DE3884594T2

DE3884594T2 - Lagereinheit für Längsbewegungen und Linearführungen.

Info

Publication number: DE3884594T2
Application number: DE88311710T
Authority: DE
Inventors: Peter R Mugglestone; Alfred M Rogers
Original assignee: Thomson Industries Inc
Current assignee: TGA North America Holdings III Inc
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2008-12-10
Also published as: EP0323718A3; EP0323718B1; ATE95284T1; US4815862A; DE3884594D1; EP0323718A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich generell auf Wälzlager und im besonderen auf Linearbewegungslager, bei welchen eine Lagerabstützung für einen sich entlang einer geraden Linie oder verschieblich beweglichen Körper vorgesehen ist, der eine solche Abstützung benötigt.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Konstruktionen von Linearbewegungslagern bekannt. Solche Lager könnten bspw. diejenigen der in dem U.S. Patent No. 3,767,276 beschriebenen Art sein, bei welchen ein Aufbau von inneren und äußeren Hülsen Kugeln zwischen solchen Hülsen in Laufringen halten, die in den Hülsenstrukturen ausgebildet sind, um eine Lagerabstützung für eine Welle zu schaffen, die in dem Aufbau verschiebbar aufgenommen wird. Diese Art eines Lagers kann für die Herstellung relativ teuer sein, und sein Aufbau ergibt spezielle Erfordernisse insbesondere in Bezug auf die Einfügung des Kugellagers in die Laufringe der Hülsen.
Linearlager werden bei mehr und mehr Anwendungen verwendet, wo relativ verschiebbare Körper eine Lagerabstützung erfordern, und da der Wettbewerb in der Lagerindustrie heftig ist, wurde in der Technik ständig nach Konstruktionen von linearen Lagern gesucht, die leichter und billiger herzustellen sind. Es sind deshalb Lager entwickelt worden, die Segmentteile wie bpsw. ausgestanzte Metall- oder geformte Thermoplastteile verwenden, wofür die U.S. Patente No. 3,751,121, 3,951,473, 4,025,128, 4,456,312 und 4,572,591 diese Arten von zusammengesetzten Lageraufbauten darstellen. Diese Konstruktionen ergeben noch immer Schwierigkeiten für den Hersteller, insbesondere in Verbindung mit den Verfahren zum Erhalt des Aufbaus und insbesondere in Bezug auf das Halten der Komponententeile in einer Lagerreihe, wie bspw. das Einsetzen der Kugeln in die Laufringe und das Einsetzen von Lagerplatten im Zusammenwirken damit, bis eine Einrichtung, wie ein Verriegelungsring, am Ort fixiert ist, um die verschiedenen Komponenten in ihrem endgültigen zusammengebauten Zustand zu halten. Diese Schwierigkeiten ergeben sich auch in Bezug auf die Herstellung von Lageraufbauten eines Typs, bei welchem ein einziger zylindrischer geformter thermoplastischer Käfig mit einer Vielzahl von Spuren benutzt wird in Verbindung mit einem äußeren Hülsenkörper. Es sind spezielle Erfordernisse des Formens beim Herstellen des Käfigkörpers beteiligt, prinzipiell in Bezug auf die Komplexität und die Kosten der Formen, die für die Formgebung des Käfigs benötigt werden.
Obwohl Vorteile von der Verwendung von bestimmten jüngeren Erfindungen der Linearlagerkonstruktion gewonnen werden können, bspw. den geformten thermoplastischen Laufrillen- Segmentteilen, hat keiner der Vorschläge im Stand der Technik eine vollständig in sich geschlossene bzw. unabhängige Einheit zur Verfügung gestellt, die eine einzige Linie der Lagerabstützung bereitstellt und welche aus einfach konstruierten thermoplastischen Formteilen unmittelbar hergestellt und mit Kugellagern und einer Lagerplatteneinrichtung einfach zusammengebaut ist, so daß die Einheit für sich allein benutzt werden kann oder in Verbindung mit zusätzlichen ähnlichen Einheiten in einer Linearlagerkonfiguration zur Schaffung einer Lagerabstützung.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Linearbewegungslager, das als eine in sich geschlossene Lagereinheit hergestellt werden kann, welche alle Komponenten enthält, die zur Schaffung einer Linie der Lagerabstützung für einen relativ verschiebbaren Körper benötigt werden oder die für eine oder mehrere ähnliche Einheiten verwendet werden können, um eine gewünschte oder geforderte Lagerkonfiguration für einen solchen relativ verschiebbaren Körper zu ergeben. Die Einheit wird fertig und mit wenigen Kosten hergestellt unter Anwendung von thermoplastischen Formtechniken. Der Zusammenbau der einzelnen Komponenten der Einheit wird sehr einfach ohne die Notwendigkeit für komplizierte Werkzeuge und/oder Spannvorrichtungen bewirkt, und die Einheiten können als eine Kette von solchen angeliefert werden, bei welchen jede Einheit mit einer anderen durch integrierte Anhängerverbinder verbunden ist, wodurch die Handhabung der Einheiten sowohl bei den Montagearbeiten wie auch bei der Installation in der Umgebung einer Lagerabstützung erleichtert und vereinfacht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine vollständig in sich geschlossene Linearlagereinheit, die zur Bereitstellung einer einzigen Linie der Lagerabstützung für einen Körper geeignet ist, der damit relativ verschiebbar beweglich ist. Generell wird die Einheit mit zusätzlichen gleichen Einheiten verwendet, um wenigstens eine teilweise umgebende Umfassung oder Umschließung wenigstens eines Teils des relativ verschiebbaren beweglichen Körpers und in einer solchen Art und Weise zu ergeben, daß entsprechend zusätzliche Linien der Lagerabstützung dargeboten werden. Es sollte jedoch angemerkt werden, daß die Einheit bei einigen Anwendungen für sich allein oder aus sich heraus verwendet werden könnte, in Abhängigkeit von den Anforderungen an die Belastung als eine einzige Lagereinrichtung, da alle Komponenten, aus welchen ein Lager aufgebaut ist, bei dem permanent versiegelten Aufbau desselben vorhanden sind, der durch die Erfindung bereitgestellt wird. Die Lagereinheiten können mit gleichen Einheiten in einer Umgebung wie bspw. befestigten Stehlagern angeordnet werden, die eine verschiebbar montierte Welle abstützen. Die Einheiten könnten andererseits in einer Lagerkonfiguration davon an einem verschiebbaren Körper wie bspw. einem Schlitten angeordnet sein, der entlang einer oder mehrerer befestigter Wellen gleitet. Die Lagerkonfigurationen können verändert werden, bspw. zur Verwendung in Verbindung mit Wellen mit einer kreisförmigen, quadratischen oder dreiseitigen Konfiguration sowie auch mit anderen.
Die Erfindung ergibt weiterhin, daß die Lagereinheiten in einer kontinuierlichen Kettenform solcher Lagereinheiten hergestellt werden können, wobei jede Einheit mit einer anderen durch Anhängerverbinder angekettet oder verbunden ist. Dieses Merkmal erleichtert die Herstellungsarbeit des Lagers und macht sie wirksamer. Bei der Kettenherstellung der Einheiten ergibt sich ein besonderer Vorteil nicht nur in der Bequemlichkeit und Einfachheit, mit welchen Lagerkonfigurationen bei einer Herstellungsarbeit hergestellt werden können, sondern auch in der Leichtigkeit und Einfachheit, mit welchen eine Lagerinstallation am Ort und/oder ein Austausch bei einem Anwendungsfall durchgeführt werden kann.
Die US-A-4,512,617 beschreibt ein Linearkugellager mit den Konstruktionsmerkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Gemäß der Erfindung ist eine vollständig in sich geschlossene Einzel-Linearlagereinheit in Übereinstimmung mit dem Patentanspruch 1 bereitgestellt.
Bei der Herstellung einer Lagerausbildung, bspw. einer geschlossenen Lagerausbildung bei einem Stehlager, welches eine verschiebbare Welle abstützt, kann eine Vielzahl von Linearlagereinheiten der Erfindung (wie bspw. vier Einheiten) einzeln nebeneinander angeordnet werden mit einer die Welle vollständig umgebenden Anordnung, wobei die Einheiten wünschenswert jedoch nicht wesentlich durch Verbinderanhänger aneinander angekettet sein können mit Ausnahme der Verbinderanhänger an den Enden der Kette, die aus Bequemlichkeit der Vervollständigung der Lagerausbildung oder anläßlich der Trennung dieser Einheiten von einer Kette einer größeren Anzahl derselben entfernt werden können. Verriegelungsringe und andere geeignete Mittel können an den axialen Enden der Lagerausbildung benutzt werden, um dieselbe in dem Stehlager an ihrem Platz zu sichern. Bei einer Lagerausbildung des offenen Typs wie sie bspw. mit der Abstützung eines Schlittens verbunden ist, der entlang einer oder mehrerer fester Wellen verschieblich ist, könnte die Vielzahl der Lagereinheiten wie bspw. drei solcher Einheiten mit einer Ausdehnung der Wellenumfassung von 270 Grad erscheinen.
Die Einrichtung, welche den die Lagerplatte aufnehmenden Sitz in dem Halter definiert, kann ein Paar von aufrechten Rippen an dem Halterkörper einschließen, der über dessen Länge neben den Rändern der kugelbelasteten Bahn verläuft. Die Kappenkörper können mit Flächen versehen sein, deren innere Gestaltung komplementär zu den Außenflächen an den Halterendbereichen ausgebildet sind. Diese Flächen bewirken eine passend übereinstimmende Aufnahme der Kappenkörper an dem Halter.
Die Vorteile und weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, die nachfolgend zu finden ist, und werden für solche Merkmale der Konstruktion, eine Kombination von Elementen und eine Anordnung von Teilen beschrieben, die sich aus dem Beispiel der angegebenen Konstruktion und dem Schutzumfang der Erfindung, wie angegeben in den Patentansprüchen, ergeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein volleres Verständnis der Eigenheit und der Ziele der Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erhalten, bei welcher
Fig. 1 eine Perspektivansicht ist, die eine Darstellung der Umgebung zeigt, in welcher Lagereinheiten der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, also der Lagereinheiten, die in Stehlagern für ein Abstützen einer verschiebbaren Welle aufgenommen sind;
Fig. 2 eine Perspektivansicht ist, die eine weitere Umgebung zur Verwendung der Lagereinheiten der Erfindung angibt, wobei dieselben in offenen Stehlagern angeordnet sind, die auf einem Schlitten getragen werden, der sich auf einem Paar fester Abstützwellen verschiebbare bewegt;
Fig. 3 eine Draufsicht des Halters der Lagereinheit ist;
Fig. 4 eine Seitenansicht des Halters ist;
Fig. 5 eine Endansicht des Halters ist, wobei die gestrichelten Linien den Verlauf der Umhüllung zeigen, welcher durch den quer ausgerichteten Außenumfang des Halters beschrieben wird;
Fig. 6 eine Querschnittansicht des Halters nach der Linie VI-VI in Fig. 3 ist und in gestrichelten Linien zeigt, wie der Halter mit benachbarten Haltern durch integrierte Verbinderanhänger verbunden werden kann;
Fig. 7 eine Ansicht ähnlich der Fig. 6 ist und zusätzlich die aufgenommene Position der Lagerplatte in dem Haltersitz dafür und in der Art und Weise zeigt, in welcher die Kugeln in der kugelbelasteten Bahn mit der Lagerplatte zusammenwirken, wobei die Verbinderanhänger nicht gezeigt sind;
Fig. 8 eine Endansicht des Kappenkörpers ist, der an jedem Ende des Halters aufgenommen wird, wobei die Ansicht von dem offenen Ende davon gezeigt ist, also dem Ende, welches an den zentralen Körperteil des Halters anstößt;
Fig. 9 eine obere Draufsicht des Kappenkörpers ist;
Fig. 10 eine Schnittansicht des Kappenkörpers entlang der Line X-X in Fig. 8 ist;
Fig. 11 eine obere Draufsicht der zusammengebauten Lagereinheit ist und die Kappenkörper zeigt, die an beiden Enden des Halters über die Endbereiche davon aufgenommen sind, wobei Bereiche aus Gründen einer Klarheit bei der Darstellung des Lagerplattensitzes in dem Halter und der Anordnung der Kugellager in der Einheit weggebrochen sind;
Fig. 12 eine Seitenansicht der in Fig. 9 gezeigten zusammengebauten Lagereinheit ist, wobei der Umriß der eingeschlossenen Halterendbereiche in gestrichelten Linien gezeigt ist und die Kugellager und die Kugelplatte nicht gezeigt sind;
Fig. 13 eine bruchstückartige Seitenansicht mit der Darstellung ist, wie die Lagereinheiten der vorliegenden Erfindung in der Umgebung der Fig. 1 eingesetzt werden können;
Fig. 14 eine bruchstückartige Seitenansicht mit der Darstellung ist, wie die Lagereinheiten der vorliegenden Erfindung in der Umgebung der Fig. 2 eingesetzt werden können;
Fig. 15 eine Draufsicht von mehreren Lagereinheiten der Erfindung ist, die als eine zusammengeschlossene Kette solcher Einheiten in der Art und Weise bereitgestellt sind, wie die Einheiten die Montagearbeit in einer Fabrik verlassen und bevor sie in der Umgebung eines Lagers installiert werden;
Fig. 16 ist eine bruchstückartige Seitenansicht zur Darstellung einer anderen Verwendungsart der Lagereinheit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 und 18 sind bruchstückartige Seitenansichten zur Darstellung der Verwendung der Lagereinheit der Erfindung, wenn sie eine Lagerabstützung für quadratische oder dreiseitige Wellen schafft; und
Fig. 19 eine bruchstückartige Seitenansicht zur Darstellung einer weiteren Verwendung der Lagereinheiten mit einer Doppelelement- Abstützwelle ist.
In der gesamten folgenden Beschreibung sind gleiche Bezugsziffern zur Bezeichnung von gleichen Teilen in der Zeichnung verwendet.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Linealagereinheit der Erfindung ist eine vollständige Lagereinheit, die in jeder funktionellen Beziehung zur Schaffung einer Lagerlinie der Abstützung für einen relativ verschiebbaren beweglichen Körper in sich geschlossen ist. Bei den meisten Anwendungen wird sie jedoch in der Kombination mit zusätzlichen gleichen Einheiten verwendet, die in einer speziellen Reihe solcher Einheiten angeordnet sind, um mehrere Abstützlinien für den beweglichen Körper und in Übereinstimmung mit besonderen Erfordernissen für eine solche Abstützung in Bezug auf den Typ des beweglichen Körpers, die mit der Verschiebebewegung verbundene Belastung usw. zu schaffen. Es ist dann auch zu verstehen, daß die Lagereinheit der vorliegenden Erfindung, die einfach und sehr wirtschaftlich herzustellen ist, zur Verwendung in einem breiten Bereich von Lageranwendungen angepaßt wird, einschließlich solcher, wo eine vollständige Lagerinstallation im Herstellungsbereich, im Einsatzbereich eines Lagers oder im Ersatzbereich am Ort eines früher installierten Lagers bewirkt wird. Die ausgesuchten Umgebungen der in Fig. 1 (Stehlager 10 für eine Verschiebewelle 12) und Fig. 2 (offene Stehlager, die auf einem Schlitten 16 getragen sind, welcher entlang fester Wellen 18 verschiebbar ist) gezeigten Lagernutzung sind daher auch nur für zwei der vielen Anwendungen für ein Lagererfordernis illustrativ, damit die Fachleute auf dem vorliegenden Gebiet verstehen werden, daß sie mit der Lagereinheit der vorliegenden Erfindung befriedigt werden können.
Unter Bezugnahme zuerst auf die Fig. 11 und 12, welche die Merkmale und das Konstruktionskennzeichen einer voll zusammengebauten Linearlagereinheit 20 darstellen, umfaßt die Einheit als Hauptelemente davon einen Halter 22, Endkappen 24, die über Endbereichen 26 verringerter Größe des Halters aufgenommen sind, eine Vielzahl von Kugellagern 28, die in einem endlos verlaufenden Lauf ring angeordnet sind, der in dem Halter ausgebildet ist, und eine Lagerplatte 30, die in dem Halter über der kugelbelasteten Bahn des Laufringes sitzt, wobei die Lagerplatte eine Länge gemäß der Ansicht in Fig. 11 hat, die in endseitigen Endbereichen davon resultiert, welche in die Endbereiche des Halters hinein verlängert sind. Es ist auch zu verstehen, daß die Lagerplatte und die Kugellager in Fig. 12 nicht dargestellt sind. Es ist anzumerken, daß das Ausführungsbeispiel der Lagereinheit 20 ein generell gekrümmtes Querschnittsprofil hat (wie es aus der weiteren folgenden Beschreibung zu verstehen ist) , welches seine Verwendung für eine Lagerabstützung in Verbindung mit zylindrisch geformten, relativ beweglichen Körpern andeutet. Andere Ausführungsformen der Einheit werden beschrieben, welche deren Verwendung mit anders gestalteten beweglichen Körpern ergeben, und das Querschnittsprofil der Einheit wird verschieden sein, um eine Anpassung an eine solche Verwendung zu ergeben.
Die spezielleren Konstruktionsdetails der in der Einheit 20 verkörperten Komponenten werden nunmehr beschrieben und besser verstanden mit einer fortgesetzten Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 10.
Der Halter 22 (Fig. 3 bis 7) ist eine längliche, nach der Seite ausgedehnte Komponente mit einem zentralen Körperteil 32 und zwei entgegengesetzten Endbereichen 26, die wünschenswert jedoch nicht wesentlich eine verkleinerte Größe relativ zu derjenigen des zentralen Körperteils haben können. Eine Breite, d. h. die Bodenseite des Halters (zu sehen bei 34 in den Fig. 5 und 6) hat eine gekrümmte Form und bildet die konfrontierende Seite des relativ verschiebbaren beweglichen Körpers der Einheit aus. Die andere oder breite Oberseite des Halters ist diejenige, die von dem Betrachter in Fig. 3 gesehen wird und ist durch mehrere und verschiedene Strukturausbildungen gekennzeichnet, die als nächstes erörtert werden.
Der als eine Nut in der Oberseite des Halters ausgebildete, endlos verlaufende Laufring besteht aus einer geradlinigen, kugelbelasteten Bahn 36, die in Längsrichtung (vorzugsweise in mittiger Längsrichtung) des Halters angeordnet ist, wobei diese Bahn 36 zu der Bodenseite 34 hin entlang eines Schlitzes 38 offen ist, der in dem Halter derart ausgebildet ist, daß die in der kugelbelasteten Bahn vorhandenen Kugeln durch den Schlitz 38 hindurch teilweise vorstehen für einen Eingriff mit dem beweglichen Körper 40 (Fig. 7). Der Laufring weist auch die geradlinige, kugelunbelastete Bahn 42 auf, die seitlich beabstandet von der kugelbelasteten Bahn und neben einem Seitenrand des Halters 22 angeordnet ist, wobei diese beiden Bahnen an betreffenden Enden von jeder durch die Umlaufbahnen 44 miteinander verbunden sind, die in den Endbereichen des Halters angeordnet sind. Die Umlaufbahnen 44 können bei einer Ausbildung des Halters die in Fig. 5 gezeigten geneigten Verläufe haben, so daß die Kugeln, die von der kugelbelasteten Bahn zu der kugelunbelasteten Bahn passieren, über eine geringe Entfernung aufsteigen und umgekehrt. Neben dem anderen Seitenrand des Halters ist eine blinde Formentlastungsnut 46 angeordnet.
An dem Halter 22 verlaufen an den gegenüberliegenden Seiten der kugelbelasteten Bahn 36 ein Paar längsgerichteter Rippen 48 aufwärts, deren einander zugekehrte oder konfrontierende Seitenwände Unterabschnitte haben, die in seitliche Schultern 50 übergehen, welche einen Sitz zur Aufnahme der Lagerplatte 30 bilden. Die Lagerplatte 30 ist länglich wie gezeigt in Fig. 11 und wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, hat die Oberseite 31 ein gekrümmtes Profil wie es auch die Kugeleingriffsnut 33 der Lagerplatte hat. Die Nut 33 beschreibt einen Bogen mit einem etwas größeren Krümmungsradius als die Kugeln 28. Die endseitigen Endabschnitte der Rippen 48 und der Lagerplatte 30 sind abgestuft, wie es für die Rippen bei 52 und für die Lagerplatte bei 54 gezeigt ist. Die Stufen der Rippen und der Lagerplatte sind derart vorgesehen, daß die Endkappen 24 ein Spiel haben, um die Anlageposition gegen den zentralen Körperteil des Halters einzunehmen, wenn sie damit zusammengebaut sind. Die Oberseiten der Rippen 48 (unter Einschluß der abgestuften Teile 52) und diejenige der Lagerplatte (mit Ausnahme der abgestuften Teile 58) können bogenförmig gekrümmt sein, wie es am besten in Fig. 7 zu sehen ist.
Die Seitenränder des zentralen Körperteils 32 des Halters sind breiter als die Ränder der Endbereiche 26 als Folge des Vorhandenseins der Randteile 56, welche wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich jeweils einen unteren geraden Abschnitt 58 (im Winkel divergierend zueinander ausgerichtet) und einen oberen geraden Abschnitt 60 (diese sind parallel zueinander ausgerichtet) aufweisen. Jeder obere Abschnitt 60 weist einen seitlich nach innen verlaufenden spitzen Abschnitt auf, wobei der Spitzenabschnitt 62a neben der kugelbelasteten Bahn etwas länger ist als der Spitzenabschnitt 62b, so daß der Spitzenabschnitt 62a eine Fanglippe bildet, welche die kugelbelastete Bahn seitlich etwas überlappt und eine Nut zum Gefangenhalten der Kugeln bildet, wenn sie sich entlang der kugelunbelasteten Bahn bewegen.
Die Endbereiche 26 des Halters weisen an der Oberseite zwei sich schneidende Flächen 64, 66 auf, von welchen die größerer Fläche 64 derselben eine im wesentlichen ebene Ausbildung hat, die von einem Rand des Halters gegen den anderen nach oben geneigt ist, wo sie die Oberfläche 66 schneidet, welch letztere einen nach oben konvex gekrümmten Bogen aufweist. Die ebene Fläche 64 ist eine Paßfläche für einen komplementär ausgebildeten Innenflächenteil der Kappen 24, wenn diese an den Endbereichen des Halters aufgenommen sind, wie es weiter unten ausgeführt wird.
Die in den Fig. 8 bis 10 gezeigte Kappe 24 ist für eine austauschbare Verwendung an jedem der Endbereiche einer verringerten Größe ausgebildet und dient bei der Aufnahme an dem Halter 22 dazu, das Ende der Kugellaufbahn für ein Gefangenhalten der Kugeln 28 in den Umlaufbahnen und zum Gefangenhalten der Lagerplatte 30 zu verschließen. Die Kappe 24 hat eine Endwand 70, Seitenwände 72, 74, die in Querrichtung identisch mit den Randteilen 56 des Halters sind, und eine gekrümmte obere Wand 76, so daß der Boden und das andere Ende der Kappe offen sind. Die Unterseite der oberen Wand 76 ist, wie teilweise in den Fig. 8 und 10 zu sehen ist, mit gekrümmten Nuten 80 einer relativ geringen Schiefe versehen, die entlang eines Keils 82 verlaufen, der mit der oberen Wand 76 einstückig verbunden ist und von dieser nach unten verläuft, wobei der Keil durch nach innen und nach unten verlaufende, sich schneidende ebene Flächen 84, 86 definiert ist, welche Flächen 84, 86 diejenigen sind, welche zu der ebenen Fläche 64 des Endbereichs des Halters komplementär ausgebildet sind. Die Nuten 80 und die Flächen 84, 86 schaffen zusätzlich einen lichten Raum für die Kugelbewegung in den Umlaufbahnen, sobald die Kugeln in die kugelunbelastete Bahn eintreten und sie verlassen. Wenn die Kappen an den Endbereichen des Halters aufgenommen sind und an jedem Ende nach unten abstehen, dann wird eine der Flächen 84 oder 86 an die Endflächen des Halters eng gegenüberliegend angrenzen, die Kanten der oberen Wand der Kappe und die Ränder davon werden an dem zentralen Körperteil des Halters anliegen und die freie Endfläche der Endbereiche des Halters werden eng neben der Innenfläche der Kappenendwand 70 angeordnet sein. Es wird auch angemerkt, daß der Keil 82 kurz vor dem offenen Ende des Kappenkörpers endet, was ausreicht, um ein Spiel für die Aufnahme des nach unten abgestuften Teils der Lagerplatte 30 zu schaffen. Eine Aufnahme der Lagerplatte ist durch die obere Wand 76 geschaffen, wo sie über den nach unten abgestuften Teil zwischen dem Ende des Keils und der inneren Querkante der Kappe verläuft. Wenn sich die Kappen in der aufgenommenen Position befinden, befindet sich die obere Wand 76 in einem oberen Übergriff des nach unten abgestuften Teils 52 der Halterrippen 48, so daß die durch den quer verlaufenden Außenumfang der Kappe (Fig. 8) beschriebene Umhüllung identisch ist mit derjenigen, die durch den quer verlaufenden Außenumfang des Halters beschrieben wird (wie es am besten in den Fig. 5 und 7 zu sehen ist) . Diese quer ausgerichteten Hüllkurven enthalten die oberen und unteren Kurven, welches Kreisbögen sind, die mit einer gemeinsamen Mitte erzeugt sind. Die zwischen den oberen und unteren Flächen verlaufenden Seitenflächen enthalten jeweils einen unteren geraden Abschnitt, der relativ zu dem anderen unteren Seitenabschnitt divergiert, und einen oberen geraden Abschnitt, der in Bezug auf den unteren Abschnitt und in Richtung der anderen Seitenfläche abgewinkelt ist. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, sind diese oberen geraden Abschnitte parallel zueinander angeordnet. Die Einheit hat daher ein glattes Gesamtprofil mit keinem Vorsprung mit Ausnahme des Vorsprungs der Kugeln geringfügig nach außen von der Unterseite der Einheit durch den Schlitz 38 hindurch. Es ist auch zu verstehen, daß die Lagerplatte etwas über die Umhüllung vorstehen kann, wenn eine Lastübertragung davon zu einer nächsten Struktur gefordert wird.
Ein wichtiger Vorteil der Lagereinheit ist wie früher bemerkt die beträchtliche Bequemlichkeit und Einfachheit, durch welche sie hergestellt und verwendet werden kann. Der Halter 22 und die Kappenkörper 24 werden vorzugsweise aus thermoplastischem Material hergestellt und ihre Konstruktion erlaubt ihre Formgebung mit vereinfachten, zweiteiligen Gießformen. Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 15 ist zu verstehen, daß die Halter 22 in einer kontinuierlichen Kettenform einer Vielzahl von Haltern geformt werden können, wobei jeder Halter mit den benachbarten Haltern durch integrierte, relativ dünne Verbinderanhänger 90 verbunden ist, wobei die Anhänger an den Rändern der Halter an den zwei betreffenden Verbindungsstellen des zentralen Körperteils 32 mit den Endbereichen 26 angeordnet sind. Wenn eine Kette der Halter von der Fertigungslinie des Formens kommt, können diese horizontal orientiert sein, um die Kugellager in die endlosen Kurvenbahnen jedes Halters plazieren zu können und gleichzeitig die Lagerplatten auf die Oberseite der Kugeln in der kugelbelasteten Bahn aufzusetzen. Die Endkappen können dann an den Haltern aufgenommen und damit durch ein Ultraschallschweißen od. dgl. unentfernbar fest gesichert werden. Das Ergebnis ist ein abgeschlossener Aufbau der Komponenten in einer vollständig in sich geschlossenen Linearlagereinheit ohne das Erfordernis für irgendwelche spezielle Montagevorrichtungen und/oder Verfahren. Die vollständige Kette mit einer bequemen oder gewünschten Vielzahl von Einheiten kann dann an besondere, innerbetriebliche Montagearbeiten unter Verwendung der Lager weitergereicht werden, oder es kann eine Kette zu einem Verbraucher verschickt werden, für eine Installation des Lagers bei einem Anwendungsfall und/oder für einen Ersatz an Ort und Stelle. Der breite Bereich der Anwendungen, für welche die Lagereinheit benutzt werden kann, wird als nächstes für eine Wertschätzung erörtert.
Die Fig. 13 zeigt ein Stehlager 10, welches zur Schaffung einer Lagerabstützung für eine verschiebbare Welle 12 benutzt wird, wobei das Stehlager eine herkömmliche Ausbildung hat und zur Aufnahme eines Lagers bei 102 zylindrisch gebohrt ist. Das Lager kann in diesem Fall durch die Lagereinheiten 22a-d bereitgestellt sein, wobei die Konfiguration der erforderlichen Linearlager die Verwendung einer angeketteten Vielzahl von vier Einheiten erfordert, die in der dargestellten, die Welle umgebenden Anordnung in Längsrichtung angeordnet sind, wobei der untere gerade Abschnitt 58 der Seitenränder der Halter und die identisch ausgebildeten Kappenseitenwände 72, 74 aneinander anliegen, wie es bei 92 gezeigt ist, so daß dadurch ein korrektes Fluchten der Einheiten in Bezug aufeinander bei dem Positionieren der erforderlichen beweglichen Körperkonfrontation versichert wird. Die Anhängerverbindungen 90, welche die Einheiten miteinander verbinden, können am Ort belassen werden, mit Ausnahme derjenigen, die jeweils mit einer Seite der Einheiten 22a und 22d verbunden sind und in Verbindung mit der Entfernung der vier Einheiten von einer größeren Kette solcher Einheiten entfernt worden sind. Es ist zu verstehen, daß Halter, wie bspw. Schnappringe od. dgl. (nicht gezeigt), an den entgegengesetzten Axialenden der Lagereinheiten 22a-22d verwendet werden, um die Lagereinheiten in dem Stehlager sicher zu halten.
Die Verwendung der Lagereinheiten der Erfindung in der Umgebung eines offenen Stehlagers 14 und eine Lagerausbildung für eine solche Verwendung ist in Fig. 14 gezeigt. Dieses Stehlager kann bspw. an dem in Fig. 1 gezeigten verschiebbaren Schlitten 16 befestigt sein, der entlang fester Wellen 18 verschiebbar ist. Das Stehlager ist bei 110 für die Aufnahme von drei Lagereinheiten 22a-22c gebohrt, die eine 270 Grad Abstützumhüllung um die Welle 18 bewirken. Eine Anlage der Einheiten wie bei 92 und das Vorhandensein der Anhänger 90 ist die gleiche wie vorbeschrieben.
Es wurde in dieser Beschreibung früher beschrieben, daß die Lagereinheit der Erfindung zur Verwendung als solche für eine Lagerabstützung fähig ist, die eine einzige Linie einer solchen Abstützung bereitstellt. Dies ist natürlich abhängig von der Größe der auf das Lager ausgeübten Belastung. Ein Beispiel davon ist in Fig. 16 und unter Bezugnahme auf die Abstützung für einen verschieblichen Schlitten 116 ähnlich demjenigen in Fig. 2 gezeigt, der auf zwei festen Wellen 118, 120 angeordnet ist. Der Schlitten kann bei 120 für die Aufnahme eines Paars aneinandergeketteter Lagereinheiten 222a und 222b gebohrt sein, und diese Einheiten nehmen den Hauptanteil des vertikalen Belastungsschubes auf, der auf die Welle 120 einwirkt. Die einzelne Lagereinheit 222c, die in der Schlittenbohrung 126 aufgenommen ist, kann einen Anteil der vertikalen Belastung aufnehmen, jedoch wird sie hauptsächlich eine Torsions- oder Verdrallungsbelastung des Schlittens abfangen.
Die Fig. 19 zeigt, wie eine Doppelkörper-Abstützwelle, die aus zwei miteinander verschweißten, vertikal gestapelten Wellen besteht, mit einer umgebenden Lagerausbildung versehen und in einem verschieblichen Gehäuse 130 getragen werden kann. Die Lagereinheiten 22a-22f sind eine Anordnung von zwei gegenüberliegenden Ketten mit drei Einheiten, wobei eine Kette eine Welle mit 270 Grad umgibt und die andere Kette gleichartig die andere Welle, während die Enden einer Einheitenkette diejenigen der anderen berührt, wie es bei 192 gezeigt ist.
Die vorstehend erörterten Ausführungsbeispiele der Einheit der vorliegenden Erfindung sind zur Verwendung in Bezug auf eine Lagerabstützung, welche einen kreisförmigen Querschnitt in Bezug auf bewegliche Körper ergeben. Die Erfindung schafft auch die Möglichkeit, daß Einheiten zur Verwendung bei Wellen mit anderen Ausbildungen vorgesehen werden können, wie bspw. quadratische (Fig. 17) oder dreiseitige (Fig. 18) Wellen. In Bezug auf eine quadratische Welle 140 können vier Einheiten 320a-320d in einem Gehäuse 142 aufgenommen sein. Die Einheiten haben in diesem Fall ein unterschiedliches Profil und können rechteckige, quer ausgerichtete Umfangshüllen beschreiben, jedoch sind sie sonst gleich ausgebildet wie die vorstehend beschriebenen Einheiten 20. Das gleiche trifft für die Einheiten 420a- 420c zu, die in einem Gehäuse 150 zur Abstützung der dreiseitigen Welle 152 aufgenommen sind, wobei diese Varianten der Einheit in einer Kettenform wie vorbeschrieben geformt und zusammengebaut sind.

Claims

1. Vollständig in sich geschlossene Einzel-Linearlagereinheit (20), die zur Bereitstellung einer einzigen Linie einer Lagerabstützung für einen Körper (40) geeignet ist, der damit relativ verschiebbar beweglich ist, wobei eine solche Einheit (20) neben und zusammen mit ähnlichen zusätzlichen Einheiten (20) positionierbar ist, um zusätzliche Linien einer Lagerabstützung bereitzustellen, wobei diese Einheit (20) aus den folgenden Baukomponenten besteht:

einer länglichen, in Querrichtung erweiterten Halteeinrichtung (22), die gegenüberliegende Halteflächen (31, 34) ergibt, von denen eine (34) gegenüber dem Körper (40) ist, wobei die Halteeinrichtung (22) einen zentralen Körperteil (32) und gegenüberliegende Endbereiche (26) hat, wobei die Halteeinrichtung (22) darin einen endlosen Laufring hat, welcher Kugelumlaufbahnen (44) aufweist, die in den betreffenden Endbereichen (26) angeordnet sind, und geradlinige längsverlaufende kugelunbelastete und kugelbelastete Bahnen (36, 42), die zwischen entsprechenden Enden der Umlaufbahn verlaufen, wobei die kugelbelastete Bahn (36) eine Öffnung (38) an der einen Fläche (34) der Halteeinrichtung (22) hat und die kugelunbelastete Bahn (42) durch eine Rille definiert ist, die an der anderen Fläche (31) der Halteeinrichtung (22) offen ist,

einer Vielzahl von Kugeln (28), die in dem Ring aufgenommen und entlang des endlosen Laufringes beweglich sind in Abhängigkeit von einer relativen Verschiebebewegung des Körpers (40) in einer Lagerberührung mit den Kugeln (28) in der kugelbelasteten Bahn (36), und

einer länglichen Lagerplatte (30), wobei die Halteeinrichtung (22) eine einen Sitz definierende Einrichtung (50) zur Aufnahme der Lagerplatte (30) mit einer Anordnung davon entlang der kugelbelasteten Bahn (36) aufweist und wobei die Kugeln (28) in der kugelbelasteten Bahn (36) mit der Lagerplatte (30) fern von der Lagerberührung der Kugeln (28) mit dem Körper (40) zusammenwirken können, um dadurch eine Lagerbelastung von den Kugeln (28) auf die Lagerplatte (30) zu übertragen, gekennzeichnet durch

einen Verlauf der Lagerplatte (30) über die Enden des zentralen Körperteils (32) der Halteinrichtung hinaus über eine Strecke bis in die Endbereiche (26) der Halteeinrichtung hinein,

eine Kappeneinrichtung (24), die nichtentfernbar an jedem der Endbereiche (26) der Halteeinrichtung (22) aufgenommen ist, um die Kugeln (28) in den Kugelumlaufbahnen (44) gefangen zu halten, während sie dieselben mit einer Bewegung zu den und von den kugelunbelasteten und kugelbelasteten Bahnen (36, 42) passieren, und um die Lagerplatte (30) in dem Sitz (50) gefangen zu halten, wobei der zentrale Körperteil (32) der Halteeinrichtung eine Fanglippe (62a) trägt, die entlang des Randes der kugelunbelasteten Bahn (42) verläuft und eine Rille definiert, um die Kugeln (28) gefangen zu halten, während sie sich entlang der kugelunbelasteten Bahn (42) bewegen, wobei die Halteeinrichtung (22) und die Strukturen der Kappeneinrichtung (24) quer verlaufende Außenumfänge haben, welche identische Hüllkurven beschreiben.

2. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 1, bei welcher die einen Sitz definierende Einrichtung (50) der Halteinrichtung ein Paar Rippen (48) aufweist, welche von der Halteeinrichtung (22) neben den Rändern der kugelbelasteten Bahn (36) hochstehen.

3. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 2, bei welcher die unteren Bereiche der sich gegenüberliegenden Innenwände der Rippen (48) mit seitlichen Schultern (50) verschmelzen, auf welchen die Lagerplatte (30) sitzt, wobei die Lagerplatte (30) über wenigstens einen Hauptteil ihrer Länge eine Dicke gleich oder etwas größer als der aufrechte Bereich der Rippen (48) hat.

4. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 3, bei welcher die Rippen (48) in Längsrichtung in Bezug zueinander eine gleiche Ausdehnung haben und ihre Enden über die Enden des zentralen Körperteils (32) der Halteeinrichtung hinaus bis in die Endbereiche (26) der Halteinrichtung hinein verlaufen.

5. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 4, bei welcher die Endbereiche (26) der Halteeinrichtung (22) eine reduzierte Größe relativ zu dem zentralen Körperteil (22) haben und bei welcher wenigstens die Endbereiche der Rippen (48) und der Lagerplatte (30), wo sich dieselben in die Endbereiche (26) der Halteinrichtung hinein erstrecken, abgestuft sind, um einen Zwischenraum für die Aufnahme der Kappeneinrichtung (24) an den Endbereichen (26) der Halteeinrichtung und in einer Anschlagstellung mit dem zentralen Körperteil (32) davon zu schaffen.

6. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 5, bei welcher die Oberfläche der Halteplatte (30), mit welcher die Kugeln (28) in der kugelbelasteten Bahn (36) zusammenwirken, entlang ihrer Länge gerillt ist.

7. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 6, bei welcher die Rille (33) der Lagerplatte einen gekrümmten Querschnitt hat, wobei der damit beschriebene Bogen einen etwas größeren Krümmungsradius als die Kugeln (28) hat.

8. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 5, bei welcher die Endbereiche (26) der Halteeinrichtung an der anderen Fläche der Halteeinrichtung wenigstens zwei ebene und sich kreuzende Stirnfläche (64, 66) aufweist, wobei die Kappeneinrichtung (24) wenigstens eine innere ebene Flache (84) als Gegenstück zu einer dieser beiden sich kreuzenden Stirnflächen (64) für eine Anschlagstellung damit aufweist.

9. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 1, bei welcher die kugelbelastete Bahn (36) zentral in Längsrichtung der Halteeinrichtung (20) verläuft und die kugelunbelastete Bahn (42) dazu seitwärts beabstandet und neben einem Längsrand der Halteeinrichtung ist.

10. In sich geschlossene Linearlagereinheit (22a) nach Anspruch 1 in der Kombination mit wenigstens einer zusätzlichen ähnlichen Einheit (22b), die in Längsrichtung neben der ersten Einheit angeordnet ist und die mit einer Seitenrandfläche davon übereinstimmend angrenzt mit einer Seitenrandfläche der ersten Einheit und bei einer solchen Angrenzung eine teilweise umgebende Umfassung des Körpers (18) herstellt, welche damit relativ verschiebbar beweglich ist und in entsprechender Weise eine zusätzliche Linie einer Lagerabstützung dafür darbietet.

11. Linearlagereinheit der Kombination gemäß Anspruch 10, bei welcher die Seitenrandfläche der Einheit wenigstens zwei unterschiedlich abgewinkelte Flächenteile aufweist, von welchen einer (92) an einen ähnlichen Flächenteil (92) einer benachbarten Einheit angrenzt und der andere Flächenteil einen Anschlußlappen (90) aufweist, der damit und mit einem ähnlichen anderen Oberflächenteil der benachbart angeordneten Einheit einstückig ist.

12. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 1, bei welcher die Halteinrichtung (22) und die Strukturen der Kappeneinrichtung (24) quer ausgerichtete Außenumfänge haben, die identische Hüllkurven beschreiben, wobei die so beschriebenen Umfänge obere und untere Flächen aufweisen, welche von einer gemeinsamen Mitte erzeugte Kreisbögen sind, wobei Seitenflächen zwischen den Enden der oberen und unteren Flächen verlaufen und diese Seitenflächen jeweils einen unteren geraden Bereich (58) aufweisen, der relativ zu dem anderen divergiert, und einen oberen geraden Bereich (56), welcher in Bezug zu dem unteren Bereich und in der Richtung der anderen Seitenfläche abgewinkelt ist.

13. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 12, bei welcher der obere gerade Bereich (56) der Seitenflächen in wechselseitiger Beziehung parallel angeordnet ist.

14. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 1, bei welcher die Halteeinrichtung (22) und die Strukturen der Kappeneinrichtung (24) quer ausgerichtete Außenumfänge haben, welche identische Hüllkurven beschreiben, wobei die beschriebenen Umfänge obere und untere Flächen aufweisen, die wechselseitig gleichmäßig beabstandet sind, wobei die Seitenflächen zwischen den Enden der oberen und unteren Flächen verlaufen und die Seitenflächen wenigstens zwei Bereiche umfassen, von denen ein Bereich in Bezug auf den anderen abgewinkelt ist.

15. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 14, bei welcher die oberen und unteren Flächen parallele geradlinige Flächen sind.

16. In sich geschlossene Linearlagereinheit nach Anspruch 1, bei welcher die Halteeinrichtung (22) und die Kappeneinrichtung (24) Formteile aus thermoplastischen Material sind.

17. In sich geschlossene Linearlagereinheit (22a) nach Anspruch 16 in der Kombination mit einer zusätzlichen Vielzahl von solchen Einheiten (22b, 22c, 22d) als eine Kette von Einheiten, bei welcher jede Einheit in der Kette mit einer dazu benachbarten Einheit durch Anschlußlappen (90) vereinigt ist, die mit den Seiten der zentralen Körperteile (32) der Halteeinrichtung von jeder Einheit und mit den zentralen Körperteilen (32) der dazu benachbarten Einheiten einstückig sind.