DE3716024C2

DE3716024C2 -

Info

Publication number: DE3716024C2
Application number: DE3716024A
Authority: DE
Inventors: Yoshifumi Seki Gifu Jp Kawaguchi
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1989-09-21
Also published as: JPS6326417A; US4692036A; DE3716024A1; JPH0361849B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kreuzrollenumlauflager für lineare Bewegung, bei dem die auf einer Laufschiene ausgebildeten Laufnuten den in einem Führungsschlitten angeordneten Laufnuten gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils den belasteten Teil eines Rollenumlaufkanals bilden.

Es ist bereits bekannt, daß in dem oben beschriebenen Rollenlagertyp für endlos geradlinige Bewegung das Verhalten der Rollen im Grenzbereich, wo die Rollen entsprechend einem Kreuzrollenumlauflager angeordnet sind und sich aus dem Richtungswechselkanal in die Laufnut einer Umlaufführung bewegen, einen großen Einfluß auf die Laufeigenschaften des Lagers ausübt. Der Grund für die Beeinflussung des Grenzbereiches zwischen der belasteten und unbelasteten Zone im Umlaufkanal eines Querrollenlagers.

Nach dem bisherigen Stand der Technik wird vorgeschlagen, im Grenzbereich eine Nut zur Erhöhung des Rollenspiels mit einem leichten Neigungswinkel auszubilden. Dabei beträgt der Winkel der Nut im Grenzbereich zwischen der ausgelichteten Nut und der Laufnut weniger als 2 β, damit der Winkel 2 α der ausgelichteten Nut ebenso groß ist wie der Winkel 2 β (= 90°) der Laufnut. Daher berührt eine Rolle, die in den besagten Grenzbereich einläuft, den oberen Teil (Schulterteil) beider Flächen der besagten Laufnut, und wird anschließend leicht angehoben.

Dieser Vorgang beeinträchtigt das Verhalten der besagten Rolle, daher kann die sogenannte Stick-Slip-Bewegung des Lagers beim bisherigen Stand der Technik nicht verringert werden.

Der Patentbewerber hat eine Reihe von Vorschlägen zur Lösung der Probleme, nämlich die Erhöhung des Reibungswiderstandes und des unregelmäßigen Verhaltens der Rolle im Bereich der Grenze zwischen der ausgelichteten Nut und der Laufnut gemacht und ansehnliche Erfolge erzielt. Zum Beispiel hat der Anmelder in der auf die japanische Gebrauchsmuster-Anmeldung Nr. 19 487/1985 zurückgehende US- 46 34 295 vorgeschlagen, in den beiden Endteilen der Auflageroberfläche eine dreistufige Auslichtung auszubilden. In diesem Fall verläuft die Grenzlinie zwischen der ausgelichteten Nut und der Laufnut rechtwinklig zur Längsrichtung der Laufnut. Wenn sich die Rolle allmählich von dem unbelasteten Bereich in den belasteten Bereich bewegt, wird die Laufverschiebung (vertikale Verschiebung), wenn das Lager sich in Gleitbewegung befindet, die verantwortlich ist für das regelmäßige Verhalten der Rolle, verbessert. Die Methode nach der japanischen Gebrauchsmuster-Anmeldung Nr. 19 487/1985 hat bewiesen, daß sie brauchbar ist, aber sie konnte nicht völlig verhindern, daß die Rolle aus dem Umlaufkanal hinaussprang, so daß ein Lager mit dem angestrebten geringen Reibungswiderstand und der angestrebten geringen Laufverschiebung nicht erreicht wurde. Des weiteren ist die Ausbildung der ausgelichteten Nut in den beiden Endteilen der Laufnut kompliziert, daraus ergeben sich erhöhte Herstellungskosten und eine große Streuung der Lagertoleranz, so daß die Gebrauchsfähigkeit des Lagers nicht gewährleistet ist.

Andererseits wurde in der letzten Zeit die Anwendbarkeit dieser Art von Lagern weiterentwickelt, und ein Lager mit besseren Laufeigenschaften, geringerer Laufverschiebung und geringerem Reibungswiderstand ist erforderlich geworden, nichtsdestoweniger ist es noch schwierig, nach dem Stand der Technik Lager herzustellen, die diese Forderungen erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager für endlos geradlinige Bewegung zu schaffen, das einen geringen Reibungswiderstand aufweist, bei dem das unregelmäßige Verhalten im Grenzbereich zwischen der ausgelichteten Nut und der Laufnut entfällt und das aufgrund seiner einfachen Bauweise geringe Herstellungskosten hat.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an beiden Enden der Laufnut an der Seite der Führungsschlitteneinheit leicht geneigte ausgelichtete Nuten angebracht sind, daß jeder Winkel α der ausgelichteten Nuten größer ist als der Winkel β der Laufnut und daß die Grenzlinie zwischen der Laufnut und der ausgelichteten Nut V-förmig ist, betrachtet aus der Richtung der Endfläche der Laufschiene, und der Scheitel der V-förmigen Grenzlinie zur Seite der ausgelichteten Nut weist.

Als Ergebnis von wiederholten Tests und Untersuchungen hat der Erfindung gefunden, daß, wenn der Winkel der ausgelichteten Nut größer ist als der Winkel der Laufnut und die Grenzlinie zwischen der ausgelichteten Nut und der Laufnut V-förmig ausgebildet ist, gesehen von der Seite der Endfläche der Laufschiene, und wenn der Scheitel der V-Form so ausgebildet ist, daß er auf die Seite der ausgelichteten Nut zeigt, das Verhalten der Rollen im Grenzbereich regelmäßig wird und der Reibungswiderstand der Rolle reduziert werden kann.

Wenn die Größe des Winkels der ausgelichteten Nuten, die an beiden Enden der Laufnuten ausgebildet sind, zwei α und der Neigungswinkel der ausgelichteten Nuten R beträgt, sollte folgender Ausdruck bevorzugterweise eingehalten werden:

tan α < 1/cos R

Wenn das Lager nach dieser Forderung aufgebaut ist, wird der Reibungswiderstand im Grenzbereich reduziert, das Verhalten der Rollen wird regelmäßig, demzufolge wird die Laufverschiebung, die beim Betrieb des Lagers auftritt, reduziert. Des weiteren ist die Bauweise des vorliegenden Lagers nicht kompliziert, so daß die Herstellungskosten niedrig sind.

Die vorliegende Erfindung wird in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachfolgenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht des Grenzbereiches zwischen der Laufnut und der ausgelichteten Nut in dem erfindungsgemäßen Lager, betrachtet von der Seite der Laufschiene,

Fig. 1a einen Längsschnitt des Lagerteils aus Fig. 1,

Fig. 2 die Arbeitsweise zum Einschleifen der ausgelichteten Nut des erfindungsgemäßen Lagers,

Fig. 3 eine Vorderansicht des Schleifsteins aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Vergleich des Reibungswiderstandes zwischen einem konventionellen Lager und einem erfindungsgemäßen Lager,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Rollenlagers des Types, zu dem die vorliegende Erfindung gehört und

Fig. 6 einen teilweise vergrößerten Schnitt des Lager aus Fig. 5.

Das in Fig. 5 und 6 dargestellte Rollenlager 1 ist so konstruiert, daß die Rollen 4 entsprechend der Anordnung bei einem Kreuzrollenumlauflager rund um den Randteil des Gehäuses 2, welches ein U-förmiges Profil besitzt, um den Rollen 4 einen kontinuierlichen Umlauf zu ermöglichen, angeordnet sind. Der Führungskanal für den kontinuierlichen Umlauf im Rollenlager 1 besteht aus geradlinigen Laufnuten 5, 6, einem Rücklaufkanal 6 parallel zu den Laufnuten 5, und kreisförmigen Richtungswellenkanälen, die an beiden Enden der Laufnuten 5 und der Rücklaufkanäle 6 ausgebildet sind und die Laufnuten mit den Rücklaufkanälen verbinden.

Die Rolle 4, die sich in einem belasteten Bereich befindet, der in Verbindung mit der Laufnut 5, ausgebildet in der Laufschiene 7 steht, wird, sobald sie eine Gleitbewegung erfährt, in den Richtungs wechselkanal, der in Seitenplatten 8 befestigt an den beiden Gehäuseenden, hineingeführt. Der mit dem Richtungswechselkanal verbundene Rücklaufkanal 6 wird durch V-förmige Nuten 10 gebildet, die Nuten 10 sind auf der Außenfläche des Gehäuses 2 und der Abdeckplatte 9 des Umlaufkanals ausgebildet, die Rolle 4 bewegt sich, während sie nach vorne gedrückt wird, aus dem Richtungswechselkanal in den Rücklaufkanal 6. In der Zeichnung stellt 11 eine stählerne L-förmige Halteplatte dar, so daß sichergestellt ist, daß die Rolle 4 nicht hinausfallen kann, selbst wenn die Führungsschlitteneinheit 12 von der Laufschiene 7 abgenommen wird. (Als Führungsschlitteneinheit 12 wird bezeichnet das Gehäuse 2, die Seitenplatte 8, die Abdeckung 9, der Seitenflächenabschluß 13, der Schmiernippel 14 usw.) 15 stellt übrigens den Bodenabschluß dar. Im nachfolgenden wird das Bauteil, das die Laufnut im Gehäuse 2 enthält, wenn es vom Randteil entlang der lang kurz kurz gestrichelten Linie XX abgetrennt wird, als Lagerteil bezeichnet (Fig. 6).

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anschließend anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert, identische Bauteile sind im übrigen bei allen Figuren mit identischen Positionszahlen versehen. Fig. 1 veranschaulicht den Grenzbereich 28 zwischen der Laufnut 5 und der ausgelichteten Nut 27 im Lagerteil 16 des erfindungsgemäßen Lagers, betrachtet von der Seite der Laufschiene. Fig. 1a ist ein Längsschnitt des Lagerteils 16 in Fig. 1. Die Begrenzung 28 weist eine V-Form auf, und der Scheitel 28 zeigt zur Seite der ausgelichteten Nut 17. Für den Fall, daß die Rollen, die in der Laufnut 5 laufen, nach Art und Weise eines Kreuzrollenumlauflagers, wie oben erwähnt, angebracht sind, beträgt der Winkel 2 β 90°.

Unter der Bedingung, daß die ausgelichtete Nut durch den Winkel R festgelegt ist, ergibt sich unter der Berücksichtigung der Beziehung zwischen α und R und der Art und Weise, wie die Begrenzung ausgebildet ist, nach erfolgter Berechnung die folgende Beziehung bezüglich Fig. 1:

|tan α| < |1/cos R|.

Fig. 2 und 3 zeigen ein Beispiel, wie die ausgelichtete Nut 27 in Fig. 1 geformt wird. Bedingungen für das Formen sind unter anderem, daß die passendsten Neigungswinkel der ausgelichteten Nut für das Lager gefunden werden, und dann, durch Einsetzen des Wertes R, der Wert α im Ausdruck tan α < 1/cos R, bestimmt wird. Als nächstes wird ein Schleifstein 42 geformt mit dem Winkel 2 α und anschließend wird die ausgelichtete Nut in das Lagerteil 16, das mit dem Neigungswinkel R aufgelegt ist, eingeschliffen.

Zum Beispiel ergeben sich folgende Werte:

α = 45,25° für R = 1,458°, oder
α = 45,4° für R = 0,25°.

Im Falle eines Lagers, bei dem das Gehäuse und das Lagerteil zusammen hergestellt werden, können diese Winkel durch die Schrägstellung des Schleifmaschinentisches oder des Schleifsteines selber wie in Fig. 2 gezeigt wird, eingeschliffen werden. Diese Arbeit ist einfach auszuführen.

Nunmehr wird eine Erklärung gegeben für die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels in Fig. 1. Wenn der Scheitel 40 der V-förmigen Begrenzung 28 zur Seite der ausgelichteten Nut 27 hinweist, passiert eine Rolle, die die Laufnut 5 aus der ausgelichteten Nut 27 erreicht, zuerst den Bereich des Scheitels 40, dann wird sie in die belastete Zone (Laufnut 5) hineingeschoben. Als Ergebnis wirkt die konzentrierte Belastung in der Laufnut 5 des Bauteiles 16 nicht auf den oberen Bereich der abgeschrägten Oberfläche der Laufnut, sondern wirkt mehr auf den Grundbereich der Laufnut. Aus diesem Grunde zeigt die Rolle keine Neigung, sich zu drehen. Und dadurch, daß die konzentrierte Belastung (Berührungskraft) auf den Bodenbereich der Laufnut wirkt, wird erreicht, daß die Rolle gegen die Laufnut drückt (die abgeschrägte Fläche der Laufnut). Deshalb wird die Schräglage der Rolle 4 selbst kleiner, die Neigung der Rolle in der Vorwärtsrichtung wird begrenzt, es gibt keine Befürchtung, daß die Rolle sich in der Laufnut festsetzt. Dementsprechend läuft die Rolle reibungsarm, geführt durch die Laufnut (die Schrägfläche der Laufnut) in den Umlaufkanal und der allgemeine Reibungswiderstand des Lagers wird ebenso reduziert.

Fig. 4 zeigt Vergleiche der Ausschläge des Reibungswiderstandes zwischen einem Lager der früheren Bauweise (konventionelles Produkt) und einem Lager entsprechend der vorliegenden Erfindung, es ist aus der graphischen Darstellung ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Lager offensichtlich weniger Reibungswiderstand, verglichen mit dem konventionellen Lager, aufweist.

In dieser Darstellung zeigt die obere, mit K gekennzeichnete Kurve den zeitlichen Verlauf des Reibungswiderstandes eines konventionellen Lagers, die untere, mit N bezeichnete Kurve den entsprechenden Verlauf bei dem erfindungsgemäßen Lager, wobei das Lager mit Fett geschmiert, die Führungsschlitteneinheit unbelastet bewegt wurde und beim Test ein Lager geprüft wurde, bei dem das die Laufnut enthaltende Teil als separates Teil hergestellt und mit der Lagerplatte eines konventionellen Lagers, ausgetauscht wurde.

Claims

Kreuzrollenumlauflager für lineare Bewegung, bei dem die auf einer Laufschiene ausgebildeten Laufnuten den in einem Führungsschlitten angeordneten Laufnuten gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils den belasteten Teil eines Rollenumlaufkanals bilden, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Laufnut (5) an der Seite der Führungsschlitteneinheit leicht geneigte ausgelichtete Nuten (27) angebracht sind, daß jeder Winkel α der ausgelichteten Nuten (27) größer ist als der Winkel β der Laufnut (5) und daß die Grenzlinie (28) zwischen der Laufnut (5) und der ausgelichteten Nut (27) V-förmig ist, betrachtet aus der Richtung der Endfläche der Laufschiene (7), und der Scheitel der V-förmigen Grenzlinie (28) zur Seite der ausgelichteten Nut (27) weist.