WO2004090359A1 - Linearkugellager - Google Patents

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WO2004090359A1
WO2004090359A1 PCT/EP2004/003191 EP2004003191W WO2004090359A1 WO 2004090359 A1 WO2004090359 A1 WO 2004090359A1 EP 2004003191 W EP2004003191 W EP 2004003191W WO 2004090359 A1 WO2004090359 A1 WO 2004090359A1
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cage
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piece
ball
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English (en)
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Dietmar Rudy
Ralf Moseberg
Michael Heid
Patrick Daniel
Wolfgang Bauer
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Ina-Schaeffler Kg
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/41—Ball cages comb-shaped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
    • F16C29/0652—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage
    • F16C29/0654—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls
    • F16C29/0659—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls with four rows of balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/3818—Ball cages formed of unconnected segments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/40—Ball cages for multiple rows of balls

Definitions

  • the present invention relates to a linear ball bearing with a guide carriage which is guided in a longitudinally displaceable manner on a guide rail
  • a linear ball bearing for example, has become known from DE 26 18 535 A1, with a guide carriage which is guided in a longitudinally displaceable manner on a guide rail and is supported on balls on the long sides of the guide rails.
  • the balls are on each long side in at least two parallel rows of balls running in endless ball channels arranged All balls are held in cage pieces In a cage piece, a total of four balls are held on all sides, namely two balls from one row and two balls from the other row.
  • the cage pieces are designed to be resilient in the running direction or provided with resilient means are mutually contacting end faces of adjacent cage pieces only extend over part of the width of the cage pieces in order to avoid deformation of lobes that encompass the balls.
  • the object of the present invention is therefore to provide a linear ball bearing according to the features of the preamble of claim 1, in which this disadvantage
  • This problem is solved according to the invention in that the cage piece has exactly two cage pockets for one ball from each of the two rows of balls, that is to say for exactly one pair of balls from both rows of balls, with each cage piece having a convex shape at both ends in the running direction of the balls. formed end faces for contact with end faces of adjacent cage pieces, which end faces extend essentially to the cage pieces
  • the invention dispenses with spring elements, as are required in the prior art.
  • very narrow deflection radii for the cage pieces are possible, since the cage pieces, when viewed in the direction of travel of the balls, only require a small amount of space.
  • the end faces which extend according to the invention to the cage piece sides prevent the risk of the cage pieces tilting to the side
  • the two cage pockets of the cage piece are preferably connected to one another in one piece by a web, the web sides of which, facing away from one another and arranged essentially parallel to the running of the balls, are provided with contact surfaces for guiding the cage piece on guide surfaces of the guide carriage.
  • the running of the balls through the endless ball channels is ensured perfectly overall, whereby narrow deflection radii for the cage pieces are possible with the linear ball bearing according to the invention
  • the end faces of the cage pieces preferably have a partially cylindrical profile, the cylinder axis of which is arranged transversely to the running direction of the balls and parallel to a plane in which the two rows of balls lie on the long side
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of a linear ball bearing according to the invention
  • FIG. 1 a shows a detail of the linear ball bearing from FIG. 1,
  • FIG 2 shows the linear ball bearing according to the invention from Figure 1 in one
  • FIGS. 1 and 2 show in detail a cage piece of the linear ball bearing according to the invention according to FIGS. 1 and 2
  • Figure 4 shows the cage from Figure 3, but with inserted balls and
  • FIG 5 several cage pieces arranged one behind the other with inserted balls
  • Figures 1, 1a and 2 show a linear ball bearing according to the invention in a sectional and side view.
  • a guide carriage 2 On a guide rail 1, a guide carriage 2 is supported by balls 3 with slow displacement.
  • the guide carriage 2 contains a total of four rotating rows of balls 4 and 5. On average, only two rows of balls 4 and 5 shown on one side.
  • the row of balls 4 is the upper row, while the row of balls 5 is the lower row.
  • the guide carriage 2 shown in FIG. 2 is constructed symmetrically.
  • the guide rail 1, on which the guide carriage 2 can be displaced in the axial direction, is a profile rail excluded forms The shift is made possible by rolling the balls 3 on the guide rail 1 and the carriage 2
  • the balls 3 in the guide carriage 2 rotate in endless ball channels 6.
  • the balls 3 could strike against one another during execution without spacers and thus cause noise.
  • the balls 3 are replaced by cage pieces 7 separated from each other
  • Each ball 3 of one row of balls 4 forms a pair with an adjacent ball 3 of the other row of balls 5, which is held on all sides in cage pockets 8 of a common cage piece 7.
  • the cage pockets 8 comprise the balls 3 in the form of a dome.
  • the cage piece 7 has exactly two cage pockets 8 for exactly one pair of balls 3 of both rows of balls 4, 5 in the direction of the balls 3, each cage piece 7 is provided at both ends with convexly shaped end faces 9 for contact with the end faces 9 of adjacent cage pieces 7.
  • the end faces 9 extend essentially up to the cage piece sides 10, a lateral tilting of a cage piece 10 is avoided since the one cage piece 10 can be supported on the adjacent cage piece 10 in contact with the end faces 9. In other words, in the present case the end faces 9 extend over the entire width of the cage piece 7
  • the cage piece 7 is particularly clear in perspective representations in FIGS. 3 and 4 displayed
  • FIG. 1 a shows a section of the linear ball bearing according to the invention from FIG. 1.
  • One leg 18 of the guide carriage 2 can be seen in this figure.
  • the guide faces 15, 16 are formed directly on the leg 18.
  • the guide face 14 is formed on a wire 21. det, which is attached to the ends of the carriage 2.
  • the guide surface 17 is formed on a cover 19.
  • the end faces 9 of the cage piece 7 have a partially cylindrical profile, the cylinder axis of which is arranged transversely to the running direction of the balls 3 and parallel to a plane in which the two rows of balls lie on one long side. End surfaces 9 of mutually adjacent cage pieces 7 touching one another can roll smoothly against one another even in the case of narrow deflection radii without the risk of tilting or lateral deflection.
  • FIG. 5 shows several of the cage pieces 7 arranged one behind the other, the end faces 9 of which touch one another.
  • the flat webs 11 together form an endless web band 20.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Abstract

Linearkugellager mit einem auf einer Führungsschiene (1) längsverschieblich geführten Führungswagen (2), der an Längsseiten der Führungsschiene (1) über Kugeln (3) wälzgelagert ist, die an jeder Längsseite in mindestens zwei parallelen, in endlosen Kugelkanälen (6) umlaufenden Kugelreihen (4, 5) angeordnet sind, wobei jede Kugel (3) der einen Kugelreihe (5) mit einer benachbarten Kugel (3) der anderen Kugelreihe (4) in Käfigtaschen (8) eines gemeinsamen Käfigstücks (7) allseitig gehalten sind, wobei das Käfigstück (7) genau zwei Käfigtaschen (8) für je eine Kugel (3) aus beiden Kugelreihen (4, 5) aufweist, wobei in Laufrichtung der Kugeln (3) gesehen jedes Käfigstück (7) an beiden Enden mit konvex geformten Endflächen (9) für den Kontakt mit den Endflächen (9) benachbarter Käfigstücke (7) versehen ist, welche Endflächen (9) sich im wesentlichen bis zu den Käfigstückseiten (10) erstrecken.

Description

Linearkugellager
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linearkugellager mit einer auf einer Fuh- rungsschiene längs verschieblich geführten Fuhrungswagen
Aus DE 26 18 535 A1 beispielsweise ist ein Linearkugellager bekannt geworden, mit einem auf einer Führungsschiene längs verschieblich geführten Fuhrungswagen, der an Längsseiten der Führungsschienen über Kugeln walzgelagert ist Die Kugeln sind an jeder Längsseite in mindestens zwei parallelen, in endlosen Kugel- kanalen umlaufenden Kugelreihen angeordnet Alle Kugeln sind in Kafigstucken gehalten In einem Kafigstuck sind insgesamt vier Kugeln allseitig gehalten, und zwar zwei Kugeln der einen Reihe und zwei Kugeln der anderen Reihe Um mögliche Verspannungskrafte auszuschalten, ist vorgesehen, daß die Kafigstucke in Laufrichtung federnd ausgebildet oder mit federnden Mitteln versehen sind Einander berührende Stirnflachen von einander benachbarten Kafigstucken erstrecken sich nur über einen Teil der Breite der Kafigstucke, um Verformungen an Lappen zu vermeiden, die die Kugeln umgreifen Wenn diese Lappen unter einem unerwünschten Kontakt verformt werden, kann es zu einem Verklemmen der Kugeln kommen Die Tatsache, daß die einander berührenden Stirnflachen der Kafigstucke quer zur Laufrichtung gesehen sich nur über einen geringen Teil der Breite des Kafigstuckes erstrecken, begünstigt ein unerwünschtes Verkippen dieses Kafigstuckes Allerdings wird bei diesen bekannten Linearkugellagern ein Verkippen dadurch verhindert, daß in einem gemeinsamen Kafigstuck je zwei Kugeln beider Kugelreihen, also insgesamt vier Kugeln gehaltert sind Nachteilig bei diesem bekannten Käfig ist jedoch, daß aufgrund der in Laufrichtung erforderlichen großen Erstreckung des Kafigstuckes enge Umlenkradien im Umlenkbereich des Linearkugellagers nur schwierig zu bewältigen sind
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Linearkugellager nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei dem dieser Nachteil behoben ist Erfmdungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelost, das das Kafigstuck genau zwei Kafigtaschen für jeweils eine Kugel aus beiden Kugelreihen, das heißt für genau ein Paar von Kugeln beider Kugelreihen aufweist, wobei in Laufrichtung der Kugeln gesehen jedes Kafigstuck an beiden Enden mit konvex ge- formten Endflachen für den Kontakt mit Endflachen benachbarter Kafigstucke versehen ist, welche Endflachen sich im wesentlichen bis zu den Kafigstuckseiten erstrecken
Die Erfindung verzichtet auf Federelemente, wie sie beim Stand der Technik erfor- derlich sind Mit der Erfindung sind sehr enge Umlenkradien für die Kafigstucke möglich, da die Kafigstucke in Laufrichtung der Kugeln gesehen nur noch einen geringen Bauraumbedarf haben Die Tatsache, daß von beiden Kugelreihen jeweils eine Kugel in einem gemeinsamen Kafigstuck angeordnet sind, wurde ohne weitere Maßnahmen ein seitliches Verkippen der Kafigstucke begünstigen Die erfmdungsgemaß sich bis zu den Kafigstuckseiten erstreckenden Endflachen verhindern jedoch die Gefahr eines seitlichen Verkippens der Kafigstucke
Vorzugsweise sind die beiden Kafigtaschen des Kafigstucks durch einen Steg einstuckig miteinander verbunden, dessen voneinander abgewandte und zur Lauf- πchtung der Kugeln im wesentlichen parallel angeordnete Stegseiten mit Kontaktflachen zum Fuhren des Kafigstucks an Fuhrungsflachen des Fuhrungswagens versehen sind Bei diesem weitergebildeten erfmdungsgemaßen Linearkugellager ist die Gefahr eines Verkippens des Kafigstucks noch weiter reduziert Die mit den Kontaktflachen versehenen Stegseiten können einwandfrei an den Fuhrungsfla- chen des Fuhrungswagens gefuhrt werden Der Lauf der Kugeln durch die endlosen Kugelkanale ist insgesamt einwandfrei gewährleistet, wobei mit dem erfmdungsgemaßen Linearkugellager enge Umlenkradien für die Kafigstucke möglich Die Endflachen der Kafigstucke weisen vorzugsweise ein teilzylmdπsches Profil auf, dessen Zylinderachse quer zur Laufrichtung der Kugeln und parallel zu einer Ebene angeordnet ist, in der die beiden Kugelreihen an der Längsseite liegen
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt sechs Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiels naher erläutert Es zeigen
Figur 1 eines erfmdungsgemaßes Linearkugellager im Teilschnitt,
Figur 1 a eine Einzelheit des Linearkugellagers aus Figur 1 ,
Figur 2 das erfmdungsgemaße Linearkugellager aus Figur 1 in einer
Seitenansicht,
Figur 3 als Einzelheit ein Kafigstuck des erfmdungsgemaßen Linearkugellagers gemäß den Figuren 1 und 2
Figur 4 das Kafigstuck aus Figur 3, jedoch mit eingesetzten Kugeln und
Figur 5 mehrere hintereinander angeordnete Kafigstucke mit eingesetzten Kugeln
Die Figuren 1 , 1a und 2 zeigen ein erfmdungsgemaßes Linearkugellager im Schnitt- und in Seitenansicht An einer Führungsschiene 1 ist ein Fuhrungswagen 2 über Kugeln 3 langsverschiebhch abgestutzt Der Fuhrungswagen 2 enthalt insgesamt vier umlaufende Kugelreihen 4 und 5 Im Schnitt sind davon nur zwei Kugelreihen 4 und 5 auf einer Seite dargestellt Die Kugelreihe 4 ist die obere Reihe wahrend die Kugelreihe 5 die untere Reihe ist Der in Figur 2 dargestellte Fuh- rungswagen 2 ist symmetrisch aufgebaut Die Führungsschiene 1 , auf welcher der Fuhrungswagen 2 in axialer Richtung verschiebbar ist, ist als Profilschiene ausge- bildet Die Verschiebung wird durch das Abwälzen der Kugeln 3 an der Führungsschiene 1 und dem Fuhrungswagen 2 ermöglicht
Bei der axialen Verschiebung laufen die Kugeln 3 im Fuhrungswagen 2 in endlo- sen Kugelkanalen 6 um Beim Verschieben des Fuhrungswagens 2 konnten die Kugeln 3 bei einer Ausfuhrung ohne Distanzstucke gegeneinander schlagen und somit Geräusche verursachen Zur Verhinderung einer solchen Gerauschbildung werden die Kugeln 3 durch Kafigstucke 7 voneinander getrennt
Jede Kugel 3 der einen Kugelreihe 4 bildet mit einer benachbarten Kugel 3 der anderen Kugelreihe 5 ein Paar, das in Kafigtaschen 8 eines gemeinsamen Kafigstucks 7 allseitig gehalten ist Die Kafigtaschen 8 umfassen die Kugeln 3 kalotten- formig Das Kafigstuck 7 weist genau zwei Kafigtaschen 8 für genau ein Paar von Kugeln 3 beider Kugelreihen 4, 5 auf In Laufrichtung der Kugeln 3 gesehen ist jedes Kafigstuck 7 an beiden Enden mit konvex geformten Endflachen 9 für den Kontakt mit den Endflachen 9 benachbarter Kafigstucke 7 versehen Die Endflachen 9 erstrecken sich im wesentlichen bis zu den Kafigstuckseiten 10, ein seitliches Verkippen eines Kafigstucke 10 wird vermieden, da sich das eine Kafigstuck 10 an dem benachbarten Kafigstuck 10 im Kontakt mit den Endflachen 9 abstut- zen kann In anderen Worten Vorliegend erstrecken sich die Endflachen 9 über die gesamte Breite des Kafigstucks 7 Das Kafigstuck 7 ist besonders anschaulich in perspektivischen Darstellungen in den Figuren 3 und 4 abgebildet
Die beiden Kafigtaschen 8 des Kafigstucks 7 sind durch einen flachen Steg 11 emstuckig miteinander verbunden Voneinander abgewandte und zur Laufrichtung der Kugel 3 im Wesentlichen parallel angeordnete Stegseiten sind mit Kontaktflachen 12, 13 zum Fuhren des Kafigstucks 7 an Fuhrungsflachen 14, 15, 16, 17 des Fuhrungswagens 2 versehen Die Figur 1a zeigt einen Ausschnitt des erfmdungs- gemaßen Linearkugellagers aus Figur 1 In dieser Figur erkennbar ist ein Schenkel 18 des Fuhrungswagens 2 Die Fuhrungsflachen 15, 16 sind unmittelbar an dem Schenkel 18 ausgebildet Die Fuhrungsflache 14 ist an einem Draht 21 ausgebil- det, der an Enden des Führungswagens 2 befestigt ist. Die Führungsfläche 17 ist an einer Abdeckung 19 ausgebildet.
Die Endflächen 9 des Käfigstücks 7 weisen ein teilzylindrisches Profil auf, dessen Zylinderachse quer zur Laufrichtung der Kugeln 3 und parallel zu einer Ebene angeordnet ist, in der die beiden Kugelreihen einer Längsseite liegen. Einander berührende Endflächen 9 von einander benachbarten Käfigstücken 7 können auch bei engen Umlenkradien einwandfrei aneinander abwälzen ohne das die Gefahr eines Verkantens oder eines seitlichen Ausweichens besteht.
In Figur 4 ist deutlich zu erkennen, daß die Käfigtaschen 8 die Kugeln 3 allseitig umschließen.
Figur 5 zeigt mehrere der hintereinander angeordneten Käfigstücke 7, deren End- flächen 9 einander berühren. Die flachen Stege 11 bilden gemeinsam ein endloses Stegband 20.
Positionszahlenliste
Führungsschiene
Fuhrungswagen
Kugel
Kugelreihe
Kugelreihe
Kugelkanal
Kafigstuck
Kafigtasche
Endflache
Kafigstuckseite
Steg
Kontaktflache
Kontaktflache
Fuhrungsflache
Fuhrungsflache
Fuhrungsflache
Fuhrungsflache
Schenkel
Abdeckung
Stegband
Draht

Claims

Patentansprüche
Linearkugellager mit einem auf einer Führungsschiene (1 ) langsver- schiebhch geführten Fuhrungswagen (2), der an Längsseiten der Fuhrungs- schiene (1 ) über Kugeln (3) walzgelagert ist, die an jeder Längsseite in mindestens zwei parallelen, in endlosen Kugelkanalen (6) umlaufenden Kugelreihen (4, 5) angeordnet sind, wobei jede Kugel (3) der einen Kugelreihe (5) mit einer benachbarten Kugel (3) der anderen Kugelreihe (4) in Kafigtaschen (8) eines gemeinsamen Kafigstucks (7) allseitig gehalten sind, da- durch gekennzeichnet, daß das Kafigstuck (7) genau zwei Kafigtaschen
(8) für je eine Kugel (3) aus beiden Kugelreihen (4, 5) aufweist, wobei in Laufrichtung der Kugeln (3) gesehen jedes Kafigstuck (7) an beiden Enden mit konvex geformten Endflachen (9) für den Kontakt mit den Endflachen (9) benachbarter Kafigstucke (7) versehen ist, welche Endflachen (9) sich im wesentlichen bis zu den Kafigstuckseiten (10) erstrecken
Linearkugellager nach Anspruch 1 , bei dem die beiden Kafigtaschen (8) des Kafigstucks (7) durch einen Steg (11 ) emstuckig miteinander verbunden sind, dessen voneinander abgewandte und zur Laufrichtung der Kugeln (3) im wesentlichen parallel angeordnete Stegseiten mit Kontaktflachen (12, 13) zum Fuhren des Kafigstucks (7) an Fuhrungsflachen (14, 15, 16, 17) des Fuhrungswagens (2) versehen sind
Linearkugellager nach Anspruch 1 , bei dem die Endflachen (9) ein teilzy- lindrisches Profil aufweisen, dessen Zylinderachse quer zur Laufrichtung der Kugeln (3) und parallel zu einer Ebene angeordnet ist, in der die beiden Kugelreihen (4, 5) einer Längsseite hegen
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