DE3607524A1

DE3607524A1 - Richtungsumkehr-fuehrung von rollen-lagern fuer geradlinige bewegung

Info

Publication number: DE3607524A1
Application number: DE19863607524
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Geka
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1987-01-08
Also published as: FR2584155A1; FR2584155B1; GB2177463A; ES553039A0; ES8701924A1; DE3607524C2; GB8602722D0; GB2177463B; JPS624922A; JPH0526043B2; US4652147A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rich tungsumkehr-Führung eines Rollen-Lagers für eine end lose geradlinige Bewegung und im besonderen auf eine Richtungsumkehr-Führung, bei der die Bewegung der Rollglieder (-körper) aus der Spurrille der Schiene in die Richtungsumkehr-Führung glatt fließend ausge bildet ist, wodurch ermöglicht wird, daß der Gleit widerstand des Lagers verringert wird.

Bisher wurden in Gleitanordnungen die Rollkörper nach Passieren der Schiene, die den Belastungsbe reich für die Rollkörper darstellt, in eine bogenför mige Richtungsumkehr-Führung mit einem gleichbleiben den Radius geleitet und zu einer parallel zur Schiene angeordneten Rückführungs-Anordnung transportiert.

Aus der japanischen Patentanmeldung No. 2 45 933/1983, die vorhergehend vom gleichen Anmelder wie von der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde, ist es be kannt, daß die Bewegung der Rollkörper in der endlo sen Kreisführung glatt fließend wird, wenn der Radius des Bogens der Richtungsumkehr-Führung vergrö ßert wird.

Im Falle von gegenwärtig ausgestalteten Lagern be steht jedoch eine Begrenzung der Lagergröße und wenn der Radius des Bogens in der Richtungsumkehr-Führung ansteigt, vergrößert sich auch die Breite des Lagers und die Länge in Achsenrichtung, so daß der Radius des Bogens uneingeschränkt begrenzt und vorbestimmt ist. Demzufolge ergibt sich auch eine Begrenzung der Verminderung des Gleitwiderstandes zwischen der Rich tungsumkehr-Führung und der Schiene.

In letzter Zeit wurden eine Anzahl von Lagern für eine geradlinige Bewegung in der Industrie auf dem mechanisch/elektronischen Bereich eingesetzt und zur gleichen Zeit waren klein ausgelegte Lager für eine geradlinige Bewegung mit kleinerem Gleitwiderstand gefragt. Unter diesen Gegebenheiten ist es ein großes Anliegen, den Gleitwiderstand zu verringern.

Gewöhnlich stoßen die Rollkörper, die von der gera den Schiene in die Richtungsumkehr-Führung eintre ten, auf die äußere Wandoberfläche der Richtungsum kehr-Führung und die Bewegungsrichtung wird geän dert. Daher wird zu dieser Zeit der Gleitwiderstand verringert, wenn der anliegende Neigungswinkel zur Führung der Rollkörper klein wird. Mit anderen Wor ten, der Gleitwiderstand wird klein, mit einem Ver größern des Radius der äußeren Peripherie der Rich tungsumkehr-Führung. Im Gegensatz dazu liegt jedoch das Problem begründet, daß die Breite und Länge des Lagers vergrößert wird.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Richtungsumkehr-Führung eines Rollenlagers für eine geradlinige Bewegung anzugeben, bei welcher der Ra dius des Bogens der Richtungsumkehr-Führung mit dem größtmöglichen Wert im vorgegebenen Raum des Lagers angesetzt ist, ohne die Breite des Lagers und die Länge in Achsenrichtung zu verändern, wobei die Be wegung der Rollkörper in der endlosen Kreisführung glatt fließend gemacht wird und eine Verringerung des Gleitwiderstandes des Lagers ermöglicht wird.

Dieses Ziel wird erreicht mit einer Richtungsumkehr- Führung eines Rollenlagers für eine geradlinige Bewe gung umfassend: Ein Schienenteil, bei welchem die erste Schienenoberfläche in Längsrichtung von einer Achse der Schienenspur-Form gebildet wird; und ein Gleitteil, bei welchem die zweite Schienenoberfläche in einer zur ersten Schienenoberfläche korrespon dierenden Position angeordnet ist und gleichzeitig eine angepaßte Führung zur endlosen Kreisführung der Rollkörper fortlaufend zur ersten und zweiten Schie nenoberfläche ausgebildet ist, wobei beide das Schie nenteil und das Gleitteil durch die Rollkörper zwi schen der ersten und zweiten Schienenoberfläche mit einander in eine gleitbare Verbindung treten.

Die Richtungsumkehr-Führung der vorliegenden Erfin dung weist eines der folgenden Merkmale auf:

(1) Die Richtungsumkehr-Führung in dem Gleitteil zur Richtungsänderung der Rollkörper entlang einer gekrümmten Linie wird durch Kurven mit zwei oder mehr Arten von Krümmungen gebildet, die fortlaufend mit der Schiene sind, auf die die Lagerbelastung auferlegt wird.
(2) Die Richtungsumkehr-Führung in dem Gleitteil wird durch Bögen gebildet, die zwei oder mehr Arten von Radien aufweisen. Der erste Bogen im Nahbereich zur Schienenseite ist größer als der zweite, dem ersten nachfolgenden Bogen ausgebil det.
(3) Die Richtungsumkehr-Führung in dem Gleitteil ist als Ellipse ausgebildet, bei der wenigstens die Schienenseite eine kleinere Nebenachse ist.

Fig. 1A ist eine Querschnitts-Teilansicht, die die erste Ausführungsform der vorliegen den Erfindung zeigt;

Fig. 1B ist eine Querschnitts-Teilansicht, die eine abgeänderte Form von Fig. 1A zeigt;

Fig. 2 ist eine Querschnitts-Teilansicht, die die zweite Ausführungsform der Erfin dung zeigt;

Fig. 3, 4, 5, 8A und 8B sind schematische Erläuterungssdar stellungen, die verschiedene Arten von Lagern illustrieren, auf welche die Er findung angewendet werden kann, und

Fig. 6 und 7 sind Diagramme, die Versuchsergebnisse zeigen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun hierunter nachfolgend ausführlich mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung zur Erläu terung einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung. Fig. 1A ist eine Querschnitts-Teil ansicht, die die erste Ausführungsform der Erfindung gemäß der Linie A-A in Fig. 3 zeigt.

In den Darstellungen ist ein Beispiel des Lagers ge zeigt, welches so gestaltet ist, daß die Schienen oberfläche und die Rückführung in der gleichen Ebene angeordnet sind. Bezugsziffer 1 bezeichnet ein Gehäu se, 2 ist eine Spurrillen-Schiene und 3 beziffert Kugeln. Eine Schienen-Spurrille 1 a und eine Rückfüh rungsbohrung 1 b sind parallel zueinander in dem Ge häuse 1 angeordnet. Seitenplatten 4 sind an beiden Seiten der Schienen-Spurrille 1 a und der Rückfüh rungsbohrung 1 b befestigt. Eine Richtungsumkehr-Füh rung 4 a ist in jeder Seitenplatte 4 angeordnet. Die Richtungsumkehr-Führung 4 a ist in einer solchen Wei se ausgestaltet, daß die ersten äußeren Umfangs kreisbögen 6 a, die jeder einen Radius R ₁ haben, im Bereich eines Winkels α (etwa 30°) von der Randbe reichsoberfläche der Schienen-Spurrille 1 a und von der Randbereichsoberfläche der Rückführungsbohrung 1 b ausgehend gebildet werden, und daß der zweite äußere Umfangskreisbogen 7, der wie in Fig. 1A darge stellt ist, fortlaufend zwischen diesen beiden ersten Kreisbögen 6 a angeordnet ist und einen Radius R ₂ kleiner als R ₁ aufweist.

In der Darstellung bezeichnet L ₁ den Verminderungsbe trag in Breitenrichtung im Vergleich mit einer kon ventionellen Richtungsumkehr-Führung, die durch ei nen einzigen Kreisbogen mit dem Radius R ₁ gebildet wird, während L ₂ vergleichsweise den Verminderungs betrag in Richtung der Gleitachse darstellt. Es ist zu erwarten, daß die Richtungsumkehr-Führung gemäß der vorliegenden Erfindung kleiner als eine derar tige Konventionelle ausgebildet werden kann.

Fig. 1 bezieht sich auf ein Beispiel, bei dem die Abmessungen der Richtungsumkehr-Führung von der Länge L ₂ in Gleitrichtung und der Länge L ₁ in Brei tenrichtung vermindert werden können.

In Ergänzung zu der oben beschriebenen Ausführungs form aus Fig. 1A als einer angewendeten Form der vor liegenden Erfindung, ist es ebenso möglich, die Rich tungsumkehr-Führung 4 a in einer solchen Weise zu gestalten, daß der erste Kreisbogen 6 a auf der Schie nen-Spurrillen-Seite der Richtungsumkehr-Führung 4 a und der erste Kreisbogen auf der Rückführungs-Seite der Führung 4 a unsymmetrisch ausgebildet sind. Wenn beispielsweise der Winkel auf der Rückführungssei te größer angesetzt wird und der dritte Kreisbogen 8 mit einem Radius R ₃, der kleiner als der Radius R ₁ ist, fortlaufend mit dem zweiten Kreisbogen 7 a mit dem Radius R ₂ ausgebildet ist, kann die Breite der Rückführungsseite kleiner gemacht werden.

Einerseits vergrößert sich das Format der Richtungs umkehr-Führung, wenn der Bereich des ersten Kreisbo gens (Winkel von α) nahe der Schienenoberfläche zu groß ist. Andererseits kann die Wirkung der Erfin dung nicht erwartet werden, wenn der Bereich zu klein ist. Deshalb soll der Winkel α in Abhängigkeit an die Erfordernisse des Lagers angepaßt gewählt wer den.

Fig. 1B stellt eine abgeänderte Form der Fig. 1A dar. In dieser abgeänderten Form wird die Richtungs umkehr-Führung 4 a von den ersten, zweiten und drit ten Kreisbögen 6 b, 7 a, 8 die jeweils die Radien R ₁, R ₂ und R ₃ aufweisen, so gebildet, daß sie in bezug auf die Seiten der Schienen-Spurrille 1 a und der Rückführung 1 b symmetrisch wird. Mit dieser Anord nung hat die Richtungsumkehr-Führung von Fig. 1B eine noch kleinere Größe als die der Fig. 1A.

Kurz gesprochen, es ist ein wesentlicher Punkt von den Zusammensetzungs-Erfordernissen der vorliegenden Erfindung, daß der Kreisbogen (d. h. der erste Kreis bogen 6 a, 6 b) im Nahbereich der Schienenoberfläche von einem Kreisbogen gebildet wird, der größer als der nächste Kreisbogen (d. h. der zweite Kreisbogen 7, 7 a) ist. Wenn dieser Punkt unter Verwendung der Bezugsziffern der Radien der Richtungsumkehr-Führung aus den Darstellungen ausgedrückt wird, kann dies so zusammengefaßt werden, daß "die Richtungsumkehr- Führung gemäß der Erfindung hat zumindest die Bezie hung von R ₁<R ₂". Dadurch wird die Größe der gesam ten Richtungsumkehr-Führung kleiner und der Gleitwi derstand ist vermindert.

Obgleich die Richtungsumkehr-Führung, wie in Fig. 1A oder 1B gezeigt ist, aus zwei oder drei Arten von Kreisbögen aufgebaut ist, kann sie genauso durch ei ne Vielzahl von Arten von Bögen gebildet werden und auch in solch einem Fall kann eine ähnliche Wirkung erwartet werden.

Fig. 2 zeigt die zweite Ausführungsform der Erfin dung, bei welcher die Richtungsumkehr-Führung 4 a unter Verwendung zweier Teile einer Ellipse 9 anstel le einer Mehrzahl von Kreisbögen gebildet wird.

Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm zur Erläute rung eines Kugellagers für geradlinige Bewegung in abgewandelter Form davon mit gotischen Kreisbogen- Spurrillen, die in der vorhergehenden ersten Ausfüh rungsform angewendet sind, und der zweiten Ausführ rungsform der Erfindung.

Obgleich die Schienenoberfläche und die Rückführung in Fig. 3 in der gleichen Ebene angeordnet sind, ist das in Fig. 4 und 5 dargestellte Lager so ausgebil det, daß die Rückführung nahezu fast (gleich) über der Schienen-Spurrille 10 angeordnet ist. Praktisch gesprochen, ist die Richtungsumkehr-Führung in den Diagrammen in einer solchen Weise ausgebildet, daß die Gestalt der in der Seitenplatte 4 angeordneten Richtungsumkehr-Führung 4 b nahe der Schiene und der Rückführung 11 die Gestalt nahe der Schiene erhält, wie in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist, wenn sie in senk rechter Richtung bezüglich der Linie M-M in Fig. 5 betrachtet wird.

In den Fig. 6 und 7 sind Diagramme, die Versuchser gebnisse von Messungen des Gleitwiderstandes des in Fig. 4 und 5 dargestellten Lagers in den Fällen zeigen, bei denen die vorliegende Erfindung auf die Richtungsumkehr-Führung Anwendung findet, und wobei die Richtungsumkehr-Führung wie bei einem konventio nellen Lager von einem einzigen Kreisbogen gebildet wird, unter den Bedingungen, daß die anderen Teile ebenso gestaltet sind. Das Diagramm in Fig. 6 zeigt die Ergebnisse gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 zeigt ein Diagramm, das die Ergebnisse im Falle eines konventionellen Beispiels wiedergibt. Aus diesen Diagrammen wird verständlich, daß ent sprechend der Erfindung, die Höhe der Maximalaus schläge und die Häufigkeit ihres Auftretens im Ver gleich mit dem konventionellen Beispiel verringert sind.

Obgleich die Kugeln im Falle der in Verbindung mit den Fig. 1A bis 5 beschriebenen Lagern mit der Schienenoberfläche an vier Punkten in Berührung kom men, kann die vorliegende Erfindung auf Lager Anwen dung finden, bei denen die Kugeln an zwei Stellen mit der Schienenoberfläche in Berührung kommen, wie in den Fig. 8A und 8B gezeigt ist.

Obgleich zeichnerisch nicht dargestellt ist, kann die Erfindung auch auf verschiedene Arten von ähn lichen Lagern, wie einer Kugellagerbüchse, einem Fe dernut-Kugellager usw. Anwendung finden.

Wie zuvor beschrieben, werden mit den Richtungsum kehr-Führungen der vorliegenden Erfindung die folgen den Wirkungen erhalten:

(1) Abmessungen der Breite und Länge der Richtungsumkehr-Führung können im vorgegebe nen Rahmen auf die möglichen Minimal-Werte gebracht werden.
(2) Die Lagergröße kann vermindert werden.
(3) Die Rollkörper können glatt fließend in die Richtungsumkehr-Führung einlaufen und der Gleitwiderstand des Lagers ist klein.
(4) Die Länge der Richtungsumkehr-Führung kann in Gleitrichtung vermindert werden und die Länge der Schienenoberfläche des Gleitteiles kann lang ausgebildet werden, so daß die Be lastungskapazität des Lagers vergrößert wird.

Obgleich die vorliegende Erfindung in bezug auf be vorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrie ben wurde, werden verschiedene Änderungen und Abwand lungen, die für einen Fachmann auf dem Gebiet zu dem die Erfindung gehört, naheliegend sind, als im Be reich des Geistes und der Reichweite der Erfindung liegend beurteilt.

Claims

1. Richtungsumkehr-Führung eines Rollenlagers für geradlinige Bewegung umfassend:
Ein Schienental, in welchem eine erste Schie nenoberfläche in Längsrichtung der Achse oder Schienenform angeordnet ist, und ein Gleitteil, in welchem eine zweite Schienenoberfläche in einem zur ersten Schienenoberfläche entsprechen den örtlichen Bereich angeordnet ist und eine angepaßte Führung zur endlosen Kreisführung der Rollkörper, die fortlaufend zu der ersten und zweiten Schienenoberfläche ausgebildet ist, wobei das Schienenteil und das Gleitteil über die Rollkörper zwischen der ersten und zweiten Schienenoberfläche gleitbar miteinander in Ver bindung stehen, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Richtungsumkehr-Füh rung (4 a) in dem Gleitteil (1) zur Richtungsän derung der Rollkörper (3) entlang einer gekrümm ten Linie aus Kurven, die zwei oder mehr Arten von Krümmungen aufweisen, so gebildet ist, daß sie fortlaufend mit der Schiene (2) ist, auf welche eine Lagerbelastung auferlegt wird, und wobei gleichzeitig der erste Teil im Nahbereich der Schienenseite so ausgebildet ist, daß eine Krümmung kleiner als die des zweiten Teils nach folgend dem ersten Teil ist.

2. Richtungsumkehr-Führung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Richtungsumkehr-Führung (4 a) in dem Gleit teil (1) aus Kreisbögen gebildet wird, die zwei oder mehr Arten von Radien aufweisen, und daß der erste Kreisbogen im Nahbereich der Schienen seite größer ausgebildet ist als der zweite, dem ersten nachfolgende, Kreisbogen.

3. Richtungsumkehr-Führung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Richtungsumkehr-Führung (4 a) in dem Gleit teil (1) von einer Ellipse (9) gebildet wird, bei welcher wenigstens die Schienenseite eine (kleine) Nebenachse bildet.