CN1754048A - 带有测定滑移阻力用传感器的直线滚动支承 - Google Patents

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Abstract

一种直线滚动支承，具有一个在一个导轨(2)上通过滚动体(4)滚动支承的滑座(1)，它配有至少一个连续的用于滚动体(4)的滚动体通道(3)，该滚动体通道(3)具有一个用于承载的滚动体(4)的支承通道(5)、一个用于返回的滚动体(4)的返回通道(11)和使支承通道(5)与返回通道(11)连接的转向通道(10)，其中这些转向通道(10)设在滑座(1)的端部段(9)上，并且所述滚动体(4)在滚动体通道(3)中测得一个在循环方向上的滑移阻力，其中所述端部段(9)分别配有一个传感器(12)，其电信号最好与滑移阻力有关。

Description

带有测定滑移阻力用传感器的直线滚动支承
技术领域
本发明涉及一种直线滚动支承。这种直线滚动支承例如用于机床、但是也用于装备机械或一般的加工线。机器部件可以以这种方式和方法在纵向上无问题且高精度地导引。
背景技术
例如由EP-0558761 B1已知一种直线滚动支承，它具有一个在一个导轨上通过滚珠滚动地支承的滑座，该直线滚动支承配有多个连续的用于滚珠的滚珠通道。每个滚珠通道包括一个用于承载滚珠的支承通道，其中这些滚珠在导轨和滑座的滚道上滚动。每个滚珠通道还包括一个返回通道，在其中滚珠无负荷地返回。此外所述滚珠通道还包括两个使支承通道与返回通道连续地连接的转向通道。这些转向通道在滑座的端部段上构成。如果将在圆周方向上前后接连地设置的滚珠称为连续的滚珠链，则这个滚珠链在循环方向上经受一个滑移阻力。这个滑移阻力源于相互移动部件之间的摩擦，或者源于在滚珠通道中用于润滑滚珠链的润滑介质，或者源于滚珠通道的污染。
这种直线滚动支承-假设配有滚珠或滚子-经常在例如污物到达导轨因此也进入滑座处的环境中使用。为了避免污物进入滚动体通道已经建议在其中中使用密封件和防尘圈的直线滚动支承，它们能够使污物远离滑座。已经确认，这种防尘圈(Abstreifer)和密封件易于损坏并因此不能无问题地满足其功能。这种直线滚动支承经常安装在从外面难以接进的位置上，这些位置无论如何都难以甚至根本不能看到。因此不能立刻察觉到直线滚动支承上的损坏。这种损坏可能由于不期望的污物进入或者也可能由于润滑不足而引起。在形成点状蚀损或污物进入时颗粒进入到滚动体滚道中，由此增加滚动体链的滑移阻力。
对于缺少润滑的情况由DE 19647939 A1已知一种直线轴承部件，其中设有一个重新润滑装置，以便在需要时将润滑剂加入到滚动体通道里面。为了监测重新润滑可以设置传感器(压力传感器、液体传感器、接近开关或类似机构)。但是在这种直线轴承部件中不监测点状蚀损形成或不期望的污物进入。
发明内容
本发明的目的是，给出一种如权利要求1前序部分特征所述的直线滚动支承，其中可以毫无问题地确认运转特性的变坏。
按照本发明这个目的由此得以实现，各端部段分别配有一个传感器，其电信号最好取决于滑移阻力。已经确认，在滑移阻力下一个力作用于端部段上。在端部段中设置转向通道。当滚动体链在循环方向上只能在增加的滑移阻力下运动时，一个循环方向上的作用力起到在转向通道区域以一个分量沿轴向顶压端部段的作用。该端部段在这个作用力下可能变形，即可以确认在端部段上的一个变形。不仅端部段的变形而且一个作用于端部段上的作用力分量产生的增加滑移阻力的结果都可以作为物理参数由传感器获得并且例如转换成一个电信号。也就是说，这个传感器给出一个信号，由该信号可以推断出物理参数的数值并最终推断出滑移阻力。
这些传感器可以以公知的方式连接到一个评价单元，它例如可以触发触发一个声学的警示信号。因此维修人员可以在直线滚动支承完全失效之前及时地了解其变坏的运转特性。在停机期间、即例如在周末可以用完好的直线滚动支承更换这些有缺陷的直线滚动支承。通过本发明可以防止生产停机。在公知的直线滚动支承中不能排除，由于一个非常高的滑移阻力使得作用于端部段上的作用力导致，最好由塑料用注塑工艺制成的端部段损坏，并且使滚珠从直线滚动支承中掉下来。配有这种损坏的直线滚动支承的机器不再能够实现其功能。
当滑移阻力增加时，例如一个声学信号通知滑移阻力的这种增加，也足以导入一个冲洗过程，通过它例如将滚动体通道中的不期望的污物冲下来。润滑剂可以通过适当的输入装置加到直线滚动支承里面。当这种警示信号重复出现时，则表示这个轴承要换成完好的轴承。
所有类型的能够获得物理参数的传感器都是适合的，它们能够得到一个关于滚动体通道中滑移阻力的结论。可以使用能够测量变形或作用力的传感器。下面描述特殊的结构。
设计成感应膜的传感器以特殊的方式适用于按照本发明的直线滚动支承。因为这些薄膜是非常薄的并且其尺寸是非常小的，并且可以毫无问题地例如安置在端部段的端面上。这种感应膜通常具有连接线，它们可以与一个评价单元连接。这些评价单元同样可以集成/组合到端部段里面。
所述传感器也可以构成为感应开关，当滑移阻力超过一个极限值时，它触发一个开关信号。该极限值可以在特性试验中确定。当仅仅在超过极限值时实现一个通知的时候，它是足够的。在这个极限值以下按照本发明的直线滚动支承还能够实现完好的功能。
所述端部段通常通过一个端块构成，它通过固定装置、尤其是螺栓，与滑座的一个支承体连接，其中按照本发明将传感器起作用地设置在固定装置与端块之间。当所述端块在增加的滑移阻力作用下轴向压离支承体时，这个增加的压力传递到支承在固定装置上的传感器上。一个实用的解决方案规定，螺栓的一个螺栓杆穿过端块的一个通孔，其中该螺栓的螺栓头支承在端块的一个轴肩上，并且传感器设置在螺栓头与轴肩之间。当滚动体通道中的滑移阻力增加时，该传感器也承受加大的压力。
当所述端块通过螺栓旋紧在滑座的支承体上时，则可以将该传感器起作用地设置在支承体与端块之间。在螺栓的预应力作用下，所述传感器在支承体与端块之间在压力下夹紧。当滚动体通道中的滑移阻力增加时，所述端块在滑移阻力的轴向作用力下使其压离支承体。这个作用力也反作用于螺栓的预应力。因此使作用于传感器上的压应力减小。压应力的这种变化可以被传感器检测到并输出，其中例如在超过一个极限值时可以触发一个警示信号。
在最后描述的按照本发明的改进方案的实用扩展结构中，所述螺栓的螺栓杆可以穿过端块的通孔，其中该螺栓的螺栓头支承在端块的一个轴肩上，并且传感器设置在端块与支承体之间。
所述传感器可以环形地构成为环形传感器环。在此可以使用力传感器(例如压电传感器、导电塑料或DMS传感器)。
所述端块一般具有一个U形结构，其中端块的两个包围导轨的侧腿在滑移阻力负荷作用下弯曲。这种弯曲可以通过传感器测得。因此最好将传感器固定在侧腿上。
通常由塑料以注塑工艺制成的端块也能够实现一个按照本发明的改进方案，其中将传感器嵌入到塑料里面。例如传感器可以已经被放置到注塑模具里面。由此省去用于固定传感器的特殊措施。此外嵌入到塑料中的传感器可以免受不期望的外界影响。
此外上面已经提到，可以将传感器信号传输到一个评价单元。传感器与评价单元之间的连接可以通过导线、但是也可以无线地例如通过无线电连接实现。但是所述评价单元可以组合在端块里面。
附图说明
下面借助于在总共七个附图中所示的三个实施例详细描述本发明。附图中：
图1以立体图示出一个按照本发明的直线滚动支承，
图2示出图1中按照本发明的直线滚动支承的局部截面图，
图3示出图1中按照本发明的直线滚动支承细部的可选择实施例，
图4以分解图示出图1中按照本发明的直线滚动支承，
图5示出图1中按照本发明的直线滚动支承的一个改型端块，
图6以示意图示出一个按照本发明的直线滚动支承，它具有改型的传感器布置，
图7示出与图5相同的端块，但是具有改型的传感器，并且没有组合的评价单元。
具体实施方式
在图1-4中示出的直线滚动支承具有一个滑座1，它滚动地支承在一个导轨2上。所述滑座1在导轨2的两个纵侧包括各两个用于滚动体4的连续的滚动体通道3，其中一个滚动体通道在图2中示出。每个滚动体通道3包括一个用于承载的滚动体4的支承通道5。在支承通道5中滚动体4在滚道6、7上滚动，其中一个滚道6在导轨2上构成而另一滚道7在滑座1的支承体8上构成。
在支承体8的两个端面各设置一个端部段9，在其上构成一个转向通道10。所述滚动体通道3还包括一个返回通道11，它在支承体8上构成。两个转向通道10使支承通道5通过返回通道11连接到连续的滚动体通道3，在其中滚动体4连续地循环。
所述端部段9分别配有一个传感器12，它构成为感应膜13。图3示出传感器12的不同的体形结构12a、12b、12c。
从图1可以看出，在U形端部段9的每个侧腿14上分别有一个传感器12安置在其外端面上。连接线15终结在一个传输电缆16中，连接在一个未示出的评价单元上。
设置在连续的滚动体通道3中的滚动体4构成一个链，它在下面被称为滚动体链17。当这个滚动体链17沿循环方向在滚动体通道3中滚动时，它克服一个滑移阻力。这个滑移阻力可以受到多个参数的影响。一方面位于滚动体通道3中的润滑剂阻尼滚动体链17的循环运动。另一方面不排除污物颗粒或其它不期望的异物进入滚动体通道3中。由于加入这些污物可能进一步增加滑移阻力。这个滑移阻力在支承通道5和在返回通道11中表现为轴向力，它沿着滚动体链17传递。在转向区域这个轴向滑移力也沿轴向作用于端部段9。
所述端部段9在此由塑料以注塑工艺制成的端块18构成，其中该传感器12嵌入到塑料里面。
从图1和4中可以看出，所述端块18通过螺栓19可拆卸地固定在滑座1的支承体8上。
在滑移阻力的作用下所述U形端块8的侧腿14承载弯曲，由此使侧腿14离开支承体8弯曲。在这个弯曲下产生的变形可以由传感器12测得并通过电路传输到未示出的评价单元。当这个侧腿14变形达到一个临界值时，所述评价单元例如可以触发一个警示，它显示给维修人员，表示滚动轴承中的滑移阻力不许可地增高并应该采取措施。
从图4可以看出，在端块8的外端面上设置一个防尘圈20，其任务是，去掉导轨2的外来颗粒，由此避免污物进入到滚动体通道3里面。
图5示出具有改型传感器的端块18，在这里这些传感器构成为感应开关21。这些感应开关21如上所述同样对端块18侧腿14的变形产生反应，但是在这里在临界弯曲时传递一个开关信号。
一个在这里只虚线示出的评价单元22组合到端块18上。这些感应开关21电连接到评价单元22上。在这里所示的感应开关21当然也可以替换成其它适合的传感器类型并且连接到评价单元22上。
图6以简化图示出一个按照本发明的直线滚动支承，但是具有一个改型的传感器布置。一个传感器23在这里设置在构成为端块18的端部段9与滑座1的支承体8之间。在这种情况下该传感器23是一个力传感器，它在螺栓19的预应力下承受压力。在其它从上面施加的滑移阻力作用下，轴向力施加到端块18上，使该端块压离支承体8。这意味着，滑移阻力越大，作用于传感器23上的压应力就减少得越多。这意味着，在这个结构中通过传感器23可以无问题地推断滑移阻力。与其它实施例一样将该传感器23连接到一个评价单元，以便例如在达到一个临界滑移阻力时触发一个警示信号。
图7示出按照本发明的直线滚动支承的端块18，它具有一个改型的传感器结构。由该图中可以看出，该端块18具有用于螺栓19的通孔24。螺栓杆穿过通孔24，其中螺栓头25支承在端块18的一个轴肩26上，并且在螺栓头25与轴肩26之间设置一个安装在螺栓杆上的环形传感器27。通过使传感器27埋入地设置在端块18里面并由螺栓头25遮盖，使环形传感器27免受外界损伤。该环形传感器环27在这里是一个力传感器，它例如可以由压电传感器、导电塑料(Leitplastik)或DMS传感器构成。在旋紧螺栓19后，在螺栓19夹紧力的作用下在环形传感器环27上作用一个已知的预应力。在滑移阻力的影响下该端块18向螺栓19的螺栓头25方向顶压。这意味着，一个作用于环形传感器环27上的压力增加。该环形传感器环可以对这个压力的增加作出反应并且在必要时通过所连接的评价单元触发一个警示信号。
通过传感器监测提高按照本发明的直线滚动支承的运行可靠性。在完全失效前可以触发一个警示信号。该直线滚动支承可以被再润滑。通过再润滑可以将污物颗粒从滚动体通道中冲出来并克服缺少润滑。如果重复触发警示信号，则可以在生产时间以外计划维修停机。因此通过按照本发明的直线滚动支承可以避免由于失效引起的特殊生产故障。
所有传感器都适合于本发明，通过它们依据物理或几何参数能够产生一个通常的电信号。这些传感器对这些物理参数作出反应并且大多给出一个电信号，由其可以推断出物理参数的数值。在上述实施例中已经描述过，作为物理参数可以测得作用于端部段上的作用力或其变形。可以在一系列试验中获得这个作用力或变形与在滚动体通道中起作用的滑移阻力之间的关系。基于这个已知的关系可以完好地标定传感器，因此由传感器发出的信号可以准确地推断出起作用的滑移阻力。
附图标记列表
1 滑座
2 导轨
3 滚动体通道
4 滚动体
5 支承通道
6 滚道
7 滚道
8 支承体
9 端部段
10 转向通道
11 返回通道
12 传感器
13 感应膜
14 侧腿
15 连接线
16 传输电缆
17 滚动体链
18 端块
19 螺栓
20 防尘圈
21 感应开关
22 评价单元
23 传感器
24 通孔
25 螺栓头
26 轴肩
27 环形传感器

Claims (15)

1.一种直线滚动支承，具有一个在一个导轨(2)上通过滚动体(4)滚动地支承的滑座(1)，该滑座配有至少一个连续的用于滚动体(4)的滚动体通道(3)，该滚动体通道(3)具有一个用于承载的滚动体(4)的支承通道(5)、一个用于返回的滚动体(4)的返回通道(11)和使支承通道(5)与返回通道(11)连接的转向通道(10)，其中这些转向通道(10)设在滑座(1)的端部段(9)上，并且所述滚动体(4)在滚动体通道(3)中经受一个在循环方向上的滑移阻力，其特征在于，所述端部段(9)分别配有一个传感器(12)，其电信号最好与滑移阻力有关。
2.如权利要求1所述的直线滚动支承，其特征在于，所述传感器(12)测得端部段(9)的一个变形。
3.如权利要求1所述的直线滚动支承，其特征在于，所述传感器(12)测得一个作用于端部段(9)上的压力或作用力。
4.如权利要求1所述的直线滚动支承，其特征在于，所述传感器构成为感应膜(13)。
5.如权利要求1所述的直线滚动支承，其特征在于，所述传感器构成为感应开关(21)，当滑移阻力超过一个极限值时，它触发一个开关信号。
6.如权利要求1所述的直线滚动支承，其特征在于，所述端部段(9)由一个端块(18)构成，通过固定装置、尤其是螺栓(19)，与滑座(1)的一个支承体(8)连接，其中所述传感器(27)起作用地设置在固定装置与端块(18)之间。
7.如权利要求6所述的直线滚动支承，其特征在于，所述螺栓(19)的一个螺栓杆穿过端块(18)的一个通孔，其中该螺栓(19)的螺栓头(25)支承在端块(18)的一个轴肩(26)上，并且所述传感器(27)设置在螺栓头(25)与轴肩(26)之间。
8.如权利要求1所述的直线滚动支承，其特征在于，所述端部段(9)由一个端块(18)构成，通过固定装置、尤其是螺栓(19)，与滑座(1)的一个支承体(8)连接，其中所述传感器(23)起作用地设置在支承体(8)与端块(18)之间。
9.如权利要求8所述的直线滚动支承，其特征在于，所述螺栓(19)的一个螺栓杆穿过端块(18)的一个通孔，其中该螺栓(19)的螺栓头(25)支承在端块(18)的一个轴肩(26)上，并且所述传感器(23)设置在端块(18)与支承体(8)之间。
10.如权利要求1所述的直线滚动支承，其特征在于，所述传感器(12)组合在一个构成端部段(9)的端块(18)里面。
11.如权利要求10所述的直线滚动支承，其特征在于，所述端块(18)由塑料尤其以注塑工艺制成，其中将传感器(12)嵌入到塑料里面。
12.如权利要求1所述的直线滚动支承，其特征在于，所述传感器(12，13，21，23，27)的信号传输到一个评价单元(22)。
13.如权利要求12所述的直线滚动支承，其特征在于，在传感器(12，13)与评价单元(22)之间设有一个连接线。
14.如权利要求12所述的直线滚动支承，其特征在于，所述传感器(12)的信号无线地例如通过无线电传输给评价单元。
15.如权利要求12所述的直线滚动支承，其特征在于，所述评价单元(22)组合到端块(18)里面。
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