DE102008037044A1

DE102008037044A1 - Carriage for linear guiding system, has roller body i.e. ball, runs in path at path provided at carriage, where path has two active deformable regions that are arranged in inlet region and/or discharge region

Info

Publication number: DE102008037044A1
Application number: DE102008037044A
Authority: DE
Inventors: Udo Berg
Original assignee: SKF AB
Current assignee: Ewellix AB
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-08-09
Also published as: DE102008037044B4

Abstract

The carriage (12) has a roller body housing (16) with a contact region (18) in which a roller body (14) i.e. ball, runs in a path (24) at the carriage and in another path (26) at a guide rail (10). The contact region has inlet and discharge regions, in which the body moves-in and/or moves-out in the contact region. The path (24) at the carriage has active deformable regions arranged in the inlet and/or discharge region. The deformable regions are made of shape memory alloy i.e. shape memory polymer, single-crystal lead zirconate titanate, lead zirconate titanate or polyvinylidene fluoride. An independent claim is also included for a method for operating a carriage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Linearführungssystem mit einer Führungsschiene, einem Schlitten, der in Längsrichtung der Führungsschiene verschiebbar gelagert ist, und einer Vielzahl von Wälzkörpern, wobei der Schlitten einen Walzkörperumlauf aufweist, in dem die Wälzkörper endlos umlaufen. Der Wälzkörperumlauf umfasst zumindest einen Kontaktbereich, in dem eine erste Laufbahn vorgesehen ist. Ein Wälzkörpereinlauf des Linearführungssystems ist hinsichtlich Schwingungs- und Geräuschentwicklung optimiert. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Linearführungssystems.The The invention relates to a linear guide system with a guide rail, a sled, in the longitudinal direction the guide rail slidably mounted, and a plurality of rolling elements, wherein the carriage a rolling body circulation in which the rolling elements are endless circulate. The rolling element circulation includes at least one contact area in which a first career is provided. A rolling element inlet of the linear guide system is optimized with regard to vibration and noise. Furthermore, the invention relates to a method for operating a such linear guide system.

Aus dem Stand der Technik sind Präzisionsführungen bekannt, bei denen ein Einlaufen von Wälzkörpern in den Kontaktbereich zwischen Führungsschlitten und Führungsschiene nicht vorgesehen ist. Solche Präzisionsführungen weisen ein begrenztes Verhältnis zwischen Hublänge und Baulänge auf.Out The prior art are precision guides known in which a shrinkage of rolling elements in the contact area between guide carriages and guide rail is not provided. Such precision guides have a limited relationship between stroke length and overall length on.

Ferner sind auch Linearführungssysteme bekannt, deren Führungsschlitten zur Realisierung großer Hublängen einen in sich geschlossenen Umlauf von Wälzkörpern aufweisen, wobei diese Wälzkörper einzeln, nacheinander in den Kontaktbereich zwischen dem Führungsschlitten und der Führungsschiene einlaufen. Bei solchen Systemen ist es bekannt, dass der Wälzkörper, der geschoben durch die anderen Wälzkörper gerade aus einem Umlenkbereich für die Wälzkörper im Führungsschlitten in den Kontaktbereich sozusagen hineingedrückt wird, aufgrund des gegenüber dem Umlenkbereich eng dimensionierten Abstands im Kontaktbereich einen gewissen Widerstand überwinden muss. Dies kann unter anderem zu an sich unerwünschten Geräuschen führen.Further are also linear guidance systems known, whose guide carriage for the realization of big ones stroke have a self-contained circulation of rolling elements, these Rolling elements individually, successively in the contact area between the guide carriage and the guide rail enter. In such systems, it is known that the rolling element, the pushed through the other rolling elements straight from a deflection area for the rolling elements in the guide carriage is pressed into the contact area, so to speak, due to the opposite Deflection area closely dimensioned distance in the contact area a overcome some resistance got to. Among other things, this can lead to unwanted noise.

Um dies zu umgehen, wird bislang bei der Gestaltung des Einlaufbereichs mit einer Vielzahl unterschiedlicher Geometrien gearbeitet.Around To circumvent this, so far is in the design of the inlet area worked with a variety of different geometries.

Bei den aus der Praxis bekannten Linearführungssystemen, von denen die Erfindung ausgeht, sind am Führungsschlitten im Bereich des Einlaufs abgeschrägte Bereiche ausgebildet. Diese Einlaufschrägen werden während der Fertigung des Führungsschlittens erzeugt und sind dann in ihrer Geometrie für die gesamte Lebensdauer des Führungsschlittens festgelegt. Derartige Geometrien weisen beispielsweise eine trichterförmige äußere Gestalt auf.at the known from practice linear guide systems, of which the Invention are on the guide carriage Beveled in the area of the inlet Areas trained. These inlet slopes will be during the Production of the guide carriage are generated and then in their geometry for the lifetime of the guide carriage established. Such geometries have, for example, a funnel-shaped outer shape.

Solche Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass in dem Bereich der Schrägung die einlaufenden Wälzkörper nicht in Kontakt mit der Lauffläche des Schlittens und der Lauffläche einer Führungsschiene stehen. Somit besteht in diesem Bereich keine Flächenpressung, wodurch die lasttragende Fläche des Führungsschlittens bei gleicher Baulänge verringert ist.Such solutions However, they have the disadvantage that in the area of the skew incoming rolling elements not in contact with the tread of the Sled and the tread a guide rail stand. Thus, there is no surface pressure in this area, whereby the load-bearing area of the guide carriage reduced at the same length is.

Die vorliegende Erfindung macht es sich insbesondere zur Aufgabe, eine Vorrichtung des vorstehend beschriebenen Aufbaus so weiter auszubilden, dass eine hohe Steifigkeit der Konstruktion bei niedrigen Schwingungs- und Schallemissionen gewährleistet werden kann.The The present invention has the particular object, a Device of the structure described above so on form that a high rigidity of the construction at low vibration and acoustic emissions guaranteed can be.

Diese Aufgabe wird durch ein Element mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungen der Erfindung dar.These The object is achieved by an element having the features of the independent claim solved. The dependent ones claims provide advantageous embodiments of the invention.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Linearführungssystem mit einer Führungsschiene und einem insbesondere als Schlitten ausgebildeten Element vor, wobei der Schlitten in Längsrichtung der Führungsschiene verschiebbar gelagert ist. Das Linearführungssystem umfasst ferner eine Vielzahl von Wälzkörpern, wobei der Schlitten einen Wälzkörperumlauf mit zumindest einem Kontaktbereich aufweist. Darüber hinaus ist in dem Kontaktbereich an dem Schlitten eine erste Laufbahn vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zumindest einen aktiv deformierbaren Bereich aufweist. An der Führungsschiene kann eine zweite Laufbahn vorgesehen sein, wobei der Schlitten zumindest in dem Kontaktbereich der ersten Laufbahn über die Wälzkörper mit der zweiten Laufbahn der Führungsschiene in Verbindung stehen kann. Dabei kann der aktiv deformierbare Bereich der ersten Laufbahn in einem Einlaufbereich angeordnet sein, in dem die Wälzkörper in den Kontaktbereich einlaufen. Dies bietet den Vorteil, dass durch den aktiv deformierbaren Bereich zumindest ein Teil der Laufbahn des Schlittens verstellbar bzw. aktiv deformierbar ist, wobei insbesondere beim Einlaufen eines Wälzkörpers in den Kontaktbereich dieser aktiv deformierbare Bereich zurückgezogen wird, so dass der Wälzkörper im Wesentlichen kräftefrei in einen Kontaktbereich zwischen der Laufbahn des Schlittens und der Laufbahn der Führungsschiene einlaufen kann. Das kräftefreie Einlaufen reduziert dabei wesentlich die Schwingungs- und Geräuschemissionen des Linearführungssystems.to solution this task strikes the invention is a linear guide system with a guide rail and an element designed in particular as a carriage, wherein the carriage in the longitudinal direction the guide rail is slidably mounted. The linear guide system further comprises a plurality of rolling elements, wherein the slide a Wälzkörperumlauf having at least one contact area. In addition, in the contact area provided on the carriage, a first career, characterized in that it has at least one actively deformable region. At the guide rail may be provided a second track, the carriage at least in the contact region of the first raceway via the rolling elements with the second raceway the guide rail can be connected. In this case, the actively deformable area the first raceway be arranged in an inlet region, in the rolling elements in enter the contact area. This offers the advantage of being through the actively deformable region at least part of the raceway the carriage is adjustable or actively deformable, in particular when entering a rolling element in the contact area of this actively deformable area is withdrawn is, so that the rolling elements in the Essentially free of forces in a contact area between the track of the carriage and the track of the guide rail can run into. The force-free shrinking significantly reduces the vibration and noise emissions of the linear guide system.

Weiterhin kann zumindest ein Aktuator vorgesehen sein, mit dem der im Wesentlichen vertikale Abstand zwischen der ersten Laufbahn und der zweiten Laufbahn im aktiv deformierbaren Bereich veränderbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass der aktiv deformierbare Bereich durch exakte Ansteuerung des Aktuators gezielt veränderbar ist. Der Aktuator kann in einer baulichen Einheit mit dem Linearführungssystem ausgebildet sein oder der aktiv deformierbare Bereich kann einen Angriffspunkt zur mechanischen Verbindung mit einem externen Aktuator aufweisen.Furthermore, at least one actuator may be provided with which the substantially vertical distance between the first track and the second track in the actively deformable region is variable. This offers the advantage that the actively deformable region can be selectively changed by exact control of the actuator. The actuator may be formed in a structural unit with the linear guide system or the actively deformable region may be a point of attack for mechanical Have connection with an external actuator.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Linearführungssystem eine Steuereinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, den Aktuator derart anzusteuern, dass durch eine Deformation des aktiv deformierbaren Bereichs ein Abstand zwischen den Laufbahnen beim Einlaufen eines Wälzkörpers trichterförmig aufgeweitet wird, bis der Wälzkörper eine vordere Kante der Laufbahn am Schlitten überschritten hat. Die Steuereinheit kann vorzugsweise als frei programmierbare Recheneinheit ausgebildet sein, die über eine Treibereinheit den Aktuator anspricht. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in welchem die Wälzkörper vor dem Einlaufen in den aktiv deformierbaren Bereich einen Puls auslösen, der dann den Aktuator aktiviert, so dass eine komplexere Steuerungslogik entfallen kann.In A further advantageous embodiment of the invention is proposed that the linear guide system a control unit adapted to the actuator to be controlled such that by a deformation of the actively deformable Range a distance between the raceways when entering a Rolling element widened funnel-shaped is until the rolling elements a has exceeded the leading edge of the track on the carriage. The control unit can preferably be designed as a freely programmable arithmetic unit be over a driver unit is responsive to the actuator. However, they are also embodiments the invention conceivable in which the rolling elements before entering the actively deformable area trigger a pulse, which then activates the actuator activated, so that a more complex control logic can be omitted.

Zudem kann der aktiv deformierbare Bereich der ersten Laufbahn aus einem aktorischen Material, insbesondere aus einer Formgedächtnis-Legierung, aus einem Formgedächtnis-Polymer, aus einer elektrodynamischen Schwingungsspule, aus einkristallinem Blei-Zirkonat-Titanat, aus Blei-Zirkonat-Titanat, aus Polyvinylidenfluorid und/oder aus einer Kombination dieser Materialien ausgebildet sein. Somit kann auf besonders einfache Weise eine energiespa rende Betätigungsvariante des aktiv deformierbaren Bereiches ausgebildet werden, wobei die Auswahl der aktorischen Materialien in Abhängigkeit der Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens relativ zur Führungsschiene erfolgen kann.moreover can the actively deformable region of the first career of a aktorischen material, in particular from a shape memory alloy, from a shape memory polymer, from an electrodynamic vibration coil, from monocrystalline Lead zirconate titanate, lead zirconate titanate, polyvinylidene fluoride and / or be formed from a combination of these materials. Thus, in a particularly simple way a energy-saving actuating variant the actively deformable region are formed, wherein the Selection of actuarial materials as a function of the travel speed of the carriage relative to the guide rail can be done.

Weiterhin kann zumindest ein Sensor vorgesehen sein, mit dem ein unmittelbar vor dem aktiv deformierbaren Bereich befindlicher Wälzkörper erfassbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass durch die Erfassung der Wälzkörper eine sehr präzise Taktung der Betätigung des aktiv deformierbaren Bereiches erreicht wird, verglichen mit einer in alternativen Ausgestaltungen der Erfindung denkbaren, kontinuierlichen und zeitabhängigen Taktung bzw. einer kontinuierlichen Taktung, die allein von der Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens abhängt. Der Sensor kann beispielsweise in Form eines Wirbelstromsensors ausgebildet sein.Farther At least one sensor can be provided with which a directly detectable before the actively deformable area rolling elements is. This offers the advantage that by the detection of the rolling elements a very precise Timing of actuation of the actively deformable region is achieved compared to a conceivable in alternative embodiments of the invention, continuous and time-dependent Clocking or a continuous clocking, the only of the Traversing speed of the carriage depends. The sensor can, for example be formed in the form of an eddy current sensor.

Darüber hinaus kann mit dem Aktuator der Abstand zwischen der ersten Laufbahn und der zweiten Laufbahn im aktiv deformierbaren Bereich derart vergrößerbar sein, dass ein im Wesentlichen kräftefreies Einlaufen des Wälzkörpers in den aktiv deformierbaren Bereich und damit in den Kontaktbereich ermöglicht wird. Damit kann auf besonders einfache Weise die eingangs beschriebene Problematik und damit die Entwicklung von Geräusch- und Schwingungseffekten eliminiert werden.Furthermore can with the actuator the distance between the first track and the second raceway in the actively deformable region be so enlarged that is a substantially power-free one Running in of the rolling element in the actively deformable area and thus in the contact area is made possible. This can in a particularly simple manner the initially described Problem and thus the development of noise and vibration effects eliminated become.

Außerdem kann nach dem Einlaufen eines Wälzkörpers in den aktiv deformierbaren Bereich des Kontaktbereiches in diesem Bereich der Abstand der ersten Laufbahn zu der zweiten Laufbahn derart reduzierbar sein, dass im aktiv deformierbaren Bereich zwischen der ersten Laufbahn und dem Wälzkörper der gleiche Wert einer Flächenpressung erzeugbar ist wie im passiven Bereich zwischen der ersten Laufbahn und einem weiteren Wälzkörper. Dies bietet Vorteile dahingehend, dass über die gesamte Länge der ersten Laufbahn der gleiche Wert der Flächenpressung generiert wird und dadurch eine hohe Tragfähigkeit des Linearführungssystems realisiert wird.In addition, can after the entry of a rolling element in the actively deformable region of the contact area in this Range of the distance of the first career to the second career be reducible such that in the actively deformable region between the first raceway and the rolling element of the same value of a surface pressure can be generated as in the passive area between the first career and another rolling element. This offers advantages to the effect that over the entire length of the first runway the same value of surface pressure is generated and thus a high load capacity of the linear guide system is realized.

Weiterhin kann der Wert der Flächenpressung im aktiv deformierbaren Bereich kontinuierlich bis auf den Wert der Flächenpressung im passiven Bereich ansteigen. Durch diese Harmonisierung des Anstiegs der Flächenpressung am Wälzkörper wird zusätzlich die Entwicklung von Vibrationen und Geräuschen vermindert.Farther can the value of the surface pressure in the actively deformable area continuously up to the value the surface pressure increase in the passive area. Through this harmonization of the increase the surface pressure on the rolling element is additionally the Development of vibration and noise diminished.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann durch eine serielle Anordnung mehrerer unmittelbar aneinander angrenzender aktiv deformierbarer Bereiche eine peristaltische Bewegung eines Gesamteinlaufbereichs erzeugbar sein. Dabei können die aktiv deformierbaren Bereiche mit jeweils einem Aktuator getrennt ansteuerbar sein. Alternativ hierzu kann jeder der angrenzenden aktiv deformierbaren Bereiche aus einem aktorischen Material ausgebildet sein.In a further embodiment The invention can be achieved by a serial arrangement of several directly adjacent actively deformable areas a peristaltic Movement of a total intake area to be generated. The can actively deformable areas separated by one actuator each be controllable. Alternatively, each of the adjacent actively deformable regions formed from an actuator material be.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Linearführungssystems der oben beschriebenen Art. Es wird vorgeschlagen, dass durch eine Deformation des aktiv deformierbaren Bereichs ein Abstand zwischen den Laufbahnen beim Einlaufen eines Wälzkörpers trichterförmig aufgeweitet wird, bis der Wälzkörper ein vorderes Ende der Laufbahn am Schlitten überschritten hat. Das Verfahren kann vorzugsweise als Software in einer Steuereinheit implementiert sein.One Another aspect of the invention relates to a method of operation a linear guide system of the type described above. It is proposed that by a Deformation of the actively deformable area a distance between the raceways widened in a funnel shape upon entry of a rolling element until the rolling element becomes a front End of career on the sled exceeded Has. The method may preferably be software in a control unit be implemented.

Das vorausgehend Beschriebene gilt dabei natürlich alternativ oder zusätzlich für einen Auslaufbereich. Weiterhin ermöglichen die aktiv deformierbaren Bereiche mit besonderem Vorteil den Einlaufbereich und den Auslaufbereich derart aufeinander abgestimmt anzusteuern, so dass auch bei einem Verschieben des Schlittens immer eine gleichbleibende Anzahl von Wälzkörpern lasttragend im Kontaktbereich zur Verfügung steht. Damit wird mit besonderem Vorteil eine immer gleichbleibende Steifigkeit des Systems erzielt, wie sie bisher lediglich bei Präzisionsführungen bekannt ist. Dabei werden der aktiv deformierbare Ein- und Auslaufbereich derart aufeinander abgestimmt gesteuert, dass in dem Maße, in dem ein in den Kontaktbereich einlaufender Wälzkörper lasttragend beiträgt, ein aus dem Kontaktbereich auslaufender Wälzkörper lasttragend entlastet wird. Bei herkömmlichen Linearführungssystemen mit endlosem Wälzkörperumlauf ist aufgrund des eingangs beschriebenen Ein- und Auslaufverhaltens der Wälzkörper die Anzahl der lasttragenden Wälzkörper bei einem Verschieben des Schlittens und damit auch die Steifigkeit systembedingt nicht konstant haltbar, sondern weist eine Varianz von in etwa einem Wälzkörper auf.Of course, the previously described applies alternatively or additionally to an outlet area. Furthermore, the actively deformable regions make it particularly advantageous to control the inlet region and the outlet region in a coordinated manner, so that a constant number of rolling elements is always load-bearing in the contact region even when the carriage is displaced. This is achieved with particular advantage an always constant rigidity of the system, as it has been known only for precision guides. In this case, the actively deformable inlet and outlet areas are controlled in such a way coordinated with each other that to the extent that contributes to the incoming rolling element in the contact area load-bearing, one from the Kon unloading of the rolling contact area of the rolling element is relieved of load. In conventional linear guide systems with endless Wälzkörperumlauf due to the inlet and outlet behavior of the rolling elements described above, the number of load-bearing rolling elements at a displacement of the carriage and thus the stiffness due to the system is not constant, but has a variance of about a rolling element.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert. Die Ansprüche, die Figuren und die Beschreibung enthalten eine Vielzahl von Merkmalen, die im Folgenden im Zusammenhang mit beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Der Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln und in anderen Kombinationen betrachten, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die an entsprechende Anwendungen der Erfindung angepasst sind.in the The invention is explained in more detail below with reference to the description of the figures. The Claims, the figures and description contain a variety of features, those described below in connection with example embodiments of the present invention. Those skilled in the art will also appreciate these features individually and in other combinations consider for more embodiments to form adapted to corresponding applications of the invention.

Es zeigen in schematischer Darstellung:It show in a schematic representation:

1 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Linearführungssystem, 1 a sectional view through a linear guide system according to the invention,

2 eine weitere, vergrößerte Schnittansicht des Schlittens des Linearführungssystems, 2 a further, enlarged sectional view of the carriage of the linear guide system,

3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Metallteils des Schlittens, und 3 an enlarged side view of a metal part of the carriage, and

4 ein Linearführungssystem mit mehreren aktiv deformierbaren Bereichen nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung. 4 a linear guide system with several actively deformable areas according to an alternative embodiment of the invention.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Linearführungssystem mit einer Führungsschiene 10 und einem Schlitten 12, der in Längsrichtung der Führungsschiene 10 verschiebbar gelagert ist. Der Schlitten 12 kann dabei entlang der Mittellinie der Führungsschiene 10 hin und her bewegt werden. Ferner ist eine Vielzahl von insbesondere als Zylinderrollen oder als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern 14 dargestellt, die endlos in einem Wälzkörperumlauf 16, vgl. 2, umlaufen können. 1 shows an inventive linear guide system with a guide rail 10 and a sled 12 in the longitudinal direction of the guide rail 10 is slidably mounted. The sled 12 can along the center line of the guide rail 10 be moved back and forth. Furthermore, a plurality of rolling elements designed in particular as cylindrical rollers or as balls 14 shown endless in a rolling element circulation 16 , see. 2 , can run around.

Der Schlitten 12 umfasst im Wesentlichen ein Metallteil 30 sowie zumindest ein Kunststoffteil 32, das derart angeordnet ist, dass in einem Teilbereich des Schlittens 12 die Wälzkörper 14 zwischen dem Metallteil 30 und dem Kunststoffteil 32 geführt werden. In einem Kontaktbereich 18 werden die Wälzkörper 14 zwischen dem Metallteil 30 und der Führungsschiene 10 geführt.The sled 12 essentially comprises a metal part 30 and at least one plastic part 32 , which is arranged such that in a partial region of the carriage 12 the rolling elements 14 between the metal part 30 and the plastic part 32 be guided. In a contact area 18 become the rolling elements 14 between the metal part 30 and the guide rail 10 guided.

In anderen Ausführungsformen kann der Schlitten natürlich auch abweichend von dem vorausgehend beschriebenen Grundaufbau aus Metall- und Kunststoffteil auch anders aufgebaut sein. So kann der Schlitten natürlich auch aus mehr oder weniger Kunststoff- und/oder Metallteilen aufgebaut sein und natürlich auch Teile aus anderen Materialien umfassen.In other embodiments the sled can of course also deviating from the basic structure described above Metal and plastic part also be constructed differently. So can the Sled, of course also be constructed of more or less plastic and / or metal parts and of course also include parts made of other materials.

Wie aus 2 ersichtlich, weist die Führungsschiene 10 an ihrer längsseitigen Oberfläche eine zweite Laufbahn 26 auf, auf der die Wälzkörper 14 abwälzen. Die Wälzkörper 14 stehen einerseits mit der zweiten Laufbahn 26 in Verbindung und andererseits mit der ersten Laufbahn 24 des Metallteils 30 in Kontakt. Dieser Bereich des Wälzkörperumlaufs 16 wird als der Kontaktbereich 18 definiert. Der übrige Bereich des Wälzkörperumlaufs 16, das heißt der Bereich, in dem die Wälzkörper 14 zwischen dem Metallteil 30 und dem Kunststoffteil 32 geführt sind, wird als Rückführbereich 20 definiert.How out 2 can be seen, the guide rail 10 on its longitudinal surface, a second career 26 on, on which the rolling elements 14 roll off. The rolling elements 14 stand on the one hand with the second career 26 in connection and on the other hand with the first career 24 of the metal part 30 in contact. This area of the rolling element circulation 16 is considered the contact area 18 Are defined. The remaining area of the rolling element circulation 16 , that is the area in which the rolling elements 14 between the metal part 30 and the plastic part 32 are used as a return area 20 Are defined.

In 3 ist die Unterteilung der ersten Laufbahn 24 in mehrere Teilbereiche dargestellt. Dabei umfasst die erste Laufbahn 24 zwei aktiv deformierbare Bereiche 38a, 38b und einen mittig zwischen den aktiv deformierbaren Bereichen 38a, 38b angeordneten passiven Bereich 40, dessen Länge mit etwa 70%–90% einen größeren Teil der Gesamtlänge der Laufbahn 24 ausmacht. Mit Hilfe von Aktuatoren 22 kann wahlweise ein in 3 links angeordneter aktiv deformierbarer Bereich 38a bzw. ein aktiv deformierbarer Bereich 38b so angesteuert werden, dass der vertikale Abstand zwischen der ersten Laufbahn 24 und der zweiten Laufbahn 26 verändert wird. Insbesondere kann der vertikale Abstand zwischen der ersten Laufbahn 24 und der zweiten Laufbahn 26 im Endbereich der ersten Laufbahn 24 trichterförmig aufgeweitet werden und/oder ein trichterförmiger Verlauf der beiden Laufbahnen 24, 26 kann durch eine Deformation des entsprechenden deformierbaren Bereichs 38a, 38b in einen zumindest im Wesentlichen parallelen Verlauf überführt werden.In 3 is the division of the first career 24 shown in several sections. This includes the first career 24 two actively deformable areas 38a . 38b and one midway between the actively deformable areas 38a . 38b arranged passive area 40 whose length at about 70% -90% occupy a greater part of the total length of the track 24 accounts. With the help of actuators 22 can optionally be a in 3 left actively deformable area 38a or an actively deformable area 38b be controlled so that the vertical distance between the first career 24 and the second career 26 is changed. In particular, the vertical distance between the first career 24 and the second career 26 in the end of the first career 24 be widened funnel-shaped and / or a funnel-shaped course of the two raceways 24 . 26 may be due to a deformation of the corresponding deformable area 38a . 38b be converted into an at least substantially parallel course.

Je nach Bewegungsrichtung des Schlittens 12 entlang der Führungsschiene 10 laufen die Wälzkörper 14 entweder über den aktiv deformierbaren Bereich 38a oder über den aktiv deformierbaren Bereich 38b in den Kontaktbereich 18 ein. Somit muss gewährleistet sein, dass je nach Bewegungsrichtung der entsprechend in Einlaufrichtung befindliche aktiv deformierbare Bereich 38a, 38b über den diesem Bereich 38a, 38b zugeordneten Aktuator 22 betätigt wird.Depending on the direction of movement of the carriage 12 along the guide rail 10 the rolling elements run 14 either over the actively deformable area 38a or over the actively deformable area 38b in the contact area 18 one. It must thus be ensured that, depending on the direction of movement, the actively deformable area located correspondingly in the inlet direction 38a . 38b about this area 38a . 38b associated actuator 22 is pressed.

Zur Erfassung des Vorhandenseins von Wälzkörpern 14 unmittelbar vor dem Einlaufbereich, das heißt unmittelbar vor einem der aktiv deformierbaren Bereiche 38a, 38b, sind Sensoren 28 vorhanden. Diese Sensoren 28 können beispielsweise als Wirbelstromsensoren ausgebildet sein und sowohl in dem Kunststoffteil 32 als auch in dem Metallteil 30 vorgesehen sein. In der in den 1–3 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sensoren 28 im Kunststoffteil 32 angeordnet.For detecting the presence of rolling elements 14 immediately before the inlet area, ie immediately before one of the actively deformable areas 38a . 38b , are sensors 28 available. These sensors 28 For example, they may be formed as eddy current sensors and both in the plastic part 32 as well as in the metal part 30 be provided. In the in the 1 - 3 Darge Embodiment of the present invention are the sensors 28 in the plastic part 32 arranged.

Wird mit dem Sensor 28 das Vorhandensein eines Wälzkörpers 14 unmittelbar vor einem aktiv deformierbaren Bereich 38a erfasst, so kann durch Ansteuerung eines Aktuators 22 eine Kontraktion des Aktuators 22 erzeugt werden. Dabei zieht sich der Aktuator 22 gemäß den in 3 gezeigten horizontalen Doppelpfeilen zusammen.Will with the sensor 28 the presence of a rolling element 14 immediately before an actively deformable area 38a detected, it can by controlling an actuator 22 a contraction of the actuator 22 be generated. In doing so, the actuator pulls 22 according to the in 3 shown horizontal double arrows together.

Da der Aktuator 22 wenigstens an einem Ende mit einem Mittelteil 34 des Metallteil 30 und mit dem anderen Ende mit einem Seitenteil 36 des Metallteils 30 verbunden ist, erzeugt eine Kontraktionsbewegung des Aktuators 22 entlang der innerhalb der Aktuatoren 22 dargestellten horizontalen Doppelpfeile eine Bewegung der Seitenteile 36 des Metallteils 30 relativ zum Mittelteil 34 des Metallteils 30. Diese Bewegung verläuft im Wesentlichen entsprechend den in den Seitenteilen 36 dargestellten Doppelpfeilen, die in 3 dargestellt sind, und im Wesentlichen senkrecht zu den horizontalen Doppelpfeilen der Aktuatoren 22.Because the actuator 22 at least at one end with a central part 34 the metal part 30 and with the other end with a side panel 36 of the metal part 30 is connected, generates a contraction movement of the actuator 22 along the inside of the actuators 22 horizontal double arrows shown a movement of the side panels 36 of the metal part 30 relative to the middle part 34 of the metal part 30 , This movement is essentially the same as that in the side panels 36 illustrated double arrows, the in 3 are shown, and substantially perpendicular to the horizontal double arrows of the actuators 22 ,

Dadurch kann der in 2 dargestellte Abstand a zwischen der Laufbahn 24 am Metallteil 30 und der Laufbahn 26 an der Führungsschiene 10 vergrößert werden, so dass ein mit dem Sensor 28 erfasster Wälzkörper 14 nahezu kräftefrei in den Ein- und/oder Auslaufbereich, das heißt in den Bereich zwischen dem aktiv deformierbaren Bereich 38a bzw. 38b der Laufbahn 24 und der Laufbahn 26, ein- bzw. austreten kann. Sobald der Wälzkörper 14 in den Einlaufbereich eingelaufen ist, wird der Aktuator 22 deaktiviert bzw. so angesteuert, dass er eine Bewegung ausführt, die der Kontraktionsbewegung entgegenwirkt. Dadurch kann der Abstand a wieder reduziert werden, so dass eine Flächenpressung zwischen dem Wälzkörper 14, der sich nun in dem aktiv deformierbaren Bereich 38a befindet, und der Laufbahn 24 erzeugt wird, der dem Wert der Flächenpressung entspricht, die zwischen einem Wälzkörper 14' und einem passiven Bereich 40 der Laufbahn 24 vorherrscht. Der Wert der Flächenpressung im aktiv deformierbaren Bereich 38a steigt dabei kontinuierlich an, bis er den Wert der Flächenpressung im passiven Bereich 40 erreicht. Um das Einlaufen des folgenden Wälzkörpers 14 zu ermöglichen, wird der aktiv deformierbare Bereich 38a im Einlaufbereich des Metallteils 30 wieder zurückgezogen und der oben beschriebene Vorgang wiederholt.This allows the in 2 shown distance a between the track 24 on the metal part 30 and the career 26 on the guide rail 10 be enlarged so that one with the sensor 28 detected rolling elements 14 virtually free of forces in the inlet and / or outlet area, that is in the area between the actively deformable area 38a respectively. 38b the career 24 and the career 26 , can enter or exit. Once the rolling element 14 is run into the inlet area, the actuator 22 deactivated or so controlled that it performs a movement that counteracts the contraction movement. Thereby, the distance a can be reduced again, so that a surface pressure between the rolling elements 14 who is now in the actively deformable area 38a located, and the career 24 is generated, which corresponds to the value of the surface pressure between a rolling element 14 ' and a passive area 40 the career 24 prevails. The value of the surface pressure in the actively deformable area 38a It increases continuously until it reaches the value of surface pressure in the passive range 40 reached. To the shrinkage of the following rolling element 14 to allow the actively deformable area 38a in the inlet region of the metal part 30 withdrawn again and the process described above repeated.

Entsprechend umgekehrt kann am Auslaufbereich mit dem aktiv deformierbaren Bereich 38b verfahren werden. Dabei werden die aktiv deformierbaren Ein- und Auslaufbereiche 38a, 38b derart aufeinander abgestimmt angesteuert, dass in dem Maße, in dem ein in den Kontaktbereich 18 einlaufender Wälzkörper 14 lasttragend beiträgt, ein aus dem Kontaktbereich 18 auslaufender Wälzkörper 14 lasttragend entlastet wird. Damit wird unter anderem der bei der Lösung der Aufgabe beschriebene besondere Vorteil einer konstant bleibenden Steifigkeit des Linearführungssystems erzielt. Bei einer Umkehr der relativen Bewegung von Schlitten 12 zur Führungsschiene 10 kehren sich dabei Ein- und Auslaufbereich natürlich entsprechend um.Conversely, at the outlet area with the actively deformable area 38b be moved. Here, the actively deformable inlet and outlet areas 38a . 38b controlled so matched to each other that to the extent that in the contact area 18 incoming rolling elements 14 load carrying contributes, one from the contact area 18 leaking rolling elements 14 load bearing is relieved. This achieves, inter alia, the special advantage of a constant rigidity of the linear guide system described in the solution of the problem. Reversing the relative motion of carriages 12 to the guide rail 10 Of course, the entry and exit areas turn around accordingly.

Die mittels Aktuatoren 22 erreichte aktorische Funktion manipuliert dabei das Metallteil 30 und kann sowohl im Metallteil 30 als auch im Kunststoffteil 32 realisiert werden. Wird dabei die zweite Variante gewählt, so muss zusätzlich ein Übertragungselement vorgesehen werden.The by means of actuators 22 achieved actoric function manipulates the metal part 30 and can be both in the metal part 30 as well as in the plastic part 32 will be realized. If the second variant is selected, a transmission element must additionally be provided.

Zur Realisierung der aktorischen Funktion sind in den 1 bis 3 Aktuatoren 22 vorgesehen, die beispielsweise als piezo-elektrische Aktuatoren ausgebildet sein können. Eine Steuereinheit 42 ist mit den Sensoren 28 und den Aktuatoren 22 verbunden und verarbeitet die Messdaten der Sensoren 28. Die Steuereinheit 42 detektiert mittels der Sensoren 28 das Ein- und/oder Auslaufen eines Wälzkörpers 14 in bzw. aus den Kontaktbereich 18 und aktiviert den an dem entsprechenden Ende des Kontaktbereichs 18 zur Deformation des deformierbaren Bereichs 38a und/oder 38b angeordneten Aktuator 22, um so den Abstand a kurzfristig aufzuweiten.To realize the aktorischen function are in the 1 to 3 actuators 22 provided, which may be formed, for example, as piezoelectric actuators. A control unit 42 is with the sensors 28 and the actuators 22 connected and processed the measurement data of the sensors 28 , The control unit 42 detected by means of the sensors 28 the entry and / or exit of a rolling element 14 in or out of the contact area 18 and activates it at the corresponding end of the contact area 18 for deformation of the deformable region 38a and or 38b arranged actuator 22 so as to widen the distance a in the short term.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können für das Metallteil 30 auch aktorische Materialien verwendet werden, die eine Bewegung des aktiv deformierbaren Bereiches in Abhängigkeit von der Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens 12 durchführen. Dabei ist darauf zu achten, dass die aktorischen Materialien in Abhängigkeit von der Wälzkörpereinlauffrequenz in den Ein- und/oder Auslaufbereich ausgewählt werden und somit an die Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens 12 angepasst sind.In a further, not shown embodiment of the invention can for the metal part 30 also be used aktorische materials that a movement of the actively deformable area in dependence on the traversing speed of the carriage 12 carry out. It is important to ensure that the actuator materials are selected depending on the Wälzkörpereinlauffrequenz in the input and / or outlet area and thus to the traversing speed of the carriage 12 are adjusted.

In einer weiteren, in 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere hintereinander angeordnete aktiv deformierbare Bereiche 38a, 38a', 38b, 38b' vorgesehen, die über Aktuatoren 22, 22' einzeln ansteuerbar sind. Zwischen dem aktiv deformierbaren Bereich 38a und dem passiven Bereich 40 und zwischen dem aktiv deformierbaren Bereich 38b und dem passiven Bereich 40 der Laufbahn 24 aus 3 ist in der Ausführungsform nach 4 jeweils ein weiterer, aktiv deformierbarer Bereich 38a', 38b' vorgesehen. Mit Hilfe von Sensoren (nicht dargestellt) werden Wälzkörper 14 erfasst, die sich unmittelbar vor dem jeweiligen aktiv deformierbaren Bereich 38a, 38b, 38a', 38b' befinden und jeweils nur der aktiv deformierbare Bereich 38a, 38b, 38a', 38b' wird angesteuert, in den der erfasste Wälzkörper 14 als Nächstes einläuft. Dadurch können peristaltische Bewegungen eines aktiv deformierbaren Abschnittes des Einlaufbereichs, der eine Vielzahl aktiv deformierbarer Bereiche 38a, 38b, 38a', 38b' aufweist, realisiert werden.In another, in 4 illustrated embodiment of the invention are a plurality of successively arranged actively deformable regions 38a . 38a ' . 38b . 38b ' provided that via actuators 22 . 22 ' are individually controllable. Between the actively deformable area 38a and the passive area 40 and between the actively deformable region 38b and the passive area 40 the career 24 out 3 is in the embodiment according to 4 in each case a further, actively deformable area 38a ' . 38b ' intended. With the help of sensors (not shown) are rolling elements 14 detected immediately before the respective actively deformable area 38a . 38b . 38a ' . 38b ' and only the actively deformable area 38a . 38b . 38a ' . 38b ' is controlled, in which the detected rolling elements 14 comes in next. This allows peristaltic movements of an actively deformable section of the lead-in area, which has a plurality of actively deformable areas 38a . 38b . 38a ' . 38b ' has realized.

Beim Einsatz in Profilschienenführungen weist die Erfindung gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Systemen reduzierte Schwingungs- und Geräuschemissionen auf. Die vorliegende Erfindung ist aber für alle Linearführungssysteme mit allen Arten von Wälzkörpern anwendbar. So gilt das vorausgehend Beschriebene natürlich auch für hohlzylinderartige Linearlager, in deren Höhlung über endlos umlaufende Wälzkörper des Linearlagers eine kreiszylindrische Achse oder Welle längsverschieblich gelagert ist, aber auch für Wälzkörper- insbesondere Kugelgewindetriebe.At the Use in profile rail guides points the invention over comparable conventional Systems reduced vibration and noise emissions. The present Invention is for all linear guidance systems applicable with all types of rolling elements. So, of course, the previously described also applies to hollow cylinder-like Linear bearing, in the cavity over endlessly circulating Rolling elements of the Linear bearing a circular cylindrical axis or shaft longitudinally displaceable is stored, but also for Rolling element - in particular ball screws.

1010: Führungsschieneguide rail
1212: Schlittencarriage
14, 14'14 14 ': Wälzkörperrolling elements
1616: Wälzkörperumlaufroller system
1818: Kontaktbereichcontact area
2020: RückführbereichRestoration area
2222: Aktuatoractuator
24, 2624 26: Laufbahncareer
2828: Sensorsensor
3030: Metallteilmetal part
3232: KunststoffteilPlastic part
3434: Mittelteilmidsection
3636: Seitenteilside panel
38a, 38b38a, 38b: aktiv deformierbarer Bereichactive deformable area
38a', 38b'38a ', 38b': aktiv deformierbarer Bereichactive deformable area
4040: passiver Bereichpassive Area
4242: Steuereinheitcontrol unit
aa: Abstanddistance

Claims

Element ( 12 ) of a linear guide system, wherein the element ( 12 ) and a guided tour ( 10 ) of the linear guide system in the longitudinal direction of the guide ( 10 ) are mounted displaceably against each other, and the element ( 12 ) at least one rolling element circulation ( 16 ) with at least one contact area ( 18 ), in which the rolling bodies ( 14 . 14 ' ) both in a first career ( 24 ) on the element ( 12 ) as well as in a second career ( 26 ) at the leadership ( 10 ), and where the contact area ( 18 ) comprises an inlet and an outlet area, in which the rolling bodies ( 14 . 14 ' ) in the contact area ( 18 ), characterized in that the first career ( 24 ) at least one actively deformable region ( 38a . 38b ), which is arranged in the inlet and / or outlet area.

Element ( 12 ) according to claim 1, characterized by at least one actuator ( 22 ), with which a distance between the first track ( 24 ) and the second career ( 26 ) in the actively deformable region ( 38a . 38b ) is changeable.

Element ( 12 ) at least according to claim 2, characterized by a control unit ( 42 ), which is adapted to the actuator ( 22 ) in such a way that a deformation of the actively deformable region ( 38a . 38b ) a distance between the raceways ( 24 . 26 ) when entering and / or leaving a rolling element ( 14 . 14 ' ) is widened funnel-shaped until the rolling elements ( 14 ) a front or rear end of the track ( 24 ) on the element ( 12 ) has exceeded.

Element ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actively deformable region ( 38a . 38b ) of the first career ( 24 ) comprises actoric material, in particular of a shape memory alloy, of a shape memory polymer, of an electrodynamic voice coil, of monocrystalline lead zirconate titanate, of lead zirconate titanate, of polyvinylidene fluoride and / or of a combination of these materials.

Element ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor ( 28 ) is provided with the one before the actively deformable area ( 38a . 38b ) rolling element ( 14 ) is detectable.

Element ( 12 ) according to one of claims 2 to 5, characterized in that the actuator ( 22 ) in structural unit with the linear guide system or the actively deformable area ( 38a . 38b ) is formed with a point of application for an external actuator.

Element ( 12 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that with the actuator ( 22 ) the distance between the first runway ( 24 ) and the second career ( 26 ) in the actively deformable region ( 38a . 38b ) is variable such that a gentle entry and / or leakage of the rolling body ( 14 ) into or out of the actively deformable region ( 38a . 38b ).

Element ( 12 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that after the entry of a first rolling body ( 14 ) into the actively deformable region ( 38a . 38b ) of the contact area ( 18 ) in this area the distance of the first career ( 24 ) to the second career ( 26 ) is reducible such that in the actively deformable region ( 38a . 38b ) between the first career ( 24 ) and the first rolling element ( 14 ) the same value of the surface pressure can be generated as between the first career ( 24 ) and another rolling element ( 14 ' ), which is in a passive area ( 40 ) of the first career ( 24 ) running.

Element ( 12 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the value of the surface pressure in the actively deformable region ( 38a . 38b ) except for the value of surface pressure in the passive range ( 40 ) and / or reducible from this value.

Element ( 12 ) according to one of claims 1 to 9, characterized by a serial arrangement of a plurality of directly adjacent active regions ( 38a . 38b ), each with an actuator ( 22 ) are controlled separately.

Element ( 12 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the actively deformable region ( 38a . 38b ) is controllable such that a peristaltic movement of a total inlet and / or outlet area can be generated.

Element ( 12 ) according to any one of claims 1 to 11, characterized in that at the entry and exit area in each case an actively deformable area ( 38a . 38b ) is arranged.

Method for actuating an element ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that by a deformation of the actively deformable region ( 38a . 38b ) a distance between the raceways ( 24 . 26 ) when entering and / or leaving a rolling element ( 14 . 14 ' ) is widened funnel-shaped until the rolling elements ( 14 ) a front or rear end of the track ( 24 ) of the element ( 12 ) has exceeded.

The method of claim 13, wherein the actively deformable entry and exit area (FIG. 38a . 38b ) are deformed in such a way that, to the extent that one enters the contact area ( 18 ) incoming rolling elements ( 14 . 14 ' ) contributes load-bearing, one from the contact area ( 18 ) rolling elements ( 14 . 14 ' ) is relieved of load.