WO1992014070A1 - Käfig zur führung der wälzkörper eines umlaufschuhs für eine linearführung - Google Patents

Käfig zur führung der wälzkörper eines umlaufschuhs für eine linearführung Download PDF

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WO1992014070A1
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rolling elements
deflection
cage
webs
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PCT/EP1992/000218
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Erich Lunz
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Ina Wälzlager Schaeffler Kg
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    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Definitions

  • the invention relates to a cage for guiding the rolling elements of a revolving shoe for a linear guide, which guides the rolling elements endlessly along a supporting track, a return path and deflection paths connecting both ends in pockets open towards these, which pass through belt sections running on both sides of the rolling elements and connecting them transversely , webs extending through between the rolling elements are formed, the belt sections being made of plastic and a reinforcing insert extending along the same in each case being inserted laterally.
  • the cage is constructed in sections, the individual sections having the pockets for guiding the rolling elements and being designed flexibly by means of slot designs in the region of the webs.
  • the lateral belt sections which are connected to one another by the webs, grooves are provided, into which a reinforcing insert in the form of a wire, a spiral spring or the like can optionally be inserted. These serve to impart the necessary rigidity to the cage.
  • the grooves in which the reinforcing inserts can be inserted subsequently are arranged with their center line on the line of motion parallel to the movement line containing the center points of the rolling elements.
  • cage tapes provided with reinforcement can be used in linear guides with a reciprocating movement of the cage.
  • use of such a cage reinforced with a steel wire insert for ring bearings is also conceivable.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a cage for guiding the rolling elements, in which the belt can be deflected as far as possible without great resistance and adjust the guide elements located between the individual rolling elements in a geometrically correct manner, in particular in the deflecting regions, to the changed position can.
  • the belt sections are continuous and that the central axis of the reinforcing insert and the neutral fiber of the belt section are guided at a constant distance from the longitudinal axis of the circulation shoe, the central axis and the neutral fiber being guided on a curve in the deflection and transition region, the production radii of which are smaller than the constant radius of the deflection paths for the Rolling elements are and with an imaginary rectilinear connecting line between the axes of rotation of two immediately adjacent rolling elements affecting the central axis in the deflection area and having a constant length.
  • the central axis of the reinforcing insert and the neutral fiber of the belt section in the support section correspond to the line of movement of the axes of rotation.
  • the reinforcing insert in each case consists of a rope formed from a large number of individual wires or threads.
  • the rope preferably consists of a large number of steel wires.
  • the webs and the belt sections are subject to different requirements, a further essential feature provides for the webs to be made of a wear-resistant and favorable frictional plastic material, while the belt sections are made of flexible and high flexural fatigue strength second plastic. Both are cohesively connected to each other.
  • the integral connection can be achieved, for example, by a two-component pointed process or the like.
  • the webs are subject to higher friction as a result of the relative movement between the rolling bodies and the recesses in the pockets which are formed by the webs.
  • the belt sections are subject to a constantly changing bend and must be correspondingly flexible in order to influence the overall friction conditions favorably.
  • An appropriately flexible material is therefore to be selected which must have a high resistance to bending fatigue.
  • tooth-like projections are arranged at least on one of the surfaces of the belt sections. These do not hinder the bend.
  • Polyamide is the preferred material for the webs.
  • polyester urethane is proposed as the preferred material for the belt sections, or the belt sections and webs can be made in one piece from polyester urethane or other flexible plastic.
  • the cage according to the invention can be used both for rolling elements in the form of balls and for rollers.
  • the preferred field of application are roller circulation shoes and roller circulation units.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a roller roller shoe
  • FIG. 2 shows a cross section to FIG. 1 in the area of the base body
  • Figure 3 is an enlarged perspective view of a
  • FIG. 4 shows a side view of a section of the cage
  • FIG. 5 shows a cross section to FIG. 4 through the center of a pocket containing the axis of rotation
  • FIG. 7 shows an alternative to FIG. 2, from which it can be seen that the cage is guided with a flat surface on an outer guide board
  • FIG. 8 shows a cross section through a deflection shoe with a further cage according to line VIII-VIII of FIG. 1,
  • FIGS. 1, 2 and 7 show the cage of the deflection shoe according to Figure 9 in plan view.
  • the revolving shoe 1 shown in FIGS. 1, 2 and 7 can be moved in a straight line along a running surface 2 to form a linear bearing.
  • the running surface 2 can be part of a running rail, a machine bed or the like element.
  • the circulating shoe 1 consists of the base body 3 with the support track 4 facing the tread 2 and the return track 7 facing away from it.
  • the support track 4 and return track 7 are designed as grooves. tet, in which the rolling elements are guided in the form of the rollers 8.
  • the end faces 9 of the rollers 8 are guided on the lateral rims 10 of the supporting track 4 and return track 7.
  • the supporting track 4 and return track 7 continue in the deflecting area 27 in deflecting tracks 5 which are formed by head pieces 6 attached to the ends of the base body 3.
  • the rollers 8 are deflected from the supporting track 4 to the return track 7 or from the return track 7 to the supporting track 4.
  • the deflection tracks 5 for the rolling elements 8 have a constant radius, which increases by the rolling element radius, which gives the radius R l of the movement path 12 of the axes of rotation 11 of the rolling elements 8.
  • the belt sections 15, on the other hand, are guided in the transition area 28 of the carrier track 4 and return track at the ends to the two deflection tracks 5 and in the deflection area 27 on a guide track 29 which describes a curve whose production radii R l are smaller than the radius R l of the deflection tracks 5 are, so that the distance between the axes of rotation 11 of two adjacent rolling elements 8 is kept constant over the entire circumference of the rotating shoe 1.
  • the rollers 8 roll about their axes of rotation 11 in the raceways 4,5,7.
  • the central axis 25 of the belt sections 15 and the neutral fiber 25 of the reinforcing insert 23 is guided on a curve in the transition region 28 and deflection region 27, so that the connecting line 24 of two successive rollers 8 in the deflection regions 27 forms a tangent to the neutral fiber 25.
  • the rollers 8 are held by a cage 14, which is designed according to Figures 3 to 6. It can be seen there that the cage 14 comprises belt sections 15 arranged to the side of the rollers 8, which are connected to one another by webs 16 running transversely between the successive rollers.
  • the belt sections 15 are guided or run in grooves 13 of the base body 3, which are arranged on the side of the supporting track 4 and the return track 7.
  • the grooves 13 continue in the area of the grooves of the deflection tracks 5.
  • the cage 14 is now described in detail with reference to FIGS. 3 to 6. It can be seen that pockets 17 are formed between the webs 16, which are used to hold the rollers 8.
  • the lateral guide surfaces 18, 19 of two spaced-apart webs 16 are designed to be concave or inclined and their curvature or bevel is matched to that of the rollers 8.
  • the webs 16, when seen in cross section are concave or oblique at one end and are rectangular at the other end, starting from the center, the width of the rectangular end corresponding to the average width.
  • the pockets allow a radial passage of the outer contour of the rolling elements 8 so that they can come into contact with the tread 2 or the bottom of the supporting track 4.
  • the centers of the pockets seen in cross-section with the guide surfaces 18, 19 as a partial arc, around the cross-section of the rollers grasp, corresponds to the center or position of the axes of rotation 11 of the rollers 8. Since a relative movement between the outer contour of the rollers 8 and the guide surfaces 18, 19 of the webs 16 occurs, these are preferably made of a low-friction and wear-resistant plastic material, in particular polyamide , while the lateral belt sections 15 consist of a more flexible plastic material, in particular polyester urethane, which is suitable for a high number of bending cycles and thus a long service life.
  • the flexibility and the need for high accuracy of the spacer, i.e. Low elongation of the belt sections 15 in the longitudinal direction is ensured by the use and embedding of reinforcing inserts 23 in the form of, for example, ropes in the belt sections 15.
  • the ropes consist either of a large number of steel wires or of a fiber material, the long fibers of which are processed into an endless rope. Carbon fibers, Kevlar or the like are particularly suitable for this. These materials have a very high tensile strength. Their processing into ropes and the use of thin individual steel wires or fibers allows easy bending across the direction of pull.
  • the bending of the belt sections 15 in the deflection paths 5 is therefore opposed to only an extremely low resistance, but in the pulling direction, ie in the longitudinal direction of the cage 14, a high accuracy of the spacing of the webs 16 and thus the guiding accuracy of the rollers 8 is achieved.
  • a geometrically precise setting of the webs 16 with respect to the rolling elements 8 in the transition regions 28 is achieved in that the central axis 25 of the belt sections 15 and the neutral fiber 25 of the cables assume a curve shape as already described.
  • the belt sections 15 of the cage 14 can have two flat belt surfaces 21, which are on the outside or inside. However, it is also possible to provide one of the belt surfaces 21 with tooth-like projections 22, which support the strength of the belt sections 15, but do not hinder their bending in the region of the deflection tracks 5.
  • the central axis 25 of the belt sections 15 is located in the areas of the supporting track 4 and the return track 7, in each case in the plane of the axes of rotation 11 of the rolling elements 8.
  • this cage 14 is also Designed for the circulating shoe according to the invention: it guides the rolling elements 8 along a supporting track 4, a return track 7 and two deflecting tracks 5 and has continuous, endless belt sections 15 surrounding a basic body 3, the deflecting tracks 5 each indicating the supporting track 4 and the return track 7 the ends of which connect, while the central axes 25 of the reinforcing insert 23 and the neutral fibers of the belt sections 15 are guided in the supporting section or in the return section at a constant distance from the supporting track 4 or return track 7 of the rolling elements 8.
  • the central axes 25 are guided at a variable distance along the raceway from the deflection path 5 and at a constant distance from a curve 26a of the base body 3, the production radii R i of which, plus that between the base body curve 26a and the center axis 25 Radial dimension are smaller than the constant radius R l of the path of the axes of rotation 11 of the rolling elements 8.
  • the radius of the central axis 25 in the deflection region 27 and in the transition region 28 is always smaller than the radius R 1 of the path on which the axes of rotation 11 of the rolling elements 8 move.
  • the variable radius of the central axis 25 in the deflection region 27 and transition region 28 depends on the constant distance of the central axis 25 from the base body curve 26a and the variable radius R. l of this curve.
  • This generation radius R i plus the distance of the curve 26a from the central axis 25 is always smaller than the constant radius R l of the path of the axes of rotation 11 of the rolling elements.
  • the reinforcement inserts 23 shown in FIG. 3 to be designed as strands, for example as steel rope strands. They can also be fabric tapes or spring steel tapes.
  • the belt sections 30 and webs 31, which form the pockets 32 for the rolling elements 8 are parts of a ladder-shaped spring steel strip which is molded around with plastic.
  • This molded tape is elastic enough to be formed into an endless cage for the rolling elements of a rotating shoe for a linear bearing.
  • the webs 31 of this cage can be formed in that the sheet metal pieces to be punched out of the spring steel band for producing the pockets 32 are not separated from the spring steel band on a rectangular side extending in the web direction, but are here bent out of the plane of the spring steel band, for example by 90 °. The webs 31 then result from these sheet metal pieces by further deformations by bending.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen als endloses Band gestalteten Käfig für den Rollenumlaufschuh einer Linearführung. Der Käfig umfaßt zwei seitlich der Rollen (8) angeordnete Gurtabschnitte (15) und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rollen (8) die beiden Gurtabschnitte (15) verbindende Stege (16). In die Gurtabschnitte (15) ist jeweils eine Verstärkungseinlage (23) eingebettet. Die Mittelachse (25) der Gurtabschnitte (15) und die neutrale Faser (25) der Verstärkungseinlage (23) ist im Übergangsbereich (28) und im Umlenkbereich (27) auf einer Kurve (26a) geführt, so daß die Verbindungslinie (24) zweier aufeinander folgender Rollen (8) in den Umlenkbereichen (27) eine Tangente an die neutrale Faser (25) bildet. Hierdurch wird eine geometrisch genaue Einstellung der Stege (16) bezüglich der Rollen (8) in den Umlenkbahnen (5) und durch die Seile einerseits eine axiale Lagegenauigkeit aufgrund der hohen Zugfestigkeitseigenschaften und andererseits eine gute Umlenkung der Gurtabschnitte (15) in den Umlenkbereichen (27) bei einer hohen Biegewechselfestigkeit und damit eine hohe Lebensdauer erzielt.

Description

Käfig zur Führung der Wälzkörper eines Umlaufschuhs
für eine Linearführung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Käfig zur Führung der Wälzkörper eines Umlaufschuhs für eine Linearführung, welcher die Wälzkörper endlos entlang einer Traglaufbahn, einer Rücklaufbahn und deren beiden Enden verbindenden Umlenkbahnen in zu diesen hin offenen Taschen führt, welche durch beiderseits der Wälzkörper verlaufende Gurtabschnitte und diese quer verbindende, zwischen den Wälzkörpern hindurchverlaufende Stege gebildet sind, wobei die Gurtabschnitte aus Kunststoff bestehen und seitlich jeweils eine sich entlang derselben erstreckende Verstärkungseinlage eingelegt ist.
Bei einem derartigen aus der DE 36 35 261 AI bekannten Käfig für den Umlaufschuh einer Linearführung ist der Käfig abschnittsweise aufgebaut, wobei die einzelnen Abschnitte die Taschen für die Führung der Wälzkörper aufweisen und durch Schlitzausbildungen im Bereich der Stege flexibel gestaltet sind. In den seitlichen Gurtabschnitten, die durch die Stege miteinander verbunden sind, sind Nuten vorgesehen, in welche wahlweise eine Verstärkungseinlage in Form eines Drahtes, einer Spiralfeder oder dgl. eingelegt werden kann. Diese dienen dazu, dem Käfig die nötige Steifigkeit zu vermitteln. Die Nuten, in welche die Verstärkungseinlagen nachträglich einlegbar sind, sind mit ihrer Mittellinie auf der parallel zu der die Mittelpunkte der Wälzkörper enthaltenden Bewegungslinie angeordnet. Die vorgeschlagene Ausführungsform ist jedoch nur für solche Lager sinnvoll, bei denen das Käfigband keiner Verformung unterliegt. So können beispielsweise solche mit einer Verstärkung versehenen Käfigbänder in Linearführungen mit einer hin- und hergehenden Bewegung des Käfigs eingesetzt werden. Desweiteren ist auch der Einsatz eines solchen mit einer Stahldrahteinlage verstärkten Käfigs für Ringlager denkbar.
Bei Linearlagern, welche Umlaufschuhe aufweisen, in denen die Wälzkörper in einer endlosen Reihe umlaufend geführt sind, tritt an den Umlenkbahnen eine Ablenkung des Käfigs ein. Aus diesem Grunde sind bisher auch die Käfige aus einzelnen Gliedern aufgebaut, die gelenkig miteinander verbunden sind oder aber es wird auf eine Umfassung der Wälzkörper im Sinne einer Zugkette verzichtet und lediglich zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Wälzkörpern ein Druck- oder Führungsstück eingelegt. Diese Führungselemente stellen sich in Hinsicht auf die Bewegung der Wälzkörper auch in den Umlenkbereichen frei ein, haben aber jedoch den Nachteil, daß bei Führungen mit einer großen Führungslänge ein Haken auftreten kann. Das einwandfreie Abrollen der Wälzkörper wird hierdurch eingeschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Käfig zur Führung der Wälzkörper vorzuschlagen, bei dem sich das Band möglichst ohne großen Widerstand umlenken läßt und die zwischen den einzelnen Wälzkörpern befindlichen Führungselemente in geometrisch richtiger Weise, insbesondere in den Umlenkbereichen, auf die veränderte Lage einstellen können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gurtabschnitte durchgehend ausgebildet sind und daß die Mittelachse der Verstärkungseinlage und die neutrale Faser des Gurtabschnittes in einem konstanten Abstand zur Längsachse des Umlaufschuhs geführt sind, wobei im Umlenk- und Übergangsbereich die Mittelachse und die neutrale Faser auf einer Kurve geführt sind, deren Erzeugungsradien kleiner als der konstante Radius der Umlenkbahnen für die Wälzkörper sind und wobei eine gedachte geradlinig verlaufende Verbindungslinie zwischen den Drehachsen zweier unmittelbar benachbarter Wälzkörper die Mittelachse im Umlenkbereich tangiert und eine konstante Länge aufweist.
Von Vorteil bei einer solchen Ausbildung ist, daß die Verstärkungseinlage in Bewegungsrichtung, d.h. in Längsrichtung des Käfigbandes, eine hohe Festigkeit aufweist und damit die genügende Stabilität zur Führung erzeugt, während jedoch die Verstärkungseinlage in den Umlenkbereichen in Querrichtung der Verformung einen geringstmöglichen Widerstand entgegensetzt und damit zu einer hohen Lebensdauer und geringen Reibungsverlusten führt. Ein weiterer Vorteil ist darin begründet, daß der Verlauf der neutralen Faser im Übergangs- und Umlenkbereich bewirkt, daß sich die Stege, die die Wälzkörper führen in die geometrisch richtige Position gegenüber den Wälzkörpern einstellen können. Es wird beispielsweise hierdurch eine Annäherung der Gurtabschnitte in Richtung auf den Mittelpunkt des Umlenkbereiches bewirkt, damit ein gleichbleibender Abstand der Drehachsen der Wälzkörper gewährleistet ist, um eine möglichst geringe Reibung zu erreichen und ein Haken zu vermeiden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mittelachse der Verstärkungseinlage und die neutrale Faser des Gurtabschnittes im Tragabschnitt mit der Bewegungslinie der Drehachsen übereinstimmen. Hierdurch erfolgt eine Einleitung der Zugkräfte der Wälzkörper unmittelbar im Bereich der neutralen Faser in die Gurtabschnitte und verhindert beispielsweise ein Abheben der Gurtabschnitte im Umlenkbereich.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Verstärkungseinlage jeweils aus einem aus einer Vielzahl von einzelnen Drähten oder Fäden gebildeten Seil besteht. Hierbei besteht das Seil bevorzugt aus einer Vielzahl von Stahldrähten. Es ist jedoch auch möglich, daß Seil aus einem Faserwerkstoff mit Langfasern herzustellen, die eine hohe Zugfestigkeit aufweisen. Dies ist beispielsweise bei Kohle- oder Aramidfasern gegeben.
Da die Stege und die Gurtabschnitte unterschiedlichen Forderungen unterliegen, ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, die Stege aus einem verschleißfesten und günstige Reibeigenschaften aufweisenden ersten Kunststoff auszubilden, während die Gurtabschnitte aus flexiblem und eine hohe Biegewechselfestigkeit aufweisenden zweiten Kunststoff bestehen. Beide sind εtoffschlüssig miteinander verbunden. Die Stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch ein Zweikomponentenspitzverfahren oder dgl. Fertigungsverfahren erzielt werden. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, die Stege separat herzustellen und mit Ösen zu versehen, mit denen sie schon auf den beiden Seilen aufgefädelt und in den nötigen Abständen festgelegt sind. Anschließend werden diese wieder in der Gesamtheit in ein Werkzeug eingelegt und es werden die Gurtabschnitte hergestellt. Dabei ist es auch möglich, daß die Stege als separate Bauteile hergestellt werden, ohne Ösen für die Seile aufzuweisen.
Die Stege unterliegen einer höheren Reibung infolge der Relativbewegung zwischen den Wälzkörpern und den Ausnehmungen der Taschen, die durch die Stege gebildet werden. Die Gurtabschnitte unterliegen jedoch einer ständig wechselnden Biegung und müssen entsprechend flexibel sein, um die Reibverhältnisse insgesamt günstig zu beeinflussen. Ein entsprechend biegeweicher Werkstoff ist daher zu wählen, der eine hohe Biegewechselfestigkeit aufweisen muß.
Zur Verstärkung der Gurtabschnitte kann vorgesehen sein, daß mindestens auf einer der Flächen der Gurtabschnitte zahnartige Vorsprünge verteilt angeordnet sind. Diese behindern die Biegung nicht.
Es sind verschiedene Führungsmöglichkeiten für den Käfig denkbar. So ist es möglich, den Käfig ausschließlich an den Wälzkörpern zu führen. Hierzu sind entsprechend enge Toleranzen der Taschen, in denen die Wälzkörper aufgenommen sind, vorzusehen. Alternativ ist es möglich, die ebene Fläche der Gurtabschnitte zu nutzen, um damit den Käfig an einem innen- oder außenliegenden Führungsbord seitlich der beiden Laufbahnen abzustützen. Die Führung kann über die ebene Fläche an einem außen- oder innenliegenden Bord, erfolgen.
Als bevorzugter Werkstoff für die Stege kommt Polyamid infrage. Ferner wird als bevorzugter Werkstoff für die Gurtabschnitte Polyesterurethan vorgeschlagen oder die Gurtabschnitte und Stege können einstückig aus Polyesterurethan oder sonstigen flexiblen Kunststoff bestehen.
Der Käfig nach der Erfindung ist sowohl für Wälzkörper in Form von Kugeln als auch für Rollen einsetzbar. Das bevorzugte Einsatzgebiet sind jedoch Rollenumlaufschuhe und Rollenumlaufeinheiten.
Bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Rollenumlaufschuh,
Figur 2 einen Querschnitt zu Figur 1 im Bereich des Grundkörpers,
Figur 3 im vergrößerten Maßstab eine perspektivische Ansicht eines
Käfigs,
Figur 4 eine Seitenansicht eines Abschnitts des Käfigs,
Figur 5 einen Querschnitt zu Figur 4 durch die die Drehachse enthaltende Mitte einer Tasche,
Figur 6 im vergrößerten Maßstab nur einen Teilbereich unter Hin- weglassung von Einzelheiten bezüglich des Grundkörpers und der Umlenkkopfstücke bezüglich des Verlaufes des Käfigs und der Anordnung der neutralen Faser des eingebetteten Seiles,
Figur 7 eine Alternative zu Figur 2, aus der erkennbar ist, daß der Käfig mit einer ebenen Fläche an einem äußeren Führungsbord geführt ist,
Figur 8 einen Querschnitt durch einen Umlenkschuh mit einem weiteren Käfig gemäß Linie VIII-VIII der Figur 1,
Figur 9 einen Teilbereich des Umlenkschuhs mit einem weiteren, aus einem umspritzten Federstahlband gebiIdeteten Käfig mit
Wälzkörpern,
Figur 10 den Käfig des Umlenkschuhs nach Figur 9 in der Draufsicht. Der in den Figuren 1, 2 und 7 dargestellte Umlaufschuh 1 ist zur Bildung eines Linearlagers entlang einer Lauffläche 2 geradlinig bewegbar. Die Lauffläche 2 kann Bestandteil einer Laufschiene, eines Maschinenbettes oder dgl. Elementes sein. Der Umlaufschuh 1 besteht aus dem Grundkörper 3 mit der der Lauffläche 2 zugewandten Traglaufbahn 4 und der dieser abgewandten Rücklaufbahn 7. Traglaufbahn 4 und Rücklaufbahn 7 sind als Nuten gestal- tet, in denen die Wälzkörper in Form der Rollen 8 geführt sind. Hierzu erfolgt eine Führung der Stirnflächen 9 der Rollen 8 an den seitlichen Borden 10 der Traglaufbahn 4 und Rücklaufbahn 7. Traglaufbahn 4 und Rücklaufbahn 7 setzen sich im Umlenkbereich 27 in Umlenkbahnen 5 fort, die durch den Enden des Grundkörpers 3 angebrachten Kopfstücken 6 gebildet werden.
Im Umlenkbereich 27 erfolgt eine Ablenkung der Rollen 8 von der Traglaufbahn 4 zur Rücklaufbahn 7 bzw. von der Rücklaufbahn 7 zur Traglaufbahn 4 hin. Die Umlenkbahnen 5 für die Wälzkörper 8 weisen hierbei einen konstanten Radius auf, der um den Wälzkörperradius vergrößert, den Radius Rl der Bewegungsbahn 12 der Drehachsen 11 der Wälzkörper 8 ergibt. Die Führung der Gurtabschnitte 15 erfolgt hingegen im Übergangsbereich 28 der Traglauf- 4 und Rücklaufbahn an den Enden zu den beiden Umlenkbahnen 5 sowie im Umlenkbereich 27 auf einer Führungsbahn 29, die eine Kurve beschreibt, deren Erzeugungsradien Rl kleiner als der Radius Rl der Umlenkbahnen 5 sind, so daß der Abstand der Drehachsen 11 zweier benachbarter Wälzkörper 8 über den ganzen Umfang des Umlaufschuhes 1 konstant gehalten ist.
Aus Figur 6 ist erkennbar, daß diese Änderung der Führungsbahn 29 bezüglich des Mittelpunktes M des Umlenkbereiches 27, der sich auf der Längsachse befindet, durch einen verringerten Abstand und symmetrisch zur Längsachse des Umlaufschuhes 1 erfolgt. Eine Änderung der Führungsbahn 29 erfolgt in der Art, daß gemäß Figur 6 ein Übergang zu einer ellipsenähnlichen Form gegeben ist, wobei die Führungsbahn 29 durch das Führungsbord 26 des Umlaufschuhes 1 vorgegeben ist. Hierdurch wird eine besondere Führung erreicht, da bezüglich des als endloses Band gestalteten Käfigs 14 keine Dehnung oder Stauchung als Folge aus Abstandsänderungen zwischen den Mittelpunkten zweier aufeinanderfolgender Rollen 8 beim Übertritt in die Umlenkbahnen 5 ergibt. Die Rollen 8 wälzen um ihre Drehachsen 11 in den Laufbahnen 4,5,7 ab. Die Mittelachse 25 der Gurtabschnitte 15 und die neutrale Faser 25 der Verstärkungseinlage 23 ist im Übergangs- 28 und Umlenkbereich 27 auf einer Kurve geführt, so daß die Verbindungslinie 24 zweier aufeinander folgender Rollen 8 in den Umlenkbereichen 27 eine Tangente an die neutrale Faser 25 bildet. Die Rollen 8 werden durch einen Käfig 14 gehalten, welcher entsprechend den Figuren 3 bis 6 ausgebildet ist. Dort ist erkennbar, daß der Käfig 14 seitlich der Rollen 8 angeordnete Gurtabschnitte 15 umfaßt, welche durch zwischen den aufeinanderfolgenden Rollen quer verlaufende Stege 16 miteinander verbunden sind. Die Gurtabschnitte 15 sind in Nuten 13 des Grundkörpers 3, welche seitlich der Traglaufbahn 4 und der Rücklaufbahn 7 angeordnet sind, geführt bzw. laufen in diesen. Die Nuten 13 setzen sich im Bereich der Nuten der Umlenkbahnen 5 fort. Der Käfig 14 ist nun anhand der Figuren 3 bis 6 im einzelnen beschrieben. Es ist erkennbar, daß zwischen den Stegen 16 jeweils Taschen 17 gebildet sind, die zur Aufnahme der Rollen 8 dienen. Die seitlichen Führungsflächen 18,19 zweier zueinander beabstandeter Stege 16 sind konkav oder schräg verlaufend ausgebildet und ihre Wölbung oder Schräge ist der der Rollen 8 angepaßt. Es ist einfach jedoch auch denkbar, daß die Stege 16 im Querschnitt gesehen an einem Ende konkav oder schräg und an dem anderen Ende von der Mitte ausgehend, rechtwinklig ausgebildet sind, wobei das rechtwinklige Ende in seiner Breite der mittleren Breite entspricht. Zur Verbesserung der Flexibilität der Stege 16 zum Eindrücken der Wälzkörper 8 in die Taschen 17 sind Ausnehmungen 20 vorhanden. Die Taschen erlauben einen radialen Durchtritt der Außenkontur der Wälzkörper 8, damit diese in Kontakt zu der Lauffläche 2 bzw. zum Bahngrund der Traglaufbahn 4 gelangen können. Die Mittelpunkte der Taschen, die im Querschnitt gesehen mit den Führungsflächen 18,19 als Teilbogen den Querschnitt der Rollen um fassen, entspricht dem Mittelpunkt bzw. der Lage der Drehachsen 11 der Rollen 8. Da eine Relativbewegung zwischen der Außenkontur der Rollen 8 und den Führungsflächen 18,19 der Stege 16 eintritt, sind diese bevorzugt aus einem reibungsarmen und verschleißfesten Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid, hergestellt, während die seitlichen Gurtabschnitte 15 aus einem flexibleren und für eine hohe Biegewechselzahl und damit hohe Standzeit geeigneten KunststoffWerkstoff, insbesondere Polyesterurethan, bestehen.
Die Biegeweichheit und das Erfordernis einer hohen Genauigkeit der Abstandshalterung, d.h. geringe Längendehnung der Gurtabschnitte 15 in Längsrichtung wird durch die Verwendung und Einbettung von Verstärkungseinlagen 23 in Form von beispielsweise Seilen in die Gurtabschnitte 15 gewährleistet. Die Seile bestehen entweder aus einer Vielzahl von Stahldrähten oder aber auch aus einem Faserwerkstoff, dessen Langfasern zu einem endlosen Seil verarbeitet sind. Hierzu eignen sich besonders Kohlefasern, Kevlar oder dgl.. Diese Werkstoffe weisen eine sehr hohe Zugfestigkeit auf. Ihre Verarbeitung zu Seilen und die Verwendung von dünnen einzelnen Stahldrähten bzw. Fasern erlaubt aber quer zur Zugrichtung ein einfaches Verbiegen.
Dem Verbiegen der Gurtabschnitte 15 in den Umlenkbahnen 5 wird daher nur ein äußerst geringer Widerstand entgegengesetzt, während jedoch in Zugrichtung, d.h. in Längsrichtung des Käfigs 14, eine hohe Genauigkeit der Abstandshalterung der Stege 16 und damit Führungsgenauigkeit der Laufrollen 8 erzielt wird. Eine geometrisch genaue Einstellung der Stege 16 bezüglich der Wälzkörper 8 in den Übergangsbereichen 28 wird dadurch erreicht, daß die Mittelachse 25 der Gurtabschnitte 15 und die neutrale Faser 25 der Seile einen wie bereits beschriebenen Kurvenverlauf annimmt. Die Gurtabschnitte 15 des Käfigs 14 können zwei ebene Gurtflächen 21 aufweisen, welche außen bzw. innen liegen. Es ist jedoch auch möglich, eine der Gurtflächen 21 mit zahnartigen Vorsprüngen 22 zu versehen, die die Festigkeit der Gurtabschnitte 15 unterstützen, deren Biegung im Bereich der Umlenkbahnen 5 aber nicht behindern. Bei dem Käfig 14 nach Figur 8 befindet sich in den Bereichen der Traglaufbahn 4 und der Rücklaufbahn 7 die Mittelachse 25 der Gurtabschnitte 15 jeweils in der Ebene der Drehachsen 11 der Wälzkörper 8. Wie sich in Verbindung mit Figur 6 ergibt, ist auch dieser Käfig 14 für den Umlaufschuh erfindungsgemäß ausgebildet: Er führt die Wälzkörper 8 entlang einer Traglaufbahn 4, einer Rücklaufbahn 7 und zweier Umlenkbahnen 5 und weist durchgehende, einen Grundkörper 3 umgebende, endlose Gurtabschnitte 15 auf, wobei die Umlenkbahnen 5 jeweils die Traglaufbahn 4 und die Rücklaufbahn 7 an deren Enden verbinden, während die Mittelachsen 25 der Verstärkungseinlage 23 und die neutralen Fasern der Gurtabschnitte 15 im Tragabschnitt bzw. im Rücklaufabschnitt in einem konstanten Abstand zur Traglaufbahn 4 bzw. Rücklaufbahn 7 der Wälzkörper 8 geführt sind. Im Übergangsbereich 28 und im Umlenkbereich 27 sind die Mittelachsen 25 in einem längs der Laufbahn veränderlichen Abstand zur Umlenkbahn 5 und in einem konstanten Abstand von einer Kurve 26a des Grundkörpers 3 geführt, deren Erzeugungsradien Ri zuzüglich des zwischen der Grundkörperkurve 26a und der Mittelachse 25 befindlichen Radialmaßes kleiner als der konstante Radius Rl der Bahn der Drehachsen 11 der Wälzkörper 8 sind. Wie Figur 6 zeigt, ist also im Umlenkbereich 27 und im Übergangsbereich 28 der Radius der Mittelachse 25 immer kleiner, als der Radius Rl der Bahn, auf der sich die Drehachsen 11 der Wälzkörper 8 bewegen. Während dieser konstante Radius Rl von dem Verlauf der Umlenkbahn 5 und dem Radius der Wälzkörper 8 bestimmt wird, hängt der veränderliche Radius der Mittelachse 25 im Umlenkbereich 27 und Übergangsbereich 28 von dem konstanten Abstand der Mittelachse 25 von der Grundkörperkurve 26a und dem veränderlichen Radius Rl dieser Kurve ab. Dieser Erzeugungsradius Ri zuzüglich des Abstandes der Kurve 26a von der Mittelachse 25 ist hier immer kleiner, als der konstante Radius Rl der Bahn der Drehachsen 11 der Wälzkörper. Es ist nicht erforderlich, daß die in Figur 3 dargestellten Verstärkungseinlagen 23 als Litzen, beispielsweise als Stahlseillitzen ausgeführt werden. Sie können auch Gewebebänder oder Federstahlbänder sein. Figur 9 zeigt einen Umlenkschuh mit einem Käfig, dessen Gurtabschnitte 30 und Stege 31, die die Taschen 32 für die Wälzkörper 8 bilden, Teile eines mit Kunststoff umspritzten leiterförmigen Federstahlbandes sind. Dieses umspritzte Band ist elastisch genug, um zu einem endlosen Käfig für die Wälzkörper eines Umlaufschuhs für ein Linearlager geformt werden zu können.
Die Stege 31 dieses Käfigs können dadurch gebildet werden, daß die zur Herstellung der Taschen 32 aus dem Federstahlband auszustanzenden Blechstücke an einer in Stegrichtung verlaufenden Rechteckseite von dem Federstahlband nicht getrennt, sondern hier aus der Ebene des Federstahlbandes beispielsweise um 90° herausgebogen werden. Durch weitere Verformungen durch Biegung entstehen dann aus diesen Blechstücken die Stege 31.
Bezugszahlenl iste
1 Umlaufschuh
2 Lauffläche
3 Grundköper
4 Traglaufbahn
5 Umlenkbahn
6 Kopfstück
7 Rücklaufbahn
8 Wälzkörper/Rollen
9 Stirnfläche
10 Bord
11 Drehachse der Rollen
12 Bewegungslinie der Drehachse
13 Nut
14 Käfig
15 Gurtabschnitt
16 Steg
17 Tasche
18,19 Führungsflächen der Stege
20 Ausnehmung in Stegen
21 ebene Gurtfläche
22 Vorsprünge/Zähne
23 Verstärkungseinlage
24 Verbindungslinie
25 Mittelachse/neutrale Faser
26 Führungsbord
26a Grundkörperkurve
27 Umlenkbereich
28 Übergangsbereich
29 Führungsbahn
30 Gurtabschnitt
31 Steg
32 Tasche M Mittelpunkt
Rl Radius der Umlenkbahnen
Ri Erzeugungsradien der Führungsbahnen

Claims

Patentansprüche
1. Käfig zur Führung der Wälzkörper (8) eines Umlauf- schuhs (1) für eine Linearführung, welcher die Wälzkörper (8) endlos entlang einer Traglaufbahn (4), einer Rücklaufbahn (7) und deren beiden Enden verbindenden Umlenkbahnen (5) in zu diesen hin offenen Taschen (17) führt, mit beiderseits der Wälzkörper (8) verlaufenden Gurtabschnitten (15) und diese quer verbindenden, zwischen den Wälzkörpern (8) hindurchverlaufenden Stegen (16), wobei die Gurtabschnitte (15) aus Kunststoff bestehen und in diese jeweils eine sich entlang derselben erstreckende Verstärkungseinlage (23) eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtabschnitte (15) durchgehend ausgebildet sind und daß die Mittelachse (25) der Verstärkungseinlage (23) und die neutrale Faser des Gurtabschnittes (15) im Tragabschnitt in einem konstanten Abstand zur Längsachse des Umlaufschuhs (1) geführt sind, wobei im Umlenk- (27) und Übergangsbereich (28) die Mittelachse (25) und die neutrale Faser auf einer Kurve geführt sind, deren Erzeugungsradien (Ri) kleiner als der konstante Radius (Rl) der Umlenkbahnen (5) für die Wälzkörper (8) sind und wobei eine gedachte, geradlinig verlaufende Verbindungslinie (24) zwischen den Drehachsen (11) zweier unmittelbar benachbarter Wälzkörper (8) die Mittelachse (25) im Umlenkbereich (27) tangiert und eine konstante Länge aufweist.
2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (25) der Verstärkungseinlage (23) und die neutrale Faser des Gurtabschnittes (15) im Tragabschnitt mit der Bewegungslinie (12) der Drehachsen (11) übereinstimmen.
3. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlagen (23) aus einem aus einer Vielzahl von einzelnen Drähten oder Fäden gebildeten Seil bestehen.
4. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil aus Stahldrähten besteht.
5. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil aus Langfasern hoher Zugfestigkeit, insbesondere Kohle- oder Aramidfasern, besteht.
6. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) aus einem verschleißfesten und günstige Reibeigenschaften aufweisenden ersten Kunststoff und die Gurtabschnitte (15) aus flexiblen und eine hohe Biegewechselfestigkeit aufweisenden zweiten Kunststoff bestehen und beide Stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
7. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer der Flächen der Gurtabschnitte (15) zahnartige Vorsprünge (22) verteilt angeordnet sind.
8. Käfig nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtabschnitte (15) mit einer ebenen Fläche (21) an einem innen- oder außenliegenden Führungsbord (26) seitlich der Laufbahnen (4,5,7) abgestützt sind.
9. Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) aus Polyamid bestehen.
10. Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtabschnitte (15) aus Polyesterurethan bestehen.
11. Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (8) Rollen sind.
12. Käfig zur Führung der Wälzkörper (8) für ein Linearlager, mit offenen Taschen (17) zur Aufnahme der Wälzkörper (8) und beiderseits dieser verlaufenden Gurtabschnitten (15) aus Kunststoff, mit die Gurtabschnitte (15) quer verbindenden, zwischen den Wälzkörpern (8) hindurch verlaufenden Stegen (16) und mit Verstärkungseinlagen, die in die Gurtabschnitte (15) in Längsrichtung eingelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (14) für einen Umlaufschuh ausgebildet ist, wobei er die Wälzkörper (8) entlang einer Traglaufbahn (4), einer Rücklaufbahn (7) und zweier Umlenkbahnen (5) führt und durchgehende, einen Grundkörper (3) umgebende, endlose Gurtabschnitte (15) aufweist, und wobei die Umlenkbahnen (5) jeweils die Traglaufbahn (4) und die Rücklaufbahn (7) an deren Enden verbinden, während die Mittelachsen (25) der Verstärkungseinlagen (23) und die neutralen Fasern der Gurtabschnitte (15) im Tragabschnitt bzw. Rücklaufabschnitt in einem konstanten Abstand zur Traglaufbahn (4) bzw. Rücklaufbahn (7) der Wälzkörper (8) und im Umlenkbereich (27) und Übergangsbereich (28) in einem längs der Laufbahn veränderlichen Abstand zur Umlenkbahn (5) und konstanten Abstand von einer Kurve (26a) des Grundkörpers (3) geführt sind, deren Erzeugungsradien (Ri) zuzüglich des zwischen der Grundkörperkurve (26a) und der Mittelachse (25) befindlichen Radialmaßes kleiner als der konstante Radius (Rl) der Bahn der Drehachsen (11) der Wälzkörper (8) sind.
13. Käfig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlagen der Gurtabschnitte (30) von endlos geformten Federstahlbändern gebildet sind.
14. Käfig nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtabschnitte (30) und die Stege (31) von einem endlos geformten, leiterförmigen Federstahlband gebildet sind, wobei die Gurtabschnitte (30) mit einem Kunststoff umspritzt sind.
15. Käfig nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Gurtabschnitte (30), als auch die Stege (31) mit dem Kunststoff umspritzt sind.
16. Käfig nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (31) jeweils von Blechstücken gebildet sind, die aus einem Federstahlband teilsweise ausgestanzt, um eine in Stegrichtung verlaufende Rechteckseite aus der Ebene des Federstahlbandes herausgebogen und durch weitere Biegungen in ihre endgültige Form gebracht sind.
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