DE3307010A1

DE3307010A1 - Linearlager mit umlaufenden lagerkugeln

Info

Publication number: DE3307010A1
Application number: DE19833307010
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1982-03-06
Filing date: 1983-02-28
Publication date: 1983-10-13
Also published as: GB2118639B; GB2118639A; JPH0213170B2; IT1169509B; FR2522751A1; JPS58152928A; US4428627A; IT8319919A0; DE3307010C2; FR2522751B1; GB8305554D0

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

Europäische Patentvertreter Dipi.-Ing. Günther Koch

European Patent Attorneys έ Dlpl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 28. Februar 1983
Unser Zeichen: I7 634 - Fk/Vi

HIROSHI TERAMACHI

2-34-8, Higashi-Tamagawa, Setagaya-Ku,

TOKYO,
JAPAN

Linearlager mit umlaufenden Lagerkugeln

33Q7010

Die Erfindung bezieht sich auf ein Linearlager mit umlaufenden Kugeln zur Bewegung eines Gegenstandes entlang einer geradlinigen Bahn mit einer minimalen Reibung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Linearlager mit Gruppen von umlaufenden Wälzlagerkugeln, bei denen die Wirkungsrichtung der übertragenen Last entweder nach unten, nach oben oder in entgegengesetzten seitlichen Eichtungen verlaufen kann. Das erfindungsgemäße Linearlager ist insbesondere für Werkzeugmaschinen, Zentraleinheiten für die maschinelle Bearbeitung und eine Vielzahl von anderen Maschinenteilen oder Geräten geeignet, bei denen ein !Teil gegenüber einem anderen geradlinig bewegt werden muß.

Ein bekanntes Linearlager der eingangs genannten Art (JP-OS 55-72912) weist einen Lagerkörper mit umgekehrt TJ-förmigem Querschnitt auf, der über Gruppen von Wälzlagerkugeln rittlings auf einer Führungsschiene befestigt ist und auf dieser abrollen kann. Der Lagerkörper iireist Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt, die in Längsrichtung auf den Innenoberflächen des Lagerkörpers ausgebildet sind, und Kugelrücklaufkanäle auf, die sich in Längsrichtung durch den Lagerkörper erstrecken. Auf die gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers sind zwei Endkappen aufgeschraubt, in denen jeweils gekrümmte Nuten ausgebildet sind, die jeweils eine Kugellaufbahn und einen benachbarten Kugelrücklauf kanal in dem Lagerkörper miteinander verbinden. Bei der Bewegung des Linearlagers in einer vorgegebenen Richtung entlang der Führungsschiene laufen die Wälzlagerkugeln entlang der Kugellaufbahnen

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und durch die Kugelrücklaufkanäle um.

Dieses bekannte Linearlager weist gute Betriebseigenschaften auf, es ergeben sich jedoch bestimmte Probleme bei der Herstellung einiger der Bauteile des Linearlagers.

Eines der Probleme betrifft den Lagerkörper mit den Kugellaufbahnen und den Kugelrücklaufkanälen. Die maschinelle Bearbeitung und Formung dieser Kugellaufbahnen und Kugelrücklaufkanäle beispielsweise durch Schleif- und Eäumbearbeitung war aufgrund der komplizierten Form des Lagerkörpers schwierig. Entsprechend wurden die Kugellaufbahnen und Kugelrücklaufkanäle nicht immer unbedingt mit den erwünschten engen Toleranzen geformt. Weiterhin war dieser Vorgang sehr zeitraubend, so daß sich hohe Herstellungskosten für das Linearlager ergaben.

Weiterhin erfordern die Kugellaufbahnen eine Härtung beispielsweise durch Induktionshärtung und nachfolgendes Abschrecken. Aufgrund der komplizierten Form des Lagerkörpers traten jedoch Schwierigkeiten auf, wenn versucht wurde, lediglich die gewünschten Teile zu härten. Entsprechend traten sehr leicht in dem Lagerkörper Spannungen auf oder es wurden nicht alle gewünschten Teile im erforderlichen Ausmaß gehärtet.

Ein weiteres Problem ergab sich hinsichtlich der beiden Endkappen, die an dem Lagerkörper befestigt werden, um die gekrümmten Nuten zu bilden, die die Kugellaufbahnen und die Kugelrücklauf kanäle in dem Lagerkörper miteinander verbinden. Die Endkappen des bekannten Linearlagers

waren jeweils einstückig aus Kunststoffmaterial geformt. Die einstückige Formung einer Endkappe ist aufgrund der komplizierten Form schwierig. Die Endkappen weisen angenähert die gleiche Form wie der Querschnitt des Lagerkörpers auf und in diesen Endkappen sind nicht nur die gekrümmten Nuten, die als Teile der geschlossenen Kugerbahnen dienen, sondern auch kreisringformige Vertiefungen und andere Ausnehmungen ausgeformt. Bei der Herstellung von Formgesenken für derartige komplizierte Formen und bei der Steuerung der Wärme- und Druckbedingungen für die Formung der Endkappen ergaben sich viele Schwierigkeiten. Entsprechend waren bestimmte Fehler in den Abmessungen der geformten Endkappen fast unvermeidbar, was zu einer Behinderung des Rollens der Wälzlagerkugeln in den gekrümmten Nuten in den Endkappen führte. Die Herstellung derartiger einstückiger Endkappen war entsprechend ebenfalls sehr zeitraubend und trug beträchtlich zu den Kosten des fertigen Linearlagers bei.

Ein weiteres Problem bei bekannten Linearlagern ergab sich aus der Verwendung eines einstückigen Käfigs, der die Wälzlagerkugeln rollend auf den Kugellaufbahnen des Lagerkörpers hielt. Dieser bekannte Käfig weist eine allgemein hufeisenförmige Querschnittsform auf, so daß er an den Innenumriß des Lagerkörpers angepaßt war, und in dem Käfig waren Schlitze ausgebildet, die es den Kugeln ermöglichten, in Rolleingriff mit den Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene zu kommen. Der Käfig wird mit Hilfe einer Presse aus Stahlblech hergestellt. Auch hier machte es die komplizierte Form des Käfigs schwierig, die Schlitze in exakten Positionen auszubilden, wodurch sich eine entsprechende Behinderung der Bewegung der Kugeln in

geeignetem Rolleingriff mit den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper und der Führungsschiene ergab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearlager der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Herstellung einfacher ist, wobei sich gleichzeitig eine höhere Genauigkeit bei der Herstellung der Kugellaufbahnen und der Kugelrücklaufkanäle sowie der U-förmigen Nuten in den Endkappen ergibt.

Diese Aufgabe xuird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Linearlagers ist es nicht mehr erforderlich, Kugellaufbahnen und Kugelrücklaufkanäle in dem Lagerkörper selbst auszubilden. Auf diese Weise kann die maschinelle Bearbeitung und die darauffolgende Härtung der Kugellaufbahnen und der Kugelrücklaufkanäle an den getrennten Lagerlaufbahnen in wesentlich einfacherer Weise erfolgen, so daß sich eine Verbilligung und Vereinfachung der Herstellung ergibt.

Eine weitere Vereinfachung der Herstellung ergibt sich durch die Aufteilung der Endkappen und der Käfige in einzelne Segmente, wobei auch hier gleichzeitig eine Verbesserung der Genauigkeit der Bearbeitung der einzelnen Teile erzielt werden kann, was zu einem gleichförmigen Rollen der Wälzlagerkugeln unter Lastbedingungen führt.

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γ-

Dadurch, daß die Käfigsegmente in vereinfachter Weise an ihrem Platz gehalten werden, wird auch der Zusammenbau der einzelnen Teile erleichtert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Käfigsegmente wird deren Steifigkeit weiterhin erhöht, so daß Linearlager mit irgendeiner gewünschten Längenabmessung hergestellt werden können.

Das erfindungsgemäße Linearlager mit umlaufenden Kugeln weist einen Lagerkörper auf, der eine im wesentlichen umgekehrt U-förmige Querschnittsform aufweist. Zwei Lagerlaufbahnen sind getrennt an den Innenoberflächen des Lagerkörpers einander gegenüberliegend befestigt. Jede Lagerlaufbahn weist zwei Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt auf, die in Längsrichtung gegenüberliegend zu einem entsprechenden Paar von Kugellaufbahnen auf der anderen Lagerlaufbahn ausgebildet sind. Weiterhin sind an jeder Lagerlaufbahn zwei Kanäle mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet, die einem entsprechenden Paar von Kanälen auf dem Lagerkörper gegenüberliegen, um zusammen mit diesem zwei Kugelrücklaufkanäle zu bilden. Entsprechend werden zwischen dem Lagerkörper und den Lagerlaufbahnen zwei Paare von Kugelrücklaufkanälen gebildet, die den jeweiligen Paaren von Kugellaufbahnen auf den Lagerlaufbahnen zugeordnet sind. An den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers und der Lagerlaufbahnen sind zwei Endkappen befestigt, in denen jeweils vier Haarnadelnuten ausgebildet sind, die jextfeils eine Kugellaufbahn auf den Lagerlaufbahnen und einen benachbarten Kugelrücklaufkanal zwischen dem Lagerkörper und den Kugel lauf bahnen verbinden. Auf diese Weise werden vier geschlossene Bahnen für den Umlauf der jeweiligen Gruppen von Wälzlagerkugeln geschaffen. Das Linearlager weist weiterhin Käfigeinrich-

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tungen auf, die die Uälzlagerkugeln rollend auf den Kugellaufbannen der Lagerlaufbahnen halten.

Es ist speziell darauf hinzuweisen, daß der Lagerkörper und die beiden Lagerlaufbahnen getrennte Einheiten bilden, was im Gegensatz zu den bekannten Linearlagern steht, bei denen die Kugellaufbahnen einstückig mit dem Lagerkörper ausgebildet sind. Die maschinelle Bearbeitung und Härtung der Kugellaufbahnen und der Kugelrücklaufkanäle an den getrennten Lagerlaufbahnen ist wesentlich einfacher als bisher. Dieser Vorteil trägt zusammen mit der Tatsache, daß das Bohren der Kugelrücklaufkanäle durch den Lagerkörper nicht mehr erforderlich ist, beträchtlich zur Verringerung der Herstellungskosten des Linearlagers bei. Weiterhin stellt die genaue maschinelle Bearbeitung und einwandfreie Härtung des getrennten Lagerkörpers und der Lagerlaufbahnen mit ihren Kugellaufbahnen und Rücklaufkanälen ein reibungsloseres Rollen der Wälzlagerkugeln und damit einen zuverlässigeren Betrieb des Linearlagers über eine lange Lebensdauer sicher.

Wie bereits erwähnt, ist entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die beiden Endkappen jeweils in zwei seitliche Hälften unterteilt sind. Jedes Endkappensegment weist entsprechend eine wesentlich kleinere Größe und einfachere Form auf als eine entsprechende einstückige Endkappe. Die Herstellung der Formen für die Endkappensegmente und die Formung dieser Segmente ist wesentlich einfacher als bisher. Dadurch, daß diese Endkappensegmente mit exakten Abmessungen hergestellt werden können, ergibt sich ein gleichförmigeres Umlaufen der Wälzlagerkugeln. Die einfachere Herstellung

der Endkappen trägt weiterhin zur Verringerung der Herstellungskosten bei.

Gemäß einer "bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Käfigeinrichtungen zwei getrennte Käfige, die sich jeweils entlang der beiden Kugellaufbahnen auf einer Lagerlaufbahn erstrecken. Jeder Käfig weist die Form eines Streifens aus Stahl oder ähnlichem starrem Material auf, der in eine V-förmige QuerSchnittsform gebogen ist, um zwei divergierende Stegteile e.u bilden. In jedem Stegteil ist in Längsrichtung ein Schlitz ausgebildet, der es den Wälzlagerkugeln auf einer Kugellaufbahn einer Lagerlaufbahn ermöglicht, teilweise durch den Schlitz in Rolleingriff mit einer entsprechenden Kugellaufbahn auf der Führungsschiene vorzuspringen.

Es ist zu erkennen, daß die Herstellung der getrennten Käfige durch Pressen des Metallblechs wesentlich einfacher und weniger zeitraubend ist, als wenn diese Käfige einstückig ausgebildet wären, so daß sich ebenfalls eine Verringerung der Herstellungskosten ergibt. Weil die getrennten Käfige mit dem jeweiligen Paar von Schlitzen mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden können, ergibt sich ebenfalls ein Beitrag zu einem glatteren Abrollen der Kugeln zwischen den Lagerlaufbahnen und der Führungsschiene unter Lastbedingungen.

Vorzugsweise weist jeder Käfig Flansche auf, die sich entlang seiner gegenüberliegenden Seiten erstrecken, um eine höhere Steifigkeit zu erzielen. Entsprechend weisen die beiden Käfige insgesamt einen W-förmigen Querschnitt auf. Die verbesserte Steifigkeit der Käfige ermöglicht

es, die Längenabmessungen des Linearlagers in erforderlicher Weise zu vergrößern. Die einen V-förmigen Querschnitt aufweisenden Käfige können weiterhin in einfacher Weise dadurch an dem Linearlager befestigt werden, daß
ihre gegenüberliegenden Enden in Haltenuten mit entsprechender Form in Eingriff gebracht werden, die in den beiden Endkappen ausgebildet sind. Hierdurch wird der Zusammenbau des Linearlagers wesentlich vereinfacht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Endansicht einer Ausführungsform des Linearlagers mit umlaufenden Lagerkugeln, wobei das Linearlager bei Befestigung auf einer Führungsschiene gezeigt ist, entlang der das Linearlager rollen soll,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Linearlager,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei jedoch eine der beiden in Segmente unterteilten Endkappen des Linearlagers entfernt ist, um innere Einzelheiten des Linearlagers erkennen zu lassen,

Fig. 4 eine Längsschnittansieht durch das Linearlager entlang der Linie IV-IV nach Fig. 1,

Fig. 5 eine bruchstückhafte Längsschnittansieht durch das Linearlager entlang der Linie V-V nach Fig. 3» wobei die Ansicht insbesondere eine der geschlossenen Bahnen für den Umlauf einer Gruppe von Wälzlagerkugeln zeigt,

Fig. 6 eine Endansicht des Lagerkörpers des Linearlagers nach Fig. 1,

- νί-

Fig. 7 eine Endansicht der beiden Lagerlaufbahnen des Linearlagers nach Fig. 1,

Fig. 8 eine Endansicht zur Erläuterung der relativen Positionsbeziehungen zwischen den beiden Lagerlaufbahnen, der Führungsschiene und den Wälzlagerkugeln, die zwischen diesen Teilen bei dem Linearlager nach Fig. 1 in Rolleingriff stehen,

Fig. 9 eine Ansicht auf die Innenoberfläche einer der beiden in Segmente unterteilten Endkappen des Linearlagers nach Fig. 1,

Fig. 10 eine Seitenansicht eines der Endkappensegmente bei Betrachtung in Richtung der Pfeile 10-10 nach Fig. 9»

Fig. 11 eine perspektivische und vergrößerte Ansicht des Endkappensegmentes nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Schnittansicht durch eines der Endkappensegmente entlang der Linie XII-XII nach Fig. 9,

Fig. 13 eine Ansicht eines der beiden Käfige des Linearlagers nach Fig. 1,

Fig. 14 eine Schnittansicht durch den Käfig entlang der Linie XIV-XIV nach Fig. 13,

Fig. 15 eine bruchstückhafte Schnittansicht durch den Käfig entlang der Linie XV-XV nach Fig. 13,

Fig. 16 eine weitere bruchstückhafte Schnittansicht durch den Käfig entlang der Linie XVI-XVI nach Fig. 13,

Fig. 17 eine Endansicht der Führungsschiene zur Verwendung mit dem Linearlager nach Fig. 1,

Fig. 18 eine bruchstückhafte Seitenansicht der Führungsschiene nach Fig. 17·

Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 bis 5 Bezug genommen, um den allgemeinen Aufbau der Ausführungsform des Linearlagers mit umlaufenden Kugeln zu beschreiben, das allgemein mit 20 bezeichnet ist. Es ist zu erkennen, daß das Linearlager 20 in den Fig. 1 und 3 zusammen mit einer Führungsschiene 22 gezeigt ist. Das Linearlager ist rittlings auf diese Führungsschiene aufgesetzt, so daß es in zwei Richtungen auf dieser rollen kann.

Das Linearlager 20 nach den Fig. 1 bis 5 umfaßt folgende grundlegende Teile:

1. einen Lagerkörper 24- mit einer im wesentlichen U-förmigen Querschnittsform und mit zwei Kanälen 26 und 26* gemäß Fig. 3, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen und in Längsrichtung auf den Innenoberflächen des Lagerkörpers ausgebildet sind;

2. zwei horizontal gegenüberliegende Lagerlaufbahnen 28 und 28', die gemäß Fig. 3 starr im Inneren des Lagerkörpers 24 befestigt sind und jeweils zwei Kanäle 30,

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-VT-

30' mit bogenförmigem Querschnitt aufweisen, die an den Lagerlaufbahnen gegenüberliegend zu zwei Kanälen 26, 26' an dem Lagerkörper ausgebildet sind und zusammen mit diesem Kugelrücklaufkanäle 32, 32' mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt bilden, wobei an jeder Lagerlaufbahn weiterhin zwei Kugellaufbahnen 34, 34' mit bogenförmigem Querschnitt in Längsrichtung ausgebildet sind;

3. zwei in Segmente unterteilte Endkappen 36 und 36', die durch Verschrauben oder auf andere Weise an den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers 24 und der Lagerlaufbahnen 28 und 28' befestigt sind und zur Verbindung der vier Kugellaufbahnen 34 "und 34' auf den Lagerlaufbahnen mit den jeweiligen Kugelrücklauf kanälen 32 und 32' dienen, wie dies aus Fig. 5 zu erkennen ist;

4. vier Gruppen von rollenden Valzlagerkugeln 38, die getrennt entlang der vier Kugellaufbahnen 34 und 34' und durch die vier Kugelrücklaufkanale 32 und 32' umlaufen können;

5· zwei Käfige 40 und 40', die sich gemäß den Fig. 3 bis 5 jeweils entlang der beiden Kugellaufbahnen 34, 34¹ auf einer Lagerlaufbahn 28, 28' erstrecken und die Valzlagerkugeln 38 rollend derart an den Kugellaufbahnen halten, daß sie in Rolleingriff mit der Führungsschiene 22 kommen können.

Alle aufgeführten Bauteile des Linearlagers 20 mit Ausnahme der Valzlagerkugeln 38, sowie die mit dem

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Linearlager verwendete Führungsschiene 22 werden im folgenden unter den jeweiligen Überschriften näher erläutert.

Lagerkörper

Wie dies unmittelbar aus Fig. 6 hervorgeht, weist der Lagerkörper 24 einen allgemein ebenen Brückenteil 42, der normalerweise horizontal auf die Führungsschiene aufgelegt wird, sowie zwei Schürzen 44 auf, die von gegenüberliegenden Seiten des Brückenteils über dessen gesamte länge herabhängen. Die Schürzen 44 weisen nach innen und aufeinander zu gerichtete Ränder oder Flansche 46 an den unteren Enden auf. Der Lagerkörper weist weiterhin zwei Flügel 48 auf, die von den gegenüberliegenden Seiten aus vorspringen. In den Flügeln 48 ist jeweils eine geeignete Anzahl von sich in Vertikalrichtung durch die Flügel erstreckenden Befestigungsbohrungen 50 ausgebildet. Diese Befestigungsbohrungen dienen zur Befestigung des Lagerkörpers an einem entlang der Führungsschiene zu bewegenden Gegenstand mit Hilfe von Schrauben oder anderen Befestigungselementen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Lagerkörper umgrenzen der Brückenteil 42 und die beiden mit Flanschen versehenen Schürzen 44 zusammen einen allgemein rechtwinkligen Raum, der in Fig. 6 mit 52 bezeichnet ist. Die beiden Kanäle 26 und 26' mit bogenförmigem Querschnitt sind jeweils an den vier Ecken des rechtwinkligen Raumes 52 angeordnet. Entsprechend weist jedes Paar von Kanälen 26, 26' einen vertikalen Abstand voneinander auf und diese

Paare sind parallel zueinander angeordnet. Wie dies im Querschnitt oder in einer Endansicht gemäß Fig. 6 zu erkennen ist, ist jeder Kanal mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich oder etwas größer als der Radius jeder Wälzlagerkugel ist, die auf diesem Kanal rollen soll.

Zur Erzielung bester Ergebnisse sollte der Lagerkörper 24· ein Präzisions-Gesenkgußteil aus einem Leichtmetall sein. Eine Aluminiumlegierung wird besonders empfohlen. Die Verringerung des Gewichtes des Lagerkörpers und damit der Trägheit des gesamten Linearlagers stellt einen wesentlichen Faktor für eine erfolgreiche Betriebsweise in Anwendungen dar, bei denen der von dem Lager getragene Gegenstand mit hoher Geschwindigkeit und häufigen Start- und Stoppvorgängen laufen muß.

Lagerlaufbahnen

In Fig. 7 sind die beiden Lagerlaufbahnen 28 und 28', die als einzelne, von dem Lagerkörper 24- getrennte Einheiten ausgebildet sind, ausführlicher gezeigt. Me Lagerlaufbahnen weisen jeweils eine mit Gewinde versehene Befestigungsbohrung 54- auf, die in Querrichtung durch die Lagerlaufbahn hindurch ausgebildet ist. Wie dies aus den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, sind die Lagerlaufbahnen an den gegenüberliegenden Innenoberflächen des Lagerkörpers 24-beispielsweise durch Innensechskantschrauben 56 befestigt, die in die Befestigungsbohrungen 54- eingeschraubt sind.

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Hach ihrer Befestigung an ihrer Position auf dem Lagerkörper v/eisen die Lagerlaufbahnen 28 und 28' jeweils die Form eines liegenden X im Querschnitt auf, wobei die divergierenden Schenkel einander gegenüberliegen. Die beiden Kanäle 30 und 30' der Lagerlaufbahnen sind, wie dies im Querschnitt zu erkennen ist, jeweils mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich oder etwas größer als der Durchmesser jeder Wälzlagerkugel ist. Wie dies am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist, bilden die Kanäle 30 und 30' auf den Lagerlaufbahnen 28 und 28' und die Kanäle 26 und 26' des Lagerkörpers 24 zusammen die vier Kugelrücklaufkanäle 32 und 32', die sich parallel zueinander und zu den Kugellaufbahnen 34- und 34·' auf den Lagerlaufbahnen erstrecken. Vorzugsweise weist jeder Kugelrücklaufkanal einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser auf, der etwas größer als der der Wälzlagerkugeln 38 ist, so daß die Wälzlagerkugeln durch diese Rücklaufkanäle mit minimalem Reibungswiderstand hindurchwandern können.

Auf den gegenüberliegenden Innenoberflächen der Lagerlaufbahnen 28 und 28' sind andererseits zwei Paare von Kugellaufbahnen 34- und 34-' ausgebildet, die sich parallel zueinander erstrecken. Jedes Paar von Kugellaufbahnen weist einen vertikalen Abstand vom anderen Paar auf. Wie dies im Querschnitt oder in der Endansicht gemäß lig. 7 zu erkennen ist, weist jede Kugellaufbahn einen Krümmungsradius auf, der angenähert gleich dem der Wälzlagerkugeln 38 ist.

Es ist aus den Fig. 3» 6 und 7 zu. erkennen, daß jedes Paar von Kugellaufbahnen 34, 34-' in zweiseitiger Symmetrie bezüglich einer horizontalen Ebene X-X

Il

angeordnet ist, die durch den geometrischen Mittelpunkt des oben erwähnten, durch den Lagerkörper 24 umgrenzten Raumes 52 hindurchläuft. Der Buchstabe C in Fig. 7 zeigt einen gedachten Kreis, von dem der Querschnitt jeder Kugellaufbahn einen Bogenabschnitt bildet. Die Ebene Y-T, die durch die längsverlaufende Mittellinie jeder Kugellaufbahn und den Mittelpunkt des dieser zugeordneten Kreises C geht, verläuft unter einem Winkel von 45 ° zur horizontalen Ebene X-X. Diese Aussage bedeutet andererseits, daß die Ebenen T-X, die durch die längsverlaufenden Linien der vier Kugellaufbahnen 34 und 34' und die Mittelpunkte der gedachten Kreise C hindurchlaufen, einen gegenseitigen Winkelabstand von 90 ° voneinander aufweisen.

Weil jede Kugellaufbahn 34, 34' auf den Lagerlauf bahnen 28 und 28' in der genannten Weise mit einem Radius gekrümmt ist, der im wesentlichen gleich dem jeder Wälzlagerkugel ist, die hierauf rollen soll, können die gedachten Kreise C nach Fig. 7 so betrachtet werden, als ob sie die darauf rollenden Wälzlagerkugeln darstellten. Wenn die vier Kugellaufbahnen 34- und 34¹ auf diese Weise relativ zueinander angeordnet sind und unter dem genannten Winkel zueinander verlaufen, kann das Linearlager 20 nach dem Aufsetzen auf die Führungsschiene über die Wälzlagerkugeln in wirkungsvollster Weise die Last aufnehmen, die auf das Linearlager in allen nach oben, nach unten, nach rechts und nach links gerichteten Richtungen einwirkt.

Wie dies aus einer kurzen Betrachtung der Fig. 8 zu erkennen ist, stehen die Wälzlagerkugeln 38 auf den Kugellaufbahnen 34 und 34¹ der Lagerlaufbahnen 28 und 28'

weiterhin in Rolleingriff mit ähnlichen, einen bogenförmigen Querschnitt aufweisenden Eugellaufbahnen auf der führungsschiene 22. Die Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene liegen den Kugellaufbahnen der Lagerlaufbahnen gegenüber, wie dies noch näher erläutert wird. Wenn daher das Linearlager im Betrieb vorbelastet oder tatsächlich belastet ist, so können die vier Gruppen von Wälzlagerkugeln 38 fest zwischen den Kugellaufbahnen 34- und 34-' und den Kugellaufbahnen der Führungsschiene gegen irgendein mögliches Gleiten festgehalten werden. Bei einer sehr starken Belastung werden die Wälzlagerkugeln weiterhin einer elastischen Verformung ausgesetzt, so daß sich eine Berührung mit den Laufbahnen über eine größere Fläche ergibt, was es dem Lager ermöglicht, die Last fest auf der Führungsschiene zu haltern. Weil die Lagerkugeln weiterhin elastisch verformbar zwischen den Kugellaufbahnen der Lagerlaufbahn und den Kugellaufbahnen der Führungsschiene angeordnet sind, können sie gewisse Abmessungs- oder Befestigungsfehler der anderen Lagerbauteile aufnehmen, um befriedigende Betriebseigenschaften des Linearlagers unter Lastbedingungen sicherzustellen.

Im folgenden wird erneut auf die Fig. 3» 6 und 7 Bezug genommen, um die Anordnung der beiden Kugelrücklaufkanäle 32 und 32' bezüglich der beiden Kugellaufbahnen 34- und 34-' auf den Lagerlaufbahnen 28 und 28' zu erläutern. Ihnlich wie die Paare von Kugellaufbahnen 34- und 34·' auf den Lagerlaufbahnen 28 und 28' ist jedes Paar von Kanälen 26, 26' an dem Lagerkörper 24· und jedes Paar von Kanälen 30, 30' auf den Lagerlaufbahnen zweiseitig symmetrisch bezüglich der horizontalen Ebene X-X angeordnet, die durch den geometrischen Mittelpunkt O des von dem Lagerkörper

umgrenzten Raumes 52 hindurchläuft.

Die beiden Kugelrücklaufkanäle 32 und 32', die durch die Lagerkörper-Kanäle 26 und 26' und die Lagerlaufbahn-Kanäle 30 und 30' gebildet werden, v/eisen notwendigerweise jeweils einen größeren Abstand voneinander auf als die beiden Kugellaufbahnen 34-» 34-' der Lagerl auf bahnen. Jedes Paar von Kugelrücklaufkanälen ist jedoch immer noch innerhalb der Ebenen Y-T angeordnet, die durch die längsverlauf enden Mittellinien des zugehörigen Paares von Kugellaufbahnen 34-j 34-' und die Mittelpunkte der darauf laufenden Wälzlagerkugeln 38 hindurchlaufen. Diese Anordnung ermöglicht es, die vertikale Abmessung des Lagerkörpers 24- ohne wesentliche Beeinträchtigung der Festigkeit oder Steifigkeit dieses Lagerkörpers entsprechend zu verringern. Der verringerte vertikale Abmessungen aufweisende Lagerkörper besitzt eine größere Stabilität gegenüber Lastkräften, insbesondere gegenüber den Lastkräften, die auf den Lagerkörper in Querrichtung einwirken.

Es ist weiterhin zu erkennen, daß die beiden Schürzen 44 des Lagerkörpers 24 jeweils eine erhebliche Stärke oder Querabmessung aufweisen. Die große Stärke der Schürzen dient zur Vergrößerung ihrer Steifigkeit, so daß die Möglichkeit ausgeschlossen wird, daß diese Schürzen unter Last nach außen gebogen werden. Damit können, obwohl die beiden Lagerlaufbahnen 28 und 28' im wesentlichen gegen die Schürzen 44 abgestützt sind, diese Schürzen mit ihren Planschen 46 die Lagerlaufbahnen einwandfrei in ihrer Position halten.

Endkappen

Die Fig. 9 "bis 12 zeigen eine von zwei in Segmente unterteilten Endkappen 36 "und 36' , die an den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers 24- und der Lagerlaufbahnen 28 und 28' befestigt sind. Weil beide Endkappen identisch ausgebildet sind, wird lediglich die Endkappe 36 ausführlicher erläutert, wobei verständlich ist, daß die gleiche Beschreibung auch auf die andere Endkappe 36' zutrifft.

Aus Fig. 9, die die Innenoberfläche der Endkappe 36 zeigt, ist zu erkennen, daß die Endkappe aus zwei getrennten seitlichen Hälften oder Segmenten 60 besteht. Die Endkappensegmente werden getrennt beispielsweise durch Spritzgießen aus einem Kunstharz oder durch Gesenkguß eines Metalls oder einer Legierung hergestellt. In jedem Fall werden die einzelnen Endkappensegmente wesentlich leichter und ,mit genaueren Abmessungen hergestellt, als wenn die gesamte Endkappe in einem Stück geformt oder gegossen würde.

Jedes Endkappensegment 60 weist eine im wesentlichen L-förmige Form auf. Die beiden Segmente bilden zusammen die umgekehrt U-förmige Endkappe 36. Die Form und Größe der Endkappe ist derart, daß sie zumindest den größten Teil der Endfläche des Lagerkörpers 24- und die vollständigen Endflächen der Lagerlaufbahnen 28 und 28' abdeckt, wie dies aus Fig. 1 zu erkennen ist. Es ist weiterhin aus Fig. 1 zu erkennen, daß die Innenkanten 62 der Endkappe eng der Querschnittsform der Führungsschiene 22 entsprechen.

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In Fig. 9 ist mit 64 eine Anzahl von (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier) gesenkten Befestigungsbohrungen in der Endkappe 36 bezeichnet. Befestigungselemente, wie beispielsweise Innensechskantschrauben 66, sind gemäß den Fig. 1 und 4 durch diese Befestigungsbohrungen eingesetzt, um die Endkappen an jeweils einer der gegenüberliegenden Flächen des Lagerkörpers und der Lagerlaufbahn zu befestigen. Wie dies aus Fig. 6 zu erkennen ist, weist der Lagerkörper 24 in jeder Endfläche zwei Gewindebohrungen 68 auf. Fig. 7 zeigt, daß die Lagerlaufbahnen 28 und 28' in jeder Endfläche jeweils eine Gewindebohrung 70 aufweisen. Die Schrauben 66 durchlaufen die Befestigungsbohrungen 64 in der Endkappe 36 und sind in die Bohrungen 68 und 70 in dem Lagerkörper und den Lagerlaufbahnen eingeschraubt. Es ist zu erkennen, daß die die Endkappen an den gegenüberliegenden Enden der Lagerlaufbahnen befestigenden Schrauben weiterhin die Lagerlaufbahnen in vorher festgelegten Positionen gegenüber dem Lagerkörper und den Endkappen sicher festhalten.

Wie dies weiterhin aus den Fig. 9 bis 12 zu erkennen ist, sind in der Innenfläche der Endkappe 36, die in direkter Berührung mit einer der Endflächen des Lagerkörpers 24 und jeder Lagerlaufbahn 28, 28' steht, zwei Paare von Haarnadelnuten 72 und 72' ausgebildet. Diese beiden Paare von Haarnadelnuten 72 und 72' sind in den jeweiligen Segmenten 60 der Endkappe 36 ausgebildet. Jede Haarnadelnut 72, 72' verbindet eine der Kugellaufbahnen 34 und 34' auf den Lagerlaufbahnen 28 und 28' und den benachbarten Kugelrücklaufkanal 30 "und 30' zwischen dem Lagerkörper und den Lagerlaufbahnen miteinander, wie dies am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist. Die Haarnadelnuten 72 und 72*

sind nicht nur in der Ebene der Fig. 5» sondern außerdem in einer unter rechten Winkeln hierzu verlaufenden Ebene gekrümmt, wie dies aus Fig. 9 zu erkennen ist.

Wie dies aus Fig. 9 zu erkennen ist, ist jedes Paar von Haarnadelnuten 72, 72' zweiseitig symmetrisch zu einer horizontalen EbeneX'-X', die durch den geometrischen Hittelpunkt O' des Raumes 74- hindurchläuft, der durch die Innenkanten 62 der Endkappe 36 umgrenzt ist. Der Mittelpunkt O¹ des Raumes 74· fällt mit dem Mittelpunkt O des Raumes 52 nach Fig. 6 zusammen, der durch den Lagerkörper 24· umgrenzt ist, so daß die Ebene X¹ -X¹ ebenfalls mit der Ebene X-X nach den Fig. 3» 6 und 7 zusammenfällt.

Eine Linie T¹-Y¹, die eine Tangente an jede Haarnadelnut 72, 72' an dessen mit einer der Kugellaufbahnen 34- und 34-' der Lage rl auf bahnen in Verbindung stehenden Ende bildet, verläuft unter einem Winkel von 4-5 zur horizontalen Ebene X¹-X'. Von diesem Ende in Richtung auf das andere Ende aus erstreckt sich jede Haarnadelnut mit sanfter Krümmung in Richtung auf die horizontale Ebene X¹-X¹ und endet an einem Punkt, an dem die Haarnadelnut mit einem der Kugelrücklaufkanäle 32 und 32' zwischen dem Lagerkörper und den Lagerlaufbahnen in Verbindung steht.

Aus dem Vorstehenden ist es verständlich, daß jede Haarnadelnut 72, 72' in der Endkappe 36 gegenüberliegende Enden aufweist, die mit einem Ende einer der Kugellaufbahnen 34· und 34-' der Lagerlaufbahnen und mit einem Ende einer der Kugelrücklauf kanäle 32 und 32' zwischen dem Lagerkörper und den Lagerlaufbahnen in Verbindung steht. Die Haarnadelnuten 72 und 72' dienen damit als

Haarnadelkrümmungen zwischen den Kugellaufbahnen 34- und 354·' und den Kugelrücklaufkanälen 32 und 32' . Die anderen Enden der Kugellaufbahnen und der Kugelrücklaufkanäle sind selbstverständlich in gleicher Weise über ähnliche Haarnadelnuten in der anderen Endkappe 36' miteinander verbunden. Entsprechend bilden jede Kugellaufbahn und ein benachbarter Kugelrücklaufkanal zusammen mit den beiden Haarnadelnuten in den Endkappen eine geschlossene Bahn gemäß Fig. 5 für den Umlauf einer Gruppe von Wälzlagerkugeln 38.

Die Endkappe 36 nach den Fig. 9 bis 11 v/eist weiterhin zwei Käfighaltenuten 76 und 76' auf, die jeweils in einer der Innenflächen jedes Segmentes 60 ausgebildet sind. Jede Haltenut 76, 76' dient zur engen Aufnahme einer der gegenüberliegenden längsgerichteten Enden eines der Käfige 40 und 40', und diese Haltenuten weisen entsprechend die genaue Querschnittsform jedes Käfigs auf. Die Tiefe D jeder Haltenut ist gemäß Fig. 10 beträchtlich größer als die halbe Stärke der Endkappe 36. Die Querschnittsform der Käfige 40 und 40' wird noch näher erläutert. Die Form jeder Haltenut wird weiterhin aus der folgenden Beschreibung der Käfige näher verständlich. Für den gegenwärtigen Zeitpunkt soll es ausreichend sein, festzustellen, daß die Haltenuten 76 und 76' Teile aufweisen, die sich über die jeweiligen Paare von Haarnadelnuten 72 und 72' an deren den Kugellaufbahnen 34- und 34·' auf den Lagerlaufbahnen benachbarten Enden erstrecken.

Vorzugsweise sollten gemäß den Fig. 9 bis 11 in der Endkappe 36 zwei Nuten 78 ausgebildet sein, die sich von halbkreisförmigen Ausnehmungen 80 in den gegenüberliegenden

ZS

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Innenkanten der Endkappensegmente 60 zu den oberen Haarnadelnuten 72 und 72' erstrecken. Diese Nuten 78 dienen dazu, Fett in die Kugelbahnen des Lagers einzuleiten. Die beiden Ausnehmungen 80 in den Endkappensegmenten bilden zusammen eine Öffnung für die Aufnahme eines Schmiermittels, die aufgrund ihres üblichen Aufbaus nicht dargestellt ist.

Käfige

Die Pig. 13 bis 16 zeigen ausführlich einen von zv/ei Käfigen 40 und 40' zur Führung der Wälζlagerkugeln 38 und zum Festhalten dieser Wälzlagerkugeln gegen eine seitliche Verschiebung, während sie z\fischen den Kuge 11 aiifbahnen 3^ und 34' auf den Lagerlaufbahnen 28 und 28' und den Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene 22 rollen. Beide Käfige weisen exakt die gleiche Konstruktion auf, so daß lediglich der Käfig 40 ausführlich beschrieben wird, wobei verständlich ist, daß die gleiche Beschreibung auch auf den anderen Käfig 40' zutrifft.

Der als Beispiel beschriebene Käfig 40 wird durch Pressen eines Streifens aus Stahl oder ähnlichem starrem Material auf eine V-förmige Querschnittsform hergestellt, so daß zwei divergierende Stegteile 82 gebildet werden. Weiterhin ist bei der dargestellten Ausführungsform der Käfig 40 so gebildet, daß er zv/ei Flansche 84 einschließt, die entlang der gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind und sich entlang dieser Kanten erstrecken und die angenähert unter rechten Winkeln abgebogen sind. Insgesamt weist der Käfig 40 daher eine angenähert W-förmige

so

Querschnittsform auf, wie dies am besten aus Fig. 14 zu erkennen ist. Die Flansche 84 bewirken die Erzielung einer zusätzlichen Steifigkeit für den Käfig. Es ist verständlich, daß lediglich ein Flansch entlang einer Seite des Käfigs ausgebildet sein könnte. In diesem Fall würde der Käfig einen Z-förmigen Querschnitt aufweisen.

Wie dies anhand der Fig. 9 erläutert wurde, entspricht der W-förraige Querschnitt des Käfigs 40 der Form jeder Haltenut 76, 76' in jeder Endkappe 36, 36'. Der Käfig 40 ist gerade innerhalb der beiden Kugellaufbahnen 34 auf der Lagerlaufbahn 28 dadurch befestigt, daß seine gegenüberliegenden Endteile in engem Eingriff in den Haltenuten 76 der Endkappen 36 und 36' stehen, wie dies leicht aus den Fig. 4 und 5 zu erkennen ist.

In jedem der divergierenden Stegteile 82 des Käfigs 40 ist ein Schlitz 86 in Längsrichtung ausgebildet und dieser Schlitz endet kurz vor den gegenüberliegenden Enden. Jeder Schlitz 86 weist eine Breite auf, die in geeigneter Weise kleiner als der Durchmesser der Wälzlagerkugeln 38 ist. Insbesondere ist die Breite jedes Schlitzes 86 derart, daß die Wälzlagerkugeln beim Entlangrollen auf einer der Kugellaufbahnen 34 auf der Lagerlaufbahn 28 teilweise durch den Schlitz nach innen in Rolleingriff mit der entsprechenden Kugellaufbahn auf der Führungsschiene 22 vorspringen.

Der Käfig 40 ist weiterhin so ausgebildet, daß er zwei Zungen 88 an den gegenüberliegenden Enden jedes Schlitzes 86 aufweist. Jede Zunge 88 ist von der Ebene des entsprechenden Stegteils 82 in Richtung auf die Führungsschiene

5er _

22 hin weggebogen, so daß eine Verlängerung einer der Haarnadelnuten in den Endkappen gebildet wird. Wie dies am besten bei einer Betrachtung der Fig. 5 zu erkennen ist, sind die Zungen (die hier mit 88' bezeichnet sind, weil sie zum anderen Käfig 40' gehören) des Käfigs 40 dazu bestimmt, den gleichförmigen Übergang der Wälzlagerkugeln 38 zwischen den Kugellaufbahnen auf den Lagerlaufbahnen und den Haarnadelnuten in den Endkappen sicherzustellen.

Die beiden Käfige 40 und 40' erfüllen damit zusammen mit ihren Zungen 88 und 88' die wesentliche Funktion der Führung der Välzlagerkugeln entlang der Kugellaufbahnen auf den Lagerlaufbahnen zu den Haarnadelnuten in den Endkappen und von diesen aus zurück. Ihre Steifigkeit muß für diese Funktion ausreichend hoch sein. Die aus Stahl hergestellten Käfige können entsprechend durch eine geeignete Wärmebehandlung gehärtet sein.

Fig. 3 zeigt am besten die Lage der beiden Käfige 40 und 40' bei"ihrer Befestigung an dem Linearlager, wobei die gegenüberliegenden Endteile in den W-förmigen Haltenuten in den beiden Endkappen in Eingriff stehen. In diesen Arbeitspositionen sollten die längsverlaufenden Mittellinien der Schlitze der Käfige in den Ebenen Y-X liegen, die anhand der Fig. 6 und 7 erläutert wurden.

Führung; s s c hi ene

Die Fig. 17 und 18 sind End- und Seitenansichten der Führungsschiene 22, die mit dem Linearlager 20 gemäß der

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vorstehenden Beschreibung verxirendet wird. Die Führungsschiene weist einen T- oder I-förmigen Querschnitt auf und schließt einen Kopf 90, einen Steg 92 und einen Flanschfuß 94- ein. Auf beiden Seiten des Kopfes 90 der Führungsschiene und in deren Längsrichtung erstrecken sich zwei Paare von Kugellaufbahnen 96 und 96' für einen jeweiligen Rolleingriff mit den jeweiligen Gruppen von Wälzlagerkugeln 38 auf den entsprechenden Paaren von Kugellaufbahnen der Lagerlaufbahnen.

Wie dies im Querschnitt oder in einer Endansicht gemäß Fig. 17 zu erkennen ist, ist jede Kugellaufbahn 96, 96' auf der Führungsschiene 22 ebenfalls mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich dein der Wälzlagerkugeln ist. Weiterhin sind die Ebenen, die durch die längsverlaufenden Mittellinien der Kugellaufbahnen 96 und 96' und die Mittelpunkte der darauf rollenden Wälzlagerkugeln hindurchlaufen, jeweils unter einem Winkel von 4-5 ° zur horizontalen Ebene angeordnet. Diese Winkelpositionen der Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene und die entsprechenden Winkelausrichtungen der Kugellaufbahnen auf den Lagerlaufbahnen sind wesentlich, um die volle Lastaufnahm ekapazität für das Linearlager in jeder möglichen Richtung der Lasteinwirkung zu erzielen.

Die Führungsschiene 22 weist irgendeine erforderliche Anzahl von Senkbohrungen 98 auf, die in Längsrichtung mit Abstand durch die Führungsschiene 22 hindurch ausgebildet sind. Diese Bohrungen dienen zur Aufnahme geeigneter Befestigungselemente zur Befestigung der Führungsschiene auf dem Bett einer Werkzeugmaschine oder irgendeinem anderen gewünschten Teil.

Betriebsweise

Obwohl die Betriebsweise des vorstehend beschriebenen Linearlagers 20 mit umlaufenden Kugeln weitgehend aus der vorstehenden Beschreibung verständlich sein dürfte, xtfird eine weitere Erläuterung in der folgenden Zusammenfassung der Betriebsweise gegeben. Der linear gegenüber den Teil, auf dem die Führungsschiene 22 befestigt ist, bewegbare Gegenstand x»/ird auf dem Linearlager 20 mit Hilfe von Befestigungselementen befestigt, die durch die Befestigungsbohrungen 5° in· den Flügeln 48 des Lagerkörpers 24-hindurchlaufen.

Wenn sich das Linearlager 20 in irgendeiner Richtung entlang der Führungsschiene bewegt, rollen die vier Gruppen von Wälzlagerkugeln 38 zwischen den Kugellaufbahnen 34- und 34-' auf den Lager lauf bahnen 28 und 28' und den Kugellaufbahnen 96 und 96' auf der Führungsschiene 22 ab, wobei sie durch die beiden Käfige 4-0 und 4-0' geführt werden. Am nachlaufenden Ende des Lagers lenken die Zungen 88 und 88' der Käfige 4Ό und 4-0' die aufeinanderfolgenden Kugeln 38 in die Haarnadelnuten 72 und 72' in einer der Endkappen 36 und 36'. Die auf das Lager einwirkende Last wird dann nicht mehr auf die Kugeln übertragen, wenn diese in die Haarnadelnuten einlaufen. Die Kugeln treten darauffolgend in die Kugelrücklaufkanäle 32 und 32' zwischen dem Lagerkörper 24- und den Lagerlaufbahnen 28 und 28' ein und durchlaufen diese in einer Richtung, die der Bewegungsrichtung des Lagers gegenüber der Führungsschiene entspricht. Danach treten die Kugeln über die Haarnadelnuten 72 und 72' in der Endkappe am vorderen Ende des Lagers wieder in den Raum zwischen den

Kugellaufbahnen 34- und 34·' auf den Lagerlaufbahnen und den Kugellaufbahnen 96 und 96' auf der Führungsschiene ein, so daß sie erneut die auf das Lager 20 einwirkende Last aufnehmen.

Damit laufen während der Bewegung des Linearlagers 20 entlang der Führungsschiene 22 die vier Gruppen von Wälzlagerkugeln 38 dauernd entlang der jeweiligen geschlossenen Bahnen um, die durch die Kugellaufbahnen 3^- und 34-' der Lagerlaufbahnen und die Kugellaufbahnen 96 und 96' der Führungsschiene, die Haarnadelnuten 72 und 72' in den Endkappen sowie die Rücklaufkanäle 32 und 32' zxdlschen dem Lagerkörper und den Lagerlaufbahnen gebildet sind. Die Richtung, in der die Kugeln entlang dieser geschlossenen Bahnen umlaufen, hängt selbstverständlich von der Bexiregungsrichtung des Lagers 20 auf der Führungsschiene 22 ab.

Claims

Patentanwälte ; D i-pΊ .ν I η g. C u rt W a 11 a c h

Europäische Patentvertreter ''"' " Di ρ l.-lh g. 6 ü nther Koch

European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum:

Unser Zeichen: 17 634

Patentansprüche

©Linearlager mit umlaufenden Lagerkugeln zur Aufnahme von Lasten, die auf das Lager in vier zueinander senkrechten Eichtungen wirken, gekennzeichnet durch folgende Teile:

(a) einen Lagerkörper (24) mit im wesentlichen umgekehrt U-förmigem Querschnitt, der zwei Paare von Kanälen (26, 26') mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die in Längsrichtung auf Innenoberflächen des Lagerkörpers (24) ausgebildet sind;

(b) zwei Lagerlaufbahnen (28, 28'), die starr an Innenoberflächen des Lagerkörpers und gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, wobei jede Lagerlaufbahn (28, 28') zwei Kanäle (30, 30') mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die in Längsrichtung an den Lagerlaufbahnen gegenüberliegend zu einem Paar von Kanälen (26, 26') des Lagerkörpers ausgebildet sind, wobei das Paar von Kanälen (30, 30') auf jeder Lagerlaufbahn (28, 28') und das entsprechende Paar von Kanälen (26, 26') des Lagerkörpers (24) zusammen ein Paar von Kugelrücklaufkanälen (32, 32') mit im

wesentlichen kreisförmigem Querschnitt bilden, und wobei jede Lagerlaufbahn (28, 28') weiterhin zwei Kugellaufbahnen (34-, 34') mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die in Längsrichtung auf der Lagerlaufbahn gegenüberliegend zu einem entsprechenden Paar von Kugellaufbahnen auf der anderen Lagerlaufbahn ausgebildet sind;

(c) zwei Endkappen (36, 36'), die an den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers (24) und der Lagerlaufbahnen (28, 28') befestigt sind und in denen jeweils Haarnadelnuten (72, 72') ausgebildet sind, die jeweils eine Kugellaufbahn (34, 34') auf einer Lagerlaufbahn (28, 28') mit dem benachbarten Kugelrücklaufkanal (32, 32') verbinden, der zwischen dem Lagerkörper (24) und den Lagerlaufbahnen (28, 28') ausgebildet ist:

(d) Gruppen von umlaufenden wälzlagerkugeln (38, 38'), die entlang der jeweiligen Kugellaufbahnen und durch die jeweiligen Kugelrucklaufkanale (32, 32') rollen, die jeweils über die Haarnadelnuten in den Endkappen (36, 36') miteinander verbunden sind, und

(e) Käfigeinrichtungen (40, 40') zur rollenden Halterung der Wälzlagerkugeln an den Kugellaufbahnen (34, 34') der Lagerlaufbahnen (28, 28').
2. Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Lagerkörper (24) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.

_ 3 —
3· Linearlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Kugellaufbahn (34, 34') auf den Lagerlaufbahnen (28, 28') bei Betrachtung in Querschnittsrichtung mit einem Eadius gekrümmt ist, der angenähert gleich dem Eadius jeder Wälzlagerkugel ist, und daß die durch die längsverlaufenden Mittellinien der Kugellaufbahnen (34, 34¹) und die Mittelpunkte der darauf rollenden Wälzlagerkugeln verlaufenden Ebenen unter einem Winkelabstand von 90 ° zueinander verlaufen.
4. Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede Lagerlaufbahn (28, 28') im wesentlichen die Form eines liegenden X im Querschnitt aufweist.
5- Linearlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endkappen (36, 36') in zwei seitliche Hälften (60, 60') unterteilt sind, wobei in jeder Hälfte jeder Endkappe zwei Haarnadelnuten (72, 72') ausgebildet sind, die ein Paar von Kugellaufbahnen (34, 34-' ) und ein benachbartes Paar von Kugelrücklaufkanälen (32, 32') miteinander verbinden.
6. Linearlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigeinrichtungen zwei getrennte Käfige (40, 40') einschließen, die sich jeweils entlang des Paares von Kugellaufbahnen (34·» 34') auf einer Lagerlaufbahn (28, 28') erstrecken, daß jeder Käfig (40)

die Form eines Streifens aus starrem Material aufweist , der im wesentlichen auf eine V-förmige Querschnittsform gebogen ist, um zwei divergierende Stegteile (82) zu "bilden, daß jeder Stegteil (82) jedes Käfigs (4-0) mit einem Schlitz (86) ausgebildet ist, der sich entlang einer der Kugellaufbahnen auf den Lagerlaufbahnen erstreckt und eine Breite aufweist, die kleiner als der Durchmesser jeder Wälzlagerkugel ist, so daß die walzlagerkugeln teilweise durch die Schlitze hindurch nach innen vorspringen, während sie entlang einer der Kugel lauf bahnen (34-, 34·' ) rollen.
7. Linearlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Käfig (4-0) zwei Flansche (84·) aufweist, die sich entlang der gegenüberliegenden Seiten des Käfigs erstrecken, so daß der Käfig insgesamt eine W-förmige Querschnittsform aufweist.
8. Linearlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Käfig dadurch in seiner Position gehalten wird, daß seine gegenüberliegenden Enden in engem Eingriff in Haltenuten (76» 76') stehen, die in den beiden Sndkappen (36, 36') ausgebildet sind.
9. Linearlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß in jedem Käfig (40) zwei Zungen (88) an den gegenüberliegenden Enden jedes Schlitzes (86) ausgebildet sind, um eine gleichförmige Überführung der Wälzlagerkugeln zwischen der

entsprechenden Kugellaufbahn (34-» 34·' ) auf der Lagerlaufbahn (28, 28') und den zugehörigen Haarnadelnuten in den Endkappen (36, 36') sicherzustellen.
10. Linearlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche zusammen mit einer Führungsschiene, entlang der das Linearlager rollen soll, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsschiene (22) einen Kopf (90) aufweist, an dem zwei Paare von Kugellaufbahnen (96, 96') ausgebildet sind, die einen jeweiligen Rolleingriff mit den jeweiligen Gruppen von Wälzlagerkugeln auf den Kugellaufbahnen (34-, 34-' ) der Lagerlaufbahnen (28, 28') ermöglichen.
11. Linearlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß jede Kugellaufbahn (96, 96') an dem Kopf (90) der Führungsschiene (22) in Querschnittsrichtung mit einem Radius gekrümmt ist, der angenähert gleich dem Radius jeder Wälzlagerkugel (38) ist, und daß die durch die längsverlaufenden Mittellinien der Kugellaufbahnen (96, 96') auf dem Kopf (90) der Führungsschiene (22) und die Mittelpunkte der darauf rollenden Wälzlagerkugeln (38) laufenden Ebenen einen Winkelabstand von 90 ° voneinander aufweisen.