DE3238980A1

DE3238980A1 - Gleitbahnlager

Info

Publication number: DE3238980A1
Application number: DE19823238980
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Osawa
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1981-11-18
Filing date: 1982-10-21
Publication date: 1983-05-26
Also published as: FR2516612B1; FR2516612A1; DE3238980C2; US4502737A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Gleitbahnlager mit vielen Kugeln, die zwischen einem Laufbahnträger und einem Gleitteil angeordnet sind, wobei das Gleitteil linear in axialer Richtung des Laufbahnträgers durch die Wälzbewegungen der Kugel beweglich ist.

Es ist bereits bekannt geworden, Gleitbahnlager vorzusehen, die viele Kugeln aufweisen, welche in der Lage sind, zwischen der axialen Kugelwälznut, die am Laufbahnträger ausgebildet ist, und der Kugelwälznut, die an der Innenfläche des Gleitteils an einer Stelle ausgebildet,ist, welche der ersterwähnten Nut entspricht, umzulaufen. Diese Art eines Gleitbahnlagers ist beispielsweise in US-PS 3 897 vom 5. August 1975 (H. Teramachi) und US-PS 3 938 vom 17. Februar 1976 (H. Teramachi) gezeigt. Ein derartiges Gleitbahnlager wurde vorteilhafterweise als Führungselement zum Abstützen eines beweglichen Teils in ei rer Bearbeitungseinrichtung oder Werk-

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zeugmaschine verwendet, da. die Kugeln die zylindrische Aussparung der Kugelwälznut derart berühren, daß es möglich war., die Berührungsfläche zwischen den Kugeln und der Kugelwälznut zu vergrößern, was seinerseits dazu führte, daß die Lastaufnahmefähigkeit verbessert wurde, verglichen mit herkömmlichen Gleitbahnlagern.

Diese Gleitbahnlager aus dem Stand der Technik weisen allerdings eine niedrige AbstützungsStarrheit bezüglieh der Momentlast auf, und wenn eine große Momentlast aufgebracht wird, dann trachten die Kugeln danach, mit der Schulter der Kugelwälznut derart in Berührung zu gelangen, daß der glatte Umlauf der Kugeln

verschlechtert wird.
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Um ein Gleitbahnlager mit hoher Genauigkeit zu erhalten, ist es ferner notwendig, die Kugelwälznut genau zu bearbeiten, es war jedoch gemäß den Gleitbahnlagern aus dem Stand der Technik schwierig, eine hohe Genauigkeit beim Bearbeiten einer jeden Nut der Kugelwälznut zu erreichen, und zwar infolge ihres Aufbaus oder des Erfordernisses, das Laufbahnlager groß zu bauen, da seine Höhe groß sein sollte.

²^ Diese Erfindung liefert ein Gleitbahnlager, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet und ein Gleitbahnlager bildet, welches leicht herzustellen ist.

Um diesen Zweck zu erreichen, sind in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Gleitbahnlager die Schnittpunkte der Berührungslinien der Kugelwälznuten im Laufbahnträger mit den Kugeln, welche in die entsprechenden Nuten eingesetzt sind, außerhalb jenes Poylgons angeordnet, welches durch die Verbindung eines jeden Mittelpunkt der Kugeln gebildet ist, und die Stelle des Durchgangsloches, welches durch das Gleitteil hindurchgehend ausgebildet ist und

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welches als Rückführweg für die Kugeln verwendet ist, sind parallel mit der Bodenfläche des Laufbahnteiles bezüglich den Kugelwälznuten ausgebildet, welche den Durchgangslöchern entsprechen.
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In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Gleitbahnlagers

gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Perspektivansicht jenex Teile, die im Gleitbahnlager angebracht werden müssen, das

in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 3 einen Querschnitt des Gleitbahnlagers der Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt, der längs Linie IV-IV in Fig. 3 vorgenommen wurde, wobei in Fig. 4 der Lauf bahn träger weggelassen ist, und .-

Fig. 5 eine Darstellung der Tragestarrheit des erfindungsgemäßen Lagers.

Es wird nun auf die Figuren 1 bis 4 Bezug genommen; dort ist ein Ausführungsbeispiel eines verbesserten, erfindungsgemäßen Gleitbahnlagers gezeigt.

Ein Laufbahnträger 1 weist einen rechtwinkligen Querschnitt auf und trägt an beiden Seiten axiale Kanäle 2 mit U-förmigem Querschnitt. Jeder der U-förmigen Kanäle 2 weist drei Kugelwälznuten 3, 3 mit kreisförmigem Querschnitt auf. Am qüerverlaufenden Schnitt .durch den-Laufbahnträger weist jede Kugelwälznut einen Nut-Bodenteil 31 auf, der senkrecht jene Linie schneidet, die parallel

zur Bodenfläche 4 des Laufbahnträgers 1 verläuft. Die Achsenlinie, welche symmetrisch den Querschnitt der Nut 3 teilt, steht unter 45° bezüglich der Bodenfläche 4 des Laufbahnträgers 1. Vier Achsenlinien, welche symmetrisch die vier Nuten 3 jeweils teilen, schnei-

den sich an den Punkten a, b, c und d, welche außerhalb des Rechtecks liegen, das durch Verbindung der Mitten e, f, g und h einer jeden kreisförmigen Aussparung gebildet ist, welche durch die Nuten 3 und

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gebildet sind und in ihrem Inneren Kugeln aufnehmen.

Das, Loch 5, das an .der oberen Oberfläche des Laufbahnträgers 1 erscheint, dient zur Aufnahme einer Schraube, um den Laufbahnträger an einem anderen Teil zu befestigen, wenn das Gleitbahnlager verwendet wird. Das Gleitteil 6 ist ein rechteckiger Block, der einen rechteckigen Kanal 7 aufweist (Fig. 3), welcher den Laufbahnträger 1 aufnimmt, und an der Innenoberfläche des Kanales 7 sind die axialen Kugel-Wälznuten 8 vorgesehen, welche den Kugel-Wälznuten 3 des Laufbahnträgers entsprechen. Bei diesem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel ist jede der beiden Linien der Kugel-Wälznuten 8 auf jeder Seitenfläche des Kanales 7 derart vorgesehen, daß insgesamt vier Linien der Nuten 8 vorgesehen sind. An der Seitenfläche des Kanales 7 befindet sich eine kleine Nut 9 mit kreisförmigem Querschnitt, welche zwischen zwei Kugel-Wälznuten 8 und 8 angeordnet ist. Vier axiale Durchgangslöcher 10 sind im Gleitteil 6 entsprechend den vier Kugel-Wälznuten 8 ausgebildet, und der Durchmesser der Durchgangslöcher 10 ist ein wenig größer als der Durchmesser der Kugel-Wälznut 8.

Die Stelle eines jeden Durchgangsloches 10 liegt an der Rückseite der entsprechenden Nut 8, und die Ebene, welche die Mittellinie des Durchgangsloches enthält, sowie jene Ebene, welche die Mittellinie der bogenförmigen Aussparung der entsprechenden

Kugel-Wälznut 8 enthält, verlaufen zueinander parallel, und wenn das Gleitbahnlager verwendet wird, wobei die Bodenfläche 4 des Laufbahnträgers 1 horizontal liegt, dann liegen die Ebenen horizontal.

Die axiale Endfläche des Gleitteiles 6 ist derart geformt, daß die Seite des Kanals 7 um ein bestimmtes Maß abgeschnitten ist (Fig. 1), und innerhalb dieser abgeschnittenen Oberfläche ist ein Schraubenloch 11

parallel zum Durchgangsloch 10 gebildet. Das Schrauben loch 12, das an der oberen Oberfläche des Gleitteiles 6 vorgesehen ist, wird bei der Verwendung des Gleitbahnlagers benutzt, um das Gleitteil an einem anderen Teil zu befestigen.

Ein Halter 13 ist ein dünnes Blech- bzw. Plattenteil, welches an seiner Rückseite eine vorspringende Stange 14 aufweist, die in das Innere der Nut 9 eingepaßt ist und einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, der zwischen dem Kugel-Wälz nuten 8 und 8 des Gleitteiles 6 gebildet ist . Die Länge des dünnen Plattenteiles ist gleich der Länge der Nut 8 des Gleitteiles , und an den Läags-Seitenflachen sind konkave Flächen ausgebildet. Die vorspringende Stange 14 erstregkt sich in Längsrichtung über beide Kanten des dünnen Plattenteils 13 hinaus, wie dies an der Stelle 16 gezeigt ist.

Jede der Seitenplatten 17 ist am ausgeschnittenen. Endteil des Gleitteiles 6 mittels einer Schraube 19 befestigt, die in ein Loch 18 eingeführt ist und mit dem Schraubenloch 11 verschraubt ist. Die Dicke der Seitenplatten 17 ist geringfügig kleiner als die

Tiefe des ausgeschnittenen- Teiles des Gleitteiles 6, so daß die Seitenplatten 17 ein wenig innerhalb der Endflächen des Gleitteiles 6 befestigt sind.

Ah jener Oberfläche der Seitenplatte 17, die gegen

das Gleitteil anliegt, sind ein Loch 20, welches den vorspringenden Teil 16 der Stange 14 aufnimmt, und eine kreisförmige Aussparung 21 vorgesehen, welche den kreisförmigen Kugelweg zusammen mit der Nut 8 und dem Durchgangsloch 10 bildet.

Die vorspringende Stange 14 des Halters 13 ist in die Nut 9 eingepaßt, die an der Innenfläche des Gleitteils 6 ausgebildet ist, und der vorspringende Teil

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der Stange 14 paßt in das Loch 20, so daß der Halter durch Befestigung der Seitenplatten 17 am Gleitteil 6 mittels der Schraube 18 befestigt ist.

Viele Kugeln 22 sind in den Kugel-Umlaufwegen angeordnet, welche zwischen den Nuten 8 und den Nuten 3 sowie dem Durchgangsloch 10 und der Aussparung 21 der Seitenplatten geschaffen sind, so daß das Gleitteil 6 und der Laufbahnträger 1 relativ zueinander in axialer Richtung durch Unterstützung des Wälzvorganges der Kugeln beweglich sind.

Wenn sich das Gleitteil 6 auf dem Laufbahnträger bewegt, dann rollen die Kugel 22 ab und bewegen sich längs der Kugel-Wälznut 8 des Gleitteils, und am Ende der Nut 8. werden die Kugeln durch die Aussparung 21 der Gleitplatte 17 nach hinten geleitet und treten in das Durchgangsloch 10 ein, durch welches sie zur gegenüberliegenden Seitenplatte 17hindurchlaufen und wieder in die Kugel-Wälznut 3 und 8 durch die Aussparung 21 eintreten. Somit wiederholen die Kugeln die Umlaufbewegungen, wenn sich das Gleitteil auf dem Laufbahnträger bewegt.

Die Kugeln 22, die in die Kugel-Wälznut 8 des Gleitteils 6 eingepaßt sind, fallen nicht herunter, wenn der Stützträger 1 vom Gledtteil 6 entfernt wird, da der Abstand zwischen der Kugel-Wälznut 8 und der Kante der ausgesparten Oberfläche 15 des Halters 13

ein wenig kleiner ist als der Durchmesser der Kugel.

Eine solche Halterung der Kugel ermöglicht es, daß man die Kugel-Wälznut als tiefe Nut ausbildet.

Beim .erläuternden Ausführungsbeispiel sind vier Seitenplatten 17 verwendet; allerdings können auch zwei Seitenplatten 17, die am einen Ende des Gleitteils 6 angebracht sind, als eine einteilige Seitenplatte 17 ausgebildet werden, welche eine Kombination

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der beiden Seitenplatten 17 bildet. Falls ferner das Gleitteil verwendet wird, ohne daß man es vom Laufbahnträger entfernt, ist es auch möglich, den Halter 13 wegzulassen. Im darstellenden Ausführungsbeispiel werden die Kugeln zum Umlauf längs einer horizontalen Ebene gebracht; es ist aber auch möglich die Ausbildung derart abzuändern, daß sie den Umlauf längs einer im wesentlichen horizontalen Ebene durchführen, und es ist auch nicht erforderlich, den 2Q Winkel auf 45° zu begrenzen, der zwischen der Berührungslinie der Kugel mit der Nut und der Bodenfläche des Laufbahnträgers gebildet ist.

In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Gleitbahnlager sind die Kugel-Wälznuten als tiefe Nuten ausgebildet, die Schnittpunkte a, b, c und d der Berührungslinien" der Kugeln, welche die Kugel-Wälznuten des Laufbahnträgers berühren, liegen im querverlaufenden Schnitt außerhalb des Polygons, welches die Mittelpunkte e, f, g und h einer jeden Kugel 22 verbindet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und die Kugeln sind zu einem Umlauf im Inneren der Ebene beweglich, welche im wesentlichen parallel zur Bodenfläche des Laufbahnträgers verläuft. Demzufolge ist die Tragestarrheit gegenüber der Momentlast groß und der Umlauf der Kugeln findet ungestört statt, da keine schlechte Auswirkung der Schwerkraft auf den Umlaufwiderstand der Kugeln ausgeübt wird, so daß ein kompaktes Gleitbahnlager erreicht wird, welches eine gute Betriebscharakteristik aufweist.

Nun wird die Tragestarrheit gegenüber der Momentlast unter Bezug auf Fig. 5 erläutert, in welcher d ein Schnittpunkt der Berührungslinien der Kugeln 22 und 22' mit der Nut 3 des Laufbahnträgers ist und der Punkt ο jener Punkt ist, in welchem die positiven und negativen Momente ausgeglichen sind. Der Winkel, der zwischen den Linien od und ox gebildet ist, ist mit θ bezeichnet, und die Kraft F wird längs der Rieh-

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tung dx aufgebracht, wobei nun die Tragestarrheit auf der Grundlage der folgenden Formel errechnet wird:

M = I' F'θ
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Wenn man davon ausgeht, daß F gleichbleibt, dann wird die Tragestarrheit größer, wenn die Länge & des Armes δχ länger wird. Im Gleitbahnlager, das in US-PS 4 040 679 vom 9. August 1977 (H. Teramachi) offenbart ist, bei welchem ein Paar Kugel-Wälznuten an den Schulterabschnitten des Laufbahnträgers vorgesehen sind, ist es ersichtlich, daß die Länge des Armes, der zwischen dem Punkt gebildet ist, an welchem die negativen und positiven Momente gleich sind, und dem Berührungspunkt der Kugeln mit den Nuten, die an der Schulter des Laufbahnträgers ausgebildet sind, kürzer ist als bei der vorliegenden Erfindung. Beim Vergleich dieser beiden Falle, welche Laufbahnträger mit im wesentlichen derselben Abmessung verwenden, ist ersichtlich, daß das Gleitbahnlager der vorliegenden Erfindung eine Momentlast-Tragefähigkeit aufweist, welche das 2-fache oder noch mehr jener beträgt, die durch den Aufbau der US-PS 4 040 679 erreichbar ist.

Ferner ist es gemäß dieser Erfindung leicht, die Kugel-Wälznuten mit hoher Genauigkeit herzustellen, und leicht, das Maß der Präzision der Nuten zu messen, so daß es leicht ist, ein Gleitbahnlager ^O mit hoher Genauigkeit herzustellen.

Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, gleichzeitig zwei Kugel-Wälznuten an der einen Seitenfläche des Laufbahnträgers herzustellen, wobei man ein einziges Schleifrad verwendet, welches kreisförmige Kanten aufweist, und es können auch zwei Kugel-Wälznuten des Gleitteiles gleichzeitig unter Verwendung eines einzigen Schleifrades hergestellt

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werden, so daß alle Kugel-Wälznuten leicht mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Da die Umlaufbahnen der Kugeln parallel zur Bodenfläche des Laufbahnträgers vorgesehen sind, ist es möglich, den Abstand zwischen der oberen und unteren Nut klein zu halten, und eine Herstellungsungleichmäßigkeit infolge der Abweichung des Schleifrades kann vermieden werden. Wie in Fig. 3 gezeigt, liegt bei jeder Kugel-Wälznut der Bodenteil 31, im querverlaufenden Schnitt des Laufbahnträgers 1, senkrecht zur Linie parallel zur Bodenfläche des Laufbahnträgers, so daß es leicht ist, das Maß der Parallelität der Kugel-Wälznuten zu messen.

Da ferner der Umlauf der Kugeln innerhalb einer horizontalen Ebene stattfindet, ist es möglich, die Höhe des Gleitteiles zu verringern, was wiederum die Auswirkung der außermittigen Aufbringung einer

äußeren Last vermindert.
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Claims

Ansprüche

1. Gleitbahnlager, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- ein Laufbahnträger (1), der an seiner Seitenfläche mehrere erste Kugel-Wälznuten (3) mit kreisförmigem Querschnitt aufweist,

- ein Gleitteil (6), das am Laufbahnträger (1) anzubringen ist und an seiner Innenfläche mehrere zweite Kugel-Wälznuten (8) aufweist, welche übereinstimmend mit den ersten Nuten (3) jeweils ausgebildet sind, mit mehreren Durchgangslöchern (10), welche durch das Gleitteil (6) entsprechend hinter den zweiten Nuten (8) hindurchgehend ausgebildet sind, um Umlaufbahnen für Kugeln (22) zu bilden, und

- die Schnittpunkte (a_f.b, c, d), der Berührungslinien zwischen den Kugel-Wälznuten (3) im Laufbahnteil (1) und den Kugeln (22), welche in die Kugel-Wälznuten (3) im Laufbahnteil (1) eingepaßt sind,- sind außerhalb jenes Polygons angeordnet, welches durch Verbindung der Mitten (e, f, g, h) der Kugeln (22) gebildet ist, und die Durchgangslöcher (10) im Inneren des Gleitteils (6), welche

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ELEGRAMME: MONAPAT⁵

die Umlaufbahnen für die Kugeln (22) zusammen mit

den entsprechenden Nuten (8) bilden, liegen in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Bodenfläche (4) des Laufbahnträgers (1).
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2. Gleitbahnlager, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- ein Laufbahnträger (1), der an seinen Seitenflächen mindestens zwei erste Kugel-Wälznuten (3) mit kreisförmigem Querschnitt aufweist,

- ein Gleitteil (6) zur Anbringung am Laufbahnträger (1), welches an seiner Innenfläche mindestens zwei zweite Kugel-Wälznuten (8) aufweist,· welche übereinstimmend mit den ersten Nuten (3) entsprechend ausgebildet sind, und mit Durchgangslöchern (10), welche durch das Gleitteil (6) hindurchgehend entsprechend hinter den zweiten Nuten (8) ausgebildet sind, um Umlaufbahnen für Kugeln (22) zu bilden,

- mehrere Seitenplatten (17), welche an den Enden des Gleitteils (6) anzubringen sind und an ihrer einen Seitenfläche Aussparungen (21) aufweisen, welche die Kugel-Wälznuten (8) und die Durchgangslöcher (10) zur Bildung zylindrischer Kugel-Umlaufbahnen im Inneren des Gleitteils (6) verbinden, und - eine große Anzahl von Kugeln (22), welche in der ersten und zweiten Kugel-Wälznut (3, 8) und den Kugel-Umlaufbahnen (21, 10) angeordnet sind.

3. Gleitbahnlager nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- ^O zeichnet durch einen Halter (13), welcher mit der Innenfläche des Gleitteils (6) in Eingriff steht und die Kugeln (22) in Zusammenwirkung mit den Kugel-Wälznuten (8) im Gleitteil (6) zurückhält.

4. Gleitbahnlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Aussparung (9) an der Innenfläche des Gleitteils (6) vorgesehen ist, und daß eine vorspringende Stange (14) im Halter (13)

derart vorgesehen ist, daß sie in die Aussparung des Gleitteiles paßt..

5. Gleitbahnlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (13) an seinen beiden Enden mittels der Seitenplatten (17) getragen ist.

6. Gleitbahnlager, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- ein Laufbahnträger (1) mit U-förmigen Kanälen an seinen beiden Seitenflächen, in welchen zwei erste Kugel-Wälznuten (3) mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen sind,

- ein Gleitteil (6) zur Anbringung am Laufbahnträger (1), wobei das Gleitteil an seiner Innenfläche zwei zweite Kugel-Wälznuten (8) aufweist, welche übereinstimmend mit den ersten Kugel-Wälznuten (3) vorgesehen sind, vier Durchgangslöcher (10), welche durch das Gleitteil (6) hindurchgehen und hinter den entsprechenden zweiten Nuten (8) vorgesehen sind, sowie zylindrische Kugelbahnen, welche die Kugel-Wälznuten (8) und die Durchgangslöcher (10) umgreifen, um Kugel-Umlaufbahuen zu bilden,

- eine Vielzahl von Kugeln (22), welche in den ersten und zweiten Kugel-Wälznuten sowie den Kugel-Umlaufbahnen angeordnet sind, und

- das Gleitbahnlager umfaßt ferner einen Halter (13), welcher mit der Innenfläche des Gleitteils (6)

in Eingriff steht und die Kugeln (22) in Zusammen- ^ou wirkung mit den zweiten Kugel-Wälznuten (8) des Gleitteils (6) zurückhält.

7. Gleitbahnlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Aussparung (9) in der Innenfläche des Gleitteils (6) vorgesehen ist, und daß eine vorspringende Stange (14) im Halter (13) derart vorgesehen ist, daß sie in die Aussparung des Gleitteiles paßt.