DE3347869C2

DE3347869C2 -

Info

Publication number: DE3347869C2
Application number: DE3347869A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1982-03-16
Filing date: 1983-03-07
Publication date: 1990-06-28
Anticipated expiration: 2003-03-08
Also published as: GB2119454B; DE3308036A1; IT8347899A0; DE3308036C2; US4553793A; FR2523669B1; FR2523669A1; GB8306059D0; GB2119454A; JPS58160623A; JPS6150166B2; IT1170330B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelumlauflager zur Linearführung eines Maschinenteils der im Patentanspruch 1 genannten Art.

Kugelumlauflager finden zunehmend Verwendung in Werkzeugmaschinen und einer Vielzahl von anderen Maschinenteilen oder Geräten, bei denen ein Maschinenteil reibungsarm gegenüber einem anderen hin- und herbewegt werden soll. Kugelumlauflager bekannter Konstruk tionen weisen typischerweise Kugelbahnen auf, die, bei Betrach tung in Querschnittsrichtung, jeweils durch vier kreisförmige Bögen umgrenzt sind, die wie gotische Bögen einander gegenüber liegend angeordnet sind. Jede Wälzlagerkugel steht an vier Punkten mit den Begrenzungsoberflächen in Berührung. Diese Querschnittsform ist nachteilig, weil hierbei ein Gleiten oder Drehen der Kugeln unter Last fast nicht vermeidbar ist, was zu einem erheblichen Reibungswiderstand und zu einer ungleichförmi gen Abnutzung führt, so daß die Lebensdauer der Kugelumlauflager verringert wird.

Weil die Wälzlagerkugeln mit den Begrenzungsoberflächen jeweils an vier Punkten in Berührung stehen, können sie in keiner Weise Bearbeitungs- oder Befestigungsfehler der anderen Teile des Kugelumlauflagers und der Führungsschienen aufnehmen. Für ein gleichförmiges Rollen der Kugeln ist es daher erforderlich, die einzelnen Teile mit äußerst engen Abmessungstoleranzen zu be arbeiten und sie in sehr genauen Positionen auf anderen Teilen mit hoher Steifigkeit zu befestigen, die ihrerseits selbst mit sehr engen Toleranzen bearbeitet sind.

Aus der JP-OS 57-27 631 ist ein Kugelumlauflager bekannt, bei dem ein Maschinenteil in Form eines Tisches zwei herabhängende Schürzen aufweist, zwischen denen eine Führungsschiene angeord net ist, die auf ihren beiden den Schürzen zugewandten Seiten Kugellaufbahnen aufweist, die mit auf Lagerkörpern ausgebildeten Laufbahnen zusammenwirken, wobei die Lagerkörper an den Innen seiten der Schürzen, der Führungsschiene zugewandt, befestigt sind. Die Lagerkörper sind mit Käfigen versehen, die die Wälz lagerkugeln auf den Kugellaufbahnen führen und gleichzeitig Kugelrücklaufkanäle für den Umlauf der Wälzlagerkugeln bilden. Diese Käfige sind in Längsrichtung der Lagerkörper in drei Segmente unterteilt, die getrennt an dem Lagerkörper befestigt werden und die mit getrennten Endkappen ausgebildet sind, die jeweils eine Kugellaufbahn an dem Lagerkörper mit einem Kugel rücklaufkanal verbinden. Die exakte Befestigung der einzelnen Teile des Käfigs ist hierbei nur schwierig mit der erforder lichen Präzision zu erreichen, abgesehen davon, daß diese An ordnung der einzelnen Käfigsegmente zeitraubend und aufwendig ist. Weiterhin weist dieser Käfig aufgrund seiner Aufteilung in einzelne Segmente nur eine geringe Steifigkeit auf und ergibt keine exakte Führung der Wälzlagerkugeln.

Aus der DE-OS 20 19 506 ist weiterhin ein Kugelumlauflager be kannt, bei dem eine offene Kugelführungshülse mit kreisförmigem Querschnitt auf einer Zylinderwelle in Axialrichtung verschieb bar ist. Hierbei wird eine Käfighülse verwendet, die in Axial richtung in zwei Hälften unterteilt ist, die an ihrem freien Ende mit Umlenkringen zusammenwirken, um eine Umlenkung der in den Käfigen geführten Wälzlagerkugeln von jeweiligen Kugellauf bahnen auf Kugelrücklaufbahnen zu bewirken. Durch die getrennte Ausbildung der Käfighülse und der Umlenkringe ergibt sich eine ungleichförmige Bewegung der Wälzlagerkugeln von den jeweiligen Kugellaufbahnen in die Kugelrücklaufkanäle, und weiterhin sind die Lagerkugeln in den Kugellaufbahnen lediglich durch seitliche Bereiche der Käfighülse geführt, so daß sie bei Entfernung der Welle aus der Käfighülse herausfallen können. Eine exakte Führung der Wälzlagerkugeln ist hierbei ebenfalls nicht gewähr leistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelumlauflager mit hoher Steifigkeit und exakter Kugelführung bei einfacher Montage zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

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

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kugelumlauflagers und insbesondere des Käfigs ergibt sich eine hohe Steifigkeit dieses U-förmigen Käfigs, insbesondere durch die einstückige Anordnung von Endkappe und Käfigsegment, wobei weiterhin eine exakte Kugelführung durch die konzentrisch angeordneten Kugel führungsflächen im Käfigsegment erreicht wird. Die Wälzlager kugeln können hierbei nicht aus dem mit dem Lagerkörper ver einigten Käfig herausfallen, und der Käfig selbst wird durch den engen Sitz auf jedem Lagerkörper weiter versteift.

Da die Kugellaufbahnen zwischen den Führungsschienen und den Lagerkörpern jeweils mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet sind, wobei jeder Bogen einen Radius aufweist, der angenähert gleich dem Radius der dazwischen rollenden Kugeln ist, stehen die Kugeln in festem Eingriff zwischen den gegenüberliegenden Kugellaufbahnen und den Kugelführungsflächen mit bogenförmigem Querschnitt an den Schlitzen der Käfige, so daß jede Möglichkeit eines Gleitens oder Drehens der Kugeln beseitigt ist und diese gleichförmig bei der relativen längsgerichteten Bewegung der Lagerkörper und der Führungsschiene 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 Be festigungsfehlern der Bauteile des Kugelumlauflagers sicherzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher er läutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungs form des Kugelumlauflagers, wobei das Kugelumlauflager zwei Führungsschie nen und zwei Kugelumlauflagerbaugruppen zur reibungs armen Bewegung eines Tisches entlang einer ge radlinigen Halterung umfaßt,

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

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei jedoch die Führungsschiene und der Lagerkörper und Kä fig der Kugelumlauflagerbaugruppe in zerlegtem Zu stand gezeigt sind,

Fig. 4 eine Ansicht der Kugelumlauflagerbaugruppe bei Be trachtung in Richtung der Pfeile IV-IV nach Fig. 3,

Fig. 5 eine aus Gründen der Klarheit teilweise ge schnittene Unteransicht der Kugelumlauflagerbaugruppe nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht durch die Kugelumlauflagerbau gruppe entlang der Linie VI-VI nach Fig. 2, wobei diese Ansicht insbesondere die geschlosse nen Lagerkugelbahnen in der Kugelumlauflagerbaugruppe für den Umlauf der Wälzlagerkugeln zeigt,

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

Fig. 8 eine Endansicht des Lagerkörpers der Kugelumlaufla gerbaugruppe nach Fig. 2,

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

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

Fig. 11 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch mit der Ausnahme, daß die beiden Führungsschienen und die beiden Kugelumlauflagerbaugruppen mit einem Tisch und einer Halterung mit größerer Breite Verwen dung finden.

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform des Kugel umlauflagers dient zur reibungsarmen Bewegung eines Maschinenteils in Form eines Tisches 20 entlang einer festen geradlinigen Halterung 22. Bei dieser Anwendung ist die Verwendung von einer oder mehreren Paaren von Kugelumlauflagerbaugruppen erforderlich, die in Fig. 1 mit 24 und 24′ bezeichnet sind, und zwar teilweise in Abhängigkeit von der Längenabmessung des Tisches 20 und der Lagerbau gruppe. Es wird zur Vereinfachung der Beschreibung ange nommen, daß das Kugelumlauflager lediglich zwei Kugelumlauflager baugruppen 24 und 24′ gemäß Fig. 1 umfaßt. Der Tisch 20 ist über der Halterung 22 angeordnet und weist zwei her abhängende Schürzen oder Flansche 26 auf, von denen je weils eine auf einer Seite der Halterung angeordnet ist.

Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 bis 6 Bezug ge nommen, um kurz den allgemeinen Aufbau der Ausführungs form des Kugelumlauflagers zu erläutern. Dieses Kugelumlauflager umfaßt allgemein folgende Teile:

1. zwei Führungsschienen 28 und 28′, die an gegenüberlie genden Seiten der geradlinigen Halterung 22 derart an geordnet sind, daß sie sich in Längsrichtung dieser Halterung erstrecken, wobei an jeder Führungsschiene zwei Kugellaufbahnen 30, 30′ mit bogenförmigem Quer schnitt ausgebildet sind, die sich in Längsrichtung der Führungsschiene erstrecken;
2. zwei Lagerkörper 32 und 32′, die an den Innenoberflä chen der beiden herabhängenden Schürzen oder Flansche 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 Haarnadelnu ten 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 um laufen 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 Lagerkör pern und die Paare von Haarnadelnuten 40 in den End kappen 38 der Lagerkörper gebildet sind;
5. zwei in Segmente unterteilte Käfige 44 und 44′, die einstückig mit jeweiligen Paaren von Endkappen 38 aus gebildet sind und an den jeweiligen Lagerkörpern 32, 32′ zum Führen der Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 und 42′ befestigt sind, während diese zwischen den Kugel laufbahnen 30 und 30′ auf den Führungsschienen 28 und 28′ und den Kugellaufbahnen 34 und 34′ auf den Lager körpern 32 und 32′ rollen.

Von den vorstehend beschriebenen Bauteilen bilden die beiden Lagerkörper 32 und 32′, die beiden Paare von End kappen 38, die vier Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 und 42′ und die beiden Käfige 44 und 44′ zusammen die beiden Kugelumlauflagerbaugruppen 24 und 24′. Diese Kugelumlauflagerbaugruppen rollen über die jewei ligen Führungsschienen 28 und 28′ und ermöglichen damit eine reibungsarme Bewegung des Tisches 20 entlang der ge radlinigen Halterung 22 in irgendeiner der beiden Längs richtungen.

Wie dies aus einer Betrachtung der Fig. 1 zu erkennen ist, sind die beiden Führungsschienen 28 und 28′ sowie die beiden Kugelumlauflagerbaugruppen 24 und 24′ beide exakt gleich. Lediglich die linke Führungsschiene 28 und alle Bauteile der linken Kugelumlauflagerbaugruppe 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 Kugelumlauflagerbaugruppe 24′ werden, soweit erforderlich, dadurch bezeichnet, daß die für entsprechende Teile der linken Führungsschiene und der linken Kugelumlauflagerbaugrup pe verwendeten Bezugsziffern mit einem Strich (′) verse hen werden. Die folgende ausführliche Beschreibung nimmt an, daß die Halterung 22 und damit auch die Führungsschie nen 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 die Form eines Stahlträgers mit einem 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 Füh rungsschiene erstrecken. Die Paare von divergierenden Oberflächen 46 verlaufen jeweils unter einem Winkel von 45° zur horizontalen Ebene X-X, d. h. die beiden diver gierenden 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 Kugelumlauflagerbaugruppe 24 mit telhalbiert. Auf diese horizontale Ebene wird in der fol genden Beschreibung der Kugelumlauflagerbaugruppe 24 noch Be zug genommen.

Auf den beiden divergierenden Oberflächen 46 der Füh rungsschiene 28 sind zwei Kugellaufbahnen 30 mit bogen förmigem Querschnitt ausgebildet, die sich in Längsrich tung der Führungsschiene erstrecken und für einen Roll eingriff mit den jeweiligen Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 auf den beiden Kugellaufbahnen 34 des Lagerkörpers 32 bestimmt sind. Wie dies in der Querschnittsansicht bei spielsweise 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 erken nen, daß die durch die längsverlaufenden Mittellinien 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 Kugelumlauflagerbaugruppen 24 und 24′ und die beiden Führungsschienen 28 und 28′ umfaßt, in wirkungs vollster Weise die Lasten aufzunehmen, die auf den Tisch 20 nach oben, nach unten, nach rechts und nach links ge richteten Richtungen wirken.

Es ist verständlich, daß die Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene 28 beispielsweise durch Induktionserwär mung und nachfolgendes Abschrecken gehärtet sind, um ein gleichförmiges Abrollen der Wälzlagerkugeln 42 über eine lange Lebensdauer sicherzustellen. Die Führungsschiene 28 weist irgendeine erforderliche Anzahl von Senk bohrungen 50 auf, die in der vertikalen Oberfläche 48 unter gegenseitigen Längsabständen angeordnet sind. Diese Bohrungen dienen zur Befe stigung der Führungsschiene 28 mit beispielsweise Innensechskantschrauben 52 an einer der gegenüberlie genden Seiten der Halterung 22.

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 härtbarem Stahl herge stellt und weist im Querschnitt die Form eines liegenden T auf. Der Lagerkörper weist eine Grundplatte 54, die an einer der herabhängenden Schürzen oder Flan sche 26 des Tisches 20 befestigt ist, sowie einen Haupt teil 56 auf, der von dieser Grundplatte 54 aus nach innen vorspringt. Der Hauptteil 56 des Lagerkör pers ist derart geformt, daß er zwei konvergierende Ober flächen 58 bildet. Diese konvergierenden Oberflächen ver laufen jeweils unter einem Winkel von 45° zur horizonta len Ebene X-X oder unter einem Winkel von 90° zueinander und sie werden gegenüberliegend zu den beiden divergie renden Oberflächen 46 der Führungsschiene 28 gehalten, wobei zwischen diesen Teilen der Käfig 44 angeordnet ist.

Auf den beiden konvergierenden Oberflächen 58 des Lager körpers 32 sind zwei Kugellaufbahnen 34 angeordnet, die sich in Längsrichtung des Lagerkörpers erstrecken und ge genüberliegend zu den beiden Kugellaufbahnen 30 auf der Führungsschiene 28 angeordnet sind. Diese Kugellaufbahnen auf dem Lagerkörper sind ebenfalls jeweils mit einem Ra dius gekrümmt, der angenähert gleich dem Radius jeder Wälzlagerkugel 42 ist, und zwar bei Betrachtung im Quer schnitt gemäß den Fig. 1 bis 3 oder in einer Endansicht gemäß 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 von 45° zur horizontalen Ebene X-X. Die beiden Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 bewegen sich in Rollberührung mit den Kugellaufbahnen 30 auf der Füh rungsschiene 28 und mit den Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper. Weil der Krümmungsradius der Querschnitts form aller Kugellaufbahnen 30 und 34 im wesentlichen gleich dem Radius der Wälzlagerkugeln 42 ist, erhält jede Kugel normalerweise eine Linienberührung mit den beiden gegenüberliegenden Kugellaufbahnen. Wenn das Kugelumlauflager bei seiner Anwendung belastet wird, erleiden die Wälzla gerkugeln eine elastische Verformung, so daß sie mit den Kugellaufbahnen 30 und 34 über größere Flächen in Berüh rung kommen, so daß die Last von dem Lagerkörper auf die Führungsschiene in wirkungsvoller Weise trotz der ver schiedenen Richtungen der Lastwirkung übertragen werden. Die Kugellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper sind ebenfalls beispielsweise durch ein Induktionshärtungsverfahren ge härtet.

Die Fig. 1 bis 3 sowie 8 zeigen die Anordnung der beiden Kugelrücklaufkanäle 36, die sich in Längsrich tung 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 Kugeln 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 Kugelrück laufkanäle 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. Diese Anordnung ermöglicht es, die ver tikale Abmessung des Hauptteils 56 des Lagerkörpers ent sprechend zu verringern, ohne daß dessen Festigkeit oder Steifigkeit in merklicher Weise beeinflußt wird.

Wie dies weiter oben erwähnt wurde, stehen die beiden Ku gellaufbahnen 34 auf dem Lagerkörper und die beiden Ku gelrücklaufkanäle 36 in diesem Lagerkörper über zwei Paare von Haarnadelnuten 40 in den Endkappen 38 miteinan der 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. Wie dies aus dieser Figur zu erkennen ist, ist der gleichför mige Übergang der Kugeln von den Kugellaufbahnen 34 und den Rücklaufkanälen 36 zu den Haarnadelnuten 40 und umge kehrt wesentlich für einen geeigneten Betrieb des Kugelumlauf lagers. Zu diesem Zweck sind die Kugellaufbahnen 34 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 ge krümmt sind.

Die Grundplatte 54 erstreckt sich sowohl nach oben als auch nach unten über den Hauptteil 56 des Lager körpers 32 hinaus und sie weist Bohrungen 64 auf, die durch die Grundplatte hindurch ausgebildet sind. Befestigungselemente wie beispielsweise Innensechskantschrauben 66 laufen durch die Bohrungen 64 hindurch, um den Lagerkörper 32 starr an der Innenoberfläche einer der herabhängenden Schürzen oder Flansche 26 des Tisches 20 zu befestigen, wie dies in den Fig. 1 bis 3 zu erkennen ist.

In Fig. 8 sind mit 68 drei Gewindebohrungen in jedem Ende des Lagerkörpers 32 bezeichnet. Diese Gewindebohrungen nehmen Gewinde-Befestigungselemente, wie beispielsweise Innensechskantschrauben 70 gemäß Fig. 5, auf, mit deren Hilfe die Endkappen 38 an dem Lagerkörper befestigt sind. Der Lagerkörper weist eine weitere nicht darge stellte 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 dem Käfig 44 ausgebildet. Ge nauer gesagt, sind, weil der Käfig 44 in Querrichtung in zwei Segmente unterteilt ist, die Endkappen 38 einstückig mit den jeweiligen Käfigsegmenten ausgebildet. Die End kappen und der in Segmente unterteilte Käfig werden je doch unter getrennten Überschriften beschrieben, weil sie eindeutig voneinander unterschiedene Funktionen aufwei sen.

Während die Fig. 4 bis 6 die beiden Endkappen 38 zusammen mit anderen Teilen zeigen, ist der Aufbau dieser Endkap pen aus den Fig. 9 und 10 noch klarer 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 zu mindest eine Endfläche des Hauptteils 56 des Lagerkörpers 32 abdeckt, und zwar zusätzlich zu dem einen Ende des Kä figs 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 Kugel rücklaufkanäle 36 in einer Weise miteinander verbinden, die am besten aus Fig. 6 zu erkennen ist. Die Haarnadel nuten 40 sind nicht nur in der Ebene der Fig. 6 gekrümmt, sondern auch in einer hierzu unter rechten Winkeln ste henden Ebene, wie dies aus den Fig. 9 und 10 zu erkennen ist. Wie dies auch aus den Fig. 1 bis 3 zu erkennen ist, in denen die Haarnadelnuten durch strichpunktierte Linien dargestellt sind, sind diese Haarnadelnuten zweiseitig symmetrisch bezüglich der horizontalen Ebene X-X angeord net und sehr sanft in Richtung aufeinander konvex ge krümmt.

Die gegenüberliegenden Enden jeder Haarnadelnut 40 stehen in Verbindung mit einem Ende einer Kugellaufbahn 34 auf dem Lagerkörper und mit einem Ende eines Kugelrücklauf kanals 36 in dem Lagerkörper, so daß die Haarnadelnuten als Haarnadelkurve zwischen diesen Teilen dienen. Die an deren Enden der Kugellaufbahnen und der Kugelrücklaufka näle sind selbstverständlich in gleicher Weise über ähn liche Haarnadelnuten in der anderen Endkappe miteinander verbunden. Entsprechend bilden jede Kugellaufbahn auf dem Lagerkörper und ein darin ausgebildeter benachbarter Ku gelrücklaufkanal zusammen mit den beiden zugehörigen Haarnadelnuten in den Endkappen zusammen eine geschlosse ne 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 Befestigungsboh rung hindurchlaufende Innensechskantschrauben 70 befesti gen 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. Der Käfig 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 Käfig segment-/Endkappen-Kombinationen an ihrem Platz an dem Lagerkörper zu erleichtern. Jedes einstückige, aus einem Käfigsegment und einer Endkappe bestehende Teil kann ent weder 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 Kugel laufbahnen 34 auf dem Lagerkörper 32 und entlang der je weiligen 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 be grenzt. Wie dies im Querschnitt gemäß Fig. 3 zu erkennen ist, sind die beiden jeden Schlitz 76 begrenzenden Kugel führungen 78 konzentrisch zueinander angeordnet und mit einem Radius gekrümmt, der angenähert gleich dem Radius der Wälzlagerkugeln 42 ist. Der Käfig 44 und die Kugel führungen 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 Heraus fallen der Kugeln verhindert ist. Die Breite der Schlitze 76 des Käfigs sollte daher unter Berücksichtigung dieser Funktion des Käfigs bestimmt sein.

Wie dies weiterhin aus den Fig. 6, 9 und 10 zu erkennen ist, sind der Käfig 44 oder die beiden damit einstückig ausgebildeten Endkappen 38 derart ausgebildet, 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 Lager körper 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 ausge bildet 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 Käfig segmente 74 ausgebildet. Eine Schraube 88 läuft durch diesen Befestigungsschlitz 86 hindurch, um die Käfigseg mente 74 an dem Lagerkörper 32 zu befestigen. Der Befe stigungsschlitz 86 weist eine einen ebenen Boden aufwei sende Vergrößerung 90 zur Aufnahme des Kopfes der Schrau be 88 zusammen mit einer Unterlegscheibe 92 auf.

Zusammenbau und Befestigung

Das Kugelumlauflager nach Fig. 1 kann gleichzeitig mit der Befestigung seiner Bauteile an dem Tisch 20 und der Halterung 22 zusammenge baut werden. Wie dies insbesondere aus Fig. 1 zu erkennen ist, können die beiden Führungsschienen 28 und 28′ 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 ausgebil det wurden.

Die beiden Lagerkörper 32 und 32′ der Kugelumlauflagerbaugrup pen 24 und 24′ können andererseits fest an den gegenüberliegenden Innenoberflächen der herabhängenden Schürzen oder Flansche 26 des Tisches 20 befestigt wer den. 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 hindurch laufen 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 derar tigen Position rittlings über der Halterung 22 angeordnet werden, daß die Lagerkörper den jeweiligen Führungsschie nen 28 und 28′ gegenüberliegen. Eine erforderliche Anzahl von Wälzlagerkugeln 42 und 42′ kann dann in die Rücklauf kanäle 36 und 36′ in den Lagerkörpern 32 und 32′ einge füllt 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 End kappe 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 Seg ment jedes Käfigs und in die Haarnadelnuten 40 in der da mit 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 Kä figsegment-/Endkappenkombinationen an den Lagerkörpern 32 und 32′. Die Schraube 88 nach Fig. 4 kann in den Befesti gungsschlitz 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 Befestigungs bohrungen 72 in der Endkappe 38 an jedem Ende jedes Kä figs eingeschraubt werden. Die eingeschraubten Schrauben 70 und 88 können festgezogen werden, nachdem sicherge stellt ist, daß die Käfigsegment-/Endkappenkombinationen sich an ihrem richtigen Platz auf den Lagerkörpern befin den.

Damit ist der Zusammenbau und die Befestigung des Kugelumlauf lagers 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.

Betriebsweise

Obwohl die Betriebsweise des vorstehend beschriebenen Kugelumlauflagers weitgehend aus der vorstehenden Beschreibung verständlich ist, wird eine weitere Erläuterung in der folgenden kurzen Zusammen fassung der Betriebsweise gegeben. Wenn sich der Tisch 20 in irgendeiner Richtung entlang der festen linearen Hal terung 22 bewegt, so bewegen sich selbstverständlich auch die beiden Linearlagerbaugruppen 24 und 24′ entlang der beiden Führungsschienen 28 und 28′. Bei der Bewegung der Kugelumlauflagerbaugruppen rollen die vier Gruppen von Wälz lagerkugeln 42 und 42′ zwischen den Kugellaufbahnen 34 und 34′ auf den Lagerkörpern 32 und 32′ und den Kugel laufbahnen 30 und 30′ auf den Führungsschienen 28 und 28′. Die Führungen 78 auf den Käfigen 44 und 44′ führen die Bewegung der Wälzlagerkugeln zwischen den Lagerkör pern und den Führungsschienen.

An den jeweils hinteren Enden der Lagerkörper lenken die Zungen 80 der Käfige oder der Endkappen die aufeinander folgenden Wälzlagerkugeln 42 und 42′ in die Haarnadelnu ten 40 in einer der Endkappen 38 jeder Lagerbaugruppe. Die auf das Kugelumlauflager wirkende Last wird auf die Kugeln nicht mehr übertragen, sobald diese sich in die Haarna delnuten bewegen.

Die Wälzlagerkugeln 42 und 42′ treten dann in die Kugel rücklaufkanäle 36 und 36′ in den Lagerkörpern 32 und 32′ ein und bewegen sich durch diese Kugelrücklaufkanäle in der gleichen Richtung wie die Bewegungsrichtung der La gerbaugruppen gegenüber den Führungsschienen. Danach tre ten die Lagerkugeln über die Haarnadelnuten 40 in den Endkappen an den jeweils vorderen Enden der Lagerkörper in den Raum zwischen den Kugellaufbahnen 34 und 34′ auf den Lagerkörpern und den Kugellaufbahnen 30 und 30′ auf den Führungsschienen ein, worauf sie wieder die auf das Kugelumlauflager wirkende Last übernehmen.

Entsprechend laufen bei der Bewegung der Kugelumlauflagerbau gruppen 24 und 24′ entlang der Führungsschienen 28 und 28′ die vier Gruppen von Wälzlagerkugeln 42 und 42′ dauernd entlang der jeweiligen geschlossenen Bahnen um, die durch die Kugellaufbahnen 34 und 34′ auf den Lager körpern und die Kugellaufbahnen 30 und 30′ auf den Füh rungsschienen, die Haarnadelnuten 40 in den Endkappen so wie die Kugelrücklaufkanäle 36 und 36′ in den Lagerkörpern gebildet sind. Die Richtung, in der die Kugeln entlang der geschlossenen Bahnen umlaufen, hängt selbstverständlich von der Bewegungsrichtung der Lagerbaugruppen 24 und 24′ entlang der Führungsschienen 28 und 28′ ab.

Fig. 11 dient zur Erläuterung eines der Vorteile, die sich bei dem beschriebenen Kugelumlauflager ergeben. Wie dies anhand der Fig. 1 erläutert wurde, wird bei dem Kugelumlauf lager die Verwendung von zumindest zwei Linearlagerbau gruppen zusammen mit zwei Führungsschienen angenommen, damit ein Gegenstand mit umgekehrt U-förmigem Querschnitt sich reibungslos entlang einer festen geradlinigen Halte rung bewegen kann. Die beiden Lagerbaugruppen 24 und 24′ und die beiden Führungsschienen 28 und 28′ werden mit einem Tisch 20 a und einer Halterung 22 a verwendet, die gemäß Fig. 11 eine wesentlich größere Breite aufweisen als der Tisch 20 und die Halterung 22 gemäß Fig. 1. Die Lagerbaugruppen sind auf die beiden herabhängenden Schür zen oder Flansche 26 a des Tisches 20 a aufgeschraubt, wäh rend die Führungsschienen in gleicher Weise an den gegen überliegenden Seiten der Halterung 22 a befestigt sind. Es ist keine Änderung irgendeines Teils des Kugelumlauflagers erforderlich, damit die Kugelumlauflagerbaugruppen und Füh rungsschienen mit Tischen und Halterungen mit unter schiedlicher Breite verwendet werden können.

Claims

1. Kugelumlauflager zur Linearführung eines Maschinenteils,

- mit zwei auf den beiden Längsseiten des Maschinenteils (20) angeordneten Schürzen (26),
- mit zwei Führungsschienen (28, 28′), die starr an gegenüber liegenden Seiten einer Halterung (22) in Längsrichtung befestigt sind und zwei divergierende Oberflächen (46) ein schließen, die sich in Längsrichtung erstrecken und in denen jeweils eine Kugellaufbahn (30) mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet ist,
- mit zumindest zwei Lagerkörpern (32, 32′), die starr an den gegenüberliegenden Innenflächen der beiden Schürzen des Maschinenteils (20) befestigt sind und zwei konvergierende Oberflächen (58) aufweisen, die gegenüberliegend zu den beiden divergierenden Oberflächen (46) der jeweiligen Führungsschiene (28, 28′) gehalten werden und in denen Kugellaufbahnen (34) mit bogenförmigem Querschnitt ausge bildet sind, die sich gegenüberliegend zu den Kugellaufbah nen (30) auf der jeweiligen Führungsschiene erstrecken,
- mit in jedem Lagerkörper (32, 32′) ausgebildeten Paaren von Kugelrücklaufkanälen (36),
- mit mit engem Sitz auf jeden Lagerkörper (32, 32′) aufge setzten Käfigen (44, 44′), die quer zur Längsrichtung in zwei Segmente (74) unterteilt sind, die jeweils einstückig mit an den Stirnseiten der Lagerkörper (32, 32′) befestig ten Endkappen (38) ausgebildet sind, wobei die Käfigsegmen te (74) jeweils zwei Schlitze (76) aufweisen, die mit den Kugellaufbahnen (34) auf dem Lagerkörper (32, 32′) ausgerichtet sind, und in den Endkappen (38) jeweils zwei Umkehrnuten (40) ausgebildet sind, die jeweils eine Kugellaufbahn (34) an dem Lagerkörper (32, 32′) und einen Kugelrücklaufkanal (36) in dem gleichen Lagerkörper miteinander verbinden, und wobei jeder Schlitz (76) in den Käfigen (44, 44′) auf beiden Seiten durch zwei Kugelführungsflächen (78) mit bogenförmigem Querschnitt begrenzt ist, die konzentrisch zueinander angeordnet und mit einem Radius gekrümmt sind, der angenähert gleich dem Radius jeder Wälzlagerkugel (42) ist.

2. Kugelumlauflager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Käfigsegment (44, 44′) an den gegenüberliegenden Enden jedes Schlitzes (76) zwei Zungen (80) zur gleichförmigen Überführung der Wälzlagerkugeln zwischen der entsprechenden Kugellaufbahn (34, 34′) auf dem Lagerkörper (32, 32′) und den zugehörigen Umkehrnuten (40) in den Endkappen (38) aufweist.

3. Kugelumlauflager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Segmente (74) jedes Käfigs (44, 44′) an der Verbindungsebene einander benachbarte Kanten aufweisen, die für einen eindeutigen Eingriff miteinander ausgebildet sind.