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Wälzkörperkäfig für Längsführungen Die Erfindung betrifft einen Wälzkörperkäfig
für Längsführungen aus gleichartigen, gelenkig miteinander verbundenen Gliedern.
Die Käfigstege liegen quer zur Bewegungsrichtung und haben Führungsflächen, die
die Wälzkörper in einem Bogen von etwa 90° umfassen sowie an beiden Enden versetzt
angeordnete Zungen.
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Es sind Wälzkörperkäfige bekannt, die aus Käfigabschnitten bestehen,
die eine bestimmte Anzahl Rollen, Nadeln oder Kugeln in sich aufnehmen und durch
Nieten, Verschraubungen oder besondere Formgebung der Käfigenden (z. B. schwalbenschwanzförmige
Aussparungen) verbunden sind. Diese Art Käfige sind nur für geradlinige Bewegungen
zu verwenden und erfordern eine Auslaufbahn des Käfigs entsprechend der Länge der
Bewegung, die für die Ablagerung nicht auszunutzen ist.
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Diesen Mangel verursacht der Käfig aus elastischem Werkstoff zu beheben,
der es gestattet, daß der Käfig in endloser Bandform ausgeführt wird und auf die
Länge der Lagerung in Bewegungsrichtung geradlinig verläuft, an den jeweiligen Endpunkten
durch Führung kreisbogenförmig abgeleitet wird und parallel zur Lagerung verbunden
ist.
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Bei dieser Ausführung ist es notwendig, daß die Wälzkörper vorwiegend
an den Endpunkten vor dem Herausfallen aus dem Käfig durch besondere Maßnahmen gehalten
werden müssen und bei Abnutzung eines Käfigabschnittes der gesamte Käfig ausgewechselt
werden muß.
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Auch sind Gliederkäfige bekannt, die eine besondere Formgebung der
Wälzkörper erfordern, wie Bohrungen in der Achse oder Ausnehmungen in den Rollenenden,
in die die einzelnen Glieder des Käfigs eingreifen und alle Teile zu einem Ganzen
verbinden.
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Diese Ausführungen sind umständlich herzustellen, die Tragzahlen liegen
auf Grund der Ausdehnung oder Bohrung in den Rollen unter denen mit vollen Rollen.
Eine genaue achsparallele Führung der Wälzkörper zwischen den Gliedern ist nicht
gewährleistet, da diese aus Blech oder Draht bestehen und in die entsprechende Form
gebogen oder gedrückt werden müssen und nicht die Präzision von Massivkäfigen aufweisen,
sehr labil und gegen Verzerrung empfindlich sind.
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Diese Käfige sind nur zur Aufnahme von Zylinderrollen geeignet, die
unter Berücksichtigung einer ausreichenden Stabilität, wie beschrieben, besonders
geformt sind; sie eignen sich aus diesem Grund nicht für dünne Wälzkörper.
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Für geradlinige Lagerungen sind diese Käfige nur bedingt zu verwenden,
da bei Bewegung in wechselnder Richtung das große Spiel zwischen den Käfiggliedern
einerseits und das zusätzliche Spiel der Wälzkörper zwischen den Käfiggliedern keine
achsparallele Führung der Wälzkörper ermöglicht und ein Schränken derselben nicht
zu vermeiden ist.
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Die beschriebenen Käfige eignen sich nur zur Aufnahme von zylindrischen
Wälzkörpern.
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Ähnliche Ausführungen gibt es auch als Kugelkäfige. So ist bekannt,
Käfige aus einzelnen Gliedern zusammenzustellen, bei denen ein Glied dieses Käfigs
aus mehreren Teilen besteht, die durch Verschrauben oder Vernieten mit dem nächsten
Glied schwenkbar verbunden werden, und dadurch der Käfig die Form einer Kette erhält.
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Diese Ausführungen sind nur für Wälzkörper mit relativ großer Abmessung
und entsprechendem Laufbahndurchmesser geeignet und sollen die Käfigkosten für große
Wälzlager vermindern.
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Es sind auch Gliederkäfige für Kugeln bekannt, die aus U-förmigen
Käfigelementen bestehen, welche die Kugeln an ihren Polen zum Teil umfassen und
die durch seitlich hervorstehende Laschen mit dem nächsten Glied verbunden sind.
Durch diese starre Ausführungsform ist nur ein größerer Krümmungsradius mit diesem
Käfig auszulegen, und diese Käfige müssen für jede Lagerung individuell gefertigt
werden.
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Die Anlaufflächen der Kugeln in Laufrichtung sind sehr klein und unterliegen
einer größeren Abnutzung als bei den Kugeln angepaßten Käfigen.
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Es ist ein Käfig für Radiallager bekannt, der aus mehreren miteinander
zu einem Kreis verbundenen Einzelglieder besteht, die dem Kreisbogen der Laufbahnen
des Lagers angepaßt sind.
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Jedes Einzelglied ist mit dem nächstfolgenden durch zwei mit Flanschköpfen
versehenen Gelenkstiften verbunden. Die zwischen den Auskehlungen der Einzelglieder
liegenden Wälzkörper lehnen sich
an die Flanschköpfe der Gelenkstifte
an, hindern diese an dem Herausfallen und damit vor dem Lösen des Käfigs.
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Dieser Käfig hat eine zu den Wälzkörperlängen verhältnismäßig große
Bordbreite, da die Flanschköpfe innerhalb der Auskehlung zwischen den verbundenen
Einzelgliedern untergebracht werden müssen.
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Er hat damit eine geringere zulässige Tragkraft als andere Käfige
aus einem Stück in gleicher Breite, da nur kürzere Wälzkörper eingelegt werden können
und besteht aus mehreren Teilen, die zusammengefügt werden müssen.
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Da die Bohrungen zur Aufnahme der Gelenkstifte ein bestimmtes Spiel
aufweisen, sind die einzelnen Glieder labil miteinander verbunden und gewähren den
Wälzkörpern nicht immer eine achsparallele Anlage. Bei diesem Radiallagerkäfig ist
es nur erforderlich, die Wälzkörper bis zum Einlegen zwischen die Laufringe zu halten.
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Die einzelnen Glieder sind daher der Krümmung der Laufbahnen angepaßt
und sind für geradlinige Lagerungen nicht zu verwenden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzkörperkäfig insbesondere
für Längsführungen zur Aufnahme aller bekannten Wälzkörperarten zu schaffen, der
aus massiven Einzelgliedern besteht, in denen die Wälzkörper genau achsparallel
geführt werden und der diese Eigenschaft auch bei einem Krümmungsradius von etwa
1,5 bis 2,5 Wälzkörperdurchmesser beibehält. Weiterhin soll dieser Käfig vom Verbraucher
auf beliebige Länge, ohne zusätzliche Verbindungsmittel und Vorrichtungen selbst
zusammengestellt werden und als begrenzter oder endloser Käfig bei geradlinigen
Lagerungen Verwendung finden. Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß formgleiche
massive Käfigglieder aus Stegen bestehen, an denen zwei zu verschiedenen Seiten
liegende Zungen eines Gliedes in Richtung des Steges gerichtete Zapfen aufweisen.
Diese Zapfen greifen in an sich bekannte Ausnehmungen der Zungen des jeweiligen
Nachbargliedes ein. Im zusammengesetzten Zustand entspricht dann der lichte Abstand
zwischen je zwei innenliegenden Zungen zweier benachbarter Glieder der in Richtung
des Steges gemessenen Erstreckung der Wälzkörper. Die einzelnen Glieder sind durch
die eingelegten Wälzkörper gegen Auseinanderfallen gesichert.
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Die Wälzkörper können nur in die Zwischenräume der Glieder eingelegt
oder aus ihnen entfernt werden, wenn die Glieder in einem Winkel von etwa 90° zueinander
gestellt sind.
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Die massive Ausführung des aus einzelnen Gliedern bestehenden Gesamtkäfigs
gewährleistet die achsparallele Führung der Wälzkörper auch bei wechselnder Bewegungsrichtung
geradliniger Lagerungen. Ein Zusammenschieben oder einseitiges Kanten der Glieder
ist nicht möglich, da die Zapfen der Scharnierverbindung fest mit dem Einzelglied
verbunden sind.
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Durch die den Wälzkörpern angepaßten Führungsflächen, wie Tonnen-,
Kegel- oder Kugelform, lassen sich die beschriebenen Käfige für alle Wälzlagerungen
verwenden, da sich die Achswinkel der Wälzkörper eines Tonnen- oder Kegellagers
ohne weiteres bei der Gliederform berücksichtigen lassen.
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Die Käfigausführung gemäß der Erfindung gestattet es auch, Prismenlagerungen
derart vorzunehmen, daß im erforderlichen Winkel gegenseitig endlose Käfige angebracht
sind. die an den Auflageenden über Rollen als sogenanntes Raupenband zurücklaufen.
Dabei ist keine besondere Halterung gegen das Herausfallen der Wälzkörper getrennt
vom Käfig erforderlich, und der Radius an den Umkehrpunkten beträgt nur das 1,5-
bis 2,5fache der Wälzkörperdurchmesser.
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Nach der Erfindung ist es auch vorgesehen, die einzelnen Käfigglieder
aus Kunststoff oder keramischen Stoffen herzustellen, um den jeweiligen Anforderungen
im Hinblick auf Abnutzung, Belastung und äußere Einflüsse Rechnung zu tragen.
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Gemäß der Erfindung können die Käfigglieder auch so gestaltet sein,
daß sie in sich mehrere Wälzkörper aufnehmen, die voneinander durch Stege getrennt
sind und durch bekannte Mittel im Käfigglied gehalten werden, so daß nur an den
beiden Enden die Verbindung der einzelnen Glieder in der beschriebenen Form erfolgt.
Diese Glieder werden für kreisbogenförmige Lagerungen dem erforderlichen Krümmungsradius
der Lagerung angepaßt.
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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung
beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Aufriß einer Gruppe von vier
Käfiggliedern, davon das eine Glied im Augenblick des Einhängens, F i g. 2 einen
Schnitt durch drei zusammengesetzte Käfigglieder, bei denen das letzte Glied zum
Rollen-bzw. Nadeleinlegen im nahezu rechten Winkel zum vorhergehenden Glied steht,
F i g. 3 eine komplett prismenförmige Lagerung, bei der die rechte Lagerseite zur
Kenntlichmachung des endlosen Gliederkäfigs im Schnitt dargestellt ist.
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In der F i g. 1 ist dargestellt. wie das letzte Käfigglied 1' an die
schon zusammengesteckten drei Käfigglieder 1 angehängt wird, indem die Zapfen 8
in die Bohrung 9 der Zungen 7 der Käfigglieder scharnierartig eingehängt werden.
Jedes Glied 1 hat gleiche Abmessungen und Form.
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Erst nach dem Einhängen des jeweils letzten Käfiggliedes erfolgt das
Einlegen der Wälzkörper 2 nach F i g. 2, indem das letzte Käfigglied 1' in
einem nahezu rechten Winkel zu dem vorhergehenden Käfigglied gestellt wird und die
Wälzkörper 2 mit leichtem Druck zwischen die Halterungen 5 bzw. in die Führungsfläche
3 der Stege 4 gedrückt werden. Beim geringsten Zurückstellen des Käfiggliedes
1' verhindern die eingelegten Wälzkörper 2 ein Lösen der Käfigglieder und diese
sind dadurch zu einem einheitlichen Ganzen verbunden.
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Die erfindungsgemäße Gliederkette läßt sich auch an Stelle der bekannten
Wälzlagerkäfige verwenden. Dies kommt besonders bei Lagern großer Abmessungen in
Betracht, bei den die Werkzeugkosten für Normalkäfige relativ hoch sind.
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Bei den Wälzkörperkäfigen nach den F i g. 1 bis 3 ist der kleinste
zulässige Krümmungsradius etwa 1,5 bis 2,5 Wälzkörperdurchmesser, bei dem die Wälzkörper
immer noch im Käfig gehalten werden. Dadurch ist es sehr gut möglich, endlose Lagerungen
mit geringer Bauhöhe auszuführen.
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Ein Beispiel in F i g. 3 zeigt eine Prismenlagerung mit einem erfindungsgemäßen
Wälzkörperkäfig. Die Laufbahnen dieser Lagerungen bestehen aus zwei Teilen 10, von
denen die rechte Seite im Schnitt dargestellt ist. Der Käfig wird an den Enden der
Lagerungen
in die unbelastete Zone 11 geführt, und es ist möglich,
die ganze Hublänge eines Maschinenteils zu lagern.