CN101191517A - 线性单元 - Google Patents

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CN101191517A CNA2007101961364A CN200710196136A CN101191517A CN 101191517 A CN101191517 A CN 101191517A CN A2007101961364 A CNA2007101961364 A CN A2007101961364A CN 200710196136 A CN200710196136 A CN 200710196136A CN 101191517 A CN101191517 A CN 101191517A
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Abstract

本发明涉及一种线性单元，具有：至少一个导轨(12)；至少一个可在导轨(12)上移动的滑座(40)，其基本上U形构成并包括一个横梁段(42)和两个侧面臂段(44)，其中，段(42、44)部分环绕导轨(12)；设置在导轨(12)与滑座(40)之间无间隙的支承结构，其具有至少两个支承件和至少两个在导轨(12)上构成的支承面(14)，用于支承和引导支承件；和用于无间隙调整支承结构的装置。依据本发明支承件这样构成，使其为了无间隙调整支承结构而可相对于导轨(12)和滑座(40)转动。支承件依据本发明的可转动构成用于在调整支承结构时支承件自动相对于相应的支承面(14)定向。

Description

线性单元
技术领域
本发明涉及一种线性单元，具有导轨或支承型材、可在导轨或支承型材上移动的滑座、设置在导轨或支承型材与滑座之间的无间隙的支承结构，其具有支承件和在导轨或支承型材上构成的支承面，用于支承和引导支承件，线性单元还具有用于无间隙调整支承结构的装置。
背景技术
许多工业应用领域均使用上述类型的线性单元，其特别是可以进行精确的平移运动。公知线性单元的结构大多都非常复杂并通过大量的单个部件实现。这种线性单元的制造和安装相应地也耗费大量时间且昂贵。例如像更换支承结构的磨损部件等维修工作大多需要投入大量时间和开支。
发明内容
本发明的目的因此在于，克服现有技术的这些和其他缺陷并提供一种上述类型的线性单元，其利用简单手段低成本构成并保证既精确又持久可靠地引导。该线性单元可迅速并合理地制造和安装。此外还可以快速和简单地更换部件。
该目的依据本发明利用权利要求1的特征得以实现。本发明的优选实施方式为从属权利要求的主题。
依据本发明的线性单元包括：至少一个导轨；至少一个可在导轨上移动的滑座，其基本上U形构成并具有一个横梁段和两个侧面的臂段，其中，段部分环绕导轨；设置在导轨与滑座之间无间隙的支承结构，其具有至少两个支承件和至少两个在导轨上构成的支承面，用于支承和引导支承件；和用于无间隙调整支承结构的装置。
支承件在此方面依据本发明这样构成，使其为了无间隙调整支承结构而可相对于导轨和滑座转动。
依据本发明的线性单元因此以简单和低成本的结构为基础，这种结构可以使线性单元与用户方面极其不同的要求相配合。
此外，支承件依据本发明可转动构成的作用是，支承件在调整支承结构时自动相对于相应的支承面定向，从而支承件始终有选择地处于支承面上。滑座无间隙支承在导轨上并因此可以进行精确的运动。
本发明的目的还在于提供一种明显降低噪声形成的线性单元。
本发明的目的此外在于，提供一种具有线性单元滑座位置检测组件的线性单元。
滑座的侧面臂段具有至少一个在滑座总长度上延伸且具有基本上圆形或者半圆形横截面的容纳处。在各自臂段的内侧上，在容纳处中具有同样在滑座总长度上延伸的开口。容纳处内设置依据本发明可相对于滑座和导轨转动构成的支承件。支承件包括保持体，其横截面基本上为圆形并与所述容纳处对应。此外，支承件具有至少一排滚动体或者至少一个导轮，其通过容纳处内的开口向着支承面之一支承在导轨上。
依据本发明的线性单元在电动机上通过一个产生平移运动的直线电动机进行传动，其具有一个线圈架和至少一个永久磁铁并设置在导轨与滑座之间。在此方面，线圈架固定在滑座的横梁段上，而永久磁铁则设置并固定在导轨上以及与线圈架形成一个空隙。或者滑座或者导轨可以根据要求形成依据本发明线性单元的运动部件。
在依据本发明线性单元的一种优选实施方式中，滑座作为线性单元的运动部件设计，导轨不对称构成并形成一个通过导轨总长度延伸和不对称的容纳室，直线电动机固定在滑座上的线圈架延伸到该容纳室内。永久磁铁在此方面与线圈架相对设置在导轨底座的一个空隙内。
通过导轨的不对称构成，容纳室依据本发明包括一个侧面的自由空间，在这种线性单元上常用的电力线可与该自由空间一体化，该电力线作为那种形成直线电动机和检测滑座位置的传感器供电线路的柔性电缆在滑座的往复运动时引导和支承。
电力线的这种内置设置可以明显减少由于电力线产生的噪声形成。
在依据本发明线性单元的另一种优选实施方式中，导轨作为线性单元的运动部件设计，直线电动机固定在滑座横梁段上的线圈架且在导轨与滑座之间设置在导轨外部。导轨在此方面依据目的对称并尽可能紧凑式构成，特别是本发明的这种实施方式不以运动的电力线为基础，其出于减少噪声的目的安装在导轨下面。导轨仅在一个空隙内容纳直线电动机的永久磁铁，该空隙设置在一个与导轨的底座相对的导轨侧面上。
本发明这种实施方式的优点是，降低直线电动机运动部件的重量并因此也减少其惯性。这样还减少了直线电动机运动部件的运动所需的能耗。
在依据本发明线性单元的另一种优选实施方式中，导轨此外具有至少一个在导轨总长度上延伸的空隙，里面最好设置具有梯形螺纹的螺杆。螺杆与连接滑座的传感器共同形成用于检测线性单元运动部件位置的传感器组件。
附图说明
下面借助附图对本发明的优选实施方式进行详细说明，其中：
图1示出依据本发明线性单元第一实施方式的透视图；
图2示出图1所示线性单元导轨的截面图；
图3示出图1所示线性单元滑座的截面图；
图4示出图1和3所示的滑座及图1所示支承结构的支承件第一实施方式的线性单元的透视图；
图5示出图1和3所示的滑座及图1所示支承结构的支承件第二实施方式的线性单元的另一透视图；
图6示出图5所示滑座的另一透视图；
图7示出图1所示线性单元的截面图；
图8示出依据本发明线性单元第二实施方式的截面图；
图9示出依据本发明线性单元第三实施方式导轨的视图；
图10示出图1所示线性单元滑座另一实施方式的视图；
图11示出依据本发明线性单元第四实施方式的视图；以及
图12示出依据本发明线性单元第五实施方式的视图。
相同的附图符号下面表示相同的或者相似的部件。
具体实施方式
图1示出依据本发明线性单元10的第一优选实施方式，其具有导轨12和可在导轨12上移动的滑座40。滑座40基本上U形构成并包括一个横梁段42和两个侧面的臂段44(图3)，其中，段42、44部分环绕导轨12(图1和7)。在导轨12与滑座40之间设置无间隙的支承结构，其一方面具有支承件和另一方面具有在导轨12上构成的支承面14，用于支承和引导支承件。依据本发明，为了无间隙调整支承结构，支承件相对于导轨12和滑座40可转动地设置。可以设想，利用在相对于各臂段44的纵轴线X-X垂直的方向Z-Z上产生的力，设置在臂段44的孔62、64内(这里未示出的)且具有螺栓的调整件可以简单地实现支承结构的无间隙调整。
图1所示依据本发明线性单元10在电动机上借助一个直线电动机进行传动，其设置在导轨12与滑座40之间并具有一个线圈架80和一个永久磁铁82(图7)。线圈架80在此方面固定在滑座40的臂段44上，并通过不对称构成的导轨12的一个开口34延伸到一个在导轨12总长度上延伸的其容纳室16内。而在导轨12总长度上延伸的永久磁铁82则相反，在与导轨12底座30上的一个相同长度的隔离件84连接下，这样设置在一个与开口34相对的空隙18内，使线圈架80和导轨12通过一个空隙彼此相距。借助隔离件84从其侧面延伸到空隙18的槽20内并在导轨12总长度上延伸的两个法兰86，足够将永久磁铁82与导轨12相对定位。
这种直线电动机的工作原理专业人员公知并因此下面不再赘述。
容纳室16在此方面这样不对称构成，使其附加包括一个侧面的自由空间22，里面以支承和引导电缆的电力线23(图8)的方式安装形成直线电动机和一个(这里未示出的)用于检测滑座40位置的传感器供电线路的柔性电缆。在导轨12与自由空间22相对的空隙24内最好设置一个具有梯形螺纹的螺杆88，其与(这里未示出的)传感器共同形成一个作为依据本发明的线性单元整体组成部分的简单和低成本的传感器组件。两个空隙24在此方面在导轨12总长度上延伸并在其两端上同时作为螺栓8的容纳处使用，借助这些螺栓将导轨12的各自端面利用相应的板2覆盖。而导轨12底座30上的一个在导轨12总长度上延伸的空隙26则相反，用于在导轨的两端之一上容纳和引导依据本发明线性单元10电接线头6这里未示出的连接电缆。
金属的覆盖带36封闭导轨12的开口34并在此方面借助螺栓38利用盖板2连接在导轨12的各个末端上。在设置在导轨12的开口34两侧并在导轨12总长度上延伸的槽32内各有一个磁条90，其将金属覆盖带36与导轨12可松开地连接。覆盖带36在此方面通过导轨12横梁段44总计三个室56、58的一个室56延伸，其中，在一个靠近滑座的区域内，覆盖带36与两个磁条90分开，从而在滑座40运动时，覆盖带36在该靠近滑座的区域内与两个磁条90分开并导过室56。两个相对于室56侧向设置的室58主要用于减少滑座40的自重。
在由滑座40环绕的区域内，导轨12具有两个侧面的凸起部39(图2)，其各自具有两个支承面14并由滑座40的两个臂段44之一环绕，其中，两个支承面14与导轨12相关包括最好270°的角度。支承面14在此方面依据目的具有硬涂层。
在导轨12的底座30远离滑座40的面上在导轨12总长度上延伸的槽28可以使导轨12固定在一个所要求的位置上。
在滑座40横梁段42内侧上导轨12开口34两面上的各一个槽54内装入一个密封件92，将滑座40和导轨12彼此相对密封。横梁段42在外侧上具有T形槽60，其例如可以固定一个用于容纳工具或者工件的(这里未示出的)磨削钢板。
滑座40的侧面臂段44各自具有两个在滑座40总长度上延伸且具有基本上圆形横截面的容纳处46。在臂段44的内侧上，容纳处46具有各一个在滑座40总长度上延伸的开口47。与各开口47相对，构成一个同样在滑座40总长度上延伸且提供另一支承面48的槽49。容纳处46内各自设置一个或者两个支承件，其最好包括具有基本上圆形横截面的两部分的棒形保持件70。
按照滑座40图4所示的实施方式，容纳处46内设置各两个彼此相距的保持件70，其最好具有两排对角设置、采用油脂润滑的滚动体，其一方面通过导轨12支承面14上的开口47和另一方面向滑座40槽49内的支承面48支承。滚动体排的滚动体在此方面最好作为辊子构成。但需要指出的是，也可以考虑球体或者滚针作为滚动体排的滚动体。
与此相反，按照图5和6所示滑座40的实施方式，容纳处46内仅各自设置一个保持件70，其在滑座末端的区域内最好具有各一个采用油脂润滑的导轮74，其通过保持件70内一个相应矩形的空隙延伸并向两个支承面14、48支承。
在滑座40的两个臂段44内，容纳处46之间具有各一个向臂段内侧敞开的间隙50，其通过空隙52向着臂外侧扩径。出于无间隙调整支承的目的，这两个间隙50和空隙52使臂段44可以在一定程度上产生变形的柔性。在室56两侧的横梁段42内构成并相对于室58敞开的另外两个空隙52，与在滑座40两端上的臂段44的两个空隙52共同用作螺栓5的容纳处，借助其利用相应的板4覆盖滑座40的各个端面。
按照依据本发明线性单元10第二实施方式图8所示的截面图，导轨12的两个凸起部39这样各自具有两个钢板100，使钢板100形成支承面14。在此方面，在导轨12的各面上具有槽15，钢板100装入该槽内。钢板100可以或者材料接合或者形状接合地固定在导轨表面上，其中，在第一种情况下可以设想粘接、钎焊或者焊接，而在后一种情况下钢板100在槽中卷起。
为将钢板100卷起，凸起部39的槽15在一面上具有燕尾槽式的底切102并在另一面上具有通过滚压变形的弯边104，用于夹紧钢板100(图9)。
作为对此的选择，导轨12按照依据本发明线性单元10(图10)的第三实施方式，在两个凸起部39上具有一个按区域弯曲、形成两个支承面14的钢板101，其与凸起部39的造型相对应并环绕其。在此方面，钢板101与导轨12最好材料接合地连接。
在图1-10中所示依据本发明线性单元10的实施方式中，滑座40各自作为线性单元10的运动部件设计。这一点与这类滑座原则上常见的用途相应，但也可以包括多个滑座40。但需要指出的是，在这些实施方式中，运动方案也可以转换并因此设想导轨12作为线性单元10的运动部件使用。
而图11和12示出依据本发明的线性单元10的第四和第五实施方式，其具有作为其运动部件设计的导轨12。不同于上述实施方式(图1-10)，导轨12依据目的对称构成并在空隙18内仅容纳直线电动机的永久磁铁82，该间隙设置在与导轨12的底座30相对的面上。在由滑座40环绕的区域内，导轨12具有两个侧面的凹陷部41，其各自具有两个形成支承面14的槽，里面如此前与图9相关所述各自卷起一个钢板100。支承面14在此方面与导轨12相关包括最好90°的角度。在支承面14之间在各凹陷部41的最深位置，导轨12中构成空隙26，其适用于容纳这里未示出的螺杆，该螺杆形成用于检测滑座位置的简单且低成本传感器组件的组成部分。属于传感器组件的相应传感器为此目的能够固定在滑座40上。
直线电动机固定在滑座40横梁段42上的线圈架80在此方面与上述的实施方式(图1-10)相比不是设置在内部，而是确切地说设置在导轨12与滑座40之间导轨的外部。滑座40的两个臂段44各自具有一个基本上半圆形构成并在滑座40总长度上延伸的容纳处46，处于臂段44远离横梁段42的末端上。在此方面，容纳处46内具有各自两个在滑座40总长度上延伸并形成支承面48的槽49，其中，支承面48与各自的臂段44相关最好以90°的角度彼此设置。此外，在两个容纳处46的每一个内设置基本上圆形横截面最好两部分的棒形保持件70，在其末端上最好具有各两个交叉和连续设置、采用油脂润滑的导轮74，其通过相应矩形的空隙在保持件70内延伸并向着导轨12的支承面14、48和容纳处46支承。两个导轮74在此方面与支承面14、48的设置相对应形成最好90°的交叉角。
此外，在容纳处46与横梁段42之间两个臂段44的每一个上具有两个间隙或空隙52，其中一个依据目的设置在臂段44与横梁段42之间的过渡区内。出于无间隙调整支承的目的，两个空隙52使臂段44可以在一定程度上产生变形的柔性。此外，在两个空隙52之间两个臂段44的每一个上具有一个向臂内侧敞开、在臂段4总长度上延伸且最好T形的槽110。纵向六角体106设置在滑座40内线圈架80的两侧上并与其纵轴线X-X横向，该纵向六角体106通过各自两个旋入其末端的六方螺栓108嵌入槽110内。六角体106在此方面起到调整件的作用，可以设想借助在与各臂段44的纵轴线X-X水平方向Y-Y上产生的力简单地实现支承结构的无间隙调整。
图11和12中所示依据本发明线性单元10的实施方式特别适用于该单元的垂直设置，其也可以包括多个滑座40。在此方面，运动型材导轨12的紧凑式构成减少重量及其惯性。这样也降低了传动运动型材导轨12所需的能耗。
依据本发明线性单元10上述所有实施方式的共同之处是，无论导轨12还是滑座40均作为铝制最好整体的连铸型材构成。
此外在另一种这里未示出的实施方式中，依据本发明的线性单元10作为线性单元10的整体组成部分具有一个最好作为涡流制动器构成的制动单元。制动单元用于制动或者在一个所达到的位置上止动滑座40。
依据本发明的线性单元10上述所有实施方式均以简单和低成本的结构为基础，其可以使线性单元10与极其不同的要求简单和迅速配合。
支承件依据本发明可转动构成的作用是，支承件在借助调整件调整支承结构时自动相对于相应的支承面14、48定向。图12示出支承件相对于滑座40和导轨12的扭转。
无论是采用在导轨12内部引导电力线的方案(图1-10)还是采用传动导轨12的方案(图11和12)，在以这两种方案结合为基础的内置支承结构本身均在高速下噪声极低地工作。
附图标记
X-X   纵轴线
Y-Y   横轴线
Z-Z   垂直轴线
2     盖板
4     盖板
5     螺栓
6     电接线头
8     螺栓
10    线性单元
12    导轨
14    支承面
15    槽
16    容纳室
18    空隙
20    槽
22    自由空间
24    空隙
26    空隙
28    槽
30    底座
32    槽
34    开口
36    覆盖带
38    螺栓
39    凸起部
40    滑座
41    凹陷部
42    横梁段
44    臂段
46    容纳处
48    支承面
50    间隙
52    空隙
54    槽
56    室
58    室
60    槽
62    孔
64    孔
70    保持件
72    辊子链
74    辊子
80    线圈架
82    永久磁铁
84    隔离件
86    法兰
88    螺杆
90    磁条
92    密封件
100   钢板
101   钢板
102   槽的燕尾槽部分
104   弯边
106   六角体
108   六方螺栓
110   槽

Claims (33)

1.线性单元，具有
·至少一个导轨(1 2)，
·至少一个能在导轨(12)上移动的滑座(40)，其基本上U形构成并包括一个横梁段(42)和两个侧面的臂段(44)，其中，这些段(42、44)部分环绕导轨(12)，
·一个设置在导轨(12)与滑座(40)之间的无间隙的支承结构，其具有至少两个支承件和至少两个在导轨(12)上构成的支承面(14)，用于支承和引导支承件，
·用于无间隙调整支承结构的装置，
其特征在于，所述支承件这样构成，使其能够相对于所述导轨(12)和所述滑座(40)转动，以用于无间隙调整所述支承结构。
2.按权利要求1所述的线性单元，其中，导轨(12)在由滑座(40)环绕的区域内具有两个侧面的凸起部(39)或者凹陷部(41)，其各自由滑座(40)的两个臂段(44)之一环绕并具有一个支承面(14)。
3.按权利要求2所述的线性单元，其中，两个凸起部(39)各自具有两个支承面(14)，其与导轨(12)相关包括最好270°的角度。
4.按权利要求2所述的线性单元，其中，两个凹陷部(41)各自具有两个支承面(14)，其与导轨(12)相关包括最好90°的角度。
5.按权利要求1-4之一所述的线性单元，其中，支承面(14)具有硬涂层。
6.按权利要求1-4之一所述的线性单元，其中，支承面(14)具有至少一个钢板(100)。
7.按权利要求1-3之一所述的线性单元，其中，两个凸起部(39)上各自固定至少一个形成支承面(14)的分区域弯曲的钢板(101)。
8.按权利要求6或7所述的线性单元，其中，钢板(100、101)与导轨(12)材料接合地连接。
9.按权利要求6或7所述的线性单元，其中，钢板(100、101)与导轨(12)形状接合地连接。
10.按权利要求9所述的线性单元，其中，支承面(14)各自具有一个槽(15)，钢板(100)在该槽内卷起。
11.按权利要求10所述的线性单元，其中，槽(15)在一面上具有燕尾槽式底切(102)并在另一面上具有通过滚动变形和夹紧钢板(100)的弯边(104)。
12.按权利要求1-11之一所述的线性单元，其中，导轨(12)不对称构成并形成一个通过导轨(12)的总长度延伸用于直线电动机线圈架(80)的容纳室(16)，其中，容纳室(16)的开口(34)设置在导轨(12)靠近滑座(40)横梁段(42)的面上。
13.按权利要求12所述的线性单元，其中，容纳室(16)这样构成，使其附加包括一个侧面的自由空间(22)，用于容纳直线电动机的供电线路(23)和检测滑座(40)位置的传感器。
14.按权利要求12或13所述的线性单元，其中，导轨(12)上与容纳室(16)的开口(34)相对具有一个通过导轨(12)总长度延伸的空隙(18)，用于容纳直线电动机的至少一个永久磁铁(82)。
15.按权利要求1-11之一所述的线性单元，其中，导轨(12)对称构成并在靠近滑座(40)横梁段(42)的面上具有一个通过导轨(12)总长度延伸的空隙(18)，用于容纳直线电动机的至少一个永久磁铁(82)。
16.按权利要求1-15之一所述的线性单元，其中，滑座(40)的侧面臂段(44)各自具有用于支承件之一的至少一个通过滑座(40)总长度延伸的容纳处(46)，其中，容纳处(46)在各自臂段(44)的内侧上具有一个通过滑座(40)总长度延伸的开口(47)。
17.按权利要求16所述的线性单元，其中，容纳处(46)具有基本上圆形或者半圆形的横截面。
18.按权利要求16或17所述的线性单元，其中，各自的容纳处(46)内最好与相应的开口(47)相对具有至少另一个支承面(48)，用于支承和引导支承件。
19.按权利要求18所述的线性单元，其中，各自的容纳处(46)内具有两个支承面(48)，其中，两个支承面(48)与滑座(40)的各自臂段(44)相关最好以90°的角度彼此设置。
20.按权利要求1-19之一所述的线性单元，其中，滑座(40)的两个臂段(44)内各自具有至少一个向臂内侧敞开的间隙(50)，其向臂外侧具有扩径(52)。
21.按权利要求20所述的线性单元，其中，两个臂段(44)此外具有与同一纵轴线垂直设置的孔(62、64)，用于容纳调整支承结构的夹紧件。
22.按权利要求20所述的线性单元，其中，此外在臂段(44)与横梁段(42)之间滑座(40)的各自过渡区内具有至少另一个向臂内侧敞开的间隙。
23.按权利要求22所述的线性单元，其中，滑座(40)的两个臂段(44)内各自在两个间隙之间具有至少一个通过臂段(44)总长度延伸并向臂内侧敞开的槽(110)。
24.按权利要求1-23之一所述的线性单元，其中，支承件具有基本上圆形横截面的棒形保持件(70)。
25.按权利要求24所述的线性单元，其中，支承件此外具有至少两排向支承面(14、48)支承的滚动体，其中，滚动体排的滚动体作为球体、辊子或者滚针构成。
26.按权利要求24所述的线性单元，其中，支承件此外具有至少一个导轮(74)，其通过保持件(70)延伸并向支承面(14、48)支承。
27.按权利要求26所述的线性单元，其中，支承件具有两个交叉和连续设置、向支承面(14、48)支承的导轮(74)，其中，导轮(74)形成最好90°的交叉角。
28.按权利要求1-27之一所述的线性单元，其中，用于调整支承结构的装置在滑座(40)两个臂段(44)的各一个上包括至少一个与其横梁段(42)垂直设置的调整件。
29.按权利要求1-27之一所述的线性单元，其中，用于调整支承结构的装置包括至少一个与滑座(40)的两个臂段(44)垂直设置的调整件。
30.按权利要求29所述的线性单元，其中，调整件形成一个具有内螺纹纵向构成的六角体(106)，在其末端上插入各一个六方螺栓(108)。
31.按权利要求1-30之一所述的线性单元，其中，线性单元此外具有一个设置在导轨(12)与滑座(40)之间的直线电动机，包括一个线圈架(80)和至少一个永久磁铁(82)。
32.按权利要求1-31之一所述的线性单元，其中，线性单元此外具有一个传感器组件，包括螺杆(88)和用于检测滑座(40)位置的传感器。
33.按权利要求1-32之一所述的线性单元，其中，线性单元此外具有另一个作为制动单元工作的直线电动机。
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