DE4142061A1 - Geradefuehrungseinheit mit synchron verschobenem waelzlagerelement-kaefig - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Geradeführungs­ einheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen und betrifft insbesondere eine Geradeführungs­ einheit welche einen Wälzlagerelement-Käfig enthält, der die Wälzlagerelemente positioniert und synchron mit einem Bett und Schlitten bewegt wird.

Wälzgelagerte Geradeführungseinheiten enthalten gewöhnlich ein Bett, einen Tisch oder Schlitten sowie eine Vielzahl von rollfähigen oder Wälzlagerelementen, wie Kugeln oder Rollen, die zwischen Bett und Schlitten angeordnet sind, sowie einen Wälzlagerelement-Käfig, der die Wälzlagerelemente zwischen Bett und Schlitten positioniert. Aus JP-56-1 13 824 A ist ferner eine Geradeführungseinheit dieser Art bekannt, die einen Riemen enthält, um eine unerwünschte Verlagerung des Käfigs zu verhindern. Bei dieser Einheit sind jedoch an den beiden Enden des Käfigs ein Paar von Riemenscheiben oder Rollen angebracht und eine obere und untere Transferfläche sind durch Riemen über entsprechende Riemen verbunden, wodurch die Bewegung des Käfigs auf die Hälfte des Hubes der Lager- oder Führungseinheit selbst durch die Rollen und Riemen begrenzt wird; die Riemen dienen gleichzeitig als Staubabdeckung.

Die bekannte Geradeführungseinheit, die Riemen zur Verhinde­ rung einer unerwünschten Auswanderung des Käfigs enthält, hat eine unerwünscht große Baulänge, da die Riemenrollen außerhalb des Bettes und des Schlittens angeordnet sind und dadurch die Gesamtlänge der Einheit entsprechend erhöhen. Da bei der bekannten Einheit außerdem eine Riemenrollen an jedem Ende des Käfigs angeordnet ist, ist die Gesamtlänge des Käfigs verhältnismäßig groß, außerdem trägt das Gewicht dieser Riemenrollen zum Gewicht der Lager- oder Führungs­ einheit bei, so daß sich der Käfig leichter verformt und sich außerdem ein unerwünscht hoher und zum Teil anormaler Verschleiß und Widerstand beim Verschieben ergibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Geradeführungseinheit anzugeben, welche einwandfrei, zuverlässig und ruhig arbeitet, bei der eine unerwünschte Verlagerung des Käfigs verhindert wird, die einen niedrigen und konstanten Verschiebungswiderstand auf­ weist und verschleißarm ist.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Geradeführungs­ einheit, die im wesentlichen ein Paar länglicher Führungs­ elemente aufweist, welche einander gegenüberliegende Führungsnuten bilden, ferner eine Mehrzahl von rollfähigen oder Wälzlagerelementen, die teilweise von den Führungsnuten der Führungselemente aufgenommen werden, und einen läng­ lichen Käfig, der die Wälzlagerelemente in Position und im Abstand voneinander hält.

An den entgegengesetzten Enden des Käfigs sind zwei drehbare Bauteile angeordnet. Ein endloser Draht erstreckt sich zwischen diesen beiden drehbaren Bauteilen. Der Draht ist durch eine erste Befestigungsvorrichtung an dem einen der beiden Führungsteile angebracht und durch eine zweite Befestigungsvorrichtung an dem anderen der beiden Führungs­ teile. Die gesamte Längsabmessung der Käfiganordnung ein­ schließlich der drehbaren Bauteile ist kürzer als die Länge jedes der Führungsteile.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Geradeführungseinheit geschaffen, welche im wesent­ lichen zwei langgestreckte Führungsteile enthält, die jeweils eine von zwei einander gegenüberliegenden Führungs­ nuten bilden, ferner eine Vielzahl von rollfähigen oder Wälzlagerelementen, die teilweise in die Führungsnuten eingreifen, und einen langgestreckten Käfig, der die Wälz­ lagerelemente positioniert und im Abstand voneinander hält. Am einen Ende des Käfigs ist ein drehbares Bauteil ange­ ordnet und es ist ein Draht vorgesehen, der mit einem Ende am einen der beiden Führungsteile und mit dem anderen Ende am anderen der beiden Führungsteile befestigt ist und mit seinem mittleren Teil um das drehbare Bauteil geführt ist, so daß der Käfig normalerweise in eine Richtung von seinem Ende, wo das drehbare Bauteil vorgesehen ist, zum anderen Ende, wo kein solches drehbares Bauteil vorgesehen ist, vorgespannt ist. Bei dieser Konstruktion ist die Gesamtlänge der Käfiganordnung einschließlich des drehbaren Bauteils ebenfalls kürzer bemessen als die Längsabmessung jedes der beiden Führungsteile.

Die Geradeführungseinheit gemäß der Erfindung zeichnet sich durch einwandfreies und zuverlässiges sowie ruhiges Arbeiten aus. Eine unerwünschte Verlagerung des Käfigs wird ver­ hindert. Die mit einem synchronisierten Käfig arbeitende Geradeführungseinheit hat ferner den Vorteil, daß sie klein baut und konstruktiv einfach ist. Es gibt keine Änderungen der Einheit.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Ziele und Merkmale der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1 eine etwas vereinfachte, auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Geradeführungseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vereinfachte Draufsicht der Geradeführungs­ einheit gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine etwas vereinfachte Stirnansicht der Gerade­ führungseinheit gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung einer Geradeführungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Gerade­ führungseinheit gemäß der Erfindung enthält im wesentlichen zwei langgestreckte Führungsteile 1 und 2 (Führungs­ schienen), die bei dem vorliegenden Beispiel in ihrer Konstruktion übereinstimmen. Die Führungssschienen 1 und 2 haben einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und sind an ihrer oberen und/oder unteren Seite mit einer Anzahl von Gewindelöchern versehen, um sie an einer gewünschten Unterlage befestigen zu können. Die Führungsschienen 1 und 2 weisen jeweils an den ihnen gegenüberliegenden Seiten eine Führungsnut 1a bzw. 2a auf. Bei dem vorliegenden Aus­ führungsbeispiel haben die Führungsnuten 1a, 2a einen V-förmigen Querschnitt. Im montierten Zustand liegen die Führungsnuten 1a, 2a einander gegenüber und bilden zwischen sich einen Führungskanal.

Im Führungskanal ist eine Mehrzahl von Wälzlagerelementen 4, im vorliegenden Falle Rollen, angeordnet, die ein Wälzlager zwischen der linken und der rechten Führungsschiene 1 und 2 bilden. Die Rollen sind bei diesem Ausführungsbeispiel in einer sogenannten gekreuzten Anordnung angeordnet, d. h. daß die Drehachsen jedes Paares benachbarter Rollen senkrecht zueinander verlaufen, wenn man die Anordnung in der Längs­ richtung betrachtet.

Zwischen den beiden Führungsschienen 1 und 2 ist ferner eine Käfig-Platte 3 vorgesehen, die länglich ist und eine Mehrzahl von Fenstern 3a, insbesondere 3 _a1-3 _an aufweist um die jeweiligen Rollen 4 mit vorgegebener Orientierung aufzunehmen, so daß sich die gekreuzte Anordnung der Rollen ergibt. Durch die Konstruktion kann die Geradeführungs­ einheit Belastungen in beliebiger Richtung aufnehmen und sie ergibt eine starre Struktur mit einem Minimum an elastischer Verformung. Die Rollen 4 bzw. 4 ₁-4_n bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, die vom Käfig 3 in ihrer Position gehalten werden, können sich in ihren Fenstern 3a drehen oder rollen, während sie einen rollenden Kontakt mit den beiden Führungsnuten 1a und 2a machen.

Die Käfig-Platte 3 ist an jedem Ende mit einer Halterung 7 bzw. 8 versehen, in der ein Rad 9 bzw. 10 drehbar gelagert ist. Die Halterungen 7 und 8 sind im wesentlichen H-förmig, das eine gegabelte Ende ist am entsprechenden Ende der Käfig-Platte 3 befestigt und das andere gegabelte Ende ist am freien Ende mit einem Stift 11 bzw. 12 versehen, der das entsprechende Rad 9 bzw. 10 drehbar lagert. Die Räder 9 und 10 weisen an ihrer Umfangsfläche jeweils eine Nut auf und ein endloser Draht 13, also eine Drahtschlinge, ist über die Räder 9 und 10 geführt. Die Räder 9 und 10 haben einen solchen Durchmesser, daß der Abstand zwischen dem oberen und unteren Trum des endlosen Drahtes 13 größer als die Höhe der Käfig-Platte ist, so daß verhindert wird, daß der Draht 13 in Berührung mit der Käfig-Platte 3 kommt.

Ein wichtiges Merkmal besteht darin, daß die Käfiganordnung einschließlich der Käfig-Platte 3 und den beiden Rädern 9 und 10 so konstruiert ist, daß ihre Gesamtlänge kürzer ist als die der Führungsschienen 1 und 2; die Käfiganordnung wird daher zur Gänze von dem Raum zwischen den einander gegenüberliegenden Führungsnuten 1a und 2a aufgenommen, wenn sich die Führungsschienen 1 und 2 in ihrer Ruhestellung befinden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. An einem ersten Punkt des endlosen Drahtes 13 ist ein Ende einer oberen Verbindungsplatte 14 befestigt, deren anderes Ende an der linken Führungsschiene 1 durch Schrauben 16 angebracht ist, die in Gewindelöcher 1c der linken Führungsschiene 1 ein­ geschraubt sind. In entsprechender Weise ist mit einem zweiten Punkt des endlosen Drahtes ein Ende einer unteren Verbindungsplatte 15 fest verbunden, deren anderes Ende durch Schrauben 17, die in Gewindelöcher 2c der rechten Führungsschiene 2 eingeschraubt sind, mit dieser verbunden ist. Die linke Führungsschiene 1 ist dadurch funktionsmäßig mit dem endlosen Draht 13 über die obere Verbindungsplatte 14 verbunden und die rechte Führungsschiene 2 ist funktions­ mäßig mit dem endlosen Draht 13 über die untere Verbindungs­ platte 15 verbunden.

Die Führungsteile oder -schienen sind ferner mit End- Schrauben 5 und 6 versehen, die in Gewindelöcher 1b bzw. 2b an den Stirnflächen der Führungsschienen eingeschraubt sind und als Anschläge zur Begrenzung des Hubes des Käfigs 3 in Längsrichtung dienen. Die End-Schrauben 5 und 6 bilden faktisch Stirnwände an den Enden der Führungsnuten 1a und 2a, an denen die äußersten Rollen 4 anschlagen, wodurch verhindert wird, daß der Käfig 3 aus dem Führungskanal zwischen den Führungsnuten 1a und 2a austritt. Die Führungs­ nuten 1a und 2a sind ferner jeweils mit einer bodenseitigen, nutartigen Vertiefung 1d bzw. 2d versehen, in die das Spitzenende der schrägstehenden Rollen 4 eintreten kann, wodurch die gewünschte Orientierung der Rollen 4 aufrecht­ erhalten wird.

Wenn im Betrieb die rechte oder die linke Führungsschiene in einer Richtung parallel zur Längsachse der Einheit bezüglich der anderen Führungsschiene 2 bzw. 1 bewegt wird, beginnt auch der endlose Draht 13 um die Räder 9 und 10 zu laufen, da die Führungsschienen 1 und 2 über die Verbindungsplatte 14 bzw. 15 fest mit dem endlosen Draht 13 verbunden sind. Nimmt man an, daß die rechte Führungsschiene 2 an einem stationären Objekt befestigt ist und die linke Führungs­ schiene 1 in Fig. 1 nach links unten geradlinig bewegt wird, so läuft der endlose Draht 13 in Gegenuhrzeigerrichtung, da die obere Verbindungsplatte 14, die sowohl an der linken Führungsschiene 1 als auch am endlosen Draht 13 befestigt ist, sich ebenfalls nach links unten bewegt. Die andere, untere Verbindungsplatte 13 bleibt dabei in Ruhe, da sie fest an der stationären rechten Führungsschiene 2 angebracht ist. Wenn also die linke Führungsschiene 1 eine Strecke L bezüglich der rechten Führungsschiene 2 bewegt wird, bewegt sich die Käfig-Platte 3 nur die Hälfte der Strecke L, d. h. L/2, bezüglich der rechten Führungsschiene 2. Die Bewegung der Käfig-Platte 3 erfolgt daher immer gesteuert und ist mit der Relativbewegung der Führungsschienen 1 und 2 synchronisiert. Da die Bewegung der Käfig-Platte 3 immer gesteuert verläuft, besteht auch dann keine Gefahr, daß die Käfig-Platte 3 ihre Position in unzulässiger Weise ändert, selbst wenn die Führungsschienen 1 und 2 sehr oft in Bezug aufeinander bewegt werden.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verlaufen die Führungsteile oder -schienen 1 und 2 horizontal. Die gepaarten Führungsteile können jedoch auch gewünschtenfalls beliebig anders orientiert sein. Beispielsweise können die Führungsteile bzw. -schienen 1 und 2 übereinander angeordnet sein.

Fig. 4 zeigt eine spezielle Ausführungsform für den Fall, daß die beiden Führungsteile oder -schienen 1 und 2 vertikal angeordnet sind. Die Führungsschienen 1 und 2 entsprechen denen, die anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert wurden, mit der Ausnahme, daß sie vertikal verlaufen. Zwischen den Führungs­ teilen 1 und 2 ist eine Käfig-Platte 3 angeordnet, die in ihrer Konstruktion ebenfalls der anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Käfig-Platte 3 entspricht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist jedoch nur am einen Ende, im vorliegenden Falle dem oberen Ende, der Käfig-Platte 3 ein Rad 21 angebracht. Das Rad 21 ist am oberen Ende der Käfig-Platte 3 über einen Bügel und eine Halterung 20 so gelagert, daß die Drehachse des Rades 21 im wesentlichen parallel zur Ebene der Käfig-Platte 3 verläuft.

Die Halterung 20 ist dementsprechend mit dem einen Ende fest am oberen Ende der Käfig-Patte 3 befestigt und mit einem Stift 23 versehen, der parallel zur Ebene der Käfig-Platte 3 verläuft und das Rad 21 drehbar lagert. Das Rad 21 hat eine Umfangsnut zur Führung eines Drahtes 22. Der Draht 22 ist mit seinem einen Ende über eine End-Schraube 5 am oberen Ende der Führungsschiene 1 befestigt und mit seinem anderen Ende mittels einer End-Schraube 6 am oberen Ende der Führungsschiene 2 befestigt. Der mittlere Teil des Drahtes 22 ist um das Rad 21 geführt, so daß die Käfiganordnung einschließlich der Käfig-Platte 3 und des Rades 21 am Draht 22 aufgehängt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Rad 21 im Zwischenraum zwischen den Führungsnuten 1a und 2a der Führungsschienen 1 und 2 angeordnet und der Draht 22 wird durch die entsprechenden Ausnehmungen 1d und 2d der Führungsschienen 1 bzw. 2 geführt und von diesen auf­ genommen.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Käfig­ anordnung einschließlich der Käfig-Platte 3 und des Rades 21 durch den Draht 22 gegen die Wirkung der Schwerkraft auf­ gehängt und in ihrer Position gehalten. Wenn eine der Führungsschienen 1 oder 2 vertikal bezüglich der anderen verschoben wird, erfolgt eine gesteuerte Verlagerung der Käfig-Platte 3 um eine Strecke, die gleich der Hälfte des Schubes der Führungsschienen 1 und 2 in Bezug aufeinander ist. Die Bewegung der Käfig-Platte 3 erfolgt also immer gesteuert und ist auf die Hälfte der Verschiebung der Führungsschienen 1 und 2 in Bezug aufeinander beschränkt.

Bei dem anhand von Fig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde die Schwerkraft ausgenutzt, um die Käfig-Platte 3 in eine bestimmte Richtung vorzuspannen. Man kann jedoch alternativ auch andere Mittel oder Konstruktionen verwenden, um die Käfig-Platte 3 in einer vorgegebenen Richtung vor­ zuspannen. Beispielsweise kann man sich elastischer oder federnder Mittel, wie Gummi oder Federn bedienen, um die Käfig-Platte in eine spezielle Richtung zu ziehen oder zu drücken. Bei einer solchen alternativen Konstruktion kann die in Fig. 4 dargestellte Führungseinheit auch horizontal anstatt, wie dargestellt, vertikal, angeordnet werden.

Bei den oben beschriebenen Beispielen wurden Räder oder Schnurrollen als drehbare Bauteile verwendet. Alternativ kann man sich jedoch auch eines Stiftes bedienen. Ferner kann man anstelle eines Drahtes auch einen Riemen oder dgl. verwenden. Die Wälzlagerelemente können Kugeln anstatt der beschriebenen Rollen sein. Bei Verwendung von Kugeln als Wälzlagerelemente ist es dann zweckmäßig, Führungsnuten 1a und 1b anderer Querschnittsform zu verwenden.

Claims (12)

1. Geradeführungseinheit mit

• a) zwei länglichen Führungen (1, 2), welche in Bezug aufeinander parallel zu einer Längsachse der Einheit beweglich sind und jeweils eine Führungsnut (1a, 2a) aufweisen;
• b) einer Mehrzahl von Wälzlagerelementen (4), die zwischen den Führungsnuten (1a, 2a) und in rollendem Kontakt mit diesen angeordnet sind;
• c) einer Käfiganordnung (3), die beweglich im Zwischenraum zwischen den Führungen angeordnet ist und die Wälzlager­ elemente positioniert sowie im Abstand voneinander hält, und die ein längliches Käfig-Teil enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß

• d) an den entgegengesetzten Enden des Käfigs-Teiles (3) jeweils ein vorzugsweise drehbares Umlenk-Bauteil (9, 10) angeordnet ist, wobei die Gesamtlänge der Käfiganordnung (3, 9, 10) kleiner als die jeder Führung (1, 2) ist;
• e) ein endloses Element (13), z. B. ein Draht, um die beiden Umlenkbauteile (9, 10) geführt ist;
• f) ein erster Punkt des endlosen Elements (13) durch eine erste Verbindungsvorrichtung (14) mit der einen (1) der beiden Führungen verbunden ist und
• g) ein zweiter Punkt des endlosen Elements (13) durch eine zweite Verbindungsvorrichtung (15) mit der anderen der beiden Führungen (2) verbunden ist.

2. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Führungen (1, 2) gleich lang sind.

3. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Käfig-Teil (3) eine flache Platte ist, die eine Mehrzahl von Fenstern aufweist, die die Wälzlager­ elemente (4) zum Teil aufnehmen.

4. Geradeführungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wälzlagerelemente (4) Rollen sind und daß die Rollen so angeordnet sind, daß die Drehachsen jedes Paares benachbarter Rollen, gesehen in Richtung der Längs­ achse der Einheit, senkrecht zueinander verlaufen.

5. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen mit Abstand voneinander horizontal oder vertikal angeordnet sind.

6. Geradeführungseinheit mit

• a) einem Paar länglicher Führungen (1, 2), die parallel zueinander in Längsrichtung der Einheit in Bezug aufeinander beweglich sind und jeweils eine Führungsnut (1a bzw. 2a) aufweisen;
• b) einer Mehrzahl von Wälzlagerelementen (4), die im Zwischenraum zwischen den Führungsnuten (1a, 2a) und in rollendem Kontakt mit diesen angeordnet sind;
• c) einer Käfiganordnung (3, 20, 21) die im Raum zwischen den Führungsnuten angeordnet ist und die Wälzlagerelemente positioniert und im Abstand voneinander hält und die ein längliches Käfig-Teil enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß

• d) am einen Ende des Käfig-Teiles (3) ein vorzugsweise drehbares Umlenk-Bauteil (21) angebracht ist;
• e) daß die Gesamtlänge der Käfiganordnung (3, 20, 21) kleiner als die Länge jeder Führung (1, 2) ist;
• f) daß ein Aufhängungselement, wie ein Draht (22) vorgesehen ist, dessen eines Ende an der einen (1) der beiden Führungen und dessen anderes Ende an der anderen (2) der beiden Führungen angebracht ist und dessen mittlerer Teil um das Umlenk-Bauteil (21) verläuft und
• g) die Käfiganordnung (3, 20, 21) in einer vorgegebenen Richtung längs der Längsachse der Einheit vorgespannt ist.

7. Geradeführungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Führungen (1, 2) vertikal verlaufen und daß die Käfiganordnung (3, 20, 21) durch die Schwerkraft vorgespannt und nach unten gezogen ist.

8. Geradeführungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Führungen (1, 2) vertikal ange­ ordnet sind und daß die Enden des Aufhängungselementes (22) an den oberen Enden der Führungen befestigt sind.

9. Geradeführungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Käfig-Teil eine flache Platte ist, welche eine Mehrzahl von Fenstern enthält, die die Wälzlager­ elemente jeweils teilweise aufnehmen.

10. Geradeführungseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Umlenkbauteil eine drehbare Rolle (21) ist, deren Drehachse parallel zur Ebene der Käfig-Platte verläuft.