CN101898517B - 具有导向滑座的线性导向装置及使其工作的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种具有导向滑座的线性导向装置及使其工作的方法，该线性导向装置(1)具有可在导轨(2)上纵向移动的导向滑座(3)和至少一个设置在可运动系统内的优选直接分配给导向滑座(3)的耗电器，例如像电子组件，其中，为耗电器分配自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统，以及其中，能量供应系统和/或者能量传输系统此外用于检测导向滑座(3)的至少一种当前工作状态而构成。该线性导向装置在考虑到为处于线性导向装置的运动系统内的耗电器提供电能所需部件的情况下，保证线性导向装置可靠工作的同时更加简单和成本低廉地构成。

Description

具有导向滑座的线性导向装置及使其工作的方法
技术领域
本发明涉及一种具有可在导轨上纵向移动的导向滑座的线性导向装置以及一种用于使这种线性导向装置工作的方法。
背景技术
线性导向装置或线性导向单元长期以来以极其不同的实施方式有所公开。例如DE 10 2005 021 345 A1公开了一种线性导向单元，其具有可纵向移动地设置在导轨上的导向滑座和纵向测量系统，测量系统的测量头与平行于导轨设置的实体量具共同作用，其中，与导轨相距设置的实体量具设置在线性导向单元的结构界限内部。
此外，DE 100 39 915 A1公开了一种导向装置，导向装置具有导轨的线性，在导轨上可纵向移动地支撑有导向滑座；该导向装置还具有使导向滑座纵向移动的传动装置，其作为具有设置在导轨上的电机部件和设置在导向滑座上的电机部件的电动机构成；以及具有分配给线性导向装置的纵向测量系统，其具有与导向滑座或者导轨相邻的、平行于导轨分布的测量条和可相对于测量条移动的测量头，其中，为纵向测量系统分配采用涡流板和环绕该涡流板的激励模块工作的加速度传感器。
用于评估、储存和需要时向可能的控制和调节装置传送传感器检测的测量值所需的电能可以通过本身公知的电池组（Batterie）提供，但其功率有限以及产生老化并因此需要费事地进行维护。此外，公知电池组的可以利用的温度范围也受到限制。
与此相比也可以将本身公知的蓄电池、压电元件或者温差发电器作为能量供应器使用（DE 10 2004 049 724 A1）。此外有人建议从动能中借助本身公知的感应系统产生电能，这些感应系统基本上具有用于拾取感应电压的磁铁和感应线圈以及加速度系统（DE 17 63 237 A1、DE 29 38 749 A1、DE 101 47 720 A1、DE 10 2005 022 519 A1、DE 10150 766 A1）。
发明内容
由此出发本发明的目的在于，提供一种线性导向装置，该装置在考虑到为处于线性导向装置的运动系统内的耗电器提供电能所需部件的情况下，保证线性导向装置可靠工作的同时更加简单和成本低廉地构成。本发明的目的此外在于，提供一种适用于使这种线性导向装置工作的方法。
该目的在装置方面得以实现，即线性导向装置具有可在导轨上纵向移动地设置的导向滑座和至少一个设置在运动系统内的耗电器，其中，为耗电器分配一个自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统，以及其中，能量供应系统和/或者能量传输系统此外用于检测导向滑座的至少一种当前工作状态而构成。
通过这种结构特别具有优点的是，传感任务由自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统承担，由此在考虑到传统技术解决方案的情况下（这些解决方案偏爱将各自单独的装置用于能量供应或者能量传输和用于线性导向装置的确定工作状态的感测），实现节省材料、成本还有重量。
据此例如可以设置为，能量供应系统和/或者能量传输系统用于检测导向滑座的当前速度或者位置而构成。
此外提出，自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统通过线性发电机构成。
线性发电机在这种情况下可以具有多个轴向依次的和在导轨上与导向滑座相邻设置的永久磁铁和/或者电磁铁形式的磁性感应源，为感应源分配至少一个固定在导向滑座上的感应线圈，其中，导向滑座的速度和/或者位置可以通过对随时间而不同的被感应出的电压分布、电压幅值和/或者各磁场的强度进行评估来测定。
磁性感应源在此可以具有优点地在导向滑座侧设置在用于导轨的固定件的向上不完全填充的孔内。
依据另一种方案合理的是，磁性感应源集成在对用于导轨的固定件的孔进行覆盖的覆盖带内。
至于自给自足的能量供应系统，其可以具有至少一个设置在导向滑座上的发电机，其传动轴与星形传动轮连接，星形传动轮先后嵌入多个轴向依次设置的对应间隙内或者导轨的孔内且该传动轮进行旋转。
依据一种与此不同的变动方案可以设置为，自给自足的能量供应系统和/或者能量传输系统也可以通过至少一个设置在导向滑座上的发电机构成，发电机的传动轴与星形传动轮连接，传动轮通过导向滑座的滚动体被传动。
最后，自给自足的能量供应系统和/或者能量传输系统也可以通过至少一个设置在导向滑座上的发电机构成，发电机的传动轴与摩擦轮连接，摩擦轮在导轨的对应接触面上滚动。
就此而言，上述自给自足的能量供应系统的传动轮或者摩擦轮也可以借助所分配的机械的环形弹簧预张紧，该环形弹簧适用于将其机械能在弹簧张力足够的情况下冲击式输送到发电机上。
此外，依据本发明的线性导向装置这样构成，使导向滑座的速度和/或者位置可以借助旋转角度传感器或者旋转速度传感器并通过评估所检测的数值进行测定。
如本发明所进一步设置的那样，此外可以为自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统分配至少一个设置在线性导向装置的可运动系统内的蓄能器，蓄能器例如通过本身公知的蓄电池、电容器或者电池组构成。
此外如本发明所设置的那样，可以为自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统分配至少一个设置在线性导向装置可运动系统内的用于检测导向滑座其他工作状态的传感器，如振动监测传感器。
最后设置为，其他的以及通过自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统构成的传感器通过线路或者无接触式地与本身公知的评估电子装置连接。这种评估电子装置也可以处于导向滑座上或者由导向滑座支承的负荷物上或者设置在导向滑座外部的静止系统内。
本发明此外涉及一种用于使具有依据本发明的线性导向装置特征的线性导向装置工作的方法，根据本发明的线性导向装置具有可在导轨上纵向移动的导向滑座和至少一个设置在可运动系统内的耗电器，其中，为耗电器分配一个自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统。依据本发明使该线性导向装置这样工作，即能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统附加用于检测导向滑座的至少一种当前工作状态。
能量供应系统和/或者能量传输系统可以以具有优点的方式例如附加用于检测导向滑座的当前速度和/或者当前位置。
此外在此具有优点的是，作为自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统使用线性发电机。
在这种情况下，依据目的使用具有多个轴向依次地且在固定的导轨上与导向滑座相邻地设置的永久磁铁和/或者电磁铁形式的磁性感应源的线性发电机，为磁性感应源分配至少一个固定在导向滑座上的感应线圈，其中，通过对所检测到的随时间而不同的被感应出的电压分布、电压幅值和/或者各磁场的强度进行评估，得出导向滑座的当前速度和/或者位置。
作为自给自足的能量供应系统也可以使用至少一个设置在导向滑座上的发电机，该发电机与旋转支承的星形传动轮作用连接，该传动轮先后嵌入导轨的多个轴向依次设置的对应间隙内或者孔内并进行旋转或者通过导向滑座的滚动体被传动，该发电机或者与旋转支承的摩擦轮作用连接，摩擦轮在导轨的对应接触面上滚动，其中，借助分配给传动轮或者摩擦轮或者其旋转轴的旋转角度传感器或者旋转速度传感器以及通过对借助传感器检测到的数值进行评估得出导向滑座的当前速度和/或者位置。
附图说明
下面借助附图的几种实施方式对本发明进行详细说明。其中：
图1示出本身公知的线性导向装置的俯视图，具有可在导轨上纵向移动的导向滑座；
图2示出沿图1剖面线I-I的剖面图；
图3示出依据本发明构成的导向滑座的示意单件图；
图4示出图3的导向滑座的侧视图；
图5示出与图4的导向滑座对应的和依据本发明构成的导轨的示意俯视图；
图6示出可分配给导轨和依据本发明构成的覆盖带；以及
图7示出导向滑座连同导轨组装下的示意图。
具体实施方式
图1所示的线性导向装置1具有可在导轨2上纵向移动的导向滑座3。导向滑座3以本身公知的方式借助这里未详细示出和在导轨2以及导向滑座3的运行滚道上引导的滚动体支承在导轨2上。滚动体在此在环行的滚动体通道4、5内循环，其中，导向滑座3的两侧设置有各两个轴向重叠设置的滚动体通道4、5。导向通道4、5在这种情况下各自由负荷通道4a、5a、回程通道4b、5b和两个未详细示出的、将负荷通道4a、5a与回程通道4b、5b环行连接的转向通道构成。
导轨2此外借助未详细示出的、但本身公知的机械固定件（例如像穿过导轨2的固定孔6的固定螺栓）固定在未示出的支承部件上，例如机床的支承主结构上。
正如开头已经详细介绍的那样，具有优点的是为依据分类的线性导向装置1分配若干耗电器，例如像传感器和适用的评估电子装置或具有处理器、数据存储器等的控制和调节装置，它们在线性导向装置1工作期间可以精确调节和控制导向滑座3的运动。这种耗电器在此可以直接设置在可运动系统内，最好设置在导向滑座3本身上。
对于评估、储存和需要时向控制和调节装置传送传感器检测的线性导向装置1的确定工作状态所需的电能可以借助本身公知的电池组、蓄电池、压电元件或者温差发电器提供。
此外，也适用电能从动能中借助本身公知的感应系统产生，这种感应系统基本上具有磁铁和用于拾取感应电压的感应线圈。
但所有这些公知的解决方案的共同之处在于，这些用于能量供应和/或者能量传输的并用于感测线性导向装置的确定工作状态的单独的装置增加了成本。与此不同的是，现在为线性导向装置1分配自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统，该系统此外用于检测导向滑座3的至少一种当前工作状态（例如导向滑座3的当前速度和/或者位置）而构成。
这样自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统优选通过本身公知的线性发电机构成，其具有多个轴向依次地和在位置固定的导轨2上与导向滑座3相邻地设置的永久磁铁和/或者电磁铁7a、7b形式的磁性感应源7，它们从它们那方面各自设置在导轨2的所存在的固定孔6的内部（图5）。
但与此相对也适用的是，磁性感应源7集成到对导轨2的存在的固定孔6进行覆盖的覆盖带8中（图6）。
为感应源7分配至少一个、现有多个固定在导向滑座3上的感应线圈9，它们最好设置在导向滑座3的预先提供的间隙10内（图3和图4）。
借助这样构成的自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统，通过导向滑座3线性运动时其感应线圈9经过感应源7的存在的各磁场11，可以特别简单和成本低廉地为可运动系统内部的上述耗电器提供电能。在这种情况下，出现应线圈9与磁场11之间的相对运动，由此再感应出感应线圈9内的电压（图7）。
此外，由于感应线圈9空间上移位设置，在使用本身公知的评估电子装置12的情况下，具有优点地可以通过对所感测到的测量值13（如随时间而不同的感应电压分布、电压幅值和/或者各磁场11的强度）进行评估，需要时借助源自导向滑座的基准运动的比较值得出导向滑座3的当前和/或者平均速度和/或者当前位置。这种数值具有优点地适用于控制和调节线性导向装置1的导向滑座3的移驶运行。
但本发明并不局限于上述实施例，而是还包括一种自给自足的能量供应系统，该系统通过至少一个设置在导向滑座3上的电的发电机构成。该发电机在其传动轴上具有星形传动轮，传动轮先后嵌入导轨2的多个轴向依次设置的以及对应的间隙内或者孔内并进行旋转。作为对此的选择，发电机轴上的星形传动轮也可以通过导向滑座3的滚动体传动。此外，发电机轴可以支承摩擦轮，摩擦轮在导轨2的对应接触面上滚动（未示出）。
导向滑座3的速度和/或者位置在这种情况下例如可以借助自身公知的传感器（如分配给传动轮或者摩擦轮或者其旋转轴的旋转角度传感器或者旋转速度传感器），并通过评估所检测的数值，需要时借助源自基准驶移的比较值进行测定。
通过本发明因此也可以同时包括，传动轮或者摩擦轮借助所分配的机械环形弹簧这样预张紧，使该环形弹簧然后适用于将其机械能在弹簧张力足够的情况下冲击式输送到发电机上（未示出）。
此外合理的是，为自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统分配至少一个未详细示出，但本身公知和设置在线性导向装置1的可运动系统内的蓄能器，如蓄电池、电容器或者电池组，由此在线性导向装置1静止的情况下也可以向所称的耗电器提供电能，例如以便向可运动系统外面的中央计算机单元或者评估电子装置输送确定的测量值，该可运动的系统具有优点地也可以无接触式实现。
为进行说明，图7示出设置评估电子装置的两种方案，其中一个评估电子装置12处于导向滑座3上且另一个评估电子装置12'处于线性导向装置1外面的不运动系统内。在无接触式传输测量值时，感应源的电磁交变场的基本振动可以作为载波信号使用，将代表测量值的有效信号以本身公知的方式调制到该载波信号上。
至于自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统也可以这样设计，使至少一个设置在线性导向装置的可运动系统内的用于检测导向滑座3至少其他工作状态的传感器（例如像未详细示出但本身公知并与前面已经提到的评估电子装置连接的振动传感器）可以被提供足够的电能。
此外可以设置为，如果通过感应线圈在导轨2的区域内产生在导向滑座的线圈内感应电压的交变场，能量传输系统在导向滑座3与导轨2之间相对运动时可以传输能量。这种类型的能量传输不言而喻也可以在导向滑座3静止时进行，并然后例如发挥用于设置在导向滑座3上的电蓄能器的充电站的功能。
附图符号
1     线性导向装置
2     导轨
3     导向滑座
4     滚动体通道
4a    负荷通道
4b    回程通道
5     滚动体通道
5a    负荷通道
5b    回程通道
6     固定孔
7     感应源
7a    永久磁铁
7b    电磁铁
8     覆盖带
9     感应线圈
10    间隙
11    磁场
12    评估电子装置
12'   评估电子装置
13    测量值

Claims (20)

1.线性导向装置（1），具有能在导轨（2）上纵向移动的导向滑座（3）和至少一个设置在能运动系统内的耗电器，其特征在于，为所述耗电器分配自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统，所述能量供应系统和/或者能量传输系统此外用于检测所述导向滑座（3）的至少一种当前工作状态而构成。
2.按权利要求1所述的线性导向装置，其特征在于，所述能量供应系统和/或者能量传输系统用于检测所述导向滑座（3）的当前速度或者位置而构成。
3.按权利要求1或2所述的线性导向装置，其特征在于，所述自给自足的能量供应系统和/或者所述无接触式能量传输系统通过线性发电机构成。
4.按权利要求3所述的线性导向装置，其特征在于，所述线性发电机具有多个轴向依次地且在所述导轨（2）上与所述导向滑座（3）相邻地设置的永久磁铁和/或者电磁铁（7a、7b）形式的磁性感应源（7），为所述磁性感应源（7）分配至少一个固定在所述导向滑座上的感应线圈（9），其中，所述导向滑座（3）的速度和/或者位置可以通过对随时间而不同被感应出的电压分布、电压幅值和/或者各磁场的强度进行评估而测定。
5.按权利要求4所述的线性导向装置，其特征在于，所述磁性感应源（7）在导向滑座侧设置在用于所述导轨（2）的固定件的孔（6）内。
6.按权利要求4所述的线性导向装置，其特征在于，所述磁性感应源（7）集成在对用于所述导轨（2）的固定件的孔（6）进行覆盖的覆盖带（8）中。
7.按权利要求1或2所述的线性导向装置，其特征在于，所述自给自足的能量供应系统和/或者能量传输系统通过至少一个设置在所述导向滑座（3）上的发电机构成，所述发电机的传动轴与星形传动轮连接，所述星形传动轮先后嵌入导轨（2）的多个轴向依次设置的对应间隙内或者孔内且所述星形传动轮进行旋转。
8.按权利要求1或2所述的线性导向装置，其特征在于，所述自给自足的能量供应系统和/或者能量传输系统通过至少一个设置在所述导向滑座（3）上的发电机构成，所述发电机的传动轴与星形传动轮连接，所述星形传动轮通过所述导向滑座（3）的滚动体被传动。
9.按权利要求1或2所述的线性导向装置，其特征在于，所述自给自足的能量供应系统和/或者能量传输系统通过至少一个设置在所述导向滑座（3）上的发电机构成，所述发电机的传动轴与摩擦轮连接，所述摩擦轮在所述导轨（2）的对应接触面上滚动。
10.按权利要求7所述的线性导向装置，其特征在于，所述导向滑座（3）的速度和/或者位置能够借助旋转角度传感器或者旋转速度传感器并通过对所检测的数值进行评估来测定。
11.按权利要求7所述的线性导向装置，其特征在于，所述传动轮与机械的环形弹簧连接，所述环形弹簧适用于将所述环形弹簧的机械能在弹簧张力足够的情况下冲击式地输送到所述发电机上。
12.按权利要求1或2所述的线性导向装置，其特征在于，为所述自给自足的能量供应系统和/或者所述无接触式能量传输系统分配设置在所述线性导向装置（1）的能运动系统内的至少一个蓄能器。
13.按权利要求12所述的线性导向装置，其特征在于，所述至少一个蓄能器通过蓄电池、电容器或者电池组构成。
14.按权利要求1或2所述的线性导向装置，其特征在于，为所述自给自足的能量供应系统和/或者所述无接触式能量传输系统分配至少一个设置在所述线性导向装置（1）的所述能运动系统内的用于检测所述导向滑座（3）的其他工作状态的传感器。
15.按权利要求1或2所述的线性导向装置，其特征在于，其他的且通过所述自给自足的能量供应系统和/或者所述无接触式能量传输系统构成的传感器通过线路或者无接触式地与评估电子装置（12,12’）连接。
16.按权利要求15所述的线性导向装置，其特征在于，所述评估电子装置（12,12’）设置在能纵向移动的所述导向滑座（3）上或者在所述导向滑座（3）外部的静止系统内。
17.用于使线性导向装置（1）工作的方法，所述线性导向装置（1）具有能在导轨（2）上纵向移动的导向滑座（3）和至少一个设置在能运动系统内的耗电器，其中，为所述耗电器分配自给自足的能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统，其特征在于，所述能量供应系统和/或者无接触式能量传输系统附加用于检测所述导向滑座（3）的至少一种当前工作状态。
18.按权利要求17所述的方法，其特征在于，所述能量供应系统和/或者能量传输系统附加用于检测所述导向滑座（3）的当前速度和/或者当前位置。
19.按权利要求18所述的方法，其特征在于，使用具有多个轴向依次地且在所述导轨（2）上与所述导向滑座（3）相邻地设置的永久磁铁和/或者电磁铁（7a、7b）形式的磁性感应源（7）的线性发电机，为所述磁性感应源（7）分配至少一个固定在所述导向滑座（3）上的感应线圈（9），其中，通过对所测量到的随时间而不同被感应出的电压分布、电压幅值和/或者各磁场的强度进行评估，得出所述导向滑座（3）的当前速度和/或者位置。
20.按权利要求9所述的线性导向装置，其特征在于，所述摩擦轮与机械的环形弹簧连接，所述环形弹簧适用于将所述环形弹簧的机械能在弹簧张力足够的情况下冲击式地输送到所述发电机上。
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