DE4245010C2 - Kugelumlaufeinheit für eine Linearkugelführung - Google Patents

Abstract

Kugelumlaufeinheit 1 für eine Linearkugelführung, mit im Querschnitt auf einen gedachten Kreis oder Kreisbogen verteilt angeordenten Tragbahnelementen 8 und diesen zugeordneten Käfigelementen 9, welche jeweils einen Teil der Führung für Kugeln 3 in geschlossenen Kugelreihen 4a, 4b über einen Tragabschnitt 5, einen Rücklaufabschnitt 6 und diese verbindende Umlenkabschnitte bilden, wobei die Tragbahnelemente 8 jeweils durch eine auf ihrer Außenfläche 19 angeordnete Wölbung, die sich sowohl zu ihren Enden in Längsrichtung hin als auch in Umfangsrichtung erstreckt, zur Innenfläche eines gedachten und sie umhüllenden Zylinders 20 räumlich kippbeweglich und jeweils für die in der geschlossenen Kugelreihe abwälzenden Kugeln 3 über den gesamten Bereich des Tragabschnittes 5 einstückig ausgeführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelumlaufeinheit für eine Linear­ kugelführung.

Die DE 31 46 252 A1 beschreibt eine Kugelumlaufeinheit für eine Linearkugelführung mit mehreren geschlossenen Kugelreihen, die jeweils aus einem Tragabschnitt, einem Rücklaufabschnitt und diese verbindenden Umlaufabschnitten gebildet sind. Die Tragab­ schnitte sind jeweils durch zwei hintereinander angeordnete Tragbahnelemente dargestellt, die jeweils einen Teil der Länge des Tragabschnittes umfassen. Die Elemente sind einzeln kippbe­ weglich am Umfang einer zylindrischen Bohrung eines Gehäuses ab­ gestützt, wobei diese entweder etwa mittig ihrer Längsertreckung verdickt ausgebildet sind und zu ihren längsseitigen Enden hin abgeschrägt sind oder eine kugelige Außenfläche aufweisen, deren Radius dem der zylindrischen Bohrung des Gehäuses angepaßt ist, so daß nur eine geringe Kippbeweglichkeit um eine einzige Achse, die die Längsachse mit Abstand rechtwinklig kreuzt, möglich ist. Die Anpassung an Lageabweichungen ist daher begrenzt. Die durch die gewählte Anordnung mit mehreren Tragbahnelementen je Trag­ laufbahn sich ergebenden Unterbrechungen führen zu Störungen im Umlauf der Kugeln. Die Orientierung der Traglaufbahnen der ein­ zelnen Tragbahnelemente kann nämlich voneinander abweichen.

Die US 4 512 617 beschreibt eine Kugelumlaufeinheit, bei der ebenfalls Tragbahnelemente vorgesehen sind. Diese sind ebenfalls nur um Achsen, welche die Längsachse mit Abstand kreuzen, kipp­ beweglich angeordnet. Hierzu sind die Tragbahnelemente an Vor­ sprüngen einer sie umgebenden Hülse etwa im mittleren Bereich abgestützt. Aber auch diese Kippbewegung um eine Achse wird be­ hindert, weil sich die Tragbahnelemente mit ihrer durchgehend zylindrischen Außenfläche an mittigen Einbuchtungen der Hülse, deren Stützfläche an die zylindrische Außenfläche angepaßt ist, abgestützt sind. Dies bedeutet, daß zumindest ein begrenzter flächiger Kontakt gegeben ist, der eine Kippbeweglichkeit selbst um die nur einzige Achse behindert. Ein einwandfreier Umlauf bei allen sonstigen möglichen Lageabweichungen ist nicht garantiert.

Aus der DE-OS 23 63 033, die der GB-PS 14 79 350 entspricht, ist eine Ausbildung für eine Kugelumlaufeinheit mit einzelnen Trag­ elementen bekannt, bei der diese gegenüber dem alle Tragbahnele­ mente führenden einteiligen Käfig nur um eine, zur Längsachse parallele Achse kippbeweglich angeordnet sind. Um dies zu errei­ chen, weisen die Tragbahnelemente sich über ihre gesamte Länge erstreckende und parallel zur Längsachse verlaufende Material­ verdickungen auf, wobei diese, da die Tragbahnelemente zu zwei benachbarten Kugelreihen gehörende Traglaufbahnen aufnehmen, da­ zu dienen, bei unterschiedlichen Belastungen eine gleichmäßige Verteilung auf die Laufbahnen zu erreichen. Die Tragbahnelemente können sich nämlich entsprechend den Belastungen einstellen. Bei anderen Abweichungen ist keine Anpassung möglich, so daß kein einwandfreier Umlauf der Kugeln erreichbar ist.

Allen zum Stand der Technik gehörenden Lösungen ist gemein, daß sie nur eine ungenügende Einstellung der Tragbahnelemente gegen­ über einer Führungsschiene, entlang der die Kugelumlaufeinheit verfahrbar ist, und gegenüber der sie aufnehmenden Bohrung bei Lageabweichungen oder Fertigungsungenauigkeiten zulassen und so­ mit kein einwandfreier Kugelumlauf gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugelumlaufein­ heit für eine Linearkugelführung zu schaffen, bei der die Kugeln in den gebildeten Kugelreihen störungsfrei umlaufen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kugelumlaufeinheit für eine Linearkugelführung, mit im Querschnitt auf einem ge­ dachten Kreis oder Kreisbogen verteilt angeordneten Tragbahnele­ menten und diesen zugeordneten Käfigelementen, welche jeweils einen Teil der Führung für Kugeln in geschlossenen Kugelreihen über einen Tragabschnitt, einen Rücklaufabschnitt und diese ver­ bindende Umlenkabschnitte bilden, wobei die Tragbahnelemente je­ weils durch eine auf ihrer Außenfläche angeordnete Wölbung, die sich sowohl zu ihren Enden in Längsrichtung hin als auch in Um­ fangsrichtung erstreckt, zur Innenfläche eines gedachten und sie umhüllenden Zylinders räumlich kippbeweglich und jeweils für die in der geschlossenen Kugelreihe abwälzenden Kugeln über den ge­ samten Bereich des Tragabschnittes einstückig ausgeführt sind, gelöst.

Durch die räumlich kippbewegliche Anordnung ist eine günstige Einstellung auf die jeweiligen Lastverhältnisse gegeben, wobei die räumliche Bewegung durch eine Wölbung sowohl zu den Enden der Tragbahnelemente hin als auch in Umfangsrichtung erreicht wird. Durch die einstückige Ausführung der Tragbahnelemente über die gesamte Länge der Tragbahn wird die Führung der Kugeln ver­ bessert.

Eine günstige Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Tragbahnele­ mente zur Abstützung zweier Kugelumlaufreihen ausgebildet sind. Bei einer solchen Ausgestaltung ergibt sich eine optimale Aus­ richtung, da die Orientierung der Tragbahnelemente in allen Ebenen über die belasteten Kugeln in den beiden Tragabschnitten erfolgt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kugelumlaufeinheit mit einteiligen Käfigelementen,

Fig. 1a einen Teil des Querschnitts gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie II-II von Fig. 1.

Die in den Fig. 1, 1a, und 2 dargestellte Kugelumlaufeinheit 1 ist entlang einer Führungsschiene 2 bewegbar. Beide bilden zu­ sammen die Linearführung.

Die Kugeleinheit 1 ist aus mehreren Baueinheiten aufgebaut, wel­ che jeweils aus einem Tragelement 8, einem Käfigelement 9, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einteilig ausgebildet ist, und zwischen beiden gehaltenen Kugeln 3 bestehen. Die Kugeln 3 sind in Kugelreihen geführt, Jede Baueinheit umfaßt zwei Kugel­ reihen 4a und 4b. Durch die Käfigelemente 9 in Zusammenwirken mit den Tragbahnelementen 8 sind die Kugeln 3 in den jeweiligen Kugelreihen 4a und 4b entlang des Tragschnittes 5, aus dem die Kugeln 3 radial nach innen aus dem Käfigelement 9 herausragen, in den Rücklaufabschnitten 6, in denen sie mit Spiel frei beweg­ bar sind, und in den Umlenkabschnitten, die zur Verbindung der Enden von Tragabschnitt 5 und Rücklaufabschnitt 6 dienen, ge­ führt. Es handelt sich also um endlose Kugelreihen, 4a und 4b. Wie aus der Zeichnung gemäß Fig. 1 ersichtlich ist, sind auf dem Umfang der Führungsschiene insgesamt sechs der vorbeschrie­ benen Baueinheiten angeordnet. Vier dieser Baueinheiten sind so ausgebildet, daß die im Tragabschnitt 5 befindlichen Kugeln 3 unmittelbar auf der Außenfläche 11 der Führungsschiene der Füh­ rungsschiene 2 abwälzen, während zwei Baueinheiten, die vorzugs­ weise diametral gegenüberliegend angeordnet sind, mit ihren Ku­ geln 3 in Bahnen 12, 13, die in die Außenfläche 11 der Führungs­ schiene 2 eingearbeitet sind, eingreifen. Die Bahnen 12, 13 ver­ laufen parallel zur Längsachse X der Führungsschiene 2.

Die Bahnen 12, 13 sind so angeordnet, daß sie eine Schulter zwi­ schen den beiden benachbarten Kugelreihen 4a und 4b bilden. Durch diese Maßnahme wird zusätzlich neben der Übernahme der Auflast, die entlang der Führungsschiene 2 zu bewegen ist, auch noch eine Drehmomentaufnahme oder Drehmomentabstützung, die aus der Anordnung der Auflast resultiert, möglich.

In die Tragbahnelemente 8 sind parallel verlaufende Laufbahnen 14, 15 eingearbeitet, von denen die Laufbahn 14 zur Kugelreihe 4a und die Laufbahn 15 zur Kugelreihe 4b gehört. Die Kugeln 3 ragen durch einen Schlitz 16 im Käfigelement 9 radial nach in­ nen, in Richtung auf die Führungsschiene 2 aus dem Käfigelement 9 heraus.

An den Seitenflächen 17a, 17b des Käfigelementes 9 sind radial innen und radial außen jeweils Zungen 18a, 18b angebracht, die in Richtung auf die federnden Zungen 18a, 18b des sich in Um­ fangsrichtung jeweils anschließenden Käfigelementes 9 vorstehen und sich an diesem abstützen. Vorzugsweise verlaufen die federn­ den Zungen 18a, 18b über die gesamte Länge des Käfigelementes 9 in Achsrichtung der Längsachse X. Die Enden der federnden Zungen 18a, 18b zweier in Umfangsrichtung benachbarter Käfigelemente 9, die aneinander anliegen, können auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Sie bilden hierdurch geschwächte Querschnitte, die ein Einstellen der Tragbahnelemente 8 gegenüber der Füh­ rungsschiene 2 erlauben. Die Tragbahnelemente 8 sind in den bei­ den Ebenen, die durch die Darstellung der Fig. 1 und 2 reprä­ sentiert werden, auf ihrer Außenfläche 19, die radial über die Käfigelemente 9 vorsteht, mit einer Wölbung versehen, die ein räumliches Abkippen gegenüber der Innenfläche eines gedachten Zylinders 20 zur Einstellung der Tragbahnelemente 8 gegenüber der Führungsschiene 2 zuläßt.

Der Zylinder 20 kann in der Praxis beispielsweise durch eine zylindrische Bohrung in einem Tisch, der entlang der Führungs­ schiene 2 verfahren werden soll, dargestellt werden. Alternativ kommt auch eine Gestaltung des Zylinders 20 in Form einer die Tragbahnelemente 8 aufnehmenden Hülse mit einer zylindrischen Bohrung in Frage. Für den Fall, daß zwei parallel zueinander verlaufende Kugelreihen 4a, 4b vorgesehen sind, erfolgt eine op­ timale Ausrichtung der Tragbahnelemente 8, welche die Orientier­ tung der Tragbahnelemente bestimmen.

Das Käfigelement 9 übergreift mit seinen beiden oberen Rändern 22, 23 die in Radialrichtung nach außen gesehen hinterschnittene Gestaltung des zugehörigen Tragbahnelementes 8. Das Käfigelement 9 legt sich mit den Innenflächen 24 der beiden Ränder 22, 23 an den schräg verlaufenden hinterschnittfreien Flächen 25, 26 des Tragbahnelementes 8 an. Zur Montage werden die beiden Ränder 22, 23 nach außen gefedert, so daß nach dem Einlegen der Kugeln 3 in die Käfigelemente 9 die Tragbahnelemente 8 montiert werden kön­ nen. Die Tragbahnelemente 8 sind an ihren Enden mit Nuten 27 versehen, in die die Halteelemente 10 mit einem Kragen 21 ein­ greifen.

Bezugszeichenliste

1

Kugelumlaufeinheit

2

Führungsschiene

3

Kugeln

4

a,

4

b Kugelreihen

5

Tragabschnitt

6

Rücklaufabschnitt

7

-

8

Tragbahnelement

9

Käfigelement

10

Halteelement

11

Außenfläche

12

,

13

Bahnen

14

,

15

Laufbahnen

16

Schlitz

17

a,

17

b Seitenflächen

18

a,

18

b Zungen

19

Außenfläche

20

Zylinder

21

Kragen

22

,

23

Ränder

24

Innenränder

25

,

26

Flächen

27

Nut
X Längsachse

Claims (2)

1. Kugelumlaufeinheit (1) für eine Linearkugelführung, mit im Querschnitt auf einem gedachten Kreis oder Kreisbogen ver­ teilt angeordneten Tragbahnelementen (8) und diesen zuge­ ordneten Käfigelementen (9), welche jeweils einen Teil der Führung für Kugeln (3) in geschlossenen Kugelreihen (4a, 4b) über einen Tragabschnitt (5), einen Rücklaufabschnitt (6) und diese verbindende Umlenkabschnitte bilden, wobei die Tragbahnelemente (8) jeweils durch eine auf ihrer Au­ ßenfläche (19) angeordnete Wölbung, die sich sowohl zu ih­ ren Enden in Längsrichtung hin als auch in Umfangsrichtung erstreckt, zur Innenfläche eines gedachten und sie umhül­ lenden Zylinders (20) räumlich kippbeweglich und jeweils für die in der geschlossenen Kugelreihe abwälzenden Kugeln (3) über den gesamten Bereich des Tragabschnittes (5) ein­ stückig ausgeführt sind.

2. Kugelumlaufeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbahnelemente (8) zwei parallel zur Längsachse (x) verlaufende Laufbahnen (14, 15) zur Führung der Kugeln (3) aufweisen.