DE102004018821A1

DE102004018821A1 - Führungsschiene mit Abdeckband und integriertem Sensor sowie Abdeckband mit Sensorkabel

Info

Publication number: DE102004018821A1
Application number: DE102004018821A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. Albert (FH); Rüdiger Keller; Harald Dipl.-Ing. Maiß (FH)
Original assignee: Rexroth Star GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2005-11-03

Abstract

Eine Oberfläche (12a) einer Führungsschiene (12) einer Führungsschienenanordnung (10) zur Führung eines beweglich an ihr gelagerten Führungswagens (60; 160) längs einer Führungsrichtung (L) ist mit flexiblem Bandmaterial (18) bedeckt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist zwischen der Führungsschiene (12) und dem Bandmaterial (18) ein zwischen wenigstens zwei Sensorzuständen veränderbarer elektrischer Sensor (26, 56) angeordnet, welcher sich in Abhängigkeit von einem Abstand des Führungswagens (60; 160) zu dem Sensor (26, 56) in einem ersten oder einem zweiten Sensorzustand befindet, wobei unter dem flexiblem Bandmaterial (18) wenigstens eine elektrische Leitung (22, 24, 52, 54) vorgesehen ist, welche elektrisch mit einem ersten Sensorkontakt (28) des Sensors (26) verbunden ist, und wobei ein zweiter elektrischer Sensorkontakt (30) mit einem weiteren elektrisch leitenden Objekt (24) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Führungsschienenanordnung zur Führung eines beweglich an ihr gelagerten Führungswagens längs einer Führungsrichtung, wobei wenigstens eine zumindest abschnittsweise in Führungsrichtung verlaufende Oberfläche einer Führungsschiene mit flexiblem Bandmaterial bedeckt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Abdeckband aus flexiblem Bandmaterial zur Abdeckung wenigstens einer Oberfläche einer Führungsschiene.

Eine gattungsgemäße Führungsschienenanordnung ist beispielsweise aus der EP 06 931 65 B1 bekannt. Diese Druckschrift, offenbart eine Führungsschiene mit einem darauf aufschiebbaren oder aufschnappbaren Abdeckband aus flexiblem Bandmaterial. Das Abdeckband dient dazu, Durchgangsbohrungen in der Führungsschiene, welche zur Befestigung der Führungsschiene an einem Untergrund dienen, abzudecken, sodass eine Dichtungslippe eines längs der Führungsschiene verfahrenden Führungswagens nicht über scharfkantige Begrenzungsränder der Durchgangsbohrungen gleiten muss. Dadurch wird die Lebensdauer der Dichtungen erhöht. Im übrigen ist das aufschiebbare oder aufschnappbare Abdeckband ebenfalls fugenvermeidend gestaltet, sodass durch Anbringung des Abdeckbandes an der Führungsschiene keinerlei oder kaum Trennfugen zwischen Abdeckband und Führungsschiene entstehen, welche eine gleitende Dichtungslippe eines Führungswagens beeinträchtigen könnten.

Für die Sicherheit von Führungsanordungen, bei welchen ein Führungswagen längs einer Führungsschiene geführt ist, ist das Vorsehen von Sensoren, insbesondere von Schaltern, besonders bevorzugt von Endschaltern hilfreich, welche bei Erreichen einer vorbestimmten Position des Führungswagens an der Führungsschiene einen Steuerungseingriff in die Bewegung des Führungswagens ermöglichen, um etwa zu verhindern, dass der Führungswagen die Führungsschiene verlässt oder an einem mechanischen Endanschlag anschlägt. Derartige Sensoren, welche ein Signal ausgeben, wenn sich der Führungswagen in einem vorbestimmten Abstand von ihnen befindet, sind nicht nur als Endlagensensor von Vorteil, sondern können in unterschiedlichen Funktionen an beliebigen Stellen der Führungsbahn eingesetzt sein.

Aus der US-A-5 606 256 ist eine Führungsanordung aus einer U-förmigen Führungsschiene und einem längs dieser geführten Führungswagen bekannt. Zwischen den den Führungswagen eigentlich führenden Schenkeln der U-förmigen Führungsschiene sind neben einer Elektronik zur genauen Lageerfassung des Führungswagens so genannte Erfassungselemente in Form eines elektromagnetischen Wandlungselements in regelmäßigen Abständen an einer Kunststoffplatte vorgesehen.

Im Führungswagen ist eine in Führungsrichtung verlaufende Magnetleiste mit Permanentmagneten abwechselnder Polarität derart angeordnet, dass die Leiste aus Permanentmagneten sich in kurzem Abstand über die Erfassungselemente hinweg bewegt. Beim Überfahren der Erfassungselemente durch den Führungswagen erfassen diese eine Änderung des Magnetfelds in der Form von Änderungen des elektrischen Widerstandswerts.

Nachteilig an der aus der US-A-5,606,256 bekannten Lösung ist der sehr komplizierte Aufbau der Führungsanordung, wobei die bekannte U-förmige Führungsschiene eine gewisse Breite aufweisen muss, damit alle benötigten Leitungselemente und Erfassungselemente zwischen ihren führenden Schenkeln angeordnet werden können. Darüber hinaus muss die U-förmige Führungsschiene mit verhältnismäßig großen Wandstärken ausgebildet sein, um eine ausreichende Führungssteifigkeit bereitstellen zu können.

Schließlich liegen die Erfassungselemente frei in der Führungsschiene, sodass sie äußeren Einflüssen, welche sie verschmutzen oder gar beschädigen könnten, schutzlos ausgesetzt sind.

Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Führungsschienenanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche mit Schaltern zur Positionserkennung des Führungswagens versehen ist, welche kompakt gestaltet sein kann, und bei welcher die Schalter gegen äußere Einflüsse geschützt sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer gattungsgemäßen Führungsschienenanordnung dadurch gelöst, dass zwischen der Führungsschiene und dem flexiblen Abdeckband wenigstens ein zwischen wenigstens zwei Sensorzuständen veränderbarer elektrischer Sensor angeordnet ist, welcher sich in Abhängigkeit von einem Abstand des Führungswagens zu dem Sensor in einem ersten oder einem zweiten Sensorzustand befindet, wobei unter dem flexiblen Bandmaterial wenigstens eine elektrische Leitung vorgesehen ist, welche elektrisch mit einem ersten Sensorkontakt des Sensors verbunden ist, und wobei ein zweiter elektrischer Sensorkontakt des Sensors mit einem weiteren elektrisch leitenden Objekt verbunden ist.

Elektrische Sensoren, insbesondere Schalter, welche sich in Abhängigkeit von einem Abstand des Führungswagens in einem ersten oder einem zweiten Sensor- bzw. Schaltzustand befinden, sind im Stand der Technik an sich bekannt. Bei der erfindungsgemäßen Führungsschienenanordnung ist der Sensor unter dem flexiblen Bandmaterial angeordnet, sodass dieses den Sensor schützend bedeckt. Auf diese Art und Weise ist der wenigstens eine elektrische Sensor vor äußeren Einflüssen geschützt, was seine Standzeit verlängert.

Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Führungsschienenanordnung eine elektrische Leitung unter dem flexiblem Bandmaterial vorgesehen, sodass auch diese gegen äußere Einflüsse abgeschirmt ist. Bei Verwendung eines flachen Sensors sowie wenigstens einer flachen elektrischen Leitung braucht zu deren Anordnung weder die Führungsschiene noch das Bandmaterial bearbeitet zu werden.

Als Sensor kann beispielsweise eine ebene, flache Spule eingesetzt werden, wie sie in der US-A-6043644 offenbart ist. Diese Spule kann einstückig mit der wenigstens einen elektrischen Leitung auf die Oberfläche der Führungsschiene aufgelegt oder auf eine im montierten Zustand zur Führungsschiene hin weisende Fläche des Abdeckbandes aufgebracht sein.

Die wenigstens eine elektrische Leitung ermöglicht eine Abfrage des Sensorzustandes, wobei eine elektrische Leitung ausreicht, wenn der Sensor mit seinem zweiten Kontakt mit dem weiteren elektrisch leitenden Objekt verbunden ist. Dies kann bei einer besonders einfachen Ausführungsform die Führungsschiene selbst sein, wenn sie, wie meistens, aus Metall, insbesondere aus Stahl hergestellt ist.

Wie bereits angedeutet, kann der Sensor ein kostengünstiger, zwischen wenigstens zwei Schaltzuständen schaltbarer elektrischer Schalter sein. In einem solchen Fall befindet sich der Schalter in einem ersten Schaltzustand als Sensorzustand, wenn der Führungswagen einen Grenzabstand zum Schalter unterschreitet und befindet sich in einem zweiten Schaltzustand, wenn der Abstand des Führungswagens zum Schalter einen vorbestimmten Grenzabstand überschreitet.

Man ist weiterhin freier in der Verwendung von Sensoren, wenn von der wenigstens einen Oberfläche der Führungsschiene aus wenigstens eine Ausnehmung in die Führungsschiene hineinreicht und der Sensor, vorzugsweise der Schalter, in der wenigstens einen Ausnehmung angeordnet ist.

Die Ausgestaltung der Führungsschiene selbst wird dann bis auf die Ausnehmung, welche jedoch in der Größenordnung der Abmessung des Schalters gehalten sein kann, durch die Anordnung des wenigstens einen Schalters nicht beeinflusst, sodass beliebige Führungsschienen verwendet werden können, solange diese ausreichend breit sind, um den wenigstens einen Sensor bzw. Schalter in einer Ausnehmung in der Führungsschiene unterzubringen.

Als solche Sensoren können handelsübliche Miniaturschalter verwendet werden, welche auch als Nährungsschalter bezeichnet werden. Derartige Schalter können beispielsweise induktive Schalter oder Magnetschalter sein.

Bei einer bevorzugten Verwendung des wenigstens einen Sensors als Endschalter reicht es aus, abzufragen, ob der Abstand zwischen Sensor und Führungswagen geringer als ein vordefinierter Abstand ist. Diese Abfrage geschieht durch eine Abfrage des Sensorzustands des Sensors. Dabei kann ein kostengünstiger einfacher Ein-Aus-Schalter mit zwei Schaltzuständen als Sensorzuständen verwendet werden, sodass einer der Schaltzustände: erster oder zweiter Schaltzustand, ein Ein-Zustand ist, bei welchem der erste und der zweite Schalterkontakt als Sensorkontakt elektrisch verbunden sind, und der jeweils andere Schaltzustand ein Aus-Zustand ist, bei welchem der erste und der zweite Schalterkontakt elektrisch voneinander getrennt sind.

Grundsätzlich kann daran gedacht sein, die Ausnehmung an der Führungsschiene zur Aufnahme des Sensors an einem beliebigen gewünschten Ort vorzusehen. Da aber ohnehin Führungsschienen in der Regel an einem Untergrund befestigt werden, kann der Bearbeitungsaufwand der Führungsschiene reduziert werden, wenn die wenigstens eine Ausnehmung dazu ausgebildet ist, ein die Führungsschiene an einem Untergrund befestigendes Befestigungsmittel aufzunehmen. Besonders vorteilhaft ist die wenigstens eine Ausnehmung eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Befestigungsschraube, da derartige Durchgangsöffnungen auf der vom flexiblen Bandmaterial abgedeckten Seite zur Aufnahme eines Schraubenkopfes einen größeren Durchmesser aufweisen, sodass ein verhältnismäßig großer und damit in der Regel kostengünstigerer Sensor verwendet werden kann. Im übrigen werden bevorzugt Schrauben als Befestigungsmittel für Führungsschienen eingesetzt, sodass derartige Ausnehmungen ohnehin vorhanden sind.

Zwar kann die Führungsschiene derart gestaltet sein, dass die wenigstens eine elektrische Leitung in eigens dafür vorgesehenen Ausnehmungen der Führungsschiene verläuft. Einen wesentlich geringeren Aufwand bei Herstellung und Montage einer Führungsschiene kann man jedoch dadurch erreichen, dass die wenigstens eine elektrische Leitung zwischen der nicht eigens zur Aufnahme einer elektrischen Leitung vorgesehenen Oberfläche der Führungsschiene und dem flexiblen Bandmaterial vorgesehen ist. Hierzu können grundsätzlich beliebige elektrische Leiter verwendet werden. Um den Spalt zwischen dem flexiblen Bandmaterial und der Oberfläche der Führungsschiene möglichst gering zu halten, können flache elektrische Leiter, wie etwa Flachbänder und dergleichen, verwendet werden, deren Abmessung in einer ersten Querschnittsrichtung des Leiters wesentlich größer als in einer zur ersten orthogonalen zweiten Querschnittsrichtung ist. Vorzugsweise ist das Verhältnis von Querschnittsbreite zu Querschnittshöhe größer als 8, besonders bevorzugt größer gleich 10. In ersten Versuchen haben sich Leitungen mit ca. 2 mm Breite und ca. 0,1 mm Höhe als geeignet erwiesen, welche deshalb zur Verwendung empfohlen werden.

Wie oben bereits erwähnt wurde, sind Führungsschienen häufig aus Stahl gebildet, um den auf sie einwirkenden Belastungen möglichst lange stand zu halten. Ebenso kann auch das flexible Bandmaterial aus einem Metallblech gefertigt sein, um auch bei geringen Wandstärken zuverlässigen Schutz für den von ihm abgedeckten wenigstens einen Sensor zu bieten. Um eine unerwünschte elektrisch leitende Kontaktierung der wenigstens einen elektrischen Leitung mit dem flexiblen Bandmaterial oder/und mit der Führungsschiene zu vermeiden, kann die wenigstens eine elektrische Leitung von Isolationsmaterial umgeben sein. Vorzugsweise ist das Isolationsmaterial flexibel, sodass es nicht beschädigt wird, wenn das Bandmaterial an der Führungsschiene etwa durch Aufschnappen angebracht oder von dieser abgenommen wird.

Grundsätzlich kann daran gedacht sein, die elektrische Leitung auf die Oberfläche der Führungsschiene aufzulegen und dann das flexible Bandmaterial an der Führungsschiene anzubringen. Beim Anbringen des flexiblen Bandmaterials kann jedoch die Lage der wenigstens einen elektrischen Leitung unerwünschterweise verändert werden. Dies kann vermieden werden, wenn an einer im montierten Zustand zu der Führungsschiene hinweisenden Anlagefläche des flexiblen Bandmaterials eine Kunststofflage vorgesehen ist, in welche die wenigstens eine elektrische Leitung eingebettet ist. Das flexible Bandmaterial und die Kunststofflage sind dann zu einem einzigen Bauteil verbunden, sodass eine unerwünschte Relativbewegung der wenigstens einen elektrischen Leitung zum Bandmaterial ausgeschlossen ist.

Der wenigstens eine Sensor kann in besonders einfacher Weise mit der wenigstens einen elektrischen Leitung durch eine sogenannte Schneidklemmverbindung elektrisch verbunden sein. Hierzu kann wenigstens einer der Sensorkontakte spitz oder/und schneidenförmig ausgebildet sein, sodass er die Isolierung der wenigstens einen elektrischen Leitung durchstößt und einen elektrisch leitenden Berührkontakt zu der wenigstens einen elektrischen Leitung herstellt. Bei dieser Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es bei entsprechender Auswahl der Abmessung des wenigstens einen Sensors und der isolierten Leitung möglich, dass die wenigstens eine elektrische Leitung beim Aufschnappen des flexiblen Bandmaterials auf die Führungsschiene automatisch, d.h. ohne weitere Kontaktierungsmaßnahmen, mit dem wenigstens einen Sensorkontakt elektrisch verbunden wird. Dies ist dann der Fall, wenn die Sensorkontakte mehr als die Dicke der die elektrische Leitung zur Führungsschiene hin isolierenden Kunststoffschicht über die die wenigstens eine Ausnehmung aufweisende Oberfläche hinaus vorstehen.

Der wenigstens eine Sensor kann beliebig an einer Längsposition der Führungsschiene angeordnet werden, wenn sich die wenigstens eine elektrische Leitung im Wesentlichen über die gesamte Länge der Führungsschiene erstreckt. So ist an jeder Längsposition gewährleistet, dass der wenigstens eine Sensor mit der wenigstens einen elektrischen Leitung verbindbar ist.

Ebenso ist es zur Vermeidung von eine Dichtlippe eines Führungswagens gefährdenden Fugen sowie zum vollständigen Schutz der Führungsschiene vorteilhaft, wenn sich das flexible Bandmaterial im Wesentlichen über die gesamte Länge der Führungsschiene erstreckt.

Die zuvor genannte Möglichkeit, den zweiten Sensorkontakt mit der metallischen Führungsschiene zu verbinden ist zwar grundsätzlich denkbar, jedoch nicht vorteilhaft, da auf die Führungsschiene zahlreiche Störsignale einwirken können, welche eine Abfrage des Sensorzustands störanfällig und somit unzuverlässig machen. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des vom Sensors abfragbaren Signals können unter dem flexiblen Bandmaterial wenigstens zwei elektrische Leitungen vorgesehen sein, von welchen eine erste Leitung mit dem ersten Sensorkontakt und eine zweite Leitung als das weitere elektrisch leitende Objekt mit dem zweiten Sensorkontakt elektrisch verbunden ist.

Dabei ist jedem der Sensorkontakte eine elektrische Leitung zugeordnet, mit der er elektrisch verbunden ist. Wiederum kann jeder der Sensorkontakte spitz oder/und schneidenförmig ausgebildet sein, sodass er mit der ihm zugeordneten elektrischen Leitung durch eine Schneidklemmverbindung elektrisch verbunden oder verbindbar ist.

Um ein Signal, welches den Sensorzustand des wenigstens einen Sensors repräsentiert, für eine Steuerung nutzbar machen zu können, kann eine Verbindungseinrichtung vorgesehen sein, welche mit wenigstens einer der unter dem flexiblen Bandmaterial elektrischen Leitungen elektrisch verbunden ist und welche zur Übertragung des Signals an eine weitere elektrische Vorrichtung, wie etwa eine elektrische oder elektronische Steuerung, ausgebildet ist. Die Verbindungseinrichtung ist bevorzugt an einem Längsendbereich der Führungsschiene angeordnet, sodass die Verbindungseinrichtung einen längs der Führungsschiene fahrenden Führungswagen möglichst wenig stört. Besonders bevorzugt ist die Verbindungseinrichtung an dem Längsende selbst, etwa an einer Stirnseite der Führungsschiene, angeordnet, sodass eine Störung des Führungswagens durch die Verbindungseinrichtung weiter reduziert oder sogar vollständig ausgeschlossen ist. Um weiterhin vorteilhaft mit lediglich einer Verbindungseinrichtung auszukommen, ist diese vorzugsweise mit allen unter den flexiblen Bandmaterial vorgesehen elektrischen Leitungen, zumindest mit allen zu einem zwischen Bandmaterial und Führungsschiene, bevorzugt in einer Ausnehmung der Führungsschiene angeordneten elektrischen Sensoren führenden elektrischen Leitungen elektrisch verbunden.

Um ein unerwünschtes „Abschälen" des flexiblen Bandmaterials von der Führungsschiene von einem Längsende der Führungsschiene aus zu verhindern, kann die Führungsschiene wenigstens eine Abdeckkappe aufweisen, welche sowohl einen Längsendbereich der Führungsschiene als auch einen Längsendbereich des flexiblen Bandmaterials bedeckt.

Dabei kann die Abdeckkappe so ausgebildet oder/und an der Führungsschiene angebracht sein, dass sie auch die Verbindungseinrichtung zumindest teilweise abdeckt, um diese vor äußeren Einflüssen zu schützen. Besonders bevorzugt deckt die Abdeckkappe die Verbindungseinrichtung vollständig ab.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Verbindungseinrichtung integral mit der Abdeckkappe ausgebildet sein, sodass die Verbindungseinrichtung sowohl einen Längsendbereich der Führungsschiene als auch einen Längsendbereich des flexiblen Bandmaterials bedeckt. Dadurch kann die benötigte Anzahl an Bauteilen reduziert werden, wobei die Verbindungseinrichtung weiterhin vor unerwünschten äußeren Einflüssen geschützt ist. Dabei sollte das flexible Bandmaterial Durchbrechungen für Kontakte der Verbindungseinrichtung aufweisen oder für diese Kontakte durchdringbar sein.

Bei einer Anwendung als Endlagenschalter ist es vorteilhaft, wenn an jedem Längsendbereich der Führungsschiene je ein Sensor bzw. Schalter vorgesehen ist. Hierzu kann die Führungsschiene wenigstens zwei Ausnehmungen mit jeweils einem darin aufgenommenen elektrischen Sensor, insbesondere Schalter, aufweisen.

Als Längsendbereich wird im Sinne dieser Anmeldung ein Bereich von 25% der Gesamtlänge der Führungsschiene ausgehend von einem Längsende derselben angesehen. Bevorzugt umfasst ein Längsendbereich lediglich 20%, besonders bevorzugt höchstens 15% der Gesamtlänge der Führungsschiene.

Um zwei elektrische Sensoren der zuvor beschriebenen Art kontaktieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn jedem Sensor je zwei elektrische Leitungen unter dem flexiblen Bandmaterial zugeordnet sind, wobei jeder Sensorkontakt mit einer ihm zugeordneten elektrischen Leitung, vorzugsweise durch eine Schneidklemmverbindung, verbunden ist.

Das zuvor beschriebene Abdeckband aus flexiblem Bandmaterial zur Abdeckung wenigstens einer Oberfläche einer Führungsschiene, bei welchem an wenigstens einer Fläche eine Kunststofflage vorgesehen ist, in die wenigstens eine elektrische Leitung eingebettet ist, verleiht der zuvor beschriebenen Führungsschiene einen besonderen Wert, weshalb gesonderter Schutz für die Abdeckung angestrebt wird. Die Kunststofflage kann dabei mit der wenigstens einen Fläche durch Aufgießen, Aufspritzen oder Aufkleben und dergleichen verbunden sein. Bevorzugt ist die Kunststofflage an jener Fläche des Abdeckbands vorgesehen, welche im montierten Zustand des Abdeckbands an der Führungsschiene zu einer zum Führungswagen hinweisenden Oberfläche der Führungsschiene hinweist. Diese Oberflächen bieten nämlich aufgrund ihrer Breite ausreichend Raum zur Unterbringung der wenigstens einen elektrischen Leitung.

Montagefehler können bei dem Abdeckband dadurch in einfacher Weise vermieden werden, dass das Abdeckband bezüglich seiner zur Abdeckbandlängsrichtung orthogonalen Längsmittenebene spiegelsymmetrisch und, besonders bevorzugt, zusätzlich um eine in Abdeckband Längsrichtung verlaufende Längsachse spiegelsymmetrisch ist, sodass jedes Längsende des Abdeckbands mit jedem Längsende einer Führungsschiene verbunden werden kann. Das Abdeckband ist vorzugsweise in seiner geometrischen Gestalt gemäß der EP 0 693 165 B1 ausgestaltet, deren gesamter Offenbarungsgehalt vollinhaltlich Teil der vorliegenden Anmeldung sein soll.

Da die oben beschriebene erfindungsgemäße Führungsschienenanordnung einer Führungsanordnung mit einem längs einer Führungsrichtung an wenigstens einer Führungsschiene geführten Führungswagen einen besonderen Wert verleiht, wird für eine solche Führungsanordnung, bei welcher wenigstens eine Führungsschienenanordnung gemäß wenigstens einem der obigen Gesichtspunkten ausgestaltet ist, gesonderter Schutz beansprucht.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:

1a Einen schematischen Querschnitt durch einen Längsendbereich einer erfindungsgemäßen Führungsschiene,

1b eine Ansicht der erfindungsgemäßen Führungsschiene mit Abdeckband aus Richtung des Pfeils 1b in 1a,

2 ein Abdeckband aus flexiblem Bandmaterial vor einer Anbringung auf einer Führungsschiene,

3a eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsanordnung,

3b eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsschiene.

4 Ein Ersatzschaltbild der Leitungs- und Schalteranordnung einer erfindungsgemäßen Führungsschiene.

In 1a ist schematisch ein Längsendbereich einer Führungsschienenanordnung 10 im Längsschnitt dargestellt. Zu erkennen ist ein Schienenkörper 12, in welchem eine Ausnehmung 14 vorgesehen ist, um die Führungsschienenanordnung 10 mit einem angedeuteten Untergrund U zu verbinden. Im dargestellten Beispiel von 1a ist eine Schraube 16 als Befestigungsmittel zur Befestigung der Führungsschiene am Untergrund U vorgesehen. Aus diesem Grunde umfasst die Ausnehmung 14 einen Schaftdurchgang 14a mit geringerem Durchmesser zur Aufnahme des Schraubenschaftes 16a. Weiter umfasst die Ausnehmung 14 eine Einsenkung 14b größeren Durchmessers zur Aufnahme und Abstützung des gegenüber dem Schraubenschaft 16a breiteren Schraubenkopfes 16b.

Eine vom Untergrund U weg weisende und im Gebrauch der Führungsschiene zu einem nicht dargestellten Führungswagen hin weisende Oberfläche 12a des Führungsschienenkörpers 12 ist mit einem Abdeckband 18 aus dünnem Metall bedeckt. An einer im montierten Zustand des Abdeckbands 18 zur Fläche 12a des Führungsschienenkörpers 12 hin weisenden Fläche 18a des Abdeckbands 18 ist eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht 20 aufgespritzt. In der elektrisch isolierenden Kunststoffschicht 20, welche alternativ auch auf die Fläche 18a des Abdeckbandes 18 aufgeklebt oder aufgegossen sein kann, sind flache elektrische Leitungen 22 und 24 (siehe 1b) derart eingegossen, dass sie vollständig von der isolierenden Kunststoffschicht 20 umgeben sind. Die elektrischen Leitungen 22 und 24 verlaufen in Längsrichtung L der Führungsschiene 10 im Wesentlichen über deren gesamte Länge.

Auf dem Schraubenkopf 16b der Anbringungsschraube 16 im Einsenkabschnitt 14b der Anbringungsausnehmung 14 ist ein magnetischer oder induktiver Schalter 26 als Sensor angeordnet. Um eine Lageveränderung des Schalters 26, etwa eine Verdrehung um die Mittelachse S der Ausnehmung 14 zu vermeiden, kann der Schalter 26 durch Klebstoff in der Ausnehmung fixiert sein. Hierfür reicht ein Klebstoff mit geringer Festigkeit aus, sodass der Schalter 26 durch geringen Kraftaufwand entfernt und die Schraube 16 zugänglich gemacht werden kann. Durch den Klebstoff soll lediglich eine Lagesicherheit bei der Montage des Schalters erreicht werden. Ebenso können zur Definition des Abstands des Schalters 26 vom Abdeckband 18 bzw. von den elektrischen Leitungen 22 und 24 zwischen dem Schraubenkopf 16b und dem Schalter 26 Unterleg- oder Passscheiben angeordnet werden.

Der Schalter 26 verfügt über zwei metallische spitze Kontakte 28 und 30, wobei der Schalter 26 bezüglich seines Abstands von den elektrischen Leitungen 22 und 24 derart angeordnet ist, dass bei Anbringung des Abdeckbandes 18 am Führungsschienenkörper 12 die Kontakte 28 und 30 die isolierende Kunststoffschicht 20 durchdringen und die ihnen jeweils zugeordnete elektrische Leitung 22 bzw. 24 elektrisch kontaktieren. Es handelt sich dabei um eine so genannte Schneidklemmverbindung. Wie aus 1b zu erkennen ist, kontaktiert der spitze Kontakt 28 die außenliegende elektrische Leitung 22, während der elektrische Kontakt 30 die näher an der Führungsschienenmitte liegende elektrische Leitung 24 kontaktiert.

Bei dem Schalter 26 handelt es sich um einen einfachen magnetischen oder induktiven Schalter, welcher seinen Schaltzustand in der Art eines Näherungsschalters bei Annäherung eines Führungswagens ändert. Der Schalter 26 kann sich beispielsweise in seinem normalen Zustand, d.h. der Abstand eines Führungswagens unterschreitet einen Grenzabstand zum Schalter nicht, in einem Aus-Zustand befinden, in welchem die elektrischen Kontakte 28 und 30 voneinander getrennt sind. Bei Annäherung des Führungswagens und Unterschreitung eines von der Empfindlichkeit des Schalters 26 abhängigen Grenzabstands des Führungswagens zum Schalter 26 schaltet der Schalter 26 in den Ein-Zustand, in welchem die elektrischen Kontakte 28 und 30 und folglich die an diese angeschlossenen elektrischen Leitungen 22 und 24 elektrisch miteinander verbunden werden.

Fachleute werden erkennen, dass es ebenso möglich ist, einen umgekehrt wirkenden Schalter zu verwenden, d.h. einen Schalter, welcher sich bei ausreichend großer Entfernung des Führungswagens vom Schalter im Ein-Zustand befindet und bei Unterschreiten eines Grenzabstandes in den Aus-Zustand schaltet. Im Falle einer Verwendung einer flachen Spule als Sensor kann dieser beliebig, d.h. ohne Ausbildung einer Ausnehmung, zwischen dem Abdeckband 18 und der Oberfläche 12a des Führungsschienenkörpers 12 vorgesehen sein.

An der Stirnseite 12b des Führungsschienenkörpers 12 ist eine Verbindungseinrichtung 32 vorgesehen, welche, wie zuvor der Schalter 26, über spitze Kontakte 34 in Schneidklemmverbindung mit den elektrischen Leitungen 22 und 24 des Abdeckbandes 18 in elektrisch leitender Verbindung steht. Die Verbindungseinrichtung 32 erfasst den Schaltzustand des Schalters 26 in sehr einfacher und effizienter Weise, indem sie eine Prüfung ermöglicht, ob die vom Schalter 26 kontaktierten elektrischen Leitungen 22 und 24 miteinander elektrisch verbunden sind oder nicht. Ein entsprechendes, den Schaltzustand des Schalters 26 repräsentierendes Signal wird über eine Datenleitung 36 an eine Steuerung 38 geliefert, welche gegebenenfalls in Abhängigkeit vom gelieferten Signal Steueranweisungen ausgibt.

Die Verbindungseinrichtung 32 ist mit einer Schraube 40 am Führungsschienenkörper 12 befestigt. Die Schraube 40 legt darüber hinaus das dem dargestellten Längsende des Führungsschienenkörpers 12 zugeordnete Längsende 18b des Abdeckbandes 18 an diesem zusätzlich fest.

Weiterhin hält die Schraube 40 eine Endabdeckkappe 42 am Längsende des Führungsschienenkörpers 12, welcher sowohl die Verbindungseinrichtung 32 als auch das Längsende 18b und ein Stück des Führungsschienenkörpers 12 bedeckt, um die Anordnung 10 an deren Längsende vor äußeren Einflüssen zu schützen.

In 1b zeigt die Anordnung von 1a bei Betrachtung aus der Richtung des Pfeils 1b. Der Führungsschienenkörper 12 ist lediglich strichliniert dargestellt. Die Führungsschienenanordnung 10 ist darüber hinaus nur zur Hälfte dargestellt, da sie spiegelsymmetrisch zur Längsmittenebene M ist, welche in 1b orthogonal zur Zeichenebene orientiert in ihrer Projektion dargestellt ist.

In 2 ist eine Draufsicht des abgewickelten Abdeckbandes 18 zu sehen. Strichliniert ist dabei der Schalter 26 angedeutet, ebenso seine Kontakte 28 und 30, welche die elektrischen Leitungen 22 und 24 kontaktieren.

Zu erkennen ist weiter, dass das Abdeckband 18 noch weitere zwei elektrische Leitungen 52 und 54 aufweist, welche von einem baugleichen Schalter 56 als weiteren Sensor nahe des Längsendes 18c des Abdeckbandes 18 durch deren Kontakte 68 bzw. 70 kontaktiert werden.

Die gezeigten elektrischen Leitungen 22, 24, 52, 54 verlaufen in Längsrichtung L des Abdeckbands 18 zueinander parallel und mit gleichem Abstand voneinander. Es kann jedoch auch daran gedacht sein, die elektrischen Leitungen mit unterschiedlichen Abständen voneinander anzuordnen, etwa derart, dass zwischen den zwei jeweils einem Schalter zugeordneten äußeren elektrischen Leitungen 22, 24 bzw. 52, 54 ein geringerer Abstand herrscht als zwischen den inneren Leitungen 22 und 52.

Dadurch, dass die elektrischen Leitungen im Wesentlichen über die gesamte Länge des Abdeckbandes 18 verlaufen, kommt es auf die Orientierung des Abdeckbandes 18 bezüglich des Führungsschienenkörpers bei der Montage nicht an, sodass Montagefehler, welche zu einer fehlerhaften Kontaktierung einer der elektrischen Leitungen 22, 24, 52, 54 führen könnten, vermieden werden.

In 3a ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsanordung schematisch dargestellt. Die 3a und 3b dienen im Wesentlichen dazu, eine unterschiedliche Ausbildung von Führungswägen zu erläutern.

In 3a ist die Führungsschienenanordnung 10 grob schematisch dargestellt. Sie entspricht der in den 1a und 1b erläuterten Führungsschienenanordnung 10. Zu erkennen sind die Leitungen 22, 24, 52 und 54, welche zwischen dem Abdeckband 18 und der zum Führungswagen 60 hin weisenden Oberfläche 12a des Führungsschienenkörpers 12 angeordnet sind.

Weiter ist die Ausnehmung 14 mit einem daran angeordneten Schalter 26 angedeutet. Ebenso ist der in 2 angesprochene Schalter 56 am anderen Längsendbereich der Führungsschiene 10 angedeutet. Darüber hinaus sind weitere Befestigungsausnehmungen 62 und 64 zu erkennen. Auch in diesen Ausnehmungen können Schalter angeordnet sein, beispielsweise Schalter, welche mit je einem Kontakt die Leitung 22 und die Leitung 52 kontaktieren. Mit derartigen Schaltern könnte erfasst werden, dass sich der Führungswagen 60 den jeweiligen Endschaltern 56 und 64 nähert.

Der Führungswagen 60 ist ein Führungswagen aus Stahl und ist dabei durch Magnetschalter, wie sie für die Schalter 26 und 56 verwendet sein können, leicht zu erfassen. Nähert er sich einem der Schalter 26 und 56 auf einen von ihrer jeweiligen Empfindlichkeit abhängigen Abstand an, so ändern diese Schalter ihren Schaltzustand.

In 3b ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsanordnung dargestellt, welche im Wesentlichen jener von 3a entspricht. Aus diesem Grund sind identische Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen. Lediglich der Führungswagen, welcher nun mit 160 bezeichnet ist, ist nicht aus Stahl, sondern aus Aluminium gefertigt. Aus diesem Grunde ist er für magnetische Schalter weniger gut zu erfassen. Um dennoch eine sichere Erfassung der Endlage des Führungswagens 160 durch die Schalter 26 und 56 zu ermöglichen, ist in dem Wagen 160 ein Permanentmagnet 166 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Permanentmagnet 166 derart angeordnet, dass er beim Überfahren der Schalter 26 bzw. 56 diesen sehr nahe kommt, um eine sichere Änderung des Schaltzustands auszulösen.

In 4 ist ein vereinfachtes Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Führungsschienenanordnung dargestellt. Sie zeigt die Schalter 26 und 56, welche mit ihren Kontakten 28 und 30 bzw. 68 und 70 die elektrischen Leitungen 22 und 24 bzw. 52 und 54 kontaktieren.

Die Verbindungseinrichtung 32 ist durch ein erstes Kabel 32a mit der elektrischen Leitung 24 und durch ein zweites Kabel 32b mit der elektrischen Leitung 54 verbunden. Ein drittes Kabel 32c ist mit den elektrischen Leitungen 22 und 52 verbunden. Ist eine höhere Auflösung, etwa durch Anordnung weiterer Schalter in den in 3a und 3b gezeigten Ausnehmungen 62 und 64 gewünscht, können die elektrischen Leitungen 22 und 52 mit jeweils einer ihnen zugeordneten Leitung der Verbindungseinrichtung 32 verbunden sein. Wird nun der Schalter 26 oder/und der Schalter 56 geschlossen, so ist dies sehr einfach von der Steuerung 38 erfassbar, welche daraus auf eine Endlagenposition des Führungswagens schließen und entsprechende Steuermaßnahmen einleiten kann.

Claims

Führungsschienenanordnung (10) zur Führung eines beweglich an ihr gelagerten Führungswagens (60; 160) längs einer Führungsrichtung (L), wobei wenigstens eine zumindest abschnittsweise in Führungsrichtung (L) verlaufende Oberfläche (12a) einer Führungsschiene (12) mit flexiblem Bandmaterial (18) bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Führungsschiene (12) und dem Bandmaterial (18) wenigstens ein zwischen wenigstens zwei Sensorzuständen veränderbarer elektrischer Sensor (26, 56) angeordnet ist, welcher sich in Abhängigkeit von einem Abstand des Führungswagens (60; 160) zu dem Sensor (26, 56) in einem ersten oder einem zweiten Sensorzustand befindet, wobei unter dem flexiblen Bandmaterial (18) wenigstens eine elektrische Leitung (22, 24, 52, 54) vorgesehen ist, welche elektrisch mit einem ersten Sensorkontakt (28) des Sensors (26) verbunden ist, und wobei ein zweiter elektrischer Sensorkontakt (30) mit einem weiteren elektrisch leitenden Objekt (24) verbunden ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (26, 56) ein zwischen wenigstens zwei Schaltzuständen schaltbarer elektrischer Schalter (26, 56) ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der wenigstens einen Oberfläche (12a) aus wenigstens eine Ausnehmung (14) in die Führungsschiene (12) hineinreicht, wobei der Sensor (26, 56) in der wenigstens einen Ausnehmung (14) angeordnet ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach Anspruch 2, gegebenenfalls in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Schaltzustände: erster oder zweiter Schaltzustand, ein Ein-Zustand ist, bei welchem der erste (28) und der zweite Schalterkontakt (30) als die Sensorkontakte (28, 30) elektrisch verbunden sind, und der jeweils andere Schaltzustand ein Aus-Zustand ist, bei welchem der erste (28) und der zweite Schalterkontakt (30) elektrisch voneinander getrennt sind.
Führungsschienenanordnung nach Anspruch 3, gegebenenfalls in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (14) dazu ausgebildet ist, ein die Führungsschiene (12) an einem Untergrund (U) befestigendes Befestigungsmittel (16) aufzunehmen, vorzugsweise eine Durchgangsöffnung (14) zur Aufnahme einer Befestigungsschraube (16) ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrische Leitung (22, 24, 52, 54) zwischen der Oberfläche (12a) der Führungsschiene (12) und dem flexiblen Bandmaterial (18) vorgesehen ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrische Leitung (22, 24, 52, 54) von, vorzugsweise flexiblem, Isolationsmaterial (20) umgeben ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zu der Führungsschiene (12) hinweisenden Anlagefläche (18a) des flexiblen Bandmaterials (18) eine Kunststofflage (20) angeordnet ist, in welche die wenigstens eine elektrische Leitung (22, 24, 52, 54) eingebettet ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Sensorkontakte (28, 30, 68, 70) mit der wenigstens einen elektrischen Leitung (22, 24, 52, 54) durch eine Schneidklemmverbindung elektrisch verbunden ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine elektrische Leitung (22, 24, 52, 54) im Wesentlichen über die gesamte Länge der Führungsschiene (12) erstreckt.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das flexible Bandmaterial (18) im Wesentlichen über die gesamte Länge der Führungsschiene (12) erstreckt.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem flexiblen Bandmaterial (18) und der Oberfläche (12a) der Führungsschiene (12) wenigstens zwei elektrische Leitungen (22, 24, 52, 54) vorgesehen sind, von welchen eine erste Leitung (22, 52) mit dem ersten Sensorkontakt (28, 58) und eine zweite Leitung als das weitere elektrisch leitende Objekt (24, 54) mit dem zweiten Sensorkontakt (30, 70) elektrisch verbunden ist.
Führungsschienenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Sensorkontakte (28, 30, 68, 70) mit der ihm zugeordneten elektrischen Leitung (22, 24, 52, 54) durch eine Schneidklemmverbindung elektrisch verbunden ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Längsendbereich der Führungsschiene (12), vorzugsweise an einem Längsende, eine Verbindungseinrichtung (32) vorgesehen ist, welche mit wenigstens einer, vorzugsweise mit allen, der zwischen dem flexiblen Bandmaterial (18) und der Oberfläche (12a) der Führungsschiene (12) vorgesehen elektrischen Leitungen (22, 24, 52, 54) elektrisch verbunden ist und welche zur Übertragung eines den Sensorzustand des wenigstens einen Sensors (26, 56) repräsentierenden Signals an eine weitere elektrische Vorrichtung (38) ausgebildet ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Abdeckkappe (42) aufweist, welche sowohl einen Längsendbereich der Führungsschiene (12) als auch einen Längsendbereich (18b) des flexiblen Bandmaterials (18) bedeckt.
Führungsschienenanordnung (10) nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Abdeckkappe (42) auch die Verbindungseinrichtung (32) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig abdeckt.
Führungsschienenanordnung (10) nach Anspruch 14 , gegebenenfalls unter Einbeziehung des Anspruchs 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (32) derart vorgesehen ist, dass sie sowohl einen Längsendbereich der Führungsschiene (12) als auch einen Längsendbereich (18b) des flexiblen Bandmaterials (18) bedeckt.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Einbeziehung des Anspruchs 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Ausnehmungen (14) mit jeweils einem darin aufgenommenen elektrischen Sensor (26, 56) aufweist.
Führungsschienenanordnung (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Längsendbereich der Führungsschiene (12) je ein Sensor (26, 56) vorgesehen ist.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem flexiblen Bandmaterial (18) wenigstens vier elektrische Leitungen (22, 24, 52, 54) vorgesehen sind.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrische Leitung (22, 24, 52, 54), vorzugsweise alle Leitungen (22, 24, 52, 54), ein Verhältnis von Querschnittsbreite zu Querschnittshöhe von mehr als 8, vorzugsweise von größer gleich 10 aufweist.
Führungsschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Sensor (26, 56) je zwei elektrische Leitungen (22, 24 und 52, 54) unter dem flexiblen Bandmaterial (18) zugeordnet sind, wobei jeder Sensorkontakt (28, 30, 68, 70) mit einer ihm zugeordneten elektrischen Leitung (22, 24, 52, 54), vorzugsweise durch eine Schneidklemmverbindung, verbunden ist.
Abdeckband (18) aus flexiblem Bandmaterial zur Abdeckung wenigstens einer Oberfläche (12a) einer Führungsschiene (12), bei welchem an wenigstens einer Fläche (18a) eine Kunststofflage (20) vorgesehen ist, in die wenigstens eine elektrische Leitung (22, 24, 52, 54) eingebettet ist.
Abdeckband (18) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kunststofflage (20) im Wesentlichen über die gesamte Länge des Abdeckbandes (18) erstreckt.
Führungsanordung mit einem längs einer Führungsrichtung an wenigstens einer Führungsschienenanordnung (10) geführten Führungswagen (60; 160), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Führungsschienenanordnung (10) der Führungsanordung eine Führungsschienenanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 ist.