DE3705372C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollenumlauflager für geradlinige Bewegungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Rollenanordnungen bei dieser Art von Rollenumlauflagern für geradlinige Bewegung unterscheidet man zwischen einer Querrollenausführung, bei der die Rollen so angeordnet sind, daß die Achsen von benachbarten Rollen sich jeweils senkrecht kreuzen, und einer Parallelrollenausführung, bei der die Achsen von benachbarten Rollen in der gleichen Richtung angeordnet sind.

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

Bei einem Parallelrollenlager sind jedoch mindestens vier Führungen für kontinuierlichen Umlauf erforderlich, 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.

Aus der EP 02 17 971 A1 ist eine Lageranordnung bekannt, bei der die Endflächen der Laufrollen in der Lastzone des Rollengehäuses als Schwenkzentrum zum Drehen der Laufrollen dienen, bevor sie in den Richtungswechselkanal einlaufen. Durch ein solches Schwenkzentrum kann sich die Rolle im Bereich des rechtwinkligen Ausschnittes nicht von der Lauffläche entfernen, so daß es schwierig ist, die Rollen von der Lastzone in die nicht belastete Zone zu bewegen. Im Bereich des verwundenen Kanals rollen die Laufrollen in einem konkaven Kreisbogen ab, so daß sie etwa eine S-förmige Kurve beschreiben. Die rücklaufenden Rollen sind gegenüber den Rollen in den Lastnuten um einen Winkel verdreht. Dadurch besteht die Gefahr einer erhöhten Reibung zwischen den einzelnen Laufrollen.

Aus dem DE-GM 69 03 793 ist ebenfalls eine Rollenführung bekannt, bei der die Rollen in der Rückführung gegenüber den Rollen in den Lastlaufbahnen gedreht sind. Während des Durchganges der Laufrollen durch den Richtungswechselkanal werden die Rollen bis zu 90° gedrht, wodurch die Abmessungen der Umlaufbahnen sehr groß werden und erhebliche Reibungsverluste durch das zwangsweise extreme Drehen der Laufrollen hervorgerufen werden.

In Fig. 9 ist eine detaillierte Darstellung eines gattungsgemäßen Parallelrollenlagers gegeben.

Fig. 9 ist symmetrisch zur Mittellinie dargestellt, so daß die Positionszahlen nur für Bauteile auf der linken Seite angegeben sind. Die Führungsschlitteneinheit 11 ist so auf die Laufschiene 12 aufgesetzt, daß die Rollen 13 und 13A 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 13A sich senkrecht kreuzen, so daß das Lager in jeder Richtung belastet werden kann. Im Lagergehäuse 11 sind Rücklaufkanäle 14 und 14A vorgesehen; diese Rücklaufkanäle 14 und 14A sind jeweils verbunden durch die Richtungswechselkanäle 15 und 15A, mit zwei Laufnuten, in denen sich die Rollen 13 und 13A befinden.

Um den Rollen einen reibungsarmen Übergang in die Laufnuten, die Richtungskanäle 15 und 15A und die Rücklaufkanäle 14 und 14A zu ermöglichen, müssen die Rücklaufkanäle 14 und 14A an den jeweiligen Positionen in einem Winkel von 45° zu den Laufnuten ausgebildet sein, bezogen auf die Horizontalebene. Die Höhe h1 des Lagergehäuses 11 wird, um diese Bedingungen zu erfüllen, im Vergleich zu einem Querrollenlager erheblich größer. Dies ist bei einem konventionellen Parallelrollenlager erforderlich auf Grund der Bewegungscharakteristiken der Rollen, die Breite und Querschnittshöhe wird unvermeidlicherweise groß (siehe z. B. auch die 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 15A und die Rücklaufkanäle 14 und 14A 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 h2 des Gehäuses 11 deutlich kleiner als im Falle der Fig. 9 (Höhe h1). Es sind jedoch aufwendige und schwierige Bearbeitungsverfahren erforderlich, um das Innere des Gehäuses 11 so zu gestalten und zu formen, daß sich die Richtungswechselkanäle 15 und 15A ohne gegenseitige Störung kreuzen; somit ist auch die präzise Herstellung des Lagers schwierig und führt zu einer Erhöhung der Produktionskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung zu schaffen, welches klein ist, eine hohe Belastbarkeit hat und zu annehmbaren Herstellungskosten produziert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rollenumlauflager mit den Merkmalen des Anspruchs.

Bei dieser Erfindung sind weitere Änderungen der Ausführung möglich, z. B. können die Durchmesser der oberen und unteren Zylinderrollen je nach Anwendungsbedingungen 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 Zylinderrolle als mögliche Alternative einsetzbar.

Durch die gezeigten und beschriebenen Konstruktionsmerkmale werden verschiedene Vorteile erzielt.

Mit dem dargestellten Vier-Reihen-Parallelrollenlager ist die geringst mögliche Querschnittshöhe erreichbar. 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.

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

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 Zylinderrollen aus der Richtung B in Fig. 2,

Fig. 7 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform,

Fig. 8 eine Teilansicht, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 9 und 10 Teilansichten der Vorderseite möglicher Ausführungsformen.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform wird an Hand der Zeichnungen nachfolgend erläutert.

Fig. 1-5 zeigen die erste Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 ist eine perspektivische Gesamtansicht der ersten Ausführungsform, Fig. 2 zeigt die Ausbildung der oberen und unteren zwei von insgesamt vier Reihen von Zylinderrollen 4 rechts der Mittellinie.

Auf den Schrägflächen beider Kanten der an einer langen Laufschiene 1 beidseitig ausgesparten Bereiche, deren Form in etwa einem I-Profil entspricht, sind Laufflächen 1a ausgebildet. In einem auf die Lauf­ schiene 1 aufgesetzten Gehäuse 2, das die Form eines umgekehrten U-Profils aufweist, sind gegenüber den jeweiligen Laufflächen 1a der Laufschiene 1 an den Innenseiten Laufflächen 2a vorgesehen. Jeweils zwischen der Lauffläche 1a der Laufschiene 1 und der Lauffläche 2a 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 Laufrichtung und bezogen auf die Fläche in Laufrichtung des Lagers (Horizontalebene). Die Zylin­ derrollen 4 auf der Lauffläche werden durch die Führungsfläche 6a der Stützscheibe 6 und der Führungs­ fläche 2b des Gehäuses daran gehindert, sich zu verkanten. Gleichzeitig werden die Zylinderrollen 4 durch die Abstützung 6b 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 Laufrichtung 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 2a (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 3a ist in der Seitenplatte 3, die an der Endfläche des Gehäuses 2 befestigt ist, ausgebildet. Diese Richtungswechselbahn 3a 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 1a und 2a), 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 Laufrichtung des Lagers 2 auf der Laufschiene 1, das heißt, auf der Horizontalebene von der Laufrichtung 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 α in die Bewegungsrichtung gedreht wird. Wenn α größer gewählt wird, kann sich die Rolle reibungsärmer bewegen, aber zugleich wird dadurch die Länge der Seitenplatte 3 größer, d. h. die Länge α 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 2a 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.

Claims (1)

1. Rollenumlauflager für geradlinige Bewegung, bestehend aus einer langen Laufschiene, auf deren Außenfläche geneigte Laufflächen (1a) ausgebildet sind, einem Lagergehäuse (2), das von oben auf die Laufschiene (1) aufgesetzt ist und in dem Laufflächen (2a) gegenüber Laufflächen (1a) der Laufschiene (1) ausgebildet sind, einer Anzahl Rollen (4), die zwischen den Laufflächen (1a), der Laufschiene (1) und den Laufflächen (2a) des Gehäuses (2) eingesetzt sind, wobei die Anordnung der Rollen (4) der eines Parallelrollenlagers entspricht, für die Rollen (4) vorgesehene Rücklaufkanäle (r), die im Gehäuse (2) ausgebildet sind, seitlichen Platten (3) mit eingeformten Richtungskanälen (c), die an den beiden Längsenden des Gehäuses (2) befestigt sind, wobei die Richtungswechselkanäle (c) die Laufflächen (2a) und die Rücklaufkanäle (r) verbinden, gekennzeichnet durch einen verwundenen Kanal (c1) oder Drehkanal, der jeweils in einem Teil des besagten Richtungswechselkanals (c) ausgebildet ist, wobei ein Winkel zwischen der Rollenachse und einer Ebene in Laufrichtung, betrachtet in Laufrichtung des Lagers, gebildet wird, der sich in dem verwundenen Kanal (c1) dadurch ändern kann, daß der den Laufschienen zugewandte Endflächenbereich jeder Rolle (4) ein Schwenkzentrum auf der Laufschiene (1) im Lastbereich bildet, und durch die Ausbildung des Rücklaufkanals (r) in der Verlängerung des Rücklaufkanals (c) mit geändertem Winkel, wobei vier Reihen von Führungskanälen (c) für den kontinuierlichen Umlauf der Rollen (4) vorgesehen sind und die verwundenen Kanäle in den Richtungswechselkanälen in mindestens einem Paar von zwei entsprechenden Rollenreihen ausgebildet sind.