DE3419401C2

DE3419401C2 -

Info

Publication number: DE3419401C2
Application number: DE3419401A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-05-30
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1989-01-05
Also published as: IT8421132A1; IT8421132A0; DE3419401A1; KR860001722B1; GB2141796B; GB2141796A; IT1174558B; FR2546995B1; JPS59222619A; FR2546995A1; KR850000613A; JPS6148009B2; US4527842A; GB8413482D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerspiel-Einstelleinrichtung für ein Linear-Kugellager nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Derartige Einstelleinrichtungen sind bei Linear-Kugellagern notwendig, wie sie z. B. bei NC-Drehmaschinen und anderen Werkzeugmaschinen sowie Industrierobotern eingesetzt werden. Eine Lagerspiel-Einstelleinrichtung der eingangs genannten Art wurde von dem Anmelder bereits vorgeschlagen (DE-OS 33 38 751). Bei der bekannten Ein richtung befindet sich mittig in bezug auf den Lagerblock eine den Träger durchsetzende Stellschraubenanordnung, die bei einer Ausführungsform als Druckschraube, bei einer anderen Ausführungsform als Zugschraube ausgebildet ist.

Nun ergibt sich bei Linear-Kugellagern, die eine ge wisse Längserstreckung aufweisen, das Problem, daß die Vor spannung in einem oder in beiden Endbereichen des Lager blocks möglicherweise anders sein kann oder muß als im mittleren Bereich des horizontalen Teils des Lagerblocks. Diesem Umstand trägt die bereits vorgeschlagene Lagerspiel- Einstelleinrichtung nicht Rechnung.

Aus dem DE-GM 82 32 003 ist eine Führungsschienenanordnung für teleskopisch zu verschiebende Bauteile bekannt, bei der zwei im Querschnitt U-förmige Führungsschienen mit an den Enden der Schenkel des U-Profils ausgebildeten Lagerhalb schalen derart ineinander eingreifend angeordnet sind, daß je zwei einander zugewandte Lagerhalbschalen Führungs kanäle für Kugeln bilden. Zumindest bei einer Führungs schiene ist der Verbindungssteg des U-Profils gewölbt aus gebildet und wird von einer Stellschraube durchsetzt, welche formschlüssig mit dem Profilstück und dem zu bewegenden Teil verbunden ist. Durch Verdrehen der Stellschraube ändert sich die Durchbiegung des Stegs des U-Profils, mit der Folge, daß sich die zu diesem U-Profil gehörigen Lagerhalbschalen im Sinne einer Annäherung oder einer Entfernung von dem gegenüberliegenden Lagerhalbschalen des anderen U-Profils verstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerspiel- Einstelleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine mit wenigen Handgriffen einstellbare optimale Vorspannung für die Kugeln in dem Lager ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Er findung gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Je nach Einsatzzwecke des Lagers läßt sich mit Hilfe der äußeren Druckschrauben und der inneren Zugschrauben die Vor spannung für die Kugeln in den Endbereichen bzw. im mittleren Teilstück des Lagerblocks optimal einstellen. Die erfindungs gemäße Maßnahme konnte auch nicht dem obengenannten DE-GM 82 32 003 entnommen werden; denn dort sind lediglich formschlüssig mit einer gewölbten Schiene in Verbindung stehende Schrauben offenbart, auch wenn sich diese Schrauben in die eine oder die andere Richtung verstellen lassen, um die Seitenschenkel des U-Profils zu verstellen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Stirnansicht eines eingebauten Linearkugellagers mit Lagerspiel- Einstelleinrichtungen gemäß der Er findung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Linearkugel lagers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Oberseite des eingebauten Linear-Kugellagers gemäß Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V der Fig. 3;

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Linearkugel lager gemäß Fig. 3 bei abgenommenem Träger;

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Lagerblockes des Linearkugellagers gemäß Fig. 1 bis 6 zur Verdeutlichung der elastischen Verformung der Endbe reiche bei Betätigung der Einstell einrichtungen in einem etwas über triebenen Maßstab;

Fig. 8 einen schematischen Querschnitt durch den Lagerblock zur Verdeutlichung der elastischen Verformung des mittleren Teils desselben bei Betätigung der Einstelleinrichtungen in einem etwas übertriebenen Maßstab;

Fig. 9 und Fig. 10 der Draufsicht gemäß Fig. 6 entspre chende Darstellungen für abgewandelte Ausführungsformen von Linearkugella gern gemäß der Erfindung;

Fig. 11 einen der Darstellung gemäß Fig. 4 entsprechenden Querschnitt für ein Linearkugellager mit einer Doppel schraube als Stellschraube und

Fig. 12 bis Fig. 14 den Darstellungen gemäß Fig. 4 und 5 entsprechende Querschnitte für weitere abgewandelte Ausführungsformen von Linearkugellagern mit Lagerspiel-Ein stelleinrichtungen gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 bis 5 ein Linearkugellager B mit Spieleinstelleinrichtungen gemäß der Erfindung. Das Lager B besitzt einen Lagerblock 1 mit einem horizontalen Teil 5 und zwei Seitenteilen 6, die längs der beiden Seiten des horizontalen Teils 5 nach unten gerichtet sind. Der horizontale Teil 5 und die Seitenteile 6 definieren gemeinsam einen im wesentlichen umgekehrt C-förmigen Querschnitt mit einem nach unten offenen Hohlraum bzw. einer Aussparung 7 mit trapez förmigem Querschnitt. Wie besonders aus Fig. 4 deutlich wird, ist jeder der Seitenteile 6 an seiner Innenseite, d. h. an der Wand der Aussparung 7, mit einer Nut 8 ver sehen, welche einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt hat und in der im Betrieb die belasteten Kugeln laufen. In jedem Seitenteil 6 des La gerblockes B ist ferner zu jeder Kugelnut 8 ein durch gehender Kugelkanal 9 vorgesehen, welcher der Rückführung der unbelasteten Kugeln dient. Die Ku geln sind mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet. Zu dem Linearkugellager B gehört ferner eine Führungsstange 2 mit trapezförmigem oberem Ende, welches von der Aus sparung 7 des Blocks 1 mit Spiel aufgenommen wird. Die Führungsstange 2 besitzt auf jeder Seite eine Kugelnut 10 mit im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt, wobei die Nuten 10 den Nuten 8 des Blockes 1 zugeordnet sind. Weiterhin umfaßt das Lager B zwei Abdeckungen 3, die an den stirnseitigen Enden des Blockes 1 befestigt sind. Jede Abdeckung 3 ist an ihrer Innenseite mit Füh rungsnuten versehen, welche jeweils einen aus den Ku gelnuten 8, 10 zusammengesetzten Kugelkanal für die be lasteten Kugeln 4 mit dem zugeordneten Kugelkanal 9 für die unbelasteten Kugeln verbinden. Auf diese Weise werden durch die Nuten 8, 10, die Kanäle 9 und die Füh rungsnuten in den Abdeckungen 3 zwei endlose, geschlos sene Kugelschleifen gebildet. Diese Kugelschleifen sind mit Kugeln gefüllt, wobei die in den zusammengesetzten Kugelkanälen aus den Nuten 8, 10 laufenden Kugeln im Be trieb die auf das Linearkugellager B einwirkenden Kräfte aufnehmen.

Wie aus Fig. 1 und 4 bis 6 deutlich wird, ist die Ober seite des Blockes 1 oberhalb der Seitenteile abgeflacht, um zwei Montageflächen 11 zu erhalten, die sich in Längs richtung des Blockes 1 erstrecken. An den Enden der Mon tageflächen 11 sind Gewindebohrungen 14 vorgesehen. In die Gewindebohrungen 14 können Schrauben 13 eingeschraubt werden, mit deren Hilfe ein Trägerelement bzw. ganz all gemein ein Träger 12 an einem Lagerblock 1 montiert werden kann. Das zwischen den Montageflächen 11 liegende Teil stück der Oberseite des horizontalen Teils 5 des Blockes 1 sowie der entsprechende Teil der Unterseite des Trägers 12 sind mit Vertiefungen 15 versehen, so daß sich zwi schen dem Block 1 und dem Träger 12 ein definierter Spalt mit der Höhe D ergibt.

Beim Ausführungsbeispiel sind in dem Träger 12 vier durch gehende Öffnungen vorgesehen, die längs einer Linie an geordnet sind, welche gemäß Fig. 5 mit der Mittellinien l des horizontalen Teils des Blockes 1 zwischen den Mon tageflächen 11 zusammenfällt. Die Öffnungen werden von Stellschrauben 16 zur Einstellung des Lagerspiels durch griffen. Im einzelnen sind die beiden äußeren Stell schrauben 16 a Druckschrauben, welche am horizontalen Teil 5 des Blockes 1 auf der Mittellinie l desselben anliegen und diesen nach unten drücken - für die Stell schrauben 16 a sind die durchgehenden Öffnungen des Trä gers 12 als Gewindebohrungen ausgeführt. Die beiden inneren Stellschrauben 16 b sind dagegen Zugschrauben, welche die durchgehenden Öffnungen des Trägers 12 frei durchgreifen und in Gewindebohrungen 17 eingeschraubt sind, die auf der Mittellinie l des horizontalen Teils 5 liegen, so daß der horizontale Teil nach Wunsch an gehoben werden kann.

In Fig. 1 bis 5 ist die Führungsstange 2 des Lagers B an einem Maschinenbett 18, beispielsweise einer NC-Maschine, befestigt, dessen Oberfläche 19 eine Bezugsebene defi niert. Gemäß Fig. 3 bis 6 sind die Abdeckungen 3 an den beiden stirnseitigen Enden des Blockes 1 mittels Schrau ben 20 befestigt. In Fig. 6 sind die Stellen, an denen die Stellschrauben 16 a mit Druck an der Oberseite des horizontalen Teils 5 des Blockes 1 anliegen, mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet.

Nachstehend soll nunmehr erläutert werden, wie das Linearkugellager B an einer Maschine montiert wird und wie das Spiel bzw. der Abstand d zwischen dem Block 1 und der Führungsstange 2 eingestellt wird.

Bei der Montage des Linearkugellagers B wird zunächst die Führungsstange 2 an der Bezugsebene 19 an der Ober seite des Maschinenbettes 18 befestigt. Anschließend wird der Träger 12 an den Montageflächen 11 an der Oberseite des horizontalen Teils 5 des Blockes 1 be festigt und nivelliert. Danach werden die Befestigungs schrauben 13 angezogen, um den Träger 12 festzulegen.

Anschließend werden unter Beachtung der verschieb lichen Halterung des Lagerblockes 1 die Stellschrauben 16 a und 16 b angezogen, um das Spiel d in der nachstehend noch zu beschreibenden Weise einzu stellen. Im einzelnen wird beim Anziehen der Stellschrau ben 16 a, die an den beiden Enden der Mittellinie l auf den Lagerblock 1 einwirken, auf dessen horizontalen Teil 5 eine durch einen Pfeil in Fig. 7 angedeutete Kraft Y ₁ ausgeübt, die an den beiden Enden des horizontalen Teils 5 eine elastische Verformung bewirkt, wie sie in Fig. 7 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. Auf diese Weise wird der Abstand zwischen den beiden Seitenteilen 6 des Blockes 1 vergrößert. Der Abstand d zwischen der Innenfläche eines Seitenteils 6 des Blockes 1 und der gegenüberliegenden Fläche der Führungsstange 2 wird hier durch an den beiden Flächen des Blockes 1 (in Längsrich tung desselben) auf den Wert d ₁ vergrößert. Andererseits bewirkt das Anziehen der als Zugschrauben wirkenden Stellschrauben 16 b im Bereich der Mitte der Mittellinie l eine in Fig. 8 durch einen Pfeil angedeutete Kraft Y ₂, durch die der mittlere Teil des horizontalen Teils 5 (in Längsrichtung desselben) angehoben wird, wodurch sich die in Fig. 8 mit strichpunktierten Linien einge zeichnete Verformung ergibt. Im mittleren Teil des Blockes 1 werden also die Seitenteile 6 aufeinander zu bewegt, so daß sich ihr Abstand und damit der Abstand zwischen ihren Innenseiten und den gegenüberliegenden Flächen der Führungsstange auf einem Wert d ₂ verringert.

Die in Fig. 7 eingezeichnete elastische Verformung er gibt sich also an den beiden Enden des horizontalen Teils des Blocks 1, während die in Fig. 8 gezeigte elastische Verformung im mittleren Teil des Blockes 1 bewirkt wird. Der Abstand der Kugelnuten 8, 10 wird also an den beiden Enden erhöht und im mittleren Teil des Linearkugellagers B verringert. Infolge der beschrie benen Einstellung des Spiels ergibt sich im mittleren Teil der zusammengesetzten Kugelkanäle für die im Be trieb belasteten Kugeln die gewünschte Vorspannung, während in Richtung auf die durchgehenden Kugelkanäle 9 eine kontinuierliche Entlastung der Kugeln 4 bewirkt wird, so daß sich für die Kugeln 4 ein sanfter und gleichmäßiger Übergang vom belasteten Zustand in den unbelasteten Zustand ergibt und umgekehrt.

In Fig. 9 und 10 sind abgewandelte Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen Art und Anordnung der Befesti gungsschrauben 13 zum Befestigen des Trägers 12 an dem Block 1 sowie Art und Anordnung der Stellschrauben, welche auf den horizontalen Teil 5 des Blockes 1 ein wirken, gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungs beispiel geändert sind.

Im einzelnen sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 in jeder der Montageflächen 11 an der Oberseite des horizontalen Teils des Blockes 1 jeweils drei Ge windebohrungen 14 vorgesehen. Außerdem sind in der Oberseite des horizontalen Teils 5 des Blockes 1 längs der Mittellinie l desselben drei Gewindebohrungen für die Stellschrauben zum Einstellen des Lagerspiels vor gesehen. Der Lagerblock 1 ist so ausgebildet, daß sich ein vergleichsweise großer Zwischenraum zwischen den Innenseiten der Seitenteile 6 und den ihnen gegenüber liegenden Oberflächen der Führungsstange 2 ergibt, so daß (zunächst) keine Vorspannung an den Kugeln 4 wirk sam ist. Beim Ausführungsbeispiel sind alle drei Stell schrauben 16 Zugschrauben. Wenn die Stellschrauben 16 in die Gewindebohrungen 17 eingeschraubt werden, dann wird der Lagerblock 1 im wesentlichen in derselben Weise, wie dies zuvor beschrieben wurde, verformt, so daß auf die belasteten Kugeln 4 im mittleren Teil der zusammengesetzten Kugelkanäle eine Vorspannung ausge übt wird, die in Richtung auf die Enden des Lagerblockes 1 allmählich abnimmt, so daß ein sanfter Übergang vom belasteten Zustand in den unbelasteten Zustand der Ku geln und umgekehrt erfolgt.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 ist auf der Mittellinie l des horizontalen Teils 5 des Lagerblockes 1 eine Gewindebohrung 17 für eine als Zug schraube wirkende Stellschraube 16 b vorgesehen. Die Zug schraube 16 b kann mit zwei Druckschrauben 16 a zusammen wirken, die jeweils auf die Endbereiche des horizontalen Teils 5 einwirken, um so das Spiel einzustellen. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel wird der Lagerblock 1 so hergestellt, daß auf die Kugeln 4 in den zusammenge setzten Kugelkanälen 8, 10 bei der Montage des Blockes 1 auf der Führungsstange 2 eine Vorspannung ausgeübt wird. Anschließend werden dann die als Druckschrauben wirkenden Stellschrauben 16 a an den beiden Enden des horizontalen Teils 5 so weit angezogen, daß die ursprüngliche Vor spannung verringert wird, während die als Zugschraube wirkende Stellschraube 16 b, wenn sie angezogen wird, die Aufrechterhaltung der ursprünglichen Vorspannung bewirkt.

Fig. 11 zeigt ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbei spiel, bei welchem mindestens eine Stellschraube als Doppelschraube 16 c mit zwei Gewinden unterschiedlicher Steigung ausgebildet ist. Eine solche Doppelschraube wird in Verbindung mit einer mit einem Flansch versehenen Mutter 23 eingesetzt, welche in einer durchgehenden Öffnung 22 des Trägers 12 angeordnet und dort beispiels weise mittels Schrauben festgelegt ist. Bei der Verwen dung einer Doppelschraube 16 c als Stellschraube ist es möglich, entweder eine nach unten gerichtete Druckkraft oder eine nach oben gerichtete Hubkraft auf den horizon talen Teil 5 des Blockes 1 auszuüben. Das Spiel zwischen den Innenflächen der Seitenteile 6 des Blockes 1 und den ihnen gegenüberliegenden Flächen der Führungsstange 2 kann also entsprechend den Erfordernissen eingestellt werden. Die Zahl und die Lage der Stellschrauben kann entsprechend den Erfordernissen und der Länge des Blockes 1 auch bei Doppelschrauben mit verschiedener Steigung der beiden Gewinde gewählt werden.

In Fig. 12 bis 14 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von weiteren Linearkugellagern gezeigt, bei denen die Erfindung verwirklicht werden kann. Im einzelnen zeigt Fig. 12 ein Linearkugellager B, bei dem in den Lager block 1 zwei Lagerschienen 24 eingesetzt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 hat die Aussparung 7 an der Unterseite des Lagerblockes 1 einen im wesent lichen rechteckigen Querschnitt. Bei dem Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 14 ist die Aussparung 7 an der Unter seite des Lagerblockes des Linearkugellagers B im Quer schnitt im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet.

In diesem Fall hat jede der in Längsrichtung der Innen fläche der Aussparung 7 verlaufenden Kugelnuten 8 für die belasteten Kugeln eine Querschnittsform, welche einer Hälfte eines ovalen Langlochs entspricht. Gleichzeitig werden die durchgehenden Kanäle 9 für die nicht belasteten Kugeln durch eine tiefe Längsnut 9 b an der Innenfläche der Aussparung 7 gebildet. Dabei ist in die Aussparung 7 ein Kugelkäfig 25 eingepaßt. An den beiden stirnseitigen Enden des Lagerblockes 1 sind wieder Abdeckungen (nicht dargestellt) vorgesehen. Jede dieser Abdeckungen besitzt an ihrer Innenseite zwei Führungsnuten. Die Kugelnuten 8 und die Kugelkanäle 9 bilden in Verbindung mit den Füh rungsnuten in den Abdeckungen endlose geschlossene Kugel schleifen. Die Führungsschiene 2 ist auf jeder Seite ihres Schulterteils mit einem in Längsrichtung verlaufen den Vorsprung bzw. einer Rippe versehen. An beiden Seiten jeder Rippe ist dabei jeweils eine Kugelnut 10 ausgebil det. Bei zusammengebautem Lager ist jede Rippe 26 fest zwischen zwei Reihen von Kugeln 4 festgeklemmt, welche in ihren zugeordneten endlosen Kugelschleifen laufen.

Auch bei dem betrachteten Linearkugellager ist es mög lich, das Spiel d zwischen den Innenflächen der Seiten teile 6 des Lagerblockes 1 und den ihnen gegenüber liegenden Flächen der Führungsschiene 2 mit Hilfe von Stellschrauben so einzustellen, daß die Kugeln im mittle ren Teil der die belasteten Kugeln aufnehmenden Kugel kanäle mit der richtigen Vorspannung beaufschlagt werden und in den Endbereichen dieser Kugelkanäle allmählich entlastet werden.

Claims

Lagerspiel-Einstelleinrichtung für ein Linear-Kugellager mit einem Lagerblock mit einem horizontalen Teilstück und zwei von den Längsseiten des horizontalen Teilstücks nach unten abstehenden Seitenteilen, wobei das horizon tale Teilstück und die Seitenteile eine Aussparung defi nieren, die sich nach unten öffnet und wobei jeder der Seitenteile an seiner Innenfläche mit einer in Längs richtung verlaufenden Kugelnut versehen ist und einen der Kugelnut zugeordneten durchgehenden Kugelkanal auf weist, mit einer Führungsstange, die einen oberen Teil aufweist, welcher von der Aussparung des Lagerblockes mit vorgegebenem Spiel aufgenommen wird und welcher mit Kugelnuten versehen ist, die jeweils einer zugeordneten Kugelnut des Lagerblockes gegenüberliegen und gemeinsam mit diesen geteilte Kugelkanäle bilden, mit zwei Ab deckungen, von denen jede an jeweils einem stirnseitigen Ende des Lagerblockes befestigt und an ihrer Innenseite mit Führungsnuten versehen ist, von denen jede zur Bil dung einer endlosen, geschlossenen Kugelschleife jeweils einen zusammengesetzten Kugelkanal mit dem zugeordneten durchgehenden Kugelkanal verbindet, und mit Kugeln in den geschlossenen Kugelschleifen,
wobei an der Oberseite des horizontalen Teils des Lager blockes oberhalb der Seitenteile zwei in Längsrichtung des Blockes verlaufende Montageflächen vorgesehen sind;
wobei an den Montageflächen ein Träger mittels mehrerer Befestigungsschrauben befestigt ist, wobei zwischen dem mittleren Teil der Oberseite des Lagerblockes und der Unterseite des Trägers ein Spalt vorgesehen ist;
und wobei der Träger von mindestens einer Stellschraube durchgriffen wird, welche auf den mittleren Teil des horizontalen Teils des Lagerblockes zwischen den Montage flächen desselben derart einwirkt, daß der horizontale Teil des Lagerblockes beim Anziehen der Stellschraube elastisch derart verformt wird, daß das Spiel zwischen den Innenseiten der Seitenteile des Lagerblockes und den ihnen gegenüberliegenden Flächen der Führungsstange auf den gewünschten Wert eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stellschrauben (16, 16 a, 16 b, 16 c) vorgesehen sind, welche längs des mittleren Teils des horizontalen Teils (5) des Lagerblockes (1) angeordnet sind und von denen die beiden äußersten als Druckschrauben (16 a) aus gebildet sind, mit deren Hilfe auf die Endbereiche des horizontalen Teils (5) des Lagerblockes (1) ein nach un ten gerichteter Druck ausübbar ist, während andere Stell schrauben, die zwischen diesen Druckschrauben (16 a) an geordnet sind, als Zugschrauben (16 b) ausgebildet sind, mit deren Hilfe das in Längsrichtung mittlere Teilstück des horizontalen Teils (5) des Lagerblockes (1) nach oben anhebbar ist, so daß beim Anziehen der Stellschrau ben (16 a, 16 b) das Spiel (d) an den beiden Endbereichen erhöhbar und für das in Längsrichtung mittlere Teilstück des Lagerblockes (1) verringerbar ist.