DE4323670A1 - Wälzlager für Linearbewegungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für Linearbewegungen, bestehend aus einer U-förmigen Führungsschiene, deren Schenkel Längsseiten zu­ mindest eines aus einem oberen und unteren Element bestehenden Trag­ körpers umschließen, in dessen Innenraum in einer Ebene zwei endlose Reihen von Wälzkörpern angeordnet sind, wobei jede Reihe von Wälzkör­ pern sich in einem durch das obere und untere Element gebildeten tragenden Führungsabschnitt und einem nichttragenden Rücklaufkanal abwälzt, wobei diese Abschnitte über einen Umlenkabschnitt miteinander verbunden sind und wobei die Wälzkörper im tragenden Führungsabschnitt die jeweilige Längsseite des Tragkörpers überragend, sich an einer am Schenkel ausgebildeten Laufbahn der Führungsschiene abwälzen.

Ein derartiges Wälzlager ist aus der US-PS 49 27 273 vorbekannt. Hier ist in Fig. 1 ebenfalls ein von einer U-förmigen Führungsschiene umschlossener Tragkörper gezeigt, welcher über Wälzkörper an Schenkeln der Führungsschiene linearbeweglich angeordnet ist. Von Nachteil bei dem als gattungsbildend angesehenen Wälzlager ist es, daß aufgrund einer erhöhten Zahl von Einzelteilen der Fertigungs- und Montageauf­ wand für ein derartiges Lager erhöht ist. So sind beispielsweise separate Kopfstücke vorgesehen und wie der Fig. 3b zu entnehmen ist, auch noch zusätzliche Lagerschienen. Ein Fachmann, welcher bestrebt ist, dieses Lager auf einfache Art und Weise spielfrei oder spielein­ stellbar zu gestalten, wird diese Aufgabe nur mit aufwendigen Maßnah­ men lösen können. So wird er z. B. vor der Montage eine maßliche Zuordnung, also eine Maßsortierung, der Führungsschiene zum Tragkörper vornehmen müssen und in speziellen Fällen die Wälzkörper ebenfalls in diese Sortierung mit einbeziehen. Diese Maßnahmen wirken sich erhöhend auf die gesamten Fertigungskosten aus. Somit besteht auch für einen Anwender, welcher das gattungsgemäße Wälzlager in großen Stückzahlen bezieht und vor Ort selbst montieren will, was für spezielle Anwen­ dungsfälle durchaus denkbar ist, nur eine erschwerte Möglichkeit, lediglich auf Einzelteile des Herstellers zurückzugreifen und diese vor Ort selbst zu montieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und das insbesondere einfach aufgebaut, aus wenigen Einzelteilen besteht und spieleinstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Umlenkabschnitt vom tragenden Führungsabschnitt in den nichttragenden Rücklaufkanal und umgekehrt sowie ein die Stirnflächen des Tragkörpers verschließendes Kopfstück einteilige Bestandteile des oberen und unteren Elements des Tragkör­ pers sind und daß das obere und untere Element aus Blech ausgebildet sind, wobei in Ausgestaltung des Anspruchs 1 in Anspruch 2 ausgeführt wird, daß die Wälzkörper eines tragenden Führungsabschnittes in Rich­ tung zum ihm zugeordneten Schenkel der Führungsschiene über zumindest einen sich in Bewegungsrichtung erstreckenden, durch eine Verstemmung eines Randbereiches der Längsseite des Tragkörpers nahe dem tragenden Führungsabschnitt hergestellten Kragen lagefixiert sind. Durch diese Ausbildung liegt ein hinsichtlich seiner Teilezahl und des Fertigungs­ aufwandes minimiertes Wälzlager vor. Es werden lediglich die zwei aus Blech, vorzugsweise durch Prägen, hergestellten Teile des Tragkörpers mit den Wälzkörpern kombiniert. Der beim Stand der Technik verwendete separate Umlenkabschnitt muß nicht zusätzlich montiert werden, da er Bestandteil obengenannter Blechteile ist. Durch die Blechbauweise ist das erfindungsgemäße Wälzlager hinsichtlich seiner Gesamtmasse mini­ miert. Durch das Fehlen jeglicher Kunststoffteile ist es auch für Einsatzbereiche unter hohen Temperaturen hervorragend geeignet. Da vorzugsweise rostbeständige Stähle vorgeschlagen sind, eignet sich dieses Lager sehr gut für einen Einsatz im Feuchtraum oder ähnlichem. Durch die hier aufgeführte Bauweise ist dieses Wälzlager stark minia­ turisierbar und kann eine extrem geringe Bauhöhe aufweisen. Daher ist ein Einsatz beispielsweise in der Computertechnik, Feinmechanik/Optik oder Büromaschinentechnik bzw. im Reinraum vorgesehen. Dadurch, daß die Wälzkörper wegen des Kragens an einem Herausfallen aus der Füh­ rungsschiene gehindert sind, sind die Führungsschiene und der Tragkör­ per getrennt vor Ort beim Anwender montierbar. Bisher beim Stand der Technik vorgesehene Endanschläge entfallen. Es besteht die Möglich­ keit, mit Teilabschnitten des Tragkörpers über die Führungsschiene hinauszufahren.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter­ ansprüche 3 und 4 und werden im folgenden näher beschrieben.

So ist es nach Anspruch 3 vorteilhaft, daß das obere und untere Ele­ ment des Tragkörpers zur Spieleinstellung des Wälzlagers über flächen­ verteilte Schraubverbindungen zueinander gehalten und über eine mittig angeordnete Spannhülse zentriert ist, wobei an einer Außenmantelfläche des oberen und unteren Elements sich längs erstreckende Sicken vor­ gesehen sind, wodurch im Inneren des Tragkörpers Vorsprünge gebildet werden, die im spielfreien Zustand des Wälzlagers aneinanderliegen. Durch die hier aufgeführten Schraubverbindungen kann der Anwender das gewünschte Spiel und die Vorspannung des Wälzlagers vor Ort einstellen und aufwendige Maßnahmen einer Zuordnung von Führungsschiene zum Tragkörper entfallen beim Hersteller. Durch die Wahl des Spiels nimmt der Anwender selbst Einfluß auf die Laufruhe und Leichtgängigkeit des Wälzlagers gemäß der Erfindung. Die Zahl der Schraubverbindungen ist dabei abhängig vom gewünschten Anwendungsfall. Das Lagerspiel ist auf einfache Weise aus dem Lager gedrückt, wenn die Sicken im Inneren des Lagers aneinanderliegen.

Versieht man die Führungsschiene und/oder die tragenden bzw. nicht­ tragenden Abschnitte mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht, so ist ein hinsichtlich seiner Lebensdauer erhöhtes Wälzlager geschaf­ fen. Denkbar ist beispielsweise eine Dünnschichtverchromung, jedoch ist auch eine Verfestigung der Oberflächenstruktur durch geeignete Wärmebehandlungsverfahren vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Wälzlager ist gleichermaßen für Einsatzbereiche vorgesehen, in welchen der Tragkörper in Längsrichtung gesehen über die Führungsschiene hinausfährt, als auch für solche Anwendungsfälle, in denen er mit seinen Wälzkörperreihen innerhalb der Führungsschiene verbleibt. In letzterem Fall könnte auf den Kragen zur Halterung der Wälzkörper der tragenden Kugelreihen verzichtet werden.

Um ein evtl. Spiel auszugleichen, einzustellen oder eine Vorspannung zu realisieren, kann es vorgesehen sein, im Lagerinneren zwischen den zwei Elementen Metall- oder Kunststoffedern oder ähnliches einzuset­ zen. Metallfedern sind insbesondere für höhere Temperaturbereiche geeignet. Für gewöhnliche Einsatzbereiche bieten sich auch elastische Kunststoffelemente wie O-Ringe, elastische Kissen oder ähnliches an.

Zusätzlich zu den hier vorgeschlagenen Sicken sollen auch Sicken mit in den Schutzumfang der Erfindung einbezogen sein, die sich entlang der Längsmittelebene des Tragkörpers erstrecken. Diese Sicken liegen etwas tiefer als die ursprünglich vorgesehenen. Wird nun ein Spiel über die Schraubverbindungen eingestellt, kommen diese Sicken zuerst zur Anlage. Die Schraubverbindung ist gesichert und das evtl. ge­ wünschte Lagerspiel ist realisiert.

Als Wälzkörper im hier vorgestellten Tragkörper sind gleichermaßen Kugeln oder zylindrische Elemente vorgesehen, wobei auch mehrere Ebenen von Wälzkörperreihen denkbar und in den Schutzumfang mit ein­ bezogen sind. Dieser beschränkt sich nicht nur auf die hier beschrie­ benen Ansprüche. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationen ein­ zelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausge­ staltungsbeispiel Offenbarten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen vergrößert dargestellten Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager und

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Tragkörper, um 90° gedreht.

Aus Fig. 1 ist ein Wälzlager 1 entnehmbar. Dieses besteht aus einer U-förmigen Führungsschiene 2, deren Schenkel 3 Längsseiten 4 eines Tragkörpers 5 umschließen. Der Tragkörper 5 ist aus Blech hergestellt und aus einem oberen und unteren, in etwa symmetrischen Element 6, 7 zusammengesetzt. Im Innenraum des Tragkörpers 5 sind in einer Ebene zwei endlose Reihen 8 von als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern 9 angeordnet. Durch das obere und untere Element 6, 7 sind Führungs­ abschnitte 10 und Rücklaufkanäle 11 für die Wälzkörper 9 gebildet. Diese überragen im Führungsabschnitt 10 die jeweilige Längsseite 4 des Tragkörpers 5 in Richtung eines Schenkels 3 und stützen sich dort an einer Laufbahn 12 ab. Die Wälzkörper 9, welche im Führungsabschnitt 10 verlaufen, sind durch einen Kragen 15, welcher durch eine Verstemmung 13 eines Randbereiches 14 der Längsseite 4 des Tragkörpers 5 nahe dem Führungsabschnitt 10 die Wälzkörper 9 teilweise hintergreift, lagefi­ xiert. Zur Spieleinstellung und Erzielung einer Vorspannung im Lager sind die beiden Blechelemente 6, 7 durch Schraubverbindungen 16 gehal­ ten. Eine mittige Spannhülse 17 zur Zentrierung der Blechelemente 6, 7 kann vorgesehen sein. Zur Erhöhung der Lebensdauer des Wälzlagers 1 ist eine Verschleißschutzschicht 18 vorgeschlagen, in diesem Beispiel auf die Laufbahn 19 eines Schenkels 3 der Führungsschiene 2 aufgetra­ gen.

Aus Fig. 2 ist eine vergrößerte und um 90° gedrehte Draufsicht auf einen Tragkörper 5 entnehmbar. Durch die angedeuteten unsichtbaren Körperkanten ist zu erkennen, daß ein Umlenkabschnitt 20 von einem tragenden Führungsabschnitt 10 in einen nichttragenden Rücklaufkanal 11 und umgekehrt, sowie das jeweilige Kopfstück 21, einteilige Be­ standteile des jeweiligen Elements 6, 7 sind, wobei hier das Element 6 dargestellt ist. Zu erkennen ist auch, daß an einer Außenmantel­ fläche 23 des oberen und unteren Elements 6, 7 (siehe auch Fig. 1) sich längs erstreckende Sicken 24 vorgesehen sind. Durch das Einprägen dieser Sicken 24 werden an der gegenüberliegenden Fläche des jeweili­ gen Elements 6 bzw. 7 Vorsprünge 24a gebildet, die im Inneren 25 des Tragkörpers 5 im spielfreien Zustand des Wälzlagers 1 aneinanderlie­ gen.

Bezugszeichenliste

1 Wälzlager
2 Führungsschiene
3 Schenkel
4 Längsseiten
5 Tragkörper
6 Element
7 Element
8 Reihen
9 Wälzkörper
10 Führungsabschnitt
11 Rücklaufkanal
12 Laufbahn
13 Verstemmung
14 Randbereich
15 Kragen
16 Schraubverbindungen
17 Spannhülse
18 Verschleißschutzschicht
19 Laufbahn
20 Umlenkabschnitt
21 Kopfstück
22 Stirnfläche
23 Außenmantelfläche
24 Sicken
24a Vorsprünge
25 Inneres

Claims (4)

1. Wälzlager (1) für Linearbewegungen, bestehend aus einer U-förmigen Führungsschiene (2), deren Schenkel (3) Längsseiten (4) zumindest eines aus einem oberen und unteren Element (6, 7) bestehenden Tragkör­ pers (5) umschließen, in dessen Innenraum in einer Ebene zwei endlose Reihen (8) von Wälzkörpern (9) angeordnet sind, wobei jede Reihe (8) von Wälzkörpern (9) sich in einem durch das obere und untere Element (6, 7) gebildeten tragenden Führungsabschnitt (10) und einem nicht­ tragenden Rücklaufkanal (11) abwälzt, wobei diese Abschnitte (10, 11) über einen Umlenkabschnitt (20) miteinander verbunden sind und wobei die Wälzkörper (9) im tragenden Führungsabschnitt (10) die jeweilige Längsseite (4) des Tragkörpers (5) überragend, sich an einer am Schen­ kel (3) ausgebildeten Laufbahn (12) der Führungsschiene (2) abwälzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkabschnitt (20) vom tragenden Führungsabschnitt (10) in den nichttragenden Rücklaufkanal (11) und umgekehrt sowie ein die Stirnflächen (22) des Tragkörpers (5) ver­ schließendes Kopfstück (21) einteilige Bestandteile des oberen und unteren Elements (6, 7) des Tragkörpers (5) sind und daß das obere und untere Element (6, 7) aus Blech ausgebildet ist.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkör­ per (9) eines tragenden Führungsabschnittes (10) in Richtung zum ihm zugeordneten Schenkel (3) der Führungsschiene (2) über zumindest einen sich in Bewegungsrichtung erstreckenden, durch eine Verstemmung (13) eines Randbereiches (14) der Längsseite (4) des Tragkörpers (5) nahe dem tragenden Führungsabschnitt (10) hergestellten Kragen (15) lage­ fixiert sind.

3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und untere Element (6, 7) des Tragkörpers (5) zur Spieleinstellung des Wälzlagers (1) über flächenverteilte Schraubverbindungen (16) zuein­ ander gehalten und über eine mittig angeordnete Spannhülse (17) zen­ triert sind, und daß an einer Außenmantelfläche (23) des oberen und unteren Elements (6, 7) sich längs erstreckende Sicken (24) vorgesehen sind, wodurch an inneren Flächen der Elemente (6 und 7) Vorsprünge (24a) geschaffen werden, die im spielfreien Zustand des Wälzlagers (1) aneinanderliegen.

4. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh­ rungsschiene (2) und/oder die tragenden bzw. nichttragenden Abschnitte (10, 11) mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht (18) versehen sind.