ДВУСТОРОННЯЯ ЛИНЕЙНАЯ ОПОРА КАЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F16C29/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве опоры направляющих качения металлорежущих станков и приборов.

Известны линейные опоры качения, применяемые в линейно перемещающихся узлах, представляющих собою тела качения шарики или ролики, расположенные между двумя перемещающимися относительно друг друга корпусными деталями. В случае использования их в качестве двусторонних опор применяют два ряда тел качения [1] Недостатком таких опор является то, что при перемещении подвижного узла тела качения перемещаются на расстояние в два раза меньше, чем узел. Следовательно, для узлов с большими перемещениями применение рассмотренных опор нецелесообразно.

Наиболее близким по технической сущности является двусторонняя линейная опора качения, установленная с предварительным натягом в двух противоположно расположенных плоских направляющих, одна из которых является базовой, а другая замыкающей, состоящая из корпуса и двух роликов, расположенных на осях, закрепленных в корпусе, один из которых несущий и установлен в контакте с базовой направляющей, а другой замыкающий в контакте с замыкающей направляющей, осевые линии обоих роликов, расположены в одной перпендикулярной к направляющим и к направлению движения плоскости, а ролики установлены на подшипниках качения [2]
Недостатком этой опоры является то, что усилие предварительного натяга, с которым она устанавливается, полностью воспринимается подшипниками качения и суммируется с внешней нагрузкой, действующей на опору. Поэтому величина предварительного натяга уменьшает нагрузочную способность опоры на величину силы натяга.

Другими недостатками прототипа, также как и аналогов, является необходимость точного изготовления направляющих, которая во многих случаях должна быть выше, чем требуется для обеспечения необходимых точностных характеристик станка.

Технический результат настоящей направляющей состоит в повышении нагрузочной способности посредством устранения воздействия сил предварительного натяга на подшипники роликов, повышения жесткости и снижение требований к точности направляющих.

Этот результат достигается тем, что в двусторонней линейной опоре качения, установленной с предварительным натягом в двух противоположно расположенных плоских направляющих, одна из которых является базовой, а другая замыкающей, состоящая из корпуса и двух роликов, расположенных на осях, закрепленных в корпусе, один из которых несущий и установлен в контакте с базовой направляющей, а другой замыкающий в контакте с замыкающей направляющей, осевые линии обоих роликов расположены в одной перпендикулярной к направляющим и к направлению движения плоскости, а ролики установлены на подшипниках качения, замыкающий ролик состоит из двух отдельных концентрично расположенных колец, у которых внутренний диаметр наружного кольца выполнен большим, чем наружный диаметр внутреннего кольца, а между ними с натягом по внутренней поверхности наружного кольца и по наружной поверхности внутреннего кольца установлены промежуточные кольца, имеющие по сравнению с наружным и внутренним кольцами большую податливость, при этом расстояние между осевыми линиями осей выбрано меньшим, чем сумма радиусов роликов на величину деформации наружного кольца замыкающего ролика. Кроме того, подшипник качения несущего ролика может быть установлен с предварительным натягом.

На фиг. 1 показана в разрезе двусторонняя линейная опора качения; на фиг. 2 опора показана в разрезе по Б-Б на фиг. 1.

Двусторонняя линейная опора качения выполнена в виде отдельного узла, прикрепленного к корпусной детали 1 подвижного узла винтами 2 и 3. Она состоит из корпуса 4 несущего ролика 5, установленного с предварительным натягом в игольчатом подшипнике 6. Предварительный натяг подшипника обеспечивается тем, что внутреннее кольцо 7 данного подшипника насажано на коническую поверхность детали 8 и закреплено на ней при помощи гайки 9, винта 10 и компенсатора 11. Несущий ролик 5 находится в контакте с базовой направляющей 12. Между несущим роликом 5 и замыкающей направляющей 13 и в контакте с ними расположен замыкающий ролик 14. Центры вращения роликов 5 и 14 расположены на линии, перпендикулярной к направляющим 12 и 13. Замыкающий ролик 14 посажен на подшипник 15, который закреплен на левой части 16 оси. Первая ее часть 17 закреплена на корпусе 4, причем левая 16 и правая 17 части оси связаны перемычкой 18. Перемычка 18 выполнена таким образом, что ее сечение - вытянутый прямоугольник, причем его длинная сторона параллельна направляющим 12 и 13. Затем обеспечивается жесткое закрепление замыкающего ролика 14 относительно корпуса 4 в направлении движения корпусной детали 1 и податливое в перпендикулярном направлении. Замыкающий ролик 14 выполнен в виде тонкостенного кольца, армированного с внутренней стороны резиновыми кольцами 19. Тем самым обеспечивается радиальная податливость замыкающего ролика 14.

Работа рассматриваемой двусторонней линейной опоры качения происходит следующим образом.

При перемещении корпусной детали 1 несущий ролик 5 приходит во вращение и катится по базовой направляющей 12. Будучи в контакте с несущим роликом 5 и замыкающей направляющей 13 замыкающий ролик 14 вращается в противоположном направлении. Поскольку замыкающий ролик 14 выполнен податливым оба ролика 5 и 14 оказываются всегда прижатыми к направляющим. Перемычка 18 не мешает упругому сжатию ролика 14 так как ее момент инерции в данном направлении мал, и она, поэтому, податлива. Вместе с тем перемычка 18 ограничивает сдвиг ролика 14 с занимаемого им положения в направлении движения, так как в этом направлении она выполнена жесткой, а сдвигающие силы практически отсутствуют. Имеется также упругое противодействие резиновых колец сдвигу ролика в рассматриваемом направлении.

Поскольку замыкающий ролик 14 выполнен податливым расстояние между направляющими 12 и 13 может быть выбрано меньшим, чем сумма диаметра роликов 5 и 14. Таким образом обеспечивается натяг опоры в направляющих, который пропорционален радиальной деформации наружного кольца замыкающего ролика 14. Очевидно также, что поскольку усилие натяга опоры проходит через центры вращения обоих роликов, оно не воспринимается подшипниками этих роликов. Подшипник качения 6 несущего ролика 5 воспринимает только внешнюю нагрузку на опору от сил, действующих на подвижную корпусную деталь 1.

Усилие предварительного натяга опоры должно быть выбрано таким образом, чтобы оно было большим, чем максимальная отрывающая нагрузка, действующая на корпусную деталь 1 и отрывающая несущий ролик 5 от базовой направляющей 12. Тогда данная опора может воспринимать двусторонние нагрузки.

Использование: в машиностроении в качестве опоры направляющих качения металлорежущих станков, а также приборов. Сущность: несущий ролик двусторонней линейной опоры качения установлен в корпусе опоры на предварительно натянутом подшипнике качения. Он находится в контакте с базовой направляющей и замыкающим роликом. Последний установлен на подшипнике качения на оси, закрепленной в корпусе опоры и выполненной податливой только в направлении, перпендикулярном направляющим. При этом центр вращения замыкающего ролика расположен на линии, перпендикулярной к направляющим и проходящей через центр вращения несущего ролика. Замыкающий ролик выполнен податливым в виде тонкостенного кольца, армированного с внутренней стороны резиновыми кольцами. Он находится в контакте с замыкающей направляющей. Податливость конструкции замыкающего ролика позволяет установить данную опору между направляющими с предварительным натягом, величина которого должна быть большей, чем внешняя нагрузка, отрывающая несущий ролик от базовой направляющей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двусторонняя линейная опора качения, установленная с предварительным натягом в двух противоположно расположенных плоских направляющих, одна из которых базовая, а другая замыкающая, состоящая из корпуса и двух роликов, расположенных на осях, закрепленных в корпусе, один из которых несущий находится в контакте с базовой направляющей, а другой замыкающий в контакте с замыкающей направляющей, причем осевые линии обоих роликов расположены в одной перпендикулярной к направляющим и к направлению движения плоскости, а ролики установлены на подшипниках качения, отличающаяся тем, что замыкающий ролик состоит из двух отдельных концентрично расположенных колец, у которых внутренний диаметр наружного кольца выполнен большим, чем наружный диаметр внутреннего кольца, а между ними с натягом по внутренней поверхности наружного кольца и по наружной поверхности внутреннего кольца установлены промежуточные кольца, имеющие по сравнению с наружным и внутренним кольцами большую податливость, при этом расстояние между осевыми линиями осей выбрано меньшим, чем сумма радиусов роликов на величину деформации наружного кольца замыкающего ролика. 2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что подшипник качения несущего ролика установлен с предварительным натягом.