DE3447620C2 - Linearwälzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Linearwälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE-OS 18 12 376 zeigt ein solches Linearwälzlager, bei dem die Wälzkörper- Endlosbahnen mit ihren Rücklaufbahnen gegenüber der senkrechten Längsmittelebene nach außen versetzt sind. Diese Bauweise bedingt eine beträchtliche Breite des Schlittens, was bei der bekannten Anordnung insbesondere deswegen notwendig ist, weil die Verbindungsabschnitte praktisch in der gleichen Horizontalebene liegen wie die geradlinigen Lastlaufbahnen, und sich demzufolge auch die Rücklaufbahnen in dieser Ebene befinden.

Aus der DE 26 07 674 A1 ist ein Linearwälzlager bekannt, bei dem die gekrümmten Verbindungsabschnitte ebenfalls in einer Ebene liegen, die durch die gerade Lastlaufbahn und die gerade Rücklaufbahn definiert werden. Es sind mehrere Wälzkörper-Endlosbahnen kreisförmig um den Querschnitt der Führungsschiene herumgruppiert. Die Führungsschiene besitzt insgesamt vier Laufbahnen herumgruppiert. Die Führungsschiene besitzt insgesamt vier Laufbahnen für belastete Wälzkörper. Durch diese Bauweise wird eine beträchtliche Baugröße des Schlittens erforderlich.

Nach der DE 33 07 010 A1 besitzt ein Linearwälzlager mehrere Endlos-Umlaufbahnen für die Wälzkörper, wobei die Kugeln in dem Bereich der Lastlaufbahnen durch Käfige gehalten werden.

Die hier in Rede stehenden Linearwälzlager werden für verschiedenste Zwecke eingesetzt, im allgemeinen Maschinenbau, bei Transportmaschinen, bei Handhabungsautomaten und dergleichen. Durch die Rücklaufbahnen und die Lastlaufbahnen und die diese verbindenden Verbindungsabschnitte wird im Stand der Technik jeweils eine Ebene gebildet, in der sich Rücklaufbahnen, Lastlaufbahnen und Verbindungsabschnitte befinden. Hierdurch wird im Stand der Technik auch die relative Lage der Lastlaufbahnen und der Rücklaufbahnen in Bezug auf die Führungsschiene in Grenzen festgelegt. Dies steht der Ausbildung eines schmalen Schlittens entgegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearwälzlager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art anzugeben, welches eine beträchtlich verringerte Breite des Schlittens zuläßt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhaft Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Linearwälzlager sind die Rücklaufbahnen gegenüber den Lastlaufbahnen des Schlittens zu dessen Längsmittelebene hin nach innen versetzt. Ferner sind die Verbindungsabschnitte derart räumlich gekrümmt ausgebildet, daß sie von der Führungsschiene wegführen, also einen Bogen um den Randbereich der Führungsschiene machen. Diese Merkmale machen es möglich, den Schlitten relativ schmal auszubilden; denn eine Kollision der Laufbahnen mit der Führungsschiene läßt sich bei schmaler Ausbildung des Schlittens nur dadurch erreichen, daß die Verbindungsabschnitte "nach außen" gekrümmt ausgebildet werden.

Außerdem kann die Endlosbahn für die Kugeln 3 ohne weiteres symmetrische Form haben, was zur Erhöhung der Anzahl gemeinsam brauchbarer Komponenten und damit zu preiwerterer und einfacherer Herstellung beiträgt. Da des weiteren die Verbindungsabschnitte relativ größer gemacht werden können, kann deren Krümmungsradius ebenfalls relativ groß gemacht werden, was eine glatte Bewegung der Wälzkörper bei minimaler Reibung ermöglicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Linearwälzlagers zur reibungsarmen, verschieblichen Lagerung eines Schlittens auf einer Führungsschiene,

Fig. 2 eine Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaues des Linearwälzlagers,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Schlitten-Schienen-Anordnung nach Fig. 11 bei einigen entfernten Teilen,

Fig. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des geometrischen Verlaufs der beiden Kugel-Endlosbahnen, wie diese in der Wälzlageranordnung nach Fig. 1 vorgesehen sind,

Fig. 6a ein Schrägansicht einer Seitenplatte 4, die Bestandteil des Schlittens der Anordnung nach Fig. 1 ist,

Fig. 6b den Aufbau einer Führungsplatte 7, die in der Seitenplatte 4 zur Definition des Verbindungswegabschnittes einer Kugel-Endlosbahn vorzusehen ist,

Fig. 7a eine Schrägansicht einer Halteplatte 8, die am Schlitten 2 längs des Lastabschnittes der Endlosbahn vorzusehen ist, um die Kugeln an einem Herausfallen aus der Endlosbahn zu hindern, und

Fig. 7b und 7c schematische Darstellungen wie die Kugeln durch die Halteplatte 8 in Stellung gehalten werden.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Linearwälzlager. Eine gerade Führungsschiene 1 definiert einen linearen Weg für einen auf der Schiene längsverschieblich montierten Schlitten 2. Die Führungsschiene 1 hat etwa quadratischen Querschnitt mit einer Oberseite, einer Unterseite und zwei Seitenflächen mit einem Paar hierin eingearbeiteter Führungsnuten 1a. Die Führungsnuten verlaufen je parallel zur Längsrichtung der Führungsschiene 1. Der Schlitten 2 reitet auf der Führungsschiene 1 und ist auf dieser mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Linearwälzlagers so montiert, daß er praktisch reibungsfrei längs der Führungsschiene linear bewegt werden kann.

Fig. 2 zeigt, wie das als Linearkugellager ausgebildete Linearwälzlager in den Schlitten eingebaut ist. Der Schlitten 2 ist mit einer Endlosbahn für einen endlosen Umlauf von als Wälzkörper dienenden Kugeln 3 versehen, wenn sich der Schlitten 2 längs der Führungsschiene 1 linear bewegt. Der Endloslaufweg für die Kugeln 3 ist generell aus vier Abschnitten aufgebaut, nämlich aus einer Lastlaufbahn 2a, die geradlinig, parallel zu und der entsprechenden Führungsnut 1a der Führungsschiene 1 gegenüberliegend verläuft, einer Rücklaufbahn 2b, die im allgemeinen parallel zur Lastlaufbahn 2a verläuft, und einem Paar Verbindungsabschnitte 4a, 4a, von denen jeder etwa vertikal verläuft und die entsprechenden Enden von Last- und Rücklaufbahnen 2a und 2b verbindet. Die Kugeln 3 sind in dieser Endlosbahn so vorgesehen, daß sie in der Anzahl ausreichen, um eine glatte Relativbewegung zwischen Führungsschiene 1 und Schlitten 2 zu erlauben, und daß sie sich längs der Endlosbahn abwälzen können, wenn der Schlitten 2 längs der Führungsschiene 1 bewegt wird. In der Lastlaufbahn 2a der Endlosbahn liegen die Kugeln 3 zwischen Führungsschiene 1 und Schlitten 2, so daß ein Wälzkontakt in diesem Abschnitt sichergestellt ist.

Der Schlitten 2 ist mit einem Paar Seitenplatten 4, 4 versehen, von denen die eine auf der Vorderseite und die andere auf der Rückseite des Schlittens 2 sitzt und in denen je ein Verbindungsabschnitt der Endlosbahn definiert ist.

Eine Seitenabdichtung 5 dient zur Abdeckung der entsprechenden Seitenplatte 4. Der Schlitten 2 ist des weiteren mit einer unteren Abdeckung 6 versehen, die auf der Unterseite des Schlittens 2 befestigt ist.

Es sei bemerkt, daß die Rücklaufbahn 2b der Endlosbahn für die Kugeln 3 üblicherweise bei der Position a oder b in Fig. 2 angeordnet worden ist. Zwar erlaubt die Anordnung der Rücklaufbahn 2b bei der Position a oder b eine geringere Bauhöhe für den Schlitten 2; aber diese macht den Schlitten 2 notwendigerweise breiter. Außerdem handelt es sich bei der Führungsschiene 1 normalerweise um ein räumlich fixiertes Bauteil, während ein weiteres Bauteil normalerweise auf dem Schlitten 2 befestigt wird. Letzterer ist daher typischerweise mit Befestigungslöchern versehen, beispielsweise mit den Löchern 2c und 2d in Fig. 2. Dabei ist das Befestigungsloch 2c eine durchgehende Bohrung, während das Befestigungsloch 2d eine mit Innengewinde versehene Sackbohrung ist. Um daher solche Befestigungslöcher ohne Schächung der mechanischen Festigkeit des Schlittens 2 selber vorsehen zu können, muß der Schlitten 2 größer gemacht werden, insbesondere breiter.

Entsprechend der Erfindung ist jedoch die Endlosbahn für die Kugeln 3 so im Schlitten 2 definiert, daß die Rücklaufbahn 2b der Endlosbahn oberhalb der Lastlaufbahn 2a und nach innen zu verläuft, wie dieses am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Wie erwähnt, ist die Lastlaufbahn 2a der Endlosbahn definiert durch eine Nut oder einen Kanal, die bzw. der in den Schlitten der Führungsnut 1a der Schiene gegenüberstehend eingraviert ist und parallel zu dieser Führungsnut verläuft. Der Rücklaufabschnitt 2b kann als tunnelförmiger Kanal definiert sein, der im Körper des Schlittens vorgesehen ist und kann geradlinig oder gekrümmt verlaufen. Im dargestellten Fall ist die Rücklaufbahn 2b als geradliniger tunnelförmiger Kanal definiert, der sich horizontal und parallel zur Lastlaufbahn 2a erstreckt. Wesentlich dabei ist aber, daß die Rücklaufbahn 2b oberhalb der Lastlaufbahn 2a und generell nach innen zu verläuft. Sonach verläuft das Paar Verbindungsabschnitte 4a, 4a, die je die entsprechenden Enden der Last- und Rücklaufbahnen 2a und 2b miteinander verbinden, im allgemeinen nach oben, ist aber etwas einwärts geneigt. "Einwärts geneigt" oder "nach innen zu" bezieht sich auf die Längsmittelebene des Schlittens.

Die Kugeln 3 sind in der Endlosbahn in dichtem Kontakt zueinander angeordnet (siehe Fig. 3). Da die in Fig. 3 dargestellten Kugeln 3 jene sind, die in der Lastlaufbahn 2a der Endlosbahn liegen, sind sie längs einer geraden Linie angeordnet und werden teilweise von der Führungsnut 1a aufgenommen. Wenn sich daher der Schlitten 2 nach links oder rechts längs der Führungsschiene 1 bewegt, wälzen sich die Kugeln 3 längs der Lastlaufbahn 2a nach links oder nach rechts, um sich demgemäß in den Verbindungsabschnitt 4a in der Seitenplatte 4 zu bewegen. Da die Rücklaufbahn 2b im Schlitten 2 zwischen den Verbindungsabschnitten 4a, 4a in den Seitenplatten 4, 4 auf der Vorder- und Rückseite des Schlittens 2 definiert ist, bewegen sich die Kugeln 3 in die Rücklaufbahn 2b aus einem der Verbindungsabschnitte 4a, 4a und treten nach Passieren des anderen Verbindungsabschnittes wieder in die Lastlaufbahn 2a ein. Auf diese Weise zirkulieren die Kugeln 3 bei der Ausführung ihrer Wälzbewegung in einer geschlossenen Schleife und erlauben so eine lineare Relativbewegung zwischen Schlitten 2 und Führungsschiene 1.

Wie am besten aus Fig. 4 und 6a zu erkennen ist, ist der Verbindungsabschnitt 4a als ein in eine Seitenfläche der Seitenplatte 4 eingravierter Kanal definiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Verbindungsabschnitt 4a die allgemeine Form eines C bzw. dessen Spiegelbildes, und seine Form ist symmetrisch bezüglich der Mittellinie M-M. Eine Führungsplatte 7 (siehe Fig. 6b) ist ebenfalls vorgesehen und hat im allgemeinen die Form eines C oder des Spiegelbildes hiervon und stimmt mit der Form des Verbindungsabschnittes 4a überein. Die Führungsplatte 7 ist an der Oberfläche der Seitenplatte 4 befestigt, um den Verbindungsabschnitt 4a als Tunnel auszubilden. Es sei bemerkt, daß das obere und untere Ende der Führungsplatte 7 abgeschrägt oder verrundet ist, so daß die Kugeln 3 glatt in den Verbindungsabschnitt 4a einlaufen oder aus diesem herauslaufen können. Zu beachten ist, daß der Verbindungsabschnitt 4a symmetrisch bezüglich seiner Mittellinie M-M definiert ist und deshalb die Führungsplatte 7 bezüglich ihrer Mittellinie symmetrisch sein kann, also für alle vier Verbindungsabschnitte 4a des dargestellten Schlittens 2 benutzt werden kann. Dieses ist aus Herstellungsgesichtspunkten besonders vorteilhaft.

Die allgemeine Form der im dargestellten Schlitten 2 vorgesehenen beiden Endlosbahnen ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Dort ist die Lastlaufbahn mit L bezeichnet und die Rücklaufbahn mit R, während der Rest die Verbindungsabschnitte darstellt. Wie erwähnt, laufen die Kugeln 3 bei Ausführung ihrer Wälzbewegung längs des Endloslaufwegs, wenn sich der Schlitten 2 längs der Führungsschiene 1 bewegt.

Fig. 7a zeigt eine Halteplatte 8, die am Schlittenkörper längs des Lastabschnittes 2a befestigt ist, wie dieses am besten aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Die Halteplatte 8 hat langgestreckte Form und ist mit einem längsverlaufenden Schlitz 8a versehen, dessen Breite etwas kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln 3, so daß diese an einem Herausfallen gehindert sind, wenn sie sich längs des Lastabschnitts 2a bewegen. Ein solcher längsverlaufender Schlitz 8a ist erforderlich, um die Kugeln 3 im Lastabschnitt 2a in Wälzkontakt mit der Führungsnut 1a der Führungsschiene 1 zu halten. Die Halteplatte 8 ist des weiteren mit einem Paar angeformter Führungszungen 8b , 8b versehen, und zwar je eine an jedem Ende des Schlitzes 8a. Die Führungszungen 8b, 8b sind geeignet gekrümmt, um einen glatten Einlauf und Auslauf der Kugeln in die bzw. aus der Lastlaufbahn 2a zu ermöglichen.

Claims (5)

1. Linearwälzlager, umfassend:

• - eine Führungsschiene (1), auf deren beiden Seiten Laufbahnen (1a) für Wälzkörper (3) ausgebildet sind,
• - einen symmetrischen, im Querschnitt etwa U-förmigen Schlitten (2) mit zwei symmetrisch zu ihm und zu der Führungsschiene ausgebildeten Wälzkörper-Endlosbahnen, jeweils bestehend aus einer geradlinigen Rücklaufbahn (2b), einer geradlinigen Lastlaufbahn (2a) für belastete Wälzkörper und zwei Verbindungsabschnitten (4a), die die Rücklaufbahn mit der Lastlaufbahn verbinden, und
• - Wälzkörper, die in den Endlosbahnen umlaufen und im Bereich der Lastlaufbahn mit den Laufbahnen an der Führungsschiene in Kontakt stehen,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Rücklaufbahn (2b) gegenüber den Lastlaufbahnen (2a) des Schlittens nach innen zu dessen senkrechter Längsmittelebene hin versetzt sind, und
• - die Verbindungsabschnitte (4a) von der Führungsschiene weg räumlich gekrümmt ausgebildet sind.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsabschnitte (4a) bezüglich ihrer Mittelinien in der Form symmetrisch sind.

3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

• - eine im Bereich jeder Lastlaufbahn (2a) am Schlitten (2) befestigte und mit einem längs der Lastlaufbahn verlaufenden Schlitz (8a), dessen Breite etwas kleiner ist als die Größe der Wälzkörper (3), versehene Halteplatte (8) zum Rückhalten der Wälzkörper am Schlitten.

4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Halteplatte (8) an jedem Ende ihres Schlitzes (8a) eine Führungszunge (8b) aufweist, damit sich die Wälzkörper glatt in die Lastlaufbahn hinein und aus dieser heraus zu bewegen vermögen.

5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (3) Kugeln sind.