DE3716084C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung, bestehend aus einer langen Laufschiene, in der in einem Teil der Außenwandfläche eine geneigte Fläche ausgebildet ist, die als Lauffläche dient, einer Führungsschlitteneinheit, die über die Laufschiene läuft und in der eine Lauffläche gegenüber der Lauffläche der Führungsschiene ausgebildet ist, einer Anzahl Zylinderrollen, die zwischen der Lauffläche der Laufschiene und der Lauffläche der Führungsschlitteneinheit nach Art eines Parallelrollenlagers eingesetzt sind, einer Laufnut, die die Lauffläche enthält, und einem Führungskanal für den endlosen Umlauf der Zylinderrollen, der die besagte Laufnut enthält, wobei die Laufnut und der Führungskanal für den endlosen Umlauf in der Führungsschlitteneinheit ausgebildet sind.

Bei einem derartigen Parallelrollenlager sind die Zylinderrollen so auf der Lauffläche der Laufschiene angeordnet, daß sie in einer Art und Weise vorwärts laufen, daß die Zentralachsen der Rollen parallel zueinander stehen und in die gleiche Richtung weisen.

Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung werden eingeteilt in den Kreuzrollenlagertyp und den Parallelrollenlagertyp in Abhängigkeit von der Art und Weise, wie die Rollen angebracht sind. Bei Kreuzrollenlagertyp kreuzen sich die Zentralachsen der Rollen senkrecht im geradlinigen Kanalteil des Führungskanals für ständigen Umlauf. Beim Parallelrollenlagertyp sind die entsprechenden Rollen so angebracht, daß ihre Zentralachsen im geradlinigen Kanal in die gleiche Richtung weisen.

Im Falle des Kreuzrollenlagertyps ist je eine einzelne Reihe von laufenden Rollen an der rechten und linken Seite der Laufschiene angebracht, insgesamt sind zwei Reihen von laufenden Rollen angebracht, daher ist es möglich, Belastungen aus jeder Richtung aufzunehmen. Daher ist die gesamte Lagergröße klein, und die Anzahl der Bauteile ist reduziert.

Bei einem Kreuzrollenlagertyp wird jedoch eine Belastung aus einer bestimmten Richtung aufgenommen durch jede Rolle in der Lauffläche. Daher muß, um die Nennbelastung zu erhöhen, die Lastaufnahmefähigkeit des Lagers durch Verlängerung der Laufnut erhöht werden. Daher wird im Falle des Kreuzrollenlagertyps das Lager groß in der Verschieberichtung und die Verringerung der Lagergröße wird verhindert.

Andererseits ist es so, daß im Falle eines Lagers des Parallelrollenlagertyps, bei dem die Rollen innerhalb des geraden Führungskanals so angebracht sind, daß ihre Zentralachsen in die gleiche Richtung weisen, alle Rollen in jeder Laufnut sich die Belastung teilen können, so daß diese Lagerart eine hohe Lastaufnahmefähigkeit besitzt. Es ist jedoch erforderlich, um Belastungen aus jeder Richtung aufnehmen zu können, jeweils zwei Reihen von laufenden Rollen einzusetzen, so daß insgesamt vier Reihen von laufenden Rollen notwendig für die rechte und linke Seite sind. Die Erhöhung der Anzahl von Reihen der laufenden Rollen verursacht eine starke Erhöhung der Querschnittshöhe des Lagers.

Der Fall eines Parallelrollenlagertyps wird in Fig. 1 erläutert. In diesem Fall sind, da Fig. 1 symmetrisch in horizontaler Richtung bezüglich der Mittellinie C dargestellt ist, die Positionszahlen nur auf der linken Seite der Mittellinie C angegeben. Wenn eine Führungsschlitteneinheit 1 so aufgesetzt ist, daß sie über die Laufschiene 2 laufen kann, sind die Rollen 3 und 3A so angebracht, daß sie einen bestimmten Neigungswinkel (45°) bezüglich der Mittellinie C haben, so daß die Verlängerungslinien (nicht dargestellt) der Zentralachsen (Rotationsachsen) der Rollen 3 und 3A senkrecht aufeinander stehen, um eine Lastaufnahme aus jeder Richtung zu ermöglichen. Rücklaufkanäle 4 und 4A sind ausgebildet in der Führungsschlitteneinheit 1. Zwei Laufnuten, in denen die Rollen 3 und 3A sich befinden, sind mit dem Rücklaufkanal 4 und 4A verbunden durch Richtungswechselkanäle 5 und 5A.

Um den Rollen einen reibungsarmen Übergang in die Laufnuten, die Richtungswechselkanäle 5 und 5A und die Rücklaufkanäle 4 und 4A zu ermöglichen, müssen die Rücklaufkanäle 4 und 4A so ausgebildet sein, daß sie bezüglich der horizontalen Richtung der zwei Laufnuten geneigt sind, und zur gleichen Zeit müssen die Neigungswinkel der Horizontallinien der Rücklaufkanäle 4 und 4A den Neigungswinkeln (45°) der Rollen 3 und 3A bezüglich der Mittellinie C entsprechen. Die Höhe h1 des Führungsschlittens 1, der die obengenannten Bedingungen erfüllt, ist generell wesentlich größer, verglichen mit einem Kreuzrollenlagertyp. Es ist nämlich so, daß bei einem konventionellen Parallelrollenlager die Querschnittshöhe des Lagers die Bewegungscharakteristiken der Rollen nicht verbessern kann. Desgleichen erhöht sich die Anzahl der Bauteile, und das Lager wird teuer.

Gattungsgemäße Parallelrollenlager sind z. B. aus der DE 37 05 372 A1 oder aus der EP 02 17 971 A1 bekannt. Bei diesen Lagerkonstruktionen kann es jedoch unter Umständen im Bereich des Drehkanals zu einer erhöhten Wälzkörperreibung kommen.

Aus der DE 33 22 717 A1 ist ein Wälzlager bekannt, bei dem der Drehkanal nur in einer Richtung seitlich weggeführt wird, so daß ebenfalls die Gefahr einer erhöhten Reibung besteht, da die Reibungsflächen der Rollen nicht ständig wechseln.

Um die Höhe des Führungsschlittens zu verringern, wurde eine Methode vorgeschlagen, bei der die Laufnuten, Richtungswechselkanäle 5 und 5A und die Rücklaufkanäle 4 und 4A lagemäßig so angeordnet sind, wie in Fig. 2 gezeigt wird. In diesem Fall ist die Höhe h2 des Führungsschlittens 1 bedeutend kleiner als die Höhe h1 im Falle der Fig. 1. Es ist jedoch außerordentlich schwer, das Innere des Führungsschlittens 1 so herzustellen und auszubilden, daß die Richtungswechselkanäle 5 und 5A sich nicht gegenseitig störend kreuzen, sehr komplizierte und schwierige Bearbeitungsprozesse sind notwendig. Die Herstellungskosten sind ebenso hoch.

Die vorliegende Erfindung verhindert diese Nachteile eines konventionellen Parallelrollenlagers für geradlinige Bewegung.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung zu schaffen, bei dem die Größe gering, die Belastbarkeit groß ist und das preiswert hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß seitliche Platten vorgesehen sind, die an beiden Enden der Führungsschlitteneinheit befestigt sind, wobei in jeder dieser Platten ein Richtungswechselkanal, verbunden mit der Laufnut, in der gleichen Horizontalebene wie die Laufnut ausgebildet ist, daß zwischen dem Richtungswechselkanal und der Laufnut ein Drehkanal ausgebildet ist, wobei sich in dem Drehkanal jede der Zylinderrollen so bewegt, daß sie allmählich so weit gedreht wird, bis sich ihre Zentralachse (C1) in vertikaler Richtung befindet, und wobei sich die Zylinderrolle gleichzeitig von der Laufnut in die unbelastete Zone bewegt, und daß in einem Querschnitt senkrecht zur Verschieberichtung des Lagers der Krümmungsmittelpunkt (B) des Drehkanals im Bereich der Verlängerungslinie (X) der Lauffläche der Laufschiene liegt.

In einem Querschnitt parallel zur Verschieberichtung des Lagers kann der Drehkanal bevorzugterweise so ausgebildet sein, daß der Krümmungsradius in der Nähe der Laufnut groß ist, der Krümmungsradius wird kleiner, wenn sich der Drehkanal in einer gewissen Entfernung von der Laufnut befindet. In diesem Fall ist es erforderlich, daß der Drehkanal so ausgebildet ist, daß der Schwerpunkt der zylindrischen Rolle, die sich im Drehkanal bewegt, eine kosinusförmige Kurve beschreibt.

Des weiteren ist es ebenso möglich, den Drehkanal so auszubilden, daß in einem Querschnitt, parallel zur Verschieberichtung des Lagers, der Schwerpunkt der Zylinderrolle, die sich im Drehkanal bewegt, eine einfache bogenförmige Kurve oder eine nahezu gerade Linie beschreibt.

Wenn der Drehkanal so wie oben erwähnt ausgebildet ist, können sogar im Falle des Parallelrollenlagers die Laufnut, der Richtungswechselkanal und der Rücklaufkanal in etwa der gleichen Horizontalebene ausgebildet sein. Aus diesem Grunde können, verglichen mit einem konventionellen Parallelrollenlager, die Lagerabmessungen kleingehalten werden, und der Kanal für den kontinuierlichen Umlauf kann leicht eingearbeitet werden.

Des weiteren können die Rollen in der Laufnut reibungsarm in die unbelastete Region hineingleiten, wenn die Lage des Krümmungsmittelpunktes des Drehkanals auf den Bereich festgelegt wird, der durch die beiden obenerwähnten Verlängerungslinien begrenzt wird.

Darüber hinaus kann die beschriebene Wirkungsweise, bei der die Zylinderrollen reibungsarm weiterlaufen, bevorzugt verbessert werden, wenn der Krümmungsradius des Drehkanals in der Nähe der Laufnut groß gewählt wird und reduziert wird in einem bestimmten Abstand des Drehkanals von der Laufnut.

Zusätzlich können die Zylinderrollen reibungsarm laufen, wenn der Drehkanal so ausgebildet ist, daß der Schwerpunkt der Zylinderrolle, die sich im Drehkanal befindet, eine kosinusförmige Kurve, eine einfache bogenförmige Kurve oder eine in etwa gerade Linie beschreibt.

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

Fig. 1 und 2 erläuternde Darstellungen der konventionellen Technik,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Lagers,

Fig. 4 einen Grundriß der Vorderansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Grundriß der Draufsicht entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 einen Grundriß der seitlichen Ansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 und 8 auseinandergeschnittene Teilzeichnungen der Seitenplatte,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Lagerplatte,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Stützplatte,

Fig. 11A und 11B Grundrisse der Vorderansicht zur Verdeutlichung der Lage des Drehkanals,

Fig. 12A, 12B und 12C Zeichnungen zur Veranschaulichung der Kurven, die den Drehkanal bilden.

Eine Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird anschließend anhand der Fig. 3 bis 12 beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche Teile und Komponenten mit den gleichen Positionszahlen versehen.

Entsprechend der Fig. 3 besteht das Rollenlager 10 für endlos geradlinige Bewegung erfindungsgemäß aus der Laufschiene 12 und der Führungsschlitteneinheit 14. U-förmige Aussparungen 16 sind an beiden Seiten in Längsrichtung der Laufschiene ausgebildet. Laufflächen 18 sind in den geneigten Oberflächen der oberen und unteren Bereiche in jeder der Aussparungen 16 ausgebildet. Die Führungsschlitteneinheit 14 ist so angebracht, daß sie über die Laufschiene 12 läuft und eine Befestigungsplatte 20 enthält, die zur starren Befestigung anderer Teile des Lagers 10 dient, nämlich einer Lagerplatte 22 - vergleiche Fig. 4, seitlichen Platten 24 und Rücklaufkanalabdeckungen 26.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Vorderansicht und zeigt einen Grundriß entlang der Linie IV-IV in Fig. 3. Die Lagerplatte 22 ist an dem unteren Ende der Befestigungsplatte 20 angebracht. Laufflächen 28 und Rücklaufkanäle 30 sind in die Lagerplatte 22 eingelassen. Die Laufflächen 28 der Lagerplatte 22 befinden sich gegenüber den Laufflächen 18 der Laufschiene 12, zwischen denen sich zylindrische Rollen 32 befinden. Des weiteren ist die Stützplatte 34 an der Führungsschlitteneinheit 14 befestigt, um zu verhindern, daß die Rollen 32, die auf der Lauffläche 28 laufen, hinunterfallen, und um die Rollen 32 zu führen.

Die Rücklaufkanäle 36 werden von der Rücklaufkanalabdeckung 26 und der Lagerplatte 22 mit den Aussparungen 30 gebildet. Die Rücklaufkanäle 36 sind verbunden mit den Laufnuten 38, die mit den Laufflächen 28 durch die Richtungswechselkanäle 40, dargestellt durch die lang- kurz-kurz gestrichelten Linien in Fig. 4, gebildet werden. Die Richtungswechselkanäle 40 sind in den seitlichen Platten 24 ausgebildet.

Die Stützplatte 34 und die Rücklaufkanalabdeckung 26 sind mit einer gewöhnlichen Schraube 42 durch die Lagerplatte 22 hindurch befestigt. So sind diese drei Bauteile nur durch eine Schraube befestigt, dies trägt dazu bei, daß die Gesamtzahl der Bauteile reduziert wird. Die Lagerplatte 22 ist an der Befestigungsplatte 20 mittels einer Befestigungsschraube 44 befestigt.

Wenn sich die Rollen 32 von den Laufnuten 38 (belasteter Bereich) in die Richtungswechselkanäle 40 (unbelasteter Bereich) in den Seitenplatten 24 bewegen, werden sie zu den Drehkanälen 46, angedeutet durch abwechselnd lang- kurz-kurz gestrichelte Linien, geführt. Der Krümmungsmittelpunkt jedes Drehkanals 46 liegt auf einem beliebigen Punkt B auf einer Verlängerungslinie X der Lauffläche 18 der Laufschiene 12 (in der Zeichnung sind die Verlängerungslinie X und der Punkt B nur in der unteren Hälfte in Fig. 4 zur Vereinfachung der Zeichnung dargestellt). Wenn die Rollen 32 sich im Kanal 46 bewegen, wird die Zentralachse C1 allmählich gedreht. (Im Sinne dieser Erfindung bedeutet der Ausdruck Drehen, daß die Neigung der Zentralachse der Rolle sich aus schräger Richtung in eine vertikale oder aufrechte Richtung ändert.) Die Zentralachse C1 läuft parallel zur Mittellinie C (vertikale Mittellinie des Lagers bezüglich Fig. 1) im Ausgangsbereich 48 (Verbindungsbereich mit dem Richtungswechselkanal 40, dieser Bereich wird in Fig. 4 dargestellt als Quadrat, angedeutet durch abwechselnd lang-kurz-kurz gestrichelte Linien) des Drehkanals 46. Mit anderen Worten gesagt, wird in Fig. 4 die Rolle deckungsgleich mit der Lage im Ausgangsbereich 48 des Drehkanals 46, wenn die Rolle 32 in einem Winkel von 45° um Punkt B als Rotationsmittelpunkt gedreht wird. Nachdem die Rolle 32 den Ausgangsbereich 38 des Drehkanals 46 erreicht hat, dreht sich die Rolle 32 reibungsarm auf einem Bogen in den Richtungswechselkanal 40 und bewegt sich zum Rücklaufkanal 36 als geradlinigem Kanal.

In Fig. 4 wird der Punkt B an einem Ort dargestellt, der vom höchsten Punkt A der Kantenfläche der Rolle 32 im Abstand L entfernt liegt. Fig. 4 veranschaulicht die Drehkanäle 46 in einem Grundriß der Vorderansicht, betrachtet aus der Verschieberichtung des Führungsschlittens 14. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 5 den Drehkanal 46, gesehen aus der Richtung entlang der Linie V-V in Fig. 4. In Fig. 5 wird nun ein Zustand dargestellt, bei dem die Rollen 32, die sich in Berührung befinden mit der Lauffläche 28 und in einem Winkel von 45° geneigt sind, allmählich in den Drehkanal 46 vordringen und ihre Zentralachsen senkrecht zum Zeichenpapier von Fig. 5 im Ausgangsbereich 48 werden. In ähnlicher Weise ist in Fig. 6 ebenso deutlich ein Zustand dargestellt; in dem die Rollen 32, die in einem Winkel von 45° geneigt sind, den Drehkanal 46 in der Seitenplatte 24 erreichen und danach allmählich gedreht werden und ihre Zentralachsen ihre Richtung ändern, so daß diese sich parallel zum Zeichenpapier von Fig. 6 stellen. Fig. 6 stellt eine Seitenansicht dar, gesehen aus der Richtung entlang der Linie VI-VI in Fig. 4. In Fig. 6 werden die Rollen 32 in den Laufnuten (belastete Bereiche) durch die Stützplatte 34 geführt und anschließend kontinuierlich durch die seitliche Platte 24 geführt. Auf diese Art und Weise können die Rollen auch reibungsarm im Grenzbereich zwischen der Laufnut und dem Drehkanal 46 laufen.

Fig. 7 und 8 sind Teilzeichnungen der Seitenplatte 24 und zeigen ein Beispiel für eine mögliche Ausbildung der Seitenplatte 24. Durch einen horizontalen Schnitt des Richtungswechselkanals 40, ausgebildet in der Seitenplatte 24, wird sie in zwei annähernd gleiche Teile, betrachtet aus der vertikalen Richtung, aufgeteilt, in einen inneren Teil 24A (Fig. 8) und einen Endteil 24B (Fig. 7). Die Teile 24A und 24B sind individuell ausgestaltet. Ein anderer Endteil 24B ist ähnlich gearbeitet. Der innere Teil 24A, dargestellt in Fig. 8, wird umschlossen durch die beiden Endteile 24B der oberen und unteren Seiten des inneren Teiles 24A, auf diese Art wird die Seitenplatte 24 gebildet, wie aus der unteren Teilzeichnung in Fig. 8 deutlich wird. Obwohl nur einer der Endteile 24B (nämlich das obere Endteil 24B) in Fig. 7 gezeigt wird, ist das andere Endteil 24B (nämlich das untere Endteil 24B) im wesentlichen so aufgebaut, wie das obere Endteil 24B. Die oberen und unteren Endteile 24B sind symmetrisch befestigt hinsichtlich des Mittelteiles 24A. Aus diesem Grunde ist das untere Endteil 24B in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die Baumethode der Seitenplatte ist nicht beschränkt auf die geschilderte Methode, bei der drei Teile individuell hergestellt und zusammengebaut werden, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Andere Methoden können ebenso in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel können die inneren und äußeren Teile eine Reihe von Führungskanälen für kontinuierlichen Umlauf (bestehend aus den Drehkanälen 46, den Richtungswechselkanälen 40 und den Rücklaufkanälen 36) nacheinander erzeugt werden, und die inneren Teile in die äußeren Teile eingebaut werden, um so die Seitenplatten zu vervollständigen.

Die Lagerplatte 22 wird in Fig. 9 als Einzelteil gezeigt. Zwei Aussparungen 30 für die Rücklaufkanäle 36 sind auf der Außenseite der Platte 22 ausgebildet (linke Seite der Zeichnung). Zusätzlich sind zwei Laufnuten 38 auf der Innenseite (rechte Seite der Zeichnung) der Platte 22 ausgebildet. Jede der Laufnuten 38 wird durch die Lauffläche 28, die mit einem Winkel von 45° bezüglich der horizontalen Fläche geneigt ist und eine Führungsfläche 50 (zum Führen der Rollen), die an die Lauffläche 28 angrenzt und die Lauffläche 28 mit einem Neigungswinkel von 90° bezüglich der Lauffläche 28 schneidet, gebildet. Die Laufnut 38 und die Aussparung für den Rücklaufkanal 30 sind in der gleichen horizontalen Ebene ausgebildet.

Des weiteren können ebenso die bekannten Ausgleichsflächen an beiden Enden in Längsrichtung der Lauffläche 28 ausgebildet sein, um so den Rollen 32 eine reibungsarme Bewegung zu ermöglichen und ebenso den Reibungswiderstand und die Laufabweichung des Lagers zu reduzieren.

Fig. 10 zeigt die Stützplatte 34 als Einzelstück. Die Stützplatte 34 besitzt eine Führungsfläche 52 und eine Stützfläche 54. Die Führungsfläche 52 ist dazu bestimmt, die Rollen 32 über die Lauffläche 18 der Laufschiene 12 und die Lauffläche 28 der Lagerplatte 22 exakt zu führen. Die Stützfläche 54 ist dazu bestimmt, ein Hinausfallen der Rollen 32 zu verhindern, wenn die Führungsschlitteneinheit 14 (Fig. 3 und 4) von der Laufschiene 12 entfernt wird. Die Ausgleichsfläche 56 ist in der Führungsfläche 52 ausgebildet, um den Reibungswiderstand zu reduzieren.

Um den Verschleiß der Führungsfläche 52, die sich in ständigem Kontakt mit den Rollen befindet, zu verhindern, kann die Führungsfläche 52 auch aus einem anderen Werkstoff als die Stützplatte oder, entsprechend verschieden vom Werkstoff der anderen Bauteile, hergestellt sein. In diesem Fall kann die Stützplatte, um die Führungsfläche 52 zu bilden, mit Hilfe des Spritzgußverfahrens aus einem synthetischen Harz als Ganzes gegossen werden.

Die Anordnung des Drehkanals 46 und des Auslaufteiles 48 im Querschnitt wie er in Fig. 4 gezeigt ist, wird anschließend detailliert beschrieben in den Fig. 11A und 11B.

Als erfindungsgemäße Ausführung wird nun der Fall betrachtet, bei dem der Krümmungsmittelpunkt des Drehkanals 46 sich in Punkt B befindet. Punkt B befindet sich auf der Verlängerungslinie X der Lauffläche 18 der Laufschiene 12 und ist vom höchsten Punkt A der Kantenoberfläche der Rolle 32 entfernt im festgelegten Abstand L. (Im Grundriß der Vorderseite entspricht die Lage im Auslaufteil 48 des Drehkanals 46 der Lage, bei der die Rolle 32 in einem Winkel von 45° um Punkt B als Rotationszentrum gedreht wurde.) In dieser Ausführung zeigt Fig. 11A die Beziehung zwischen den Abständen (11 und 12) des obenliegenden Teiles (des obersten Teiles in der Zeichnung) der Rollenkantenoberfläche vom Punkt A und die Anordnungen der Drehkanäle (46-1 und 46-2) und der Auslaufteile (48-1 und 48-2).

In Fig. 11A wird davon ausgegangen, daß der Krümmungsmittelpunkt, der sich von Punkt A in einem Abstand 11 befindet, auf B1 fällt, und der Krümmungsmittelpunkt, der sich im Abstand 12 vom Punkt A befindet, auf B2 fällt. Die Lage des Drehkanals 46-1 und des Auslaufteils 48-1 wird durch lang-kurz-kurz gestrichelte Linien veranschaulicht, wenn B1 der Mittelpunkt ist. Die Lage des Drehkanals 46-2 und des Auslaufteils 48-2 wird in gestrichelten Linien veranschaulicht, wenn B2 der Mittelpunkt ist. Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich wird, entfernt sich der Auslaufteil 48 des Drehkanals 46 von der Lauffläche 18 und bewegt sich in der Zeichnung nach unten, wenn die Länge von 1 größer wird. (In diesem Fall veranschaulicht Fig. 11A die obere Reihe von laufenden Rollen zwischen zwei Reihen von laufenden Rollen.) Für den Fall der unteren Reihe von laufenden Rollen verschiebt sich der Auslaufteil des Drehkanals in der Zeichnung nach oben, wenn die Länge von 1 größer wird.

Bei einer anderen Ausführung ist die Lage des Krümmungsmittelpunktes nicht auf die Verlängerungslinie der Lauffläche 18 der Laufschiene beschränkt, er kann sich auch in einer Lage befinden, die sich von der vorherigen Lage durch den gewünschten Winkel R unterscheidet. Fig. 11B stellt den Lagewechsel des Auslaufteiles 48 des Drehkanals dar, wenn der Winkel R (dabei wird der Punkt A als Rotationsmittelpunkt benutzt) zwischen der Verlängerungslinie X der Lauffläche 18 und dem Krümmungsmittelpunkt B des Drehkanals 46 sich von 0° zu 90° bezüglich der oberen von zwei Reihen von laufenden Rollen ändert. In Fig. 11B zeigen die Punkte B-0, B-45 und B-90 die Krümmungsmittelpunkte des Drehkanals, wenn der Winkel R 0°, 45° und 90° beträgt. In Fig. 11B wird der Drehkanal 46-0 und der Auslaufbereich 48-0 mit durchgezogenen Linien gezeigt, wenn R gleich 0° beträgt. Der Drehkanal 46-45 und der Auslaufbereich 48-45 werden durch gestrichelte Linien gezeigt, wenn R 45° beträgt. Der Drehkanal 46-90 und der Auslaufbereich 48-90 sind durch abwechselnd lang-kurz-kurz gestrichelte Linien dargestellt, wenn R 90° beträgt. Wie aus der Zeichnung deutlich wird, bewegt sich die Lage des Auslaufbereiches des Drehkanals in der Zeichnung nach oben, wenn der Wert für R größer wird. (Es wird deutlich, daß, bezüglich der unteren nicht dargestellten Reihe der laufenden Rollen die Lage des Auslaufteiles sich in der Zeichnung nach unten bewegt, wenn der Wert von R größer wird.)

Auf diese Art und Weise kann die Anordnung des Drehkanals und der Lauffläche in Übereinstimmung mit den erforderlichen Gebrauchseigenschaften des Lagers geändert werden. Nimmt jedoch der Winkel R des Krümmungsmittelpunkts zur Verlängerungslinie X einen Wert zwischen 0° und 90° an, kann sich die Rolle im Drehkanal bewegen, ohne die Lauffläche der Laufschiene zu berühren.

Anders ausgedrückt, liegt der Krümmungsmittelpunkt B in einem Bereich, der durch den höchsten Punkt A der Endfläche der Rolle 32, die Verlängerungslinie X der Lauffläche 18 der Laufschiene und einer Verlängerungslinie Y der Endfläche einer Rolle, die sich in der äußeren Fläche der Laufschiene (auf der rechten Seite der Zeichnung) befindet, begrenzt wird. Der Winkel XAY beträgt 90°.

Unter normalen Gebrauchsbedingungen wird die Höhe des Verbrauchs an potentieller Energie durch die Bewegung der Rollen reduziert, wenn sich die Rollen in kontinuierlichem Umlauf in der gleichen Horizontalebene befinden. Zusätzlich können die Rollen reibungsärmer laufen, wenn sie sich in den Drehkanälen und den Richtungswechselkanälen bewegen. Auf diese Weise wird der Reibungswiderstand des Lagers weiter reduziert. Bei richtiger Wahl des Winkels R befinden sich der Auslaufteil 48 des Drehkanals in der gleichen Horizontalebene wie die Rollen in der Laufnut. Auf diese Art und Weise können die Rollen, die sich in den Drehkanälen der Laufnuten, Richtungswechselkanälen und Rücklaufkanälen bewegen, in der gleichen Horizontalebene laufen.

Fig. 12A bis 12C zeigen Formen des Drehkanals 46 in der Verschieberichtung (Richtung dargestellt in Fig. 5).

Es wird angenommen, daß die Seite der Laufnut des Drehkanals 46 der Einlauf, die gegenüberliegende Seite der Auslauf ist. Die Länge des Drehkanals in Verschieberichtung vom Einlauf beträgt L, und der Neigungswinkel der Zentralachse der Rolle 32 bezüglich der Richtung senkrecht zum Zeichenpapier beträgt α. Um den Rollen eine reibungsarme Bewegung aus dem belasteten Bereich in den unbelasteten Bereich zu ermöglichen, z. B., wenn eine kosinusförmige Kurve als Ausdruck der Form des Drehkanals 46 gewählt wird, wird die Gleichung, die diese Bedingungen erfüllt, mit

Einlaufteil: α=45° und l=0 mm.
Auslaufteil: α=0° und l=15 mm zu α=22,5×cos (a ×l)+22,5,

wobei a eine Konstante ist. (So erhält man a×lmax=180°, lmax=15 und a=12.)

Der ebene Verlauf des Drehkanals 46 (Verlauf in Verschieberichtung) muß ein gekrümmter sein, derart, daß er allmählich nach innen abweicht (wie durch die Kurve auf der linken Seite in Fig. 12A angedeutet ist), in die Nähe des Einlaufteiles des Drehkanals (Lage der geneigten Rolle in 32, Fig. 12A) und sich gleichzeitig auch allmählich in die Nähe des Auslaufteiles (Lage der Rolle 32, die senkrecht zum Zeichenpapier in Fig. 12A steht) neigt. Wenn die Rolle 32 plötzlich nach innen in Richtung auf die Einlauf- und Auslaufteile abweicht, wird der Bewegungsablauf der Rolle fehlerhaft, und die Laufabweichung nimmt zu, wobei sich der Reibungswiderstand vergrößert.

Des weiteren muß die Abmessung L in Verschieberichtung des Drehkanals 46 nicht so groß sein, um die Gesamtlänge des Lagers zu reduzieren.

Eine Kurve, die die obigen Bedingungen erfüllt, muß nicht notwendigerweise die besagte Kosinuskurve sein, sondern kann ebenso eine sinusförmige Kurve sein oder eine Kurve, die aus einer Kombination von Bögen mit unterschiedlichen Krümmungsradien besteht.

Fig. 12A bis 12C zeigen praktikable Beispiele dieser Kurven. In den Zeichnungen stellen die abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linien den geometrischen Ort 32-S dar, der durch den Schwerpunkt der Rolle 32, die im Drehkanal 46 läuft, beschrieben wird. Eine durchgezogene Linie 46-K zeigt die Kammlinien der vier Ecken des Drehkanals.

Fig. 12A zeigt ein Beispiel, bei dem der Schwerpunkt der Rolle 32 eine kosinusförmige Kurve beschreibt. Im Einlauf- und Auslaufteil des Drehkanals 46 wird die Rolle 32 langsam gedreht (d. h. das Wechselmaß der Neigung der Zentralachse der Rolle 32 ist gering). Im Mittelteil des Drehkanals 46 wird die Rolle 32 schnell gedreht (das Wechselmaß der Neigung der Zentralachse der Rolle 32 ist groß).

Fig. 12B zeigt ein Beispiel, bei dem der Schwerpunkt der Rolle 32 einen einfachen Bogen beschreibt. Die Rolle wird allmählich gedreht in dem Bereich, wo die Rolle nach innen verschoben wird (rechts in der Zeichnung) in die Nähe des Einlaufteils des Drehkanals 46. (Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet der Ausdruck "verschieben", daß sich die Rolle durch das Innere des Richtungswechselkanals bewegt.) Andererseits wird die Rolle in der Nähe des Auslaufbereiches stark gedreht, die Zentralachse der Rolle wird vertikal.

Fig. 12C zeigt ein Beispiel, bei dem der Schwerpunkt der Rolle eine fast gerade Linie beschreibt. In diesem Fall ist das Wechselmaß der Drehung der Rolle (Geschwindigkeit, mit der die Zentralachse der Rolle sich neigt) im gesamten Drehkanal fast überall konstant.

Wie in Fig. 4, 11A und 11B gezeigt wird, befindet sich erfindungsgemäß der Krümmungsmittelpunkt (Rotationsmittelpunkt) des Drehkanals 46 in bestimmtem Abstand vom Führungskanal für den ständigen Umlauf, der die Drehkanäle 46 und Richtungswechselkanäle 40 enthält. Dies bedeutet praktisch, daß der Krümmungsmittelpunkt in einem Bereich liegt, der durch den höchsten Punkt A der Endfläche der Rolle 32, die Verlängerungslinie X der Lauffläche 18 der Laufschiene und die Verlängerungslinie Y der Oberfläche des Rollenendes einer Rolle, die sich in der Außenseite (linke Seite der Zeichnung) der Laufschiene befindet, begrenzt wird. Aus diesem Grunde befindet sich jede Seite (jede Kammlinie der vier Ecken) des Drehkanals weit weg von der Lauffläche (in den Zeichnungen nach rechts abgedreht). Auf diese Art und Weise können die Rollen, die im Drehkanal laufen, leicht und sicher in den Richtungswechselkanal geführt werden.

Zusätzlich ist in der Nähe der Laufnut die Wandungsoberfläche des Drehkanals bogenförmig ausgebildet und weist einen großen Krümmungsradius auf. Wenn die Lage der Wandungsoberfläche des Drehkanals sich in einer gewissen Entfernung von der Laufnut befindet, ist die Wandungsoberfläche bogenförmig ausgebildet, wobei der Krümmungsradius klein ist. Aus diesem Grunde können die Rollen reibungsarm in eine Position in der Nähe des Einlaufteiles des Drehkanals 46 verschoben werden.

Um einen optimalen Drehkanal für jedes Lager zu erhalten, ist es wünschenswert, daß der Krümmungsmittelpunkt B des Drehkanals sich in einem Bereich befindet, der durch die Verlängerungslinien X und Y (Fig. 4 und 11) begrenzt wird und sich oberhalb des Punktes A befindet. Gleichzeitig ist es wünschenswert, die Entfernung l zwischen den Punkten A und B und den Winkel R zwischen der geraden Linie AB und der Verlängerungslinie X richtig zu wählen. So können die Entwurfs- und Herstellungskosten reduziert werden. Die Rollen können in einem Drehkanal, der wie oben geschildert ausgebildet ist, reibungsarm laufen, und die Zentralachsen jeder Rolle werden allmählich vertikal (d. h. in eine Lage, in der die Zentralachse der Rolle sich in vertikaler Richtung befindet) aus einer Lage (in der belasteten Region), die unter einem Winkel von 45° gegenüber der vertikalen Richtung geneigt ist. Im Auslaufteil des Drehkanals befinden sich die Zentralachsen der Rollen in vertikaler Richtung (eine Richtung parallel zur Mittellinie C, nicht dargestellt in Fig. 4). Auf diese Weise bewegen sich die Rollen im Richtungswechselkanal und Rücklaufkanal, die in der gleichen Horizontalebene wie die Laufnut ausgebildet sind. Daher können in dem Parallelrollenlager mit vier Reihen von laufenden Rollen die Lagernut und der Rücklaufkanal in der gleichen Horizontalebene ausgeführt sein.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf ein Rollenlager nach der Darstellung in Fig. 3, sondern kann ebenso auf die Laufnutbauteile von bekannten ähnlichen Rollenlagern für endlos geradlinige Bewegung angewendet werden. Zum Beispiel kann anstelle der beschriebenen Ausführung, bei der U-förmige Nuten in den Seitenwänden der Laufschiene ausgebildet sind, die Erfindung ebenso angewendet werden, bei einer Ausführung, bei der Auskragungen in beiden Seitenteilen der Laufschiene in Längsrichtung ausgebildet sind und die Reihen der laufenden Rollen so ausgebildet sind, daß sie in die Auskragungen der beiden Seiten eingelegt sind. Die Anwendung bei ähnlichen Bauweisen ist ebenso möglich.

In dem Umlaufkanal für ständigen Umlauf der Rollen mit vier Reihen von laufenden Rollen, kann die Erfindung ebenso ausgeführt werden, entweder nur bezüglich der unteren oder der oberen Reihe von laufenden Rollen, je nach dem, welche Gebrauchseigenschaften das Lager haben soll.

Technologien, bei denen die Befestigungs- und die Lagerplatte als ganzes ausgebildet sind und die Abdeckung des Rücklaufkanals ebenso integriert ist und ähnliche Bauweisen sind bekannte Technologien und können mit der vorliegenden Erfindung ebenfalls ausgeführt werden.

Obwohl ein Lager, in dem die Zentralachsen der Rollen in den Laufnuten um 45° gegenüber der Mittellinie des Lagers geneigt sind, wie in den Ausführungen gezeigt wird, kann die Erfindung ebenso leicht angewendet werden auf ein Lager, bei dem die Rollen in einem anderen Winkel als 45° geneigt sind (z. B. 30° oder andere Winkel).

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung kann ein Bauteil, in dem die Rollen lediglich vorgeschoben werden ohne gedreht zu werden, d. h. ein Bauteil, in dem die Rollen von der Lagerplatte nach innen ohne Wechsel der Neigung der Zentralachsen der Rollen laufen zwischen dem Drehkanal und der Laufnut, ausgebildet sein. In diesem Fall ist es ausreichend, daß die Länge des Teiles zum reinen Vorschieben der Rollen, ohne sie zu drehen, gleich oder kürzer ist als der Durchmesser der Rolle.

Claims (5)

1. Rollenlager für endlos geradlinige Bewegung, bestehend aus
einer langen Laufschiene (12), in der in einem Teil der Außenwandfläche eine geneigte Fläche ausgebildet ist, die als Lauffläche (18) dient,
einer Führungsschlitteneinheit (14), die über die Laufschiene (12) läuft und in der eine Lauffläche (28) gegenüber der Lauffläche (18) ausgebildet ist,
einer Anzahl Zylinderrollen (32), die zwischen der Lauffläche (18) der Laufschiene (12) und der Lauffläche (28) der Führungsschlitteneinheit (14) nach Art eines Parallelrollenlagers eingesetzt sind,
einer Laufnut (38), die die Lauffläche (28) enthält,
und einem Führungskanal für den endlosen Umlauf der Zylinderrollen (32), der die besagte Laufnut (38) enthält, wobei die Laufnut (38) und der Führungskanal für den endlosen Umlauf in der Führungsschlitteneinheit (14) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß seitliche Platten (24) vorgesehen sind, die an beiden Enden der Führungsschlitteneinheit (14) befestigt sind, wobei in jeder dieser Platten (24) ein Richtungswechselkanal (40), verbunden mit der Laufnut (38), in der gleichen Horizontalebene wie die Laufnut (38) ausgebildet ist,
daß zwischen dem Richtungswechselkanal (40) und der Laufnut (38) ein Drehkanal (46) ausgebildet ist, wobei sich in dem Drehkanal (46) jede der Zylinderrollen (32) so bewegt, daß sie allmählich so weit gedreht wird, bis sich ihre Zentralachse (C1) in vertikaler Richtung befindet, und wobei sich die Zylinderrolle (32) gleichzeitig von der Laufnut (38) in die unbelastete Zone bewegt, und
daß in einem Querschnitt senkrecht zur Verschieberichtung des Lagers der Krümmungsmittelpunkt (B) des Drehkanals (46) im Bereich der Verlängerungslinie (X) der Lauffläche (18) der Laufschiene (12) liegt.

2. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Querschnitt, parallel zur Verschieberichtung des Lagers, der Drehkanal (46) so ausgebildet ist, daß der Krümmungsradius in der Nähe der Laufnut (38) groß ist und daß der Krümmungsradius kleiner wird, wenn sich der Drehkanal (46) von der Laufnut (38) entfernt.

3. Rollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkanal (46) so ausgebildet ist, daß der Schwerpunkt der Zylinderrolle (32), die sich im Drehkanal (46) bewegt, eine kosinusförmige Kurve beschreibt.

4. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Querschnitt, parallel zur Verschieberichtung des Lagers, der Drehkanal (46) so ausgebildet ist, daß der geometrische Ort des Schwerpunktes der Zylinderrolle (32), die sich im Drehkanal (46) bewegt, eine einfache bogenförmige Kurve ist.

5. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Querschnitt, parallel zur Verschieberichtung des Lagers, der Drehkanal (46) so ausgebildet ist, daß der geometrische Ort des Schwerpunktes der Zylinderrolle (32), die sich im Drehkanal (46) bewegt, eine annähernd gerade Linie ist.