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Title:
LINEAR ROLL BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/015968
Kind Code:
A1
Abstract:
A linear roll bearing is provided with a guide carriage (46) that is supported by balls (45) on a guide rail (41) and able to slide along said rail. The balls (45) are held in two guiding members (46) that are detachably secured to the base body of the guide carriage (46), whereby the upper side of the guide rail (41) is covered by said base body and the guiding members are arranged on the longitudinal sides of the guide rail (41) that are provided with running tracks (50). For each endless rotation accomplished by the balls, the guiding members (17) are provided with one running track (51) for the supporting balls (45), a return channel (48) for the returning balls (45) and two deflection channels that connect the supporting and returning ball areas to each other. Each guide piece (47) is made of an elastic material and the return channel (48) that is incorporated into said material is provided with an opening (49) along the entire length thereof, whereby the width of said opening is smaller than the diameter of the balls (47) that are used. According to the invention, the opening also extends along the full length of the respective deflection channel, whereby the longitudinal sides of the deflection channels and the return channel (48) located opposite to the opening (49) have a closed base section that is also involved in the guidance of said balls (46).

Inventors:
GREINER HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/006074
Publication Date:
March 23, 2000
Filing Date:
August 19, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER WAELZLAGER OHG (DE)
GREINER HEINZ (DE)
International Classes:
F16C29/06; (IPC1-7): F16C29/06
Foreign References:
DE4318427A11994-12-08
US5755516A1998-05-26
DE9311059U11993-09-30
EP0802337A21997-10-22
DE3304895C21987-11-05
DE3019131A11981-11-26
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Claims:
Patentansprüche
1. Linearwälzlager mit einem Führungswagen (1 b, 1 c, 46), der über Kugein (3,45) an einer Führungsschiene (2,41) abgestützt und längs dieser verfahrbar ist, wobei die Kugeln (3,45) in Führungsteilen (9,9a, 9b, 47) gehalten sind, die an dem Führungswagen (1b, 1c, 46) lösbar befestigt und an den mit Laufbahnen (50) versehenen Längsseiten der Führungs schiene (2,41) angeordnet sind, wobei die Führungsteile (9,9a, 9b, 47) für jeden endlosen Kugelumlauf eine Laufbahn (51) für tragende Kugeln (3,45), einen Rücklaufkanal (13,23,32,48) für rücklaufende Kugeln (3, 45) und zwei die Bereiche der tragenden und der rücklaufenden Kugein (3,45) miteinander verbindende Umlenkkanäle (19) enthalten und je weils der in dem Führungsteil (9,9a, 9b, 47) eingearbeitete Rücklaufka nal (13,23,32,48) eine auf seiner gesamten Länge sich erstreckende Öffnung (49) aufweist, deren Breitenmaß kleiner als der Durchmesser der eingesetzten Kugeln (3,45) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (49) sich auch über die gesamte Länge des jeweiligen Umlenk kanals (19) erstreckt, wobei die Umienkkanale (19) und der Rücktaufka nal (13,23,32,48) an ihren von der Öffnung (49) abgewandten Längs seiten einen an der Führung der Kugeln (3,45) mitwirkenden geschlos senen Boden (53) aufweisen.
2. Linearwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Umlenkung und Rückführung oder nur im Bereich der Um lenkung für die Kugeln (3) am Führungsteil (9a, 9b) die Öffnung von ei ner Verengung (26) der Kanäle (23) gebildet ist, welche die Kugelrück halterung und Führung übernimmt, wobei im Bereich einer Traglaufbahn (36) des Führungsteils (9a, 9b) die Rückhalterung jeweils durch einen Rückhaltesteg (18a) erfolgt, der mit einer Rückhaltkontur (38) einen Ab stand bildet, der kleiner als der Durchmesser der Kugeln (3) ist.
3. Linearwälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9a, 9b) aus elastischem Kunststoff besteht.
4. Linearwäizlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9a, 9b) aus Metall besteht und die Verengung (26) durch plastische Formgebung gebildet ist.
5. Linearwälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen den Traglaufbahnen eine runde, konkave oder konvexe Ausneh mung in den Führungswagen eingearbeitet ist.
6. Linearwälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Führungsteil (9a, 9b) Ansätze (28) so angebracht sind, daß zwi schen konkaver, konvexer oder runder Ausnehmung und den Ausneh mungen (12) der Rücklaufbohrungen durch die Ansätze (28) Spielfreiheit oder Vorspannung zwischen dem Führungsteil (9a, 9b) und dem Trag körper (31) besteht.
7. Linearwälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Führungsteil (9a, 9b) Schrägen (24) angebracht sind, die in eine Ausnehmung (25) mit Schrägen (15) eingreifen und zusammen mit Run dungen (21,22) Spielfreiheit oder Vorspannung zwischen dem Füh rungsteil (9a, 9b) und dem Führungswagen (1b, 1c) bzw. dem Tragkör per (31) besteht.
8. Linearwälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Führungsteil (9a, 9b) ein weiteres Führungselement (17) befestigt ist, das einen oder zwei Umlaufe aufweist.
Description:
Linearwälzlager Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Linearwälzlager mit einem Führungswagen, der über Kugeln an einer Führungsschiene abgestützt und longs dieser verfahr- bar ist, wobei die Kugeln in Führungsteilen gehalten sind, die an dem Füh- rungswagen lösbar befestigt und an den mit Laufbahnen versehenen Längsseiten der Führungsschiene angeordnet sind, wobei die Führungsteile für jeden endlosen Kugelumlauf eine Laufbahn für tragende Kugeln, einen Rücklaufkanal für rücklaufende Kugeln und zwei die Bereiche der tragenden und der rücklaufenden Kugeln miteinander verbindende Umlenkkanäle ent- halten und jeweils der in dem Führungsteit eingearbeitete Rücklaufkanal eine auf seiner gesamten Länge sich erstreckende Öffnung aufweist, deren Breitenmaß kleiner als der Durchmesser der eingesetzten Kugeln ist.

Hintergrund der Erfindung Bei Linearwälzlagern mit unbegrenztem Hub stellt die Ausleitung der Wälz- körper aus der Tragzone, die Umlenkung, die Rückführung und Wiederein- leitung in die Tragzone zusammen mit der sicheren Rückhaltung der Kugeln im nicht montierten Zustand des Wagens eine schwierig zu lösende Aufga- be dar. Üblicherweise werden innere Umlenkteile, äußere Umlenkteile und Rückhaltestege verwendet, die an ihren Fügestellen und am Übergang zum Tragkörper zu Störungen des Kugelumlaufes führen können, weil durch die Vielzahl der Teile die Bildung eines kantenlosen Umlaufes erschwert wird.

Außerdem bedeutet die Vielzahl der Teile einen erhöhten Aufwand an Werkzeug-, Lager-und Montagekosten. Die exakte Zuordnung der Um- lenkteile zu den die Wälzkörper abstützenden Teilen des Führungswagens

ist häufig ein unbefriedigender Kompromiß mit der Wirtschaftlichkeit.

Bekannt sind neben Profilschienenführungen mit einer Vielzahl von Einzel- teilen auch Profilschienenführungen, bei denen die inneren Umlenkungen mit angeformt sind und bei denen die Rückläufe mit Kunststoff ausgekleidet sind. Es wird so ein nahezu kantenloser Umlauf gebildet. Nachteilig sind an diesen Ausführungen die sehr hohen Werkzeugkosten, die aus der notwen- digen Abdichtung gegenüber Traglaufbahnen und Umgebung resultieren, das Problem der Einbringung in und Entnahme des fertigen Teiles aus der heißen Form und die Kosten, die durch Abdicht-und Positionierflächen am die Traglaufbahnen beinhaltenden Teil jeweils entstehen.

Aus der Druckschrift DE 33 04 895 C2 ist ein Linearwätztager bekannt, bei welchem der Kugelumlaufschuh oder Lagerkörper angesetzte Blechteile aufweist, und zwar einen W-förmigen Kugelhalter für die tragenden Kugeln und eine Abdeckung mit U-förmigem Querschnitt, welche Kugelführungsril- len für die nicht belasteten, rücklaufenden Kugeln nach außen verschließt.

Infolge dieser zusätzlichen Blechteile ergibt sich eine aufwendige Bauweise und Montage des Kugelumlaufschuhs.

Aus der Druckschrift DE 30 19 131 A1 ist ein Linearwälzlager der eingangs genannten Art bekannt. Bei diesem sind an den als Halteplatten ausgebil- deten Führungsteilen in den Rücklaufbereichen für die Kugeln längsgerich- tete durchgehende Öffnungen ausgebildet, die die Rücklaufkanäle bilden. Daher ist hier jedes Führungsteil nicht nur mit einer nach außen weisenden verengten Öffnung versehen, sondern auch zu dem als Führungswagen wirkenden Maschinenelement hin offen. Durch diese Öffnung ragen die Ku- geln hindurch und werden von längsgerichteten Laufbahnen geführt, die als Rillen in dem Maschinenelement eingearbeitet werden müssen, so daß sich zusätzliche Bearbeitungs-und Werkzeugkosten ergeben.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearwälzlager mit möglichst wenigen, gefügten Teilen zu schaffen, das einem Lager mit angeformten oder ausgespritzten Kunststoffbereichen nahekommt, ohne die Nachteile der hohen Werkzeugkosten und die Kosten für Abdichfflächen am Tragkör- per zum Ausspritzen aufzuweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Öffnung sich auch über die gesamte Länge des jeweiligen Umlenkkanals erstreckt, wobei die Umlenkkanäle und der Rücklaufkanal an ihren von der Öffnung abge- wandten Längsseiten einen an der Führung der Kugeln mitwirkenden ge- schlossenen Boden aufweisen. Somit sind die Umlaufbahnen einseitig mit einem geschlossenen Boden versehen und die Kanäle sind auf der dem Boden gegenüberliegenden Seite so verengt, daß die Kugeln vollständig in einem Kanal geführt sind und weder seitlich noch vertikal ausweichen kön- nen.

Beim Umlauf liegen die Wälzkörper an jeweils wenigstens drei Punkten des einen Führungsteils an. So wird im Zusammenhang mit den Zentrierungen eine dem Ausspritzen in einem Werkzeug mit exakt fixiertem Tragkörper vergleichbare Präzision des Umlaufs erreicht. Besonders im Einlauf in die Tragzone trifft die Kugel so ohne seitlichen und vertikalen Versatz in den von Führungswagen und Schiene gebildeten Kreisquerschnitt der Tragzone.

Deshalb wird auch durch die dachförmige Schräge direkt an den Traglauf- bahnen des Führungswagens eine exakte Lagezuordnung erreicht. Diese Zentrierung-vorzugsweise mit den Traglaufbahnen geschliffen-sorgt dafür, daß an der wichtigsten Stelle, dem Übergang von der Umlenkung in die Tragzone, kaum ein meßbarer Versatz auftritt. Selbst direkt an der Übergangsstelle zum Tragkörper verhindert die über die Mitte hochgezoge- ne Kante der Umlenkungsinnenseite, daß die Kugel hochsteigen kann.

Mit der Erfindung ist auch der Vorteil verbunden, daß an einem Tragkörper

bzw. Führungswagen für jede Längsseite der Führungsschiene nur ein ein- ziges Kunststoff-oder Metallteil angebracht zu werden braucht, das kom- plette Umlenkbahnen und die Kugelrückhalterung oder komplette Umlenk- bahnen, Rücklaufkanäle und die Kugelrückhalterung enthält und das durch jeweils zwei identische Deckel geschlossen wird und durch eine an drei Punkten durch Übermaß abgestützte eindeutige Lagezuordnung zu der Traglaufbahnen einen nahezu kantenlosen, präzise den Traglaufbahnen zugeordneten Umlauf ermöglicht.

Mit der Erfindung erhält man ein Lager mit Umlaufbereichen, die es durch geeignete Hinterschnitte ermög ! ichen, die Wä ! zkörper mit nur einem einzi- gen Teil umzulenken, zurückzuführen und vor dem Herausfallen vor oder bei der Montage zu bewahren. Dieses Teil kann dabei jeweils aus einem Kunststoff oder einem Metall bestehen.

Das Linearwätztager kann als vierreihiges Kugellager ausgebildet sein, für Führungswagen, die zwei Tragbereiche aufweisen, oder als zweireihiges Kugellager für Wagen, die sich nur auf einer Schienenseite abstützen. An den die Traglaufbahnen enthaltenden Stegen oder direkt an einseitig abge- stützten Tragwagen kann jeweils zwischen oder neben zwei benachbarten Traglaufbahnen eine konvexe Nase ausgebildet sein bei Führungen mit eng zusammenliegenden Laufbahnen. Bei weiter auseinanderliegenden Lauf- bahnen kann die Fixierkontur auch konkav gewähtt werden oder mit recht- eckigem Querschnitt ausgeführt sein. In Verbindung mit Anfasungen oder Ansenkungen der Rücklaufbohrungen bei gebohrten Rückläufen oder mit Haltekonturen bei nicht gebohrten Rückläufen wird, wenn die Abstände am Tragkörper größer als am Führungsteil gewähtt werden, eine exakte Fixie- rung erreicht. Zudem sind die Teile infolge ihres Formschlusses bei Stößen gegen Verschieben gesichert, so daß eine Veränderung des Kanalquer- schnitts aus diesem Grunde nicht erfolgen kann. Das Umlenk-und Füh- rungsteil kann auch zweiteilig sein, wobei die beiden Teile z. B. durch Ultra- schallschweißen verbunden werden. Damit können vier-, sechs-oder acht- reihige Führungen hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Figur 1 einen Querschnitt durch ein gefügtes, vorbekanntes Lager ; Figur 2 einen Längsschnitt durch ein ausgespritztes, innere Umlenkungen und Rückführbahnen enthaltendes vor- bekanntes Lager ; Figur 3 einen Teilorthogonallängsschnitt durch ein erfindungs- gemäßes Lager ; Figur 4 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes vier- reihiges Lager ; Figur 5 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes sechs- reihiges Lager ; Figur 6 eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Lagers nach Figur 3 ; Figur 7 einen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes La- ger nach Figur 6 ; Figur 8 eine perspektivische Darstellung eines weiteren vorbe- kannten Linearwälzlagers ; Figur 9 einen Querschnitt durch das Linearwälzlager nach Fi- gur 8 ;

Figur 10 schematisch einen Teilquerschnitt durch ein erfin- dungsgemäßes Linearwälzlager.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Ein in Figur 1 dargestelltes vorbekanntes Linearwälzlager besteht aus einer Führungsschiene 2 und einem daran über Kugeln 3 abgestützten, in Schie- nenlängsrichtung verfahrbaren Führungswagen 1. Dieser hat einen die Füh- rungsschiene 2 abdeckenden und teilweise umgebenden Grundkörper 33 und zwei innere Umlenkungen 4 pro Laufbahnseite, zwei äußere Umlen- kungen 5 pro Laufbahnseite und einen Rückhaltesteg 6 pro Laufbahnseite.

Die inneren Umlenkungen 4 werden dabei durch Ausrichten während der Montage über die äußeren Umlenkungen 5 am Grundkörper 33 mittels Schrauben 34 befestigt. Der Rückhaltesteg 6 wird in die äußeren Umlen- kungen 5 gesteckt.

Ein in Figur 2 dargestelltes vorbekanntes Linearwälzlager zeigt einen Füh- rungswagen 1a, der sich über Kugeln 3 an der Führungsschiene 2 abstützt und an dem durch Ausspritzen eine Führungskontur 7 kantenlos angeformt ist. Ein Deckel 8 schließt auf jeder Seite den Laufbahnkanal.

Gegenüber diesen beiden vorbekannten Linearwälzlagern zeigt Figur 3 ein erfindungsgemäßes Linearwälzlager, bei welchem ein Tragabschnitt 11 ein jeweils zwei Umlenkbahnen 19 und einen Rückhaltesteg 18 enthaltendes einstückiges Führungsteil 9 aufweist. Der Deckel 10 verschließt dabei den Raum der Laufbahnen des Führungsteils 9. Ansätze 28 am Führungsteil 9 zentrieren und fixieren das Führungsteil 9 an dem Rück ! äufe 13 enthalten- den Tragabschnitt 11 in Ausnehmungen 12 (Ansenkungen), in welchen die Ansätze 28 eingesteckt sind.

Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes vierreihiges Linearlager, bei dem das Führungsteil 9a jeweils zwei kantenlos gebildete Kanäle enthält, welche die

Umlenkung und Rückführung der Kugeln 3 bewirken. Die Rückhaltung der Kugeln 3 wird gebildet, indem die Rückführbahnen und/oder die Umlenk- bahnen oben und unten jeweils eine Verengung 26 aufweisen. Auf der Traglaufbahnseite ist ein Rückhaltesteg 18a kantenlos angeformt. Das Füh- rungsteil 9a wird durch eine Ausnehmung 25 an einem Tragkörperabschnitt 16 über Schrägen 24 und Rundungen 21 und 22, die am Rückhaltesteg 18a angebracht sind und eine Nase 14 umgreifen, fixiert und gehalten. Deckel 10a schließen die Kanäle 23 ab. Sie können längsgeteilt oder quergeteilt sein und einen großen Raum 20 für Schmierstoff bilden.

Figur 5 zeigt ein erfindungsgemäßes sechsreihiges Linearwälzlager, das unterhalb einer Rückhaltekante 37 des Führungswagens 1c ein Führungs- teil 9a mit in sich geschlossenen Umlaufbahnen nach Figur 4 aufweist und zusätzlich ein einseitig offenes verengtes Führungselement 17 enthält, wel- ches ein komplettes, Umlenkbahnen und eine Rückführbahn aufweisendes Bauteil ist, das an dem Führungsteil 9a befestigt ist. Eine zusätzliche Zen- trierung 27 am Tragkörperabschnitt 16a kann die Position zu diesem ver- bessern. Decke ! 10a schtießen die Kanäle 23 ab.

In Figur 6 wird ein erfindungsgemäßes vierreihiges Linearwälzlager gezeigt, bei dem ein Tragkörper 31 mit einem Tragbahnabschnitt 30 gebohrte Rücklaufkanäle 32 enthält und bei dem ein jeweils verengtes, Umlenkbah- nen und einen Rückhaltesteg enthaltendes Führungsteil 9b über wenigstens teilweise umlaufende Ansätz 28a verfügt, die in Ausnehmungen (Ansenkun- gen) der Rücklaufbohrungen eingreifen. Ein Deckel 29 enthält Schrauben 35 für die Befestigung des Führungsteils 9b am Tragkörper 31.

Ein in den Figuren 8 und 9 dargestelltes vorbekanntes Linearwälzlager be- steht aus einer Führungsschiene 41 und einem daran abgestützten, in Schienenlängsrichtung verfahrbaren Führungswagen 42. Dieser hat einen die Führungsschiene 41 abdeckenden und teilweise umgebenden Grund- körper 43 und zwei an dem Grundkörper lösbar befestigte Kugelumlauf- schuhe 44, die zu beiden Längsseiten der Führungsschiene 41 angeordnet

sind und sich dort mit Kugein 45 abstützen. Die Kugeln 45 sind an jedem Kugel um I aufschuh 44 in zwei endlosen Umlaufen angeordnet, wobei jeder Umlauf eine tragende Kugelreihe, eine rücklaufende Kugelreihe und zwei diese Reihen miteinander verbindende Umlenkkugelreihen aufweist. Für die rücklaufenden Kugelreihen sind in den Kugelumlaufschuhen 44 zur Füh- rungsschienenlängsrichtung parallele Bohrungen als Aufnahmekanäle an- gebracht.

Gegenüber diesem vorbekannten Linearwälzlager zeigt Figur 10 ein erfin- dungsgemäßes Linearwälzlager, bei welchem der Führungswagen 46 Füh- rungsteile 47 mit jeweils zwei Rücklaufkanälen 48 aufweist, die nach außen geöffnet sind. Jeder Rücklaufkanal 48 hat einen dem Durchmesser der Ku- geln 45 entsprechenden inneren Durchmesser und eine radiale Öffnung 49, die sich in Führungsschienenlängsrichtung erstreckt und mit gegenüber dem Kugeldurchmesser geringerer Breite ausgeführt ist. Erfindungsgemäß weist der Rücklaufkanal 48 an seiner von der Öffnung 49 abgewandten Längsseite einen an der Führung der Kugeln 45 mitwirkenden geschlosse- nen Boden 53 auf, so daß die Kugeln 45 auch dann in dem Rücklaufkanal 48 des Führungsteits 47 gehalten werden, wenn dieses von dem Führungs- wagen 46 abgenommen wird.

Auf diese Weise werden die Kugeln 45 in den Rücklaufkanälen 48 sicher gehalten. Ein Führungsteil 47 kann jeweils als elastisches Bauteil aus ei- nem Kunststoff oder Metall bestehen. Infolge der Öffnungen 49 täßt es sich mit seinen Rücklaufkanälen 48 in einer Form gut herstellen.

Die tragenden Kugeln 45 stützen sich an Laufbahnen 50 der Führungs- schiene und an Laufbahnen 51 des Führungsteils 47 ab. Dieses weist zwi- schen den beiden Laufbahnen 51 eine vorstehende Nase 52 auf, mit der seine eindeutige Fixierung und Halterung in dem Lager ermöglicht wird.

Bezugszeichen 1Führungswagen 1 a Führungswagen 1 b Führungswagen 1 c Führungswagen 2 Führungsschiene 3 Kugel 4 innere Umlenkung 5 äußere Umlenkung 6 testeg 7 Führungskontur 8 Deckel 9 Führungsteil 9a Führungsteil 9b Führungsteil 10 Deckel 10a Deckel 11 Tragabschnitt 12 Ausnehmung (Ansenkung) 13 Rücklauf 14 Nase 15 Schräge 16 Tragkörperabschnitt 16a Tragkörperabschnitt 17 Führungselement 18 Rückhaltesteg 18a Rückhaltesteg 19 Umlenkbahn 20 Raum für Schmierstoff 21 Rundung 22 Rundung 23 Kanal 24 Schräge 25 Ausnehmung

26 Verengung 27 Zentrierung 28 Ansatz 28a Ansatz 29 Deckel 30 Tragbahnabschnitt 31 Tragkörper 32 Rücklaufkanal 33 Grundkörper 34 Schraube 35 Schraube 36 Traglaufbahn 37 Rückhaltekante 38 Rückhaltekontur 41 Führungsschiene 42 Führungswagen 43 Grundkörper 44 Kugelumiaufschuh 45 Kugel 46 Führungswagen 47 Führungsteil 48 Rücklaufkanal 49 Offnung 50 Laufbahn der Führungsschiene 51 Laufbahn des Führungsteils 52 Nase 53 Boden




 
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