DE3308036C2

DE3308036C2 -

Info

Publication number: DE3308036C2
Application number: DE3308036A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Original assignee: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1982-03-16
Filing date: 1983-03-07
Publication date: 1988-01-21
Also published as: GB8306059D0; GB2119454A; DE3308036A1; JPS6150166B2; DE3347869C2; FR2523669A1; FR2523669B1; IT1170330B; JPS58160623A; US4553793A; GB2119454B; IT8347899A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Linearlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einem bekannten Linearlager dieser Art (DE-OS 31 28 628 bzw. JP-57-0 27 631) weist der Lagerkörper ein im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei die Kugellaufbahnen benachbart zu den Kanten der Dachfläche des Trapezes ausgebildet sind, während die Kugelrücklaufkanäle benachbart zu den Kanten der Bodenfläche des Trapezes angeordnet sind. Dieses bekannte Linearlager ermöglicht zwar eine hohe Belastbarkeit in allen Richtungen, weist jedoch einen relativ hohen Raumbedarf, insbesondere erhebliche Höhenabmessungen auf, da der Abstand zwischen einer Kugellaufbahn und dem zugehörigen Kugelrücklaufkanal nicht beliebig klein gemacht werden kann, wenn sich nicht Schwierigkeiten bei der Umlenkung der Kugeln in den Endkappen ergeben sollen.

Es ist weiterhin ein Linearlager bekannt (GB-15 09 652), bei dem der Lagerkörper die Form eines Rechteckrohres aufweist, in dessen Innerem eine I-förmige Führungsschiene angeordnet ist. Hierbei sind jeweilige Kugellaufbahnen und zugehörige Kugelrücklaufkanäle übereinander angeordnet, so daß sich ebenfalls ein relativ hoher Raumbedarf ergibt, wenn der Abstand zwischen einem Paar von Kugellaufbahnen und Kugelrücklaufkanälen ausreichend groß sein soll, damit sich ein einwandfreier Kugelumlauf in den Endkappen ergibt.

Zur Erzielung eines ausreichenden Abstandes zwischen einander zugeordneten Kugellaufbahnen und Kugelrücklaufkanälen ist es weiterhin bekannt (CH-3 63 525) jeweilige eine geschlossene Umlaufbahn bildende Kugellaufbahnen und Kugelrücklaufkanäle über Kreuz zueinander anzuordnen. Diese Vergrößerung der Abstände zwischen einer Kugellaufbahn und dem zugehörigen Kugelrücklaufkanal wird jedoch durch sehr komplizierte Formen für die Endkappen erkauft, in denen die Umlaufbahnen überkreuzt ausgebildet sein müssen. Damit müssen diese Endkappen eine erhebliche Dicke aufweisen, so daß die Abmessungen des Linearlagers bezogen auf die nutzbare Länge vergrößert werden.

Schließlich ist ein Linearlager bekannt (GB-20 40 368), bei dem der Lagerkörper im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, wobei die Kugellaufbahnen auf der Innenseite der jeweils herabhängenden Schenkel ausgebildet sind. Die jeweiligen Kugelrücklaufkanäle sind durch Bohrungen in den Schenkeln des umgekehrt U-förmigen Lagerkörpers gebildet, wobei sich diese Kugelrücklaufkanäle von der oberen bzw. unteren Kugellaufbahn nach oben bzw. nach unten hin etwa Diagonalrichtung erstrecken. Auch hierdurch ergibt sich ein erheblicher Raumbedarf und die Fertigung des Lagerkörpers ist insbesondere bei erheblichen Längen schwierig, da die die Kugelrücklaufkanäle bildenden Bohrungen dann zumeist nicht von einer Seite aus gebohrt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearlager der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Raumbedarf bei hoher Belastbarkeit in allen Richtungen wesentlich verringert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

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

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Linearlagers wird der Raumbedarf bei hoher Belastbarkeit in allen Richtungen wesentlich verringert, da einerseits die Berührungslinien zwischen den Lagerkugeln und den gegenüberliegenden Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper und der Führungsschiene unter einem Winkel von ungefähr 45 Grad gegenüber einer längs verlaufenden Mittelebene zwischen den Kugellaufbahnen an dem Lagerkörper konvergieren und andererseits die Kugelrücklaufkanäle in der Nähe dieser Mittelebene und der Berührungslinien angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich selbst bei geringen Raumabmessungen ein erheblicher Abstand zwischen einer Kugellaufbahn und dem zugehörigen Kugelrücklaufkanal erzielen, so daß sich ein gleichförmiger Umlauf der Kugel ergibt, ohne daß eine Überkreuzung der Kugellaufbahnen in den Endkappen erforderlich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Linearlager ergibt sich eine optimale Ausnutzung des in den Lagerkörpern zur Verfügung stehenden Raumes aufgrund der diagonalen relativen Anordnung von Kugelrücklaufkanal und zugehöriger Kugellaufbahn.

Gemäß der einfachsten Ausführungsform weist das Linearlager eine Führungsschiene und eine Linearlagerbaugruppe mit umlaufenden Kugeln auf, die mit der Führungsschiene in Rolleingriff stehen. Die Führungsschiene weist zwei divergierende Oberflächen auf, die sich in Längsrichtung der Führungsschiene erstrecken und auf denen jeweils eine Kugellaufbahn mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung der Führungsschiene erstreckt. Die Linearlagerbaugruppe weist andererseits einen Lagerkörper mit zwei konvergierenden Oberflächen auf, die den beiden divergierenden Oberflächen der Führungsschiene gegenüberliegen. Auf den konvergierenden Oberflächen sind zwei Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt gegenüberliegend zu den beiden Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene ausgebildet. Der Lagerkörper weist weiterhin zwei Kugelrücklaufkanäle auf, die sich in Längsrichtung durch den Lagerkörper hindurch erstrecken. An den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers sind starr zwei Endkappen befestigt, in denen jeweils zwei Haarnadelnuten ausgebildet sind, die jeweils eine Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper und einen benachbarten Kugelrücklaufkanal in dem Lagerkörper miteinander verbinden. Auf dieses Weise werden zwei geschlossene Bahnen für den Umlauf der jeweiligen Gruppen von Wälzlagerkugeln gebildet. Jede Wälzlagerkugel weist einen Radius auf, der gleich dem Radius ist, mit dem jede Kugellaufbahn auf der Führungsschiene und jede Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper in Querschnittsrichtung gekrümmt ist. Die Linearlagerbaugruppe schließt weiterhin einen Käfig zur Führung der Gruppe von Wälzlagerkugeln bei deren Rollbewegung zwischen den Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene und den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper ein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Linearlager mit der vorstehenden und grundlegenden Konstruktion zur Verwendung mit einem Tisch oder einem ähnlichen Gegenstand mit umgekehrt U-förmigem Querschnitt ausgebildet, der rittlings auf eine geradlinige Halterung aufgesetzt ist, um sich auf dieser hin- und herbewegen zu können. Bei dieser Anwendung werden in Kombination zwei Führungsschienen und zumindest zwei Linearlagerbaugruppen mit umlaufenden Lagerkugeln verwendet. Die Führungsschienen sind durch Verschrauben oder auf andere Weise starr an den gegenüberliegenden Seiten der Halterung befestigt, wobei ihre divergierenden Oberflächen von der Halterung fort gerichtet sind. Die Linearlagerbaugruppen sind ebenfalls durch Schrauben oder auf andere Weise starr an den gegenüberliegenden Innenoberflächen der beiden herabhängenden Schürzen des Tisches befestigt, wobei jede Linearlagerbaugruppe in Rolleingriff zwischen den beiden divergierenden Oberflächen einer der Führungsschienen steht.

Damit rollt der Tisch entlang der geradlinigen Halterung über die vier Gruppen von umlaufenden Wälzlagerkugeln, wobei jede Kugelgruppe rollend zwischen den gegenüberliegenden Kugellaufbahnen auf einer Führungsschiene und auf einem Lagerkörper festgehalten ist. Die Winkelrichtungen der vier Paare von gegenüberliegenden Kugellaufbahnen sind derart, daß das Linearlager insgesamt Lastkräften widerstehen kann, die auf das Linearlager in nach unten und nach oben gerichteten sowie entgegengesetzten seitlichen Richtungen einwirken.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Linearlagers ergibt sich aus der Tatsache, daß die Kugelbahnen zwischen den Führungsschienen und den Lagerkörpern jeweils durch zwei gegenüberliegende, in Querschnittsrichtung kreisförmige Bögen begrenzt sind, wobei jeder Bogen einen Radius aufweist, der angenähert gleich dem Radius der dazwischen rollenden Kugeln ist. Entsprechend stehen die Kugeln in festem Eingriff zwischen den gegenüberliegenden Kugellaufbahnen, so daß jede Möglichkeit eines Gleitens oder eines Drehens der Kugeln beseitigt ist und diese gleichförmig bei der relativen längsgerichteten Bewegung der Lagerkörper und der Führungsschienen abrollen können. Weiterhin sind die Kugeln bei großer Belastung elastisch verformbar, was lediglich dazu führt, daß sie mit den Kugellaufbahnen über eine größere Fläche in Berührung kommen. Die elastische Verformung der Kugeln ist weiterhin wünschenswert, um einen befriedigenden Betrieb des Linearlagers bei bestimmten Abmessungs- oder Befestigungsfehlern der Bauteile des Linearlagers sicherzustellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform des Linearlagers mit umlaufenden Lagerkugeln, wobei das Linearlager zwei Führungsschienen und zwei Linearlagerbaugruppen zur reibungslosen Bewegung eines Tisches entlang einer geradlinigen Halterung umfaßt,

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht durch die linke Führungsschiene und die linke Linearlagerbaugruppe der Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei jedoch die Führungsschiene und der Lagerkörper und Käfig der Linearlagerbaugruppe in zerlegtem Zustand gezeigt sind,

Fig. 4 eine Ansicht der Linearlagerbaugruppe bei Betrachtung in Richtung der Pfeile IV-IV nach Fig. 3,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Unteransicht der Linearlagerbaugruppe nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht durch die Linearlagerbaugruppe entlang der Linie VI-VI nach Fig. 2, wobei diese Ansicht insbesondere die geschlossenen Lagerkugelbahnen in der Lagerbaugruppe für den Umlauf der Wälzlagerkugeln zeigt,

Fig. 7 eine Teilschnitt-Ansicht der Führungsschiene bei Betrachtung in Richtung der Pfeile VII-VII nach Fig. 3,

Fig. 8 eine Endansicht des Lagerkörpers der Linearlagerbaugrupe nach Fig. 2,

Fig. 9 eine Endansicht, die den Lagerkörper nach Fig. 8 zusammen mit einer der daran befestigten Endkappen zeigt,

Fig. 10 eine Ansicht der Innenoberfläche der Endkappe nach Fig. 9, wobei die Endkappe einstückig mit dem geschnitten dargestellten Käfig ausgebildet ist.

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform des Linearlagers dient zur Bewegung eines Tisches 20 entlang einer festen geradlinigen Halterung 22. Bei dieser Anwendung ist die Verwendung von einer oder mehreren Paaren von Linearlagerbaugruppen mit umlaufenden Kugeln erforderlich, die in Fig. 1 mit 24 und 24′ bezeichnet sind, und zwar teilsweise in Abhängigkeit von der Längsabmessung des Tisches 20 und der Lagerbaugruppe. Es wird zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen, daß das Linearlager lediglich zwei Linearlagerbaugruppen 24 und 24′ gemäß Fig. 1 umfaßt. Der Tisch 20 ist über der Halterung 22 angeordnet und weist zwei herabängende Schürzen 26 auf, von denen jeweils eine auf einer Seite der Halterung angeordnet ist.

Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 bis 6 Bezug genommen, um den allgemeinen Aufbau der Ausführungsform des Linearlagers zu erläutern. Dieses Linearlager umfaßt folgende Teile:

1. zwei Führungsschienen 28 und 28′, die an gegenüberliegenden Seiten der geradlinigen Halterung 22 derart angeordnet sind, daß sie in Längsrichtung dieser Halterung erstrecken, wobei an jeder Führungsschiene zwei Kugellaufbahnen 30, 30′ mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet sind, die sich in Längsrichtung der Führungsschiene erstrecken;
2. zwei Lagerkörper 32 und 32′, die an den Innenoberflächen der beiden herabhängenden Schürzen 26 des Tisches 20 befestigt sind und an denen jeweils zwei Kugellaufbahnen 34, 34′ ausgebildet sind, die sich in Längsrichtung der Lagerkörper gegenüberliegend zu den beiden Kugellaufbahnen 30, 30′ auf einer der Führungsschienen 28, 28′ erstrecken. Jeder Lagerkörper weist weiterhin zwei Kugelrücklaufkanäle 36, 36′ auf, die in Längsrichtung durch den Lagerkörper hindurch ausgebildet sind;
3. zwei Endkappen sind starr auf gegenüberliegenden Enden jedes Lagerkörpers befestigt (lediglich die Endkappen des linken Lagerkörpers sind in den Fig. 4 bis 6 mit 38 bezeichnet), wobei jede Endkappe zwei Haarnadelnuten 40 (Fig. 6) aufweist, die in der Innenoberfläche jeder Endkappe ausgebildet sind, um eine Kugellaufbahn 34, 34′ des Lagerkörpers und einen darin ausgebildeten benachbarten Kugelrücklaufkanal 36, 36′ zu verbinden;
4. vier Gruppen von rollenden Wälzlagerkugeln 42, 42′, die durch die jeweiligen geschlossenen Kugelbahnen umlaufen können, die durch die Paare von Kugellaufbahnen 34 und 34′ auf den Lagerkörpern 32 und 32′, die Paare von Kugelrücklaufkanälen 36 und 36′ in den Lagerkörpern und die Paare von Haarnadelnuten 40 in den Endkappen 38 der Lagerkörper gebildet sind;
5. zwei in Segmente unterteilte Käfige 44 und 44′, die einstückig mit jeweiligen Paaren von Endkappen 38 ausgebildet sind und an den jeweiligen Lagerkörpern 32, 32′ zum Führen der Gruppen Wälzlagerkugeln 42 und 42′ befestigt sind, während diese zwischen den Kugellaufbahnen 30 und 30′ auf den Führungsschienen 28 und 28′ und den Kugellaufbahnen 34 und 34′ auf den Lagerkörpern 32 und 32′ rollen.

Von den vorstehend beschriebenen Bauteilen bilden die beiden Lagerkörper 32 und 32′, die beiden Paare von Endkappen 38, die vier Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 und 42′ und die beiden Käfige 44 und 44′ zusammen die beiden Linearlagerbaugruppen 24 und 24′ mit umlaufenden Lagerkugeln. Diese Linearlagerbaugruppen rollen über die jeweiligen Führungsschienen 28 und 28′ und ermöglichen damit eine reibungsarme Bewegung des Tisches 20 entlang der geradlinigen Halterung 22 in Längsrichtung.

Die beiden Führungsschienen 28 und 28′ sowie die beiden Linearlagerbaugruppen 24 und 24′ sind identisch aufgebaut. Lediglich die linke Führungsschiene 28 und alle Bauteile der linken Linearlagerbaugruppe 24 mit Ausnahme der Wälzlagerkugeln 42 werden daher ausführlicher weiter unten unter den jeweiligen Überschriften beschrieben. Die Teile der rechten Führungsschiene 28′ und der rechten Linearlagerbaugruppe 24′ werden, soweit erforderlich, dadurch bezeichnet, daß die für entsprechende Teile der linken Führungsschiene und der linken Linearlagerbaugruppe verwendeten Bezugsziffern mit einem Strich (′) versehen werden Die folgende ausführliche Beschreibung nimmt an, daß die Halterung 22 und damit auch die Führungsschienen 28 und 28′ auf dieser Halterung horizontal angeordnet sind.

Führungsschiene

Wie dies in den Fig. 1 bis 3 gezeigt und auch aus Fig. 7 zu erkennen ist, weist die Führungsschiene 28 einen Querschnitt in Form eines liegenden U auf. Auf der von der Halterung 22 entfernten Seite weist die Führungsschiene 28 eine Ausnehmung auf, um, wie dies aus den Fig. 3 und 7 zu erkennen ist, zwei divergierende Oberflächen 46 und eine zwischen diesen liegende vertikale Oberfläche 48 zu bilden, wobei sich die Oberflächen 46 und 48 über die gesamte Länge der Führungsschiene erstrecken. Die Paare von divergierenden Oberflächen 46 verlaufen jeweils unter einem Winkel von 45° zur horizontalen Ebene X-X, d. h. die beiden divergierenden Oberflächen weisen einen Winkelabstand von 90° voneinander auf.

Die horizontale Ebene X-X ist in den Fig. 1 bis 3 in einer Position gezeigt, in der sie in Längsrichtung die Führungsschiene 28 und die Linearlagerbaugruppe 24 mittelhalbiert. Auf diese horizontale Ebene wird in der folgenden Beschreibung der Linearlagerbaugruppe 24 noch Bezug genommen.

Auf den beiden divergierenden Oberflächen 46 der Führungsschiene 28 sind zwei Kugellaufbahnen 30 mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet, die sich in Längsrichtung der Führungsschiene erstrecken und für einen Rolleingriff mit den jeweiligen Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 auf den beiden Kugellaufbahnen 34 des Lagerkörpers 32 bestimmt sind. Wie dies in der Querschnittsansicht beispielsweise nach den Fig. 1 bis 3 zu erkennen, ist, ist jede Kugellaufbahn 30 auf der Führungsschiene mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich dem Radius jeder Wälzlagerkugel 42 ist. Es ist daher aus Fig. 3 zu erkennen, daß die durch die längsverlaufenden Mittelinien der beiden Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene und die Mittelpunkte der darauf abrollenden Wälzlagerkugeln 42 verlaufenden Ebenen jeweils unter einem Winkel von 45° zur horizontalen Ebene X-X oder unter einem Winkel von 90° zueinander verlaufen.

Die beiden Kugellaufbahnen 34 des Lagerkörpers 32 sind entgegengesetzt zu den beiden Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene 28 ausgerichtet, wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird. Diese Winkelausrichtungen der Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene und auf dem Lagerkörper ermöglichen es dem vollständigen Linearlager, das die beiden Linearlagerbaugruppen 24 und 24′ und die beiden Führungsschienen 28 und 28′ umfaßt, in wirkungsvollster Weise die Lasten aufzunehmen, die auf den Tisch 20 nach oben, nach unten, nach rechts und nach links gerichteten Richtungen wirken.

Die Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene 28 sind beispielsweise induktionsgehärtet um ein gleichförmiges Abrollen der Wälzlagerkugeln 42 über eine lange Lebensdauer sicherzustellen. Die Führungsschiene 28 weist Bohrungen 50 zur Aufnahme von beispielsweise Innensechskantschrauben 52 zur Befestigung an einer der gegenüberliegenden Seiten der Halterung 22 auf.

Lagerkörper

Der Lagerkörper 32 ist aus den Fig. 1 bis 3, teilweise in den Fig. 5 bis 7 und in Fig. 8 gezeigt. Der Lagerkörper 32 ist ebenfalls aus Stahl hergestellt und weist im Querschnitt die Form eines liegenden T auf. Der Lagerkörper weist eine Befestigungsgrundplatte 54, die an einer der herabhängenden Schürzen oder Flansche 26 des Tisches 20 befestigt ist, sowie einen Hauptteil 56 auf, der von dieser Befestigungsgrundplatte 54 aus nach innen vorspringt. Der Hauptteil 56 des Lagerkörpers ist derart geformt, daß er zwei konvergierende Oberflächen 58 bildet. Diese konvergierenden Oberflächen verlaufen jeweils unter einem Winkel von 45° zur horizontalen Ebene X-X oder unter einem Winkel von 90° zueinander und sie werden gegenüberliegend zu den beiden divergierenden Oberflächen 46 der Führungsschiene 28 gehalten, wobei zwischen diesen Teilen der Käfig 44 angeordnet ist.

Auf den beiden konvergierenden Oberflächen 58 des Lagerkörpers 32 sind zwei Kugellaufbahnen 34 angeordnet, die sich in Längsrichtung des Lagerkörpers erstrecken und gegenüberliegend zu den beiden Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene 28 angeordnet sind. Diese Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper sind ebenfalls jeweils mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich dem Radius jeder Wälzlagerkugel 42 ist, Fig. 1 bis 3 oder Fig. 8.

Wie dies aus Fig. 3 zu erkennen ist, verlaufen die durch die längsverlaufenden Mittellinien der Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper 32 und die Mittelpunkte der darauf rollenden Wälzlagerkugeln 42 verlaufenden Ebenen jeweils unter einem Winkel vom 45° zur horizontalen Ebene X-X. Die beiden Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 bewegen sich in Rollberührung mit den Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene 28 und mit den Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper. Weil der Krümmungsradius der Querschnittsform aller Kugellaufbahnen 30 und 34 im wesentlichen gleich dem Radius der Wälzlagerkugeln 42 ist, steht jede Kugel normalerweise in Linienberührung mit den beiden gegenüberliegenden Kugellaufbahnen. Wenn das Linearlager bei seiner Anwendung belastet wird, erleiden die Wälzlagerkugeln eine elastische Verformung, so daß sie mit den Kugellaufbahnen 30 und 34 über größere Flächen in Berührung kommen, so daß die Last von dem Lagerkörper auf die Führungsschiene in wirkungsvoller Weise trotz der verschiedenen Richtungen der Lastwirkung übertragen werden. Die Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper sind ebenfalls beispielsweise durch ein Induktionshärtungsverfahren gehärtet.

Die Fig. 1 bis 3 sowie 8 zeigen die Anordnung der beiden Rücklaufkanäle 36, die sich in Längsrichtung durch den Lagerkörper 32 oder dessen Hauptteil 56 erstrecken. Der Durchmesser der Kugelrücklaufkanäle ist etwas größer als der Durchmesser der Wälzlagerkugeln 42, so daß sich diese durch die Kugelrücklaufkanäle mit minimalem Reibungswiderstand hindurchbewegen können. Die Kugelrücklaufkanäle 36 liegen in zweiseitigen Symmetriepositionen bezüglich der horizontalen Ebene X-X.

Es ist weiterhin zu erkennen, daß die beiden Kugelrücklaufkanäle 36 in dem Lagerkörper sehr nahe aneinander angeordnet sind. Ihr Abstand ist beträchtlich kleiner als der Abstand zwischen den beiden Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper.

Wie dies weiter oben erwähnt wurde, stehen die beiden Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper und die beiden Kugelrücklaufkanäle 36 in diesem Lagerkörper über zwei Paare von Haarnadelnuten 40 in den Endkappen 38 miteinander in Verbindung, um zwei geschlossene Bahnen für den Umlauf der jeweiligen Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 zu bilden. Eine der auf diese Weise gebildeten geschlossenen Kugellaufbahnen ist am besten aus Fig. 6 zu erkennen. Die Kugellaufbahnen 34 sind in der Nähe ihrer gegenüberliegenden Enden in Richtung auf die jeweiligen Kugelrücklaufkanäle 36 gekrümmt, wie dies bei 60 in Fig. 8 gezeigt ist. Die Kugelrücklaufkanäle 36 weisen ebenfalls gegenüberliegende Endteile auf, die bei 62 in Richtung auf die jeweiligen Kugellaufbahnen 34 gekrümmt sind.

Die Befestigungsgrundplatte 54 erstreckt sich sowohl nach oben als auch nach unten über den Hauptteil 56 des Lagerkörpers 32 hinaus und weist Befestigungsbohrungen 64 auf. Mit z. B. Innensechskantschrauben 66 durch die Befestigungsbohrungen 64 hindurch ist der Lagerkörper 32 starr an der Innenoberfläche einer der herabhängenden Schürzen des Tisches 20 befestigt (Fig. 1 bis 3).

In Fig. 8 sind mit 68 drei Gewindebohrungen in jedem Ende des Lagerkörpers 32 bezeichnet. Diese Gewindebohrungen nehmen beispielsweise Innensechskantschrauben 70 gemäß Fig. 5, auf, mit deren Hilfe die Endkappen 38 an dem Lagerkörper befestigt sind. Der Lagerkörper weist eine weitere nicht dargestellte Gewindebohrung zwischen seinen gegenüberliegenden Enden auf, die dazu dient, den Käfig 44 anzuschrauben.

Endkappen

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Endkappen 38 einstückig mit den jeweiligen Käfigsegmenten ausgebildet. Die Endkappen und der in Segmente unterteilte Käfig werden getrennt beschrieben, weil sie unterschiedliche Funktionen aufweisen.

Während die Fig. 4 bis 6 die beiden Endkappen 38 zusammen mit anderen Teilen zeigen, ist der Aufbau der Endkappen aus den Fig. 9 und 10 erkennbar. Fig. 9 zeigt die Außenoberfläche einer der Endkappen 38 zusammen mit dem Lagerkörper 32 in seiner Position gegenüber der Endkappe. Fig. 10 zeigt die Innenoberfläche einer der Endkappen nach Trennung von dem Lagerkörper.

Jede Endkappe 38 ist so geformt und bemessen, daß sie zumindest eine Endfläche des Hauptteils 56 des Lagerkörpers 32 abdeckt, und zwar zusätzlich zu dem einen Ende des Käfigs 44, mit dem diese Endkappe einstückig ausgebildet ist. In der Innenfläche der Endkappe 38, die in direkter Berührung mit dem Lagerkörper 32 steht, sind die beiden Haarnadelnuten 40 ausgebildet, die die Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper und die darin ausgebildeten Kugelrücklaufkanäle 36 miteinander verbinden, (Fig. 6). Die Haarnadelnuten 40 sind nicht nur in der Ebene der Fig. 6 gekrümmt, sondern auch in einer hierzu unter rechten Winkeln stehenden Ebene, wie dies aus den Fig. 9 und 10 zu erkennen ist. Die durch strichpunktierte Linien dargestellten Haarnadelnuten sind, symmetrisch bezüglich der horizontalen Ebene X-X angeordnet und in Richtung zueinander schwach konvex gekrümmt.

Die gegenüberliegenden Enden jeder Haarnadelnut 40 stehen in Verbindung mit einem Ende einer Kugellaufbahn 34 auf dem Lagerkörper und mit einem Ende eines Kugelrücklaufkanals 36 in dem Lagerkörper, so daß die Haarnadelnuten als Verbindung zwischen diesen Teilen dienen. Die anderen Enden der Kugellaufbahnen und der Kugelrücklaufkanäle sind selbstverständlich in gleicher Weise über ähnliche Haarnadelnuten in der anderen Endkappe miteinander verbunden. Entsprechend bilden jede Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper und ein darin ausgebildeter benachbarter Kugelrücklaufkanal zusammen mit den beiden zugehörigen Haarnadelnuten in den Endkappen zusammen eine geschlossene Bahn gemäß Fig. 6 für den Umlauf einer Gruppe von Wälzlagerkugeln.

In Fig. 10 sind bei 72 drei Senk-Befestigungsbohrungen in jeder Endkappe 38 gezeigt, von denen eine ebenfalls aus Fig. 5 zu erkennen ist. Die durch diese Befestigungsbohrung hindurchlaufende Innensechskantschrauben 70 befestigen die Endkappe 38 zusammen mit einem einstückig hiermit ausgebildeten Segment des Käfigs 44 an dem Lagerkörper 32.

Käfig

Der Käfig 44 ist im Querschnitt in den Fig. 1 bis 3 und in einer Ansicht in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Er ist in Querrichtung in zwei Segmente 74 gemäß den Fig. 4 und 5 unterteilt. Die Käfigsegmente sind einstückig mit den jeweiligen Endkappen 38 ausgebildet, um eine höhere Steifigkeit zu erzielen und um die Befestigung der Käfigsegment-/Endkappen-Kombinationen an ihrem Platz an dem Lagerkörper zu erleichtern. Jedes einstückige, aus einem Käfigsegment und einer Endkappe bestehende Teil kann entweder ein Gesenkguß- oder Spritzgußteil aus Metall oder ein Formstück aus starrem Kunststoffmaterial sein.

Der Käfig 44 weist insgesamt im Querschnitt die Form eines liegenden U auf, das so bemessen ist, daß es mit engem Sitz über den Hauptteil 56 des Lagerkörpers 32 paßt. In dem Käfig 44 sind in Längsrichtung zwei Schlitze 76 ausgebildet, die sich entlang der jeweiligen Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper 32 und entlang der jeweiligen Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene 28 erstrecken.

Wie dies aus den Fig. 3 bis 5 zu erkennen ist, ist jeder Schlitz 76 in dem Käfig 44 auf beiden Seiten durch zwei Kugelführungen 78 mit bogenförmigem Querschnitt begrenzt. Die beiden jeden Schlitz 76 begrenzenden Kugelführungen 78 sind konzentrisch zueinander angeordnet und mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich dem Radius jeder Wälzlagerkugel 42 ist. Der Käfig 44 und die Kugelführungen 78 bewirken ein Festhalten der Wälzlagerkugeln 42 und deren Führung entlang der Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper und auf den Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene, wobei jede Verschiebung oder ein Herausfallen der Kugeln verhindert ist. Die Breite der Schlitze 76 des Käfigs sollte daher unter Berücksichtigung dieser Funktion des Käfigs bestimmt sein.

Aus den Fig. 6, 9 und 10 ist erkennbar, daß der Käfig 44 oder die beiden damit einstückig ausgebildeten Endkappen 38 derart ausgebildet sind, daß sie zwei Zungen 80 an den gegenüberliegenden Enden jedes Schlitzes 76 in dem Käfig einschließen. Die Zungen 80 springen in Richtung auf die Führungsschiene 28 vor und dienen zur Erzielung eines gleichförmigen Übergangs der Wälzlagerkugeln von den Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper zu den Haarnadelnuten 40 in den Endkappen und umgekehrt.

Fig. 5 zeigt Zähne 82 und Nuten 84, die abwechselnd auf den gegenüberliegenden Kanten der Käfigsegmente 74 ausgebildet sind, um einen eindeutigen Eingriff der beiden Segmente ineinander zu erreichen. Wie dies weiterhin aus Fig. 4 zu erkennen ist, ist ein Befestigungsschlitz 86 in der Mitte in diesen gegenüberliegenden Kanten der Käfigsegmente 74 ausgebildet. Eine Schraube 88 läuft durch diesen Befestigungsschlitz 86 hindurch, um die Käfigsegmente 74 an dem Lagerkörper 32 zu befestigen. Der Befestigungsschlitz 86 weist eine einen ebenen Boden aufweisende Vergrößerung 90 zur Aufnahme des Kopfes der Schraube 88 zusammen mit einer Unterlegscheibe 92 auf.

Zusammenbau und Befestigung

Das mit umlaufenden Lagerkugeln arbeitende Linearlager nach Fig. 1 kann gleichzeitig mit der Befestigung seiner Bauteile an dem Tisch 20 und der Halterung 22 zusammengebaut werden. Die beiden Führungsschienen 28 und 28′ können als erstes an den gegenüberliegenden Seiten der geradlinigen Halterung 22 mit Hilfe der Schrauben 52 und 52′ befestigt werden, die durch die Senkbohrungen 50 und 50′ in den Führungsschienen hindurchlaufen und in Gewindebohrungen eingeschraubt sind, die vorher in der Halterung ausgebildet wurden.

Die beiden Lagerkörper 32 und 32′ der Linearlagerbaugruppen 24 und 24′ können andererseits fest an den gegenüberliegenden Innenoberflächen der herabhängenden Schürzen 26 des Tisches 20 befestigt werden. Zu diesem Zweck werden die Schrauben 66 und 66′ zur Befestigung der Lagerkörper an dem Tisch verwendet, wobei die Schrauben durch die Befestigungsbohrungen 64 und 64′ in der Befestigungsgrundplatte der Lagerkörper hindurchlaufen und in Gewindebohrungen eingeschraubt sind, die an vorgegebenen Positionen in den Schürzen oder Flanschen des Tisches ausgebildet wurden. Der Tisch 20 kann dann mit den daran befestigten Lagerkörpern 32 in einer derartigen Position rittlings über der Halterung 22 angeordnet werden, daß die Lagerkörper den jeweiligen Führungsschienen 28 und 28′ gegenüberliegen. Eine erforderliche Anzahl von Wälzlagerkugeln 42 und 42′ kann dann in die Rücklaufkanäle 36 und 36′ in den Lagerkörpern 32 und 32′ eingefüllt werden.

Vor dem Befestigen der Käfige 44 und 44′ zusammen mit den Endkappen auf den Lagerkörpern 32 und 32′ auf dem Tisch 20 können einige der übrigen Wälzlagerkugeln in die Schlitze 76 in einem der Segmente jedes Käfigs und in den Haarnadelnuten 40 der damit einstückig ausgebildeten Endkappe eingefüllt werden. Diese Käfigsegment-/Endkappen-Kombinationen mit den in die Schlitze und Haarnadelnuten eingefüllten Wälzlagerkugeln können über die Hauptteile der Lagerkörper 32 und 32′ dadurch aufgebracht werden, daß sie in den Raum zwischen den Lagerkörpern und den Führungsschienen von beiden Enden der Lagerkörper aus eingeschoben werden. Die übrigen Wälzlagerkugeln können in gleicher Weise in die Schlitze 76 in dem anderen Segment jedes Käfigs und in die Haarnadelnuten 40 in der damit einstückig ausgebildeten Endkappe eingefüllt werden.

Diese Käfigsegment-/Endkappenkombinationen können dann über die Hauptteile der Lagerkörper 32 und 32′ aufgesetzt werden, um den Paßeingriff der Zähne 82 und der Nuten 84 an den gegenüberliegenden Kanten der Käfigsegmente her beizuführen.

Als nächstes erfolgt der Schritt der Befestigung der Käfigsegment-/Endkappenkombinationen an den Lagerkörpern 32 und 32′. Die Schraube 88 nach Fig. 4 kann in den Befestigungsschlitz 86 in jedem Käfig durch die Unterlegscheibe 92 hindurch eingesetzt werden. Die Schrauben 70 nach den Fig. 5 und 9 können ebenfalls in die drei Befestigungsbohrungen 72 in der Endkappe 38 an jedem Ende jedes Käfigs eingeschraubt werden. Die eingeschraubten Schrauben 70 und 88 können festgezogen werden, nachdem sichergestellt ist, daß die Käfigsegment-/Endkappenkombinationen sich an ihrem richtigen Platz auf den Lagerkörpern befinden.

Damit ist der Zusammenbau und die Befestigung des Linearlagers nach Fig. 1 beendet. Es ist zu erkennen, daß die Wälzlagerkugeln 42 und 42′ in den Schlitzen der Käfige 44 und 44′ in Rolleingriff sowohl mit den Kugellaufbahnen 30 und 30′ auf den Führungsschienen 28 und 28′ als auch mit den Kugellaufbahnen 34 und 34′ auf den Lagerkörpern 32 und 32′ stehen.

Claims

1. Linearlager mit umlaufenden Lagerkugeln zur Bewegung eines Gegenstandes mit minimaler Reibung entlang einer geradlinigen Bahn, mit einer Führungsschiene mit zwei divergierenden Oberflächen, die sich in Längsrichtung der Führungsschiene erstrecken und in denen jeweils eine Kugellaufbahn mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung der Führungsschiene erstreckt, mit einem Lagerkörper, der zwei konvergierende Oberflächen aufweist, die gegenüberliegend zu jeder der divergierenden Oberflächen der Führungsschiene angeordnet sind, wobei in den konvergierenden Oberflächen jeweils eine Kugellaufbahn mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung des Lagerkörpers gegenüberliegend zur einer Kugellaufbahnen der Führungsschiene erstreckt, wobei der Lagerkörper jeweils zwei sich in Längsrichtung durch ihn hindurcherstreckende Kugelrücklaufkanäle aufweist, mit zwei Endkappen an den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers, in denen jeweils Haarnadelnuten ausgebildet sind, die jeweils eine Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper mit einem benachbarten Kugelrücklaufkanal in dem Lagerkörper verbinden, mit Lagerkugeln, die auf jeweiligen geschlossenen Umlaufbahnen umlaufen, die die Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper, die Kugelrücklaufkanäle in dem Lagerkörper und die Haarnadelnuten in den Endkappen einschließen, wobei die auf den Kugellaufbahnen des Lagerkörpers abrollenden Lagerkugeln weiterhin in Rolleingriff mit den Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene stehen, um eine Bewegung des Lagerkörpers entlang der Führungsschiene zu ermöglichen, und mit einem Käfig, der auf dem Lagerkörper angeordnet ist, um die Lagerkugeln bei ihrem Abrollen entlang der Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper und den Kugellaufbahnen auf der Führungsschiene zu führen, wobei die Berührungslinie zwischen jeder Lagerkugel und den gegenüberliegenden Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper und der Führungsschiene in Richtung auf die Innenseite des Lagerkörpers unter einem Winkel von 45° gegenüber einer längsverlaufenden Mittelebene zwischen den Kugellaufbahnen an dem Lagerkörper konvergiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrücklaufkanäle (36, 42) in dem Lagerkörper nahe der längsverlaufenden Mittelebene (X-X) derart angeordnet sind, daß sie in der Nähe der Berührungslinie jeder Lagerkugel (42; 42′) liegen.

2. Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden divergierenden Oberflächen (46) der Führungsschiene (28, 28′) und die beiden kovergierenden Oberflächen (58) des Lagers beide einen Winkelabstand von 90 Grad voneinander aufweisen.