DE3419434C2

DE3419434C2 -

Info

Publication number: DE3419434C2
Application number: DE3419434A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Original assignee: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1983-05-26
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1988-11-10
Also published as: GB2142098A; DE3419434A1; GB2142098B; FR2546587B1; GB8413249D0; IT8421117A0; FR2546587A1; JPS6148022B2; IT1174553B; KR840008948A; KR860001682B1; JPS59219520A; IT8421117A1

Description

Die Erfindung betriff ein lineares Wälzlager nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Ein solches Wälzlager ist von der Anmelderin bereits vorge schlagen worden (DE-OS 34 17 160). Bei diesem Wälz lager besitzen die Laufbahneinsätze jeweils eine zylindri sche bzw. teilzylindrische Umfangsfläche. Es hat sich nun ge zeigt, daß die Ausrichtung der Laufbahneinsätze mit Schwie rigkeiten verbunden ist.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein lineares Wälzlager zu schaffen, bei dem die Laufbahneinsätze selbstaus richtend gelagert sind.

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

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, daß bei Krümmungen und Führungsschiene die Laufbahneinsätze der Krüm mung folgen, indem sie auf ihrer äußeren tonnenförmigen Um fangsfläche abrollen. Bei vertikalen Krümmungen der Führungs schiene werden die Laufbahneinsätze im wesentlichen vertikal verschwenkt. Bei horizontalen Krümmungen der Führungsschiene ändert sich die Richtung der Laufbahneinsätze bei gleichzei tiger horizontaler Verschwenkung des mit nur einem einzigen Befestigungsglied befestigten Laufbahndruckteils.

Es gibt zwar bereits mehrteilige Laufbahneinsätze, jedoch konnte die erfindungsgemäße Lösung der Befestigung der Lauf bahneinsätze in Verbindung mit deren spezieller Gestalt dem Stand der Technik nicht entnommen werden. In der DE-AS 19 49 182 ist ein Wälzlager mit selbsteinstellenden Laufbahnein sätzen beschrieben. Bei diesem bekannten Lager werden die Laufbahneinsätze zwischen kreisförmigen Segmenten und Außen ringen gehalten, jedoch fehlt ein Hinweis darauf, wie solche Laufbahneinsätze bei einer beweglich gelagerten Anordnung be festigt werden könnten. Die GB-PS 21 09 479 zeigt ein lineares Kugellager mit zylindrischem Laufbahneinsatz, der allerdings starr und unbeweglich in der Laufbahnnut befestigt ist.

Da die Laufbahneinsätze durch einfaches Einstellen eines ein zigen Laufbahndruckteils gleichzeitig befestigt werden können, erweist sich das Befestigen der Laufbahnen als einfach, was wiederum auf die Herstellungskosten günstig einwirkt. Auch wenn beim Einsetzen des Laufbahndruckteils ein Fehler auftreten sollte, besteht keine Möglichkeit für eine unerwünschte Ver schiebung des Krümmungsmittelpunkts der Nut für belastete Kugeln, da der Krümmungsmittelpunkt jeder Laufbahnnut mit der in dem Laufbahneinsatz ausgebildeten Nut für belastete Kugeln zusam menfällt. Es wird ein gleichförmiger Kontaktdruck der Kugeln aufrechterhalten.

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

Fig. 1 eine Frontansicht des linearen Wälz lagers;

Fig. 2 eine Aufsicht des linearen Wälzlagers;

Fig. 3 eine Frontansicht des linearen Wälz lagers, wobei die Endabdeckungen ent fernt sind;

Fig. 4 einen Schrägschnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 1;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V von Fig. 3;

Fig. 6 eine Frontansicht des Lagergrund körpers;

Fig. 7 eine Aufsicht des Grundkörpers;

Fig. 8 eine Bodenansicht des Grundkörpers;

Fig. 9 eine Seitenansicht des Grundkörpers;

Fig. 10 eine Frontansicht der Laufbahneinsätze;

Fig. 11 einen Längsschnitt einer der in Fig. 10 gezeigen Laufbahneinsätze;

Fig. 12 einen vertikalen Querschnitt einer Führungsschiene längs eines mittleren Abschnitts in Längsrichtung;

Fig. 13 eine Seitenansicht der Führungsschiene;

Fig. 14 eine quergeschnittene Frontansicht des Laufbahndruckteils längs eines mittleren Abschnitts in Längsrichtung; und

Fig. 15 eine Aufsicht des Laufbahndruckteils.

Das lineare Wälzlager umfaßt einen Grundkörper 1, der als einstückiges Teil mit kanalähnlichem Querschnitt ausgebildet ist und aus einem Deckenteil 2 und linken und rechten Randabschnitten 4, 5, die zwischen sich einen mittleren Hohlraum 3 von im wesentlichen recht winkligem Querschnitt ausbilden, besteht.

In gegenüberliegenden Flächen der Randabschnitte 4, 5 sind symmetrisch zueinander in bezug auf die Längsachse des Grundkörpers 1 linke und rechte Laufbahnnuten mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet, die sich zum mittleren Hohlraum 3 hin öffnen. An den unteren Enden der bogen förmigen Laufbahnnuten 6, 7 sind Anschläge 8, 9 vorgesehen. 0 ₁ ist Krümmungsmittelpunkt jeder der Laufbahnnuten 6, 7, der auf einer imaginären Linie Y ₁-Y ₁, die die Längsachse X ₁-X ₁ des Grundkörpers 1 unter einem Winkel von etwa 55° schneidet, angeordnet ist. Durch den festen Teil der Randabschnitte 4 bzw. 5 sind Kanäle 10, 11 für nicht belastete Kugeln von kreisförmigem Querschnitt gebohrt. Jeder der Kanäle für nicht belastete Kugeln hat einen Durch messer, der etwas größer als der Kugeldurchmesser ist. Die Kanäle für nicht belastete Kugeln erstrecken sich axial über die gesamte Länge des Grundkörpers 1. Somit sind, wie in den Fig. 3 und 6 dargestellt, die Kanäle 10, 11 für nicht belastete Kugeln auf den entsprechenden imaginären Linien Y ₁-Y ₁ angeordnet, wobei jede Linie die mittlere Achse X ₁-X ₁ des Grundkörpers 1 mit einem Winkel von etwa 55° schneidet. In vorbestimmten Abständen sind längs der longitudinalen Mitte des Deckenteils 2 des Grundkörpers 1 Gewindebohrungen 2 a gebohrt.

Der Grundkörper 1 ist aus Kunststoff hergestellt. Der leichte Grundkörper 1 vermindert wirk sam die Trägheit und kann daher geeignet für ein lineares Wälzlager verwendet werden, das wiederholt mit einer hohen Geschwindigkeit gestartet und ange halten wird.

Ein Paar linker und rechter Laufbahneinsätze 12, 13, die jeweils aus einem bogenförmigen Teil mit einem halb kreisförmigen Querschnitt bestehen, können in den im Grundkörper 1 ausgebildeten Laufbahnnuten 6, 7 aufgenommen werden. Wie besonders in den Fig. 3, 10 und 11 dargestellt, haben die Nuten 14, 15 für be lastete Kugeln jeweils einen halbkreisförmigen Quer schnitt und sind auf den inneren Umfangsflächen der Lagerlaufbahnen 12, 13 ausgebildet, so daß sie sich in axialer Richtung des Grundkörpers 1 entsprechend zu den Kanälen 10, 11 für nicht belastete Kugeln er strecken. Der Krümmungsmittelpunkt 0 ₂ jeder Nut für belastete Kugeln fällt mit dem Krümmungsmittelpunkt 0 ₁ der entsprechen den laufbahnaufnehmenden Nut zusammen. Somit sind die entsprechenden Krümmungsmittelpunkte 0 ₂ der Nuten 14, 15 für belastete Kugeln auf entsprechenden imaginären Linien Y ₂-Y ₂ angeordnet, die jeweils die Symmetrieachse X ₂-X ₂ Grundkörpers 1 mit einem Winkel von etwa 55° schnei den, wobei die Symmetrieachse X ₂-X ₂ mit der Längsachse X ₁-X ₁ des Grundkörpers 1 zusammenfällt. Weiter berühren die belasteten Kugeln B ₁ die Flächen der entsprechenden Nuten 14, 15 für belastete Kugeln unter einem Berührungs winkel β, der so ausgewählt wird, daß er etwa 45° be trägt. Entsprechend ist die Kontaktzone zwischen der Fläche jeder belasteten Kugel B ₁ und der Fläche der zugeordneten Nut 14 oder 15 für belastete Kugeln aufgrund der elastischen Verformung der Kugel und der Nut größer, so daß das Belastungsniveau, bezogen auf die Flächeneinheit der Kontaktzone, vermindert wird, wo durch die Belastungsfähigkeit des linearen Wälzlagers als ganzes vergrößert wird.

Weiter besteht jeder der Nuten 14, 15 für belastete Kugeln aus einer Nut mit kreisbogenförmigem Querschnitt mit einem Krümmungsradius, der etwa dem Durchmesser der Kugel entspricht. Die Ausbildung der Nuten 14, 15 für belastete Kugeln durch derartige bogenförmige Nuten gestattet, daß jede belastete Kugel B ₁ zwei Berührungspunkte hat, auch wenn auf das Lager eine Vorspannung oder eine Last in irgendeiner Richtung auf gebracht wird; daher liefern die belasteten Kugeln B ₁ eine ausgezeichnete Rollbewegung ohne irgendeinen Differentialschlupf. Da weiter die bogenförmigen Nuten eine Zweipunktberührung der belasteten Kugel B ₁ er möglichen, auch wenn eine schwere Last aufgebracht wird, werden die Kugeln elastisch verformt, so daß man eine breite Kontaktfläche erhält, wodurch die Belastbarkeit gesteigert wird. Die ideale Anordnung, in der zwei bogenförmige Nuten mit einem richtigen Berührungswinkel vorgesehen sind und der Aufbau, der eine Zweipunktbe rührung der Kugeln gestattet, schaffen einen Raum für die elastische Verformung der Kugel. Daher wird, auch wenn die Befestigungsfläche irgendeinen Fehler aufweist, dieser innerhalb des Lagers absorbiert, so daß es mög lich ist, eine natürliche gleichförmige Bewegung des Lagers zu erhalten.

Weiter weist jeder Laufbahneinsatz 12, 13 eine tonnen förmige äußere Umfangsfläche auf, wie dies in den Fig. 4, 5 und 10 dargestellt ist. Entsprechend werden longitudinale Spiele R₁, R₁ und seitliche Spiele R₂, R₂ zwischen den Laufbahnnuten 6, 7, die jeweils mittels einer ebenen Fläche ausgebildet sind, und den Endabschnitten der tonnenförmigen Laufboden einsätze 12, 13 ausgebildet, so daß diese in vertikaler und horizontaler Richtung in bezug auf die Laufbahnnuten 6, 7 des Grundkörpers 1 schwingen können, wobei ihre mittleren Abschnitte als Drehpunkte dienen. Entsprechend schwin gen, auch dann, wenn die Führungsschiene 16 gebogen ist, die Laufbahnnuten 12, 13, um ihre Richtungen im Verhältnis zum Grad der Verbie gung zu ändern, wenn der Grundkörper 1 den gebogenen Abschnitt der Führungsschiene 16 überläuft, so daß sie genau deren Biegung folgen. Wenn der Grundkörper 1 einen normalen, geraden Abschnitt der Führungs schiene 16 erreicht, schwingen die Laufbahneinsätze 12, 13 wieder in ihren normalen Zustand zurück, wodurch ihre Symmetrieachse X ₂-X ₂ mit der Längsachse X ₃-X ₃ der Führungsschiene 16 zusammenfällt. Auf diese Weise bewirkt das lineare Wälzlager eine Ausrichtung.

Im mittleren Hohlraum 3 des Grundkörpers 1 kann die Führungsschiene 16 eingepaßt und an einem bewegbaren oder festen Teil einer Werkzeugmaschine mittels z. B. Schrauben befestigt werden. Wie in den Fig. 3, 12 und 13 dargestellt, weist die Führungsschiene 16 auf ihrer linken und rechten geneigten Seitenfläche 17, 18 Lastnuten 19, 20 mit halbkreisförmigem Querschnitt auf, die sich axial entsprechend zu den Nuten 14, 15 für belastete Kugeln in den Laufbahneinsätzen 12 bzw. 13 erstrecken. Der Krümmungsmittelpunkt 0 ₃ jeder der Nuten 19, 20 für belastete Kugeln liegt auf einer ima ginären Linie Y ₃-Y ₃, die die Längsachse X ₃-X ₃ der Führungs schiene 16, die mit der Längsachse X ₁-X ₁ des Grundkör pers zusammenfällt, unter einem Winkel von etwa 55° schneidet. Weiter fällt der Krümmungsmittelpunkt 0 ₃ jeder der Nuten 19, 20 für belastete Kugeln mit den beiden Krümmungsmittelpunkten 0 ₁ jeder der Laufbahn- Nuten 6, 7 und dem Krümmungsmittelpunkt 0 ₂ der Nuten für belastete Kugeln 14, 15, die in den Laufbahnen 12, 13 ausgebildet sind, zusammen. Somit werden mittels dieser Nuten 14, 15 und 19, 20 für belastete Kugeln zwei belastete Kanäle ausgebildet. Weiter besteht, ähn lich wie die in den Laufbahneinsätzen 12, 13 ausgebildeten Nuten 14, 15 für belastete Kugeln jede der in der Schiene 16 ausgebildeten Nuten 19, 20 für belastete Kugeln aus einer Nut mit einem halbkreisförmigem Querschnitt, deren Krümmungsradius etwa dem Durchmesser der Kugel entspricht. Weiter weisen, ähnlich wie die in den Laufbahneinsätzen 12, 13 aus gebildeten Nuten 14, 15 für belastete Kugeln die in der Führungsschiene 16 ausgebildeten Nuten 19, 20 für belastete Kugeln einen Berührungswinkel β ₁, von 45° in bezug auf die belasteten Kugeln B ₁ auf, wodurch die Belastungs fähigkeit des Lagers gesteigert wird.

An den Enden des Grundkörpers 1 sind Endabdeckungen 21, 22 aus Kunststoff mit Schrauben befestigt.

Die Endabdeckungen 21 und 22 schaffen mit den Kugelumlenknuten 26 a, 26 b eine Verbindung zwischen den Kanälen für belastete Kugeln und den Kanälen 10 bzw. 11 für nicht belastete Kugeln.

Am Deckenteil 2 des Grundkörpers 1 ist mittels Schrauben 30 ein Laufbahndruckteil 29 einstellbar angeschraubt. Das Laufbahndruckteil 29 besteht aus einem Keilteil, das aus einer Platte mit trapezförmigem Querschnitt aus gebildet ist. Das Laufbahndruckteil 29 ist mittels Schrauben 30 befestigt, die in entsprechende Gewinde bohrungen 2 a im Deckenabschnitt 2 eingeschraubt sind. Die Keilflächen 29 a, 29 b des Laufbahndruckteils 29 sind so angeordnet, daß sie in Längsrichtung an den oberen Seiten flächen 12 a, 13 a der in den Laufbahnnuten 6, 7 im Grundkörper 1 befestigten Laufbahneinsätze 12, 13 anliegen. Dann wird das Laufbahndruckteil 29 unter dieser Bedingung durch Anziehen der Schrauben nach oben gezogen. Entsprechend tritt aufgrund der Keilwirkung das Laufbahndruckteil 29 zwangsläufig in die zwischen dem Deckenabschnitt 2 und den longitudinalen oberen inneren Seitenflächen 12 a, 13 der Laufbahneinsätze 12, 13, die einander gegenüberliegen, gebildeten Spalte ein, um sich an die Laufbahneinsätze 12, 13 anzupassen. Hier durch werden diese in ihren ent sprechenden Drehrichtungen mittels des Laufbahndruck teils 29 durch die longitudinalen oberen inneren Seiten flächen 12 a, 13 a gedrückt. Entsprechend wird (s. Fig. 3) der Laufbahneinsatz 12 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, während der andere Laufbahneinsatz 13 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei die longitudinalen, unteren inneren Seitenflächen 12 b, 13 b die den inneren Seitenflächen 12 a, 13 a gegenüberliegen, gegen die Anschläge 8 bzw. 10 anschlagen. In diesem Fall besteht, da der Krümmungsmittel punkt 0 ₁ jeder Laufbahnnut 6, 7 vollständig mit dem Krümmungsmittelpunkt 0 ₂ jeder der belasteten Nuten 14, 15 in den Laufbahneinsätzen 12, bzw. 13 zusammenfällt, aufgrund des Laufbahndruckteils 29 keine Möglichkeit irgendeiner unerwünschten Verschiebung des Krümmungsmittel punkts 0 ₂ auch wenn irgendein Fehler beim Einbau der Laufbahneinsätze 12, 13 aufgetreten ist. Somit können der linke und der rechte Laufbahneinsatz 12, 13 gleichzeitig mit hoher Genauigkeit auf einfache Weise durch Betätigen eines einzigen Laufbahndruckteils 29 befestigt werden.

Claims

1. Lineares Wälzlager, mit einem Grundkörper (1), der ein Paar einander gegenüberliegende Randabschnitte (4), die zwischen sich einen sich in Längsrichtung erstrecken den, mittleren Hohlraum (3) definieren, aufweist und auf einer Führungsschiene (16) längsbeweglich mittels Kugeln gelagert ist, wozu jeder Randabschnitt (4, 5) in seiner Innenfläche eine sich zu dem Hohlraum hin öffenende Lauf bahnnut (6, 7) besitzt, in denen jeweils ein Laufbahnein satz (12, 13) halbkreisförmigen Querschnitts montiert ist, welche von am unteren Ende jeder Laufbahnnut (6, 7) ge bildeten, vorstehenden Anschlägen selbstausrichtend ge halten werden, indem ein Laufbahndruckteil (29) mit einem Befestigungsmittel einstellbar an der Innenfläche des Bo dens des Hohlraums (3) des Grundkörpers befestigt ist, da durch gekennzeichnet, daß die Laufbahnein sätze (12, 13) jeweils eine tonnenförmige Umfangsfläche be sitzen, und daß das Laufbahndruckteil (29) mit einem einzi gen Befestigungsglied (30, 2 a) befestigt ist.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Grundkörper (1) aus Kunststoff ge fertigt ist.

3. Wälzlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Verbin dungslinie der Berührungspunkte von Kugeln (B ₁) und Nuten (14, 15; 19, 20) für belastete Kugeln in den Laufbahnnuten bzw. in der Führungsschiene (16) und der Horizontalen etwa 45° beträgt.

4. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (14, 15; 19, 20) für belastete Kugeln jeweils einen kreisbogenförmigen Quer schnitt aufweisen.