DE3705372A1 - Rollenlager fuer endlos geradlinige bewegung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rollenlager, bei dem sich je zwei Teile in relativer endlos geradliniger Bewegung, bewirkt durch konti­ nuierlichen Umlauf in geradliniger Bewegungsrichtung, befinden, wobei Zylinderrollen oder lange Zylinderrol­ len zwischen zwei Teilen eingelassen sind. Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf ein Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung eines sogenannten Parallelrollen-Typs, bei dem die Zylinderrollen so angeordnet sind, daß die Achsen aller Rollen parallel zueinander verlaufen und auf der Lauffläche einer Führung, in der die Zylinderrollen laufen, in die gleiche Richtung gelenkt werden.

Bei Rollenanordnungen dieser Art von Rollenlagern für endlos geradlinige Bewegung auf einer Lauffläche unterscheidet man zwischen einer Querrollen-Ausfüh­ rung, bei der die Rollen so angeordnet sind, daß die Achsen von benachbarten Rollen sich jeweils senkrecht kreuzen, und einer Parallelrollen-Ausführung, bei der die Achsen von benachbarten Rollen in der gleichen Richtung angeordnet sind.

Bei einem Querrollenlager reichen zwei Führungen für kontinuierlichen Umlauf der Rollen (Führungskanal für kontinuierlichen Umlauf) aus, damit das Lager in jeder Richtung belastet werden kann, so daß es möglich ist, das Lager mit einer geringen Querschnittshöhe herzu­ stellen.

Bei einem Parallelrollenlager sind jedoch mindestens vier Führungen für kontinuierlichen Umlauf erforder­ lich, um das Lager in jeder Richtung belasten zu können. Verglichen mit einem Querrollenlager ist die Querschnittshöhe des Lagers größer, bedingt durch die höhere Anzahl der Führungskanäle. Auch ist der Aufbau des Lagers komplizierter.

In Fig. 9 ist eine detaillierte Darstellung eines Parallelrollenlagers gegeben. Fig. 9 ist symmetrisch zur Mittellinie dargestellt, so daß die Positionszah­ len nur für Bauteile auf der linken Seite angegeben sind. Die Führungsschlitten-Einheit 11 ist so auf die Laufschiene 12 aufgesetzt, daß die Rollen 13 und 13 A in diesem Beispiel in einem Winkel von 45°, bezogen auf die Mittellinie, geneigt sind, und so angeordnet, daß alle Verlängerungslinien (nicht dargestellt) der Achsen (Rotationsachsen) der Rollen 13 und 13 A sich senkrecht kreuzen, so daß das Lager in jeder Richtung belastet werden kann. Im Lagergehäuse 11 sind Rück­ laufkanäle 14 und 14 A vorgesehen; diese Rücklaufkanäle 14 und 14 A sind jeweils verbunden durch die Richtungs­ wechselkanäle 15 und 15 A, mit zwei Laufnuten, in denen sich die Rollen 13 und 13 A befinden.

Um den Rollen einen reibungsarmen Übergang in die Laufnuten, die Richtungswechselkanäle 15 und 15 A und die Rücklaufkanäle 14 und 14 A zu ermöglichen, müssen die Rücklaufkanäle 14 und 14 A an den jeweiligen Positionen in einem Winkel von 45° zu den Laufnuten ausgebildet sein, bezogen auf die Horizontalebene. Die Höhe h 1 des Lagergehäuses 11 wird, um diese Bedingun­ gen zu erfüllen, im Vergleich zu einem Querrollenlager erheblich größer. Dies ist bei einem konventionellen Parallelrollenlager erforderlich aufgrund der Bewe­ gungscharakteristiken der Rollen, die Breite und Querschnittshöhe wird unvermeidlicherweise groß (siehe z. B. japanische Patentanmeldung Nr. 2 48 789-1983 und andere), des weiteren ist eine große Anzahl von Bauteilen erforderlich, so daß das Lager teuer wird.

Um die Gehäusehöhe zu verringern, wurde der Vorschlag gemacht, die Laufnuten, die Richtungswechselkanäle 15 und 15 A und die Rücklaufkanäle 14 und 14 A kreuzweise anzuordnen, wie es in Fig. 10 gezeigt wird (z. B. in der japanischen Patentanmeldung Nr. 94 552-1981). In diesem Fall wird die Höhe h 2 des Gehäuses 11 deutlich kleiner als im Falle der Fig. 9 (Höhe h 1). Es sind jedoch aufwendige und schwierige Bearbeitungsverfahren erforderlich, um das Innere des Gehäuses 11 so zu gestalten und zu formen, daß sich die Richtungs­ wechselkanäle 15 und 15 A ohne gegenseitige Störung kreuzen; somit ist auch die präzise Herstellung des Lagers schwierig und führt zu einer Erhöhung der Produktionskosten.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die beschrie­ benen Nachteile eines konventionellen Parallelrollen­ lagers für geradlinige Bewegung auszuschalten und ein Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung zu schaf­ fen, welches klein ist, eine hohe Belastbarkeit hat und zu annehmbaren Herstellkosten produziert werden kann.

Zur Erreichung der vorgenannten Ziele beinhaltet die Erfindung folgende Konstruktionsmerkmale:

Ein Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung besteht aus einer langen Laufschiene, auf deren Außenfläche eine Lauffläche ausgebildet ist,
einem Lagergehäuse, das auf die Laufschiene aufgesetzt ist und in dem eine Lauffläche gegenüber der Laufflä­ che der Laufschiene ausgebildet ist,
einer Anzahl von Rollen, die zwischen der Lauffläche der Laufschiene und der Lauffläche des Gehäuses eingesetzt sind, wobei die Anordnung der Rollen der eines Parallelrollenlagers entspricht,
einem Rücklaufkanal, der im Gehäuse ausgebildet ist,
einer seitlichen Platte mit ausgebildetem Richtungs­ wechselkanal, die an den beiden Längsseiten des Gehäuses befestigt ist, wobei der Richtungswechselka­ nal die Lauffläche mit dem Rücklaufkanal verbindet,
einem in dem Rollenlager vorgesehenen verwundenen Kanal oder Drehkanal, der in einem Teil des Richtungs­ wechselkanals ausgebildet ist,
einem Winkel, der durch die Rollenachse und die Gleitrichtung (Horizontalebene), von der Gleitrichtung des Lagers aus gesehen, gebildet wird, der sich in dem verwundenen Kanal verändert.

In dem erfindungsgemäßen Lager sind vier Führungen für den kontinuierlichen Rollenumlauf ausgebildet, die Drehkanäle befinden sich in den Richtungswechselkanä­ len von mind. einem Paar von übereinstimmenden Rollenführungen.

Bei dem erfindungsgemäßen Lager können Laufnut und Rücklaufkanal durch die Ausbildung des Drehkanals etwa in der gleichen Horizontalebene vorgesehen werden. Bei dieser Art von Parallelrollenlagern mit vier Führungs­ kanälen wird ein Rollenlager mit geringstmöglicher Querschnittshöhe erzielt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1-8 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Teilansicht der Vorderseite des Lagers in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht aus der Richtung C in Fig. 2,

Fig. 4 eine Teilansicht aus der Richtung A in Fig. 2,

Fig. 5 eine Teilansicht, die eine Änderung der ersten Ausführungsform veranschaulicht,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht von Zylinder­ rollen aus der Richtung B in Fig. 2,

Fig. 7 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform,

Fig. 8 eine Teilansicht, die eine dritte Ausfüh­ rungsform der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 9 und 10 Teilansichten der Vorderseite mögli­ cher Ausführungsformen.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform wird anhand der Zeichnungen nachfolgend erläutert.

Fig. 1-5 zeigen die erste Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 ist eine perspektivische Gesamtan­ sicht der ersten Ausführungsform, Fig. 2 zeigt die Ausbildung der oberen und unteren zwei von insgesamt vier Reihen von Zylinderrollen 4 rechts der Mittelli­ nie (der wechselweise lang und kurz gestrichelten Linie).

Auf den Schrägflächen beider Kanten der an einer langen Laufschiene 1 beidseitig ausgesparten Bereiche, deren Form in etwa einem I-Profil entspricht, sind Laufflächen 1 a ausgebildet. In einem auf die Lauf­ schiene 1 aufgesetzten Gehäuse 2, das die Form eines umgekehrten U-Profils aufweist, sind gegenüber den jeweiligen Laufflächen 1 a der Laufschiene 1 an den Innenseiten Laufflächen 2 a vorgesehen. Zwischen der Lauffläche 1 a der Laufschiene 1 und der Lauffläche 2 a des Gehäuses 2 ist eine Anzahl Zylinderrollen 4 angeordnet. Diese Zylinderrollen 4 laufen kontinuier­ lich in dem Führungskanal um, der eine Laufnut, Richtungswechselkanäle c und einen Rücklaufkanal r aufweist. Um den Zylinderrollen 4 einen kontinuierli­ chen Umlauf zu ermöglichen, sind eine Seitenplatte 3 und eine Abdeckung 5 des Rücklaufkanals an bestimmten Stellen des Gehäuses 2 montiert.

In dem dargestellten Lager entspricht die Rollenanord­ nung der eines Parallelrollenlagers. Daher ist z. B. in der oberen Reihe in Fig. 2 die Achse der Rolle 4 zwischen den Laufflächen um 45° geneigt, betrachtet aus der Gleitrichtung und bezogen auf die Fläche in Gleitrichtung des Lagers (Horizontalebene). Die Zylin­ derrollen 4 auf der Lauffläche werden durch die Führungsfläche 6 a der Stützscheibe 6 und der Führungs­ fläche 2 b des Gehäuses daran gehindert, sich zu verkanten. Gleichzeitig werden die Zylinderrollen 4 durch die Abstützung 6 b der Stützplatte 6 so gehalten, daß sie nicht herausfallen können, selbst wenn das Gehäuse 2 von der Laufschiene 1 entfernt wird.

Der Rücklaufkanal r für das Rückführen der Zylinder­ rollen 4 wird durch den Raum zwischen der Außenfläche des Gehäuses 2 und der Abdeckplatte 5 des Rücklaufka­ nals gebildet.

Fig. 3 stellt eine Seitenansicht aus Richtung C in Fig. 2 dar. Die Seitenplatten 3 sind jeweils an den in Gleitrichtung befindlichen beiden Seiten des Gehäuses 2 befestigt. Der Richtungswechselkanal c ist in der Seitenplatte 3 ausgebildet und verbindet den Rücklauf­ kanal r mit der Lauffläche 2 a (Fig. 2). Der Winkel, den die Achse der Zylinderrolle 4, die in die Seitenplatte 3 geführt wird, mit der Horizontalebene bildet, kann sich so, betrachtet aus der Gleitrich­ tung, allmählich in einen rechten Winkel ändern.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Rollenreihe auf der unteren Seite in Fig. 2, von oben gesehen, Fig. 5 ist eine teilweise modifizierte Ausführungsform von Fig. 4. Die Richtungswechselbahn 3 a ist in der Seitenplatte 3, die an der Endfläche des Gehäuses 2 befestigt ist, ausgebildet. Diese Richtungswechselnut 3 a bildet zusammen mit dem Abstandskörper 7, der an einer bestimmten Stelle der Seitenplatte 3 befestigt ist, den Richtungswechselkanal c. Wie zuvor erwähnt, wird der Führungskanal für den kontinuierlichen Umlauf durch die Laufnut (zwischen den Laufflächen 1 a und 2 a), den Richtungswechselkanal c und den Rücklaufkanal r gebildet.

In jeder Reihe der oberen oder der unteren Seite ist die Achse der Zylinderrolle 4 in einem Winkel von 45° geneigt, bezogen auf die Ebene in Gleitrichtung des Lagers 2 auf der Laufschiene 1, das heißt, auf der Horizontalebene von der Gleitrichtung aus gesehen; die Achsenverlängerungen der Rollen auf den Laufflächen in der oberen und der unteren Führung kreuzen sich innerhalb des Lagers, so daß das Lager Belastungen aus allen Richtungen aufnehmen kann.

Der Richtungswechselkanal c in der Seitenplatte 3 besteht aus mindestens zwei Kanälen. Der erste Kanal ist ein Drehkanal c 1, der an die Lauffläche an­ schließt, und der in einem Abstandsmaß l in die Bewegungsrichtung gedreht wird. Wenn l größer gewählt wird, kann sich die Rolle reibungsärmer bewegen, aber zugleich wird dadurch die Länge der Seitenplatte 3 größer, d. h. die Länge l ist in der Praxis etwa doppelt so groß wie der Rollendurchmesser.

Der zweite Kanal ist ein bogenförmiger Kanal c 2, der an den ersten Drehkanal c 1 anschließt, die Richtung der Zylinderrollen 4 ändert und sie in den Rücklaufka­ nal r führt.

Da eine Zylinderrolle 4, die in dieser Art und Weise von der Lauffläche 2 a in die Seitenplatte 3 geführt wird, sich direkt durch den ersten Drehkanal c 1 nach vorne bewegt, verläßt sie die Laufschiene 1, es erfolgt eine Entlastung, und gleichzeitig ändert sich die Achse, die, von der Gleitrichtung aus gesehen, in einem Winkel von 45° zur Gleitebene oder zur Horizon­ talebene geneigt ist, bis sie senkrecht zur Horizon­ talebene steht. Nachdem sich die Zylinderrolle 4 durch den Drehkanal c 1 in die Seitenplatte 3 mit dem Abstand 1 in Bewegungsrichtung bewegt hat, wird die Achse der Rolle 4 vollkommen senkrecht zur Horizontalebene. Im unbelasteten Bereich, ausgenommen den ersten Drehkanal c 1, und zwar im bogenförmigen Kanal c 2 und im Rücklaufkanal r, bewegt sich die Zylinderrolle 4 weiter in dieser Lage (in der die Rollenachse senkrecht zur Horizontalebene steht).

Im Beispiel von Fig. 4 wird diese Verfahrensweise für die obere Führung der Zylinderrollen gewählt, d. h. während die Rolle fast genau in der Bewegungsrichtung und ihrer Verlängerung bewegt wird, wird sie in ihrer höchsten Stellung X (Fig. 2), bezogen auf die Lauffläche, gedreht, und, nachdem die Achse der Rolle senkrecht zur Horizontalebene steht und die Drehung nahezu abgeschlossen ist, wird sie zu einem bogenför­ migen Kanal weitergeleitet. Neben der beschriebenen Methode ist auch eine andere Verfahrensweise anwend­ bar, bei der, während die Rolle 4, wie in Fig. 5 dargestellt, gedreht wird, sie sich allmählich von der Laufschiene 1 wegbewegen kann; des weiteren ist eine Zwischenlösung möglich, z. B. derart, daß die Rolle ohne Änderung des Drehvorgangs selbst von der Laufflä­ che in einem bestimmten Abstand in den Drehkanal c 1 einläuft und dann, während sie sich von der Laufschie­ ne entfernt, gedreht wird. Fig. 6 zeigt Zylinderrollen in der Nähe des Drehkanals c 1 in der oberen Rollenführung der Fig. 2, eine schematische Darstellung des Verhaltens von Rollen im Drehkanal, schräg von oben gesehen. Es ist übrigens auch möglich, daß das Gehäuse 2 aufgeteilt wird in ein Randteil und ein Teil zur Befestigung anderer Bauteile und daß die Breite des Lagers durch Veränderung der Lage des Randteils in Bezug auf das Befestigungsteil beliebig festgelegt wird. Obwohl es sich bei diesem Lager um ein Vier-Reihen-Pa­ rallelrollenlager handelt, kann, wie oben erwähnt, bei der ersten Ausführung der Rücklaufkanal in horizonta­ ler Richtung im Lastbereich ausgebildet sein; dement­ sprechend kann die Ausführung des gesamten Lagers sehr einfach sein, und es ist möglich, ein kleines, sehr präzises Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung zu einem annehmbaren Preis herzustellen. Fig. 7 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführung. Bei der ersten Ausführung, die in Fig. 1-5 gezeigt ist, werden die Laufflächen auf den beiden inneren Schrägflächen der ausgesparten Bereiche der Laufschie­ ne gebildet (der Aussparung, in der die Stützplatte 6 untergebracht ist), in der zweiten Ausführung gemäß Fig. 7 sind die Laufflächen so ausgeführt, daß die Rollen den erhabenen Bereich s der Laufschiene beidseitig klemmen. Im Gehäuse 2 wird die Durchgangs­ öffnung durch die Kombination eines Quadrats mit einem Kreis gebildet und stellt den Rücklaufkanal r dar. In diesem Beispiel wird für die obere Rollenführung eine konventionelle Ausführung gewählt; die erfindungsge­ mäße Ausführung wird für die untere Führung angewen­ det. Selbst in diesem Fall, bei dem die erfindungsge­ mäße Ausführung nur für die untere Führung angewendet wird, kann das Lager deutlich verkleinert werden.

In der zweiten Ausführung stehen die Lauffläche der oberen Führung und die Rollenachse jeweils in einem Winkel von 0° zur Horizontalebene, gesehen von der Gleitrichtung aus. Nur in der unteren Rollenreihe ist in einem Teil des Richtungswechselkanals ein Drehkanal ausgebildet. Der Drehkanal kann aber ebenso im Richtungswechselkanal in der oberen Reihe ausgebildet sein, wobei die Querschnittshöhe des Lagers weiter verringert wird.

Eine dritte Ausführung wird in Fig. 8 gezeigt, wo die Rollenachsen in den oberen und unteren Führungen jeweils in einem Winkel von 45° zur Horizontalebene, betrachtet aus der Gleitrichtung, stehen; jeder Richtungswechselkanal ist in allen vier Führungen mit einem Drehkanal versehen. In der dritten Ausführung ist das Lager noch kleiner als in der zweiten Ausführung, die Belastbarkeit der oberen und unteren Rollenreihen ist gleich.

Bei dieser Erfindung sind weitere Änderungen der Ausführung möglich, z. B. können die Durchmesser der oberen und unteren Zylinderrollen je nach Anwendungs­ bedingungen geändert werden. Auch kann der Winkel zwischen der Rollenachse und der Horizontalebene, aus Gleitrichtung gesehen, verschieden von 45° gewählt werden, einige weitere Änderungen sind auch möglich.

Des weiteren ist neben der Zylinderrolle, die als rollendes Teil gezeigt wird, auch eine lange Zylinder­ rolle als mögliche Alternative einsetzbar.

Durch die gezeigten und beschriebenen Konstruktions­ merkmale werden verschiedene Vorteile erzielt.

Mit dem dargestellten Vier-Reihen-Parallelrollenlager ist die geringst mögliche Querschnittshöhe erreich­ bar. Im Hinblick darauf, daß die Bauweise des Führungskanals für den kontinuierlichen Rollenumlauf einfach ist, sind die Herstellungskosten niedrig. Verglichen mit einem zweireihigen Querrollenlager hat das erfindungsgemäße Lager eine höhere Belastbarkeit.

Claims (2)

1. Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung, bestehend aus
einer langen Laufschiene (1), auf deren Außenfläche eine Lauffläche (1 a) ausgebildet ist,
einem Lagergehäuse (2), das von oben auf die Laufschiene (1) aufgesetzt ist und in dem eine Lauffläche (2 a) gegenüber der Lauffläche (1 a) der Laufschiene (1) ausgebildet ist,
einer Anzahl Rollen (4), die zwischen der Laufflä­ che (1 a), der Laufschiene (1) und der Lauffläche (2 a) des Gehäuses (2) eingesetzt sind, wobei die Anordnung der Rollen (4) der bei einem Parallelrol­ lenlager entspricht,
einem für die Rollen (4) vorgesehenen Rücklaufkanal (r), der im Gehäuse 2 ausgebildet ist,
einer mit einem eingeformten Richtungskanal (c) versehenen seitlichen Platte (3), die an den beiden Längsenden des Gehäuses (2) befestigt ist, wobei der Richtungswechselkanal (c) die Lauffläche (2 a) und den Rücklaufkanal (r) verbindet, gekennzeichnet durch
einen verwundenen Kanal (c 1) oder Drehkanal, der in einem Teil des besagten Richtungswechselkanals (c) ausgebildet ist,
und einen sich in dem verwundenen Kanal ändernden Winkel, den die Achse der Rolle 4 relativ zu einer Ebene in Gleitrichtung, betrachtet aus der Gleit­ richtung des Lagers, bildet.

2. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vier Reihen von Füh­ rungskanälen (c) für den kontinuierlichen Umlauf der Rollen (4) vorgesehen sind und daß die verwundenen Kanäle in den Richtungswechselkanälen in mindestens einem Paar von zwei entsprechenden Rollenreihen ausgebildet sind.