DE3440102A1

DE3440102A1 - Waelzkoerperumlauflager

Info

Publication number: DE3440102A1
Application number: DE19843440102
Authority: DE
Inventors: Albrecht Blatter
Original assignee: W SCHNEEBERGER AG MASCHINENFABRIK
Current assignee: W SCHNEEBERGER AG MASCHINENFABRIK
Priority date: 1983-12-21
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1985-10-03
Also published as: US4583793A; JPS60205013A; CH663648A5; FR2557229B1; FR2557229A1

Description

Wälzkörperumlauflager
Die Erfindung betrifft ein Wälzkörperumiauflager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Wälzkörperumlauflagern bewegen sie die Wälzkörper abwechselnd auf Wegen verschiedener Krümmung, wobei zumeist ein Wechsel von gerader und krummliniger Bewegung erfolgt. Daher kann man die Führung der Wälzkörper, welche den verkanntungsfreien Lauf und eine minimale Reibung aneinander und am Gehäuse zum Zwecke hat, nicht mit den für Linear- und Rund-lager üblichen starren Käfigen lösen. Für viele Wälzkörperumlauflager hat man deshalb Trennstücke zwischen die aufeinanderfolgenden Wälzkörper einge.legt, was aber nicht immer zu einer ausreichend dauerhaften Lösung des Problems führt und bei Kreuzrollenumlauflagern ganz ausgeschlossen ist.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde ein Wälzkörperumlauflager (insbesondere Kreuzrollenumlauflager) zu schaffen, das eine saubere Führung der Wälzkörper bei geringem Verschleiss und guter Lebensdauer gewährleistet, das aber trotzdem wirtschaftlich vorteilhaft ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Wälzkörperumlauflager gemäss Patentanspruch 1 vorgeschlagen.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die einzelnen Käfigelemente mit jeweilen nur einem Rollkörper eine den Trennkörpern überlegene Führung der Wälzkörper sicherzustellen vermögen, wobei die Erfindung eine für Kreuzrollenumlauflager anwendbare Lösung bietet, die bisher ganz fehlte.
Dabei ist zu beachten, dass Kreuzrollenumlauflager nur in sehr bescheidenen Stückzahlen angewendet wurden, weil sie sehr schlechte Standzeiten hatten, und dies, obschon man gerade bei Kreuzrollenanordnungen die Vorteilhaftigkeit von Umlauflagern sehr zu schätzen wüsste.
Die Erfindung eröffnet dadurch den Kreuzrollenumlauflagern die seit langem erwünschte breite Anwendbarkeit, weil sie es ermöglicht wesentlich erhöhte Standzeiten bei unwesentlich unterschiedlichen Herstellungskosten zu erzielen.
Weil sich die Käfigelemente mit ihren Stirnseiten aneinander stützen können und sie mit ihren z.B. Kanten und einigen Flächen am Gehäuse für Führung sorgen können, ist ein möglichst reibungsloser verkanntungsfreier Lauf der Wälzkörper möglich, wobei sie vorzugsweise nur mit ihren zu Oeffnungen des Käfigelementes herausstehenden Rollflächen am Gehäuse Kontakt machen können.
Wenn man bevorzugterweise die Stirnseiten jedes Käfigelementes mit zwei im Winkel von über 90° zueinander verlaufenden Stirnflächen versieht, die z.B. während der Bewegung entlang der Laufbahn bzw. bei der Umlenkung mit den entsprechenden Stirnflächen der nächstfolgenden Käfigelemente zumindest angenähert parallel sind, so ist die geschilderte Führung ganz besonders gut, wobei dann im Uebergang nur eine Berührung entlang der vorteilhaft gerundeten Kante zwischen den Stirnflächen erfolgen kann, was eine störungsfreie Wegfindung der einzelnen Käfigelemente fördern kann.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kanten und Flächen (ausser den Stirnflächen) entsprechend gerundet sind. Man kann sich vorstellen, dass das Käfigelement in einen Kubus passt, dessen Kantenlänge kleiner als der Durchmesser des Wälzkörpers ist. Die Stirnflächen wären zur Hälfte schräg abgeschnitten um die beim Umlenken tragende Fläche zu erhalten und den Abstand beim Umlenken konstant zu halten.
Während man bei Kugeln deren Oberfläche (ihre ganze Oberfläche stellt Rollfläche dar) an 4 sich paarweise gegenüberliegenden Käfigelement-Seiten austreten lassen kann (die restlichen beiden Seiten sind Stirnseiten), wird man bei Rollen ein Austreten der Mantelfläche (als Rollfläche) naturgemäss nur an zwei sich gegenüberliegenden Seiten wünschen, weil sonst ja ein gegenseitiger Rollenkontakt bestehen könnte. Die Enden der Rollen dürfen möglichst nicht austreten, weil sie zu den gefürchteten Abnutzungsschäden und zum Verkeilen führen können. Daher wird man die eine Oeffnung des Käfigelements vorzugsweise so gross machen, dass man die Rolle oder Kugel eindrücken kann, diese aber nicht mehr von alleine herauszufallen vermag. Das geht bei geeigneten Kunststoffen, wie z.B. Polyamiden sehr leicht unter Ausnutzung der Materialelastizität. Ist jeder Wälzkörper einmal in sein Käfigelement eingesetzt, so kann man die Käfigelemente in geeigneter Weise leicht in das Gehäuse des Wälzkörperumlauflagers einsetzen, z.B. indem man Schrauben einer den Umlenkkanal enthaltenden geteilten Schale locker genug lässt und erst nach erfolgtem Füllen anzieht.
Rollen, deren Höhe kleiner ist als ihr Durchmesser eignen sich hervorragend für die geschilderte bevorzugte Ausführungsform des Käfigelementes und zeichnen sich durch gute Laufeigenschaften in einem erfindungsgemässen Rollenumlauflager insbesondere Kreuzrollenumlauflager aus.
Die Laufbahn eines erfindungsgemässen Wälzkörperumlauflagers kann einfach an einem Laufbahnkörper hergestellt werden, wobei Stahl und Hartmaterial bevorzugte Werkstoffe sind. Der Rest des Gehäuses ist z.B. eine geteilte Schale, welche mit dem Laufbahnkörper verbunden ist und den Umlaufkanal enthält oder mit dem Laufbahnkörper zusammen bildet.
Die Schale kann z.B. aus Leichtmetall oder Kunststoff hergestellt werden. Die Wälzkörper können übliches Material sein, wobei die Rollen die genannte kürzere Höhe haben sollten.
Die Käfigelemente lassen sich mit der ausreichenden Kunststoffpräzision spritzen.
Es ergibt sich dadurch, dass eine wirtschaftliche Herstellung des erfindungsgemässen Wälzkörperumlauflager möglich ist und seine Standzeit ein Vielfaches mancher bisheriger Lager erreichen kann, insbesondere wenn man die bislang ungeführten Kreuzrollemumlauflager als Vergleichsbasis annimmt.
Die üblichen Kreuzrollenumlauflager machen die Verwendung einer gleichen Anzahl Rollen in beiden Richtungen nötig, während man beim erfindungsgemässen Kreuzrollenumlauflager der Belastung entsprechend auch eine stärkere Bevorzugung einer Seite vornehmen kann, indem man ihr mehr Rollen zuteilt, weil die Käfigelemente die Rollenführung übernehmen, gleich in welcher Reihenfolge die Rollen stehen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung beispielsweise erörtert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kreuzrollenumlauflagers, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kreuzrollenumlauflager, Fig. 3 einen vergrösserten Schnitt nach Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 bis 6 eine vergrösserte Darstellung eines Käfigelementes, und zwar Fig. 4 in Endansicht mit Rolle bestückt, Fig. 5 in Seitenansicht nach Pfeil V in Fig. 4, Fig. 6 im Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 4, Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 2, teilweise gebrochen, Fig. 8 eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung eines Kugelkäfigelementes, und Fig. 9 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht des Kugelkäfigelements nach Fig. 8.
Es scheint ausreichend, wenn das komplizierteste Beispiel, nämlich das Kreuzrollenumlauflaqer 1 gemäss Fig. 1 bis 7 und nur noch ein Kugelkäfigelement nach Fig. 8 und 9 besprochen wird, kann sich doch der Fachmann danach leicht auch die passende Abwandlung für Umlauflager mit achsparallelen oder fächerartig umlaufenden Rollen und die äquivalenten Kugelumlauflager vorstellen. Sie haben einfachere Käfigelemente, bei denen aber alle Merkmale nach dem hier geschilderten Beispiel analog gewandelt enthalten sind.
Das in den Fig. 1 bis 7 dargestellte Wälzkörperumlauflager ist ein Kreuzrollenumlauflager 1, dessen Gehäuse 10 aus dem Laufbahnkörper 11 mit der V-förmigen, zweigeteilten Laufbahn 12 und der zweigeteilten Schale 13 mit dem von ihr und dem Laufbahnkörper eingeschlossenen Umlenkkanal 14 besteht. Dabei sind die beiden Teile der Schale 13 mit dem Laufbahnkörper 11 durch die Schrauben 15 verbunden. In Fig. 1 sieht man auch die Befestigungslöcher 16, welche mit oder ohne Gewinde der Anbringung des Kreuzrollenumlauflagers 1 an einer Maschine dienen. In Fig. 3 ist zudem eine Rollbahn 17 eines Maschinenteiles angedeutet, so dass ersichtlich ist, wie das Rollen der Rollen 2 zwischen der Laufbahn 12 und der Rollbahn 17 erfolgen könnte, was je im übrigen jedem Fachmann verständlich ist. Laufbahn 12 und Rollenbahn 17 sind 900 Prismenbahnen.
Jede Rolle 2 sitzt in einem eigenen Käfigelement 3 aus Kunststoff, aus dem sie nur mit Rollflächen 20 zum Fenster 30 und zur Einsetzöffnung 31 (nur in Fig. 6 bezeichnet) heraustreten kann um mit der Laufbahn 12 und der Rollbahn 17 in Kontakt zu treten.
Jedes Käfigelement 3 hat zwei Stirnseiten 32 (nur in Fig. 5 bezeichnet), welche eine sogenannte vertikale Stirnfläche 33 und eine schräge Stirnfläche 34 hat.
In Fig. 7 sieht man, wie die vertikalen Stirnflächen 33 sich berühren, wenn die Käfigelemente 3 mit den Rollen 2 sich entlang der Laufbahn 12 bewegen, während eine Berührung der schrägen Stirnflächen 34 erfolgt, wenn sich die Käfigelemente 3 im Bogen 140 des Umlaufkanals 14 befinden.
Beim Uebergang zwischen Laufbahn 12 und Bogen 140 erfolgt ein Abrollen an den Kanten 35 (nur in Fig. 4 und 5), was aber nicht besonders dargestellt ist, weil es leicht vorstellbar ist.
Auf diese Weise ist es möglich, dass zwar ein sauberes und verkantungsfreies Abrollen der Rollen 2 auf Laufbahn 12 und Rollbahn 17 erfolgt, dass aber ein Reiben der Rollen 2 aneinander und am Gehäuse 1 ausser dem Rollen unterbleibt, und ein Beschädigen des Umlaufkanals 14 nicht möglich ist, wodurch nicht nur die Lebensdauer erhöht, sondern auch die Leichtgängigkeit bei geziemender Dämpfung gewährleistet werden kann.
Wenn man anstelle der Rollen 2 Kugeln 200 (Fig. 8 und 9) verwenden will, kann man die einzelnen Käfigelemente 300 analog ausbilden, wobei die Rollfläche 220 der Kugel 200 nur durch die Fenster 330 und durch die Einsetzöffnung 331 austritt und daher jedes Reiben der Kugeln 200 aneinander unterbleibt und auch ein Beschädigen des Gehäuses 1 nicht erfolgen kann.
Auch das Käfigelement 300 hat Stirnflächen 333 und 334 mit einer dazwischenliegenden Abrollkante 335 an seinen Stirnseiten 332, welche die gleiche Funktion haben, wie sie für die entsprechenden Teile beim Rollen-Käfigelement 2 beschrieben wurden.
Man kann den Laufbahnkörper aus z.B. Stahl oder Hartmaterial und die Schale aus Leichtmetall oder Kunststoff fertigen, und auch die Rollen und Kugeln aus an sich herkömmlichen Material herstellen. Als Käfigmaterial kommt ein genügend zäher und relativ gut selbstschmierender Kunststoff in Frage, wie bestimmte Polyamide. Die Fertigung der Teile nach bekannten Methoden ist dem Fachmann geläufig und bedarf keiner Erklärung.
Analog sind auch einfache Umlauflager mit achsparalleler Rollrichtung konstruierbar, was nicht weiter besprochen zu werden braucht.

Claims

Patentansprüche 1. Wälzkörperumlauflager mit einem Gehäuse, das eine Laufbahn und einen Umlaufkanal aufweist, und mit entlang der Laufbahn und des Umlaufkanals aneinandergereihten Wälzkörpern, welche im Gebrauch zwischen der Laufbahn und einer ihr gegenüberliegenden Rollbahn rollen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder Wälzkörper (2; 200) in einem eigenen Kunststoff-Käfigelement (3; 300) sitzt, wobei die Käfigelemente (3; 300) mit ihren Stirnseiten (32; 332) lose aneinanderstossend aneinandergereiht sind.
2. Wälzkörperumlauflager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wälzkörper (2; 200) nur mit seiner zu Oeffnungen (30, 31; 330, 331) seines Käfigelementes (3; 300) heraustretenden Rollfläche (20; 220) mit dem Gehäuse (10;-) in Berührung tritt.
3. Wälzkörperumlauflager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wälzkörper (2; 200) durch sein Käfigelement (3; 300) am Gehäuse (10;-) geführt ist.
4. Wälzkörperumlauflager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stirnseite (32; 332) jedes Käfigelementes (3; 300) zwei zueinander in einem Winkel von über 900 stehende Stirnflächen (33, 34; 333, 334) aufweist, deren eine (33; 333) zur Laufbahn (12;-) wenigstens angenähert senkrecht steht, wenn das Käfigelement (3; 300) auf der Laufbahn (12;-) ist, während die andere Stirnfläche (34; 334) während einer Umlenkung des Käfigelementes (3; 300) in einem Umlenkbogen (140;-) des Umlaufkanals (14;-) wenigstens angenähert radial zum Umlenkbogen (140;-) gerichtet ist.
5. Wälzkörperumlauflager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine V-förmige prismatische Laufbahn (12) vorgesehen ist, deren beide Teile einen Winkel von 900 miteinander einschliessen.
6. Wälzkörperumlauflager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass darin Kugeln (200) vorgesehen sind.
7. Wälzkörperumlauflager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass darin Rollen (2) vorgesehen sind.
8. Wälzkörperumlauflager nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kreuzrollenlager (1) ausgebildet ist.
9. Wälzkörperumlauflager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine ungleiche Zahl von Rollen (2) dem einen und dem anderen Teil der Laufbahn (12) zugeordnet sind.
10. Wälzkörperumlauflager nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge jeder Rolle (2) kleiner ist als ihr Durchmesser.