DE10207596B4

DE10207596B4 - Wälzlager

Info

Publication number: DE10207596B4
Application number: DE10207596A
Authority: DE
Inventors: Andreas Geyer; Peter Scharnberger
Original assignee: SKF AB
Current assignee: Ewellix AB
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: DE10207596A1

Abstract

Wälzlager (1) zur Anordnung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen mit Wälzkörpern, die auf Führungsbahnen (2) abwälzen können, wobei als Wälzkörper im Wälzlager (1) Rollen (6) und Kugeln (7) gleichzeitig eingesetzt sind, das Wälzlager (1) als Linearführung mit ebenen Laufflächen (2) ausgebildet ist und die Linearführung (1) als Präzisionsschiene mit vier ebenen Laufflächen (2) ausgebildet ist, wobei jeweils zwei parallel verlaufende Laufflächen (2) eine Laufflächenpaarung bilden und unter Bildung einer Kreuzrollenführung jeweils zumindest zwei Rollen (6) und zumindest eine Kugel (7) auf den Laufflächen (2) jeweils beider Laufflächenpaarungen abrollen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager zur Anordnung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 36 09 779 C1 ist eine als Präzisionsschiene ausgebildete Linearführung bekannt. Bei dieser Linearführung sind die als Rollen ausgebildeten Wälzkörper in einem Kreuzrollenkäfig angeordnet, der seinerseits zwischen zwei parallel laufenden Führungsteilen angeordnet ist. Die gekreuzt angeordneten Rollen der Linearführung wälzen dabei auf entsprechend angeordneten Laufflächenpaarungen ab, so dass die verschiebbar gelagerten Führungsteile exakt seitlich geführt sind. Durch die Verwendung von Rollen als Wälzkörpern in derartigen Linearführungen lässt sich unter Belastung eine sehr hohe Steifigkeit realisieren.
Nachteil an der Verwendung allein von Rollen in derartigen Wälzlagern ist es, dass die Rollen insbesondere im unbelasteten Zustand des Wälzlagers eine erhöhte Reibung hervorrufen. Die Erhöhung der Reibung ist letztlich darauf zurückzuführen, dass die Rollen mit den Laufbahnen in einem linienförmigen Kontakt stehen.
Aus der DE 1 926 522 U ist eine Teleskopführung bekannt, die sowohl Rollen als auch Kugeln aufweisen kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Wälzlager vorzuschlagen, dass bei hoher Steifigkeit unter Belastung eine niedrige Reibung insbesondere im unbelasteten Zustand aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Wälzlager nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, in dem Wälzlager sowohl Rollen als auch Kugeln als Wälzkörper zu verwenden. Dieser kombinierte Einsatz sowohl von Rollen als auch Kugeln führt dazu, dass die Vorteile der Kugeln im Hinblick auf die Leichtgängigkeit im unbelasteten Zustand mit den Vorteilen der Rollen im Hinblick auf die Steifigkeit im belasteten Zustand kombiniert werden.
Besondere Vorteile bietet die Erfindung insbesondere bei Linearführungen, die als Präzisionsschienen eingesetzt werden. Zu den bekannten Kreuzrollenführungen mit jeweils mindestens zwei Rollen pro Laufflächenpaarung wird erfindungsgemäß bei diesen Präzisionsschienen zusätzlich zumindest jeweils eine Kugel pro Laufflächenpaarung vorgesehen.
Der Effekt der verbesserten Leichtgängigkeit im unbelasteten Zustand lässt sich noch dadurch steigern, dass die Kugeln einen geringfügig größeren Außendurchmesser als die Rollen haben. Dies führt im Ergebnis dazu, dass im unbelasteten Zustand des Wälzlagers allein die Kugeln auf den Laufflächen abwälzen, wohingegen die Rollen jeweils nur an einer Lauffläche einer Laufflächenpaarung mitlaufen. Wird das Wälzlager dann unter Verpressung der Wälzkörper belastet, werden die Laufflächen bzw. die Kugeln in den Kontaktpunkten so weit verformt, bis die Rollen an den Laufflächen einer Laufflächenpaarung zur Anlage kommen und dadurch das Wälzlager versteifen. Die Verformung im Bereich der Kontaktpunkte zwischen den Kugeln und den Laufflächen kann dabei außerordentlich gering eingestellt werden, da die Kugeln einen nur sehr geringfügig größeren Durchmesser als die Rollen haben müssen, um diesen Effekt zu erreichen. Für Wälzlager mit üblichen Abmessungen hat sich eine Außendurchmesserdifferenz zwischen den Kugeln und Rollen von wenigstens 0,001 mm, typischerweise 0,003 mm, als praktikabel erwiesen.
In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 eine als Präzisionsschiene ausgebildete Linearführung in perspektivischer Ansicht;
2 eine zur Verwendung in der Linearführung gemäß 1 geeignete Wälzkörperkombination in perspektivischer Ansicht;
3 ein erstes Schema zur Bildung von Wälzkörpergruppen aus Rollen und Kugeln;
4 ein zweites Schema zur Bildung von Wälzkörpergruppen aus Rollen und Kugeln.
Das in 1 perspektivisch dargestellte Wälzlager 1 ist als Linearführung mit vier ebenen Laufflächen 2 ausgebildet. Zwischen den beiden Führungsteilen 3 und 4 ist ein Kreuzrollenkäfig 5 angeordnet, in dem mehrere Wälzkörper gehalten sind. Im Ergebnis wird durch diese Anordnung erreicht, dass die Führungsteile 3 und 4 parallel zueinander verschoben werden können.
Jeweils zwei Laufflächen der Führungsteile 3 und 4 bilden zusammen eine Laufflächenpaarung, wobei in dem Kreuzrollenkäfig 5 mehrere Rollen 6 gekreuzt zueinander angeordnet sind, so dass die Rollen 6 auf den beiden verschiedenen Laufflächenpaarungen abwälzen. Zusätzlich zu den Rollen 6 sind in dem Kreuzrollenkäfig 5 außerdem noch Kugeln 7 gehalten. Die eine Hälfte der Kugel 7 wälzt dabei auf der ersten Laufflächenpaarung und die andere Hälfte auf der zweiten Laufflächenpaarung ab.
In 2 ist der Kreuzrollenkäfig 5 mit den Rollen 6 und Kugeln 7 vergrößert dargestellt. Der Kreuzrollenkäfig 5 ist aus zwei Hälften hergestellt, die entlang einer mittig verlaufenden Trennebene voneinander getrennt werden können. In 2 ist zur besseren Erkennbarkeit nur die untere Hälfte des Kreuzrollenkäfigs 5 dargestellt.
In den hintereinander angeordneten Kammern 8 des Kreuzrollenkäfigs 5 können wahlweise Rollen 6 oder Kugeln 7 aufgenommen werden. Die Innenwand der Kammern 8 ist dabei derart ausgestaltet, dass in jeder Kammer 8 wahlweise eine Kugel 7 oder eine Rolle 6 anordenbar ist. Insbesondere ist es ebenfalls möglich, die Rollen 6 mit um 90° sich kreuzenden Rollenachsen in den Kammern 8 anzuordnen.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kugel 7 einen um wenigstens 0,001 mm, typischerweise 0,003 mm, größeren Außendurchmesser als die Rollen 6 auf, so dass die Führungsteile 3 und 4 mit ihren Laufflächen 2 im unbelasteten Zustand im Wesentlichen nur auf den Kugeln 7 abrollen. Erst bei entsprechender Belastung der Führungsteile 3 und 4 werden die Laufbahnen 2 in den Kontaktpunkten mit den Kugeln 7 so weit verformt, bis auch die Rollen 6 mit ihren Umfangsflächen auf den Laufflächen 2 zur Anlage kommen und die aufgebrachten Kräfte mittragen.
Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß gleichgültig, in welcher Reihenfolge die Rollen und Kugeln in den Wälzlagern angeordnet sind. Häufig ist es jedoch sinnvoll, eine regelmäßige Abfolge der Rollen und Kugeln entsprechend einem vorgegebenen Schema zu wählen. In den 3 und 4 sind zwei mögliche Schemen zur Anordnung der Rollen und Kugeln in erfindungsgemäßen Wälzlagern schematisch skizziert. Jeweils zwei Rollen 6a und 6b mit um 90° sich kreuzenden Rollenachsen und eine Rolle 7 bilden eine Wälzkörpergruppe. Gemäß dem in 3 vorgeschlagenen Schema werden die aufeinander folgenden Wälzkörpergruppen derart angeordnet, dass jeweils Rollen 6a und 6b mit gekreuzt zueinander laufenden Rollenachsen benachbart zu liegen kommen.
Alternativ dazu kann auch ein Schema wie in 4 dargestellt gewählt werden. Gemäß diesem Schema grenzen die hintereinander angeordneten Wälzkörpergruppen immer mit Rollen 6a bzw. 6b aneinander, die jeweils parallel zueinander laufende Rollenachsen aufweisen.

1: Wälzlager (Linearführung)
2: Lauffläche
3: Führungsteil
4: Führungsteil
5: Kreuzrollenkäfig
6: Rolle
7: Kugel
8: Kammer (Kreuzrollenkäfig)

Claims

Wälzlager (1) zur Anordnung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen mit Wälzkörpern, die auf Führungsbahnen (2) abwälzen können, wobei als Wälzkörper im Wälzlager (1) Rollen (6) und Kugeln (7) gleichzeitig eingesetzt sind, das Wälzlager (1) als Linearführung mit ebenen Laufflächen (2) ausgebildet ist und die Linearführung (1) als Präzisionsschiene mit vier ebenen Laufflächen (2) ausgebildet ist, wobei jeweils zwei parallel verlaufende Laufflächen (2) eine Laufflächenpaarung bilden und unter Bildung einer Kreuzrollenführung jeweils zumindest zwei Rollen (6) und zumindest eine Kugel (7) auf den Laufflächen (2) jeweils beider Laufflächenpaarungen abrollen.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenachsen der Rollen (6), die verschiedenen Laufflächenpaarungen zugeordneten sind, um 90° gegeneinander gekreuzt verlaufen.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (6) und Kugeln (7) in einer regelmäßigen Abfolge im Wälzlager (1) angeordnet sind.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Rollen (6a, 6b) mit gegeneinander gekreuzten Rollenachsen und eine Kugel (7) eine Wälzkörpergruppe bilden, wobei zumindest zwei derartiger Wälzkörpergruppen hintereinander im Wälzlager (1) angeordnet sind.
Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Wälzkörpergruppe die Kugel (7) zwischen den beiden Rollen (6a, 6b) mit gegeneinander gekreuzten Rollenachsen angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar benachbarte und dabei verschiedenen Wälzkörpergruppe zugeordnete Rollen (6) jeweils parallel zueinander verlaufende Rollenachsen aufweisen.
Wälzlager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar benachbarte und dabei verschiedenen Wälzkörpergruppe zugeordnete Rollen (6) jeweils gekreuzt zueinander verlaufende Rollenachsen aufweisen.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (7) einen geringfügig größeren Außendurchmesser als die Rollen (6) haben.
Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Kugeln (7) wenigstens 0,001 mm größer ist als der Außendurchmesser der Rollen (6).
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6, 7) in einem oder mehreren Wälzkörperkäfigen (5) gehalten sind.
Wälzlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (5) als Kreuzrollenkäfig ausgebildet ist, wobei in den Kammern (8) des Kreuzrollenkäfigs Rollen (6a, 6b) mit gegeneinander gekreuzten Rollenachsen und Kugeln (7) angeordnet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (6) ein logarithmisches Profil aufweisen.