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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Längskörper mit einer eine Längsrichtung
definierenden Längsachse,
insbesondere eine Führungsschiene
einer Linearführungseinrichtung.
Der Längskörper umfasst
Maßmarkierungen,
die jeweils an der Längsrichtung
des Längskörpers verteilten
Position zugeordnet sind und im Zuge einer Relativbewegung zwischen
relativ zu dem Längskörper in
dessen Längsrichtung
beweglichen weiteren Körper
und dem Längskörper erfassbar
sind. Der Längskörper umfasst
weiterhin ein die Maßmarkierungen
abdeckendes Abdeckband, das von dem Längskörper gesondert ausgebildet
ist und im Wesentlichen in dessen Längsrichtung verläuft, wobei
das Abdeckband mit einer dem Längskörper zugewandten
Flachseite auf Auflageflächen
des Längskörpers aufliegt.
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Die
Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur
Herstellung eines Längskörpers der
genannten Art.
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Ein
solcher Längskörper ist
beispielsweise aus der
EP
1 052 480 B1 bekannt. Bei dem bekannten, als Führungsschiene
einer Linearführungseinrichtung
einsetzbaren Längskörper befindet
sich ein Maßmarkierungen
tragendes Maßband
an einer Längsseite
der Führungsschiene. Über dem
Maßband
ist ein das Maßband
abdeckendes Abdeckband an der Seitenfläche der Führungsschiene verschweißt, um zu
verhindern, dass Fremdstoffe sich am Maßband anlagern und das Messergebnis
möglicherweise
verfälschen
oder langfristig Korrosion verursachen. Das Abdeckband ist entlang
seiner Längsränder durch
eine im Laserschweißverfahren
aufgebrachte Schweißnaht
mit der Führungsschiene
verschweißt.
Für weitere
Details des bekannten Längskörpers sei
ausdrücklich
auf die
EP 1 052 480
B1 verwiesen, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme
in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den bekannten Längskörper derart
weiterzubilden, dass auf einfache Weise ein Schutz der Maßmarkierungen
vor Fremdmaterialien gewährleistet
werden kann, sowie ein verbessertes Herstellungsverfahren für einen
solchen Längskörper anzugeben.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung bei einem Längskörper der
genannten Art vor, dass das Abdeckband an seinem Stirnende eine
Mehrzahl von in Querrichtung des Abdeckbands aufeinander folgenden,
im Wesentlichen punktförmigen
Schweißverbindungen
aufweist, an denen das Abdeckband mit Auflageflächen am Längskörper jeweils eine Materialverschmelzungszone
bildet.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Längskörper kann
auf äußerst flexible
Weise ein zuverlässiger Schutz
der Maßmarkierungen
vor dem Eindringen von Fremdstoffen aller Art, und zwar sowohl vor Fremdkörpern aus
festen Materialien als auch vor eindringenden Flüssigkeiten, gewährleistet
werden. Das Abdeckband wird hierbei an seinem Stirnene durch Setzen
einer Reihe von dicht nebeneinander liegenden Schweißpunkten
mit dem Längskörper punktverschweißt. Die
einzelnen Schweißverbindungen
folgen eng aufeinander, und zwar derart, dass von der Stirnseite
des Abdeckbands her Fremdstoffe nicht mehr in den zwischen dem Abdeckband
und dem Längskörper gebildeten
Raum eindringen können,
in dem beispielsweise ein die Maßmarkierungen tragendes Maßband untergebracht
ist.
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Ein
besonderer Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Längskörper liegt darin, dass eine
hermetische Abdichtung des Abdeckbands gegenüber Eindringen von Fremdstoffen
von seinen Stirnseiten her ohne Zuhilfenahme aufwändiger Schweißautomaten erfolgen
kann, sondern im Punktschweißverfahren erfolgen
kann. Somit ist es möglich,
beim Aufbau einer Linearführungseinrichtung
den Längskörper je nach
erforderlicher Länge
individuell abzulängen
und dann unter Verwendung eines herkömmlichen bekannten Schweißgerätes für eine hermetisch
dichte Verbindung des Abdeckbands an dessen Stirnseite mit dem Längskörper zu
sorgen. Als Schweißgerät kann beispielsweise
ein übliches
Handschweißgerät dienen.
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Die
einzelnen Schweißpunkte
bilden jeweils eine Materialverschmelzungszone zwischen dem Abdeckband
und Auflageflächen
am Längskörper, an denen
eine Flachseite des Abdeckbands am Längskörper aufliegt. Da das Abdeckband
in der Regel nur eine geringe Dicke aufweisen wird, kann die Materialverschmelzungszone über die
gesamte Dicke des Abdeckbands reichen, so dass die Schweißelektrode auf
der äußeren Flachseite
des Abdeckbands angesetzt werden kann.
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Erfindungsgemäß sind die
Schweißverbindungen
jeweils punktförmig,
d.h. es bildet sich für jede
Schweißverbindung
eine im Wesentlichen konzentrische Materialverschmelzungszone um
dem Ansetzpunkt einer Schweißelektrode
herum aus. Damit eine zuverlässige
Abdichtung gewährleistet
werden kann, folgen die Schweißverbindungen
eng aufeinander. Vorzugsweise sind die durch die einzelnen Schweißverbindungen
an den Stirnenden des Abdeckbands gebildeten Materialverschmelzungszonen
mit Auflageflächen
des Längskörpers derart
angeordnet, dass benachbarte der Materialverschmelzungszonen aneinander
angrenzen oder/und einander überlappen.
Die Materialverschmelzungszonen können dann in einer Reihe oder
jeweils versetzt zueinander angeordnet sein, wobei sich nach Herstellung
aller Materialverschmelzungszonen eine im Wesentlichen zwischen
den beiden Längsseiten
des Abdeckbands durchgehende Materialverschmelzungszone ausbildet.
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Eine
besonders gute Dichtigkeit wird erreicht, wenn das Abdeckband durchgehend
auf dem Längskörper aufliegt
und entlang der Materialverschmelzungszone(n) durchgehend und ohne
Spalte mit diesem verschweißt
ist. Die zur ausreichenden Abdichtung erforderliche Anzahl von Schweißverbindungen
zwischen den beiden in Längsrichtung
verlaufenden Schweißnähten, mit
denen das Abdeckband an den Auflageflächen verschweißt ist,
hängt von
der geforderten Dichtigkeit und der Anordnung ab. In der Regel ist
davon auszugehen, dass wenigstens fünf bis zehn Schweißverbindungen erforderlich sein
werden, um einen ausreichend geringen Abstand zwischen den Materialverschmelzungszonen herzustellen.
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In
Einzelfällen,
etwa wenn Dichtigkeit nur gegenüber
gröberen
Fremdkörpern
gewährleistet
werden muss, kann es auch ausreichen, wenn die einzelnen Schweißpunkte
so gesetzt werden, dass sich die gebildeten Materialverschmelzungszonen
lediglich in einer Projektion in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung
des Längskörpers überlappen.
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Die
Materialverschmelzungszonen können am
stirnseitigen Ende des des Abdeckbands bzw. Längsträgers ausgebildet sein oder
aber vorzugsweise mit etwas Abstand zum stirnseitigen Ende des Markierungsträgers bzw.
Längsträgers ausgebildet sein,
um undichte Schweißstellen
aufgrund von Ungenauigkeiten im Verlauf der einzelnen Schweißverbindungen
zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Schweißverbindung
kann an beiden einander gegenüberliegenden
Stirnenden des Längskörpers vorgesehen
sein.
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Wenn
das Abdeckband im Bereich seiner Stirnenden in Längsrichtung des Längskörpers über den
Bereich übersteht,
in dem die Maßmarkierungen verteilt
sind, können
die Materialverschmelzungszonen im überstehenden Bereich angeordnet
werden, so dass deren Ausbildung die Maßmarkierungen nicht stört. Damit
wird verhindert, dass durch die Abdichtung des Abdeckbands am Längskörper die
Genauigkeit der Maßmarkierungen
beeinträchtigt
wird.
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Besonders
günstige
Verhältnisse
ergeben sich, wenn der Längskörper an
seinem Stirnende eine quer zu seiner Längsachse verlaufende Fase aufweist,
weil dann die Materialverschmelzungszonen im Bereich der Fase angeordnet
werden können. Da
sich der Längskörper im
Bereich der Fase geringfügig
zu seiner Längsachse
hin verjüngt,
bietet die Fase eine geometrisch günstige Anordnung, um das Abdeckband über das
Stirnende eines darunter liegenden, die Maßmarkierungen tragenden Trägers zu dem
Längskörper hin
zu ziehen und dort zu verschweißen.
Selbst wenn der Längskörper an
den die Anlageflächen
für das
Abdeckband bildenden Bereichen ein Stufenprofil aufweist, ermöglicht es
die Fase, die Schweißverbindungen
quer zur Längsrichtung
des Abdeckbands auf einer ebenen Fläche auszuführen, was sich günstig auf
die Dichtigkeit auswirkt. Die am Längskörper zu verschweißende Flachseite
des Abdeckbands kann hierbei eben, d.h. weitgehend ohne Erhebungen
oder Abknickungen, ausgestaltet sein.
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Die
Fase kann um das Stirnende des Längskörpers umlaufend
ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise bei üblichen Linearführungsschienen
am Stirnende einer einzelnen Führungsschiene
der Fall. Das Abdeckband wird dann einfach bis in den Bereich der
umlaufenden Fase verlaufend ausgebildet und dort mit dem Längskörper verschweißt.
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Es
reicht allerdings auch aus, wenn die Fase an dem Stirnende des Längskörpers lediglich
in einem Teilbereich seines Umfangs ausgebildet ist, beispielsweise
in einem die Verlängerung
des Abdeckbands bis zur Stirnfläche
des Längskörpers hin
bildenden Umfangsabschnitt. Der übrige
Umfangsabschnitt (insbesondere im Bereich der Wälzkörper-Laufbahnen) am Stirnende
des Längskörpers kann
dann beispielsweise ein stumpf auslaufendes Ende bilden, an dem
eine weitere Führungsschiene weitgehend
nahtlos angestoßen
werden kann. Bei dieser Ausführungsvariante
ist die Fase dann zwischen den beiden Längsrändern des Abdeckbandes ausgebildet,
so dass dieses entlang seiner Stirnseiten ebenfalls im Bereich der
Fase mit dem Längskörper verschweißt werden
kann. Insbesondere die Laufbahnen der Wälzkörper können so im Wesentlichen spaltfrei
aneinander angestoßen
werden, so dass die Wälzkörper weitgehend
störungsfrei
ablaufen.
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Die
Maßmarkierungen
können
in einer reliefartigen Vertiefung des Längskörpers versenkt angeordnet sein.
Dann ist zweckmäßigerweise
das Abdeckband ebenfalls in die reliefartige Vertiefung eingelegt,
beispielsweise so, dass die Außenoberfläche des
Abdeckbands annähernd
bündig
mit angrenzenden Oberflächenbereichen
des Längskörpers liegt. Diese
Anord nung bietet weitestgehenden Schutz der Maßmarkierungen und des Abdeckbands
vor mechanischer Beschädigung.
Außerdem
ergibt sich eine völlig
unbeeinträchtigte
Bewegung des weiteren Körpers
längs des
Längskörpers, wobei
der weitere Körper
die Maßmarkierungen
erfasst. Ein spezieller Vorteil bei Linearführungseinrichtungen ergibt
sich dadurch, dass der dann als zweiter Körper dienende, beweglich auf
einer Führungsschiene
geführte
Schlitten häufig
eine Dichtung aufweist, die in Dichtkontakt mit der Führungsschiene
steht und das Eindringen von Schmutz in den Schlitten sowie das
Austreten von Schmierstoff aus dem Schlitten verhindern soll. Die
im Wesentlichen bündige
Einfügung
des Abdeckbands in die Führungsschiene
sorgt dann für
ein Minimum an Verschleiß der
Dichtung des Schlittens.
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Die
reliefartige Vertiefung kann beispielsweise als gestufte Vertiefung
ausgebildet sein. Dann können
die Auflageflächen
für das
Abdeckband von einer Stützstufenanordnung
der Vertiefung gebildet sein.
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Vorzugsweise
verjüngt
sich der Längskörper im
Bereich der Fase über
den Grund der Vertiefung hinaus. Der parallel zur Längsachse
des Längskörpers verlaufende
Grund der Vertiefung mündet
daher mit etwas Abstand von der Stirnfläche in die ebene Oberfläche der
Fase. Damit kann im Bereich zwischen der Mündung und der Stirnfläche eine
ebene Fläche
zur Ausbildung der in Querrichtung verlaufenden Schweißverbindungen
des Abdeckbands am Längskörper bereitgestellt
werden, der mit den beiden in Längsrichtung
des Abdeckbands bis zu dessen Stirnseite verlaufenden Längsschweißnähten eine
hermetische Abdichtung des zwischen dem Abdeckband und dem Längskörper eingeschlossenen Raums
(in dem sich die Maßmarkierungen
befinden) ermöglicht.
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Das
Abdeckband ist, bevorzugt entlang seiner/ihrer in Bandlängsrichtung
verlaufenden Längsränder, in
der Regel ebenfalls mit Auflageflächen an dem Längskörper verbunden.
Vorzugsweise ist dies durch eine im Abstand zu dem jeweils zugeordneten Längsrand
verlaufende mindestens eine Längsschweißnaht realisiert,
die beispielsweise durch Laserschweißen erzeugt werden kann, wie
es in der
EP 1 052
480 B1 beschrieben ist, auf die nochmals ausdrücklich verwiesen
sei.
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Die
Maßmarkierungen
können
beispielsweise an einem von dem Längskörper und dem Abdeckband gesonderten
Markierungsträger
angeordnet sein, der in dem zwischen Abdeckband und Längskörper gebildeten
Hohlraum aufgenommen ist. Der Markierungsträger kann ein Maßband mit
wenigstens einer Spur von in Bandlängsrichtung verteilten Maßmarkierungen
umfassen. Das Maßband
kann dann unabhängig
vom Längskörper fertig
vorkonfektioniert sein und beispielsweise bequem von einer endlosen Rolle
entsprechend einer benötigten
Länge des Längskörpers abgelängt werden.
Die Maßmarkierungen
am Maßband
können
in zahlreichen verschiedenen Arten ausgebildet sein, beispielsweise
durch Einätzen
von Vertiefungen oder durch Aufprägen von Magnetzuständen. Für weitere
Details zur Ausbildung des Maßbands
bzw. der Maßmarkierungen
sei hier auf die
EP
1 052 480 B1 verwiesen.
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Bei
Montage des Maßbands
ist man generell bestrebt, das Maßband frei von Falten oder
Verwerfungen zu halten, damit nicht die Messgenauigkeit durch Unebenheiten
des Maßbands
beeinträchtigt wird
und Bewegungen des weiteren Körpers
durch Welligkeiten des Maßbands
behindert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass bei Montage
der Markierungsträger
an mindestens zwei in Längsrichtung
des Längskörpers voneinander
beabstandeten Stellen an dem Längskörper fixiert
ist, und zwar derart fixiert ist, dass der Markierungsträger zwischen den
Fixationsstellen gedehnt ist. Die Dehnung sollte so sein, dass sie
zumindest einen elastischen Anteil hat, so dass der Markierungsträger von
sich aus das Bestreben zeigt, sich aus dem gedehnten Zustand in Richtung
zu seinem Ruhezustand zusammen zu ziehen. Damit ist gewährleistet,
dass der Markierungsträger
sich beispielsweise durch Temperaturschwankungen ausgelösten Längenänderungen
des Längskörpers anpassen
kann, ohne Falten oder Welligkeiten zu bilden. Je mehr die Dehnung
des Markierungsträgers
im elastischen Bereich liegt, desto besser können Welligkeiten ausgeglichen
werden. Dieser Gedanke kann auch unabhängig von der Ausbildung einer
abdichtenden Schweißverbindung
am Stirnende des Abdeckbands umgesetzt werden.
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Zum
Dehnen des Markierungskörpers
wird dieser vorzugsweise etwas kürzer
als die benötigte Länge bereitgestellt,
beispielsweise von einem Endlos-Maßband abgelängt, und durch eine Spanneinrichtung
so weit in die Länge
gezogen, bis seine Länge
der Länge
des Längskörpers entspricht.
Hierfür
ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Markierungsträger einen
ersten Bereich umfasst, in dem die Maßmarkierungen verteilt sind
und wenigstens einen an dem ersten Bereich in Längsrichtung des Längskörpers anschließenden zweiten
Bereich umfasst, in dem ein Angriffsbereich für eine Spanneinrichtung angeordnet
ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass durch den
Eingriff der Spanneinrichtung am Markierungsträger nicht einzelne Maßmarkierungen
beschädigt
oder unbrauchbar gemacht werden. Der zweite Bereich kann entweder
nur an einem Stirnende des Markierungsträgers vorgesehen sein, oder
es kann auch an jedem Stirnende ein zweiter Bereich vorgesehen sein.
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In
dem zweiten Bereich können
darüber
hinaus die Fixationsstellen des Markierungsträgers mit dem Längskörper liegen.
Dann ist sichergestellt, dass durch die Fixierung des Markierungsträgers am Längskörper, die
in der Regel durch Ausbilden einzelner Punktschweißverbindungen
erfolgen wird, keinerlei Verformungen des Markierungsträgers in
dem Bereich auftreten, in dem die Markierungen angeordnet sind,
so dass ein Verfälschung
von Messergebnissen ausgeschlossen werden kann. Zur Fixierung des
Markierungsträgers
kann gewünschtenfalls
dasselbe Schweißgerät verwendet
werden, das später auch
zur Abdichtung der Verbindung zwischen Abdeckband und Längskörper verwendet
wird, so dass die Herstellung der erfindungsgemäßen Längskörper mit nach außen hin
hermetisch abgedichteten Maßmarkierungen
an jedem Einbauort vor Ort und bei beliebiger Länge des Längskörpers erfolgen kann, ohne dass
hierfür
zusätzliche
Ausrüstung
erforderlich wäre.
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Der
zweite Bereich kann darüber
hinaus eine parallel zum Stirnende des Längskörpers verlaufende Soll-Bruchstelle
aufweisen. Nach erfolgter Montage des Markierungsträgers am
Längskörper kann dann
ein etwa überstehender
Teil des Markierungsträgers
abgebrochen werden. Der zweite Bereich kann somit, etwa zur Ausbildung
einer genügend
stabilen Spannöse,
ausreichend groß bemessen
werden, ohne dass im fertig montierten Zustand am Längskörper viel
Platz für
den zweiten Bereich verschwendet wird. Die Soll-Bruchstelle ist
hierbei vorzugsweise so angeordnet, dass sie im gedehnten Zustand
des Markierungsträgers
im Bereich der am Stirnende des Längskörpers ausgebildeten Fase endet.
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Grundsätzlich kann
der Markierungsträger einen
integral ausgebildeten ersten Bereich mit Maßmarkierungen sowie einen integral
ausgebildeten zweiten Bereich an einem oder beiden Stirnende(n) des
Markierungsträgers
aufweisen. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass der zweite Bereich
separat vom ersten Bereich hergestellt ist und mit einem Stirnende
des ersten Bereichs verbunden ist. Die Verbindung kann beispielsweise
durch Laserschweißen
erfolgen.
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In
besonders günstiger
Weise lassen sich die Maßmarkierungen
oder/und ggf. weitere Markierungen oder/und der Angriffsbereich
für eine
Spanneinrichtung (beispielsweise eine Spannöse) oder/und die Soll-Bruchstelle
durch fotochemisches Ätzen ausbilden.
Die Maßmarkierungen
und die Soll-Bruchstelle werden hierbei in der Regel als Oberflächenätzungen
ausgebildet sein, während
beispielsweise für eine
Spannöse
der Markierungsträger
mit einer Durchbrechung zu versehen ist.
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Der
erfindungsgemäße Längskörper kann als
ein erster Körper
Teil einer Einrichtung zur Ermittlung der Relativposition zweier
relativ zueinander beweglicher Körper
sein, umfassend den Längskörper der
genannten Art sowie einen zweiten der beiden Körper, der eine auf die Maßmarkierungen
ansprechende Sensoranordnung trägt,
welche im Zuge einer Relativbewegung der beiden Körper den
Markierungsbereich befährt
und Signale entspre chend den überfahrenen
Markierungen erfasst. In der bereits genannten
EP 1 052 480 B1 sind eine
Reihe verschiedener möglicher
Ausgestaltungen von erstem und zweitem Körper sowie möglichen
Erfassungstechniken für
die Maßmarkierungen
erläutert,
auf deren Wiederholung hier verzichtet wird und stattdessen ausdrücklich auf
die Offenbarung der
EP
1 052 480 B1 verwiesen wird.
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Zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Längskörpers wird
in einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen,
welches die folgenden Schritte umfasst:
Anordnen von Maßmarkierungen
in Zuordnung zu entlang der Längsrichtung
des Längskörpers verteilten
Positionen derart, dass die Maßmarkierungen
im Zuge einer Relativbewegung zwischen einem relativ zu den Längskörper in
dessen Längsrichtung
beweglichen weiteren Körper
und dem Längskörper erfassbar
sind, sowie
Abdecken der Maßmarkierungen durch ein Abdeckband,
das von dem Längskörper gesondert
ausgebildet ist und im Wesentlichen in dessen Längsrichtung verläuft, wobei
das Abdeckband mit seiner dem Längskörper zugewandten
Flachseite auf Auflageflächen
des Längskörpers aufgelegt
wird.
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Bei
einem solchen Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass am Stirnende
des Abdeckbands eine Mehrzahl von in Querrichtung des Abdeckbands
aufeinander folgenden Schweißverbindungen
ausgebildet wird, an denen das Abdeckband mit Auflageflächen am
Längskörper jeweils
eine Materialverschmelzungszone bildet.
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Wie
oben bereits erläutert,
werden die Materialverschmelzungszonen bevorzugt durch ein Punktschweißgerät erzeugt,
welches ggf. auch ein Handschweißgerät sein kann und auf jeder Baustelle
zur Verfügung
steht. Der Einsatz eines aufwändigen Schweißautomaten
ist also nicht erforderlich. Daher ist es auch nicht erforderlich,
die bereits mit Abdeckband und Maßmarkierung versehenen Längskörper vor
jedem Auftrag im Voraus mit exak ter Länge zu fertigen. Auf die vorangehenden
Ausführungen
zur Ausbildung und Anordnung der Schweißverbindungen wird verwiesen.
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Die
Maßmarkierungen
werden bevorzugt auf einem Markierungsträger angeordnet, wobei der Markierungsträger mit
den angebrachten Maßmarkierungen
zwischen zwei in Längsrichtung
des Längskörpers voneinander
beabstandeten Stellen gedehnt wird und dann an mindestens zwei voneinander
beabstandeten Fixationsstellen an dem Längskörper fixiert wird. Die Fixierung
am Längskörper erfolgt
vorzugsweise durch Ausbilden von jeweiligen Schweißpunkten,
wobei der Markierungsträger
zwischen den Fixationsstellen gedehnt bleibt. Wie vorangehenden
erläutert,
sorgt die elastische Dehnung des Markierungsträgers dafür, dass dieser sich glatt und
ohne Falten und Verwerfungen an den Längskörper anlegt und sich etwa auftretenden
Längenänderungen
des Längskörpers anpasst.
Dieser Gedanke kann auch unabhängig
von der Ausbildung einer abdichtenden Schweißverbindung am Stirnende des Abdeckbands
umgesetzt werden.
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Um
Beschädigungen
des Markierungsträgers
beim Aufspannen am Längskörper zu
vermeiden, können
in einem ersten Bereich des Markierungsträgers die Maßmarkierungen angeordnet werden,
in einem zweiten Bereich des Markierungsträgers ein Angriffsbereich für eine Spanneinrichtung ausgebildet
werden und der erste und der zweite Bereich des Markierungsträgers in
Längsrichtung
des Längskörpers aneinander
anschließend
verbunden werden, wobei beim Dehnen eine Spanneinrichtung am Angriffsbereich
angreift und der Markierungsträger
in gedehntem Zustand am Längskörper fixiert wird,
indem wenigstens ein Schweißpunkt
im zweiten Bereich gesetzt wird. Die Spanneinrichtung kann beispielsweise
eine Spannöse
sein, in die ein entsprechendes Hakenelement eines relativ zum Längskörper fixierbaren
Spannwerkzeugs eingreift. Zum Spannen des Markierungsträgers wird
dann das Hakenelement des Spannwerkzeugs so lange entlang des Längskörpers bewegt,
bis der Markierungsträger eine
gewünschte
Länge aufweist.
Durch Erzeugen einer oder mehrerer Punktschweißverbindungen zwischen Markierungsträger und
Längskörper im
zweiten Bereich kann dann der Markierungsträger an dem Längskörper fixiert
werden, wobei der Markierungsträger
seinen gedehnten Zustand beibehält.
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Der
zweite Bereich kann beispielsweise durch Laserschweißen an ein
Stirnende des ersten Bereichs angeschweißt werden. Dies kann entweder bereits
im Voraus geschehen oder ebenfalls erst bei Montage einer Linearführungseinrichtung
vor Ort.
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Im
Markierungsträger
kann eine parallel zum Stirnende des Längskörpers verlaufende Soll-Bruchstelle
ausgebildet werden, wobei der zweite Bereich nach dem Fixieren des
Markierungsträgers
entlang der Soll-Bruchstelle abgebrochen wird. Der zweite Bereich
kann somit eine ausreichende Länge
aufweisen, so dass er unter Umständen
nach Fixieren des Markierungsträgers
am Längskörper über die
Stirnseite des Längskörpers hinaus
steht. Er kann ggf. sogar bereits im spannungslosen Zustand des
Markierungsträgers
deutlich über
das Schienenende überstehen.
Der große Überstand
sorgt dann dafür,
dass das Spannwerkzeug immer sicheren Eingriff mit der Spanneinrichtung
hat, wenn der Markierungsträger auf
der Schiene aufliegt. Wenn die Soll-Bruchstelle im zweiten Bereich
so ausgebildet ist, dass sie vor dem Bereich des Stirnendes des
Längskörpers endet,
beispielsweise im Bereich einer an dessen Stirnende ausgebildeten
umlaufenden Fase, erhält
man nach Abbrechen des überstehenden
Bereichs des Markierungsträgers
einen gewünschten
Markierungsträger,
bei dem der nicht für
Maßmarkierungen nutzbare
zweite Bereich verhältnismäßig klein
ist.
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Der
Markierungsträger
wird vorzugsweise in einem fotochemischen Ätzprozess hergestellt, wobei die
Markierungen oder/und ggf. der Angriffsbereich für eine Spanneinrichtung oder/und
ggf. die Soll-Bruchstelle durch fotochemisches Ätzen ausgebildet werden. Hierbei
wird beispielsweise ein Endlosmetallband für den Markierungsträger von
einer Vorratsrolle abgewickelt und in eine Fotobehandlungsstation
transportiert und dort eine Schicht eines Fotolacks aufgebracht,
der durch eine Fotomaske hindurch belichtet wird. Nach Entwicklung
des Fotolacks trägt
das Band an den Stellen, an denen keine Markierungen oder/und sonstige
Strukturen angeordnet sein sollen, eine entsprechend entwickelte
Lackschicht. Das Band wird dann in ein Ätzbad getaucht, wobei die Ätzlösung an
den lackfreien Stellen die entsprechenden Strukturen in das Metallband
hineinätzt.
Die eingeätzten
Strukturen können
dabei oberflächenhafte
Strukturen sein, etwa für
die Maßmarkierungen
oder eine Soll-Bruchstelle oder können auch durchgehende Strukturen
sein, beispielsweise um eine Spannöse auszubilden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 schematisch
im Schnitt eine Linearführungseinrichtung,
bei der die verschiedenen Aspekte der Erfindung verwirklicht werden
können;
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2 einen
Teil einer Führungsschiene
der in 1 gezeigten Linearführungseinrichtung mit einem
in eine Stufennut eingelegten und durch ein Abdeckband abgedeckten
Maßband
in einer Querschnittsansicht senkrecht zur Längsachse;
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3 eine
Perspektivansicht des Stirnendes einer Führungsschiene gemäß 1 und 2 mit umlaufender
Fase am Stirnende und Stufennut für das Maßband und das Abdeckband;
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4 eine
schematische Ansicht der Führungsschiene
entsprechend 3 mit in die Stufennut eingelegtem
Maßband;
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5 eine
Ansicht entsprechend 3 und 4 mit über das
Maßband
gelegtem und an der Führungsschiene
verschweißtem
Abdeckband;
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6 eine
Schnittansicht des Stirnbereichs der in 5 gezeigten
Führungsschiene
entlang Linie VI-VI;
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7 eine
schematische Ansicht der durch Punktschweißen im Stirnbereich der Führungsschiene
gebildeten Materialverschmelzungszonen;
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8 eine
der 3 entsprechende Perspektivansicht des Stirnendes
einer Führungsschiene einer
weiteren Ausführungsform,
bei der die Fase am Stirnende nur im Bereich der Vertiefung für Maßband und
Abdeckband ausgebildet ist;
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9 eine
Perspektivansicht einer Führungsschiene
mit Spanneinrichtung; und
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10 eine
Draufsicht sowie Seitenansicht eines Metallbands, welches als zweiter
Bereich an ein Maßband
geschweißt
wird, um das Maßband
zu dehnen.
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1 zeigt
eine Linearführungseinrichtung mit
einer auf einer Tragbasis 1 befestigten Führungsschiene 3 und
einem auf der Führungsschiene 3 entlang
einer Schienenlängsachse 5 beweglich
geführten
Läufer 7.
Die Führungsschiene 3 besitzt
eine Befestigungsfläche 9,
mit der sie auf der Tragbasis 1 aufliegt, eine der Befestigungsfläche 9 gegenüberliegende
Kopffläche 11 sowie
zwei die Befestigungsfläche 9 und
die Kopffläche 11 verbindende
Seitenflächen 13.
Die Seitenflächen 13 der
Führungsschiene 3 sind
mit je einer trapezförmigen
Zurückversetzung 15 versehen.
Durch nicht näher
dargestellte Schraubbolzen, welche in regelmäßigen Abständen längs der Schienenlängsachse 5 verteilt
angeordnet sind und die Führungsschiene 3 von
der Kopffläche 11 her
durchsetzen, ist die Führungsschiene 3 mit
der Tragbasis 1 fest verschraubt.
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Der
Läufer 7 umgreift
die Führungsschiene 3 annähernd U-förmig, wobei
er mit einem Stegbereich 17 der Kopffläche 11 der Führungsschiene 3 benachbart
liegt und mit zwei durch den Stegbereich 17 verbundenen
Schenkelbereichen 19 den Seitenflächen 13 der Führungsschiene 3 benachbart
liegt.
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Der
Läufer 7 ist
durch an ihm gelagerte endlose Wälzkörperschleifen 21 rollend
auf der Führungsschiene 3 geführt. Die
Wälzkörperschleifen 21 sind
in den Schenkelbereichen 19 des Läufers 7 angeordnet.
Ihre Wälzkörper rollen
an Laufbahnen 23 der Führungsschiene 3 ab,
die in den mit 25 bezeichneten Schrägflanken der trapezförmigen Zurückversetzungen 15 ausgebildet
sind. Jeder der beiden Schenkelbereiche 19 des Läufers 7 trägt jeweils
zwei Wälzkörperschleifen 21,
und zwar so, dass sie symmetrisch zu einer die Längsachse 5 enthaltenden Längsmittelebene
der Führungsschiene 3 liegen.
Bei den Wälzkörpern der
Wälzkörperschleifen 21 kann es
sich beispielsweise um Kugeln, Rollen, Tonnen oder Nadeln handeln.
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Die
Einsatzmöglichkeiten
der Linearführungseinrichtung
sind beliebig. Sie kann beispielsweise in Werkzeugmaschinen zur
beweglichen Führung
von Werkzeugen oder Werkstücken
eingesetzt werden, in Handhabungsgeräten oder in Messsystemen. In
allen diesen Fällen
ist es häufig
erforderlich, die relative Position des Läufers 7 entlang der
Führungsschiene 3 exakt
zu ermitteln, beispielsweise um Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück präzise steuern
zu können.
Hierzu umfasst die Linearführungseinrichtung
eine allgemein mit 27 bezeichnete Positionsmesseinrichtung,
welche als Grundkomponenten ein an der Führungsschiene 3 gehaltenes Maßband 29 (s.
auch 3) sowie einen von dem Läufer 7 getragenen
Sensorkopf 31 umfasst. Das Maßband 29 ist im wesentlichen über die
gesamte Länge
der Führungsschiene 3 verlegt,
in jedem Fall über
den gesamten Bewegungsspielraum, den der Läufer 7 in Achsrichtung
der Führungsschiene 3 relativ
zu dieser besitzt. Bei einer Bewegung des Läufers 7 relativ zur
Führungsschiene 3 tastet
der Sensorkopf 31 das Maßband 29 ab und liefert über eine
Messsignalleitung 33 entsprechende Sensorsignale an eine insbesondere
mikroprozessorgestützte
Auswerteschaltung 35, die anhand der gewonnenen Sensorsignale
die Position des Läufers 7 längs der
Führungsschiene 3 ermittelt.
Der Sensorkopf 31 ist bevorzugt in unmittelbarer Gegenüberlage
zu dem Maßband 29 an
dem Läufer 7 angeordnet,
so dass die Abtastung des Maßbands 29 durch
den Sensorkopf 31 durch äußere Einflüsse, etwa externe elektromagnetische Felder,
geringstmöglich
gestört
wird. Hierbei ist es denkbar, den Sensorkopf 31 durch spezielle
Abschirmelemente gegen äußere Streufelder
abzuschirmen.
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Das
Maßband 29 weist
eine Vielzahl äquidistanter
Schlitze 37 auf (siehe 4), die
in Längsrichtung
des Maßbands 29 aufeinanderfolgend
in das Maßband 29 eingearbeitet
sind und durch Stege 39 voneinander getrennt sind. Der
Abstand d zweier aufeinanderfolgender Schlitze 37 entspricht
der Teilung des Maßbands 29 und
beträgt
beispielsweise 1 mm. Die Breite der Schlitze 37 beträgt beispielsweise
0,5 mm. Die Stege 39 sind dann bei diesem Beispiel ebenfalls
0,5 mm breit.
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Das
Maßband
29 ist
aus Metall gefertigt, beispielsweise aus Stahl mit einem vergleichsweise
hohen Nickelgehalt. Die Stege
39 bilden dann Zonen erhöhter magnetischer
Permeabilität,
wohingegen die Schlitze
37 Zonen verringerter magnetischer
Permeabilität
bilden. Zur Abtastung des Maßbands
29 kann beispielsweise
eine Feldplatte mit Magnetowiderständen verwendet werden, die
durch einen Permanentmagnet magnetisch vorgespannt sind. Alternativ kann
beispielsweise eine Hall-Sonde verwendet werden. Vorzugsweise findet
die Abtastung aber mit Hilfe eines elektromagnetischen Wechselfelds
statt, durch das im Maßband
unterschiedlich starke Wirbelströme induziert
werden. Diese Technik, die genauere Messergebnisse liefert als die
Verwendung von Permanentmagnete, ist in der
EP 1 164 358 A1 beschrieben,
auf die für
nähere
Details verwiesen wird.
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Das
Maßband 29 soll
während
der Lebensdauer der Linearführungseinrichtung
möglichst
nicht ausgetauscht werden müssen.
Da jedoch insbesondere in Werkzeugmaschinen sehr rauhe Arbeitsbedingungen
herrschen können,
ist es wünschenswert, das
Maßband 29 absolut
geschützt
an der Führungsschiene 3 unterzubringen,
und zwar geschützt
vor mechanischer Einwirkung, wie Stößen oder Schlägen, vor
Einwirkung von Kühlmitteln
und Schmiermitteln, vor Einwirkung sonstiger aggressiver Chemikalien
und gewünschtenfalls
auch vor Einwirkung von äußeren Feldern,
beispielsweise Magnetfeldern, die von einem Linearmotor hervorgerufen
werden. Des wei teren ist es wünschenswert,
das Maßband 29 so an
der Führungsschiene 3 anzubringen,
dass bei Rüttel-
oder Schwingbelastungen der Linearführungseinrichtung kein Verrutschen
des Maßbands 29 oder
gar ein Ablösen
desselben zu befürchten
ist.
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Bei
der in 1 gezeigten Linearführungseinrichtung ist das Maßband 29 in
einer in Richtung der Längsachse 5 verlaufenden
Längsnut 43 untergebracht,
die einen Aufnahmekanal für
das Maßband 29 bildet
und in der mit 45 bezeichneten Außenoberfläche der Führungsschiene ausgebildet ist.
Die Längsnut 43 ist
bevorzugt in einer der Seitenflächen 13 zwischen
deren Laufbahnen 23 vorgesehen, und zwar insbesondere am
Grund der trapezförmigen
Zurückversetzung 15 dieser
Seitenfläche 13.
Als Alternative ist es denkbar, eine solche Längsnut 43 in die Kopffläche 11 der
Führungsschiene 3 oder
in die Tragbasis 1 einzuarbeiten und das Maßband 29 darin einzulassen.
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Das
Maßband 29 ist
vollständig
in der Längsnut 43 versenkt.
Zum Schutz des Maßbands 29 ist ein
Abdeckband 47 (s. auch 5) vorgesehen,
welches das Maßband 29 in
der Längsnut 43 vollständig einkapselt.
Es schützt
das Maßband 29 vor
den zuvor aufgezählten
möglichen äußeren Einflüssen. Die
Abtastung des Maßbands 29 durch
den Sensorkopf 31 wird durch das Abdeckband 47 nicht
behindert. Das Abdeckband 47 besteht bevorzugt aus Metall;
beispielsweise kann das Abdeckband 47 von einer etwa 0,1
mm dicken Metallfolie gebildet sein. Sofern die magnetische Permeabilität des metallischen
Abdeckbands 47 überall
gleich ist, wird die Abtastung alternierender magnetischer Permeabilitäten des
Maßbands 29 dann
durch das Abdeckband 47 nicht gestört.
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Es
wird nun auf die 2 verwiesen. Das Maßband 29 liegt
flach am Nutgrund der Längsnut 43 auf.
Es ist, wie später
noch erläutert
wird, lediglich an seinen Bandenden an der Führungsschiene 3 fixiert, nämlich durch
Schweißen.
Gegebenenfalls kann es so in die Längsnut 43 eingedrückt sein,
dass es zwischen seinen Bandenden durch reibschlüssigen Halt an den Flanken der
Längsnut 43 gegen
Abheben von der Führungsschiene 3 gesichert
ist. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn das Abdeckband 47 nicht
unmittelbar auf dem Maßband 29 aufliegt, sondern
zwischen diesen beiden Bändern
ein geringer Abstand besteht.
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Das
Abdeckband 47 ragt – bei
Betrachtung quer zu seiner Längsrichtung – beidseits über das Maßband 29 hinaus
und liegt mit seinen beiden über das
Maßband 29 hinausragenden
seitlichen Längsrandabschnitten
auf je einer Stützstufe 49 auf,
die in der jeweiligen Nutflanke der Längsnut 43 ausgebildet ist.
Die Stützstufen 49 bilden
somit Auflageflächen
für das
Abdeckband 47. Die Stützstufen 49 in
der Längsnut 43 sind
so gestaltet und bemessen, dass ein zumindest annähernd bündiger Übergang
zu den angrenzenden Oberflächenbereichen
der Führungsschiene 3 besteht.
Wenn hier nur von einem annähernd
bündigen Übergang
gesprochen wird, so soll dabei berücksichtigt sein, dass zwischen
den schmalseitigen Längsrändern des
Abdeckbands 47 und den seitlichen Flanken der Längsnut 43 gelegentlich
ein geringer Spalt nicht vermieden werden kann. Dieser Spalt ist
in 2 an beiden Seitenrändern des Abdeckbands 47 bei 51 erkennbar.
Er kann daraus entstehen, dass die Längsnut 43 herstellungsbedingt
keine scharf kantigen Stufenübergänge aufweist,
sondern nur gerundete Stufenübergänge, was
beispielsweise dann der Fall ist, wenn die Längsnut 43 mittels
einer Schleifscheibe in die Führungsschiene 3 eingearbeitet
wird. Zwar werden die Spalte 51 in der Regel so klein sein,
dass sie sich auf die Abdichtung des Läufers 7 gegenüber der
Führungsschiene 3 – wenn überhaupt – nur in
vernachlässigbarer
Weise auswirken. Allerdings können
diese Spalte 51 in anderer Hinsicht störend sein: Um das Maßband 29 hermetisch
gegenüber
der Außenumgebung
abzudichten, wird das Abdeckband 47 längs jedes seiner beiden Seitenränder mit
der Führungsschiene 3 verschweißt. Entsprechende
Schweißnähte sind
in 2 mit 53 bezeichnet. Als Schweißmethode
wird bevorzugt Laser-Schweißen
angewendet.
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Die
Schweißung
erfolgt so, dass eine Materialverschmelzung des Abdeckbands 47 mit
der Führungsschiene 3 im
Bereich der von den Stützstufen 49 gebildeten
Auflageflächen
für das
Abdeckband 47 stattfindet. Es wird also durch das Abdeckband 47 hindurch
geschweißt.
Das Ergebnis dieser Schweißmethode
erkennt man in 2. Die Schweißnähte 53 verlaufen
im Abstand von höchstens
wenigen mm (im gezeigten Beispiel im Abstand von 0,3 mm) von ihrem
jeweils benachbarten Längseitenrand
des Abdeckbands 47. Unmittelbar an den Seitenrändern des
Abdeckbands 47 ist im wesentlichen keine Materialschmelzung
des Abdeckbands 47 und insbesondere auch keine Materialverschmelzung
des Abdeckbands 47 mit der Führungsschiene 3 zu
beobachten.
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In 3 ist
das stirnseitige Ende der Führungsschiene 3 in
einer Perspektivansicht dargestellt. Bei dem in 3 dargestellten
Zustand sind weder das Maßband
mit den Maßmarkierungen
noch das Abdeckband an der Führungsschiene 3 befestigt.
Stattdessen ist auf der von der Stirnfläche 12 her gesehen
in 3 rechten Längsseite 13 der
Führungsschiene 3 die
Längsnut 43 mit
den jeweils an ihren Längsseiten
ausgebildeten Stützstufen 49,
auf denen das Abdeckband aufgelegt wird, zu sehen.
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Die
Führungsschiene 3 ist
an ihrem Stirnende mit einer vollständig um ihren Umfang umlaufenden
Fase 14 ausgebildet. Ihre Umfangsflächen verlaufen also im Bereich
der Fase nicht genau parallel zur Längsachse 5, sondern
um wenige Grad zu ihr hin geneigt, beispielsweise in einem Winkel
von β = 5° (s. 6).
Die Längsnut 43 für das Maßband reicht
in Längsrichtung
der Führungsschiene 3 bis
in den Bereich der Fase 14 hinein. Auch die in Längsrichtung
etwas zurückgesetzt
endenden Stützstufen 49 für das Abdeckband
reichen bis in den Bereich der Fase hinein.
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In 4 ist
derselbe Bereich der Führungsschiene 3 wie
in 3 abgebildet, diesmal jedoch in einem Zustand
mit in der Längsnut 43 eingelegtem Maßband 29.
Wie vorangehend erläutert,
ist das Maßband 29 ein
Metallband, in das die Schlitze 37 und Stege 39 derart
eingearbeitet sind, dass sie jeweils senkrecht zur Längsachse 5 abwechselnd
aufeinander folgen. An seinem stirnseitigen Ende ist das Maßband 29 mit
einem Endstück 61 ver bunden,
welches durch sechs im Wesentlichen punktförmige Schweißstellen
(von denen in 4 der Übersichtlichkeit halber nur
eine mit 63 bezeichnet ist) am Grund der Längsnut 43 mit
der Führungsschiene 3 verschweißt ist.
Das Endstück 61 ist
ebenfalls aus Metall gebildet und wird vorzugsweise aus einem endlosen
Metallband mit derselben Breite und Stärke wie das Maßband 29 konfektioniert.
Die Verbindung des Endstücks 61 mit
dem Maßband 29 erfolgt
bevorzugt durch Schweißen.
Insbesondere bietet es sich an, die Verbindung durch Laserschweißen herzustellen,
weil hierdurch sehr kleine Schmelzzonen ermöglicht werden und so die Verschweißung des
Endstücks 61 mit
dem Maßband 29 die
Maßmarkierungen 37, 39 in
der Nähe
der Schweißnaht
nur wenig beeinträchtigt.
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Das
Endstück 61 endet
im Wesentlichen auf Höhe
des stirnseitigen Endes der Stützstufen 49 und damit
ebenfalls in Längsrichtung
der Führungsschiene 3 von
dem stirnseitigen Ende der Längsnut 43 zurückgesetzt.
Am stirnseitigen Ende des Endstücks 61 ist – wie später noch
näher erläutert wird – eine Soll-Bruchstelle 64 ausgebildet,
an der das Endstück 61 von
einem längeren
Endstück-Bandmaterial
abgebrochen werden kann, welches zum Anbringen des Maßbandes
an der Führungsschiene 3 dient.
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Als
Material für
das Endstück 61 kann
ein einfaches bandförmiges
Blechmaterial verwendet werden, wobei es günstig ist, wenn dessen Dicke
im Wesentlichen derjenigen des Maßbands 29 entspricht.
Beispielsweise kann ein endloses Gitterbandmaterial verwendet werden.
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Bevorzugt
wird ein Endstück 61 der
in 4 gezeigten Art an beiden gegenüberliegenden
Stirnenden des Maßbands 29 angeschweißt. Die
Anordnung von Maßband 29 und
Endstück 61 in
der Längsnut 43 bezüglich des
jeweiligen Stirnendes der Führungsschiene 3 ist
dann an beiden Stirnenden dieselbe. Die Anordnung an dem dem in 3 bis 7 gezeigten
Stirnende gegenüberliegenden
Stirnende der Führungsschiene 3 ist
spiegelbildlich zu der gezeigten Anordnung. Auf eine separate Darstellung wird
deswegen verzichtet.
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Der
Verbund aus Maßband 29 und
Endstück 61 an
einem oder beiden stirnseitigen Enden des Maßbands 29 bildet einen
Markierungsträger,
an welchem Maßmarkierungen 37, 39 zur
Erfassung der Relativposition eines in Längsrichtung der Führungsschiene 3 beweglichen
Körpers
ausgebildet sind und welcher an der Führungsschiene 3 befestigt
ist.
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Schließlich ist
zu erwähnen,
dass das Endstück 61 an
seiner in dem in 4 gezeigten Zustand der Außenseite
zugewandten Flachseite eine Markierung 67 trägt, anhand
derer die beiden Flachseiten des Endstücks 61 voneinander
unterschieden werden können.
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Bei
dem in 5 gezeigten Zustand der Führungsschiene 3 ist
das Maßband 29 mit
Endstück 61 durch
ein Abdeckband 47 abgedeckt, das die Breite der Längsnut 43 zuzüglich der
beiden Stützstufen 49 besitzt
und auf die Stützstufen 49 aufgelegt
wird. Das Abdeckband 47 ist entlang seiner Längsränder mit
den Stützstufen 49 vorzugsweise
durch Laserschweißen
verschweißt,
wobei die gebildeten Schweißnähte 53 um
höchstens
wenige Millimeter (im gezeigten Beispiel 0,3 mm) vom jeweiligen Längsrand
des Abdeckbands 47 beabstandet sind. Die Schweißnähte 53 verlaufen
entlang der Längsränder des
Abdeckbands 47 durchgehend, so dass das Eindringen von
Fremdstoffen entlang der Längsränder des
Abdeckbands 47 ausgeschlossen ist.
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Am
Stirnende der Führungsschiene 3 erstreckt
sich das Abdeckband 47 in Längsrichtung über das
Stirnende der Längsnut 43 hinaus
im Wesentlichen bis zur Stirnfläche 12 der
Führungsschiene 3.
An seinem Stirnende 71 ist das Abdeckband 47 ebenfalls
durch eine quer zur Längsrichtung
des Abdeckbands bzw. der Führungsschiene
verlaufende Schweißnaht
mit der Führungsschiene 3 im
Bereich der Fase 14 verschweißt. Die entsprechende, parallel
zur Stirnfläche 12 der
Führungsschiene
verlaufende Querschweißnaht 73 ist
in 5 der Einfachheit halber ebenfalls als durchgehende
Schweißnaht
angedeutet. Sie besteht jedoch, wie in 7 zu sehen ist,
aus einer Vielzahl einzelner, im Wesentlichen punktförmiger Schweißstellen,
die derart dicht nebeneinander gesetzt sind, dass sich eine zusammenhängende Schweißnaht bildet.
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6 zeigt
einen Schnitt entlang der in 5 angedeuteten
Längsachse
VI-VI des Abdeckbands 47.
Man erkennt dort das in die Längsnut 43 eingelegte
Maßband 29 mit
daran angeschweißtem Endstück 61.
Am Maßband 29 ausgebildet
sind Schlitze 37 und Stege 39 als Maßmarkierungen.
Im Endstück 61 eingeätzt ist
die Markierung 67.
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Die
Oberfläche
des aus Maßband 29 und Endstück 61 gebildeten
Markierungsträgers
ist durch das Abdeckband 47 abgedeckt, welches auf den Stützstufen 49 aufgelegt
ist, wobei zwischen der Oberfläche
des Markierungsträgers
und der angrenzenden Oberfläche
des Abdeckbands 47 ein geringer Spalt verbleibt. Angrenzend
an die stirnseitige Endfläche 12 der
Führungsschiene 3 ist
der Bereich der Fase 14 durch den leicht geneigten Verlauf
der Begrenzungskanten an der Seitenfläche 13 zu erkennen.
Im Bereich der Fase 14 verjüngt sich die Führungsschiene
zu ihrer Längsachse
hin und zwar über den
Grund der Längsnut 43 hinaus.
Der Grund der entlang ihrer gesamten Länge parallel zur Längsachse
der Führungsschiene 3 verlaufenden
Längsnut 43 mündet daher
in Längsrichtung,
wie in 6 ersichtlich ist, etwa in der Mitte des Bereichs
der Fase 14 am Stirnende der Führungsschiene 3 in
die Oberfläche der
Fase, also etwas zurückgesetzt
von der Stirnfläche 12 (siehe
auch 3 und 4). Hierdurch wird zwischen
der Mündung
des Nutgrunds und der Stirnfläche 12 eine
zur Längsachse 5 geneigte
ebene Fläche
zur Ausbildung der Querverschweißung des Abdeckbands geschaffen.
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Der
Markierungsträger 61, 29 ist
in die Längsnut 43 eingelegt
und reicht im Wesentlichen bis zum als Fase ausgebildeten Bereich 14,
in 6 etwas Richtung Stirnende der Führungsschiene
in den Bereich der Fase 14 hinein stehend. Das den Markierungsträger 61, 29 abdeckende
Abdeckband 47 verläuft
bis zum Bereich der Fase 14 parallel zur Längsachse
der Führungs schiene,
wobei es mit der Stirnfläche 12 der
Führungsschiene 3 etwa
bündig
abschließt.
Am Stirnende des Markierungsträgers 61, 29 knickt
das Abdeckband 47, in etwa dem Verlauf der Fase 14 folgend
ab, bis es am stirnseitigen Ende 12 der Fase 14 auf
der Oberfläche
der Führungsschiene 3 aufliegt
und dort an dieser verschweißt werden
kann.
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Die
Schweißverbindung
zwischen dem Abdeckband 47 und der Führungsschiene 3 im
abgefasten Bereich 14 am Stirnende der Führungsschiene 3 ist
in 7 im Detail in einer Seitenansicht gemäß der Darstellung
in 5 von rechts vorne dargestellt. Man erkennt die
beiden Längsschweißnähte 53,
mit denen das Abdeckband 47 an den Stützstufen 49 der Führungsnut 43 verschweißt ist.
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Die
beiden Längsschweißnähte 53 enden mit
geringem Abstand zur planen Stirnfläche 12 der Führungsschiene 3.
Von diesen Stellen ausgehend ist eine Vielzahl von einzelnen, im
Wesentlichen punktförmigen
Schweißstellen
ausgebildet, die derart aufeinander folgen, dass sie die jeweilige
Längsschweißnaht 53 bis
zur Stirnfläche 12 weiter
führen und
dann am Stirnende der Führungsschiene 3 entlang
bzw. parallel zu deren Stirnfläche 12 eine
quer zur Längsrichtung
verlaufende durchgehende Schweißnaht
bilden. Die einzelnen Schweißpunkte dieser
Schweißnaht
sind dabei im Punktschweißverfahren
derart aufeinander folgend gesetzt, dass die sich jeweils ergebenden
im Wesentlichen konzentrischen Materialverschmelzungszonen 73 zwischen dem
Abdeckband und der Fase 14 der Führungsschiene 3 einander
paarweise überlappen
(in 7 ist der Übersichtlichkeit
halber nur eine der Materialverschmelzungszonen mit 73 bezeichnet).
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Auf
diese Weise ist sichergestellt, dass das Abdeckband entlang seines
gesamten Randes ohne Spalte auf der Führungsschiene 3 aufliegt
und der Rand des Abdeckbands 47 auch an seiner Stirnseite hermetisch
abdichtend mit der Führungsschiene 47 verschweißt ist.
Es wird somit verhindert, dass Fremdstoffe, insbesondere Flüssigkeiten
oder winzige Festkörper,
unter das Abdeckband gelangen und u.U. Korrosion verursachen oder – sofern
die Fremdstoffe elektrisch leitfähig
sind – das
Messergebnis verfälschen.
Die stirnseitige Abdichtung zwischen Abdeckband 47 und
Führungsschiene 3 kann
vollständig
durch Einsatz eines Punktschweißgeräts erfolgen,
so dass es auch möglich
ist, bei Montage einer Linearführungseinheit
von einer vorgefertigten Führungsschiene
mit bereits entlang der Längsränder angeschweißtem Abdeckband 47 eine
vorbestimmte Länge
abzulängen
und dann in der beschriebenen Weise an dem freiliegenden Stirnende
hermetisch abzudichten.
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Zu
erwähnen
ist noch, dass nach Fertigstellung der Schweißverbindung die Oberfläche des
Abdeckbands im Bereich der Schweißverbindung entsprechend bearbeitet
wird, um scharfkantige Übergänge vom
Abdeckband zur Führungsschiene
zu vermeiden.
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Außerdem sei
noch erwähnt,
dass die Fase 14 nicht unbedingt um den gesamten Umfang
der Führungsschiene
umlaufend ausgebildet sein muss, sondern dass es bereits ausreicht,
wenn im Bereich der Längsnut 43 bzw.
deren Fortsetzung bis zum Stirnende der Führungsschiene 3 hin
ein entsprechend zur Längsachse 5 hin
geneigter Verlauf der Seitenfläche 13 bzw.
des Grunds der Nut 43 ausgebildet wird.
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In 8 ist
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Führungsschiene
in einer Darstellung entsprechend 3 abgebildet.
In 8 sind daher solche Teile, die mit der in 3 gezeigten
Führungsschiene übereinstimmen
bzw. eine entsprechende Funktion aufweisen, mit denselben Bezugszeichen
versehen, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Im Folgenden
wird die Ausführungsform
gemäß 8 nur
insoweit beschrieben, als sie sich von derjenigen gemäß 3 unterscheidet.
Im Übrigen
wird zur Vermeidung von Wiederholungen ausdrücklich auf die Beschreibung
der 1 bis 7 verwiesen.
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Bei
der in 8 gezeigten Ausführungsform ist die Fase 114 am
Stirnende der Führungsschiene 103 nicht
in Umfangsrichtung um die Stirnfläche 112 umlaufend
ausgebildet, sondern lediglich im Bereich zwischen den beiden seitlich
der Längsnut 143 ausgebildeten
Stützstufen 149 ausgebildet.
Sie deckt somit in Umfangsrichtung genau den Bereich ab, in dem
das in 8 nicht gezeigte Abdeckband 147 angeordnet
ist. Die Führungsschiene 103 besitzt
also an ihrer Stirnfläche 112 ein
im Wesentlichen stumpf auslaufendes Ende, wobei lediglich im Bereich
zwischen den einander zugeordneten Stützstufen 149 auf jeder
Längsseite
der Führungsschiene 103 durch die
Fasen 114 kleine Ausnehmungen gebildet sind. Der besondere
Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die zwei der Führungsschienen 103 stumpf aneinander
gestoßen
werden können,
ohne dass zwischen ihren Wälzkörperlaufbahnen 123 ein
merklicher Spalt entsteht.
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Man
erkennt, dass sich auch die Führungsschiene 103 in
den beiden durch die Fasen 114 gebildeten Bereichen jeweils über die
Tiefe der Längsnut 143 hinaus
zur Längsachse 105 hin
verjüngt,
sodass der Grund der Längsnut 143 etwas
zurückgesetzt von
der Stirnfläche 112 in
die Oberfläche
der Fase 114 mündet.
Die Fläche
der Fasen 114 stellt eine ebene Fläche bereit, entlang derer die
Punktschweißverbindungen
zur Befestigung des Abdeckbands 147 entlang seines Stirnendes
in einfacher Weise ausgebildet werden können. In dem Bereich zwischen
der Mündungskante
des Grundes der Längsnut 143 und
der Stirnfläche 112 werden
die Materialverschmelzungszonen der Punktschweißverbindungen ausgebildet.
Damit ergibt sich im Zusammenspiel mit den Längsschweißnähten an beiden Längsseiten
des Abdeckbands eine hermetische Abdichtung des eingeschlossenen
Raums, in dem sich das Maßband
befindet.
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Die
Führungsschiene 3 der
Linearführungseinrichtungen
gemäß 1 bis 8 wird
in der Regel mit einer für
die jeweilige Anwendung gewünschten
Länge von
einem Schienenstrang abgelängt,
der beispielsweise als Endlosstrang durch Stranggießen oder
Strangpressen hergestellt wird. Die Schienenstränge werden in 6 m langen Stücken gewalzt,
anschließend
kaltgezogen und geschliffen, um ihr endgültiges Profil zu erhalten.
Dann wird dieser Schienenstrang mit Maßmarkierungen versehen, beispielsweise
indem ein Maßband
an einer Seitenfläche
angebracht wird.
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In 9 ist
ein solcher Schienenstrang 203 mit daran angebrachtem Maßband 229 gezeigt.
Die Führungsschiene 203 soll
stellvertretend für
die in 1 bis 8 gezeigten Führungsschienen 3; 103 in
lediglich schematischer Form zur Erläuterung der Befestigung des
Maßbands 229 an
der Führungsschiene 203 dienen.
Daher sind solche Komponenten, die in den 1 bis 3 gezeigten
Komponenten entsprechen, in 9 mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnet, jedoch erhöht um die Zahl 200.
Soweit sich aus den nachstehenden Erläuterungen nichts anderes ergibt,
wird zur Beschreibung dieser Komponenten auf die vorangehenden Ausführungen zu
den 1 bis 7 bzw. 8 verwiesen.
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Das
in 9 gezeigte Maßband 229 ist
an seinen beiden Stirnenden mit jeweils einem Endstück 261 verbunden
(in 9 jeweils mit 261a und 261b bezeichnet),
so dass das Maßband 229 zusammen mit
den beiden Endstücken 261a, 261b einen
Markierungsträger
bildet. An seinem 9 oberen Ende ist das Endstück 261a bereits
an zwei Fixationsstellen 263a an der Führungsschiene 203 fixiert,
bevorzugt durch Widerstandspunktschweißen. Das stirnseitige Ende
des Endstücks 261a in 9 auf
der rechten Seite ist dabei bündig
mit dem entsprechenden stirnseitigen Ende auf der in 9 rechten
Seite der Führungsschiene 203 angeordnet.
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Der
aus dem Maßband 229 und
den beiden Endstücken 261a, 261b gebildete
Markierungsträger besitzt
eine Länge,
die geringfügig
kleiner ist als die Gesamtlänge
der Führungsschiene 203.
Daher wird der Markierungsträger,
nachdem das Endstück 261a an
der Führungsschiene 203 fixiert
worden ist, mittels einer Dehnvorrichtung 257 elastisch
gedehnt, bevor er an seinem anderen Endstück 261b an der Führungsschiene 203 fixiert
wird. In 9 ist eine hierfür verwendbare
Dehnvorrichtung 257 in stark vereinfachter schematischer
Form dargestellt. Diese Dehnvorrichtung 257 umfasst ein
am Schienenstrang festlegbares Klemmteil 259 und ein relativ
zu dem Klemmteil 259 verstellbares Aktivteil 260.
Das Aktivteil 260 besitzt einen Greifer 262, der
an dem Endstück 261b des
Markierungsträgers
angreifen kann. Hierfür
ist an dem Endstück 261b eine
als Spannöse ausgebildete
Ausnehmung 269 ausgebildet, durch die der Greifer 262 hindurch
greifen kann. Indem der Greifer 262 an dem Endstück 261b angreift
und nicht direkt am Maßband 229 angreift,
wird vermieden, dass durch den Greifer 262 beim Dehnen
des Maßbands 229 die
Maßmarkierungen
beschädigt
werden.
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Mit
dem Bezugszeichen 265 ist in 9 eine zur
Verstellung des Aktivteils 260 relativ zum Klemmteil 259 dienende
Mikrometerschraube bezeichnet, deren Verstellmaß an der Skalenanordnung 267 abgelesen
werden kann. Nachdem durch Betätigung der
Mikrometerschraube 265 eine gewünschte Dehnung des Markierungsträgers 229, 261a, 261b eingestellt
ist, wird der Markierungsträger 229, 261a, 261b auch
an der anderen Stirnseite (in 9 auf der
linken Seite der Führungsschiene 203)
an der Führungsschiene 203 fixiert.
Dies geschieht wiederum bevorzugt durch Punktschweißen, wobei
einer oder mehrere Schweißpunkte
im Bereich des Endstücks 261b gesetzt
werden. Durch Fixierung zwischen seinen Bandenden (bzw. zwischen
den mit seinen Bandenden fest verbundenen Endstücken 261a, 261b) wird
das Maßband 229 somit
unter einer Dehnvorspannung gehalten, welche dafür sorgt, dass sich das Maßband 229 immer
straff an die Führungsschiene 203 anlegt.
Hierdurch können
etwaige Welligkeiten des Maßbands 229 geglättet werden,
die beispielsweise im Betrieb der Führungseinrichtung entstehen
können,
wenn starke Temperaturunterschiede auftreten, oder die auch dadurch
auftreten können,
dass für
das Maßband 229 oder/und
die Endstücke 261 ein
endloses Bandmaterial verwendet wird, welches von einer Vorratsrolle
abgewickelt wird.
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Der
Markierungsträger 229, 261a, 261b mit dem
auf seine vorgesehene Länge
gespannten Maßband 229 und
den fest mit diesem verbundenen Endstücken 261a und 261b steht
nunmehr an dem in 9 linken Ende noch etwas über das
entsprechende Stirnende der Führungsschiene 203 vor.
Der Schlitz 269 für
den Greifer 262 befindet sich in diesem überstehenden
Bereich. Um den Markierungsträger
an die Länge
der Führungsschiene 203 anzupassen,
umfasst das Endstück 261b eine
Soll-Bruchstelle 264, die zwischen dem Schlitz 269 und
der Anschlussstelle des Endstücks 261b an
das Maßband 229 angeordnet
ist und im vorgesehenen Dehnungszustand des Maßbands 229 in etwa
im Bereich der am Stirnende der Führungsschiene 203 ausgebildeten
umlaufenden Fase 214 liegt (die umlaufende Fase ist der
vereinfachten Schemadarstellung der Führungsschiene in 9 nicht
gezeigt). An dieser Soll-Bruchstelle 264 wird nach dem
Fixieren des Markierungsträgers
der überstehende
Bereich 270 abgebrochen, so dass der Markierungsträger etwas
zurückgesetzt
von der Stirnfläche 212 der
Führungsschiene 203 endet.
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10 zeigt
allgemein mit 61 bezeichnet eines der Endstücke, die
an die Stirnseiten des Maßbands 29 geschweißt werden,
in einem Zustand vor der Verbindung des Endstücks 61 mit dem Maßband 29 in
einer Draufsicht sowie in einer Seitenansicht. Man erkennt auf der
in 10 rechten Seite den Anschlussbereich des Endstücks 61 mit
dem stirnseitigen Ende des Maßbands 29.
Auf der in 10 linken Seite des Endstücks 61 ist
ein Durchgangsloch 69 ausgebildet, welches in der Art einer
Spannöse
als Angriffspunkt für
den Greifer 162 der Spanneinrichtung 157 dient.
Das Endstück 61 ist
aus einem bandförmigen
Metallmaterial hergestellt, und kann beispielsweise aus demselben
Material hergestellt sein, das auch für das Maßband 29 verwendet
wird. Auf der rechten Seite des Endstücks 61 in 10 ist
eine Markierung 67 zu sehen, durch welche die beiden Flachseiten
des Endstücks 61 voneinander
unterschieden werden können.
Weiter ist in 10 eine Soll-Bruchstelle 64 angedeutet,
die parallel zu den Stirnseiten des Endstücks 61 verläuft und,
wie in der Seitenansicht zu sehen ist, eine zwischen den Längsseiten
des Endstücks 61 durchgehende
Materialschwächungszone
bildet. Entlang dieser Soll-Bruchstelle 64 kann der in 10 linke
Teil des Endstücks 61,
in dem auch die Spannöse 69 ausgebildet
ist, abgebrochen werden, nachdem der Markierungsträger auf
eine erforderliche Länge
gedehnt wurde und an seinen beiden Stirnenden an der Führungsschiene
fixiert wurde. Um eine gute Abbrechbarkeit zu gewährleisten,
ist vorzugsweise das Endstück 61 aus
einem relativ spröden
Material gefertigt.
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Man
kann in 10 erkennen, dass die Sollbruchstelle 64 sehr
nahe am in 10 rechten Rand angeordnet ist,
an dem das Endstück 61 mit
jenem Maßband
verschweißt
wird. Die sich somit ergebende beträchtliche Länge desjenigen Teils des Endstücks 61,
der abgebrochen wird und in dem die Spannöse 69 ausgebildet
ist, führt
dazu, dass dieser Teil bereits im spannungslosen Zustand deutlich über das
Stirnenende einer Führungsschiene
hinaus steht. Ein Spannwerkzeug kann daher sicher in einen an der
Führungsschiene
angebrachten Markierungsträger
eingreifen und diesen spannen, ohne das Maßband zu beschädigen.
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Sowohl
die Soll-Bruchstelle
64 als auch die Spannöse
69 und
die Markierung
67 können
beispielsweise durch einen fotochemischen Ätzprozess in das Endstück
61 eingearbeitet
sein. Hierfür
wird beispielsweise ein etwa 0,3 m dickes Endlosmetallband von einer
Vorratsrolle abgewickelt und in eine Fotobehandlungsstation transportiert,
in der ein – vergleichsweise
kurzer – Abschnitt
des Metallbands mit einem Fotolack beschichtet, belichtet, entwickelt und
in ein Ätzbad
getaucht wird, um entsprechende Strukturen in das Material des Metallbands
hinein zu ätzen.
Dies kann bevorzugt in einem zweistufigen Prozess geschehen, wobei
am in
10 rechten Rand des Metallbands
lediglich Oberflächenätzungen
zur Ausbildung einer Soll-Bruchstelle
64 bzw. einer Markierung
67 eingeätzt werden,
während
am in
10 linken Rand des Metallbands
eine durchgehende Aussparung zur Ausbildung einer Spannöse
69 eingeätzt wird.
Darüber
hinaus sei noch erwähnt, dass
auch die Strukturen zur Ausbildung von Schlitzen und Stegen im Maßband
129 durch
eine entsprechende Ätztechnik
ausgebildet werden können.
Für Details
hierzu sei wiederum auf die
EP
1 052 480 B1 verwiesen.