DE4142060A1 - Geradefuehrungseinheit mit einem synchronisierten waelzlagerkaefig - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Geradeführungs­ einheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen und betrifft insbesondere eine Geradeführungs­ einheit mit einem Wälzlager, welches Wälzlagerelemente und einen diese halternden Käfig, der synchron mit einem Bett und einem Schlitten bewegt wird, enthält.

Wälzgelagerte Geradeführungseinheiten enthalten typischer­ weise ein Bett, einen Schlitten, eine Vielzahl von Wälzlager­ elementen, wie Kugeln oder Rollen, die zwischen dem Bett und dem Schlitten angeordnet sind, und eine Halterungsvor­ richtung, die die Wälzlagerelemente in ihrer Position zwischen dem Bett und dem Schlitten hält und die im folgenden kurz als "Käfig" bezeichnet werden soll. Aus der JP-1 13 824 A ist ferner eine Geradeführungseinheit bekannt, welche einen Riemen enthält, um eine Verschiebung der Position des Käfigs zu verhindern. Da bei dieser Kon­ struktion zwei Riemenscheiben oder Rollen an den beiden Enden des Käfigs angeordnet sind, und die obere sowie die untere Übertragungsfläche durch Riemen über entsprechende Riemen verbunden sind, ist der Bewegungshub des Käfigs durch die Riemenscheiben und Riemen auf die Hälfte der Lager­ einheit oder Führungseinheit selbst begrenzt; die Riemen dienen auch als Staubabdeckungen.

Da bei der bekannten Konstruktion, die Riemen zum Verhindern einer Positionsverschiebung des Käfigs enthält, die Riemen­ scheiben außerhalb des Bettes und des Schlittens angeordnet sind, wird die Länge der Lager- oder Geradeführungseinheit unerwünscht groß. Da bei der bekannten Einrichtung eine Riemenscheibe an jedem Ende des Käfigs angeordnet ist, verlängert sich die Gesamtlänge des Käfigs und die Riemen­ scheiben tragen zum Gewicht der Geradeführungseinheit bei, so daß der Käfig leichter verformt wird und außerdem ein unerwünscht hoher Verschleiß und Gleitwiderstand auftritt.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Geradeführungseinheit der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie kleiner baut, genau arbeitet und ein sehr gutes Betriebs­ verhalten zeigt.

Weiterhin soll durch die Erfindung eine Geradeführungs­ einheit angegeben werden, bei der der Käfig daran gehindert wird, seine Position zu ändern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Gerade­ führungseinheit zu schaffen, bei der der Käfig in seiner Bewegung mit dem Bett und dem Schlitten synchronisiert ist.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Geradeführungs­ einheit, die im wesentlichen ein Bett, einen Schlitten, eine Vielzahl von Wälzlagerelementen zwischen dem Bett und dem Schlitten sowie eine Halterungsvorrichtung oder einen Käfig zwischen dem Bett und dem Schlitten enthält, um die Wälz­ lagerelemente in Position zu halten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bett langgestreckt und hat einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Der Tisch oder Schlitten ist ebenfalls länglich und hat einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Die Breite entweder des Bettes oder des Schlittens ist kleiner als das jeweils andere dieser Teile, so daß das schmalere Teil in dem vom größeren Teil gebildeten Raum angeordnet werden kann. Bei einer Ausführungsform ist das Bett mit seiner offenen Seite nach oben angeordnet, während die offene Seite des Schlittens nach unten weist, so daß das Bett und der Schlitten einen in Umfangsrichtung im wesent­ lichen geschlossenen Raum einschließen.

Das Bett ist mit einer ersten Führungsanordnung versehen, die die Wälzlagerelemente zum Teil aufzunehmen vermag. Die erste Führungsanordnung verläuft parallel zur Längsachse des Bettes. Der Schlitten ist mit einer zweiten Führungsan­ ordnung versehen, die der ersten Führungsanordnung gegenüber­ liegt und parallel zu dieser verläuft, so daß ein Führungs­ kanal durch ein Paar zugeordneter erster und zweiter Führungsanordnungen gebildet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erste und die zweite Führungs­ anordnung jeweils eine Nut in einer Fläche des Bettes bzw. des Schlittens.

Der Käfig enthält zwei Käfigwände, die jeweils in einem zwischen zwei einander zugeordneten Führungsanordnungen, einer ersten und einer dieser zugeordneten zweiten Führungs­ anordnung, gebildeten Führungskanal angeordnet sind, um die Wälzlagerelemente in Position, insbesondere im Abstand voneinander zu halten. Der Käfig hat ebenfalls eine lang­ gestreckte Gestalt, er ist jedoch, was wichtig ist, kürzer als das Bett oder der Schlitten. Das Bett und der Schlitten haben vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Länge. Der Käfig weist an jedem seiner Enden eine Umlenk- oder End­ führungsvorrichtung auf. Eine langgestreckte flexible Kopplungsvorrichtung ist mit einem Ende am Bett und mit dem anderen Ende am Schlitten befestigt, während sich ihr mittlerer Teil nach innen erstreckt und um eine entsprechen­ de Endführungsvorrichtung geht. Bei einer bevorzugten Aus­ führungsform enthält die flexible Kopplungsvorrichtung einen Riemen und die Endführungsvorrichtung enthält einen Stift, der am Käfig angebracht ist und horizontal verläuft.

Die vorliegende Geradeführungseinheit zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise, durch genaues Arbeiten und ein ein­ wandfreies Betriebsverhalten aus. Die Bewegung des Käfigs wird mit dem Bett und dem Schlitten synchronisiert.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher er­ läutert. Dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1a eine etwas vereinfachte Vorderansicht einer Geradeführungseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 1b eine etwas vereinfachte Seitenansicht der Gerade­ führungseinheit gemäß Fig. 1a, der Schlitten ist dabei in seiner Ruhestellung bezüglich des Betts dargestellt;

Fig. 2a eine etwas vereinfachte Seitenansicht der Gerade­ führungseinheit gemäß Fig. 1a, bei der sich der Schlitten am weitesten links bezüglich des Bettes befindet;

Fig. 2b eine vereinfachte Seitenansicht der Geradeführungs­ einheit gemäß Fig. 1a, bei der sich der Schlitten am weitesten rechts bezüglich des Bettes befindet, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Käfigs für die Geradeführungseinheit gemäß Fig. 1a.

Die in Fig. 1a etwas vereinfacht dargestellte Geradeführungs­ einheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält ein Bett 1, einen Schlitten 12, einen Käfig 3 und eine Anzahl von Wälzlagerelementen 4, die zwischen dem Bett 1 und dem Schlitten 2 angeordnet sind. Bei der vorliegenden Aus­ führungsform ist das Bett 1 langgestreckt und hat im wesent­ lichen die Form eines Troges, d. h. es hat einen im wesent­ lichen U-förmigen Querschnitt, schließt einen Innenraum 2 ein und weist mit seiner offenen Seite nach oben. Das Bett 1 hat dementsprechend zwei Seitenwände 1a, die sich im wesent­ lichen senkrecht nach oben erstrecken. An der Außenseite jeder Seitenwand 1a ist eine innere Führungsnut 1c vor­ gesehen, die parallel zur Längsachse des Bettes 1 verläuft.

Der Tisch und der Schlitten 12 ist ebenfalls länglich und hat einen im wesentlichen U-förmigen, jedoch "kopfstehenden" Querschnitt. Der Schlitten 12 weist ebenfalls einen horizon­ talen Abschnitt und zwei Seitenwände 12a, die von den ent­ gegengesetzten Seiten des horizontalen Abschnittes im wesentlichen senkrecht nach unten reichen. An der Innenseite jeder Seitenwand 12a ist eine äußere Führungsnut 12b vor­ gesehen, die einer zugehörigen inneren Führungsnut 1c mit Abstand gegenüberliegt. Zwischen einem Paar einander zuge­ ordneter Führungsnuten, also einer inneren Führungsnut 1c und einer dieser zugeordneten äußeren Führungsnut 12b wird also ein Führungskanal gebildet, der parallel zur Längsachse der Führungseinheit verläuft. Bei der dargestellten Aus­ führungsform hat der Schlitten 12 eine um einen vorgegebenen Betrag größere Breite als das Bett 1, so daß das Bett 1 vom Innenraum des Schlittens 12 im wesentlichen aufgenommen wird; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Konstruktion beschränkt, sondern soll auch andere Kombinationen von Bett und Schlitten umfassen. Beispiels­ weise kann das Bett 1 breiter sein als der Schlitten 12, so daß der Schlitten 12 in diesem Falle von dem vom Bett 1 begrenzten Innenraum im wesentlichen aufgenommen wird.

In jedem Führungskanal zwischen dem Bett 1 und dem Schlitten 12 ist eine Vielzahl von rollfähigen oder Wälzlagerelementen 4 vorgesehen, bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Kugeln, die jeweils zum Teil sowohl von der inneren Führungsnut 1c als auch der gegenüberliegenden äußeren Führungsnut 12b aufgenommen werden. Zwischen dem Bett 1 und dem Schlitten 12 wird also ein rollender Kontakt oder ein Wälzlager gebildet, so daß eine Relativbewegung zwischen Bett 1 und Schlitten 12 in der einen oder anderen Richtung möglich ist. Wenn beispielsweise das Bett 1 an einem vor­ gegebenen Objekt befestigt ist, kann der Schlitten 12 be­ züglich des Bettes 1 in Richtung von dessen Längsachse hin- und herbewegt werden, während wenn der Schlitten 12 an einem vorgegebenen Objekt befestigt ist, das Bett 1 bezüglich des Schlittens 12 geradlinig hin- und herbewegt werden kann. Anstelle der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten Kugeln 4 können selbstverständlich auch Rollen oder irgendwelche anderen geeigneten Elemente als rollfähige oder Wälzlagerelemente verwendet werden. Bei Verwendung von Rollen werden diese vorzugsweise gekreuzt angeordnet, d. h. daß die Drehachsen jedes Paares benachbarter Rollen senk­ recht aufeinanderstehen, wenn man sie in einer zur Längs­ achse der Führungseinheit parallelen Richtung betrachtet.

Die vorliegende Geradeführungseinheit enthält ferner einen Käfig 3, der im Zwischenraum zwischen dem Bett 1 und dem Schlitten 12 angeordnet ist, um die Kugeln 4 in ihrer Position im Abstand voneinander in den jeweiligen Führungs­ kanälen zu halten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Käfig 3 ein Paar äußerer Seitenwände 3a und ein Paar innerer Seitenwände 3b, die innerhalb der äußeren Seitenwände 3a und im Abstand von diesen angeordnet sind, und die mit den jeweiligen äußeren Seitenwänden 3a über entsprechende obere Wände oder Stege verbunden sind, so daß zwei längliche Vertiefungen zur Aufnahme der jeweiligen Seitenwände 1a des Bettes 1 gebildet werden, wie am deutlichsten aus den Fig. 1a und 3 ersichtlich ist. Der Käfig 3 hat ferner eine Mittelwand 3c, die zwischen den inneren Seitenwänden 3b angeordnet ist und diese an ihrem unteren Ende verbindet. Der Käfig 3 hat also einen im wesentlichen M-förmigen Quer­ schnitt, wie am deutlichsten aus Fig. 1a ersichtlich ist.

Wie Fig. 3 zeigt, hat der Käfig 3 eine im wesentlichen langliche Gestalt und sowohl die äußeren als auch die inneren Seitenwände 3a und 3b haben im wesentlichen die gleiche Länge. Die Mittelwand 3c ist jedoch kürzer als die äußeren und die inneren Seitenwände 3a bzw. 3b und jedes Ende der Mittelwand 3c endet kurz vor einem entsprechenden Ende der inneren und äußeren Seitenwände 3a und 3b. Es sei darauf hingewiesen, daß der Käfig 3 als einstückige Kon­ struktion hergestellt oder aus getrennten Teilen zusammen­ gesetzt werden kann.

Die äußeren Seitenwände 3a weisen jeweils eine Mehrzahl von Löchern 5 auf, die voneinander beabstandet und in einer Reihe parallel zur Längsachse des Käfigs 3 angeordnet sind und zur Aufnahme und Halterung von entsprechenden Kugeln 4 dienen. Die inneren Seitenwände 3b weisen jeweils an einer Stelle zwischen ihrem Ende und dem Ende der Mittelwand 3c ein Loch 7 zur Aufnahme eines Endteiles eines Stiftes 6 auf.

Wie Fig. 1b am deutlichsten zeigt, enthält die vorliegende Einheit ferner einen Riemen 9, dessen eines Ende an einem unteren Befestigungsteil 11 des Bettes 1 befestigt ist und dessen anderes Ende an einem oberen Befestigungsteil 10 des Schlittens 12 fest angebracht ist. Ein mittlerer Teil des Riemens 9 erstreckt sich in den Zwischenraum zwischen dem Bett 1 und dem Schlitten 12 und geht um einen entsprechenden Stift 6. Der Stift 6 kann fest oder drehbar sein. Ferner kann der Stift mit einer unregelmäßigen oder strukturierten Oberfläche versehen sein, die zu einer entsprechenden Ober­ fläche des Riemens 9 paßt. Der Riemen und der Stift 6 können ähnlich wie das Bett 1 und der Tisch 12 aus Stahl bestehen. Alternativ können der Riemen 9 und der Stift 6 oder min­ destens eines dieser Teile aus irgendeinem anderen Material hergestellt werden, wie einem Kunststoff. Der Riemen 9 braucht auch nicht ein Riemen im eigentlichen Sinne zu sein, sondern kann aus irgendeinem anderen flexiblen Element bestehen, wie einer Schnur, einem Kabel oder einem Band, z. B. einem Gewebeband, das funktionsmäßig mit einem zuge­ hörigen Stift 6 gekoppelt werden kann, wenn es mit seinen Enden an den Befestigungsteilen 10 und 11 des Schlittens 12 bzw. des Bettes 1 angebracht ist.

Der Referenz- oder Ruhezustand in Betrieb ist in Fig. 1b dargestellt, der Schlitten 12 nimmt hier eine Ruhelage be­ züglich des Bettes 12 ein. Dabei ist angenommen, daß das Bett 1 bei diesem Ausführungsbeispiel fest an einem stationären Objekt angebracht ist und der Schlitten 12 sich bezüglich des stationären Bettes 1 hin- und herbewegt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Situation beschränkt, vielmehr kann der Schlitten 12 fest an einem stationären Objekt angebracht sein, so daß das Bett 1 dann bezüglich des stationären Schlittens 12 hin- und herbeweglich ist.

Wenn der Schlitten 12 nach links bewegt wird, wie es in Fig. 2a dargestellt ist, läuft der Riemen 9 synchron um den Stift 6, so daß die Verlagerung des Käfigs 3 immer auf die Hälfte des Hubes des Schlittens 12 begrenzt ist. Fig. 2b zeigt den Fall, daß der Schlitten 12 bezüglich des Bettes 1 nach rechts verschoben worden ist. Auch in diesem Falle wird der Hub des Käfigs 3 auf die Hälfte des Hubes des Schlittens 12 bezüglich des Bettes 1 begrenzt.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion wurde ein Stift 6 verwendet, an dessen Stelle kann jedoch auch ein anderes wirkungsgleiches Element treten, wie eine auf einem Stift gelagerte Rolle. Ferner können gewünschtenfalls Wälzlager­ rollen an die Stelle der Kugeln 4 treten. In diesem Falle ist es jedoch zweckmäßig, die Rollen in einer sogenannten gekreuzten Anordnung zu verwenden, bei der die Drehachsen jedes Paares benachbarter Rollen senkrecht zueinander ver­ laufen, wenn man sie in der Laufrichtung der Rollen be­ trachtet.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird die Bewegung des Käfigs also einwandfrei gesteuert und immer auf die Hälfte des Hubes des Schlittens bzw. des Bettes begrenzt. Der Käfig wird also mit Sicherheit daran gehindert, sich in unerwünschter Weise zu verlagern. Da außerdem die Stifte 6 sich innerhalb des Raumes zwischen dem Bett 1 und dem Schlitten 12 befinden, können die Abmessungen der Konstruk­ tion als Ganzes minimal gehalten werden und die beweglichen Teile können weitestgehend in einem geschlossenen Raum untergebracht werden, so daß Störungen durch andere Objekte verhindert werden.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich in verschiedener Weise abwandeln. Zum Beispiel können zwei oder mehr Führungsnuten 1c und 12b parallel zueinander vorgesehen sein. In diesem Falle kann der Käfig 3 dann mit zwei oder mehr Reihen von Löchern 5 versehen sein, die sich auf ver­ schiedenen Höhen entsprechend den verschiedenen Führungs­ nutenpaaren 1c, 12b befinden.

Claims (8)

1. Geradeführungseinheit mit

• a) einem länglichen Bett (1), das eine parallel zur Längs­ achse der Einheit verlaufende erste Führungsanordnung (1c) aufweist;
• b) einem länglichen Schlitten (12), der mit einer zweiten Führungsanordnung (12b) versehen ist, die der ersten Führungsanordnung (1c) gegenüberliegt, parallel zu ihr verläuft und mit ihr einen Führungskanal bildet;
• c) einer Mehrzahl von Wälzlagerelementen (4), die im Führungskanal angeordnet und zum Teil von der ersten sowie der zweiten Führungsanordnung (1c, 12b) aufgenommen werden, so daß sie einen rollenden Kontakt zwischen dem Bett (1) und dem Schlitten (12) herstellen;
• d) einem die Wälzlagerelemente (4) positionierenden, länglichen Käfig (3), dessen Länge kürzer als die des Bettes (1) und die des Tisches (12) ist;
• e) einem Ankopplungselement (6) an jedem Ende des Käfigs (3); und
• f) zwei flexiblen Kopplungsvorrichtungen (9), die jeweils mit einem Ende am Bett (1) und mit dem andren Ende am Schlitten (12) be­ festigt sind, mit ihrem mittleren Teil in einen Raum zwischen dem Bett (1) und dem Schlitten (12) reichen und um ein entsprechendes Ankopplungselement (6) geführt sind.

2. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bett (1) und der Schlitten (12) jeweils einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen.

3. Geradeführungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett (1) oder der Schlitten (12) so umgekehrt sind, daß die offene Seite des Bettes (1) der offenen Seite des Schlittens (12) gegenüberliegt.

4. Geradeführungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitten (12) eine größere Breite hat als das Bett (1), so daß das Bett (1) im wesentlichen von dem vom Schlitten (12) umschlossenen Raum aufgenommen wird.

5. Geradeführungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3) einen näherungsweise M-förmigen Querschnitt mit zwei äußeren Seitenwänden (3a) hat, die zwischen einem entsprechenden Paar von Seitenwänden (1a, 12a) des Bettes (1) und des Schlittens (12) angeordnet sind.

6. Geradeführungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wände (1a, 12a) des genannten Paares eine äußere Führungsnut (1c) und eine innere Führungsnut (12b) aufweisen, die einander gegenüberliegen und einen Führungs­ kanal bilden.

7. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ankopplungselemente (6) jeweils einen am Käfig (3) angebrachten, horizontal verlaufenden Stift ent­ halten.

8. Geradeführungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvor­ richtung (9) ein riemenartiges Element enthält.