线性导引装置的制作方法

专利名称：线性导引装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有轨道和滚轮单元的线性导引装置，该轨道具 有两个位于对置侧面上的成型部，其中滚轮单元和轨道可以彼此相对 地在轨道纵向方向上滑移，并且其中滚轮单元具有至少两个滚轮，它 们可以在轨道的对置侧面的成型部上滚动。此外本发明涉及一种此类 线性导引装置的滚轮单元。
背景技术：
上述类型的线性导引装置是已知的。EP 0 916 860 Bl ( INA Waelzlager Schaeffler )示出了例如一种直线轴承装置，其具有导轨、 承载体和至少一副滚动轮，该滚动轮构造成滚动轴承的轴承外圏。该 导轨例如由铝合金制成，并具有用于容纳由钢制成的滑轨的槽。在每 个轴承内圏上与端面邻接固定有使轴承内圏对中心的对中环，该对中 环插在承载体的配合孔中。US 3,661,431 ( Bishop-Wisecarver Corporation)示出了具有V 形导槽的导引轮，其中该导槽的内侧面和外侧面分别互相具有90°角。 由此可以，该导引轮能够在V形轨道的两个侧面上滚动。该滚轮支承 在具有偏心轴套的球轴承上，该偏心轴套能够匹配滚4仑和轨道之间的 间隙。这样不同类型的轨道可以使用同一个滑车，或者滚轮间距匹配 于所使用的轨道的加工公差。此类的线性导引装置适合小负荷的运动并且只能够承受小的力。 具有平行于轨道纵轴线的分量的较大的力或者扭矩，由于在滚动轴承 中的间隙以及滚动轮和滑轨之间的间隙，导致承载体和导轨的相对位 置改变。由此一方面阻止承载体相对于轨道的纵向运动，另一方面产 生要运动的零件(例如刀具)的位置错误。DE G 90 16 625.6 (Nadella)涉及一种具有至少四个导引轮的滑 移座架，该滑移座架可以沿着纵向运动。该导引轮由线状圆棒构成并 且也可以具有弯曲的部分。该导引轮布置在矩形滑板的角上。每个导 引轮具有两个互相平行的滚动圏，它们通过轴承体可旋转地支承在轴上。下部滚动圈与纵向可滑移地固定在轴上的内圈共同作用。在内圈 和螺栓头之间布置有盘形弹簧。这使例如在直线行驶和曲线行驶之间 的过渡区域的应力能够补偿，其措施是通过间隙弹簧的压缩使在滚动 圈之间的间隙扩大，并且由此可以扩大滚轮的有效间距。此导轨也构造成用于小的负荷。为了也能够曲线行驶，导引轮的 有效间距在一定的界限内必需是可变的。不过这导致在较大的力作用 时，在导引轮和纵向导轨之间出现间隙，并由此妨碍直线运动并且失 去小车的准确位置。DE 38 29 276 C2 ( SKF Linearsysteme )涉及一种具有多个滚动 轮的承载体，具有滑移座架的导轨可以在滚轮之间滑移。该导轨在其 对称轴线上借助于螺栓固定在来回可运动的滑移座架上。滚动轮互相 以横交于导轨的平行旋转轴线对置，并且以圆周槽在对置轨道的拱形 的滚动轨上滚动。该滚动轮是双列径向推力球轴承的外圈。它的内圈 在螺栓上运转，其中在螺栓和轴承内圈之间布置有径向弹性的元件。 这引起滚动轮相对所属滚动轨的一定的预应力。该结构能够使用可简 单生产的螺栓以及用于固定滚动轮的弹性元件。通过滚轮相对导轨的预紧，产生线性导引装置的改善的性能，即 使在提高的负荷或者力的情况下也一样，其措施是该力直到 一个确定 的最大值能够通过在螺栓和轴承内圈之间的弹性元件来承受。不过该可能的预应力是结构上受限制的，并且不能很容易地调整 到预先规定的值。此外最大的力承受和位置的精度还受到球轴承中的 间隙限制。发明内容本发明的任务是，提供一种属于开始所述技术领域的线性导引装 置，它也适合于较大负荷的运动并且可以承受较大的力，而对导引装 置的运行性能或定位精度没有负面影响。该任务的解决通过权利要求1的特征阐明。根据本发明，滚轮借 助于预紧的径向推力球轴承支承在滚轮单元上，并且滚轮能够以预先 规定的力相对轨道预紧。通过不仅在径向推力球轴承中而且使滚轮相对轨道进行确定的预 紧，上述支承在较高的负荷下也是无间隙的。这样保证无摩擦的运行和精确的定位。上述预紧这样共同作用，在滚轮单元相对于轨道的所 有支承中都达到高的刚性，从而也能够承受较大的力。线性导引装置由此也适合于中等难度的加工过程的刀具运动，例 如激光切割，水射流切割或者木材加工。根据本发明的线性导引装置 由此可以替代结构复杂并且由此昂贵的循环球和循环滚子导引装置使 用。根据本发明的线性导引装置相对这两种导引装置此外能够获得较 高的动力，因为不象循环导引装置那样在转向时产生高的力。最后根 据本发明的线性导引装置由于其简单的结构和较小数量的运动零件是 长寿命的，并且对污物不敏感。对于根据本发明的线性导引装置，优选滚轮单元是滑车，它可以 相对位置固定的导轨进行运动。不过轨道连同布置在它上面的元件相 对于固定布置的滚轮单元进行滑移也是可以应用的。径向推力球轴承的预应力和滚轮相对轨道的预应力根据额定载荷 这样互相协调是有利的，即在径向推力球轴承中的最大偏差和滚轮(或 者它的旋转轴线)相对于轨道的最大偏差在额定载荷的情况下大约同 样大。由此在最小可能的滚动阻力时达到最大的支承刚度，因为可能的力承受由"最弱的元件"决定；元件的过大预应力由此只导致相应 较高的滚动阻力(以及相关构件的相应较高的负荷)，而不会明显提 高刚度。在允许的力的作用下剩余的(可容忍的)偏差应由此均匀地 分配到球轴承上或滚轮相对于轨道的支承上。预应力的协调可以根据 推测的最大力的大小和方向实现。在最大力方向不同的情况下，例如 滚轮单元在轨道不同地布置，或者在不同负荷的情况下，也可以在相 同力大小时对球轴承和滚轮选择其它的预应力。优选径向推力球轴承是双列的并且具有分开的内圏。这可以获得 高的预应力和高的压力角，并由此承受径向和轴向力，后者在两个方 向。在径向推力球轴承中的预应力可以通过内圏的协调和球直径的选 冲奪确定地预先规定。优选滚轮的滚动圏借助于径向推力球轴承支承在两侧被支撑的螺 栓上。通过螺栓的两侧支承显著地提高了结构的刚度，这样也可以在 滚轮和轨道之间确定地使用较大的预应力。线性导引装置由此可以承 受较大的最大力。同时螺栓可以构造成具有比较小的横截面，这样滚 轮支承可以更紧凑。如果要承受的最大力有限或者只在一个确定的方向出现，可以取 消两侧的支撑。在这种情况下螺栓有利地制成稍微更坚固的。滚轮中的至少 一 个滚轮支承在可调整的偏心轮上是有利的。这允 许对滚轮相对轨道的预先规定的预应力进行精确调整，同时对此也只 需使用比较小的力。 一次性调整好的预应力可以确定下来，其措施是 为偏心轮设置扭转止动装置。如果在位于轨道的对置侧面之一上的全 部滚轮都支承在可调整的偏心轮上，而在另 一轨道侧面上的全部滚轮 都支承在固定轴线上，那么通常这对于预应力的可靠调整是足够的。 通过偏心支承的滚轮的偏心度的调整带来的预应力于是分配到在轨道 两侧的滚轮上，其中量的分配取决于滚轮相对于轨道的布置以及待移 动的负荷的类型。替代方案是，设置其它的机构用于滚轮相对轨道的预应力的调整。 径向推力球轴承的轴承螺栓可以例如沿着直线的导向机构套到轨道上 去并由其移开。偏心轮有利地包括a) 偏心螺栓，滚轮通过径向推力球轴承支承在该偏心螺栓上；b) 轴承座圏，该轴承座圏可以套在偏心螺栓上；c) 具有内螺紋的锁紧螺母，该锁紧螺母可以利用内螺紋拧紧在偏 心螺栓的相应外螺紋上，这样轴承座圏固定夹紧在锁紧螺母和径向推 力球轴承之间并且径向推力球轴承被预紧，以及d) 夹紧板，该夹紧板在轴向可以这样拧紧，使它与轴承座圈的外 侧面以摩擦连接方式共同作用，并且固定该轴承座圈和偏心螺栓。偏'"、螺栓的被径向推力球轴承的内圈承载着的区段制成偏'"、的。 预应力的调整通过该螺栓的旋转进行，这样轴承轴线到滚轮和轨道的 接触面的距离被改变。通过锁紧螺母的拧紧，轴承座圈在轴向方向上 被压到径向推力球轴承的内圈上。由此提高内圏作用在球上的压力并 且由此在径向推力球轴承中建立预应力。该预应力在量上最终由在球 轴承中使用的球的大小和径向推力球轴承的内圏和外圈的几何特性确 定。在锁紧螺母拧紧后，锁紧螺母、轴承座圈、轴承螺栓以及本来的 径向推力球轴承构成一个组件，该组件可以使用在滚轮单元的相应位 置。可以为锁紧螺母设置已知的径向防松螺栓，以阻止锁紧螺母相对 于轴承螺栓转动。在滚轮单元安放在轨道上以后，偏心螺栓可以置于转动位置，在 该转动位置上达到滚轮和轨道之间的希望的预应力。此时在螺栓上的 锁紧螺母旋转并且夹紧的轴承座圏也跟随旋转。接着夹紧板在轴向方 向上拧紧，直到它以摩擦连接方式与跟它面对的轴承座圈的側面共同 作用，并由此固定锁紧螺母和偏心螺栓防止转动。由此保持了调整好 的预应力。因为夹紧板在轴向，也就是说在平行于轴承螺栓的方向上 移到轴承座圈上，并且在柠紧时不进行旋转，因此与已知的双螺母结 构相比，不会由于拧紧影响调整好的偏心度以及由此影响预应力。为 使夹紧板可以在轴向拧紧，可以设置例如多个螺栓，它们的螺杆穿过 在夹紧板边缘区域内的孔洞并且分别与滚轮单元中的螺紋共同作用。偏心螺栓具有成型的头部(例如具有六角的内成型部或者外成型 部)是有利的，该头部这样布置，使得相应滚轮相对轨道的预紧可以 借助于合适的扭矩扳手调整。接着调整好的预应力如上面所述借助于 夹紧板的拧紧进行固定。夹紧板优选具有中心的切口 ，偏心螺栓的成 型的头部可以通过该切口穿过。已知平行布置有多个(特别是两个)轨道的线性导引装置，其中每个轨道与沿着相应轨道可运动的单元共同作用，并且其中这些单元 机械刚性地连接，并且共同承担要移动的负荷。此类的导引装置由于 其较大的导向基础而具有较高的稳定性，并且由此可以承受较大的力。 不过轨道的距离沿着导轨不是准确恒定的，因为例如由于不同材料的 不同热膨胀或者由于机械影响在轨道距离上产生的微小差别。为了当 这种偏差存在时也可以无摩擦地工作，必需补偿不同的轨道距离。这 在本发明的框架下有利地由此进行，即滚轮单元之一 的滚轮这样支承， 使得它在其旋转轴线的方向上相对于滚轮单元可以移动。其它与另外 的轨道共同作用的滚轮单元与之相反具有轴向固定支承着的滚轮，这 样它的精确定位不会由于上述补偿而损害。为了可以获得轴向运动性，通过径向推力球轴承将滚轮支承在其 上的轴承螺栓优选固定在弹簧片的中心开口中，其中该弹簧片在其边 缘区域固定在滚轮单元上。该弹簧片是弹性的并由此使轴承螺栓连同 支承在其上的零件能够轴向运动，其中该运动通过滚轮单元的轴承为 相应的滚轮组件导引并且在必要时可以限制。为了使轴向运动能够进 行并且确定，弹簧片优选具有多个切缝。通过切缝长度和位置的选择可以预先确定用于轴向移动轴承螺栓需要的力。该切缝有利地这样构 造，即弹簧片是扭转刚性的，即轴承螺栓不能相对于滚轮单元转动。 这特别在偏心轮螺栓支承时要注意。优选滚轮在滚轮单元上这样布置，即它们的旋转轴线互相平行并 且平行于轨道的对置的侧面，以及垂直于轨道纵向方向。这允许滚轮 单元的紧凑结构并且可以实现径向推力球轴承的轴承螺栓的两侧支 撑。对此替代方案可以是，滚轮的旋转轴线具有互相不同的取向或者 倾斜于轨道的对置侧面，并例如与轨道的相应倾斜的滚动轨共同作用。优选至少两个滚轮的旋转轴线分布在同一个平面内，其中该平面 垂直于轨道纵向方向。滚轮由此在相对于轨道体对置的位置上作用在可以精确调整。由于滚轮的这种布置此外可以尽可能避免在轨道或者 滚轮单元上的弯曲力，例如在不是对置滚轮时出现的弯曲力。在本发 明的 一 种优选实施方式中，每个滚轮单元具有两副互相对置的滚轮， 并且由此不言而。俞可以沿着轨道运动并且可以紧凑地构造。轨道由淬火的并且磨过的镇静钢(Vollstahl)制成是有利的。这 种材料相对其它经常在滚轮导轨上应用的材料(例如轻金属，可能带 有钢附件)提供高的刚度并且可以非常精确、以小的制造公差加工。 它的热性能相对轻金属轨道也是有利的。最后这种轨道在商业上是可 以整体地以直到至少6m的长度提供。轨道的对置侧面的成型部优选构造为内成型部。由此可以在给定 滚轮单元大小的情况下，比可替代应用的外成型部方案使用较大直径 的滚轮；相应地在滚轮中为滚轮支承提供更多的空间。由此可以使用 具有更高负荷性能的较大轴承。上述成型部具有各两个倾斜的侧面是有利的，并且滚轮这样构造， 使每个滚轮与两个侧面共同作用。该成型部在横截面上是"V"形或者 "U"形的，其中滚轮的旋转轴线垂直于成型部横截面的对称平面。为 了接触两个侧面，使用了相对大的滚轮，它相应能承受高的力，并且 它在大的速度和加速度时只受到适度的回转速度或者角加速度。在给 定负荷下，由此可以减少滚轮数量并相应地减少费用和装置的重量。 如果该成型部是内成型部，可以此外在双列的径向推力球轴承的情况下最优地引开主要产生的、从两个侧面传递到滚轮上的力，其措施是 径向推力球轴承的压力角与侧面的倾角以及相应推测的力相匹配。与侧面共同作用的滚轮外表面优选凸出地弯曲。这样滚轮表面与 内成型部的侧向侧面确定了两个滚动点。差动滑移被避免，这样由于 负荷变化造成的滑移阻力的波动以及位置错误被降低到最小。优选径向推力球轴承中的压力角这样匹配于两个侧面的斜度，即 如果滚轮单元和轨道彼此相对地重叠或者并排地布置，那么在受负荷 的径向推力球轴承中产生基本上相同的分力。由此这种滚轮单元-轨 道结构可以以不同的方式安装，而不必提供不同的组合。例如考虑具 有两个滚轮副的滚轮单元，则在滚轮单元在侧面安装在轨道上的情况下，主要的径向力作用在四个径向推力球轴承中的两个上；与之相反， 如果滚轮单元悬挂在轨道下面，则主要作用轴向力，不过其中该轴向 力分配到所有四个径向推力球轴承上。压力角现在大约这样选择，即 分别通过受负荷的轴承的球传递的力在两种情况下大约同样大。此时 要注意，径向力比轴向力总是分配到更多数量的球上。试验证明，如 果对于通常的径向推力球轴承选4奪20-40° ，优选25-35。的压力角(测 量到径向延伸的直线)，则可以达到这个目标。由于其结构的刚度以及相应的位置精度，根据本发明的线性导引 装置可以装备测量系统，用于测取滚轮单元相对于轨道的位置。该测 量过程可以增量进行，不过该测量系统这样构造是有利的，即滚轮单 元的位置能够绝对地确定。由此该线性导引装置也可以用于高精度的 加工步骤。该测量系统例如可以具有集成在轨道中的标尺以及布置在 滚轮单元上的测量头，该测量头扫描标尺并可以确定它相对于轨道的 绝对位置。此类的系统对于循环球导引装置和循环滚子导引装置是已 知的，不过它在传统的滚轮导引装置上的应用由于缺少滑车在轨道上 的位置精度而不可行或者没有意义。由于上述的原因也可以使用制动系统，它固定在滚轮单元上并具 有制动楔块，该制动楔块可以与轨道的侧面共同作用，来停止滚轮单 元和轨道的相对运动。此类的制动系统对循环球导引装置和循环滚子 导引装置是已知的，不过不能使用在传统的滚轮导引装置上，因为在 滚轮单元和轨道之间的巨大间隙以及在不操纵的制动器的情况下制动 楔块和轨道的相应必需的大距离，不可能获得快速和准确的制动。与此相反，根据本发明的线性导引装置在这方面从滚轮单元在轨道上的 精确导引取得优点，制动楔块在预先规定的制动行程较小时也不在摩 擦轨道。方式和特征组合。附图简短说明用于说明实施例的附图示出

图1A 根据本发明的线性导引装置的斜视图；图IB平行于轨道纵向方向穿过线性导引装置的横截面的示意图；图2 线性导引装置的另一个斜视图； 图3A 线性导引装置的滚轮单元的横截面； 图3B 用于支承滚动轮的球轴承的详细视图； 图4A横交于轨道纵向方向穿过线性导引装置的横截面的示意 图，其中线性导引装置具有带有在轴向可运动的滚轮的滚轮单元。 图4B 平行于轨道纵向方向穿过滚轮单元的横截面； 图5 安放在轨道上的滚轮单元的斜视图；以及 图6 用于轴向可运动地支承滚轮的弹簧片的俯视图。 原则上在附图中相同的零件使用相同的标记。
具体实施方式
图1A示出了根据本发明的线性导引装置的斜视图，在图1B中示 意示出了平行于轨道纵向方向截切线性导引装置的横截面。该线性导 引装置包括一根直的轨道100和一个滚轮单元200 (滑车)，滚轮单元 可以沿着轨道100滑移。在图1A中，滚轮单元200的面对轨道100的 内侧面是可见的。该内侧面具有通道210用于容纳轨道100的一部分。 邻接于通道21(3并部分伸入到该通道中，在两侧各布置有两个滚轮2 31、 261; 241、 251 (也参看图1B)。它们的旋转轴线互相平行，垂直于專九 道100的纵向延展，并且也垂直于滚轮单元200的主平面。如在图1B 中可以看出，各两个滚轮231、 2"或者2M、 261相对于轨道100直 接面对，这样轨道IOO相当于被夹紧在相应的滚轮231、 241或者251、261之间。
布置在專九道100的同一侧的两个滚轮231、 261是偏心支承的，这 样如果滚轮单元200安放在轨道100上，那么滚轮231、 241、 251、 261 和4九道100之间的预应力就可以调整。
轨道100由淬火的镇静钢制成，并在两个对置的侧面上具有沿着 轨道纵向方向延伸的、精密磨削的内成型部101、 102。它们在横截面 上是U形的，其中从水平的底面101a、 102a互相对称地斜着向外延伸 出两个侧面101b、 101c、 102b、 102c,这样通道才黄截面从底面1 Ola、 102a开始扩大。每个滚轮231、 241、 251、 261分别与相应成型部101 或者102的两个侧面101b、 101c或者102b、 102c共同作用。滚轮相 应地确定尺寸，由于它们相对大的直径只产生适度的角加速度，这样 该线性导引装置可以使用直到12~15m/s的速度以及相应的加速度。
在内成型部102的底面102a中，给相应的测量系统布置有标尺104 (也参看图3A)。该标尺以对它已知的方式具有多个标记，它们标出 寿九道上的绝对位置。该标记可以不同地构造，并且例如可以光学或^兹 阻地测取。在滚轮单元200上为测量过程固定地布置有测量头，它具 有传感器，借助于该传感器可以测取标尺的位置信息(未示出)。测 取的信息处理成电子的(绝对的)位置参数，并例如传递到机器控制 器。
轨道100沿着它的纵向方向具有多个孔103,它们沿着轨道的对称 轴线分布，即平行于安放在轨道100上的滚轮单元200的滚轮轴线。 借助于这些孔103可以将轨道节约空间地沿着它的对称轴线与支架、 机器底架或墙壁旋紧，此时形成轨道的稳定支承。在轨道(不可见的) 对面侧，孑L 103邻接于其开口具有用于容纳螺栓头的凹槽。
如在图1中所示，滚轮单元200可以侧面安装在轨道100上，也 就是说，滚轮轴线在工作中是水平的。不过按照使用目的，这种布置 也可以绕着轨道纵轴线任意旋转，滚轮单元200特别可以悬挂布置在 轨道100的下面，这样滚轮轴线在工作中垂直取向。
图2示出了线性导引装置的另一个斜视图，其中滚轮单元200的 外侧面是可见的。
滚轮单元200具有四个轴套221、 222 、 22 3、 224用于容纳各一个 滚轮组件230、 240、 250、 260，其中每个滚轮组件230、 240、 250、260包括一个滚轮和相应的滚轮支承。滚轮组件230、 240、 250、 260 借助于夹紧板271、 272、 273固定在轴套221...224中，其中每个夹紧 板271、 272、 273可以通过布置在其边缘区域内的穿通的开口 27la借 助于螺栓与相应的轴套221、 222、 223、 224的边缘连接。在柠紧的状 态下，夹紧板271、 272、 273的下侧面与滚轮组件230、 240、 250、 260 的轴承座圈235、 245、 255的上侧面共同作用，并且一方面将滚轮组 件230、 240、 250、 260固定在轴套221...224中，并且另一方面通过 摩擦连接方式阻止滚轮组件230、 240、 250、 260相对于滚轮单元200 旋转。
夹紧板271、 272、 273在中心具有贯穿的圆形的切口 ，相应滚轮 轴承的轴承螺栓的六角头233a、 243a、 253a穿过该切口，并由此可以 从外面接触到。在图2中示出，滚4仑单元200的轴套224如何通过盖 板284封闭，它此外阻止污物从滚轮单元200外侧面的浸入。对于连 续的运行，其余的轴套221、 222、 223也利用这种盖板封闭。
图3A示出了线性导引装置的滚轮单元200的横截面，沿着横交于 轨道纵向方向的平面，该平面穿过两个相对于轨道100互相对置的滚 轮231、 241的轴承的中心延伸。滚轮组件230、 240包括各一个轴承 螺栓2 33、 243,在它们上面支承有径向推力球轴承236、 246的分开的 内圈237 、 247。这种的径向推力球轴承236在图3B中详细示出。径向 推力球轴承236、 246是双列的，它们的外圏238、 248在它的外侧面 同时构成滚轮231、 241的滚动面2 32 、 242。内圏237 、 247和外圏238、 248由淬透的球轴承钢(Kugellagerstahl )制成。在径向推力球轴承 236、 246的对称平面与通过单个滚子在内圏237、 247和外圈2 38、 248 之间所传递的力之间的压力角a约为25° ,从而作用在轴承上的力， 不仅当滚轮单元200侧面地布置在轨道100上的情况下，而且在悬挂 布置的情况下，都可以近似良好地承受。
滚动面232、 242在4黄截面中具有一个平4亍于4九道100的相应侧面 延伸的中间区段232a、 242a以及在侧面与此连接的斜着延伸的侧面区 段232b、 232c、 242b、 242c，这样滚动面232 、 242在这个区域内具有 锥形的形状。侧面区li 232b、 232c、 242b、 242c 4妾触4九道100的相应 侧面101b、 101c、 102b、 102c并且轻微凸出地弯曲(鼓起)，这样滚 动面232 、 242与寿九道100的内成型部101、 102的侧面101b、 101c、102b、 102c产生确定的滚动点，并且避免滚轮231、 241和轨道100之 间的差动滑移。
径向推力球轴承236、 246的内圏237、 247固定地夹紧在轴承螺 栓233、 243的轮缘形的支承区段233c、 243c和(无螺紋的)轴承座 圏235、 245之间。轴承座圈235 、 245在内圏237、 247和锁紧螺母234、 244之间轴向不可滑移地固定在轴承螺栓233、 243上。锁紧螺母234、 244通过内螺紋与轴承螺栓233、 243的外螺紋共同作用，并且在该螺 紋上如此地拧紧，使得相应的内圏237的两个部分237a、 237b(见图 3B)碰触。这样在径向推力球轴承236、 246中产生预应力，该预应力 在量上依赖内圈237 、 247和外圈238、 248的几何特性以及球239的 尺寸。
滚轮组件230、 24G的轴承螺栓233、 243在径向推力球轴承236、 246的内圈237、 247的两侧固定在滚4仑单元200上，即一方面通过轴 承座圏235 、 245的外表面在滚轮单元200的相应成型的轴套221、 222 中，以及另一方面以其轮缘形的支承区段233c、 M3c在构造在滚轮单 元200上的对向轴承(Gegenlager ) 215、 216中。
轴承螺栓233之一构造成偏心的，也就是说，支承着径向推力球 轴承236的内圏237的、横截面是圆形的区段233b相对于轴承螺栓2 33 的旋转轴线是偏心的。通过轴承螺栓233的旋转，由此可以调整滚轮 231到轨道100的距离或者滚轮231、 241和轨道100之间的预应力。 位于对面的滚轮241的轴承螺栓24 3在所示实施例中是中心的。
线性导引装置的组装和调整如下进行。首先将滚轮组件230、 240、 250、 260组装在一起，也就是说，滚轮231、 241与还没有张紧的球轴 承2 36、 246套在轴承螺栓233、 243上，直到径向推力球轴承236、 246 的内圈237 、 247接触到轮缘形的支承区段233c、 243c。接着将轴承座 圈235 、 245套在轴承螺栓233、 243上，并且将锁紧螺母234、 244在 轴承螺栓233、 243上拧紧，直到内圈237 、 247的两个部分237a、 237b; 247a、 247b碰触，并且由此径向推力球轴承236、 246被预紧至预先规 定的值。同时通过摩擦连接方式阻止轴承座圏235、 245相对于轴承螺 栓233、 243或者锁紧螺母234、 244的旋转。锁紧螺母234、 244的位 置现在利用(对它已知的)轴向止动装置来固定，例如通过径向穿过 锁紧螺母234、 244 —直延伸到轴承螺栓233、 243中的螺钉来固定(未示出)。
接着可以将滚轮组件230、 240、 250、 260装入滚轮单元20G的轴 套221、 222中，并且将滚轮单元200在侧面套在轨道100上，这样滚 轮231、 241的滚动面232、 242与轨道100的内成型部101、 102接触。 中心的滚轮组件230、 240、 250、 260现在可以通过柠上夹紧板272、 273固定在滚轮单元200上。
现在可以借助于扭矩扳手在偏心的轴承螺栓233的六角头233a上 调整其偏心度，并由此准确地调整预先规定的预应力。这种调整这样 被固定，即通过将夹紧板272也这样轴向拧紧，直到其以下侧面接触 到轴承座圏235的相应上表面，并且由此通过摩擦连接方式阻止滚轮 组件230、 260旋转以及由此阻止预紧的移动。因为夹紧板272轴向接 触轴承座圏235,不会由于拧紧对前面调整的预应力产生影响。
最后将盖板281、 282在滚轮单元200的外侧面上支承在轴套221、 222的开口上。盖板281、 282具有朝内的弹性的凸缘，它卡入夹紧板 271、 272的中心开口内，并由此将盖板281、 282固定在轴套221、 222 上。
图4A是平行于轨道纵向方向穿过线性导引装置的横截面的示意 图，该线性导引装置具有带轴向可运动的滚轮231、241的滚轮单元M1; 图4B示出了与此垂直的、在包含有滚轮231的旋转轴线的那个平面内 的横截面。图5是安装在轨道100上的滚轮单元201的斜视图。轨道 100与根据第一实施方式的轨道同样构造；具有轴向可运动的滚轮的滚 轮单元201同样尽可能相应于第一实施方式那样构造，不过其中所示 的滚轮单元201只包括两个位于对置的滚轮231、 241。下面论述与上 文在图1-3中示出的滚轮单元200的区别开始。
滚轮单元201与上述滚轮单元首先区别于滚轮231、 2"在滚轮单 元201的壳体上的不同支承。取代被夹紧在锁紧螺母234、 244和径向 推力球轴承2 36 、 246的内圏237 、 247之间并由此将轴承螺栓233、 243 轴向不可滑移地固定在壳体上的轴承座圏，而是使用了多个分配在支 承上的元件，这些元件允许轴承螺栓233、 243的以及由此滚轮231、 241的轴向运动性。这些元件包括弹簧片301、 302,它们沿着其圆周 夹紧在夹紧板272、 27 3和滚轮单元201的壳体之间。在弹簧片301、 302的中心开口 301a中(参见图6 ),弹簧片在轴承螺栓2 33、 243上借助于挡圈311、 312夹紧在锁紧螺母234、 244和径向推力球轴承236、 246的内圏237、 247之间。
在图6中在俯视图中示出的弹簧片301由厚度约0. 2隨的弹簧钢 制成。从弹簧片301上对称地切割出多个切缝301b,优选借助于激光 切割，它可以获得无毛刺的切口和小的切缝宽度。切缝301b具有基本 上圆弧形的、平行于弹簧片301的圆周延伸的区段，其上连接有弯回 的、基本上径向的区段。四个切缝301b中心对称地沿着外侧的圆进行 布置，它们的径向区段相对于圆弧形区段指向外。四个另外的切缝分 别与外侧的切缝偏移45° ，同样中心对称地沿着内侧的圓进行布置， 其中它们的径向区段指向内。切缝301b的这种布置允许中心开口 301a 相对于弹簧片301的圆周在轴向的、也就是说指向于弹簧片301的主 平面进行运动，不过它对于开口 301a相对于圆周的扭转运动则具有很 高的刚性。
通过弹簧片301、 302的相应弹性变形，轴承螺栓233、 243和固 定在它上面的滚轮231、 241连同锁紧螺母234、 244和挡圈311、 312 可以由此在轴向上、也就是说平行于滚轮轴线运动。这些元件的运动 通过导引环313、 314的内表面以及通过在滚轮单元201的壳体上的对 向轴承215、 216来导引，其中导引环313、 314构成了用于中间件295 、 296的外表面的滑移轴承，轴承螺栓233、 243的轮缘形的区段233c、 243c轴向可滑移地在对向轴承215、 216中导引。导引环313、 314可 旋转但是轴向不可滑移地固定在挡圈3U、312上。为此目的，挡圈311、 312在其下侧面具有环形的凹槽，在其中容纳有导引环313、 314的相 应的环形的突起。此外挡圈311、 312的最上面的区段具有外螺紋，在 它上面拧紧有用于固定垫圈317、 318的螺母315、 316。在垫圈317、 318和突起之间轴向固定了导引环313、 314，不过挡圈311、 312可以 不受导引环313、 314影响地绕着其轴线旋转。导引环313、 314的外 径与滚轮组件的容纳部的内径相当，这样导《1环以及由此挡圈311 、 312 径向不可滑移地固定在壳体中。滚轮231、 241的运动在轴向方向上被 构造在壳体上的、用于轴承螺栓233、 243的最下面的轮缘形的支承区 段233c、 243c的止挡限制。滚轮231、 241的最大轴向行程约为l-2mm。
具有轴向可运动的滚轮231、 241的滚轮单元201例如使用在具有 两个互相机械刚性连接的、与平行的轨道共同作用的滚轮单元的结构中。第一滚轮单元具有两个轴向固定的滚轮，另一个滚轮单元具有两 个轴向可运动的滚轮。例如由于不同材料的不同热膨胀引起的轨道距 离的差别，可以由此补偿直到一定的上限，而不损害第一滚轮单元的精确定位。不过滚轮单元201也可以用于其它的任务，其中希望滚轮 位置相对于单元壳体(以及布置在其上的元件)进行轴向的补偿。滚轮单元除了具有与轨道IOO接触的滚轮231、 241外，还经常具 有其它元件，它们必需匹配地与4九道100共同作用，例如测量或制动 系统的组件或者用于对滚轮导引装置进行定期润滑的润滑板。由图4B 可以看出，匹配地与轨道共同作用的润滑板321、 322如何能够固定在 具有轴向可运动的滚轮231的滚轮单元201上。导引环313平行于轨 道纵向方向在两侧具有扇形的凹槽。在该凹槽中，分别容纳一个固定 件323、 324。它们与滚轮231 —起在轴向方向上可以运动，并使端板 202 、 203能够借助于径向螺钉325、 326固定，该螺钉的外螺紋和固定 件3 2 3 、 3 2 4中的内螺紋共同作用，并且它们的螺栓头固定滚轮单元2 01 的端板202、 203。然后润滑板321、 322 (以及其它的附件)可以固定 在端板202、 203上，并且由此始终具有如同与轨道共同作用的滚轮231 一样的轴向位置。本发明不限于所示实施例。根据具体的应用，可以例如针对成型 部的类型、横截面和形状，或者针对在基体上的固定方式来改变轨道 的几何特性。滚轮在滚轮单元上的数量、类型和布置，滚轮轴承的详 细参数以及它们在滚轮单元上的固定方式也是可变的。设定好的预应单元还可以设有高效率的制动系统，它同样与轨道共同作用，其中测 量系统和制动系统有利地与轨道的不同区域合作，由此不发生互相的不利影响。概括地说明，通过本发明提供一种线性导引装置，它也适合于移 动较大负荷，并且可以承受相应的力，而对导引装置的运行性能或定 位精度没有不利影响。
权利要求
1.线性导引装置，具有a)轨道(100)，其在两个对置的侧面上具有成型部(101、102)；b)滚轮单元(200)，其中滚轮单元(200)和轨道(100)可以彼此相对地在轨道的纵向方向上滑移；c)其中滚轮单元(200)具有至少两个滚轮(231、241、251、261)，这些滚轮可以在轨道(100)的对置侧面的成型部(101、102)上滚动；其特征在于，d)所述滚轮(231、241、251、261)借助于预紧的径向推力球轴承(236、246)支承在滚轮单元(200)上；并且e)所述滚轮(231、241、251、261)能够以预先规定的力相对于轨道(100)预紧。
2. 根据权利要求1所述的线性导引装置，其特征在于，所述径 向推力球轴承(236、 246 )的预应力和滚轮(231、 241、 251、 261) 相对轨道(100)的预应力根据额定载荷这样互相协调，使得在径向推 力球轴承(236 、 246 )中的最大偏差和滚轮(231、 241、 251、 261) 相对轨道(100)的最大偏差在额定载荷的情况下大约同样大。
3. 根据权利要求1或2所述的线性导引装置，其特征在于，所 述径向推力球轴承(236、 246 )是双列的，并且具有分开的内圏(237 、 247 )。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于，所述滚轮(231、 241、 251、 261)的滚动圈(238 、 248 )借助 于径向推力球轴承(236、 246 )支承在两侧被支撑的螺栓(233、 243 )上。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于，滚轮(2M、 261 )中的至少一个滚轮支承在可调整的偏心轮(233, 234, 271 )上。
6. 根据权利要求5所述的线性导引装置，其特征在于，所述偏 心轮包括a) 偏心螺栓(233),滚轮(231)通过径向推力球轴承(236 ) 支承在该偏心螺栓上；b) 轴承座圈(235 ),该轴承座圏可以套在偏心螺栓(2B)上；c) 具有内螺紋的锁紧螺母(234 ),该锁紧螺母(234 )可以通过 内螺紋拧紧在偏心螺栓(233 )的相应外螺紋上，这样轴承座圏(235 ) 被固定夹紧在锁紧螺母(234 )和径向推力球轴承(236 )之间，并且 径向推力球轴承(236 )被预应力，以及d) 夹紧板(271),该夹紧板(271 )在轴向方向上可以这样拧紧， 使得夹紧板以摩擦连接方式与轴承座圏(235 )的外侧面共同作用，并 且将该轴承座圈和偏心螺栓(233 )固定。
7. 根据权利要求6所述的线性导引装置，其特征在于，所述偏 心螺栓(233 )具有成型的头部(233a),该头部这样布置，使得相应 滚轮(231 )相对轨道(100)的预应力可以借助于匹配的扭矩扳手进 行调整，并且接着可以借助于夹紧板(271)的拧紧进行固定。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于，所述滚轮(231、 241)这样支承在滚轮单元(201)上，使得滚 轮在其旋转轴线的方向上相对于滚轮单元(201)可以运动。
9. 根据权利要求8所述的线性导引装置，其特征在于，通过径 向推力球轴承(236 、 246 )在其上支承有滚轮(231、 2")的轴承螺 栓(2 33 、 243 )被固定在弹簧片(301、 302 )的中心开口中，其中弹 簧片(301、 302 )在其边缘区域内固定在滚轮单元(201)上，并且其 中弹簧片(301、 302 )优选具有多个切缝("lb)。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于，所述滚轮(231、 241、 251、 261)这样布置，使得它们的旋转 轴线互相平行，并且平行于轨道(100)的对置侧面，以及垂直于轨道 鈔人向方向。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于，至少两个滚轮(231、 241、 251、 261 )的旋转轴线在相同的平 面内延伸，其中该平面垂直于4九道纵向方向。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于，所述轨道UOO)由淬火并且磨过的镇静钢制成。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于，所述轨道(100)的对置侧面的成型部(101、 102)构造为内成 型部。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的线性导引装置，其特征在于，所述轨道(100)的对置侧面的成型部(101、 102)具有各两个 倾杀牛的侧面(101b、 101c、 102b、 102c),并且其中滚4仑(231、 241、 251、 261)这样构造，使得滚轮(231、 241、 251、 261)中的每个都 与两个侧面(101b、 101c、 102b、 102c)共同作用。
15. 根据权利要求14所述的线性导引装置，其特征在于，滚轮 (231、 241 )的与侧面(101b、 101c、 102b、 102c)共同作用的外表面(232b、 232c、 242b、 242c)凸出地弯曲。
16. 根据权利要求14或15所述的线性导引装置，其特征在于， 在所述径向推力球轴承(236 )中的压力角(a )这样匹配于两个侧面U01b、 101c)的斜度，使得当滚轮单元(200 )和轨道(100)彼此 重叠地或者并排地布置时，在受负荷的径向推力球轴承(236 )中存在 基本相同的分力。
17. 根据权利要求16所述的线性导引装置，其特征在于，所述压 力角(a )为20-40° ，优选25-35° 。
18. 根据权利要求1至17中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于测量系统，用于测取滚轮单元(200 )相对于轨道(100)的位置。
19. 根据权利要求1至18中任一项所述的线性导引装置，其特征 在于制动系统，该制动系统固定在滚轮单元(2 0 0 )上并具有制动楔块， 该制动楔块可以与轨道(1 0 0 )的侧面共同作用，用来对滚轮单元(2 0 0 ) 和轨道(1Q0)相对运动进行制动。
20.用于权利要求1至19中任一项所述的线性导引装置的滚轮单 元(2GG)具有a )至少两个滚轮(231、 241、 251、 261 ),它们可以在轨道(100) 的对置侧面的成型部(101、 102)上滚动； 其特征在于，b) 所述滚轮(231、 241、 251、 261 )借助于预紧的径向推力球轴 承(2 36 、 246 )支承在滚轮单元(200 )上；以及c) 所述滚轮(231、 241、 251、 261 )可以以预先弄见定的力相对轨 道(100)预紧。
全文摘要
线性导引装置，包括在两个对置的侧面上具有成型部(101、102)的轨道(100)以及滚轮单元(200)，其中滚轮单元(200)和轨道(100)彼此相对地在轨道纵向方向上可以滑移。滚轮单元(200)具有至少两个滚轮(231、241)，它们可以在轨道(100)的对置侧面的成型部(101、102)上滑移。滚轮(231、241)借助于预紧的径向推力球轴承(236、246)支承在滚轮单元(200)上，并且可以以预先规定的力相对轨道(100)预紧。通过在径向推力球轴承(236、246)中的以及滚轮(231、241)相对轨道(100)的预应力，这种支承在较高的负荷下也是无间隙的，这样保证无摩擦的工作和精确的定位。预应力这样共同作用，使得在滚轮单元(200)相对于轨道(100)的所有支承中都达到高的刚性，从而能够承受较大的力。线性导引装置由此也适合于中等难度的加工过程的刀具运动，例如激光切割，水射流切割或者木材加工。
文档编号F16C29/04GK101238297SQ200680027407
公开日2008年8月6日 申请日期2006年7月20日 优先权日2005年7月27日
发明者C·弗莱什, R·古德尔, W·朱劳夫 申请人:古德尔集团股份公司