DE3311857A1

DE3311857A1 - Linearlagervorrichtung mit umlaufenden lagerkugeln

Info

Publication number: DE3311857A1
Application number: DE19833311857
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE3311857C2; GB2121119A; JPS6211209B2; US4489990A; GB8309765D0; GB2121119B; IT8348101A0; JPS58180833A; IT1167093B; FR2525300B1; FR2525300A1

Abstract

1 Eine Linearlagervorrichtung umfaßt eine Linearlagerbaugruppe, die in allen Richtungen wirksame Belastungen aufnehmen kann, während sie entlang von zwei jeweils einen Kopf aufweisenden Führungsschienen rollt, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei eine Führungsschiene über der anderen liegt und die Köpfe der Führungsschienen entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Jede Führungsschiene weist zwei Paare von parallelen Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt auf, die in Längsrichtung auf beiden Seiten des Kopfes der Führungsschiene ausgebildet sind. Die Paare von Kugellaufbahnen weisen einen gegenseitigen vertikalen Abstand auf und sind unter einem Winkel voneinander fort angeordnet. Die Linearlagerbaugruppe schließt einen Lagerkörper mit H-förmigem Querschnitt ein, der einen zwischen den Führungsschienen angeordneten Steg und zwei Seitenflansche an den gegenüberliegenden Seiten aufweist. An dem Lagerkörper sind zwei Paare von Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet, die den vier Paaren von Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen gegenüberliegen. Ein Kugelrücklaufkanal erstreckt sich in Längsrichtung durch den Lagerkörper und benachbart zu jeder Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper. An den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers sind zwei Endkappen befestigt, in denen Haarnadelnuten ausgebildet sind, die jeweils eine Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper und einen benachbarten Kugelrücklaufkanal in dem Lagerkörper verbinden, um einen Umlauf einer Gruppe von rollenden Wälzlagerkugeln zu ermöglichen. Käfige führen die Wälzlagerkugeln bei ihrer Bewegung zwischen den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper und den Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Linearlagervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zur Verwendung bei der Bewegung eines Gegenstandes entlang einer geradlinigen Bahn mit einer minimalen Reibung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Kombination einer Linearlagerbaugruppe und zwei gegenüberliegenden Führungsschienen für die Linearlagerbaugruppe, wobei die Linearlagerbaugruppe Gruppen von umlaufenden Wälzlagerkugeln aufweist. Die Linearlagerbaugruppe ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für die Verwendung bei Industrierobotern geeignet, die entlang geradliniger Bahnen vor- und zurückbewegt werden müssen.

Industrieroboter finden zunehmende Verbreitung in verschiedenen Industrien. Sie können nicht nur die Produktivität erhöhen, sondern auch mit einer dauernden Konstantheit, die weit über den Fähigkeiten von Menschen liegt, Aufgaben erfüllen, die zu schwer, zu monoton oder zu gefährlich sind, als daß sie von Menschen ausgeführt werden könnten. Als Beispiele für die Funktionen, die derzeit Robotern übertragen werden, seien folgende Anwendungen genannt: (1) das Entladen von Gesenk- oder Spritzgußmaschinen, das Abschrecken und Zuführen der Gußstücke an Fertigbearbeitungspressen; (2) das Schweißen von Kraftfahrzeugfahrgestellteilen; (3) im Betrieb von Schmiedepressen und (4) das Laden und Entladen von Spannfuttermaschinen. Bei manchen dieser Funktionen müssen die Roboter oder ihre gelenkig befestigten Arme und Hände entlang geradliniger Bahnen hin- und herbewegt werden. Für diese Bewegung von Roboterarmen wurden Linearlager verwendet, weil sie den Reibungswiderstand auf ein Minimum verringern können.

Der derzeitige Trend in mit Robotern ausgerüsteten Werken verläuft auf höhere Produktivität durch eine Vergrößerung der Geschwindigkeit der Linearbewegung der Roboterarme, während diese Funktionen wie beispielsweise das Laden und Entladen von Maschinen und die Überführung und Anordnung von Teilen ausführen. Neben der Bewegung mit hoher Geschwindigkeit mit häufigen Anfahr- und Stoppvorgängen führen die Roboterarme sowie ihre Handbaugruppen verschiedene Grade einer freien Bewegung aus, für die sie konstruiert sind. Entsprechend müssen die die Roboterarme tragenden Linearlager Lasten widerstehen können, die auf sie in jeder möglichen Richtung einwirken, wobei gleichzeitig eine reibungslose Linearbewegung möglich sein soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearlagervorrichtung der eingangs genannten Art mit kompakter Konstruktion zu schaffen, die in der Lage ist, Lasten aufzunehmen, die auf die Linearlagervorrichtung in beliebigen Richtungen einwirken.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

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

Die erfindungsgemäße Linearlagervorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Paar von Führungsschienen sowie einer Linearlagerbaugruppe, die in Rolleingriff mit den Führungsschienen steht. Jede Führungsschiene weist einen Kopf auf und die Führungsschienen sind parallel mit Abstand voneinander angeordnet, wobei ihre Köpfe entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Jede Führungsschiene weist zwei Paare von parallelen, mit Abstand angeordneten Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt auf, die in Längsrichtung auf beiden Seiten des Kopfes ausgebildet sind. Die Kugellaufbahnen jedes Paares von Kugellaufbahnen auf beiden Seiten des Kopfes der Führungsschiene sind unter einem Winkel voneinander fort angeordnet.

Die Linearlagerbaugruppe weist ihrerseits einen Lagerkörper mit angenähert H-förmigem Querschnitt auf, der einen zwischen den beiden gegenüberliegenden Führungsschienen liegenden Steg und zwei Seitenflansche auf beiden Seiten der Führungsschienen aufweist. Der Lagerkörper weist vier Paare von Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt, die in Längsrichtung gegenüberliegend zu den vier Paaren von Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen angeordnet sind, sowie Kugelrücklaufkanäle auf, die sich in Längsrichtung durch den Lagerkörper benachbart zu den jeweiligen Kugellaufbahnen erstrecken. An den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers sind zwei Endkappen starr befestigt, in denen jeweils Haarnadelnuten ausgebildet sind, die jeweils eine Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper mit einem benachbarten Kugelrücklaufkanal in dem Lagerkörper verbinden. Auf diese Weise werden acht geschlossene Bahnen für den Umlauf jeweiliger Gruppen von Wälzlagerkugeln gebildet. Die Linearlagerbaugruppe schließt weiterhin Käfigeinrichtungen zur Führung der Gruppen von Wälzlagerkugeln ein, während diese zwischen den Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen und den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper abrollen.

Vorzugsweise sind die Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen und auf dem Lagerkörper bei Betrachtung in Querschnittsrichtung jeweils mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich dem Radius jeder Wälzlagerkugel ist. Weiterhin verlaufen die durch die Mittellinien der beiden Paare von Kugellaufbahnen auf jeder Führungsschiene und die Mittelpunkte der darauf angeordneten Wälzlagerkugeln hindurchlaufenden Ebenen jeweils unter Winkeln von 90° zueinander. Die durch die Mittellinien jedes der beiden Paare von Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper, die den beiden Paaren von Kugellaufbahnen auf einer Führungsschiene zugeordnet sind, und durch die Mittelpunkte der darauf befindlichen Wälzlagerkugeln verlaufenden Ebenen verlaufen ebenfalls unter Winkeln von angenähert 90° zueinander.

Damit rollt die Linearlagerbaugruppe, an der typischerweise ein Roboterarm befestigt ist, entlang der beiden gegenüberliegenden Führungsschienen über die acht Gruppen von umlaufenden Wälzlagerkugeln ab, wobei jede Kugelgruppe rollend zwischen den gegenüberliegenden Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper und auf einer Führungsschiene festgehalten wird. Die Anordnung und die Winkelausrichtungen der gegenüberliegenden Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper und auf den Führungsschienen sind derart, daß die Lagervorrichtung Lastkräften widerstehen kann, die auf die Linearlagerbaugruppe nach unten, nach oben und in entgegengesetzten seitlichen Richtungen einwirken.

Eines der wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Linearlagervorrichtung besteht darin, daß die Kugelbahnen zwischen dem Lagerkörper und den Führungsschienen jeweils in Querschnittsrichtung durch zwei gegenüberliegende kreisförmige Bögen begrenzt sind, wobei jeder Bogen einen Radius aufweist, der angenähert gleich dem Radius der dazwischen rollenden Wälzlagerkugeln ist. Entsprechend stehen die Kugeln in festem Eingriff zwischen den gegenüberliegenden Kugellaufbahnen, ohne daß die Möglichkeit eines Gleitens oder Drehens der Lagerkugeln besteht, die andererseits glatt und gleichförmig bei der Bewegung des Lagerkörpers in irgendeiner Richtung entlang der Führungsschienen abrollen können. Weiterhin können sich die Kugeln bei einer schweren Belastung elastisch verformen, was lediglich dazu führt, daß sich eine Berührung mit den Kugellaufbahnen über größere Berührungsflächen ergibt, so daß die Linearlagervorrichtung in einwandfreier Weise die Last bei sich ändernden Wirkungsrichtungen aufnehmen kann.

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 der Linearlagervorrichtung mit umlaufenden Lagerkugeln,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Linearlagervorrichtung nach Fig. 1, wobei die beiden Führungsschienen zur Erleichterung der Darstellung bruchstückhaft dargestellt sind und wobei die Linearlagerbaugruppe aus Gründen der Klarheit teilweise weggebrochen dargestellt ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht durch die Linearlagervorrichtung entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht der Linearlagerbaugruppe, wobei der Schnitt entlang der Linie 4-4 nach Fig. 3 verläuft,

Fig. 5 eine Schnittansicht durch die Linearlagerbaugruppe entlang der Linie 5-5 nach Fig. 3, wobei diese Ansicht insbesondere eine der geschlossenen Lagerkugelbahnen in der Lagerbaugruppe für den Umlauf der Wälzlagerkugeln zeigt,

Fig. 6 eine Endansicht einer der beiden Führungsschienen der Linearlagervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 7 eine Endansicht des Lagerkörpers der Linearlagervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 8 eine Ansicht der Außenoberfläche einer der beiden Endkappen in der Linearlagervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 9 eine Ansicht der Innenoberfläche der Endkappe nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Schnittansicht durch die Endkappe entlang der Linie 10-10 nach Fig. 9,

Fig. 11 eine Schnittansicht durch die Endkappe entlang der Linie 11-11 nach Fig. 9,

Fig. 12 eine Ansicht eines der Käfige der Linearlagervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 13 eine Querschnittsansicht durch den Käfig entlang der Linie 13-13 nach Fig. 12,

Fig. 14 einen vergrößerten bruchstückhaften Querschnitt durch den Käfig entlang der Linie 14-14 nach Fig. 12,

Fig. 15 eine vergrößerte bruchstückhafte Längsschnittansicht durch den Käfig entlang der Linie 15-15 nach Fig. 12,

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer Anwendungsart der Ausführungsform der Linearlagervorrichtung,

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer weiteren Anwendungsart einer Ausführungsform der Linearlagervorrichtung,

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anwendungsart einer Ausführungsform der Linearlagervorrichtung,

Fig. 19 eine Querschnittsansicht durch eine abgeänderte Ausführungsform der Linearlagervorrichtung.

Die mit umlaufenden Lagerkugeln arbeitende Linearlagervorrichtung besteht bei der hier beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen aus einer Kombination einer Linearlagerbaugruppe 20 und zwei Führungsschienen 22, die aus den Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen zu erkennen sind. Die zwischen den beiden Führungsschienen 22 angeordnete Linearlagerbaugruppe 20 rollt in einer der beiden Längsrichtungen entlang dieser Führungsschienen. Bei der Anwendung der Linearlagervorrichtung wird die Lagerbaugruppe 20 an einem gewünschten Gegenstand befestigt, der linear gegenüber dem Teil bewegt werden soll, an dem die Führungsschienen 22 befestigt sind.

Die Fig. 1 bis 15 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform der Linearlagervorrichtung mit umlaufenden Lagerkugeln. Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 bis 5 Bezug genommen, um den allgemeinen Aufbau der Linearlagerbaugruppe 20 kurz zu erläutern. Grob gesprochen umfaßt die Linearlagerbaugruppe die folgenden Teile:

1. einen Lagerkörper 24 mit einer im wesentlichen H-förmigen Querschnittsform mit vier Kugellaufbahnen 26 gemäß Fig. 3, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen und in Längsrichtung auf den Innenoberflächen des Lagerkörpers ausgebildet sind, sowie mit vier zugehörigen Kugelrücklaufkanälen 28, die sich in Längsrichtung durch den Lagerkörper in der Nähe der jeweiligen Paare von Kugellaufbahnen 26 und parallel zu diesem erstrecken;

2. zwei Endkappen 30, die im wesentlichen die gleiche Form und Größe aufweisen wie der Querschnitt des Lagerkörpers 24 und die an den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers angeschraubt oder auf andere Weise befestigt sind, um jede Kugellaufbahn 26 des Lagerkörpers mit einem benachbarten Kugelrücklaufkanal 28 in dem Lagerkörper zu verbinden, wie dies am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist;

3. acht Gruppen von rollenden Wälzlagerkugeln 32, die auf den jeweiligen geschlossenen Bahnen umlaufen können, die durch die acht Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper 24 und die acht Kugelrücklaufkanäle 28 in diesem gebildet sind;

4. zwei Paare von Käfigen 34 gemäß den Fig. 3 bis 5, die sich jeweils entlang eines Paares von Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper 24 erstrecken, um die Wälzlagerkugeln 32 derart rollend an dem Lagerkörper zu halten, daß sie in Rolleingriff mit einer der Führungsschienen 22 kommen können.

Es ist im folgenden zu erkennen, daß die Linearlagerbaugruppe 20, die zwischen den beiden Führungsschienen 22 eingefangen ist, sich entlang dieser Führungsschienen über die acht Gruppen von umlaufenden Wälzlagerkugeln 32 bewegt. Im folgenden wird eine ausführliche Erläuterung der Führungsschienen 22 und allen Bauteilen außer den Lagerkugeln 32 der genannten Bauteile der Linearlagerbaugruppe 20 unter den entsprechenden Überschriften gegeben. Bei dieser ausführlichen Erläuterung wird angenommen, daß die Führungsschienen 22 horizontal angeordnet sind. Diese Annahme wurde jedoch lediglich zur Vereinfachung der Beschreibung gewählt, und es ist festzustellen, daß sich in der Praxis die Führungsschienen nicht notwendigerweise in horizontaler Richtung erstrecken.

Führungsschienen

Wie dies ohne weiteres aus Fig. 6 zu erkennen ist, ist jede Führungsschiene 22 der beiden Führungsschienen von einer Art, die allgemein als T- oder I-Schiene bekannt ist. Jede Führungsschiene weist einen Flanschfuß 36, einen auf dem Flanschfuß senkrecht stehenden Steg 38 und einen Kopf 40 auf dem Steg auf. Eine Anzahl von Befestigungssenkbohrungen 42 ist durch jede Führungsschiene 22 in Längsrichtung mit Abstand voneinander ausgebildet, um den Durchgang von nicht gezeigten Befestigungselementen zur Befestigung der Führungsschienen an irgendeinem gewünschten Teil zu ermöglichen. Wie dies aus den Fig. 1 bis 3 zu erkennen ist, sind die beiden Führungsschienen parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordnet, wobei eine Führungsschiene über der anderen liegt und wobei ihre Köpfe 40 entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung sind zwei Paare von Kugellaufbahnen 44 auf beiden Seiten des Kopfes 40 jeder Führungsschiene 22 in Längsrichtung ausgebildet. Diese Kugellaufbahnen dienen für einen Relativ-Rolleingriff mit den jeweiligen Gruppen von Wälzlagerkugeln 32 auf den Kugellaufbahnen 26 des Lagerkörpers 24. Jedes Paar von Kugellaufbahnen 44 auf jeder Führungsschiene erstreckt sich in vertikalem Abstand und parallel zu dem anderen Paar. Wie dies in Querschnittsansicht oder in einer Endansicht gemäß Fig. 6 zu erkennen ist, ist jede Kugellaufbahn mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich dem jeder Wälzlagerkugel 32 ist.

Es ist weiterhin aus Fig. 6 zu erkennen, daß die Paare von Kugellaufbahnen 44 auf jeder Führungsschiene 22 voneinander fort ausgerichtet sind. Weiterhin verlaufen die Ebenen, die durch die längs verlaufende Mittellinie jeder Kugellaufbahn 44 und die Mittelpunkte der in richtiger Weise darauf angeordneten Wälzlagerkugeln 32 verlaufen, unter einem Winkel von 45° zur horizontalen Ebene, zu der die obere Fläche 46 und die untere Fläche 48 der Führungsschiene parallel angeordnet sind, wie dies weiter oben angenommen wurde. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die durch die Mittellinien der vier Kugellaufbahnen 44 auf jeder Führungsschiene und die Mittelpunkte der darauf laufenden Wälzlagerkugeln 32 hindurchlaufenden Ebenen einen gegenseitigen Winkelabstand von 90° aufweisen. Die vier Paare von Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper 24 sind entgegengesetzt zu den vier Paaren von Kugellaufbahnen 44 auf den beiden Führungsschienen 22 gerichtet, wie dies in Fig. 3 zu erkennen ist und wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird. Diese Winkelausrichtungen der Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen und auf dem Lagerkörper ermöglichen es, daß die vollständige Linearlagervorrichtung in wirkungsvollster Weise die Belastungen tragen kann, die auf die Vorrichtung in allen nach oben, nach unten, nach rechts und nach links gemäß den Fig. 1 oder 3 gerichteten Richtungen verlaufen.

Lagerkörper

Der Lagerkörper 24 ist insbesondere in den Fig. 2 bis 4, teilweise in Fig. 5 und insbesondere in Fig. 7 zu erkennen. Der Lagerkörper 24 weist einen H-förmigen Querschnitt auf und umfaßt einen Steg 50, der mit Abstand zwischen den beiden Führungsschienen 22 liegt, sowie zwei Seitenflansche 52 auf den gegenüberliegenden Seiten der Führungsschienen. Jeder Seitenflansch 52 weist eine Anzahl von Befestigungsgewindebohrungen 54 auf, die in Horizontalrichtung ausgebildet sind, wie dies aus den Fig. 2 bis 4 zu erkennen ist. Diese Befestigungsbohrungen dienen zur Befestigung des Lagerkörpers an dem entlang der Führungsschienen 22 zu bewegenden Gegenstand mit Hilfe von Schrauben oder ähnlichen Befestigungselementen, die in die Befestigungsbohrungen eingeschraubt sind.

Wie dies insbesondere aus Fig. 7 zu erkennen ist, sind die beiden Seitenflansche 52 des Lagerkörpers 24 so ausgebildet, daß sie Randstreifen 56 einschließen, die von den oberen und unteren Kanten der Seitenflansche aus nach innen vorspringen. Die Randstreifen 56 erstrecken sich über die gesamte Länge des Lagerkörpers 24. Die beiden mit Randstreifen versehenen Seitenflansche 52 des Lagerkörpers können so aufgefaßt werden, als ob sie zusammen mit dem Steg 50 zwei allgemein rechtwinklige Räume umgrenzen, die mit 58 und 60 bezeichnet sind. Jedes der beiden gegenüberliegenden Paare von Kugellaufbahnen 26 ist an den vier Ecken eines der rechtwinkligen Räume 58 und 60 angeordnet. Damit sind die Paare von Kugellaufbahnen mit vertikalem Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnet. Weiterhin ist jede Kugellaufbahn 26 auf dem Lagerkörper ähnlich wie die Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen bei Betrachtung in Querschnittsrichtung oder in Endansicht gemäß Fig. 7 mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich dem Radius jeder darauf rollenden Wälzlagerkugel ist.

Es ist weiterhin aus Fig. 7 zu erkennen, daß die jeweils gegenüberliegenden Paare von Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper in zweiseitiger Symmetrie bezüglich einer horizontalen Ebene X-X angeordnet sind, die durch den geometrischen Mittelpunkt 0 eines der obengenannten Räume 58 und 60 hindurchläuft, die durch den Lagerkörper umgrenzt sind. Weiterhin verlaufen die durch die längsgerichteten Mittellinien der Kugellaufbahnen 26 und die Mittelpunkte der darauf angeordneten Wälzlagerkugeln 32 verlaufenden Ebenen Y-Y alle unter einem Winkel von 45° zur horizontalen Ebene X-X oder unter Winkeln von 90° zueinander.

Wenn der Lagerkörper 24 über die Wälzlagerkugeln 32 zwischen den beiden Führungsschienen 22 befestigt ist, wie dies am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist, so liegen die vier Paare von Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper den vier Paaren von Kugellaufbahnen 44 auf den Führungsschienen gegenüber. Die acht Gruppen von umlaufenden Wälzlagerkugeln 32 bewegen sich in Rollberührung entlang der Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen und mit den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß jede Kugelbahn zwischen den Führungsschienen und dem Lagerkörper in Querschnittsrichtung durch zwei gegenüberliegende konzentrische kreisförmige Bögen begrenzt ist, deren Radius angenähert gleich dem jeder Wälzlagerkugel ist. Bei einer Belastung ermöglicht es die Vorrichtung den Wälzlagerkugeln daher, sich elastisch zu verformen und damit die Berührungsfläche mit den Kugellaufbahnen 26 und 44 zu vergrößern. Diese elastische Verformung der Wälzlagerkugeln ist für eine wirkungsvolle Übertragung der Last von dem Lagerkörper auf die Führungsschiene im Hinblick auf die sich ändernden Richtungen der Lastwirkung wünschenswert.

Fig. 7 zeigt weiterhin klar die Anordnung der vier Paare von Kugelrücklaufkanälen 28, die sich in Längsrichtung durch den Lagerkörper 24 oder durch dessen beide Seitenflansche 52 erstrecken. Jedes Paar von Kugelrücklaufkanälen 28 liegt in Positionen einer zweiseitigen Symmetrie bezüglich der horizontalen Ebene X-X. Obwohl jedes Paar von Kugelrücklaufkanälen einen größeren gegenseitigen Abstand aufweist als die jeweiligen Paare von Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper, ist dennoch zu erkennen, daß diese Kugelrücklaufkanäle innerhalb der Ebenen Y-Y liegen, die durch die Mittellinien des zugehörigen Paares von Kugellaufbahnen 26 und die darauf befindlichen Mittelpunkte der Wälzlagerkugeln 32 hindurchlaufen. Diese Anordnung ermöglicht eine entsprechende Verringerung der vertikalen Abmessung der Seitenflansche 52, so daß sich ein kompakterer Lagerkörper ergibt.

Es ist weiterhin zu erkennen, daß die beiden

Seitenflansche 52 des Lagerkörpers jeweils eine erhebliche Stärke oder Querabmessung aufweisen. Damit wird die Festigkeit oder Steifigkeit der Seitenflansche 52 selbst durch die Ausbildung der vier Paare von Kugelrücklaufkanälen 28 in keiner wesentlichen Weise beeinträchtigt. Die große Stärke der Seitenflansche dient zur Vergrößerung ihrer Steifigkeit, so daß eine nach außen gerichtete Verformung unter Lastbedingungen verhindert wird.

Die Wälzlagerkugeln 32 werden beim Durchlaufen der Kugelrücklaufkanäle 28 nicht belastet. Der Durchmesser jedes Kugelrücklaufkanals ist daher etwas größer gewählt als der Durchmesser jeder Wälzlagerkugel, so daß sich die Kugeln durch die Kugelrücklaufkanäle mit minimalem Widerstand hindurchbewegen können.

Aus Fig. 7 sind bei 62 vier Gewindebohrungen in jedem Ende des Lagerkörpers 24 zu erkennen. Diese Gewindebohrungen nehmen Schraubbefestigungselemente, wie beispielsweise Kopfschrauben 64 gemäß den Fig. 1 und 2, auf, mit deren Hilfe die beiden Endkappen 30 an dem Lagerkörper befestigt werden.

Endkappen

Obwohl die beiden Endkappen 30 in den Fig. 1 bis 4 sichtbar sind, ist ihr Aufbau aus den Fig. 8 bis 11 deutlicher zu erkennen. Weil beide Endkappen von identischem Aufbau sind, wird lediglich eine ausführlich beschrieben, wobei verständlich ist, daß die gleiche Beschreibung auch für die andere Endkappe gilt.

Fig. 8 zeigt die Außenoberfläche der als Beispiel gewählten Endkappe 30, während Fig. 9 die Innenoberfläche zeigt. Es ist zu erkennen, daß die Endkappe ebenso wie der Lagerkörper allgemein H-förmig ist. Die H-förmige Endkappe ist durch Spritzgießen aus starrem Kunstharz oder durch Gesenkguß aus Metall hergestellt. Obwohl die Endkappe angenähert die gleiche Form und Größe wie der Querschnitt oder die Endflächen des Lagerkörpers 24 aufweist, entsprechen die Innenkanten 66 der Endkappe besonders eng hinsichtlich ihrer Form der Form der Köpfe 40 der beiden gegenüberliegenden Führungsschienen. Die Innenkanten 66 begrenzen zwei gegenüberliegende Räume 68 und 70 zur Aufnahme der Köpfe 40 der Führungsschienen mit einem Spiel. Vier Senkbohrungen 72 in der Endkappe dienen für den Durchgang der Schrauben 64 nach den Fig. 1 und 2, mit deren Hilfe die Endkappe an dem Lagerkörper 24 befestigt ist.

Die Endkappe 30 weist vier Paare von Haarnadelnuten 74 auf, die in der Innenfläche ausgebildet sind, die in direkter Berührung mit einer der Endflächen des Lagerkörpers 24 steht. Jede Haarnadelnut 74 verbindet eine Kugellaufbahn 26 auf dem Lagerkörper 24 mit dem benachbarten Kugelrücklaufkanal 28 in diesem Lagerkörper in einer Weise, die am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist.

Die Haarnadelnuten 74 sind nicht nur in der Ebene der Fig. 5 und 11, sondern außerdem in einer unter rechten Winkeln hierzu stehenden Ebene gekrümmt, wie dies aus Fig. 9 zu erkennen ist. Wie dies aus dieser Figur zu ersehen ist, weisen die Paare von Haarnadelnuten jeweils eine zweiseitige Symmetrie bezüglich der horizontalen

Ebene X-X nach Fig. 7 auf und sie sind ziemlich sanft voneinander fort konvex gekrümmt. Die gegenüberliegenden Enden jeder Haarnadelnut stehen in Verbindung mit einem Ende einer Kugellaufbahn 26 auf dem Lagerkörper 24 und mit einem Ende eines Kugelrücklaufkanals 36 in dem Lagerkörper, so daß sie als Haarnadelkurve zwischen diesen Teilen dient. Die anderen Enden der Kugellaufbahnen und der Kugelrücklaufkanäle sind selbstverständlich in gleicher Weise über ähnliche Haarnadelnuten in der anderen Endkappe miteinander verbunden. Entsprechend bildet jede Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper zusammen mit einem darin ausgebildeten benachbarten Kugelrücklaufkanal und zusammen mit den beiden zugehörigen Haarnadelnuten in den Endkappen insgesamt eine geschlossene Bahn für den Umlauf einer Gruppe von Wälzlagerkugeln 32, wie dies aus Fig. 5 zu erkennen ist.

Wie dies weiterhin aus den Fig. 9 und 10 zu erkennen ist, weist die als Beispiel gewählte Endkappe 30 weiterhin zwei gegenüberliegende Paare von Haltenuten 76 auf der Innenoberfläche auf. Jede Haltenut 76 dient zur Aufnahme eines der gegenüberliegenden Schmalseiten eines der Käfige 34 und weist die exakte Querschnittsform dieses Käfigs auf. Die Querschnittsform der Käfige 34 wird noch näher erläutert. Die Form jeder Haltenut wird weiterhin aus der folgenden Erläuterung der Käfige verständlich. An dieser Stelle ist es daher ausreichend, festzustellen, daß die Haltenuten 76 Abschnitte aufweisen, die sich über die jeweiligen Paare von Haarnadelnuten 74 an denjenigen Enden erstrecken, die benachbart zu den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper angeordnet sind.

Fig. 10 zeigt, daß die Haltenuten 76 eine Tiefe aufweisen, die größer als die halbe Stärke der Endkappe ist. Die große Tiefe der Haltenuten stellt eine Bedingung für eine feste Halterung der Käfige 34 an ihrem Platz auf den beiden Endkappen oder auf dem Lagerkörper 24 dar.

Käfige

Die Käfige 34 sind im Querschnitt in Fig. 3, in Seitenansicht in Fig. 4 und im Längsschnitt in Fig. 5 gezeigt. Die Fig. 12 bis 15 zeigen jedoch die Form jedes Käfigs am besten. Die vier Käfige, die bei dieser Ausführungsform verwendet werden, weisen alle eine identische Konstruktion auf, so daß lediglich ein Käfig ausführlich anhand der Fig. 12 bis 15 erläutert wird, wobei es verständlich ist, daß die gleiche Beschreibung auch für die anderen Käfige gilt.

Jeder Käfig dient zur Führung von zwei Gruppen von Wälzlagerkugeln 32 bei ihrer Rollbewegung zwischen zwei Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper 24 und dem gegenüberliegenden Paar von Kugellaufbahnen 44 auf einer Führungsschiene 22, und jeder Käfig ist dadurch hergestellt, daß ein Streifen aus Stahl oder ähnlichem starrem Material auf einen V-förmigen Querschnitt gepreßt wird, um zwei divergierende Stegteile 78 zu bilden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Käfig 34 weiterhin so geformt, daß er einen Flansch 80 einschließt, der sich entlang einer seiner Kanten erstreckt und ungefähr rechtwinklig von diesem abgebogen ist. Dieser Flansch dient zur zusätzlichen Versteifung des Käfigs. Insgesamt weist der Käfig 34 daher einen angenähert Z-förmigen Querschnitt auf, wie dies am besten aus Fig. 13 zu erkennen ist. Es ist verständlich, daß ein weiterer ähnlicher Flansch entlang der anderen Seite des Käfigs ausgebildet werden könnte. In diesem Fall würde der Käfig einen W-förmigen Querschnitt aufweisen.

Der Z-förmige Querschnitt des Käfigs 34 entspricht der Form jeder Haltenut 76 in jeder Endkappe 30. Der Käfig 34 ist unbeweglich gerade auf der Innenseite eines Paares von Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper 24 dadurch gehaltert, daß seine gegenüberliegenden Enden mit Preßsitz in die beiden entsprechenden Haltenuten 76 in den beiden Endkappen 30 eingepaßt sind, wie dies klar aus den Fig. 4 und 5 zu erkennen ist.

In jedem der divergierenden Stegteile 78 des Käfigs 34 ist ein Schlitz 82 in Längsrichtung ausgebildet. Jeder Schlitz 82 weist eine Breite auf, die in geeigneter Weise kleiner als der Durchmesser der Wälzlagerkugeln 32 ist. Insbesondere muß die Breite jedes Schlitzes 82 derart sein, daß die Wälzlagerkugeln 32 beim Entlangrollen auf einer der Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper 24 teilweise durch den Schlitz hindurch nach innen in Rolleingriff mit der entsprechenden Kugellaufbahn 44 auf den Führungsschienen 22 vorspringen.

Der Käfig 34 ist weiterhin so ausgebildet, daß er zwei Zungen 84 an den gegenüberliegenden Enden jedes Schlitzes 82 einschließt. Jede Zunge 84 ist von der Ebene des entsprechenden Stegteils 78 fort in Richtung auf eine der Führungsschienen 22 weggebogen, so daß eine Verlängerung einer der Haarnadelnuten 74 in den Endkappen 30 gebildet wird, wie dies am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist. Aus dieser Figur ist weiterhin zu erkennen, daß die Zungen 84 des Käfigs dazu dienen, einen gleichförmigen Übergang der Wälzlagerkugeln 32 von den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper in die Haarnadelnuten in den Endkappen zu erzielen.

Daher erfüllen die vier Käfige 34 mit ihren Zungen 84 die wesentliche Funktion der Führung der Wälzlagerkugeln entlang der Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper in die Haarnadelnuten in den Endkappen und aus diesen heraus. Ihre Steifigkeit und Festigkeit muß für diese Funktion ausreichend hoch sein. Die aus Stahl hergestellten Käfige können daher durch eine geeignete Wärmebehandlung gehärtet werden.

Fig. 3 zeigt am besten die Lage der beiden Paare von Käfigen 34, wenn diese an ihrem Platz auf dem Lagerkörper 24 befestigt sind, wobei ihre gegenüberliegenden Enden in den Z-förmigen Haltenuten in den beiden Endkappen in Eingriff stehen. In diesen Arbeitsstellungen liegen die Mittellinien der Schlitze der Käfige in den Ebenen Y-Y nach Fig. 7. Es ist zu erkennen, daß der Zusammenbau der Linearlagerbaugruppe 20 stark vereinfacht ist, weil die Käfige einfach dadurch an ihrem Platz befestigt werden können, daß ihre gegenüberliegenden Enden in die Haltenuten in den Endkappen eingepaßt werden. Weiterhin weisen die Z- oder W-förmigen Käfige eine äußerst hohe Steifigkeit auf, so daß die Längsabmessung der Linearlagerbaugruppe 20 auf praktisch irgendein gewünschtes Ausmaß erstreckt werden kann.

Betriebsweise

Obwohl die Betriebsweise der Ausführungsform der Linearlagervorrichtung mit umlaufenden Lagerkugeln aus der vorstehenden Beschreibung weitgehend verständlich sein dürfte, wird eine weitere Erläuterung in der folgenden kurzen Zusammenfassung der Betriebsweise gegeben. Wenn sich die Linearlagerbaugruppe 20 in irgendeiner Richtung entlang der beiden Führungsschienen 22 bewegt, so rollen die acht Gruppen von Wälzlagerkugeln 32 zwischen den jeweiligen Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper 24 und den jeweiligen gegenüberliegenden Kugellaufbahnen 44 auf den beiden Führungsschienen 22, wobei sie durch die beiden gegenüberliegenden Paare von Käfigen 34 geführt werden. Bei diesem Abrollen zwischen dem Lagerkörper und den Führungsschienen übertragen die Wälzlagerkugeln 32 die auf die Lagerbaugruppe wirkende Last auf die Führungsschienen, so daß sich die Lagerbaugruppe entlang der Führungsschienen mit minimaler Reibung bewegen kann.

Am nachlaufenden Ende der Lagerbaugruppe 20 lenken die Zungen 84 der Käfige 34 die aufeinanderfolgenden Kugeln 32 in die Haarnadelnuten 74 in einer der Endkappen 30. Die auf die Lagerbaugruppe wirkende Last wird von den Kugeln nicht mehr länger übertragen, wenn sie in die Haarnadelnuten rollen.

Die keine Last aufnehmenden Kugeln 32 treten nachfolgend in die Kugelrücklaufkanäle 28 in dem Lagerkörper 24 ein und bewegen sich durch diese in der gleichen Richtung hindurch, wie die Bewegungsrichtung der Lagerbaugruppe gegenüber den Führungsschienen. Die Bewegung der nicht belasteten Lagerkugeln durch die Haarnadelnuten und die Kugelrücklaufkanäle erfolgt deshalb, weil die die Last aufnehmenden Kugeln zwischen dem Lagerkörper und der Führungsschiene die lastfreien Lagerkugeln in endlosen Reihen vorschieben. Nach dem Hindurchlaufen durch die Haarnadelnuten 74 in der Endkappe am vorlaufenden Ende der Lagerbaugruppe treten die Kugeln erneut in den Raum zwischen den Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper und den Kugellaufbahnen 44 auf den Führungsschienen ein, um erneut die auf die Lagerbaugruppe wirkende Last aufzunehmen.

Damit laufen die acht Gruppen von Wälzlagerkugeln 32 während der Bewegung der Linearlagerbaugruppe 20 entlang der beiden Führungsschienen 22 dauernd auf den jeweiligen geschlossenen Bahnen um, die durch die Kugellaufbahnen 26 auf dem Lagerkörper 24 und die Kugellaufbahnen 44 auf den Führungsschienen 22, die Haarnadelnuten 74 in den Endkappen 30 und die Kugelrücklaufkanäle 28 in dem Lagerkörper gebildet sind. Die Richtung, in der die Kugeln entlang dieser geschlossenen Bahnen rollen, hängt selbstverständlich von der Bewegungsrichtung der Lagerbaugruppe 20 entlang der Führungsschienen 22 ab.

Anwendungsarten

Die Ausführungsform der Linearlagervorrichtung mit umlaufenden Lagerkugeln nach den Fig. 1 bis 15 ermöglicht eine vielfältige Verwendung, die durch die jeweiligen Anwendungen bestimmt ist. Fig. 16 zeigt eine typische Verwendung zum Transport eines ein relativ geringes Gewicht aufweisenden Industrieroboters oder eines Roboterarms in Vor- und Rückwärtsrichtung entlang einer geradlinigen Bahn. Die beiden Führungsschienen 22 sind an irgendeiner geeigneten Halterungsstruktur mit vertikalem Abstand und parallel zueinander befestigt. Zwischen den Führungsschienen 22 ist eine einzige Linearlagerbaugruppe 20 rollend befestigt, wie sie weiter oben anhand der Fig. 1 bis 15 beschrieben wurde. Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird davon ausgegangen, daß der Roboterarm an einer oder beiden Seitenflächen 86 der Lagerbaugruppe 20 für eine Linearbewegung mit dieser entlang der Führungsschienen 22 befestigt ist.

Wie dies bereits erläutert wurde, ist die vorstehend beschriebene Linearlagervorrichtung so ausgebildet, daß sie gleich gut alle Lastkräfte aufnimmt, die in nach unten, nach oben, nach rechts und nach links gerichteten Richtungen (in der Querschnittsebene) wirken. Die acht Gruppen von Wälzlagerkugeln 32 dienen einzeln dazu, die Lastkräfte auf die Führungsschienen 22 zu übertragen, wie dies noch ausführlicher erläutert wird.

Wie dies anhand der Fig. 3 zu erkennen ist, wird eine nach unten gerichtete Last auf die beiden Führungsschienen 22 über die beiden oberen Gruppen von Wälzlagerkugeln 32 und die beiden anderen Gruppen von Kugeln unmittelbar unterhalb des Steges 50 des Lagerkörpers 24 übertragen. Nach oben gerichtete Lastkräfte werden auf die Führungsschienen über die beiden untersten Kugelgruppen und die beiden anderen Kugelgruppen gerade oberhalb des Steges des Lagerkörpers übertragen. Eine nach rechts wirkende Kraft wird auf die Führungsschienen über die vier Kugelgruppen übertragen, die gerade innerhalb des linken Flansches 52 des Lagerkörpers angeordnet sind. Nach links wirkende Kräfte werden auf die Führungsschienen über vier Kugelgruppen übertragen, die gerade innerhalb des rechten Lagerkörperflansches angeordnet sind. Im wesentlichen kann die Lagervorrichtung Lastkräften widerstehen, die in irgendeiner Richtung wirken und nicht nur lediglich in der Querschnittsebene, sondern auch in anderen Ebenen.

Fig. 17 zeigt eine weitere Art der Verwendung der Lagervorrichtung zum Tragen einer schwereren Last. Diese andere Verwendung bedingt eine Tandem-Anordnung von zwei Linearlagerbaugruppen 20 zwischen zwei Führungsschienen 22. Die beiden Lagerbaugruppen 20 sind jeweils so ausgebildet, wie dies weiter oben anhand der Fig. 1 bis 15 beschrieben wurde, und sie sind starr durch zwei Verbindungsplatten 88 miteinander verbunden, die an den gegenüberliegenden Seitenflächen befestigt sind, so daß sie gemeinsam entlang der Führungsschienen 22 rollen können. Die Lagerbaugruppen können entweder miteinander in Berührung stehen oder im Abstand voneinander angeordnet sein.

In Fig. 18 ist die Verwendung der Ausführungsform der Linearlagervorrichtung für die Bewegung noch schwererer Lasten gezeigt. Diese Linearlagervorrichtung umfaßt zwei Paare von Führungsschienen, die in horizontalem Abstand und parallel zueinander angeordnet sind. Die Führungsschienen jedes Paares sind mit vertikalem Abstand und parallel zueinander angeordnet. Die beiden oberen Führungsschienen sind an einer festen Halterung 90 angeschraubt oder auf andere Weise befestigt, während die unteren beiden Führungsschienen in gleicher Weise an einer weiteren festen Halterung 92 befestigt sind. Zwei Linearlagerbaugruppen 20 der vorstehend beschriebenen Konstruktion sind rollend zwischen jedem Paar von Führungsschienen 22 angeordnet. Eine Verbindungsplatte 94 mit U-förmigem Querschnitt ist an den gegenüberliegenden Seitenflächen 86 der beiden Paare von Lagerbaugruppen 20 befestigt, so daß diese starr miteinander verbunden sind.

Die auf die Lagervorrichtung wirkende Last wird daher durch die vier Lagerbaugruppen 20 getragen, die jeweils acht Gruppen von umlaufenden Wälzlagerkugeln aufweisen, die in Rolleingriff zwischen dem Lagerkörper und einem Paar von Führungsschienen 22 stehen. Die Vorrichtung kann die Last daher unabhängig von sich ändernden Wirkungsrichtungen übertragen.

Abgeänderte Ausführungsform

In Fig. 19 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Doppel-Linearlagervorrichtung mit umlaufenden Lagerkugeln gezeigt, die entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, um eine noch größere Lastaufnahmekapazität zu erzielen, als sie die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 15 aufweist. Die modifizierte Ausführungsform ist eine Kombination von zwei nebeneinander angeordneten Paaren von Führungsschienen 122 und einer Linearlagerbaugruppe 120 mit umlaufenden Lagerkugeln.

Jede Führungsschiene 122 kann genau die gleiche Konstruktion aufweisen wie die Führungsschienen 22 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, die insbesondere anhand der Fig. 6 beschrieben wurde. Die Anordnung jedes Paares von Führungsschienen ist weiterhin identisch zu der Anordnung der beiden Führungsschienen der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 15. Die abgeänderte Ausführungsform zeigt die Anordnung zweier derartiger Paare von Führungsschienen 122 nebeneinander.

Die Linearlagerbaugruppe 120 ist derart abgeändert, daß sie entlang der beiden Paare von Führungsschienen 122 über sechzehn Gruppen von Wälzlagerkugeln 132 abrollt. Um diese Gruppen von Kugeln aufzunehmen, ist der Lagerkörper 124 der Lagerbaugruppe 120 in Querschnittsrichtung so geformt, als ob zwei H Seite an Seite miteinander verbunden wären. Der Lagerkörper 124 weist im einzelnen zwei Stege 150, die in einer Linie angeordnet sind und jeweils zwischen zwei Führungsschienen 122 liegen, einen mittleren Flansch 200, der die benachbarten Enden der miteinander ausgerichteten Stege verbindet und zwischen den beiden Paaren von Führungsschienen liegt, sowie zwei Seitenflansche 152 auf, die an den voneinander entfernten Enden der Stege ausgebildet sind und auf den beiden Seiten der beiden Paare von Führungsschienen liegen.

Auf den Innenoberflächen des Lagerkörpers 124 sind in Längsrichtung acht Paare von Kugellaufbahnen 126 mit bogenförmigem Querschnitt gegenüberliegend zu den acht Paaren von Kugellaufbahnen 144 auf den Führungsschienen 122 ausgebildet. Der Lagerkörper 124 weist weiterhin Kugelrücklaufkanäle 128 auf, die in Längsrichtung durch den Lagerkörper in der Nähe der jeweiligen Kugellaufbahnen 126 ausgebildet sind.

Alle Kugelrücklaufkanäle 128 sind im mittleren Flansch 200 und in den Seitenflanschen 152 des Lagerkörpers 124 angeordnet. Während die Seitenflansche 152 jeweils vier in einer einzigen vertikalen Reihe angeordnete Kugelrücklaufkanäle aufweisen, weist der mittlere Flansch 200 acht in zwei Reihen angeordnete Kugelrücklaufkanäle auf. Der mittlere Flansch 200 ist daher stärker ausgebildet als die Seitenflansche 152. Der Lagerkörper 124 kann daher im wesentlichen als eine einstückige Kombination von zwei Lagerkörpern betrachtet werden, die jeweils so ausgebildet sind, wie dies anhand der Fig. 1 bis 15 beschrieben wurde.

Die modifizierte Ausführungsform der Linearlagervorrichtung weist weiterhin zwei Endkappen auf, von denen eine bei 130 gezeigt ist und die jeweils die gleiche Querschnittsform wie der Lagerkörper 124 aufweisen und beide an dessen gegenüberliegenden Enden befestigt sind. Wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weisen die Endkappen Haarnadelnuten auf ihren Innenoberflächen auf, wobei jede Haarnadelnut eine Kugellaufbahn 126 auf dem Lagerkörper und einen benachbarten Kugelrücklaufkanal 128 in diesem Lagerkörper verbindet. Die sechzehn Gruppen von Wälzlagerkugeln 132 laufen auf den jeweiligen geschlossenen Bahnen um, die auf diese Weise gebildet sind. Acht gegenüberliegende Paare von Z-förmigen Käfigen 134 führen die Kugeln 132 bei ihrer Rollbewegung zwischen den Kugellaufbahnen 144 auf den Führungsschienen und den Kugellaufbahnen 126 auf dem Lagerkörper.

Die übrigen Konstruktions- und Betriebseinzelheiten dieser modifizierten Ausführungsform der Linearlagervorrichtung können gleich denen sein, die anhand der Fig. 1 bis 15 beschrieben wurden. Die Vorteile, die sich aus der Linearlagervorrichtung sowie ihrer Verwendung ergeben, dürften aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres erkennbar sein.

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Claims

1. Linearlagervorrichtung mit umlaufenden Lagerkugeln zur Aufnahme von in beliebigen Richtungen wirkenden Lasten, gekennzeichnet durch folgende Teile:

(a) zwei Köpfe (40) aufweisende Führungsschienen (22), die parallel und mit Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß ihre Köpfe (40) entgegengesetzt zueinander gehalten werden, wobei jede Führungsschiene zwei Paare von parallelen, mit Abstand angeordneten Kugellaufbahnen (44) mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die in Längsrichtung auf beiden Seiten des Kopfes (40) ausgebildet sind, und wobei jedes Paar von Kugellaufbahnen (44) unter einem Winkel voneinander fort angeordnet ist;

(b) einen Lagerkörper (24) mit im wesentlichen H-förmigem Querschnitt, der einstückig einen zwischen zwei Führungsschienen (22) angeordneten Steg (50) und zwei Seitenflansche (52) auf beiden Seiten der Führungsschienen (22) aufweist, wobei an den Innenoberflächen des Lagerkörpers (24) in

Längsrichtung vier Paare von Kugellaufbahnen (26) mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet sind, die gegenüberliegend zu den vier Paaren von Kugellaufbahnen (44) auf den Führungsschienen (22) angeordnet sind, und wobei der Lagerkörper (24) weiterhin Kugelrücklaufkanäle (28) aufweist, die sich jeweils in Längsrichtung in der Nähe jeder Kugellaufbahn (26) durch den Lagerkörper (24) hindurch erstrecken;

(c) zwei an den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers (24) befestigte Endkappen (30), in denen jeweils eine Anzahl von Haarnadelnuten (74) ausgebildet ist, die jeweils eine Kugellaufbahn (26) auf dem Lagerkörper (24) und einen benachbarten Kugelrücklaufkanal (28) in dem Lagerkörper (24) verbinden;

(d) Gruppen von Wälzlagerkugeln (32), die rollend zwischen den Kugellaufbahnen (44) auf den Führungsschienen (22) und den Kugellaufbahnen (26) auf dem Lagerkörper (24) eingefügt sind, wobei jede Gruppe von Wälzlagerkugeln (32) auf einer geschlossenen Bahn umlaufen kann, die durch eine Kugellaufbahn (26) auf dem Lagerkörper (24), einen benachbarten Kugelrücklaufkanal (28) in dem Lagerkörper (24) und zwei der Haarnadelnuten (74) in den Endkappen (30) gebildet ist, und

(e) Käfigelemente (34), die fest auf dem Lagerkörper (24) befestigt sind und die Wälzlagerkugeln rollend gegen eine Verschiebung festhalten, während sie zwischen den Kugellaufbahnen (44) auf den Führungsschienen (22) und den Kugellaufbahnen (26) auf dem Lagerkörper (24) rollen.

2. Linearlagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufbahnen (44) auf den Führungsschienen (22) und die Kugellaufbahnen (26) auf dem Lagerkörper (24) in Querschnittsrichtung jeweils mit einem Radius gekrümmt sind, der angenähert gleich dem Radius jeder Wälzlagerkugel ist.

3. Linearlagervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Mittellinien der beiden Paare von Kugellaufbahnen (44) auf jeder Führungsschiene (22) und die Mittelpunkte der darauf befindlichen Wälzlagerkugeln (32) hindurchlaufenden Ebenen unter Winkeln von angenähert 90° zueinander angeordnet sind und daß die durch die Mittellinien jedes der beiden Paare von Kugellaufbahnen (26) auf dem Lagerkörper (24), die den beiden Paaren von Kugellaufbahnen (44) auf einer Führungsschiene (22) gegenüberliegen, und die Mittelpunkte der darauf rollenden Wälzlagerkugeln (32) hindurchlaufenden Ebenen ebenfalls unter Winkeln von ungefähr 90° zueinander verlaufen.

4. Linearlagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrücklaufkanäle (28) in den beiden Seitenflanschen (52) des Lagerkörpers (24) ausgebildet sind und daß zwei der Kugelrücklaufkanäle (28), die jedem Paar von Kugellaufbahnen (26) auf dem Lagerkörper (24) zugeordnet sind, innerhalb der Ebenen angeordnet sind, die durch die Mittellinien des zugehörigen Paares von Kugellaufbahnen (26) auf dem Lagerkörper (24) und den Mittelpunkten der darauf befindlichen Wälzlagerkugeln (32) hindurchlaufen.

5. Linearlagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigelemente vier Käfige (34) umfassen, die sich jeweils entlang eines Paares von Kugellaufbahnen (26) auf dem Lagerkörper (24) erstrecken, daß jeder Käfig (34) die Form eines Streifens aus starrem Material aufweist, der im wesentlichen auf eine V-förmige Querschnittsform gebogen ist, um zwei divergierende Stegteile (78) zu bilden, daß in jedem Stegteil (78) jedes Käfigs (34) ein Schlitz (82) augebildet ist, der sich entlang einer Kugellaufbahn (26) auf dem Lagerkörper (24) erstreckt, und daß der Schlitz eine Breite aufweist, die kleiner als der Durchmesser der Wälzlagerkugeln ist, so daß die Wälzlagerkugeln auf einer der Kugellaufbahnen (26) auf dem Lagerkörper (24) teilweise durch den Schlitz hindurch in Rolleingriff mit einer der Kugellaufbahnen (44) auf den Führungsschienen (22) vorspringen können.

6. Linearlagervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Käfig einen Flansch (80) aufweist, der entlang zumindest einer Seite des Käfigs ausgebildet ist und diesen versteift.

7. Linearlagervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Käfig (34) dadurch an seinem Platz befestigt ist, daß seine gegenüberliegenden Enden mit engem Sitz in Haltenuten (76) in Eingriff stehen, die in den beiden Endkappen (30) ausgebildet sind.

8. Linearlagervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Käfig (34) zwei Zungen (84) aufweist, die an den gegenüberliegenden Enden jedes Schlitzes (82) ausgebildet sind und eine gleichförmige Rollbewegung der Wälzlagerkugeln von der entsprechenden Kugellaufbahn (26) auf dem Lagerkörper (24) in die zugehörigen Haarnadelnuten (74) in den Endkappen (30) ermöglichen.

9. Linearlagervorrichtung mit umlaufenden Lagerkugeln zur Aufnahme von in beliebigen Richtungen wirkenden Lasten, gekennzeichnet durch folgende Teile:

(a) zwei nebeneinander angeordnete Paare von Führungsschienen (122), die jeweils einen Kopf aufweisen, wobei die Paare von Führungsschienen parallel und mit Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß ihre Köpfe entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, und wobei jede

Führungsschiene (122) zwei Paare von parallelen mit Abstand angeordneten Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die in Längsrichtung auf beiden Seiten des Kopfes derart ausgebildet sind, daß jedes Paar von Kugellaufbahnen voneinander fort unter einem Winkel angeordnet ist;

(b) einen Lagerkörper (124), der einstückig zwei in einer Linie angeordnete Stege (150), die jeweils zwischen einem Paar von Führungsschienen (122) angeordnet sind, einen Mittelflansch (200), der die Stege (150) verbindet und zwischen den beiden Paaren von Führungsschienen (122) angeordnet ist, und zwei Seitenflansche (152) umfaßt, die an den gegenüberliegenden Enden der Stege (150) ausgebildet und auf den beiden Seiten der beiden Paare von Führungsschienen (122) angeordnet sind, wobei an dem Lagerkörper (124) in Längsrichtung acht Paare von Kugellaufbahnen mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet sind, die gegenüberliegend zu den acht Paaren von Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen (122) angeordnet sind, und wobei der Lagerkörper (124) Kugelrücklaufkanäle (128) aufweist, die sich jeweils in Längsrichtung durch den Lagerkörper (124) benachbart zu jeder Kugellaufbahn erstrecken;

(c) zwei Endkappen (130), die an den gegenüberliegenden Enden des Lagerkörpers (124) befestigt sind und jeweils eine Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper (124) und einen benachbarten der

Kugelrücklaufkanäle in dem Lagerkörper miteinander verbinden;

(d) Gruppen von Wälzlagerkugeln (132), die rollend zwischen den Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen (122) und den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper (124) eingefügt sind, wobei jede Gruppe von Wälzlagerkugeln (132) auf einer geschlossenen Bahn umlaufen kann, die durch eine Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper und einen benachbarten Kugelrücklaufkanal in dem Lagerkörper gebildet ist, und

(e) Käfigelemente (134), die fest an dem Lagerkörper (124) befestigt sind und die Wälzlagerkugeln (132) rollend gegen eine Verschiebung haltern, während sie zwischen den Kugellaufbahnen auf den Führungsschienen (122) und den Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper (124) abrollen.

10. Linearlagervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Flansch (200) des Lagerkörpers (124) stärker ist als jeder Seitenflansch (152) und daß die Kugelrücklaufkanäle (128) alle in dem mittleren Flansch (200) und in den Seitenflanschen (152) des Lagerkörpers ausgebildet sind.