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Dokumentenidentifikation DE102006024765B4 13.03.2008
Titel Linearlager
Anmelder AB SKF, Göteborg/Gotenburg, SE
Erfinder Berger, Wolfgang, 78343 Gaienhofen, DE;
Feitscher, Matthias, 97332 Volkach, DE
Vertreter Gosdin, M., Dipl.-Ing.Univ. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 97422 Schweinfurt
DE-Anmeldedatum 27.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024765
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.03.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.03.2008
IPC-Hauptklasse F16C 29/04(2006.01)A, F, I, 20060527, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16C 33/38(2006.01)A, L, I, 20060527, B, H, DE   F16C 33/46(2006.01)A, L, I, 20060527, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Linearlager (1) mit zwei in eine translatorische Verschieberichtung (T) relativ zueinander verschieblichen Führungsschienen (2, 3), die jeweils mindestens eine Laufbahn (4, 5) für Wälzkörper (6) aufweisen, und mit zwischen den beiden Führungsschienen (2, 3) angeordneten Wälzkörpern (6), die von einem Käfig (7) geführt bzw. gehalten werden, wobei der Käfig (7) mit Mitteln (8) zum Verhindern eines schwerkraftbedingten Durchhängens des Käfigs (7) versehen sind. Um in einfacher und reibungsarmer Weise ein Durchhängen des Käfigs zu verhindern, sieht die Erfindung vor, dass die Mittel (8) zum Verhindern des Durchhängens mindestens einen Magneten (9, 9', 9'') aufweisen, der am oder im Käfig (7) oder an oder in einer Führungsschiene (2, 3) angeordnet ist und eine magnetische Kraft (F) zwischen dem Käfig (7) und mindestens einer Führungsschiene (2, 3) ausübt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Linearlager mit zwei in eine translatorische Verschieberichtung relativ zueinander verschieblichen Führungsschienen, die jeweils mindestens eine Laufbahn für Wälzkörper aufweisen, und mit zwischen den beiden Führungsschienen angeordneten Wälzkörpern, die von einem Käfig geführt bzw. gehalten werden, wobei der Käfig mit Mitteln zum Verhindern eines schwerkraftbedingten Durchhängens des Käfigs versehen sind.

Aus der DE 29 16 229 B ist ein Linearlager der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem Maßnahmen ergriffen sind, um ein schwerkraftbedingtes Durchhängen des Käfigs im Falle dessen zu verhindern, dass ein Teil des Käfigs beim Verschieben der beiden Führungsschienen so aus dem Bereich zwischen den beiden Schienen herausfahrt, dass er freitragend ist. Ohne diese Maßnahmen würde sich der freitragende Teil des Käfigs samt Wälzkörper nach unten biegen. Daher sieht die dort beschrieben Lösung vor, dass der Wälzkörperkäfig Vorsprünge aufweist, die in im Führungsteil in Führungsrichtung verlaufende Ausnehmungen vorstehen, die die Vorsprünge zur Seite der Führungsschiene hin mit einem das Abheben des Wälzkörperkäfigs vom Führungsteil begrenzenden Spiel übergreifen. Der Käfig wird also mit mechanischen Elementen am Durchhängen gehindert.

Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass die für die Verhinderung des Durchhängens erforderliche Nut nicht nur einen zusätzlichen Fertigungsgang erfordert, was die Kosten des Linearlagers erhöht, sondern dass darüber hinaus die eingearbeiteten Ausnehmungen die mechanische Stabilität der Führungsschienen vermindert. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn dem Leichtbau des Linearlagers eine gewisse Bedeutung zukommt, so dass grundsätzlich angestrebt wird, möglichst leichte Führungsschienen einzusetzen. Nachteilig ist ferner, dass die bekannten Elemente zur Verhinderung des Durchhangs eine gewisse Reibung bei der Relativverschiebung der Führungsschienen verursachen, die häufig unerwünscht ist.

Aus der JP 09072334 A ist ebenfalls ein Linearlager der gattungsgemäßen Art bekannt, wobei hier zum Verhindern eines schwerkraftbedingten Durchhängens des Käfigs ein Wälzkörper durch einen Magneten ersetzt ist. Dieser lässt eine Anziehungskraft zwischen dem Käfig und mindestens einer Führungsschiene entstehen, so dass ein schwerkraftbedingtes Durchhängen verhindert werden kann.

Nachteilig ist hier, dass die Tragfähigkeit des Lagers zwangsläufig reduziert wird, da mindestens ein Wälzkörper entfällt, der durch den Magneten ersetzt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Linearlager der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass ein Durchhängen des Käfigs verhindert werden kann, ohne die Festigkeit bzw. die Stabilität schwächende Ausnehmungen in Teile des Linearlagers einzubringen. Die erforderlichen Maßnahmen sollen dabei kostengünstig und einfach vorgenommen werden können. Schließlich soll die Reibung im Linearlager durch die Mittel zum Verhindern des Durchhangs nicht erhöht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verhindern des Durchhängens mindestens einen Magneten aufweisen, der am oder im Käfig oder an oder in einer Führungsschiene angeordnet ist und eine magnetische Kraft zwischen dem Käfig und mindestens einer Führungsschiene ausübt, wobei der mindestens eine Magnet im Falle seiner Anordnung am oder im Käfig außerhalb der Aufnahmetaschen für die Wälzkörper angeordnet ist.

Damit wird ein Durchhängen in einfacher Weise verhindert, wobei weder zusätzliche Reibung noch eine Schwächung der Führungsschienen durch Einstiche bzw. Ausnehmungen hingenommen werden muss. Die von dem mindestens einen Magneten ausgeübte Kraft zieht den Käfig in Richtung der Laufbahn mindestens einer Führungsschiene.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der mindestens eine Magnet am oder im Käfig angeordnet ist und damit folglich die Magnetkraft auf die Führungsschiene ausübt. Für diese Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Käfig aus Kunststoff besteht.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Anzahl Magnete vorhanden sind, die entlang der Erstreckung des Käfigs bzw. der Führungsschienen in translatorische Verschieberichtung beabstandet voneinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind Magnete nur in den Endbereichen des Käfigs, in translatorische Verschieberichtung betrachtet, angeordnet.

Eine Fortbildung sieht vor, dass die Laufbahn für Wälzkörper V-förmig ausgebildet ist und jeweils ein Magnet nahe eines Schenkels der Laufbahn angeordnet ist.

Die Wälzkörper sind im Käfig bevorzugt in Aufnahmetaschen des Käfigs nebeneinander angeordnet.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung kommen besonders dann zum Tragen, wenn der Käfig in translatorische Verschieberichtung länger ausgebildet ist als mindestens eine der Führungsschienen.

Bevorzugt ist der mindestens eine Magnet ein Permanentmagnet.

Das Linearlager bzw. die Linearführung ist bevorzugt als Kreuzrollenlager, als Nadellager oder als Kugellager ausgeführt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, relativ große, freitragende Käfigabschnitte zuzulassen, ohne Gefahr zu laufen, dass es aufgrund der schwerkraftbedingten Durchbiegung zu Problemen kommt. Das gilt insbesondere, wenn die Käfiglänge größer ist als zumindest eine Führungsschiene, so dass es bei der Relativbewegung der beiden Führungsschienen zu einem freitragenden Überhang des Käfigs kommt. Der Erfindungsvorschlag kommt daher besonders bevorzugt bei Linearführungen, d.h. Linearlagern, mit überlaufenden Käfigen zum Einsatz.

Die Steifigkeit des Linearlagers bzw. der Linearführung kann daher erhöht werden, da ein maximaler Überlauf bei großen Hüben möglich wird. Auch bei großen Hüben liegt eine voll unterstützte Führung vor; die Steifigkeit und die Tragfähigkeit des Lagers sind damit optimiert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 schematisch die Seitenansicht eines Linearlagers,

2 den Schnitt A-B gemäß 1 für eine konkrete Ausführung des Lagers und

3 den Schnitt A-B gemäß 1 für eine alternative Ausführung des Lagers.

In 1 ist ein Linearlager 1 (Linearführung) schematisch dargestellt, das zwei Führungsschienen 2 und 3 hat, die relativ zueinander in eine translatorische Verschieberichtung T verschieblich sind. Hierzu sind zwischen den beiden Führungsschienen 2, 3 Wälzkörper 6 angeordnet, die an beiden Führungsschienen 2, 3 an entsprechenden Laufbahnen 4 und 5 in bekannter Weise anlaufen. Bekannt ist es ferner, dass die Wälzkörper 6 von einem Käfig gehalten bzw. geführt werden, wobei der Käfig eine lineare Erstreckung hat, entlang derer eine Anzahl Käfigtaschen angeordnet sind; in jeder Käfigtasche ist ein Wälzkörper 6 eingesetzt. Die einzelnen Wälzkörper 6 befinden sich also stets relativ zueinander – in translatorische Verschieberichtung T betrachtet – in gleicher Position; es handelt sich bei dem Käfig also nicht um einen Kugelumlaufkäfig.

Wird die eine Führungsschiene 2 relativ zu der anderen Schiene 3 verschoben – wie es in 1 angedeutet ist –, gelangt im allgemeinen ein Teil des Käfigs 7 aus dem Unterstützungsbereich durch die unten liegende Führungsschiene 3 heraus, so dass ein Freihang vorliegt. Aufgrund der Schwerkraft hat dies zur Folge, dass sich der Käfig 7 samt Wälzkörper 6 in diesem Bereich in Richtung des Pfeils nach unten abbiegt.

Um dies zu verhindern, sind Mittel 8 vorgesehen. Diese verhindern den Durchhang des Käfigs 7 auch im genannten Falle. Die Mittel 8 bestehen aus Magneten 9, die in den Endbereichen des Käfigs 7 angeordnet sind. Der Käfig 7 besteht vorliegend aus Kunststoff, während die Führungsschienen 2, 3 aus Stahl gefertigt sind. Damit ziehen die im Käfig 7 angeordneten Magnete 9 diesen auf die Laufbahnen 4, 5 zu; ein Durchhängen wird damit in reibungsarmer und einfacher Weise verhindert.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel ist in 2 zu sehen. Die Laufbahn 4 in der einen (oberen) Führungsschiene 2 ist V-förmig ausgebildet, d.h. sie hat zwei Schenkel 10 und 11, die der Form der Wälzkörper angepasst sind. Vorliegend handelt es sich um ein Kreuzrollen-Linearlager. Die Magnete 9', und 9'' sind im Käfig 7 in den der Laufbahnen 4 zugewandten Bereichen angeordnet, so dass diese eine magnetische Kraft F auf die Laufbahn 4 ausüben, so dass der Käfig 7 bzw. die von diesem gehaltenen Wälzkörper auf die Laufbahn 4 gezogen werden. Damit liegen auch dann die Wälzkörper samt Käfig an der oberen Führungsschiene 2 an, wenn – gemäß 1. – ein freitragender Käfigbereich vorliegt.

In der Ausgestaltung des Lagers gemäß 3 ist der Käfig 7 weitgehend eben ausgeführt, wobei in den beiden seitlichen Endbereichen je ein Magnet 9' bzw. 9'' angeordnet ist. Die magnetische Kraft F zieht ihn in die Bereiche 10 bzw. 11 der Laufbahn, so dass auch hier ein Verhindern des Durchhängens des Käfigs 7 verwirklicht ist.

Die Magnete 9, 9', 9'' sind als Dauermagnete (Permanentmagnete) ausgebildet. Diese behalten nach einer Magnetisierung diese über eine lange Zeit bei. Zur Herstellung dienen zumeist metallische Legierungen aus Eisen, Nickel und Aluminium mit Zusätzen aus Kobalt, Mangan und Kupfer oder auch keramische Oxidwerkstoffe, insbesondere Bariumoxid oder Eisenoxid. Besonders starke Magnete werden im Sinterverfahren aus seltenen Erden wie z.B. Kobalt-Samarium oder Neodym-Eisen-Bor hergestellt.

1
Linearlager (Linearführung)
2
Führungsschiene
3
Führungsschiene
4
Laufbahn
5
Laufbahn
6
Wälzkörper
7
Käfig
8
Mittel zum Verhindern des Durchhängens
9
Magnet
9'
Magnet
9''
Magnet
10
Schenkel der Laufbahn
11
Schenkel der Laufbahn
T
translatorische Verschieberichtung
F
magnetische Kraft


Anspruch[de]
Linearlager (1) mit zwei in eine translatorische Verschieberichtung (T) relativ zueinander verschieblichen Führungsschienen (2, 3), die jeweils mindestens eine Laufbahn (4, 5) für Wälzkörper (6) aufweisen, und mit zwischen den beiden Führungsschienen (2, 3) angeordneten Wälzkörpern (6), die von einem Käfig (7) geführt bzw. gehalten werden, wobei der Käfig (7) mit Mitteln (8) versehen ist, die ein schwerkraftbedingtes Durchhängen des Käfigs (7) verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8), die das Durchhängen verhindern, mindestens einen Magneten (9, 9', 9'') aufweisen, der am oder im Käfig (7) oder an oder in einer Führungsschiene (2, 3) angeordnet ist und eine magnetische Kraft (F) zwischen dem Käfig (7) und mindestens einer Führungsschiene (2, 3) ausübt, wobei der mindestens eine Magnet (9, 9', 9'') im Falle seiner Anordnung am oder im Käfig (7) außerhalb der Aufnahmetaschen für die Wälzkörper (6) angeordnet ist. Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem mindestens einen Magneten (9, 9', 9'') ausgeübte Kraft (F) den Käfig (7) in Richtung der Laufbahn (4, 5) mindestens einer Führungsschiene (2, 3) zieht. Linearlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet (9, 9', 9'') am oder im Käfig (7) angeordnet ist. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (7) aus Kunststoff besteht. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl Magnete (9, 9', 9'') vorhanden sind, die entlang der Erstreckung des Käfigs (7) bzw. der Führungsschienen (2, 3) in translatorische Verschieberichtung (T) beabstandet voneinander angeordnet sind. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Magnete (9, 9', 9'') nur in den Endbereichen des Käfigs (7), in translatorische Verschieberichtung (T) betrachtet, angeordnet sind. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (4, 5) für Wälzkörper (6) V-förmig ausgebildet ist und jeweils ein Magnet (9', 9'') nahe eines Schenkels (10, 11) der Laufbahn (4, 5) angeordnet ist. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) im Käfig (7) in Aufnahmetaschen des Käfigs (7) nebeneinander angeordnet sind. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (7) in translatorische Verschieberichtung länger ausgebildet ist als mindestens eine der Führungsschienen (2, 3). Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet (9) ein Permanentmagnet ist. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kreuzrollenlager ausgeführt ist. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es als Nadellager ausgeführt ist. Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kugellager ausgeführt ist.






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