugeln können die Wälzkörper 3 auch die Gestalt von Rollen haben.
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Die Wälzkörperreihe ist in dem geraden tragenden Laufbahnabschnitt
2 und in einem dessen Enden verbindenden Rücklaufkanal 5 geführt. Der tragende Laufbahnabschnitt
2 besteht aus der als Lastträger dienenden Lagerschiene 1 und zwei zueinander parallelen,
in eine Profilnut 6 der Lagerschiene 1 eingelegten Laufstäben 7. Diese Laufstäbe
7 besitzen an die Mündungen 8 des Rücklaufkanales 5 anschließende Laufbahnflächen
9 für die Wälzkörper 3. Die Laufbahnflächen 9 können durch zylindrische Anschliffe
gebildet sein, die etwa dem
Druchmesser der Wälzkörper 3 entsprechen
und eine Ldnienberührung zwischen den Wälzkörpern 3 und den Laufstäben 7 ergeben.
In einer längs des Rücklaufkanales 5 und des tragenden Laufbahnabschnittes 2 venlaufenden
ebenen Trennfläche 10, die in den Fig. 1 und 7 mit der Zeichnungsebene übereinstimmt,
sind zwei Rückführschalen 11 formschlüssig zusammengefügt, die zwischen sich durchlaufend
den gesamten Rücklaufkanal bilden und dazu jeweils mit einer Nut 5.1 in Form und
Größe des halben Riicklaufkanalauerschnittes versehen sind. Im zusammengefügten
Zustand beider Riickführschalen 11 hat der Rücklaufkanal 5 im wesentlichen prismenförmigen
fluerschnitt und ist mit kleinstem Spiel gegenüber den Wälzkörpern 3 ausgeführt.
Er verläuft im Ausführungsbeispiel in zwei kreisförmigen Umlaufzonen, die aber auch
etwa parabelförmig ausgebildet sein können, und in einem geraden Kanalabschnitt
parallel zum tragenden Laufbahnabschnitt 2. Die identisch aus einem einzigen Formwerkzeug
gespritzten und spiegelsymmetrisch in der Trennebene 10 aneinander gesetzten Rückführschalen
11 bilden exakt übereinstimmende stoßfreie Führungsbahnen für den Wälzkörperumlauf
und sind mit einer erhabenen und einer vertieften Zentrierschulter 12.1, 12.2 versehen,
die eine genaue Ausrichtung der Rückführschalen 11 gegeneinander und gegenüber den
anderen Teilen der Führung gewährleisten. Die Rückführschalen 11 sind durch in löchem
13 Aufnahme findende Schrauben 14 zusammengespannt. Sie können statt dessen vernieet
oder zusätzlich auch miteinander verklebt oder
verschweißt sein.
Der Rücklaufkanal 5 kann eine Körperschall absobierende und/oder eine selbstschmierende
Beschichtung aufweisen, die den direkten Kontakt der Wälzkörper 3 mit den Geräusch
abstrahlenden Rückführschalen 11 verhindert oder stark dämpft.
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Die Rückführschalen 11 besitzen im Mündungsbereich des Rücklaufkanales
5 zur Trennfläche 10 hin offene Nischen 15, in welchen die Laufstäbe 7 mit von der
Laufbahnfläche 9 abgeswseztem Stabende 16 gegen unzulässig große Bewegungen eingesperrt
sind. Dazu sind die Stabenden 16 mit einer im Stabquerschnitt nach Art einer Sekante
verlaufenden ebenen Anschlagfläche 16. 1 versehen, die einer entsprechenden Nischenwand
15.1 mit einem Spiel gegenüber liegt, das die Drehung des Laufstabes 7 um seine
Achse auf einen vorgegebenen Winkel abgrenzt. Die Laufstäbe 7 können sich daher
um ihre Achse nur soweit verdrehen, daß sie sich zwar mit ihrer Laufbehnfläche 9
nach den Wälzkörpern 3 einstellen können, daß aber die Laufbahnfläche nicht seitlich
von den Wälzkörpern 3 abwandern kann.
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Die Lagerschiene 1 ist durch quer zur Trennfläche 10 offene Aussparungen
17 in den Rückführschalen 11 für den Anschluß an den ihr zugeordneten, in der Zeichnung
nicht dargestellten Führungspartner zugänglich.
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Zu diesem Anschluß dienen Gewindebohrungen 18 in der Lagerschiene
1.
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Die Aussparungen 17 für die Lagerschiene 1 sind rundum geschlossene
Fenster von gleichem Umriß wie die Lagerschiene 1 Jedoch kann sich die Lagerschiene
1 in den Aussparungen nicht seitlich gegenüber den Pijckt?hrschaien 11 verschieben,
weil die Rückführschalen in dieser Richtung formschlüssig an der Lagerhiene 1 festgelegt
sind. Dies geschieht im Ausführungsbeispiel durch eine in die Profilnut 56 der Lagerschiene
1 eingelegte Justierleiste 21, die quer zur Trennfläche 10 formschlüssig sowohl
in der Lagerschiene 1 als auch mit beidseits über die Lagerschiene vorstehenden
Enden 21.1 in Aufnahmen 24 in den Rückführschalen 11 festgelegt ist. Die Justierleiste
21 besitzt t für Jeden Laufstab 7 eine ihn schräg zur Mitte und zum Boden der Profilnut
hin (Pfeil 22) ebstützede Schrägfläche 23. Die die Lauf stabenden 16 aufnehmenden
Nischen 15 in den Rückführschalen 11 grenzen seitlich an die zur Trennfläche 10
hin ebenfalls offenen Aufnahmen 24 für das Ende 21.1 der Justierleiste 21 an. Die
Stirnwand 24.1 der Aufnahme 24 verhindert Längswanderungen der Justierleiste 21.
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In Richtung der Trennfläche 10 und senkrecht zum tragenden Laufbahnabschnitt
2 sind die RückfUhrschalen 11 gegenüber der Lagerschiene 1 folgendermaßen festgelegt.
Sie besitzen Anschlagflächen 25, welche die Lagerschiene
1 au
der Seite des tragenden Laufbahnab-Schnittes 2 übegreifen und welchen die Lagerschiene
1 unter der Kraft elastischer Spannelemente 26 anliegt. Diese elastischen Spannelemente
26 sind Druckkügper aus elast;ischem Werkstoff, die auf der dem tragenden Laufbahnabschnitt
2 gegenüber liegenden Seite zwischen der Lagerschiene 1 und den Rückföhrschelen
11 angeordnet sind. Weitere elastische Spannelemente 27 sind zwischen beiden Stirnseiten
der Lagerschiene 1 einerseits und den Rückführschalen 11 vorgesehen. Diese Spannelemente
27 verspannen die Rückführschalen 11 in Längsrichtung des tragenden Laufbahnabschnittes
2 kraftschlüssig gegen die Lagerschiene 1. Im einzelnen sind die Spannelemente 26,
27 in zwischen beiden Rückführschalen 11 gebildete Aufnahmen 28 eingelegt, wobei
die Aufnahmen 28 im Querschnitt so ausgebildet sind, daß die als Spannelemente wirkenden
Druckkörper durch gegenseitiges Zusammenziehen beider Rückführschalen 11 gleichzeitig
und gemeinsam definiert verformt werden und dadurch auch die beiden Rückführschalen
11 definiert gegen die Lagerschiene 1 verspannt werden. In besonders einfacher Weise
wird dies im Ausführungsbeispiel dadurch verwirklicht, daß die Aufnahmen 28 quer
zur Trennfläche 10 einen V-förmigen Querschnitt aufweisen, dessen V-Spitze von der
durch die Lagerschiene 1 gebildeten Begrenzungsfläche abgewandt ist. Die Druckkörper
besitzen im kraftfreien Zustand kreiszylindrische Form. Die Spannelemente 26, 27
werden beim Zusammenschrauben der Rückführschalen 11 verformt und verspannen dadurch
die Rückführschalen so
gegen die Lagerschiene 1, daß auch nach
längerer trie@szeit keine Lose zwischen den RiickffihrschaIen 11 einerseits und
der Lagerschiene 1 auftreten kann, die zu stoßbehafteten Übergängen zwischen dem
tragenden Laufbahnabschmitt 2 und dem Rücklaufkanal 5 Anlaß get:' könnte.
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Die bereits erwähnten Anschlagflächen der Rückführschalen 11 liegen
auf den seitlichen Schultern ?9 der Profilnut 6 der Lagerschiene 1. Die Rückführschalen
11 besitzen im übrigen zwischen den Anschlagflachen 25 je einen längs dieser Schulter
29 verloufenden Steg 30, der eine den Laufstab 7 teilweise übergreifende Profilfläche
31 aufweist. Die Laufstäbe sind hierdurch auch in zum Pfeil 22 entgegengesetzter
Richtung gesichert.
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An den beiden äußeren Enden der lastzugewandten Seite beider Rückführschalen
11 sind flache Ausnehmungen 31 mit Stiften 32.1 und Bohrungen 32.2 angebracht, die
zur Aufnahme eines Haltesteges 33 aus Blech oder Draht dienen. Dieser Haltesteg
33 hat die Aufgabe, die umlaufenden Wälzkörper 3 beim Ubergang aus dem tragenden
Laufbahnabschnitt 2 in die entlastete Zone des Rücklaufkanales 5 am Springen zu
hindern und sie in diese kritischen Übergangsbereich "weich" zu fesseln. Dabei wird
das Wälzkörperspiel auf ein Minnimum reduziert und durch die Leitschräge der Innenlaufbahn
des Rücklaufkanales 5 Dreipunktberührung der Wälzkörper erz
@ungen.
Im weiteren Verlauf werden die Wälzkörper 3 dann in prismatischen querschnitt des
Rücklaufkannles 5 gefübrt, bis sie auf ähnliche Weise mit weicher Dreipunktfesselung
wieder stolperfrei in den tragenden Laufbhnabschnitt 2 eingeschleust werden.
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eim Transport und während der Montage dient der Haitteg 33 im übrigen
als Verliersicherung für die denn im tragenden Laufbahnabschnitt 2 freiliegenden
Wälzkörper 3 Wegen der durch die Spannelemente 26 erzwungenen ständigen Anlage der
Rückführschalen 11 mit ihren Ansclächen 25 an der Lagerschiene 1 sind die Rückführschalen
11 und die Lagerschiene 1 im Übergaunsbereich zwischen dem tragenden Laufbahnabschnitt
2 und dem Rücklaufkanal 5 sehr genau zueinander ausgerichtet, so daß sich ein praktisch
stoßfreier Übergang zwischen den Laufbahnflächen 9 der Laufstäbe 7 einerseits und
den Mündungen des Rücklaufkanales 5 andererseits ergibt.
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Die Bohrung 34 dient der Aufnahme eines nicht gezeichneten Exzenters,
der gleichzeitig in den nicht gezeichneten Anschlußpartner eingreift und durch den
mittels Verdrehen, nach der Montage das Führungsspiel eingestellt werden kann. Der
Exzenter ist hohl gebohrt, so daß durch eine Durchgangsschraube der Anschlußpartner
über den Exzenter mit dem Kugelumlaufelement über das Gewinde 35 fixiert werden
kann.