CN107588098A - 具有润滑膜监控功能和绝缘的运行轨道衬垫的线性运动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性运动装置，所述线性运动装置具有平行于纵轴线伸长的导引元件并且具有运动元件，运动元件通过滚动体被支承在导引元件上，其中设置了阻抗检测器件，用所述阻抗检测器件能够获取第一与第二测量处之间的复电阻抗，其中设置了润滑状态获取机构，用该润滑状态获取机构在使用复电阻抗的情况下能够获取所述滚动体的区域中的润滑状态。所述运动元件具有分开的基体以及分开的第一运行轨道衬垫，其中在所述第一运行轨道衬垫上布置了至少一个运行轨道，其中在所述第一运行轨道衬垫与所述基体之间如此布置了电绝缘件，使得所述基体与所述第一运行轨道衬垫之间的欧姆阻抗大于1MΩ，其中所述第一测量处被电连接到所述第一运行轨道衬垫上。

Description

具有润滑膜监控功能和绝缘的运行轨道衬垫的线性运动装置

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的线性运动装置以及一种用于运行所述线性运动装置的方法。

背景技术

由WO 2008/093652 A1公开了一种线性运动装置。以导轨的形式的导引元件平行于纵轴线来延伸。以导引车的形式的运动元件通过滚动体以能够沿着纵轴线的方向运动的方式被支承在所述导引车上。处于所述滚动体的区域中的润滑膜通过导引元件与运动元件之间的电阻抗测量来进行监控。为此，不仅所述导引元件而且所述运动元件都相对于环境被电绝缘。

发明内容

本发明的优点在于，在制造所述运动元件时就已经能够进行滚动体接触部相对于环境的必需的电绝缘。所述线性运动装置的使用者不必进行与此相关的努力。此外，所述电绝缘件能够特别容易地并且成本低廉地制造。除此以外，对于所述润滑膜的监控的可靠性得到改进。

按照权利要求1来提出，所述运动元件具有分开的基体以及分开的第一运行轨道衬垫，其中在所述第一运行轨道衬垫上布置了至少一个运行轨道，其中在所述第一运行轨道衬垫与所述基体之间如此布置了电绝缘件，使得所述基体与所述第一运行轨道衬垫之间的欧姆阻抗（Widerstand）大于1MΩ，其中所述第一测量处被电连接到所述第一运行轨道衬垫上。所述电绝缘件由此处于所述导引元件的内部，使得所述电绝缘件在所述导引元件的制造的范围内能够毫无问题地一同制造。所述线性运动装置的使用者在正常的情况下不与所述电绝缘件相接触。

所述线性运动装置能够是轨道导引机构，其中所述导引元件是导轨，其中所述运动元件是导引车（Führungswagen）。但是也能够涉及球衬套导引机构，对于所述球衬套导引机构来说所述导引元件是圆柱状的轴，其中所述运动元件是球衬套（Kugelbüchse）。复电阻抗优选拥有欧姆的份额（复阻抗的实部）和/或电容的份额（复阻抗的负的虚部），其中至少能够考虑，所述复电阻抗也具有电感的份额。所述导引元件优选由钢构成，所述钢至少在滚动接触的区域中经过硬化。所述第一运行轨道衬垫和/或第二运行轨道衬垫优选由经过硬化的钢构成。所述基体优选由未经硬化的钢构成。

在从属权利要求中说明了本发明的有利的拓展方案和改进方案。

能够规定，所述运动元件具有至少两个运行轨道，其中设置了分开的第二运行轨道衬垫，在所述第二运行轨道衬垫上布置了至少一个运行轨道，其中在所述第二运行轨道衬垫与所述基体之间如此设置了电绝缘件，使得所述基体、所述第一运行轨道衬垫与所述第二运行轨道衬垫之间的电阻抗分别成对地大于1MΩ，其中所述第二测量处至少间接地通过接地部来电连接到所述第二运行轨道衬垫上。由此在所述导引元件未接地的情况下能够对润滑状态进行监控。所述第一运行轨道衬垫和第二运行轨道衬垫包括所述电绝缘件优选彼此镜面对称地或者相同地构造。

能够规定，所述第二测量处至少间接地通过接地部来电连接到所述导引元件上。由此在所述导引元件接地的情况下能够对所述润滑状态进行监控。

能够规定，所述电绝缘件以第一运行轨道衬垫和/或第二运行轨道衬垫的和/或基体的涂覆部的形式用电绝缘的层来构造。这样的层能够特别容易地并且成本低廉地制成。所述层的厚度优选小于10μm，使得其对所述线性运动装置的预应力情况基本上没有影响。所述电绝缘的层优选材料锁合地与所述第一运行轨道衬垫或者第二运行轨道衬垫或者所述基体相连接。优选所述运行轨道衬垫被涂覆，因为这些运行轨道衬垫比所述基体小。由此能够成本特别低廉地实施所述涂覆。

能够规定，所述电绝缘的层是氧化铝层、磷酸盐层（Phosphatschicht）、类金刚石碳层（Diamond-Like-Carbon-Schicht）或者胶粘剂层。这些层拥有良好的绝缘作用并且能够成本低廉地制造。在使用胶粘剂层的情况下，相应的胶粘剂优选是电绝缘的聚合物。所述胶粘剂优选包括电绝缘的填料，所述电绝缘的填料最优选地以球体的形式由PEEK（聚醚醚酮）和/或玻璃构成。由此能够可靠地排除运行轨道衬垫和基体的金属的接触。

能够规定，所述电绝缘的层由分开的薄膜构成，所述薄膜材料锁合地与所述第一运行轨道衬垫和/或第二运行轨道衬垫和/或所述基体相连接。所述薄膜优选由聚合物和/或陶瓷构成。

能够规定，所述电绝缘的层至少在下述区域的范围内延伸，在所述区域上所述第一运行轨道衬垫或者第二运行轨道衬垫贴靠在所述基体上。由此保证运行轨道衬垫与基体之间的所力求达到的绝缘。优选所述运行轨道没有用所述电绝缘的层覆盖，使得其没有干扰对于所述润滑膜的监控。在此能够考虑所述第一运行轨道衬垫和/或第二运行轨道衬垫首先在其整个表面上设有所述电绝缘的层，其中所述电绝缘的层随后在所述至少一个运行轨道的区域中又被去除。这一方面能够通过以下方式来进行：相关的运行轨道在涂覆之后被研磨。但是也能够考虑，在运行期间在所述至少一个运行轨道的区域中通过硬的滚动体又将所述涂覆部去除。

能够规定，所述基体或者所述导引元件在横截面中看构造为U形，所述基体或者所述导引元件具有基座和第一支臂及第二支臂，其中为所述第一支臂分配了所述第一运行轨道衬垫，其中为所述第二支臂分配了一个或者所述第二运行轨道衬垫。在使用U形的基体的情况下，所述相应的运行轨道衬垫优选通过所述电绝缘件来贴靠在相关的支臂上。在使用U形的导引元件的情况下，所述相关的滚动体优选布置在所述运行轨道衬垫与所述相关的支臂之间。

能够规定，所述阻抗检测器件包括电流源和电压测量机构。所述电压测量机构能够是数模转换器。所述电流源能够是数模转换器，在所述数模转换器的后面连接了放大器。

在一种用于运行按本发明的线性运动装置的方法的范围内，在所述第一测量处上加入恒定的或者随时间可变的测量电流，其中测量所述第一测量处与第二测量处之间的测量电压，其中所述复电阻抗从所述测量电压和所述测量电流中获取。前述方法优选由所述阻抗检测器件来实施，所述阻抗检测器件最优选根据这种方法来设立。所述随时间可变的测量电流优选是正弦状的测量电流。优选如此选择所述测量电流的量，使得在单个的滚动接触部的区域中不超过0.1A/mm²的电流密度，以用于避免所述运行轨道和/或滚动体上的损坏。

能够规定，当所述运动元件优选以恒定的速度相对于所述导引元件运动时进行所述测量电流的加入和所述测量电压的测量。在停止状态中，所述滚动体至少逐点地直接地贴靠在所分配的运行轨道上，从而存在直接的电接触。只有通过所述滚动体的滚压运动才构成润滑膜，所述润滑膜引起明显不同于零的复阻抗。因为只有在存在足够的润滑剂时才构成所述润滑膜，所以能够通过对于所述复阻抗的测量来推断出足够的润滑。

所述阻抗检测器件与所述第一运行轨道衬垫或者第二运行轨道衬垫之间的电连接比如能够借助于相应的电导线的固定的或者不能松开的连接、尤其是通过粘接、熔焊或者钎焊来进行。但是也能够考虑，使用能够松开的电连接，所述电连接尤其是包括弹簧、比如扁形弹簧或者螺旋弹簧。由此能够将相应的电导线或者所分配的接触部朝所分配的第一运行轨道衬垫或者第二运行轨道衬垫挤压。为了改进所述电接触能够使用导电膏。

不言而喻，前面所提到的并且下面还要解释的特征不仅能够以所说明的组合而且能够以其它的组合或者单独地使用，而不会离开本发明的范围。

附图说明

下面借助于附图对本发明进行详细解释。附图中：

图1示出了按照本发明的第一种实施方式的线性运动装置；

图2示出了按照本发明的第二种实施方式的线性运动装置；并且

图3示出了在第一运行轨道衬垫的区域中的部分横截面。

附图标记列表：

10 线性运动装置（第一种实施方式）

10' 线性运动装置（第二种实施方式）

11 纵轴线

12 导引元件

13 配对运行轨道

14 滚动体

20 运动元件

21 第一运行轨道衬垫

22 第二运行轨道衬垫

23 运行轨道

24 基体

25 基座

26 第一支臂

27 第二支臂

28 滚动体保持件

29 V形的槽

40 电绝缘件

41 电绝缘的层

50 阻抗检测器件

51 电流源

52 电压测量机构

53 接地部

54 测量电流

55 测量电压

60 润滑状态获取机构

61 第一测量处

62 第二测量处。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的第一种实施方式的线性运动装置10。所述线性运动装置10包括导引元件12和运动元件20，所述导引元件和运动元件除了电绝缘件（在图3中附图标记40）比如按照EP 2 952 761 A1来构造。在此参照EP 2 952 761 A1的全部内容并且使其成为本申请的内容。所述导引元件12在此以导轨的形式来构造，所述导轨以在图1中示出的恒定的横截面形状平行于纵轴线11延伸，所述纵轴线垂直于图1的图纸平面来定向。所述导引元件12由钢构成并且在配对运行轨道（在图3中附图标记13）的区域中经过硬化。所述导引元件12由此是导电的。所述运动元件20在此以导引车的形式构造，所述导引车通过全部四行连续地环绕的滚动体14以能够沿着所述纵轴线11的方向运动的方式被支承在所述导引元件12上。所述运动元件20拥有U形的基体24，该基体具有基座25和第一及第二支臂26、27。所述导引元件12布置在所述第一与第二支臂26、27之间。

第一运行轨道衬垫21在内部贴靠在所述第一支臂26上，其中第二运行轨道衬垫22在内部贴靠在所述第二支臂27上。所述两个运行轨道衬垫21、22构造成彼此镜面对称，其中在两个运行轨道衬垫21、22上分别布置了两个运行轨道（在图3中附图标记23），所述运行轨道相应地平行于所述纵轴线11延伸。由滚动体14构成的每行都在所分配的运行轨道和所分配的配对运行轨道上滚动。所述滚动体在此是球体。所述两个运行轨道衬垫21、22和所述滚动体14由经过硬化的钢构成，因此其是导电的。所述基体24由未经硬化的钢构成，因此其同样是导电的。在所述第一运行轨道衬垫或者第二运行轨道衬垫21、22与所述基体24之间分别设置了一个电绝缘件(在图3中附图标记40)，参照图3对所述电绝缘件进行解释。所述电绝缘件引起：所述运行轨道衬垫21、22相对于所述基体24基本上完全被绝缘。

此外，设置了阻抗检测器件50，所述阻抗检测器件具有第一测量处和第二测量处61、62。所述阻抗检测器件50包括电流源51和电压测量机构52，所述电流源和电压测量机构被并联地连接到所述第一与第二测量处61、62之间。所述第一测量处61通过连接导线被电连接到所述第一运行轨道衬垫21上。所述第二测量处62间接地通过接地部53来连接到所述第二运行轨道衬垫22上，其中所述第二测量处也能够通过连接导线来连接到所述第二运行轨道衬垫22上。所述第一种实施方式为下述应用情况而设置，在所述应用情况中所述导引元件12相对于所述接地部53被电绝缘。在这里比如想到导轨，所述导轨被安装在由电绝缘的聚合物混凝土构成的机座上。

如果现在借助于所述电流源51来加入测量电流54，那么所述测量电流就能够基本上仅仅朝所述第一运行轨道衬垫21流动，因为所述电压测量机构52具有很高的内阻抗。所述测量电流从那里继续经过被分配给所述第一运行轨道衬垫21的滚动体14来流往所述导引元件12，继续经过被分配给所述第二运行轨道衬垫22的滚动体14来流往所述第二运行轨道衬垫22。所述测量电流54由所述第二运行轨道衬垫22经过所述接地部53返回流向所述电流源51，使得所述电路回路闭合。所述接地部53形成0伏特电位。

值得一提的电压降在前面所解释的电流通路中仅仅在所述滚动体接触部中产生，因为在那里可能存在不导电的润滑膜，所述润滑膜将所述滚动体14与所分配的运行轨道或者配对运行轨道分开。在使用交流电的情况下，通过所述润滑膜的电容作用可以额外地观察到测量电流与测量电压之间的相移。如果所述运动元件20没有相对于所述导引元件12运动，那么所述滚动体14就通过典型地存在的预应力被直接朝所述运行轨道和配对运行轨道挤压，其中可能在那里存在的润滑剂被排挤。所述电压降相应地小。只有在所述滚动体14足够快地滚动时才构成支撑的（tragend）的润滑膜，所述润滑膜引起电压降，所述电压降用所述电压测量机构52来测量。不言而喻，只有在存在足够的润滑剂时才构成这种润滑膜。由此，所提到的电压降或者测量电压55是用于所述线性运动装置10的足够的润滑的指标。

所述电流源51和所述电压测量机构52被连接到润滑状态获取机构60上。所述润滑状态获取机构60优选包括能够编程的数字计算器。所述电压测量机构优选包括模数转换器。所述数字计算器和所述模数转换器能够被合并在微型控制器中。所述润滑状态获取机构60优选在下述时刻接通所述电流源51，在所述时刻中所述线性运动装置10以恒定的速度运动。优选如此选择相应的测量电流，使得所有滚动体接触部中的电流密度不超过0.1A/mm²，用于避免所述滚动体接触部上的损坏。所述测量电流54能够是直流电和/或交流电。如果所述测量电流54是正弦状的交流电，那么所述复电阻抗就是由所述测量电压55的复幅度（komplexe Amplitude）和所述测量电流54的复幅度构成的商。

按所述润滑剂的粘度和所述线性运动装置10的移动速度，形成或多或少支撑的润滑膜。这种润滑膜越显著，所述电阻抗就变得越大。这反映在相应更高的测得的测量电压55中或者反映在更高的无功阻抗中（这相当于更小的电容）。

因为对于所构成的润滑膜来说由于所加载的测量电压55而可能出现电压击穿，所以有意义的是，不仅将电压测量作为有效值测量来实现，而且不是持续地而是仅仅偶尔实施整个测量。理想地，只有在所述线性运动装置10以几乎恒定的速度运动时，才实施所述测量。优选在一种或者多种所定义的参考速度的情况下来实施这种测量。

根据测量结果，也就是说在识别出用于润滑膜质量的润滑膜-不合格-信号或者润滑质量的显著变差的情况下，能够进行人工的或者自动的补充润滑。

还要说明，所述运动元件20的基体24经常与所述接地部53进行了电连接。所述按本发明的电绝缘件（在图3中附图标记40）刚好在这些情况中是需要的，因为由此经过所述基体24、继续经过所述接地部53返回到所述阻抗检测器件50的电流通路被截止。这会引起：所述测量电压55基本上在不取决于润滑状态的情况下总是为0伏特。

图2示出了按照本发明的第二种实施方式的线性运动装置10'。所述第二种实施方式除了下面所描述的区别之外与所述第一种实施方式相同地构造，因此有关于此要参照关于图1的解释。在图1和2中，相同的或者彼此相对应的部件设有相同的附图标记。

所述第二种实施方式为下述应用情况而设置，在所述应用情况中所述导引元件12与所述接地部53进行了电连接。在这里比如考虑到导轨，所述导轨被安装在比如由导电的铸铁构成的机座上，其中所述机座接地。与所述第一种实施方式不同的是，所述测量电流54的路径仅仅通过所述第一运行轨道衬垫21来伸展，因而借助于润滑状态获取机构60仅仅能获取那里的润滑状态。所述润滑状态获取机构的精度相对于所述第一种实施方式更高。尤其能够识别下述情况，在所述情况中仅仅在一个运行轨道衬垫21、22上存在润滑不足。优选设置了（未示出的）转换机构，可选地，所述第一运行轨道衬垫或者第二运行轨道衬垫21能够用所述转换机构与所述阻抗检测器件50相连接，从而能够在两个运行轨道衬垫21、22上实施润滑膜监控。

图3示出了在所述第一运行轨道衬垫21的区域中的部分横截面。这个细节不仅在所述第一种实施方式中而且在所述第二种实施方式中都相同地存在。

在图3中可以看出，球状的滚动体14如何相应地贴靠在相匹配的运行轨道23上、贴靠在所述第一运行轨道衬垫21和所述导引元件12的配对运行轨道13上。在那里构成润滑膜，所述润滑膜应该用本发明来监控。此外可以看出，所述第一运行轨道衬垫21如何在背向所述运行轨道23的侧面上贴靠在所述基体24上。在此，在所述基体24中设置了V形的槽29，在该槽中接纳了所述第一运行轨道衬垫21。为了在那里阻止所述第一运行轨道衬垫21与所述基体24之间的电接触，设置了电绝缘件40。

所述电绝缘件40在此以电绝缘的层41的形式构造在所述第一运行轨道衬垫21上。所述电绝缘件优选仅仅几微米厚，因而它基本上不干扰所述线性运动装置中的预应力情况。由于小的厚度而可能的是，没有产生完全的电绝缘，而是更确切地说产生高的过渡阻抗，该过渡阻抗优选大于1MΩ。因为所述电绝缘的层41由于其小的厚度而在图3中的按比例的图示中看不出，所以其延伸范围用虚线41来勾画出来。相应地，仅仅所述第一运行轨道衬垫21的、背向运行轨道23的背面设有电绝缘的层。对置的具有所述运行轨道23的正面优选未经涂覆，因而那里的过渡阻抗主要取决于相应的润滑膜的厚度，其中所述过渡阻抗很小，如果不存在分开用的润滑膜。所述电绝缘的层41优选是氧化铝层、磷酸盐层或者胶粘剂层。

所述第二运行轨道衬垫（在图1、2中附图标记22）优选相对于所述第一运行轨道衬垫21镜面对称地构造，因而前面的解释类似地适用于所述第二运行轨道衬垫。

所述电绝缘的层41也能够仅仅被安置在所述基体24上，其中也能够考虑，不仅所述运行轨道衬垫21、22而且所述基体24都经过涂覆。

此外要指出，所述在图3中用附图标记28表示的滚动体保持件典型地由电绝缘的塑料构成，因而其基本上对所述润滑状态的获取没有影响。

Claims (11)

1.线性运动装置（10、10'），所述线性运动装置具有平行于纵轴线（11）伸长的导引元件（12）并且具有运动元件（20），其中所述运动元件（20）具有至少一个运行轨道（23），所述运行轨道平行于所述纵轴线（11）延伸，其中所述运行轨道与所分配的由滚动体（14）构成的行处于滚动接触之中，其中所提到的由滚动体（14）构成的行与所述导引元件（12）处于滚动接触之中，其中设置了阻抗检测器件（50），用所述阻抗检测器件能够获取第一测量处与第二测量处（61、62）之间的复电阻抗，其中设置了润滑状态获取机构（60），用所述润滑状态获取机构在使用所提到的复电阻抗的情况下能够获取所述滚动体（14）的区域中的润滑状态，

其特征在于，所述运动元件（20）具有分开的基体（24）以及分开的第一运行轨道衬垫（21），其中在所述第一运行轨道衬垫（21）上布置了至少一个运行轨道（23），其中在所述第一运行轨道衬垫（21）与所述基体（24）之间如此布置了电绝缘件（40），使得所述基体（24）与所述第一运行轨道衬垫（21）之间的欧姆阻抗大于1MΩ，其中所述第一测量处（61）被电连接到所述第一运行轨道衬垫（21）上。

2.按权利要求1所述的线性运动装置（10），

其中所述运动元件（20）具有至少两个运行轨道（23），其中设置了分开的第二运行轨道衬垫（22），在所述第二运行轨道衬垫上布置了至少一个运行轨道（23），其中在所述第二运行轨道衬垫（22）与所述基体（24）之间如此设置了电绝缘件（40），使得所述基体（24）、所述第一运行轨道衬垫（21）与所述第二运行轨道衬垫（22）之间的电阻抗分别成对地大于1MΩ，其中所述第二测量处（62）至少间接地通过接地部（53）来电连接到所述第二运行轨道衬垫（22）上。

3.按权利要求1所述的线性运动装置（10'），

其中所述第二测量处（62）至少间接地通过接地部（53）来电连接到所述导引元件（12）上。

4.按前述权利要求中任一项所述的线性运动装置（10、10'），

其中所述电绝缘件（40）以所述第一运行轨道衬垫和/或所述第二运行轨道衬垫（21、22）的和/或基体（24）的涂覆部的形式用电绝缘的层（41）来构造。

5.按权利要求4所述的线性运动装置（10、10'），

其中所述电绝缘的层（41）是氧化铝层、磷酸盐层、类金刚石碳层或者胶粘剂层。

6.按权利要求4所述的线性运动装置，

其中所述电绝缘的层（41）由分开的薄膜构成，所述薄膜材料锁合地与所述第一运行轨道衬垫和/或所述第二运行轨道衬垫（21、22）和/或所述基体（24）相连接。

7.按权利要求4到6中任一项所述的线性运动装置（10、10'），

其中所述电绝缘的层（41）至少在下述区域的范围内延伸，在所述区域上所述第一运行轨道衬垫或者所述第二运行轨道衬垫（21、22）贴靠在所述基体（24）上。

8.按前述权利要求中任一项所述的线性运动装置（10、10'），

其中所述基体（24）或者所述导引元件（12）在横截面中看构造为U形，所述基体或者所述导引元件具有基座（25）和第一支臂及第二支臂（26、27），其中为所述第一支臂（26）分配了所述第一运行轨道衬垫（21），其中为所述第二支臂（27）分配了一个或者所述第二运行轨道衬垫（22）。

9.按前述权利要求中任一项所述的线性运动装置，

其中所述阻抗检测器件（50）包括电流源（51）和电压测量机构（52）。

10.用于运行按前述权利要求中任一项所述的线性运动装置（10、10'）的方法，

其中在所述第一测量处（61）上加入恒定的或者随时间可变的测量电流（54），其中测量所述第一测量处与所述第二测量处（61、62）之间的测量电压（55），其中所述复电阻抗从所述测量电压和所述测量电流中获取。

11.按权利要求9所述的方法，

其中当所述运动元件（20）优选以恒定的速度相对于所述导引元件（12）运动时进行所述测量电流（54）的加入和所述测量电压（55）的测量。