DE3146330A1

DE3146330A1 - Rollenlagereinheit zum fuehren einer linearbewegung und verfahren zum montieren der rollenlagereinheit

Info

Publication number: DE3146330A1
Application number: DE19813146330
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1980-12-12
Filing date: 1981-11-23
Publication date: 1982-08-12
Also published as: FR2496200A1; US4396235A; GB2089443B; JPS634043B2; DE3146330C2; JPS57101121A; GB2089443A; FR2496200B1

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollenlagereinheit, die auch als ViaIzen- bzw. Wälzlagereinheit bezeichnet werden kann, mit einer Spurstange oder -schiene großer Länge, die verschiebbar durch die Rollenlagereinheit eingefügt ist, wobei die Rollenlagereinheit belastete Abschnitte und nichtbelastete Abschnitte aufweist, so daß eine hohe mechanische Steifigkeit und eine ausgezeichnete Lastaufnahmefähigkeit sichergestellt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine neuartige und einheitliche Rollenlagereinheit, die zum Führen einer Linearbewegung sehr geeignet ist und eine wesentlich erhöhte Belastungsaufnahmekapazität gegenüber jeder Vertikalbelastung hat, und zwar aufgrund einer Anzahl von Rollen bzw. Walzen, die nebeneinander zwischen einem flachen Teil eines Lagereinheitskörpers und der oberen Oberfläche der Spurstange bzw. -schiene angeordnet sind, und die ebenso gut eine wesentlich erhöhte Belastungsaufnahmekapazität gegenüber aufwärts gerichteten Belastungen (schwimmenden Belastungen) und seitlichen Belastungen, insbesondere Momentbelastungen, hat, und zwar aufgrund einer Anzahl von Rollen bzw. Walzen, die nebeneinander zwischen nach abwärts geneigten vorstehenden Teilen des Lagereinheitskörpers und oberenGleit- bzw. Wälzoberflächen der Spurstange bzw. -schiene angeordnet sind, wobei diese vorstehenden Teile einen Winkel von etwa 6o mit dem flachen Teil des Lagereinheitskörpers einschließen.

Es wurde gefunden, daß bisher bekannte Lagereinheiten zwar eine hohe Belastungsaufnahmekapazität gegen jede vertikale Belastung wie auch gegen seitliche Stoßbelastung haben, und zwar aufgrund der Anordnung von Walzen oder Kugeln zwischen dem Lagereinheitskörper und der Spurstange oder -schiene auf der Oberseite wie auch an beiden Seiten der-

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selben, daß jedoch diese bekannten Lagereinheiten eine beträchtlich verminderte Belastungsaufnahmekapazität gegenüber einer nach aufwärts gerichteten Belastung (schwimmende Belastung) haben.

Weiter wurde gefunden, daß konventionelle Lagereinheiteri eine verminderte mechanische Festigkeit aufgrund der Tatsache haben, daß sich in Längsrichtung erstreckende Löcher durch die Führungsteile des Lagereinheitskörpers vorgesehen sind, damit eine Anzahl von Walzen oder Kugeln dadurch umgewälzt werden können.

Da das Vorsehen der sich in Längsrichtung erstreckenden Löcher durch den Lagereinheitskörper sowohl schwierige Vorgänge der Bearbeitung mittels einer Drehbank als auch des Schleifens erfordert, stellt es einen der Faktoren dar, der zur Folge hat, daß konventionelle Lagereinheiten nur unter hohen Kosten herstellbar sind.

Um die Nachteile der konventionellen Lagereinheiten, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, auszuschalten, wurde eine verbesserte Rollenlagereinheit mit einer darin einbezogenen Walzenführungseinrichtung für das Bewegen eines Körpers vorgeschlagen, welche Gleitwege, dem horizontalen Teil entsprechende Führungsklammern und geneigte Teile der Gleitwege umfaßt, wobei diese Führungsklammern jeweils mit einer Walzennut ausgebildet sind, und wobei ein Vorbelastungsmechanismus auf der Führungsklammer angeordnet ist (siehe das japanische Gebrauchsmuster gemäß der Offenlegungsschrift Nr. 292/1971).

Jedoch wurde gefunden, daß die vorgeschlagene Rollenlagereinheit insbesondere den Nachteil hat, daß der Gleitreibungswiderstand erhöht wird, wenn die Roll- bzw. Wälzreibung im Verhältnis zur Erhöhung der angewandten Belastung

bzw. proportional zur angewandten Belastung zunimmt, weil die in den nichtbelasteten Abschnitten befindlichen Walzen vorbelastet sind, wodurch sie fest zwischen den Käfigen und der Walzenführungseinrichtung eingeklemmt werden.

Kurz zusammengefaßt soll daher mit der vorliegenden Erfindung eine Walzen- bzw. Rollenlagereinheit zum Führen . einer Linearbewegung zur Verfügung gestellt werden, die eine hohe Belastungsaufnahmefähigkeit in allen Richtungen hat, ohne daß sie irgendwelche Nachteile besitzt, die den konventionellen Walzenlagereinheiten, insbesondere den vorstehend beschriebenen, eigen sind und deren Wälzoberflächen sehr leicht geschliffen werden können. Diese RoI-lenlagereinheit umfaßt im wesentlichen einen Lagereinheitskörper, der einen flachen Teil mit einer oberen, nichtbelasteten Walzennut und einer unteren, belasteten Walzennut hat, sowie zwei nach einwärts geneigte vorstehende Teile mit einem äußeren, nichtbelasteten abgestuften Teil und einem inneren, belasteten abgestuften Teil, die in einer symmetrischen Beziehung bzw. symmetrisch zueinander angeordnet sind; diese Walzennuten und abgestuften Teile sind mit gekrümmten Endteilen sowohl an ihren vorderen als auch an ihren rückwärtigen Enden ausgebildet, um den Umlauf von Walzen sicherzustellen; eine Spurstange, die verschiebbar durch eine umgekehrt trapezförmige oder trapezoidförmige Nut eingefügt ist, welche in dem Lagereinheitskörper vorgesehen ist; ein oberer Walzenkäfig, der fest auf dem flachen Teil des Lagereinheitskörpers angebracht ist; Seitenwalzenkäfige, die fest auf den jeweiligen geneigten Teilen des Lagereinheitskörpers angebracht sind; und eine Anzahl von Walzen, die durch die obere und untere Walzennut wie auch entlang den äußeren und inneren abgestuften Teilen umlaufen können. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß der Begriff "Walze" auch den Begriff der

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"Rolle" umfassen soll, und umgekehrt.

Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Montieren der vorstehend beschriebenen Rollenlagereinheit auf einem Maschinentisch oder dergleichen zur Verfügung gestellt, indem ein sich bewegendes Teil darauf bzw. auf der Rollenlagereinheit in einer solchen Weise angebracht wird, daß der Lagereinheitskörper durch Anziehen einer Mehrzahl von Bolzen- bzw. Schraubeneinrichtungen, insbesondere Schrauben, vorgespannt oder vorbelastet wird.

Außerdem wird mit der vorliegenden Erfindung eine Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung zur Verfügung gestellt, die sowohl einen Lagereinheitskörper als auch eine Spurstange oder -schiene enthält, deren Wälzoberflachen eine einfache Form haben und infolgedessen leicht geschliffen werden können und die Käfige enthält, welche durch Preßbearbeitung ohne jede Schwierigkeit aus Stahlblech hergestellt sind, so daß die gesamte Rollenlagereinheit sehr preisgünstig bzw. unter verhältnismäßig geringem Kostenaufwand herstellbar ist.

Schließlich wird mit der vorliegenden Erfindung eine Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung zur Verfügung gestellt, die eine Spurstange oder -schiene bzw. einen Spurschaft enthält, welche bzw. welcher aus Profilstahl von im wesentlichem quadratischer Form in einer symmetrischen Konfiguration hergestellt ist, so daß sie bzw. er eine hohe Steifigkeit gegenüber Verdrill- und Biegemomenten hat sowie leicht Beanspruchungen entspannt, die durch Wärmebehandlung verursacht werden, und die bzw. der eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit gegen mögliche Deformation nach der Endbearbeitung hat.

Endlich wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren

zum festen Anbringen der vorstehend beschriebenen Lagereinheit auf einem Maschinentisch oder dergl. zur Verfügung gestellt, und zwar erfolgt das Anbringen in einer solchen Weise, daß die Spurstange bzw. -schiene bzw. der Spurschaft in eine Schwalbenschwanznut eingefügt bzw. -gepaßt wird, die in dem Tisch vorgesehen ist und dann wird sie bzw. er darauf mit Hilfe von Befestigungsschrauben befestigt, welche in der seitlichen Richtung oder von oben oder von unten her eingefügt und eingeschraubt werden, so daß dadurch ein sich bewegendes Teil glatt und stoßfrei auf der oberen Gleitoberfläche der Spurstange bzw. -schiene bzw. der Spurschafts gleitet bzw. verschiebbar ist.

Zum Erzielen der obigen Vorteile der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß eine Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung vorgeschlagen, die im wesentlichen folgendes umfaßt:

einen Lagereinheitskörper, der einen flachen Teil im oberen Teil hat, sowie zwei nach einwärts geneigte vorstehende Teile, die entgegengesetzt zueinander bzw. einander gegenüberliegend in einer symmetrischen Beziehung im unteren Teil des Lagereinheitskörpers angeordnet sind, wobei eine sich in Längsrichtung erstreckende, beträchtlich große Nut zwischen ihnen vorgesehen ist; wobei der flache Teil eine obere Nut für nichtbelastete Walzen und eine untere Nut für belastete Walzen hat und sich diese beiden Nuten zum Führen der Bewegung der Walzen in Längsrichtung parallel zueinander erstrecken; während der Lagereinheitskörper sowohl an den vorderen als auch an den rückwärtigen Enden der Walzennuten gekrümmte Endteile zur Sicherstellung eines Umlaufs der Walzen durch diese Nuten hat; wobei die einwärts geneigten vorstehenden Teile abgestufte Teile haben, die sowohl auf den äußeren, nichtbelasteten als auch auf den inneren belasteten Seiten derselben vorgesehen sind und sich jeweils beide in Längsrichtung parallel zueinander erstrecken,

um die Bewegung der Walzen zu führen; während gekrümmte Endteile sowohl an den vorderen als auch an den rückwärtigen Enden der abgestuften Teile zum Sicherstellen des Umlaufs der Walzen entlang dieser abgestuften Teile vorgesehen sind; eine Spurstange, die eine im wesentlichen X-förmige Querschnittskonfiguration hat und verschiebbar in die beträchtlich große Nut des Lagereinheitskörpers einbringbar bzw. in dieser beträchtlich großen Nut anbringbar ist; wobei die Spurstange drei Gleit- bzw. Wälzoberflächen auf-

Iq weist, die eine obere Gleit- bzw. Wälzoberfläche umfassen, auf der die belasteten Walzen, die in der unteren Walzennut des flachen Teils des Lagereinheitskörpers aufgenommen sind, rollen können, und zwei obere geneigte Gleit- bzw. Wälzoberflächen, an denen die belasteten Walzen, die entlang den inneren abgestuften Teilen der vorstehenden Teile des Lagereinheitskörpers gehaltert sind, abrollen können;

einen oberen Käfig, der zum Abdecken der nichtbelasteten Walzen, die in der oberen Walzennut des Lagereinheitskörpers aufgenommen sind, fest auf dem flachen Teil des Lagereinheitskörpers angebracht ist;

Seitenkäfige, die zum verlagerbaren Tragen der nichtbelasteten Walzen entlang den äußeren abgestuften Teilen fest auf den vorstehenden Teilen des Lagereinheitskörpers ahgebracht sind; und

eine Anzahl von Walzen, die durch die Walzennuten des flachen Teils des Lagereinheitskörpers wie auch entlang den inneren und äußeren abgestuften Teilen der vorstehenden Teile des Lagereinheitskörpers auf beiden Seiten desselben umlaufen können.

Weiter wird gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum festen Montieren einer Rollenlagereinheit auf einem Maschinentisch oder dergl. mit einem darauf befestigten, sich bewegenden Teil vorgeschla-

gen, wobei die Rollenlagereinheit im wesentlichen einen Lagereinheitskörper umfaßt, der einen flachen Teil im oberen Teil und zwei nach einwärts geneigte vorstehende Teile hat, die entgegengesetzt zueinander bzw. einander gegenüberliegend in einer symmetrischen Beziehung im unteren Teil des Lagereinheitskörpers angeordnet sind, wobei zwischen ihnen eine sich in Längsrichtung erstreckende, beträchtlich große Nut vorgesehen ist; wobei der flache Teil eine obere Nut für nichtbelastete Walzen und eine untere Nut für belastete Walzen zum Führen der Bewegung der Walzen hat, und wobei der flache Teil gekrümmte Endteile sowohl an den vorderen als auch an den rückwärtigen Enden der Walzennuten hat, um das Umlaufen der Walzen sicherzustellen; und wobei ferner die einwärts geneigten vorstehenden Teile einen äußeren, nichtbelasteten abgestuften Teil haben, und wobei diese vorstehenden Teile gekrümmte Endteile sowohl an ihren vorderen als auch an ihren rückwärtigen Enden besitzen; eine Spurstange, die verschiebbar in die beträchtlich große Nut in dem Lagereinheitskörper einsetzbar ist bzw. in dieser Nut anbringbar ist; einen oberen Käfig, der zum Abdecken der nichtbelasteten Walzen auf dem flachen Teil des Lagereinheitskörpers fest angebracht ist; Seitenkäfige, die zum Halten der nichtbelasteten Walzen entlang den äußeren abgestuften Teilen auf den vorstehenden Teilen des Lagereinheitskörpers fest angebracht sind; und eine Anzahl von Walzen, die durch die obere und untere Walzennut wie auch entlang den inneren und äußeren abgestuften Teilen umlaufen können; wobei eine Mehrzahl von Gewindelöchern außerhalb der oberen Walzennut auf dem flachen Teil des Lagereinheitskörpers in symmetrischer Beziehung vorgesehen ist, so daß eine entsprechende Anzahl von Befestigungs- bzw. Spannschrauben durch gebohrte Löcher des sich bewegenden Teils in die Gewindelöcher in einer solchen Weise eingeschraubt werden, daß von diesen Schrauben äußere Schrauben zunächst eingeschraubt wer-

den, und daß dann die restlichen inneren Schrauben fester als die ersteren Schrauben eingeschraubt bzw. angezogen werden, so daß dadurch der Lagereinheitskörper vorgespannt oder vorbelastet wird.
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Weitere Ziele und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung seien nachfolgend anhand einiger besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnitts-Seitenansicht einer Rollenlagereinheit zum Führen einer linearen Verschiebebewegung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Rollenlagereinheit in der Darstellung auf ei

nem Teil einer Maschine montiert ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Rollenlagereinheit der Fig. 1, und zwar des Lagereinheitskörpers;

Fig. 3 eine im Schnitt dargestellte' Vorderansicht der Rollenlagereinheit gemäß der Linie A-A der Fig. 1, wobei die Spurstange von der Rollenlagereinheit entfernt worden ist; .

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines oberen Käfigs für die Rollenlagereinheit;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines linken Käfigs für die Rollenlagereinheit;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung;

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Fig. 7 eine Vorderansicht der Rollenlagereinheit, wobei die Spurstange davon entfernt worden ist;

Fig. 8 eine Aufsicht auf die Rollenlagereinheit, wobei die Spurstange davon entfernt worden ist;

Fig. 9 eine Ansicht von unten auf die Rollenlagereinheit, wobei die Spurstange davon entfernt worden ist;

Fig. 1o eine Querschnitts-Seitenansicht der Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung, wobei die Rollenlagereinheit nach der Darstellung auf einem Teil einer Maschine in einer gegenüber Fig. 1 unterschiedlichen Weise befestigt ist;

Fig. 11 eine Querschnitts-Seitenansicht der Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung, wobei die Rollenlagereinheit dieser Darstellung auf einem Teil einer Maschine in einer gegenüber Fig. 1 anderen unterschiedlichen Weise als gemäß Fig.

1o befestigt ist;

Fig. 12 eine Querschnitts-Seitenansicht der Rollenlagereinheit, wobei der Rollenlagereinheitskörper einer Vorbelastung ausgesetzt ist;

Fig. 13 eine Aufsicht auf die Rollenlagereinheit der Fig. 12, wobei die Rollenlagereinheit in dem Zustand gezeigt ist, in dem die Spurschiene und die zugehörigen bewegbaren Bauteile davon ent

fernt worden sind; und

Fig. 14 eine Seitenansicht der Spurschiene, in der schematisch eine Rand- bzw. Kantenbelastung dargestellt ist, welche durch die Deformation des La-

gereinheitskörpers verursacht ist.

Die vorliegende Erfindung sei nun in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert/ die eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung veranschaulichen.

Mit dem Bezugszeichen Io ist ein Lagereinheitskorper, d. h. der Körper bzw. Hauptteil einer Lagereinheit bezeichnet.

Der Lagereinheitskörper Io ist gewöhnlich aus einem Präzisionsgußmaterial, einem geschmiedeten Material oder aus Profilstahl hergestellt und enthält zwei vorspringende Teile 12 und 13, die unter einem Neigungswinkel von etwa 6o° relativ zu einem flachen Teil (horizontalen Teil) 11 in symmetrischer Beziehung im unteren Teil des Lagereinheitskörpers 1o nach einwärts vorstehen; diese vorstehenden Teile 12 und 13 werden in der Praxis durch Herausarbeiten einer umgekehrt abgestumpften dreieckigen Nut bzw. einer Schwalbenschwanznut längs der Mittellinie des Lagereinheitskörpers im unteren Teil desselben hergestellt. Sowohl in der oberen, nichtbelasteten Seite als auch in der unteren, belasteten Seite des flachen Teils 11 des Lagereinheitskörpers 1o sind U-förmige Nuten 15 und 16 vorgesehen, die sich parallel zueinander in der Längsrichtung erstrecken, wobei die U-förmige Nut 15 so bemessen ist_r daß sie eine Tiefe hat, die merklich größer als der Durchmesser von Rollen bzw. Walzen 14 ist, während die U-förmige Nut 16 so bemessen ist, daß sie eine Tiefe hat, welche merklich kleiner als der Durchmesser der Walzen 14 ist.

Weiter hat der flache Teil 11 des Lagereinheitskörpers 1o halbkreisförmige Endteile 17 und 18 sowohl an den vorderen als auch an den rückwärtigen Enden der U-förmigen Nuten und 16.

Sowohl an der inneren, belasteten Seite als auch an der

äußeren, nichtbelasteten Seite der symmetrisch geneigten, vorspringenden Teile 12 und 13 sind L-förmige und umgekehrt L-förmige abgestufte Teile bzw. Bereiche 19, 2o, 21 und vorgesehen, die sich in der Längsrichtung parallel zueinander erstrecken, wobei die äußeren abgestuften Teile bzw. Bereiche 2o und 22 so bemessen sind, daß sie eine Tiefe haben, die merklich größer als der Durchmesser der Walzen 14 ist, während die inneren abgestuften Teile bzw. Bereiche 19 und 21 so bemessen sind, daß sie eine Tiefe haben, die merklich kleiner als der Durchmesser der Walzen 14 ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die äußeren abgestuften Teile bzw. Bereiche 2o und 22 wie auch die inneren abgestuften Teile bzw. Bereiche 19 und 21 halbkreisförmige Endteile 23, 24, 25 und 26 sowohl an ihren vorderen als auch an ihren rückwärtigen Enden haben (siehe Fig. 2).

Mit dem Bezugszeichen 27 sind Gewindelöcher bezeichnet, mittels deren der Lagereinheitskörper an einem sich bewegenden Teil oder an einer stationären Einrichtung befestigt werden kann, während mit 28 Gewindelöcher bezeichnet sind, mittels deren ein Käfig an dem Lagereinheitskörper 1 ο befestigbar ist.

Mit 3o ist ein oberer Käfig bezeichnet, der durch Preßbearbeitung aus einer Stahlplatte hergestellt ist und eine obere Abdeckungsplatte 31 zum Abdecken der in der U-förmigen Nut 15 auf der nichtbelasteten Seite des Lagereinheitskörpers 1o aufgenommenen Walzen 14 aufweist, sowie halbkreisförmige Führungsteile 32 und 33 an" beiden Enden der oberen Abdeckungsplatte 31 (siehe Fig. 4).

Diese halbkreisförmigen Führungsteile 32 und 33 enthalten bzw. besitzen Seitenplatten 34 und Flanschplatten 35.

Mit 36 sind in die Flanschplatten 35 gebohrte Löcher be-

zeichnet, durch die eine Einstell- bzw. Befestigungsschraube hindurchgesteckt wird.

Mit 4o ist ein Käfig für den geneigten Vorsprung 13 auf der linken Seite des Lagereinheitskörpers bezeichnet, und dieser Käfig ist durch Preßbearbeitung aus einem Stahlblech hergestellt. Dieser Käfig 4 ο umfaßt eine Seitenabdeckungsplatte 41 zum drehbaren Halten der nichtbelasteten Walzen 14, und eine L-förmige Endplatte 42 zum Halten der Stirn-

To Seiten 43 der jeweiligen Walzen 14; diese L-förmige Endplatte 42 erstreckt sich unter einem rechten Winkel relativ zu der Abdeckungsplatte 41 nach der belasteten Seite des geneigten Vorsprungs 13 zu. Weiter besitzt die Seitenabdeckungsplatte 41 sowohl an ihrem vorderen als auch an ihrem rückwärtigen Ende ein halbkreisförmiges Führungsteil 44 bzw. 45. Darüber hinaus haben die halbkreisförmigen Führungsteile 44 und.45 sowohl eine obere als auch eine untere Seitenplatte 46 und 47, die integral daran befestigt bzw. einstückig damit ausgebildet sind, wobei die oberen Seitenplatten 47 mit je einem halbkreisförmigen Ausschnitt 48 bzw. 49 versehen sind, und diese Ausschnitte haben Konfigurationen, welche den halbkreisförmigen Endteilen 23 des geneigten Vorsprungs 13 (siehe Fig. 1 und 4) entsprechen.

Mit 5o und 51 sind jeweils gebohrte Löcher bezeichnet, und zwar sind im einzelnen mit 5o Löcher bezeichnet, durch die eine Einstell- bzw. Befestigungsschraube hindurchgesteckt wird, um den Käfig 4o fest an der Seitenwand des vorspringenden Teils 13 zu befestigen, während mit 51 gebohrte Löeher bezeichnet sind, durch die eine Einstell- bzw. Befestigungsschraube hindurchgesteckt wird, um den Käfig 4o fest am Boden bzw. unteren Bereich des vorspringenden Teils 13 (siehe Fig. 1) zu befestigen.

Da der rechte Käfig 4o so aufgebaut ist, daß er den glei-

chen Aufbau wie der eben vorstehend beschriebene linke Käfig hat und die gleichen bzw. entsprechenden Teile dieses Käfigs mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden sind, ist eine gesonderte Beschreibung des Käfigs 4o zur Vermeidung von Wiederholungen weggelassen, es wird vielmehr auf die obige Beschreibung verwiesen.

Mit 60 sind Schrauben bezeichnet, die dazu dienen, den oberen Käfig 3o fest an dem Lagereinheitskörper 1o zu befestigen, während mit 61 Kinstell- bzw. Befestigungsschrauben bezeichnet sind, die dazu dienen, den linken und rechten Käfig 4o fest an den Seitenwänden der vorspringenden Teile 12 und 13 des Lagereinheitskörpers 1o zu befestigen; und schließlich sind mit 62 Schrauben bezeichnet, die dazu dienen, den linken und rechten Käfig 4o fest an den unteren Seiten der vorspringenden Teile 12 und 13 zu befestigen, und mit 63 sind Stoß- bzw. Paßstifte zum genauen Lokalisieren des linken und rechten Käfigs 4o an den unteren Seiten der vorspringenden Teile 12 und 13 bezeichnet (siehe Fig.

bis 9). Mit 7o ist eine Spurstange bezeichnet, die einen im wesentlichen X-förmig konfigurierten Querschnitt hat, dessen obere und untere Oberfläche sich in der Längsrichtung parallel zueinander erstrecken. Die obere Oberfläche 71 dient als Gleitfläche, auf der die Walzen 14 rollen, während sich die oberen, nach abwärts geneigten Oberflächen 72 und 73 parallel zu den geneigten Vorsprüngen 12 und 13 des Lagereinheitskörpers 1o in der Längsrichtung erstrecken.

Infolgedessen ist der zwischen der oberen Oberfläche 71 und der geneigten Oberfläche 72 eingeschlossene Winkel θ etwa 6o°, d. h. er ist identisch mit dem eingeschlossenen Winkel θ des Lagereinheitskörpers 1o (vgl. die Fig. 1 und 6, in denen jeweils der Winkel θ eingetragen ist).

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Außerdem ist mit 74 eine Bodenfläche bzw. im wesentlichen die untere Oberfläche der FührungsStange 7o bezeichnet, während mit 75 und 76 je eine untere, nach abwärts geneigte Oberfläche der Führungsstange 7o bezeichnet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Führungsstange bzw. -schiene 7o in eine Schwalbenschwanznut 81 eingesetzt bzw. -gepaßt wird, die auf einem Maschinentisch 8o vorgesehen ist, und zwar geschieht das in der. Weise, daß die Führungsschiene 7o in der vorgesehenen Position in der Nut 81 stationär angeordnet wird, indem eine Hülse 83 bzw. ein Feststellten bzw. eine verschiebbare Seitenwand der Schwalbenschwanznut mittels Anziehen einer Schraube 82 in der seitlichen Riehtung als Klemmelement benutzt wird (siehe Fig. 1).

Die Fig. 1o zeigt, daß die Führungsschiene 7o auch in einer gegenüber der vorerwähnten unterschiedlichen Weise auf dem Maschinentisch 8o fest angebracht werden kann. Im einzelnen wird die Führungsschiene hier dadurch fest auf dem Tisch 8o gehalten, daß eine in Längsrichtung verschiebbare Hülse 84 bzw. ein entsprechendes Fassungsteil 84 mittels Schrauben 82, die in Gewindelöcher 85 eingeschraubt sind, von oben her niedergedrückt wird.

Weiter zeigt die Fig. 11 eine feste Anbringung der Führungsschiene 7o auf dem Maschinentisch in einer anderen, unterschiedlichen Weise. In diesem Falle wird die Führungsschiene 7o auf dem Tisch 8o fest mittels Anziehen von Schrauben 82 befestigt, die ihrerseits in Gewindelöcher 86 in der Führungsschiene 7o von unten her eingeschraubt sind. 3o

Nun seien der Zusammenbau und die Betriebs- bzw. Funktionsweise der oben beschriebenen Rollenlagereinheit nach der Erfindung nachstehend beschrieben.

Zunächst wird eine Anzahl von Walzen 14 durch die U-förmige

Nut 15 auf der nichtbelasteten Seite des LagereinheitskÖrpers 1o wie auch durch die U-förmige Nut 16 im belasteten Bereich zwischen der oberen Oberfläche 71 der Spurstange 7ο und dem Lagereinheitskörper 1o eingeführt. Dann wird der obere Käfig 3o auf dem Lagereinheitskörper montiert, und danach wird er fest an der vorderen und rückwärtigen Seite des Lagereinheitskörpers befestigt, und zwar mittels der Befestigungsschrauben 6o, die durch die Flanschplatten 35 (siehe Fig. 6) hindurchgeschraubt werden.

Als nächstes wird eine vorbestimmte Anzahl von Walzen 14 vorher nebeneinander entlang der Innenwand der Seitenabdeckung 41 auf der nichtbelasteten Seite des Käfigs 4o angeordnet. Während die Käfigähordnung in einem vorbestimmten Abstand von den vorstehenden Teilen 12 und 13 gehalten wird, wird eine Anzahl von Walzen 14 durch den offenen Raum zwischen den geneigten Teilen 12, 13 und den oberen geneigten Oberflächen der Spurstange 7o eingeführt, und dann wird die L-förmige Endplatte 42 des Käfigs 4o angehoben, bis sie in Kontakt mit dem unteren Bereich der geneigten Teile 12 und 13 kommt. Schließlich wird die Käfiganordnung fest an dem geneigten Teil des Lagereinheitskörpers befestigt, und zwar mittels der Schrauben 62 und der Befestigungs- bzw. Einstellschrauben 61 sowie unter Benutzung des Paßstifts zur Sicherstellung einer genauen Lokalisierung der Käfiganordnung.

Die Rollenlagereinheit mit linearer Führung, die in der vorstehend dargelegten Weise zusammengebaut worden ist, wird in den Maschinentisch 8o eingefügt bzw. -gepaßt, wie in Fig. T veranschaulicht ist, und sie wird dann durch Anziehen der Schrauben 82 stationär befestigt.

Da die Rollenlagereinheit nach der Erfindung in der obigen

: Weise aufgebaut und angebracht ist, dienen die Walzen zwischen dem flachen Teil des Lagereinheitskörpers und der

) oberen Oberfläche der Spurstange dazu, jede vertikale Belastung mit einer wesentlich erhöhten Kapazität bzw. Aufnahmefähigkeit abzustützen. Andererseits sind, soweit es

; sich um eine aufwärts gerichtete Belastung (schwimmende Belastung), eine seitliche Belastung und eine Momentbela-

: stung handelt, die anderen Walzengruppen,die zwischen den

geneigten Teilen des Lagereinheitskörpers und den oberen geneigten Oberflächen der Spurstange, welche einen Neigungswinkel von etwa 6o haben, angeordnet sind, dahingehend wirksam, daß sie die vorstehenden Belastungen zufriedenstellend aufnehmen. Infolgedessen wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine brauchbare, schwere Belastungen η5 aufnehmende Rollenlagereinheit zur Verfügung gestellt.

Da die Wälz- bzw. Rolloberflächen des Lagereinheitskörpers und der Spurstange eine einfache Konfiguration bzw. Form haben, die leicht bearbeitbar und schleifbar ist, und da außerdem die Käfige durch Preßbearbeitung ohne Schwierigkeiten aus Stahlblech herstellbar sind, wird sichergestellt, ;■ daß die Rollenlagereinheit nach der Erfindung, die eine gleichgerichtete bzw. allseitig gerichtete Belastungsauf— nahmofc'ihiykcil hat, in einer Mansenproduktionslinie bzw. —straße oder in einer sonstigen Massenproduktionsweise kostengünstig ohne irgendwelche wesentlichen Schwierigkeiten herstellbar ist.

Da die Spurstange oder -schiene außerdem in einem im wesentlichen quadratischen Querschnitt ausgebildet ist, wobei sie eine seitliche wie auch eine vertikale Symmetrie hat, besitzt sie eine hohe Steifigkeit gegenüber Verdrehen, einem Biegemoment und Deformation nach der Fertigstellung und kann leicht Beanspruchungen, Spannungen oder dgl., die durch Wärmebehandlung verursacht worden sind,

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auflösen bzw. freigeben.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Spurstange oder -schiene, die auch als Spurschaft bezeichnet werden kann, vorzugsweise kein gebohrtes Loch oder Gewindeloch zum festen Anbringen derselben auf einem Maschinentisch oder dergl. haben sollte, damit sichergestellt wird, daß sie eine glatte obere Gleit- bzw. Rollfläche besitzt. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, ist es am empfehlenswertesten, daß

To der Maschinentisch eine Schwalbenschwanznut enthält, welche im wesentlichen die gleiche Querschnittskonfiguration hat, wie sie der untere Teil der Spurstange besitzt, und letztere wird in der seitlichen Richtung oder von oben oder von unten mit Hilfe von Schraubeneinrichtungen fest eingeklemmt.

Wie man aus Fig. 12 ersieht, ist ein Spiel C zwischen dem Boden bzw. der Unterseite eines sich bewegenden Teils 9o einer Maschine, wie beispielsweise einer Werkzeugmaschine, einer industriellen Maschine, einer Transportausrüstung oder dergl., und dem flachen Teil 11 des Lagereinheitskörpers 1o vorgesehen, wenn das sich bewegende Teil 9o auf der Lagereinheit angebracht ist. Infolgedessen haben, wenn eine nach aufwärts gerichtete Belastung (schwimmende BeIastung) oder eine Vorbelastung auf den Lagereinheitskörper 1o ausgeübt wird, die vorstehenden Teile 12 und 13 die Tendenz, sich nach auswärts zu dehnen, wodurch eine Randbelastung e aufgrund zu starken Kontakts zwischen dem oberen Teil a der Walzen 14 und den oberen geneigten Oberflächen 72 und 73 verursacht wird (siehe Fig. 14), was zur Folge hat, daß die Gleit- bzw. Wälzoberf]ächen 72 und 7 3 und/oder die Walzen 14 beschädigt oder beeinträchtigt werden können.

Um ein Auftreten der Randbelastung e zu vorhindern, ist es

zu bevorzugen, den Lagereinheitskörper 1o mit Hilfe einer Mehrzahl von Befestigungs- bzw. Spannschrauben 91 und 92 (vier Stück Befestigungs- bzw. Spannschrauben in dem Fall der dargestellten Ausführungsform), die durch das sich bewegende Teil 9o von oben in den Lagereinheitskörper 1o

eingeführt bzw. -geschraubt werden, vorzuspannen oder vorzubelasten. Zur Sicherstellung eines Vorspannens oder Vorbelastens ist eine Mehrzahl von Gewindelöchern 93 in Positionen vorgesehen, die einwärts von den Gewindelöchern 27 To sind, sowie in der Nähe der mittigen Walzen 14, und zwar in einem gleichmäßigen Abstand.

Die Schrauben 91 und 92 werden mittels der folgenden Schritte angezogen. Zunächst werden, um das sich bewegende Teil 9o fest auf dem Lagereinheitskörper 1o zu montieren, die äußeren Schrauben 91 in einer normalen bzw. üblichen Weise angezogen. Dann werden die inneren Schrauben 92 fest in die Gewindelöcher 93 des Lagereinheitskörpers 1o eingeschraubt.

Wie man ohne weiteres aus der Fig. 12 ersieht, wird der mittlere Teil des flachen Teils des Lagereinheitskorpers 1o nach dem bewegbaren Teil 9o zu nach aufwärts angehoben, wenn die inneren Schrauben fester als die äußeren Schrauben in den Lagereinheitskörper eingeschraubt werden. Infolgedessen wird der obere Teil des Lagereinheitskorpers 1o konvex deformiert, wodurch die Walzen, die sich auf der belasteten Seite der vorspringenden Teile 12 und 13 befinden, in gleichförmigen Kontakt mit den oberen geneigten Gleitbzw. Wälzoberflächen 72 und 73 der Spurstange 7 ο gebracht werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Lagereinheit nach der Erfindung jeder schwimmenden Belastung in zufriedenstellender Weise standhält, während eine erhöhte Steifigkeit und Lauflebensdauer erzielt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß natürlich die Anzahl der Be-

festigungs- bzw. Spannschrauben 91 und 92 von den Abmessungen des Lagereinheitskörpers 1o und des bewegbaren Teils 9o, der Belastungskapazität und anderen Faktoren abhängt.

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Claims

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WlDENMAYERSTRASSn 48 · 8000 MÜNCHEN 22 TELIiPON: (089) 226917 · TELhGKAMM-KURZANSCHRIFT: PATOMlC. MÜNCHEN

Case: THK-46 SP/BR

HIROSHI TERAMACKI 34-8, Eigashi-Tamagawa 2-chome Setagaya-ku, Tokyo 158, Japan

Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung und Verfahren zum Montieren der Rollenlagereinheit

Patentansprüche

1 .J Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung, ^—

dadurch gekennzeichnet, daß sie in wesentlichen folgendes umfaßt:

einen Lagereinheitskörper (1o), der einen flachen Teil (11) im oberen Teil hat, sowie zwei nach einwärts geneigte vorstehende Teile (12, 13), die entgegengesetzt zueinander bzw. einander gegenüberliegend in einer symmetrischen Beziehung im unteren Teil des Lagereinheitskörpers (1o) angeordnet sind, wobei eine sich in Längsrichtung erstreckende, beträchtlich große Hut zwischen ihnen vorgesehen ist; wobei der flache Teil (11) eine obere Nut (15) für nichtbelastete Walzen (14) und eine untere Nut (16) für belastete T-TaIzen (14) hat und sich diese beiden Nuten zum Führen

der Bewegung der Walzen (14) in Längsrichtung parallel zueinander erstrecken; während der Lagereinheitskörper (1o) sowohl an den vorderen als auch an den rückwärtigen Enden der Walzennuten (15, 16) gekrümmte Endteile (17, 18) zur Sicherstellung eines Umlaufs der Walzen (14) durch diese Nuten (16) hat; wobei die einwärts geneigten vorstehenden Teile (12, 13) abgestufte Teile (19 bis 22) haben, die sowohl auf den äußeren, nichtbelasteten als auch auf den inneren, belasteten Seiten derselben vorgesehen und sich jβίο weils beide in Längsrichtung parallel zueinander erstrecken, um die Bewegung der Walzen (14) zu führen; während gekrümmte Endteile (23 bis 26) sowohl an den vorderen als auch an den rückwärtigen Enden der abgestuften Teile (19 bis 22) zum Sicherstellen des Umlaufs der Walzen (14) entlang dieser abgestuften Teile (19 bis 22) vorgesehen sind; eine Spurstange (7o), die eine im wesentlichen X-förmige Querschnittskonfiguration hat und verschiebbar in die beträchtlich große Nut des Lagereinheitskörpers (1o) einbringbar bzw. in dieser beträchtlich großen Nut anbringbar ist; wobei die Spurstange (7o) drei Gleit- bzw. Wälzoberflächen (71 bis 73) aufweist, die eine obere Gleitbzw. Wälzoberfläche (71) umfassen, auf der die belasteten Walzen (14), die in der unteren Walzennut (16) des flachen Teils (11) des Lagereinheitskörpers (1o) aufgenommen sind, rollen können, und zwei obere geneigte Gleit- bzw. WaIz^ Oberflächen (72, 73), an denen die belasteten Walzen (12), die entlang den inneren abgestuften Teilen (19, 21) der vorstehenden Teile (12, 13) des Lagereinheitskörpers (1o) gehaltert sind, abrollen können;

einen oberen Käfig (3o), der zum Abdecken der nichtbelasteten Walzen (14), die in der oberen Walzennut (15) des Lagereinheitskörpers (1o) aufgenommen sind, fest auf dem flachen Teil (11) des Lagereinheitskörpers (1o) angebracht ist;
Seitenkäfige (4o), die zum verlagerbaren Tragen der nicht-

belasteten Walzen (14) entlang den äußeren abgestuften Teilen (2o, 22) fest auf den vorstehenden Teilen (12, 13) des Lagereinheitskörpers (1o) angebracht sind; und eine Anzahl von Walzen (14), die durch die Walzennuten (15, 16) des flachen Teils (11) des Lagereinheitskörpers (1ο) wie auch entlang den inneren und äußeren abgestuften Teilen (19 bis 22) der vorstehenden Teile (12, 13) des Lagereinheitskörpers (1o) auf beiden Seiten desselben umlaufen können.
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2. Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Längsrichtung erstreckende, beträchtlich große Nut des Lagereinheitskörpers Uo) zwisehen den vorstehenden Teilen (12, 13) eine im wesentlichen trapezförmige oder trapezoidförmige Querschnittskonfiguration hat.
3. Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Walzennut (15, 16) auf dem flachen Teil (11) des Lagereinheitskörpers (1o) eine im wesentlichen U-förmige Querschnittskonfiguration haben, und daß die untere Walzennut (16) eine Tiefe hat, die merklich geringer als diejenige der oberen Walzennut (15) ist.
4. Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Endteile (17, 18, 23 bis 26) sowohl an den vorderen als auch an den rückwärtigen Enden der oberen und unteren Walzennut (15, 16) wie auch an den vorderen und rückwärtigen Enden der inneren und äußeren abgestuften Teile (19 bis 22) in einer halbkreisförmigen Querschnittskonfiguration geformt sind.

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5. Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestuften Teile (19 bis 22) der symmetrisch vorgesehenen vorstehenden Teile (12, 13) des Lagereinheitskörpers (1o) eine im wesentlichen L-förmige Querschnittskonfiguration haben.
6. Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e -^ kennzeichnet, daß der obere Käfig (3o) eine obere Abdeckungsplatte (31) aufweist, die integral bzw. einstückig mit,halbkreisförmigen Führungsteilen (32, 33) an beiden Enden desselben ausgebildet ist.
7. Rollenlagereinheit zum Führen einer Linearbewegung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenkäfige (4o) eine Seitenabdeckungsplatte (41, 42) aufweisen, die eine im wesentlichen L-förmige Querschnittskonfiguration hat und integral bzw. einstückig mit halbkreisförmigen Führungsteilen (44, 45) an beiden Enden derselben ausgebildet ist.
8. Verfahren zum Montieren einer Rollenlagereinheit/ insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, auf einem Maschinentisch mit einem darauf angebrachten, sich bewegenden Teil, dadurch gekennzeichnet daß die Rollenlagereinheit im wesentlichen einen Lagereinheitskörper (1o) umfaßt, der einen flachen Teil (11) im oberen Teil und zwei nach einwärts geneigte vorstehende Teile (12, 13) hat, die entgegengesetzt zueinander bzw. einander gegenüberliegend in einer symmetrischen Beziehung im unteren Teil des Lagereinheitskörpers (1o) angeordnet sind, wobei zwischen ihnen eine sich in Längsrichtung erstreckende, beträchtlich große Nut vorgesehen ist; wobei der flache Teil (11) eine obere Nut (15) für nicht-

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belastete Walzen (14) und eine untere Nut (16) für belastete Walzen (14) zum Führen der Bewegung der Walzen (14) hat, und wobei der flache Teil (11) gekrümmte Endteile (17, 18) sowohl an den vorderen als auch an den rückwärtigen Enden der Walzennuten (15, 16) hat, um das Umlaufen der Walzen sicherzustellen; und wobei ferner die einwärts geneigten vorstehenden Teile (12, 13) einen äußeren nichtbelasteten abgestuften Teil (2o, 22) und einen inneren belasteten abgestuften Teil (19, 21) haben, und wobei diese vorstehen-

To den Teile (12, 13) gekrümmte Endteile (23 bis 26) sowohl an ihren vorderen als auch an ihren rückwärtigen Enden besitzen; eine Spurstange (7o), die verschiebbar in die beträchtlich große Nut in dem Lagereinheitskörper (1o) einsetzbar ist bzw. in dieser Nut anbringbar ist; einen oberen Käfig (3o), der zum Abdecken der nichtbelasteten Walzen (14) auf dem flachen Teil (11) des Lagereinheitskörpers (1o) fest angebracht ist; Seitenkäfige (3o), die zum Halten der nichtbelasteten Walzen (14) entlang den äußeren abgestuften Teilen (2o, 22) auf den vorstehenden Teilen (12, 13) des Lagereinheitskörpers (1o) fest angebracht sind; und eine Anzahl von Walzen (14), die durch die obere und untere Walzennut (15, 16) wie auch entlang den inneren und äußeren abgestuften Teilen (19 bis 22) umlaufen können; wobei eine Mehrzahl von Gewindelöchern

(27) außerhalb der oberen Walzennut (15) auf dem flachen Teil (11) des Lagereinheitskörpers (1o) in symmetrischer Beziehung vorgesehen ist, so daß eine entsprechende Anzahl von Befestigungs- bzw. Spannschrauben (91, 92) durch gebohrte Löcher des sich bewegenden Teils (9o) in die Gewindelöcher (27) in einer solchen Weise eingeschraubt werden, daß von diesen Schrauben (91, 92) äußere Schrauben (91) zunächst eingeschraubt werden, und daß dann die restlichen inneren Schrauben (9 2) fester als die ersteren Schrauben (91) eingeschraubt bzw. angezogen werden, so daß dadurch der Lagereinheitskörper (1o) vorgespannt oder vorbelastet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8 zum Montieren einer Rollenlagereinheit, insbesondere nach einem der Ansprüche bis 7, auf einem Maschinentisch mit einem darauf angebrachten, sich bewegenden Teil, dadurch gekennzeichnet , daß ein gewisses Spiel (C) zwischen der oberen Oberfläche des flachen Teils (11) des Lagereinheitskörpers (1o) und der unteren Oberfläche des sich bewegenden Teils (9o) vorgesehen ist.