DE4438651A1

DE4438651A1 - Linearlager für eine starke Belastung

Info

Publication number: DE4438651A1
Application number: DE4438651A
Authority: DE
Inventors: Masao Ito; Takamasa Ohira; Kiyoshi Miki
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2014-10-29
Also published as: US5489253A; JPH0728225U; DE4438651C2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung eines Li nearlagers für eine starke Belastung, das beispielsweise als Lager eines Walzwerks oder ähnlichem eingesetzt werden kann, wo eine starke Belastung ausgeübt wird.

Stand der Technik

Als ein konventionelles Linearlager geeignet für eine starke Belastung ist ein solches bekannt, das in der Spezifikation des Britischen Patentes Nr. 519,866, des Vereinigte-Staaten- Patentes Nr. 3,353,876 unter anderem offenbart ist. Als ein typisches Beispiel ist beispielsweise ein in der Fig. 6 dar gestelltes Lager bekannt. Im allgemeinen sind diese Lager so, daß als rollende Elemente Stahlkugeln 3 zwischen einem äuße ren Zylinder 1 und einem inneren Zylinder 2 eingesetzt sind. Auf einer inneren Oberfläche 1a des äußeren Zylinders 1 sind eine Vielzahl von Nuten ausgebildet, die sich in der axialen Richtung mit der gekrümmten Oberfläche erstrecken, die den gleichen Krümmungsradius r wie der Radius r der Stahlkugeln 3 hat. Weiterhin sind auf der Oberfläche 2a des äußeren Durch messers des inneren Zylinders 2 Nuten 5, deren gekrümmte Oberfläche einen Krümmungsradius r hat, der gleich dimensio niert ist wie der Radius r der Stahlkugeln 3, entsprechend den Nuten 4 des entsprechenden äußeren Zylinders ausgebildet.

Jedoch ist es bei den oben beschriebenen konventionellen Li nearlagern für eine starke Belastung notwendig, daß die Phase der Nuten 4 des äußeren Zylinders mit der Phase der Nuten 5 des inneren Zylinders übereinstimmt. Daher ist es extrem schwierig, diese maschinell zu bearbeiten.

Weiterhin bilden jede Oberfläche der Nuten 4 und 5 und der Stahlkugeln 3 Punktkontakte. Deshalb wird der Kontaktoberflä chendruck extrem groß, wenn eine starke Last ausgeübt wird. Es ergibt sich daher ein Problem, daß die mit Nuten versehene Oberfläche durch das Absplittern, Zerbrechen und ähnlichem beschädigt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Li nearlager für eine starke Belastung zu schaffen, das Walzen als die Rollelemente verwendet, um das Absplittern, Zersprin gen und andere Beschädigungen durch die aufgebrachte starke Belastung am Auftreten zu hindern.

Das Linearlager für eine starke Belastung der vorliegenden Erfindung umfaßt einen äußeren Zylinder, der mit einer inne ren Oberfläche versehen ist, die einen konstanten Abstand R von dem Mittelpunkt als seinem Krümmungsradius hat; einen in neren Zylinder, der mit einer Vielzahl von Nuten versehen ist, die den gleichen Krümmungsradius wie der obige Krüm mungsradius R haben und die sich in axialer Richtung mit dem selben Abstand auf dem gesamten Umfang der äußeren Oberfläche gegenüber der inneren Oberfläche des äußeren Zylinders er strecken; und eine Vielzahl von tonnenförmigen geformten Wal zen, die eine gekrümmte Oberfläche auf dem äußeren Umfang mit demselben Krümmungsradius wie der obenerwähnte Krümmungsra dius R haben, und die in der axialen Richtung angeordnet sind, und die zwischen der obigen inneren Oberfläche und je der der vorerwähnten Nuten eingesetzt sind.

Da die Rollelemente tonnenförmige Walzen sind, werden Linear kontakte zwischen diesen Walzen und den Laufwegen der inneren und äußeren Zylinder mit dem gleichen Krümmungsradius wie der Krümmungsradius des äußeren Umfangs jedes der tonnenförmigen Walzen gebildet. Daher wird der Kontaktdruck im Vergleich zu den Punktkontakten signifikant reduziert, um eine beträchtli che Fähigkeit eines Belastungswiderstandes zu schaffen.

Der Laufweg der äußeren Zylinder hat einen kreisförmigen Querschnitt, der einfach durch die innere Oberfläche des äußeren Zylinders gebildet wird. Daher ist die Drehung in der Umfangsrichtung des äußeren Zylinders möglich, wodurch es möglich ist, die Phase des äußeren Zylinders hinsichtlich der Walzennuten des inneren Zylinders leicht zu justieren. Selbst wenn der äußere Zylinder geneigt ist, kann der Laufweg des äußeren Zylinders und der Walzen den normalen Kontakt zu al len Zeiten beibehalten und das Zentrieren wird automatisch hinsichtlich der Installationsfehler korrigiert. Es ist wei terhin einfach, den Laufweg des äußeren Zylinders maschinell herzustellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 ist eine teilweise Vergrößerung, die ein Beispiel der Separatorvariation zeigt,

Fig. 4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V,

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein konventio nelles Linearlager zeigt.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich nungen die Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der vor liegenden Erfindung durchgeführt.

Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 1 ist eine vertikale Quer schnittsansicht, die ein Linearlager zeigt. Die Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Linearlagers entlang der Linie II-II der Fig. 1.

Im folgenden wird zuerst die Struktur beschrieben. Als Roll elemente werden tonnenförmige Walzen 30 zwischen einem äuße ren Zylinder 10 und einem inneren Zylinder 20 eingesetzt.

Die innere Oberfläche 10a des äußeren Zylinders 10 ist eine einfache zylindrische Oberfläche mit einem Radius R. Im we sentlichen wirkt deren gesamte Oberfläche als der Laufweg. Die externe Konfiguration des äußeren Zylinders 10 ist rechteckig für den in der Fig. 2 dargestellten Fall. Jedoch kann irgendeine andere Konfiguration beliebig angepaßt wer den.

Der innere Zylinder 20 ist zylindrisch. Dessen äußerer Umfang 20a ist gegenüber der inneren Oberfläche 10a des äußeren Zy linders 10 angeordnet. Auf dem äußeren Umfang 20a sind eine Vielzahl von Gruppierungen von Nuten 21, die sich in der axialen Richtung erstrecken, mit dem gleichen Abstand auf dem Umfang angeordnet. Der Boden 21a jeder Nut 21 ist so ausge legt, um der innere zylindrische Laufweg mit einer konkav ge krümmten Konfiguration zu sein. Deren Krümmungsradius hat die gleiche Größe R wie der Radius R der inneren Oberfläche 10a des äußeren Zylinders. An beiden Seiten von jeder Nut 21 sind Kragen 22 ausgebildet.

Der Krümmungsradius der Umfangskurve 30a der tonnenförmigen Walze 30 ist in der axialen Richtung gleich dimensioniert wie jeder Krümmungsradius R der inneren Oberfläche 10a des äuße ren Zylinders und des Bodens 21a der Nut 21 des inneren Zy linders. Die tonnenförmige Walze 30 wird beweglich in die Nut 21 eingepaßt und kann in der Nut 21 des inneren Zylinders rollen. Mehrere Anzahlen von Walzen (5 in der Fig. 1) sind in jeder der Nuten 21 mit konstanten Abständen durch Separatoren 32 in der axialen Richtung angeordnet. In dieser Hinsicht können beide Seiten 22a des Separators 32, die den tonnenför migen Walzen gegenüberstehen, planar oder konkav oder ge krümmt planar sein, koinzidierend mit der konvexkonfigurier ten Oberfläche des gekrümmten Umfanges 20a der Walzen. Die Separatoren 32 sind in jeder der entsprechenden Nuten 21 des inneren Zylinders angeordnet. Ebenfalls können die Separato ren unabhängig voneinander in der umfänglichen Richtung ange ordnet sein, oder, wie in der Fig. 3 dargestellt, die Separa toren können in der Umfangsrichtung miteinander verbunden sein.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind in dieser Hin sicht der Krümmungsradius der Nut 21 und der umfänglichen Kurve 30a größenmäßig gleich dem Krümmungsradius R der inne ren Oberfläche 10a ausgelegt. Allerdings ist hier die bezug genommene gleiche Größe nicht notwendigerweise die gleiche in ihrem strengen Sinne, sondern umfaßt im wesentlichen den gleichen Bereich.

An beiden Enden des Linearlagers in der axialen Richtung ist eine Vorrichtung 40 zum Positionieren jeder Walzenspalte vor gesehen, die von einer entsprechenden Vielzahl von tonnenför migen Walzen 30 gebildet wird. Diese Positioniervorrichtung umfaßt eine Walzenschiebescheibe 41 mit einem Durchmesser, der ein wenig kleiner ist als derjenige der Walze, eine Feder 42, die die Scheibe elastisch drückt, und einen Federring 43.

Die Positioniervorrichtung wird durch einen Stopring (für ein Loch) 43, der an der inneren Oberfläche 10a des äußeren Zy linders 10 befestigt ist, und einen Stopring (für einen Schaft) 44, der an der inneren umfänglichen Oberfläche 20a des inneren Zylinders 20 befestigt ist, fixiert, wobei beide Stopringe 43 und 44 auf einem Ende jeder Nut 21 des inneren Zylinders montiert sind.

Im folgenden wird der Betrieb beschrieben. Die äußere Um fangskurve 30a der tonnenförmigen Walze 30 ist in Linearkon takt mit der inneren Oberfläche 10a (äußerer Zylinderlaufweg) des äußeren Zylinders 10 und der Bodenfläche 21a (innerer Zy linderlaufweg) des inneren Zylinders 20, die einen Krümmungs radius hat, der größenmäßig gleich dem Krümmungsradius R der Walze ist. Daher wird der Kontaktdruck im Vergleich zu einem konventionellen Fall, in dem ein Punktkontakt vorliegt, si gnifikant reduziert, wodurch eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Belastung geschaffen wird. Daher wird der Laufweg nur wenig abgesplittert, zerdrückt und anderswie beschädigt, selbst wenn eine große Last oder eine Stoßlast ausgeübt wird.

Der äußere Zylinderlaufweg wird durch die innere Oberfläche 10a des äußeren Zylinders gebildet, der eine einfache kreis förmige Querschnittskonfiguration hat, wodurch seine maschi nelle Herstellung extrem einfach gestaltet wird. Weiterhin gibt es keine Notwendigkeit, die Phase des äußeren Zylinders zu justieren, um dessen Phase hinsichtlich der Nuten 21 des inneren Zylinders 20 zu justieren. Daher ist der Zusammenbau ebenfalls einfach.

Ferner, selbst wenn der äußere Zylinder 10 in seiner Umfangs richtung gedreht oder geneigt wird, werden die tonnenförmigen Walzen 20 und der Laufweg des äußeren Zylinders immer in ei nem normalen Kontakt gehalten, und selbst wenn es einen In stallationsfehler gegeben hat, wird das Zentrieren automa tisch justiert.

Wenn die tonnenförmigen Walzen 30 rollen, führen die Krägen 22 der Nuten 21 ebenfalls die tonnenförmigen Walzen 30, wo durch verhindert wird, daß die tonnenförmigen Walzen 30 ver kantet werden.

Die Positioniervorrichtungen 40 drücken die Walzenanordnung in jeder Nute 21 immer in die Richtung der axialen Mittel richtung. Dann, falls beispielsweise der auf einem Schaft in stallierte innere Zylinder 30 sich in der axialen Richtung hinsichtlich des äußeren Zylinders 10, der an einem Gehäuse befestigt ist, verschieben würde, bewirken die Positionier vorrichtungen 40, daß die Walzenanordnung, die zusammen ver setzt ist, zu dem Zentrum durch den Einsatz der elastischen Kraft der Federn 42 zurückkehrt.

Die Fig. 4 und 5 sind Ansichten, die eine weitere Ausfüh rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

In dieser Ausführungsform ist ein zylindrisches Walzenlager außerhalb des Linearlagers der ersten Ausführungsform zusam mengesetzt, welches ein tonnenförmiges Walzenlager ist. Daher ist der äußere Zylinder 10 des tonnenförmigen Walzenlagers zylindrisch konfiguriert, und zur gleichen Zeit ist der in nere Laufweg 51 des zylindrischen Walzenlagers auf dem Umfang 10b des größeren Zylinders des tonnenförmigen Walzenlagers ausgebildet. Dann wird eine Vielzahl von zylindrischen Walzen 55 zwischen dem so ausgebildeten Umfang und dem äußeren Ring 54 eingesetzt, der den äußeren Laufweg 53 gegenüber dem inne ren Laufweg 51 angeordnet aufweist.

In diesem Zusammenhang wird die Darstellung der Positionier vorrichtungen 40, die an beiden Enden des zylindrischen Wal zenlagers angeordnet sind, in der Fig. 4 weggelassen.

In diesem Fall wird die Funktion des zylindrischen Walzenla gers zu der gleichen Funktion des im vorangegangenen be schriebenen Linearlagers hinzugefügt.

Wie im vorangegangenen beschrieben wurde, umfaßt gemäß der vorliegenden Erfindung das Linearlager einen äußeren Zylin der, der mit einer inneren Oberfläche versehen ist, die einen konstanten Krümmungsradius hat; einen inneren Zylinder, der mit einer Vielzahl von Nuten versehen ist, die sich in der axialen Richtung mit dem gleichen Abstand in der Umfangsrich tung erstrecken, wobei jede den gleichen Krümmungsradius wie der vorerwähnte Krümmungsradius auf der Umfangsoberfläche ge genüber der inneren Oberfläche des äußeren Zylinders hat, und die zusammen mit den Krägen zwischen jedem der Nuten angeord net sind; und eine Vielzahl von tonnenförmigen Walzen, die eine Umfangskurve mit dem gleichen Krümmungsradius wie der vorerwähnte Krümmungsradius haben, und die zwischen der vori gen inneren Oberfläche und jeder der Nuten eingesetzt werden, und die in der axialen Richtung so angeordnet sind, daß die Walzen durch die vorerwähnten Krägen geführt werden, um zu rollen. Daher bilden die tonnenförmigen Walzen und die inne ren und äußeren Laufwege Linearkontakte, um die Widerstands fähigkeit gegenüber einer Belastung zu erhöhen, wodurch es möglich gemacht wird, effektiv das Absplittern, Zerspringen und andere Schäden am Auftreten durch die ausgeübte schwere Last zu hindern.

Weiterhin, da der Laufweg des äußeren Zylinders eine einfache kreisförmige Querschnittskonfiguration hat, hat dies den Ef fekt, daß es nicht nur einfach ist, die Oberfläche maschinell herzustellen, sondern daß es weiterhin unnötig ist, die Phase des äußeren Zylinders bezüglich der Walzennuten auf dem inne ren Zylinder zu justieren. Daher ist der Zusammenbau eben falls einfach.

Claims

1. Linearlager für eine starke Belastung, das aufweist:
einen äußeren Zylinder (10), der mit einer inneren Ober fläche (10a) versehen ist, die einen spezifischen Krümmungs radius (R) aufweist;
einen inneren Zylinder (20), der mit einer Vielzahl von Nuten (21) versehen ist, die den gleichen Krümmungsradius (R) haben wie der Krümmungsradius (R) auf dem äußeren Umfang (20a) ge genüber der inneren Oberfläche (10a) des äußeren Zylinders (10), und die sich in der axialen Richtung mit demselben Ab stand in der Umfangsrichtung erstrecken, wobei der äußere Zy linder (10) mit Krägen (22) in jeder der Nuten (21) versehen ist; und
eine Vielzahl von tonnenförmigen Walzen (30), die einen ge krümmten Umfang des gleichen Krümmungsradius (R) wie der obige Krümmungsradius (R) haben, die in der axialen Richtung zwischen der inneren Oberfläche (10a) und jeder der Nuten (21) eingesetzt werden, und die von dem Kragen (22) geführt werden, um zu rollen.

2. Linearlager für eine starke Belastung nach Anspruch 1, worin der äußere Zylinder (10) einen inneren Laufweg (51) auf seinem äußeren Umfang (10b) hat, und der mit einem äußeren Ring (54) versehen ist, der einen äußeren Laufweg (53) gegen über dem inneren Laufweg (51) hat, und wobei eine Vielzahl von Rollelementen (55) zwischen den Laufwegen angeordnet sind.