DE3036323A1

DE3036323A1 - Lineare kugellagereinheit

Info

Publication number: DE3036323A1
Application number: DE19803036323
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1979-10-20
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1981-04-30
Also published as: US4348064A; GB2061408A; IT8049926A0; JPS5659022A; IT1129035B; DE3036323C2; FR2468028B1; GB2061408B; FR2468028A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft allgemein eine Führung zum Ausführen einer Linearbewegung einer Maschine, und zwar betrifft die Erfindung im einzelnen eine verbesserte lineare Kugellagereinheit, in der der Widerstand gegen die Bewegung durch eine rollende Reibung vermindert ist, d. h. obwohl ein üblicher Haltekäfig weggelassen ist, kann durch Ausbilden von Spielräumen in einer Gleit- bzw. Rolloberfläche, wie beispielsweise in einem Tisch oder einem Auflager einer industriellen Maschine, einem Lagerhauptkörper, der eine Laufwerks- bzw. Schlitteneinrichtung tragen kann und hin- und herbewegt wird, bzw .in denSpurrillen des Spurtisches bzw. der Spurstange ,eine gewünschte Lagercharakteristik, insbesondere der oben erwähnten Art, aufrechterhalten werden.

Eine konventionelle Art eines linearen Lagers ist ein Kugelbuchsenlager, das eine vertikale Last abstützen kann, jedoch kann ein solches Lager nur einen Teil der Momentlast oder einer nach aufwärts gerichteten Last tragen bzw. abstützen.

Im Hinblick auf diese Tatsache wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein lineares Kugellager entwickelt, mit dem die vorstehend erwähnten Nachteile überwunden worden sind, indem die Kugelreihen auf den rechten und linken Teilen des Lagerhauptkörpers angeordnet wurden, und indem Seitenkappen, welche die Richtung der Kugeln ändernde U-förmige Ausnehmungen haben, die den erwähnten Kugelreihen entsprechen, an den End- bzw. Stirnoberflächen des Lagerhauptkörpers befestigt wurden.

Es ist im Gegenteil nötig, im Falle eines linearen Kugel-

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lagers einen Haltekäfig im Verhältnis zu einer variierenden Länge eines Lagerhauptkörpers herzustellen, was zur Folge hat, daß einige Schwierigkeiten bewirkt werden, wenn man die Herstellungskosten dieser Art eines Lagers senken will, und zwar aufgrund seiner vielen Arten der Herstellung und aufgrund der kleinen Herstellungsmengen.

Um den Haltekäfig zwischenzufügen, wie in Fig. 12 gezeigt ist, müssen die Spurrillen für die belasteten Kugeln 67' im Lagerhauptkörper 1o' und im Spurtisch bzw. in der Spurstange 16' schmal gemacht werden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine lineare Kugellagereinheit zur Verfügung gestellt, in der ein langgestreckter Spurkörper über mehrere Kugeln in einen Lagerhauptkörper eingefügt ist bzw. wird, an dessen vorderer und rückwärtiger Stirnfläche je eine Seitenkappe angebracht ist; wobei diese lineare Kugellagereinheit so ausgebildet ist, daß vier konkave Spurrillen, die im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die Kugeln haben, axial in einem zylindrischen Hohlraum des Lagerhauptkörpers ausgebildet sind; daß Spielräume parallel zu einer Vertikallinie in den oberen, rechten und linken, äußeren Spurrillen dieser erwähnten Spurrillen ausgebildet sind; daß Spielräume, die um 3o° bezüglich einer Vertikallinie geneigt sind, in den unteren, rechten und linken, oberen bzw. inneren Spurrillen dieser erwähnten Spurrillen ausgebildet sind; daß ringförmige Vorsprünge, die kontinuierlich mit den Rändern der Spurrillen sind, auf bzw. in beiden Endbzw. Stirnflächen des Lagerhauptkörpers ausgebildet sind; daß freigebende bzw. die Kugeln entlastende Kugellöcher, die kontinuierlich mit dem äußeren Umfang der ringförmigen Vorsprünge sind, in Längsrichtung durchgehen; daß die über den End- bzw. Stirnflächen des Lagerhauptkörpers anzubringenden Kappen mit den ringförmigen Vorsprüngen des

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Lagerhauptkörpers entsprechenden ringförmigen konkaven Teilen, die Richtung der Kugeln ändernden U-förmigen konkaven Teilen, welche die ringförmigen konkaven Teile kreuzen, und Kugelführungszungenteilen unterhalb bzw. in Fortsetzung der die Richtung der Kugeln ändernden konkaven Teile integral bzw. einstückig ausgebildet sind; und daß der Spurtisch bzw. die Spurstange, der bzw. die konkave Spurrillen hat, welche den Spurrillen des Lagerhauptkörpers entsprechen, mit einigen Spielräumen ausgebildet ist, die parallel zu einer Vertikallinie sind, und zwar mittels einer Tangentiallinie der unteren, rechten und linken konkaven Spurrillen des SpurtiEches bzw. der Spurstange.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine lineare Lagereinheit zur Verfügung gestellt, die keinerlei schlechte Lagercharakteristik zeigt, obwohl der Haltekäfig weggelassen ist, d. h. eine Kontaktstellenrille ist an einer spezifizierten Position vorgesehen, indem Spielräume in dem Lagerhauptkörper und in den Spurrillen des Spurtisches bzw. der Spurstange ausgebildet worden sind, die dazu führen, daß die Kontaktwinkel der beiden gegenüberliegenden belasteten Kugeln parallel werden, wobei keine Randbelastung (die auch als polare bzw. genau entgegengesetzte Randbelastung bezeichnet werden kann) auf die Spurrillen ausgeübt wird; und weiterhin kann ein Vordruck (der als Vorbelastung bezeichnet werden kann) auf die belasteten Kugeln in den vier Rillenreihen angewandt werden.

Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung eine lineare Lagereinheit zur Verfügung gestellt, in der die Seitenkappen, die an beiden Endoberflächen des Lagerhauptkörpers angebracht werden (die auch als Rückführ- bzw. Umlenkplatten bezeichnet werden können) mit ringförmigen konkaven Rillen, die den ringförmigen Vorsprüngen entsprechen, welche an bzw. in den Endoberflächen des Lagerkörpers ausge-

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bildet sind, sowie mit halbkreisförmigen Führungsrillen, welche den vier Rillen des Lagerhauptkörpers entsprechen, und mit Zungenteilen am Spurtisch bzw. an der Spurstange ausgebildet sind.

Schließlich wird mit der vorliegenden Erfindung eine lineare Lagereinheit geschaffen, in der der Lagerhauptkörper den gewünschten Kontaktwinkel aufrechterhalten kann, und in der der Lagerhauptkörper leicht eine Vorbelastung (einen vorbestimmten Druck) ausüben kann, indem ein kreisförmiger Hohlraum in einem rechteckigen Teil ausgebildet wird, indem vier parallele, in Längsrichtung verlaufende Spurrillen in diesem Hohlraum in einem gewünschten Winkel im Abstand voneinander auf dessen Umfang ausgebildet werden, und indem Spielräume an bzw. in den gewünschten Positionen der Spurrillen ausgebildet werden, selbst wenn einige Fehler in der Anordnung (Indexierung bzw. Fortführung oder Zentrierung) der Spurrillen des Lagerhauptkörpers und den Spurrillen des Spurtisches bzw. der Spurstange gefunden werden bzw. vorhanden sind.

Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 12 der Zeichnung anhand einiger besonders bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Lagerhauptkörpers einer Ausführungsform der linearen Lagereinheit nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenaufrißansicht einer Ausführungsform einer linearen Lagereinheit nach der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil derselben weggelassen ist;

Fig. 3 eine Vorderaufriß- bzw. -Schnittansicht längs

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der Linie B-B der Fig. 2, die den Zustand zeigt, in dem ein Spurteil über Kugeln eingefügt oder angebracht ist;

Fig. 4 eine Vorderaufrißansicht einer Ausführungsform einer linearen Lagereinheit nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie O₁-X der Fig. 4;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung, die einen Kontaktzustand zwischen einem Lagerhauptkörper und einigen lasttragenden Kugeln, die sich in den Spurkanälen bzw. -rillen eines Spurtisches bzw. einer Spurstange befinden, zeigt;

Fig. 7 eine Seitenaufrißansicht des Lagerhauptkörpers; Fig. 8 eine Vorderansicht des Lagerhauptkörpers.; Fig. 9(a) eine Vorderaufrißansicht einer Seitenabdeckung; Fig. 9(b) eine Seitenaufrißansicht der Seitenabdeckung;

Fig. 1o eine Vorderaufrißansicht eines Spurtisches bzw. einer Spurstange;

Fig. 11(a) und 11(b) eine Veranschaulichung der Beziehung der Gegenbelastung von einigen belasteten Kugeln in den Spurkanälen bzw. -rillen in dem Spurtisch bzw» in der Spurstange; und

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines an sich bekannten Zustandes des Kontakts

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zwischen dem Lagerhauptkörper und den Spurkanälen bzw. -rillen in einem Spurtisch bzw. in einer Spurstange bei einer linearen Lagereinheit, die einen Halter bzw. Käfig hat.

Mit 1o ist ein Lagerhauptkörper bezeichnet, und dieser Lagerhauptkörper 1o ist aus einer rechteckigen Stahlplatte bzw. aus einem quaderförmigen Stahlteil hergestellt, die bzw. das durch planare Rohbearbeitung so ausgebildet ist, daß es im Querschnitt C-förmig ist, also zu einem Rundteil geneigte Schenkel hat, oder die rechteckige Stahlplatte bzw. das quaderförmige Stahlteil ist so hergestellt, daß sie bzw. es eine innere zylindrische Ausnehmung 11 hat, die in Längsrichtung in einem wesentlichen mittigen Teil des rechteckigen bzw. quaderförmigen Stahlmaterials ausgebildet ist; auf der oberen Oberfläche des inneren Umfangs der inneren Ausnehmung 11 bzw. des inneren Einschnittes 11 ist eine flache Oberfläche 71 ausgebildet, und weitere konkave Rillen 12, 13, 14.und 15, die im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die Kugeln in einer radialen Richtung haben, sind in der inneren Ümfangsoberfläche der inneren Ausnehmung 11 vorgesehen, und zwar wie man aus Fig. 1 ersieht, in Längsrichtung des Kugellagerhauptkörpers 1o bzw. in Axialrichtung der im wesentlichen zylindrischen Ausnehmung 11.

Die Spurrillen 12 und 13, d. h. die obere linke und rechte Spurrille von den Spurrillen 12 bis 15, sind so ausgebildet, daß im senkrecht zur Längsachse der im wesentlichen zylindrischen Ausnehmung 11 verlaufenden Querschnitt (siehe Fig. 3) die Linie U-O-, die jeweils den Mittelpunkt der in diesen Spurrillen laufenden belasteten Kugeln mit dem Mittelpunkt O₁ des Lagerhauptkörpers Io bzw. der im wesentlichen zylindrischen Ausnehmung 11 verbindet, mit der durch diesen Mittelpunkt 0 hindurchgehenden Horizon-

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tallinie X-X einen Winkel von Oi = 45 bildet; und die untere linke und rechte Spurrille 14 und 15 sind so ausgebildet, daß die in diesen Spurrillen laufenden belasteten Kugeln symmetrisch unter einer Position von 15° mit Bezug auf die Horizontallinie X-X angeordnet sind bzw. daß die durch den Mittelpunkt der zuletzt genannten belasteten Kugeln hindurchgehende Linie V-O in dem erwähnten senkrechten Querschnitt (siehe Fig. 3) einen Winkel von ß - 15° mit der Horizontallinie X-X bildet. Hierbei ist, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, davon ausgegangen, daß der Lagerhauptkorper to so angeordnet ist, daß die öffnung des C bzw. ü der C- bzw. U-Form des Lagerhauptkörpers Io senkrecht nach unten gerichtet ist.

Der Kontaktwinkel gder oberen belasteten Kugeln bezüglich

der Einheit beträgt 3o°, d. h. der Winkel, den eine Gerade W-0_, welche durch einen Kontaktpunkt der belasteten Kugeln mit einem Spurtisch bzw. einer Spurstange 16 und einem Kontaktpunkt der belasteten Kugeln mit dem Lagerhauptkorper hindurchgeht, mit einer Mittelachse M bildet, welche die vorerwähnte Gerade im Punkt 0_ schneidet; und die seitlichen bzw. unteren belasteten Kugeln, die sich in den Spurrillen 14 und 15 befinden, sind unter einem Kontaktwinkel von S — 3o mit Bezug auf die Mittelachse M angeordnet, d. h. daß eine Gerade T-O-, die durch einen Kontaktpunkt der jeweils in der Spurrille 14 bzw. 15 laufenden belasteten Kugel mit der Spurstange 16 sowie einen Kontaktpunkt dieser belasteten Kugel mit dem Lagerhauptkorper 1o hindurchgeht, und die senkrechte Mittelachse M, welche von der vorgenannten Geraden im Punkt 0_ geschnitten wird, miteinander einen Winkel von <f = 3o° einschließen (die vorstehenden Ausführungen beziehen sich wiederum auf den senkrecht zur Achse der Ausnehmung 11 verlaufenden Querschnitt, wie er in Fig. 3 dargestellt ist).

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Mit 17 und 18 sind Ausnehmungen bezeichnet, die dadurch ausgebildet worden sind, daß man die äußeren bzw. die der Öffnung der C-Form zugewandten Seitenteile der oberen Spurrillen 12 und 13 des Lagerhauptkörpers 1o in Längsrichtung parallel zu einer Vertikallinie Y-Y bzw. zur senkrechten Mittelachse M abgeschnitten bzw. gefräst oder geschliffen hat.

Mit den Bezugszeichen 19 und 2o sind außerdem Ausnehmungen bezeichnet, die dadurch ausgebildet worden sind, daß man die oberen Seitenteile, d. h. die der Öffnung der C-Form abgewandten Seitenteile der unteren Spurrillen 14 und 15 des Lagerhauptkörpers in Längsrichtung unter einem Winkel von 3o mit Bezug auf die Vertikallinie Y-Y bzw. die senkrechte Mittellinie geschnitten bzw. gefräst oder geschliffen hat. Mit 21 und 22 sind ringförmige Vorsprünge bezeichnet, die für das Umkehren bzw. -lenken und Führen der Kugeln verwendet werden und die an beiden Endoberflächen 23 und 24 des Lagerhauptkörpers 1o ausgebildet sind.

Die Bezugszeichen 25, 26, 27 und 28 sind Löcher für nichtbelastete Kugeln, die in Längsrichtung des Lagerhauptkörpers 1o von der Endoberfläche 23 dieses Lagerhauptkörpers 1o aus ausgebildet sind bzw. verlaufen, wobei das obere rechte und linke Loch 25 und 26 für nichtbelastete Kugeln in dem Schnitt der Fig. 3 auf der Linie U-O liegen, die unter einem Winkel von 45° zu der durch die Mitte 0. verlaufenden Horizontallinie X-X verläuft, und weiterhin sind diese. Löcher an einer Kreuzungsstelle angeordnet, die an den äußeren Umfangsrändern der ringförmigen Vorsprünge 21 und 22 anliegt bzw. sich in der Nähe dieser äußeren Umfangsränder befindet.

Das untere rechte und linke Loch 27 und 28 für nichtbelastete Kugeln sind auf einer Linie angeordnet, die, be-

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zogen auf den zur Längsachse der Ausnehmung 11 senkrechten Schnitt der Pig. 8, unter einem Winkel von 15° zur Horizontallinie X-X geneigt ist, welche durch die Mitte O des Lagerhauptkörpers 1o hindurchgeht, und sie sind ebenfalls an einer Kreuzstelle angeordnet, die jeweils am äußeren Umfangsrand der ringförmigen Vorsprünge 21 und 22 anliegt (siehe insbesondere Fig. 8) bzw. sich in der Nähe dieses äußeren Umfangsrandes befindet.

Danach werden offene Enden 29 und 3o in Längsrichtung an den Stellen ausgebildet, die sich in der Nähe der unteren rechten und linken Spurrille 14 und 15 des Lagerhauptkörpers 1o befinden, und zwar durch Schneiden, Fräsen oder Schleifen unter 3o° mit Bezug auf die Vertikallinie Y-Y und eine unterste Horizontallinie Z-Z des Lagerhauptkörpers 1o (siehe die Winkel j und (/•und die Linie L in Fig. 8).

Die oberste Oberfläche des Lagerhauptkörpers 1o ist mit Befestigungslöchern 31, 32, 33 und 34 ausgebildet. Beide Endoberflächen bzw. Stirnflächen 23 und 24 sind mit Befestigungslöchern 37, 38, 39 und 4o für jeweils eine Seitenabdeckung versehen, und zwar dienen diese Befestigungslöcher im einzelnen dazu, die flachen Teile 35 und 36 (siehe insbesondere Fig. 4 und 9) von Seitenkappen 41 und 42 mittels Schrauben, insbesondere Kreuzschlitzschrauben 66 zu befestigen. Diese Befestigungslöcher für die Seitenkappen sind durch Gewindeschneiden mit jeweils einem Innengewinde versehen worden.

Die mit den Bezugszeichen 41 und 42 versehenen Seitenkappen sind aus Stahlplattenmaterial hergestellt, und werden an der vorderen Endoberfläche bzw. Stirnfläche 23 und an der rückwärtigen Endoberfläche bzw. Stirnfläche 24 des Lagerhauptkörpers 1o befestigt. Die inneren Ober-

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flächen der Seitenkappen 41 und 42 sind integral bzw. einstückig mit konkaven Teilen 43 ausgebildet (siehe insbesondere Fig. 4 und 9), die den ringförmigen Vorsprüngen 21 und 22 entsprechen, welche in der vorderen und rückwärtigen Stirnfläche 23 und 24 des Lagerhauptkörpers 1o ausgebildet sind; und außerdem sind die Seitenkappen 41 und 42 integral bzw. einstückig mit U-förmigen konkaven Teilen 44 bis 47 zur Richtungsänderung der Kugeln ausgebildet, und diese Teile 4 4 bis 47 stimmen lagemäßig mit den Spurrillen 12 bis 14 des Lagerhauptkörpers 1o und den Löchern 26 bis 28 für die nichtbelasteten Kugeln überein.

Die Bezugszeichen 48 bis 51 sind jeweils einer halbkreisförmigen Führungszunge zugeordnet, und diese Führungszungen sind in den Seitenkappen 41 und 42 ausgebildet. Und zwar sind diese Führungszungen an den unteren Teilen der U-förmigen konkaven Teile 44 bis 47 ausgebildet, und sie sind mit zur Änderung der Richtung der Kugeln bestimmt, die in den Spurrillen 52 bis 55 des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 rollen, d. h. die in einer sogenannten linearen Richtung rollen, und durch die Richtungsänderung in eine neue Dreh- bzw. Laufrichtung gebracht werden,indem sie in die richtungsändernden U-förmigen konkaven Teile 44 bis 47 geführt werden, welche sie ihrerseits in die Löcher 25 bis 28 des Lagerhauptkörpers für die nichtbelasteten Kugeln führen.

Mit den Bezugszeichen 35 und 36 ist jeweils ein flacher Teil der Seitenkappen 41 bzw. 42 bezeichnet, und in diesem flachen Teil sind einige Befestigungslöcher 56 bis 59 (siehe Fig. 9) an gewünschten Stellen dieser flachen Teile ausgebildet (nämlich an den Stellen, die mit den Befestigungslöchern 36 bis 4o übereinstimmen).

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Der Spurtisch bzw. die Spurstange 16> in dem bzw. der Spurrillen 52 bis 55 ausgebildet sind■, ist aus einem Teil ausgebildet, das einen quadratischen Querschnitt hat, und diese Spurstange bzw. dieser Spurtisch fluchtet mit der Mitte O₁ des Lagerhauptkörpers 1ο.

Danach werden die obere und untere parallele Oberfläche bzw. 62' und die rechte und linke parallele Oberfläche bzw. 7o' (siehe Fig. 1o) ausgebildet, so daß sich Bearbeitungs-Bezugsebenen ergeben. Die obere rechte und linke Spurrille 52 und 53 werden so angeordnet, daß sie, bezogen auf einen Schnitt senkrecht zur Längsachse der Spurstange 16, wie er in Fig. 1o dargestellt ist, auf einer Linie U-O₁ liegen, die unter einem Winkel von et = 45° zu einer Horizontallinie X-X verläuft, welche durch die Mitte O₁ des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 hindurchgeht. Die untere rechte und linke Spurrille 54 und 55 sind, ebenfalls bezogen auf Fig. .1o, auf einer Linie V-O₁ angeordnet, die einen Winkel von ß = 15° mit der Horizontallinie X-X einschließt, und sowohl die oberen als auch die unteren Spurrillen sind jeweils symmetrisch ausgebildet. Weiterhin sind die konkaven Spurrillen 52 bis 55 so ausgebildet, daß sie im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die Kugeln haben, und sie sind so ausgebildet bzw. angeordnet, daß ihre Krümmungsmittelpunkte auf einer Kreuzungsstelle mit dem Durchmesser eines Teilkreises a liegen, der in einem gewünschten Radius r um den Mittelpunkt O₁ herum verläuft.

Dann werden die Aussparungen bzw. Spielräume 6o und 61 der unteren (seitlichen) rechten und linken Spurrillen 54 und 55 durch Tangentiallinienberührung mit den Spurrillen 54 und 55 bzw. als Tangentiallinien zu den Spurrillen 54 und 55 hergestellt und axial parallel zu einer Vertikallinie, die im Zusammenbau beispielsweise der Li-

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nie M entspricht, ausgebildet.

Mit 62 ist ein flacher Teil des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 bezeichnet, während die Bezugszeichen 63 und zwei Vorsprüngen zugeordnet sind und bei 65 ein Befestigungsloch dargestellt ist.

Mit 66 sind Befestigungsschrauben, insbesondere Kreuzschlitzschrauben zur Befestigung der Seitenkappen 41 und 42 an den Endoberflächen 23 und 24 des Lagerhauptkörpers 1o bezeichnet.

Das Bezugszeichen 67 ist den Kugeln zugeordnet. Mit 68 ist ein Schleifrad bezeichnet, das zum Schleifen der vier Spuroberflächen bzw. der vier Spurrillen verwendet wird.

Jedes der Bauteilelemente der linearen Lagereinheit nach der vorliegenden Erfindung ist in der oben beschriebenen Weise aufgebaut bzw. ausgebildet, und es sei nun die Reihenfolge des Zusammenbaus der Bauteilelemente beschrieben.

Zunächst wird die Seitenkappe 41 an der einen Endoberfläche 23 des Lagerhauptkörpers 1o mit Kreuzschlitzschrauben 66 befestigt, dann wird der Spurtisch bzw. die Spurstange 16 von gewünschter Länge in den inneren Hohlraum des Lagerhauptkörpers 1o eingefügt. In diesem Zustand werden die Kugeln 67 aufeinanderfolgend in die Löcher 25 bis 28 für die nichtbelasteten Kugeln von der anderen Endoberfläche 24 her, in die Zwischenräume zwischen den Spurrillen 12 bis 15 des Hauptlagerkörpers 1o und in die Spurrillen 52 bis 55 des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 eingefügt, und dann wird die Seitenkappe 42 mit Kreuzschlitzschrauben 66 am anderen Ende befestigt.

Es sei nun die Betriebsweise der linearen Lagereinheit

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nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Wenn die lineare Lagereinheit nach der vorliegenden Erfindung in eine Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) eingebaut wird, dann werden einige erforderliche Werkzeuge in der zusammengebauten Einheit eingestellt bzw. in die zusammengebaute Einheit eingesetzt, dann wird die Lagereinheit zusammen mit den erforderliehen Werkzeugen nach vorwärts bewegt; die belasteten Kugeln 67, 67, . .., die mittels der konkaven Führungsrillen 52 bis 55 des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 und mittels der konkaven Führungsrillen 12 bis 15 des Lagerhauptkorpers logehalten werden, werden zusammen mit dem Lagerhauptkörper 1o bewegt, mittels der in den Seitenkappen ausgebildeten KugeIführungszungen 48 bis 51 aufgenommen bzw. nach aufwärts umgelenkt, nach aufwärts in die richtungsändernden " U-förmigen konkaven Teile 44 bis 47 gedrückt, und dann glatt, sanft sowie stoßfrei in die für nichtbelastete Kugeln 25 bis 28 vorgesehenen Löcher übergeführt.

Ein bzw. der Kontaktwinkel der oberen belasteten Kugeln 67, 67,..., veranschaulicht, daß beide Kontaktpunkte, nämlich der Kontaktpunkt des Lagerhauptkorpers 1o und der Kontaktpunkt des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 auf einer Linie X-O_ angeordnet sind, die unter einem Winkel von Q= 3o° zu der durch den Punkt O^ hindurchgehenden senkrechten Mittelachse geneigt ist; und auch die Kontaktpunkte der unteren belasteten Kugeln mit dem Lagerhauptkörper 1o und dem Spurtisch bzw. der Spurstange 16 sind auf einer Linie T-O₃ angeordnet, die einen Winkel von (f = 3o° mit der durch den Punkt O₃ hindurchgehenden senkrechten Mittellinie M verläuft (bezogen auf den senkrecht zur Längsachse der Ausnehmung 11 ausgeführten Schnitt gemäß Fig. 3 mit senkrecht nach unten gewandter Öffnung der C-Form des Lagerhauptkorpers 1o), und infolge-

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dessen weisen sowohl die oberen als auch die unteren rechten und linken belasteten Kugeln die gleiche Gegenbelastungscharakteristik auf.

Das bedeutet, wie man aus den Fig. 11(a) und 11(b) ersieht, daß dann, wenn die Gegenbelastungscharakteristik in einer Richtung nach dem Kontaktwinkel C beträgt,

die Gegenbelastung in einer Abwärtsrichtung wie folgt ist:

1732 C

χ 2 = 1732 C

die Gegenbelastung in einer nach rechts oder links zeigenden Richtung beträgt:

C C
2 2 " ^Co

die Gegenbelastung in einer Aufwärtsrichtung beträgt :

^c x 2 = 1732 C ο

^T ^c x 2 = 1732 C 2 ο ο

Infolgedessen werden die nach aufwärts und abwärts gerichteten Belastungen einander gleich.

E s sind Aussparungen bzw. Spielräume in den oberen Spurrillen des Lagerhauptkörpers 1o und in den außenseitigen Teilen bzw. in den nach außen zu gewandten Teilen der unteren Spurrillen des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 parallel zu der Linie Y-Y ausgebildet; und es sind außerdem Aussparungen bzw. Spielräume in den oberen Teilen der unteren Spurrillen des Lagerhauptkörpers 1o unter

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einem Winkel von 3o° zur Linie Y-Y ausgebildet, so daß jeder der Kontaktpunkte in einer spezifizierten Position gehalten wird und die Kontaktwinkel der beiden einander gegenüberliegenden belasteten Kugeln parallel zueinander werden.

Auf diese Weise ist es möglich, eine Vorbelastung auf die belasteten Kugeln in den vier Reihen von Rillen unter einer Bedingung bzw. in einem Zustand anzuwenden, unter der bzw. in dem ein Kontaktwinkel vollständig eingehalten wird, und weiterhin ist es möglich, die Lebensdauer des linearen Lagers zu vergrößern und seine Steifigkeit zu erhöhen.

Da die Lagereinheit nach der vorliegenden Erfindung keinen Haltekäfig hat und da außerdem die konkaven Rillen für die Führung der belasteten Kugeln im Lagerkörper und im Spurtisch bzw. in der Spurstange jeweils eine tiefe Rille sind, die nahezu bis zur Mitte des Teilkreises a der Kugeln geht, wird keine Kanten- bzw. Randbelastüng (polare bzw. genau entgegengesetzte Rand- bzw. Kantenbelastung) angewandt, und es wird vielmehr eine rationelle Belastungsverteilung in den Spurrillen realisiert, und die Lebensdauer des Lagers kann verlängert werden.

Da das lineare Lager nach der vorliegenden Erfindung keinen Haltekäfig hat, ist die Anzahl der Teile vermindert, und die Kosten des Lagers sind ebenfalls vermindert. Eine Erhöhung oder Verminderung der Länge der Spuroberfläche (entsprechend den Spurrillen) des linearen Lagers kann dadurch erzielt werden, daß man lediglich die Länge des Lagerhauptkörpers ändert, so daß infolgedessen gemäß der Erfindung die verschiedensten Arten von linearen Lagereinheiten, die eine hohe Belastungskapazität bis zu einer niedrigen Belastungskapazität haben, leicht hergestellt werden können.

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Der Spurtisch bzw. die Spurstange bildet die oberen und unteren, rechten und linken parallelen Oberflächen, was zur Folge hat, daß vier Spurrillen zur Verfügung gestellt werden können.

Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine lineare Kugellagereinheit, die einen langgestreckten Spurtisch bzw. eine langgestreckte Spurstange hat, der bzw. die über mehrere Kugeln an dem Hauptkörper der linearen Kugellagereinheit (der nachstehend abgekürzt als Lagerhauptkörper' bezeichnet ist) angebracht werden kann, dessen vordere und rückwärtige Endoberflächen daran angebrachte Seitenkappen aufweisen; in dem Hohlraum des Lagerhauptkörpers sind axial vier konkave axiale Spurrillen ausgebildet; parallel zu einer Vertikallinie sind in der oberen, rechten und linken Spurrille Spielräume ausgebildet, die bzw. deren Begrenzung zu einer Vertikallinie parallel ist; in der unteren, rechten und linken Spurrille sind Spielräume ausgebildet, die mit Bezug auf eine Vertikallinie um 3o° geneigt sind; an bzw. in beiden Endoberflächen des Lagerhauptkörpers sind ringförmige VorSprünge ausgebildet, die mit den Rändern der Spurrillen kontinuierlich sind; freigebende Kugellöcher sind in Längsrichtung durchgehend ausgebildet, und diese Kugellöcher sind kontinuierlich mit den äußeren Umfangen der ringförmigen Vorsprünge; die an den Endoberflächen des Lagerhauptkörpers anzubringenden Seitenkappen sind mit den ringförmigen Vorsprüngen des Lagerhauptkörpers entsprechenden ringförmigen konkaven Teilen, mit die Richtung der Kugeln ändernden U-förmigen konkaven Teilen, welche die ringförmigen konkaven Teile kreuzen, und mit Kugelführungszungenteilen integral bzw. einstückig ausgebildet; der Spurtisch bzw. die Spurstange, der bzw. die mit den Spurrillen des Lagerhauptkörpers entsprechenden konkaven Spurrillen ausgebildet ist, ist mit Spielräumen mittels einer Tangentiallinie zu

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den unteren, rechten und linken konkaven Spurrillen des Spurtisches bzw. der Spurstange, die parallel zu einer Vertikallinie ist, ausgebildet.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. JOHANNES SPIES

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HIROSHI TERAMACHI

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Lineare Kugellagereinheit

Patentanspruch

Lineare KugeHagerexnheit, die über mehrere Kugeln an einem Lagerhauptkörper anbringbar ist bzw. mehrere Kugeln und einen Lagerhauptkörper umfaßt, an dessen vorderer und rückwärtiger Endoberfläche bzw. Stirnfläche Seitenkappen angebracht sind bzw. je eine Seitenkappe angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zylindrischen Hohlraum (11) des Lagerhauptkörpers (1o) vier konkave Spurrillen (12, 13, 14, 15), die im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die Kugeln (67) haben, axial ausgebildet sind; daß in der oberen, rechten und linken Spurrille (12, 13) dieser vorerwähnten Spurrillen (12, 13, 14, 15) auf deren nach außen gerichteten Seiten jeweils ein Spielraum (17, 18) ausgebildet ist, der bzw. dessen Begrenzung parallel zu einer Vertikallinie (Y-Y) ist; daß in der unteren, rechten und lin-

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ken Spurrille (14, 15) dieser Spurrillen (12, 13, 14, 15) an deren jeweils oberen Rändern Spielräume (19, 2o) ausgebildet sind, die bzw. deren Begrenzung unter einem Winkel von 3o° mit Bezug auf eine Vertikallinie (Y-Y) geneigt ist; daß je ein ringförmiger Vorsprung (21, 22), der kontinuierlich mit den Rändern der Spurrillen (12, 13, 14, 15) ist, in bzw. an beiden Endoberflächen bzw. Stirnflächen (23, 24) des Lagerhauptkörpers (1o) ausgebildet ist; daß freigebende Kugellöcher (25, 26, 27, 28), die kontinuierlich mit dem äußeren Umfang der ringförmigen Vorsprünge (21, 22) sind, in Längsrichtung durchgehen bzw. durch den Lagerhauptkörper (1o) hindurch vorgesehen sind; daß die Seitenkappen (41, 42), die über die Endoberflächen bzw. die Stirnflächen (23, 24) des Lagerhauptkörpers (1o) aufgesetzt bzw. an denselben befestigt werden, mit ringförmigen konkaven Teilen (43), die den ringförmigen Vorsprüngen (21, 22) des Lagerhauptkörpers (1o) entsprechen, sowie mit die Richtung der Kugeln (67) ändernden U-förmigen konkaven Teilen (44, 45, 46, 47), welche die ringförmigen konkaven Teile (43) kreuzen, und mit Kugelführungszungenteilen (48, 49, 5o, 51) unterhalb der die Richtung der Kugeln (67) ändernden ü-förmigen konkaven Teile (44,

45, 46, 47) bzw. im Anschluß an die die Richtung der Kugeln (67) ändernden ü-förmigen konkaven Teile (44, 45,

46, 47) integral bzw. einstückig ausgebildet sind; und daß der Spurtisch bzw. die Spurstange (16), der bzw. die den Spurrillen (12, 13, 14, 15) des Lagerhauptkörpers (1o) entsprechende Spurrillen (52, 53, 54, 55) hat, mit einigen Spielräumen (6o, 61) ausgebildet ist, die bzw. deren Begrenzung parallel zu.einer Vertikallinie (M) sowie eine Tangentiallinie zu der unteren, rechten und linken konkaven Spurrille (54, 55) des Spurtisches bzw. der Spurstange (16) ist.

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