DE69406859T2

DE69406859T2 - Geradlinig bewegte Lagervorrichtung

Info

Publication number: DE69406859T2
Application number: DE69406859T
Authority: DE
Inventors: Alison Ng
Original assignee: Thomson Industries Inc
Current assignee: TGA North America Holdings III Inc
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2014-07-07
Also published as: DE69406859D1; CA2127425C; EP0636803B1; US5346313A; JPH07158638A; JP3966910B2; BR9402862A; CA2127425A1; EP0636803A1; HK1003843A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegenden Erfindung betrifft Antifriktions- Linearbewegungslagersätze, und insbesondere Mehrfachführungslinearlagersätze zur Längsbewegung entlang einer Welle. FR-A-2516994 offenbart einen solchen Lagersatz, der die in der Präambel des Anspruchs 1 weiter unten aufgezählten Merkmale aufweist.

Beschreibung des Standes der Technik

Die vorliegenden Erfindung ist auf Verbesserungen von Linearbewegungslagersätzen gerichtet. Insbesondere betreffen die Verbesserungen solche Linearbewegungslagersätze, die einen Wagenblock oder ein Stehlager zur Linearbewegung entlang einem Trägerelement führen, wie z.B. einer langgestreckten Welle oder einer Keilwellennut.
Diese Lagersätze können entweder offen oder geschlossen sein. Lagersätze, die bei der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, umfassen im allgemeinen ein Außengehäuse und einen Kugelrückhalter, der zum Einfügen in das Außengehäuse bemessen ist. Der Kugelrückhalter definiert eine Vielzahl von planaren Längsflächen, die jeweils zumindest eine Kugelführung in einer Schleifenkonfiguration zum Aufnehmen und Rückführen von Lagerkugeln aufweisen. Die Kugelführungen umfassen offene Abschnitte, die die Lastübertragung von der Trägerwelle auf eine Lastaufnahmestruktur erleichtern, wie z.B. Lastaufnahmeplatten, die betrieblich entweder mit dem Kugelrückhalter oder dem Außengehäuse verbunden sind. Rückführabschnitte der Kugelführungen gestatten eine kontinuierliche Rückführung der Lagerkugeln durch die Kugelführungen während einer Linearbewegung. Der Kugelrückhalter ist typischerweise als ein monolithisches Element,wobei die Kugelführungen integral in ihm eingebaut sind, ausgebildet. Siehe, US-A-3,767,276 von Henn. Diese Struktur ist jedoch schwierig effizient herzustellen, da komplexe Formen erforderlich sind. Auch sind diese Kugelrückhalter vor dem Einfügen in einen Montageschlitten oder ein Außengehäuse notwendigerweise offen und daher Umgebungsbedingungen und Verunreinigungen, wie z.B. Staub und Schmutz, ausgesetzt. Eine derartige Aussetzung kann sich schädlich auf den Betrieb und die Lebensdauer des Lagersatzes und auch auf die Trägerstruktur, auf der sich dieser bewegt, auswirken.
Die Lastaufnahmestruktur kann die Form von integralen Elementen aufweisen, die an einer inneren Radialfläche des Außengehäuses ausgebildet sind. Typische Lagersätze, die in dem Außengehäuse ausgebildete Lastaufnahmestrukturen verwenden, sind beispielsweise in der uS-A-5,046,862 von Ng der Anmelderin gezeigt.
Anstelle einer integralen Lastaufnahmestruktur können einzelne Lastaufnahmeplatten verwendet werden, um Lasten von der Trägerwelle zu übertragen. Diese Lastaufnahmeplatten sind längs in Verbindung mit dem Kugelrückhalter ausgerichtet, um zumindest die Lagerkugeln anzustellen, die die Trägerwelle direkt berühren. Diese Lastaufnahmeplatten können auch axial selbstausrichtend konfiguriert sein, wobei eine Struktur vorgesehen wird, die den Platten gestattet, in und aus einer Parallelität mit der Längsachse der Kugelrückhalter zu schwenken. Siehe beispielsweise US-A-3,545,826 von Magee et al.der Anmelderin. Einzelne Lastaufnahmeplatten können transversal ausgedehnt sein, um Lagerkugeln in entsprechenden aneinandergrenzenden Lastaufnahmeführungen anzustellen. In dieser Form sind parallele Nuten in der Unterseite der Platten ausgebildet, um die Lagerkugeln zu führen, während diese in dem Lastaufnahmeabschnitt der Kugelführungen sind. Siehe beispielsweise US-A-3,951,472 von Schurger et al.
Das Außengehäuse von bekannten Lagersätzen ist typischerweise in der Form eines einstückigen hohlen Stahlzylinders ausgebildet, der unter anderem dazu dient, die Kugelrückhalter und Kugeln zurückzuhalten und zu schützen. Siehe beispielsweise US-A-5,046,862 von Ng und US-A-3,767,276 von Henn, wie weiter oben beschrieben. Obwohl nützlich, vergrößert diese Außengehäuseart erheblich das Gewicht und die Kosten des Lagersatzes. Weiterhin erfordert der Einbau einer Lastaufnahmestruktur in die inneren Seitenwände des Außengehäuses, daß ein kompliziertes und präzises Bearbeiten ausgeführt wird.

Darstellung der Erfindung

Die technischen Merkmale, die die vorliegende Erfindung charakterisieren, sind in Anspruch 1 weiter unten dargelegt.
Die Erfindung kann einen Linearbewegungs-Lagersatz vorsehen, der leicht und effizient hergestellt werden kann. Sie kann einen Linearbewegungs-Lagersatz mit einem Kugelrückhalter und einem Außengehäuse vorsehen, die einfach durch Verwenden von Maschinenbaukunststoffen herstellbar sind. Die Erfindung stellt einen preisgünstigen Linearbewegungs-Lagersatz zur Verfügung, der eine hohe Lastaufnahmekapazität und selbstausrichtende Fähigkeit aufweist. Die Erfindung stellt einen Linearbewegungs-Lagersatz zur Verfügung, der eine Vielzahl von Kugelführungen und einzelnen Aufnahmeplatten aufweist, die in einem Kugelrückhalter angeordnet und durch ein preisgünstiges Außengehäuse eingeschlossen sind, das dazu dient, die Kugeln, Kugelführungen und Lastaufnahmeplatten zu schützen, ohne daß Lasten von den Lagerkugeln auf den Wagenblock übertragen werden müssen, in dem der Lagersatz angebracht ist.
Die vorliegenden Erfindung sieht entsprechend einen Linearbewegungs-Lagersatz zur Bewegung entlang einer Welle vor. Die Kugelrückhaltestruktur des Lagersatzes kann entweder monolithisch ausgebildet oder alternativ aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein. Zumindest ein Abschnitt der Kugelaxialführungen ist in der Kugelrückhaltestruktur ausgebildet und vorzugsweise sind die ganzen Kugelführungen darin ausgebildet. Der Linearbewegungs-Lagersatz umfaßt weiterhin ein Außengehäuse mit einem Buchsenpaar, das im wesentlichen die gesamte Kugelrückhaltestruktur einschließt. Diese Buchsen sind vorzugsweise aus einem Maschinenbaukunststoff gebildet und dienen dazu, die Kugelrückhalter und die darin enthaltenen Lagerkugeln vor Umgebungsverunreinigung zu schützen.
Eine Vielzahl von Lastaufnahmeplatten ist axial innerhalb des Außengehäuses positioniert und dient dazu, Lasten von den Lagerkugeln in dem Lastaufnahmeabschnitt der Kugelführungen aufzunehmen und zu übertragen. Die Lastaufnahmeplatten werden zumindest teilweise in dem Linearbewegungs-Lagersatz durch eine Plattenrückhaltestruktur zurückgehalten, die zumindest teilweise um den Kugelrückhalter und in Berührung mit einer äußeren Radialfläche der Lastaufnahmeplatten angeordnet ist.
Die Plattenrückhaltestruktur ist vorzugsweise in der Form eines Plattenrückhalterings ausgebildet und ist konfiguriert und positioniert, um direkt Lasten von den Lastaufnahmeplatten aufzunehmen und direkt auf einen Wagen oder anderen Block, in dem der Linearlagersatz angebracht ist, zu übertragen.
Vorzugsweise sind die Lastaufnahmeplatten und/oder die Plattenrückhaltestruktur derart konfiguriert und bemessen, daß der Linearbewegungs-Lagersatz im wesentlichen selbstausrichtend auf der Welle ist. Es wird auch bevorzugt, daß die Lastaufnahmeplatten und/oder die Plattenrückhaltestruktur konfiguriert sind, um sowohl axiale als auch umfängliche Selbstausrichtung des Linearbewegungs- Lagersatzes auf der Welle zu bewirken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beiliegenden Zeichnungen, auf die hierin Bezug genommen wird und die einen Teil hiervon bilden, stellen die bevorzugten Ausführungsformen des Lagersatzes der vorliegenden Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Linearbewegungslagersatzes in auseinandergezogener Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kugelrückhaltesegments gemäß dem Linearbewegungs- Lagersatz nach Fig. 1.
Fig. 3A zeigt eine perspektivische Ansicht des Buchsenabschnitts des Außengehäuses des Linearbewegungs-Lagersatzes nach Fig. 1.
Fig. 3B zeigt eine Seitenansicht des Buchsenabschnitts nach Fig. 3A.
Fig. 3C zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3c-3c in Fig. 3B des Buchsenabschnitts nach Fig. 3A.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Lastaufnahmeplatte gemäß dem Linearbewegungs- Lagersatz nach Fig. 1.
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Plattenrückhalterings entlang der Linie 5-5 nach Fig. 1.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des zusammengesetzten Linearbewegungs-Lagersatzes nach Fig. 1.
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Linearbewegungs-Lagersatzes in auseinandergezogener Anordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines monolithischen Kugelrückhaltesegments gemäß dem Linearbewegungs-Lagersatz nach Fig. 7.
Fig. 9A zeigt eine perspektivische Ansicht des Buchsenabschnitts des Außengehäuses des Linearbewegungs-Lagersatzes nach Fig. 7.
Fig. 9B zeigt eine Seitenansicht des Buchsenabschnitts nach Fig. 9A.
Fig. 9C zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 9C-C nach Fig. 9B des Buchsenabschnitts nach Fig. 9A.
Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Lastaufnahmeplatte gemäß dem Linearbewegungs- Lagersatz nach Fig. 7.
Fig. 11 zeigt eine Querschnittsansicht des Plattenrückhalterings entlang der Linie 11-11 nach Fig. 7.
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht des zusammengesetzten Linearbewegungs-Lagersatzes nach Fig. 7.

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Bezugnehmend am Anfang auf Fig. 1 bis 6 ist dort ein offener Linearbewegungs-Lagersatz 40 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Lagersatz umfaßt eine Kugelrückhaltestruktur, die allgemein bei 42 gezeigt ist, Lastaufnahmeplatten 44, Lagerkugeln 46, Außengehäusebuchsen 48, 50 und eine Plattenrückhaltestruktur 52.
In Fig. 1 bis 2 sind Einzelheiten der Kugelrückhaltestruktur 42 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Kugelrückhaltestruktur 42 vier Kugelrückhaltesegmente 54, wobei jedes betrieblich mit angrenzenden Kugelrückhaltesegmenten entlang seiner Längsseiten verbunden ist, um eine fünfeckig geformte Kugelrückhaltestruktur mit einer Bohrung dadurch zum Aufnehmen einer Welle 70 auszubilden. Jedes Kugelrückhaltesegment 54 umfaßt eine äußere Radialfläche 56 und eine innere Radialfläche 58. Kugelaxialführungen 60 sind in der äußeren Radialfläche 56 jedes Kugelrückhaltesegments 54 ausgebildet und umfassen Lastaufnahmeabschnitte 62, Rückführabschnitte 64 und Umkehrungen 66. Die Lastaufnahme- und Rückführabschnitte der Kugelführungen sind bei dieser Ausführungsform hinterschnitten, um ein Laden und Zurückbehalten der Lagerkugeln 46 darin zu erleichtern. Dies eliminiert auch die Notwendigkeit einer getrennten Rückhaltestruktur, um die Lagerkugeln in den Kugelführungen zu halten. Eine Längsbohrung 68 in der inneren Radialfläche 58 des Kugelrückhaltesegments 54 erstreckt sich im wesentlichen über die Länge der Lastaufnahmeabschnitte 62 und greift auf Trägerwelle 70 zu. Obwohl die Trägerwelle 70 als eine im wesentlichen zylindrische Welle dargestellt ist, wird ein Fachmann verstehen, daß Trägerelemente anderer Konfigurationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.
Bei dieser Ausführungsform des Linearbewegungs-Lagersatzes 40 sind die einzelnen Kugelrückhaltesegmente 54 einfach aus einem geeigneten Maschinenbaukunststoff unter Verwendung bekannter Materialien und Formtechniken geformt. Durch einzelndes Bilden jedes Kugelrückhaltesegments wird das Formverfahren sehr vereinfacht und führt so zu niedrigeren Herstellungskosten. Auch liegt es innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, die Kugellagersegmente aus einem Maschinenbaumetall unter Verwendung bekannter Fabrikationstechniken herzustellen.
Eine Vielzahl von Lagerkugeln 46 sind in den Kugelführungen 60 mit den Lagerkugeln 46 in den Lastaufnahmeführungen 62 angeordnet, die sich zumindest teilweise in Längsbohrungen 68 erstrecken, um die Trägerwelle 70 zu berühren. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist ein Kugelaxialführungspaar 60 in jeder äußeren Radialfläche 56 des Kugelrückhaltesegments ausgebildet, wobei die entsprechenden Lastaufnahmeführungen in im wesentlichen paralleler, angrenzender Beziehung ausgerichtet sind. Diese Ausrichtung erleichtert erhöhte Lastkapazität und maximiert die Raumnutzung für eine kompaktere und effiziente Kugellageranordnung. Eine Sicherungsstruktur ist in der Form von Sicherungshaltern 72 an gegenüberliegenden Längsenden jedes Kugelrückhaltesegments 54 ausgebildet, um einen Zusammenbau mit Außengehäusebuchsen 48, 50 zu erleichtern, wie ausführlicher hierin weiter unten erörtert wird.
Bezugnehmend nun auf Fig. 1 und 3A - C umfaßt der Linearbewegungs-Lagersatz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Paar Außengehäusebuchsen 48, 50, die, wenn diese zusammengesetzt sind, dazu dienen, die freigelegten äußeren Radialflächen 56 der Kugelrückhaltestruktur 42 zu schließen und zu schützen. Vorzugsweise sind die Buchsen 48, 50 jeweils in der Konfiguration identisch und aus einem Maschinenbaukunststoff geformt, um die Leichtigkeit in der Herstellung und im Zusammenbau zu erleichtern. Jedoch wird ein Fachmann verstehen, daß, wenn Betriebsbedingungen oder spezifische Anwendungen es erfordern, die Buchsen in verschiedenen Konfigurationen und/oder aus Maschinenbaumetallen hergestellt sein können.
Die äußere Radialfläche 74 der Buchsen 48, 50 weist vorzugsweise eine glatte zylindrische Form auf und ist konfiguriert und bemessen, um in eine Montagebohrung eines Werkzeugschlittens (nicht gezeigt) zu passen. Die innere Radialfläche 76 der Buchsen 48, 50 umfaßt Montageflächen 78, die konfiguriert sind, zumindest einen Abschnitt von Lastaufnahmeplatten 44 darin aufzunehmen. Diese Montageflächen 78 umfassen weiterhin Verlängerungsabschnitte 80, die einen Einbauraum für eine Plattenrückhaltestruktur 52 definieren, die ausführlicher weiter unten beschrieben wird. Vorzugsweise sind die Montageflächen 78 von der äußeren Radialfläche 74 in einem Abstand annähernd der Querschnittsdicke der Plattenrückhaltestruktur 52 vertieft. Auf diese Art vereinigen sich die Außengehäusebuchsen 48, 50 und die Plattenrückhaltestruktur 52, um eine relativ glatte und einheitliche äußere Radialfläche des Linearbewegungs- Lagersatzes 40 auszubilden. Siehe Fig. 6.
Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Montageflächen 78 konfiguriert, um auf die Form der einzelnen Kugelrückhaltesegmente 54 zu passen. Eine Vielzahl von Verschlußbohrungen 82 sind in den jeweiligen Enden der Buchsen 48, 50 ausgerichtet mit Sicherungshaltern 72 der Kugelrückhaltesegmente 54 ausgebildet. Auf diese Weise erstrecken sich die Sicherungshaltern 72 in die jeweiligen Verschlußbohrungen 82 und helfen den Linearbewegungs- Lagersatz 40 zusammenzuhalten, wenn die Kugelrückhaltesegmente 54 in den Buchsen 48, 50 montiert sind.
Bezugnehmend nun auf Fig. 1 und 4, ist eine Vielzahl von einzelnen Lastaufnahmeplatten 44 in dem Linearbewegungs- Lagersatz 40 eingebaut und dient dazu, Last von den Lagerkugeln 46 in Berührung mit der Welle 70 aufzunehmen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Lastaufnahmeplatte 44 entlang der Längsachse des Lagersatzes verlängert und umfaßt eine äußere Radialfläche 84, eine innere Radialfläche 86 und ein Paar Seitenwandflächen 88. Die äußere Radialfläche 84 ist im wesentlichen gekrümmt und umfaßt einen Scheitelabschnitt 90, der an der äußeren Radialfläche 84 in einer Mittelposition angeordnet ist. Der Scheitelabschnitt 90 ist konfiguriert und bemessen, um den Lastaufnahmeplatten zu gestatten, sowohl umfänglich als auch längs in und aus einer Parallelität mit den Achsen des Kugelrückhalters 42 zu schwenken.
Die innere Radialfläche 86 der Lastaufnahmeplatte dieser Ausführungsform ist vorteilhafterweise mit einem Axialnutenpaar versehen, das als obere Fläche der Lastaufnahmeabschnitte 62 der Kugelführungen 60 dient. Durch Vorsehen einer einzelnen Lastaufnahmeplatte 44 für jedes Paar Lastaufnahmeabschnitte 62 in jeder äußeren Radialfläche 56 ist der Linearbewegungs-Lagersatz 40 einfacher herzustellen und zusammenzusetzen. Weiterhin weist der Lagersatz eine hohe Lastaufnahmekapazität auf.
Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Längsnut 92 in jeder Seitenwandfläche 88 der Lastaufnahmeplatten 44 ausgebildet. Die Nuten 92 bilden eine Seitenwand der Kugelaxialführungen 60 und führen Lagerkugeln 46, während sich diese durch den Rückführabschnitt von ihnen bewegen.
Bezugnehmend nun auf Fig. 1, 5 und 6, ist eine Plattenrückhaltestruktur 52 in einer C-Ring-Konfiguration mit einer äußeren Radialfläche 94 dargestellt, die im wesentlichen in der Abmessung mit der äußeren Radialfläche 74 der Buchsen 48, 50 übereinstimmt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die innere Radialfläche 96 im wesentlichen parallel zu der äußeren Radialfläche und ist im zusammengesetzten Zustand konfiguriert und bemessen, den Scheitelabschnitt 90 der Lastaufnahmeplatten 44 zu berühren. Der Krümmungsradius des Scheitelabschnitts 90 ist in der transversalen Richtung vorzugsweise geringer als der Krümmungsradius der inneren Radialfläche der Plattenrückhaltestruktur 52. Diese Konfiguration erlaubt es, daß die Platten umfänglich in bezug auf die innere Fläche der Plattenrückhaltestruktur 52 schwenken.
Weiterhin, bezugnehmend auf Fig. 1 und 6, umgreift die Plattenrückhaltestruktur 52 und greift ein in die Verlängerungsabschnitte 80 der Buchse 48, 50, um zu helfen, die Kugelrückhaltestruktur 42 einzuschließen und zu schützen. Obwohl in einer verengten Breite gezeigt, wird es betrachtet, daß sich die Plattenrückhaltestruktur 52 im wesentlichen über die gesamte longitudinale Länge des Lagersatzes erstrecken kann. Die Plattenrückhaltestruktur ist vorzugsweise aus einem harten verschleißfesten Material, derart wie z.B. rostfreiem Stahl oder Keramik, ausgebildet. Alternativ kann auch ein weicheres Material, wie z.B. Bronze oder Aluminium, verwendet werden.
Wenn die innere Radialfläche 96 in Berührung mit dem Scheitelabschnitt 90 der Lastaufnahmeplatten 44 gelegen ist, wirkt diese Struktur als der Primärabzweig für Last von den Lastaufnahmeplatten und überträgt diese Last direkt auf den Wagen (nicht gezeigt), in dem der Lagersatz befestigt ist. Diese Konfiguration gestattet, daß Buchsen 48, 50 von Primärlastaufnahmeverantwortlichkeit entlastet werden und so aus weniger teuren und leichteren Maschinenbaukunststoffen hergestellt werden können, derart wie beispielsweise Acetal oder Nylon. Diese Anordnung von Elementen erleichtert auch die Leichtigkeit der Herstellung und des Zusammenbaus, was zu einem preisgünstigen, hocheffizienten Lagersatz mit hoher Lastkapazität führt.
Es ist auch vorstellbar, daß verschiedene Dichtungen und/oder Nockenstrukturen in den Lagersatz eingebaut werden, um das Eindringen von Staub, Schmutz oder anderen Verunreinigungen zu hemmen (siehe beispielsweise US-A-3,545,826 von Magee et al.)
Fig. 7 bis 11 stellen eine zweite bevorzugten Ausführungsform eines Linearbewegungs-Lagersatzes dar, der im allgemeinen bei 98 gezeigt ist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Obwohl ein geschlossener Lagersatz gezeigt ist, wird ein Fachmann leicht verstehen, daß die Merkmale dieses Lagersatzes gleichermaßen auf offene Lagersätze anwendbar sind. Der Linearbewegungs- Lagersatz 98 umfaßt eine monolithische Kugelrückhaltestruktur 100, Lastaufnahmeplatten 102, Lagerkugeln 104, Außengehäusebuchsen 106, 108 und eine Plattenrückhaltestruktur 110.
Bezugnehmend nun auf Fig. 7 bis 8 umfaßt die Kugelrückhaltestruktur 100 gemäß der vorliegenden Erfindung eine monolithische Struktur, die einen fünfeckigen Querschnitt aufweist und eine Axialbohrung dadurch definiert, die konfiguriert und bemessen ist, die Welle 112 aufzunehmen.
Die Kugelrückhaltestruktur 100 umfaßt fünf planare Flächen, die jeweils eine äußere Radialfläche 114 und eine innere Radialfläche 116 aufweisen. Eine einzelne Kugelaxialführung 118 ist in jeder der fünf Flächen ausgebildet. Jede Kugelführung 118 umfaßt einen Lastaufnahmeabschnitt 120, einen Rückführabschnitt 122 und ein Umkehrungspaar 124. Die äußere Radialfläche 114 ist vorzugsweise geformt, um mit der inneren Radialfläche 126 der Außengehäusebuchsen 106, 108 übereinzustimmen. Ein Längskanal 128 erstreckt sich durch die innere Radialfläche 116 des Lastaufnahmeabschnitts 120, um Lagerkugeln 104 darin Zugang zu einer Welle 112 zu gestatten. Sowohl die Lastaufnahmeabschnitte 120 als auch die Rückführabschnitte 122 der Kugelführungen nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind im wesentlichen offen, um ein Laden der Lagerkugeln 104 darin zu erleichtern.
Fig. 7 und 9A - C zeigen die Außengehäusebuchsen 106, 108 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform, wird es bevorzugt, daß beide Buchsen identisch sind, um Herstellung und Zusammenbau zu erleichtern. Buchsen 106, 108 umfassen eine innere Radialfläche 126 und eine äußere Radialfläche 130. Da die Kugelaxialführungen 118 offen sind, im Gegensatz zu hinterschnitten, ist die obere Kugelführungsgehäusestruktur 132 in der inneren Radialfläche 126 der Buchsen 106, 108 ausgebildet. Diese obere Kugelführungsgehäusestruktur 132 bildet einen äußeren Radialabschnitt der Kugelführungen und dient dazu, Lagerkugeln 104 besser jeweils zwischen Lastaufnahme und Rückführabschnitten 120 und 122 zu führen. Die obere Kugelführungsgehäusestruktur 132 erstreckt sich vorzugsweise axial über die Buchsen 106, 102 hinaus und ist von der äußeren Radialfläche 130 davon vertieft ausgebildet, um ein Instellungbringen einer Plattenrückhaltestruktur 110 zu gestatten, wie ausführlich weiter unten beschrieben wird.
Bei dieser Ausführungsform sind Hohlräume 134 zwischen den oberen Kugelführungsgehäusestrukturen 132 ausgebildet und konfiguriert und bemessen, zumindest einen äußeren Radialabschnitt der Lastaufnahmeplatten 102 aufzunehmen. Wie in der vorherigen Ausführungsform ist vorzugsweise jede Buchse 106, 108 monolithisch aus einem Maschinenbaukunststoff ausgebildet, um die Leichtigkeit der Herstellung und des Zusammenbaus zu erleichtern. Wenn gewünscht, kann eine ringförmige Nut 136 in der äußeren Radialfläche 130 der Buchsen 106, 108 ausgebildet sein, um bei der Befestigung in der Wagenstruktur zu helfen. Andere bekannte Befestigungsverfahren des Lagersatzes in einer Wagenstruktur werden auch betrachtet und umfassen beispielweise Bolzen, Halter, Stifte usw..
Bezugnehmend nun auf Fig. 7 und 10 sind Lastaufnahmeplatten 102 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwischen einem Kugelrückhalter 100 und den Außengehäusebuchsen 106, 108 in Hohlräumen 134 positionierbar. Diese Lastaufnahmeplatten 102 umfassen eine einzelne Längsnut 138, die an einer inneren Radialfläche von ihnen zum Berühren und Führen der Lagerkugeln 104 in den Lastaufnahmeabschnitten 120 der Kugelführungen 118 ausgebildet sind. Eine Seitenwand 140 der Lastaufnahmeplatte 102 umfaßt auch eine Längsnut 142 zum Führen der Lagerkugeln 104 in dem Rückführabschnitt 122 der Kugelführungen 118. Die äußere Radialfläche 144 der Lastaufnahmeplatte 102 weist eine im wesentlichen glatte gekrümmte Konfiguration auf, um sowohl eine axiale als auch umfängliche Selbstausrichtung zu erleichtern, wie hier ausführlicher weiter unten beschrieben werden wird.
Eine Plattenrückhaltestruktur 110 ist in Fig. 7, 11 und 12 dargestellt und als eine im allgemeinen geschlossene Ringkonfiguration gezeigt, die eine äußere Radialfläche 146 aufweist, die im wesentlichen in der Abmessung mit der äußeren Radialfläche 130 der Buchsen 106, 108 übereinstimmt. Die innere Radialfläche 148 ist, wenn diese im Querschnitt (Fig. 11) angesehen wird, relativ zu der äußeren Radialfläche 146 im wesentlichen konvex. Diese innere Radialfläche 148 ist konfiguriert und bemessen, die gekrümmte äußere Radialfläche 144 der Lastaufnahmeplatten 102 zu berühren, wenn das Linearbewegungslager zusammengesetzt ist. Der Krümmungsradius der gekrümmten äußeren Radialfläche 144 der Lastaufnahmeplatten 102 ist vorzugsweise geringer als der Krümmungsradius der inneren Radialfläche 148 der Plattenrückhaltestruktur 110. Diese Konfiguration führt zu einer Berührung zwischen der gekrümmten äußeren Radialfläche 144 und der inneren Radialfläche 148. Diese Punkt-zu-Punkt- Berührung gestattet sowohl umfängliche als auch axiale Selbstausrichtung des Lagersatzes, wenn dieser auf der Welle 112 positioniert ist. Die Breite der Plattenrückhaltestruktur 110 ist bemessen, zu umfassen und einzugreifen in die Abschnitte der Gehäusestruktur 132, die sich von den Buchsen 106, 108 erstrecken, um zu helfen, den freigelegten Abschnitt der Kugelrückhaltestruktur 100 einzuschließen und zu schützen. Wie bei der vorherigen Ausführungsform ist die Plattenrückhaltestruktur 110 vorzugsweise aus einem harten verschleißfesten Material gebildet. Dies erleichtert die Lastübertragung von den Lastaufnahmeplatten direkt auf den Wagen, ohne daß ein schwer gegossenes oder geschmiedetes Außengehäuse erforderlich ist.
Für den nicht schon gezeigten Umfang wird es auch für den Fachmann verständlich sein, daß jede der hierin beschriebenen und dargestellten verschiedenen bestimmten Ausführungsformen weiter modifiziert werden kann, um in anderen bestimmen Ausführungsformen gezeigte Merkmale aufzunehmen.
Die Erfindung ist deshalb in ihren breiteren Aspekten nicht auf die hierin gezeigten und beschriebenen bestimmten Ausführungsformen beschränkt, und Abweichungen davon können innerhalb des Schutzumfangs der begleitenden Ansprüche gemacht werden.

Claims

1. Linearbewegungs-Lagersatz (40, 98) zur Zwischenanordnung zwischen einem Block und einer Welle (72, 112) zur Bewegung des Blocks entlang der Welle, wobei der Satz umfaßt:

eine Kugelrückhaltestruktur (42, 100) mit zumindest einem Abschnitt, in dem eine Vielzahl von Kugelaxialführungen (60, 118) ausgebildet sind, wobei die Kugelführungen einen Lastaufnahmeabschnitt (62, 120), einen Rückführabschnitt (64, 122) und Umkehrungen (66, 124) umfassen, die die Lastaufnahmeabschnitte und die Rückführabschnitte miteinander verbinden;

eine Vielzahl von Lagerkugeln (46, 104), die in den Kugelführungen angeordnet sind;

ein Außengehäuse (48, 50, 106, 108) zum Einschließen von im wesentlichen allem einer freigelegten Außenfläche (56, 114) der Kugelrückhaltestruktur;

eine Vielzahl von Lastaufnahmeplatten (44, 102), die zum Aufnehmen von Last von den im Lastaufnahmeabschnitt der Kugelführungen angeordneten Kugeln axial in dem Außengehäuse angeordnet sind; und

eine Plattenrückhalteeinrichtung (52, 110), die zumindest teilweise um einen Mittelabschnitt der Kugelrückhaltestruktur angeordnet ist, um die Vielzahl von Lastaufnahmeplatten in Position zu halten und um Last von den Lastaufnahmeplatten aufzunehmen;

wobei der Satz dadurch gekennzeichnet, daß:

das Außengehäuse ein Paar Buchsen (48, 50, 106, 108) umfaßt, wobei die Buchsen aus einem Maschinenbaumetall oder -kunststoff gebildet sind und jede an einer entgegengesetzten Seite der Plattenrückhalteeinrichtung anliegt, wodurch bei Benutzung des Satzes die Plattenrückhalteeinrichtung dazu dient, Last zwischen den Lastaufnahmeplatten und dem Block zu übertragen.

2. Lagersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastaufnahmeplatten (44, 102) in der Kugelrückhaltestruktur (42, 100) aufgenommen sind.

3. Lagersatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenrückhalteeinrichtung einen Plattenrückhaltering (52, 110) umfaßt.

4. Lagersatz nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastaufnahmeplatten (44, 102) eine selbstausrichtende Struktur (90, 144) umfassen.

5. Lagersatz nach Anspruch 4 in Abhängigkeit auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenrückhaltering (52, 110) bemessen und angeordnet ist, um in die selbstausrichtende Struktur der Lastaufnahmeplatten einzugreifen.

6. Lagersatz nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenrückhalteeinrichtung aus einem Maschinenbaumetall gebildet ist.

7. Lagersatz nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Verbindungseinrichtung (72, 82) zum Verbinden der Buchsenpaare (48, 50) miteinander.

8. Lagersatz nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrückhaltestruktur (42, 100) eine Vielzahl von vollständigen Kugelaxialführungen (60, 118) aufweist, die in ihr ausgebildet sind.

9. Lagersatz nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastaufnahmeplatten selbstausrichtende Axiallastaufnahmeplatten (44, 102) sind, wobei jede zumindest eine Kugelaxialnut (133) an einer inneren Radialfläche (86) von ihr aufweist, wobei die Lastaufnahmeplatten zumindest teilweise durch die Kugelrückhaltestruktur (42, 100) getragen sind, um Last von den im Lastaufnahmeabschnitt (62, 120) der Kugelführungen angeordneten Kugeln (46, 104) aufzunehmen.

10. Lagersatz nach mindestens. einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenrückhalteeinrichtung zumindest einen Plattenrückhaltering (52, 110) umfaßt, der konfiguriert und bemessen ist, um sich im wesentlichen umfänglich um einen Mittelabschnitt der Kugelrückhaltestruktur zu erstrecken, um in die Vielzahl von Lastaufnahmeplatten einzugreifen und sie in seibstausrichtender Position zu erhalten und um Last von den Lastaufnahmeplatten aufzunehmen und zu übertragen.

11. Lagersatz nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrückhaltestruktur (100) monolithisch ausgebildet ist.

12. Lagersatz nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagersatz ein offener Lagersatz (40) ist.

13. Lagersatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Lagersatz eine Kugelrückhaltestruktur (42) umfaßt, die eine offene Seite und vier äußere Längsflächen (54) aufweist und einen fünfeckigen Querschnitt definiert.

14. Lagersatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagersatz ein geschlossener ist und eine Kugelrückhaltestruktur (100) umfaßt, die einen fünfeckigen Querschnitt aufweist und fünf Längsflächen (114) definiert.

15. Lagersatz für Linearbewegung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von vollständigen Kugelführungen (60, 118) in jeder der Längsflächen ausgebildet ist.

16. Lagersatz für Linearbewegung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastaufnahmeplatten (44) eine Vielzahl von Axialnuten umfassen, die auf einer Unterseite (86) ausgebildet sind.

17. Lagersatz für Linearbewegung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastaufnahmeplatten sowohl umfänglich als auch axial selbstausrichtend sind.