DE102010007646A1

DE102010007646A1 - Linearlageranordnung

Info

Publication number: DE102010007646A1
Application number: DE102010007646A
Authority: DE
Inventors: Peter 66879 Lutz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: DE102010007646B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Linearlageranordnung zur verschiebbaren Lagerung von Maschinenbauteilen, mit einem auf einer Führungsschiene (10) geführten Führungswagen (23), umfassend eine in den Führungswagen integrierte Schmiermittel-Dosiereinrichtung (29) zum Nachschmieren der Lageranordnung, sowie mit der Dosiereinrichtung zusammenwirkende Sensoren zur Überwachung der Nachschmierung. Um die Linearlageranordnung ohne Verbindungen nach außen betreiben zu können, ist diese autark ausgebildet, d. h. im Führungswagen (23) sind ein Schmiermittelspeicher (36), eine elektronische Steuerung (30) zum Auswerten der Signale der Sensoren und zum Ansteuern der Dosiereinrichtung (29) sowie eine elektrische Energiequelle (31) zur Versorgung der elektrischen Komponenten des Führungswagens integriert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Linearlageranordnung zur verschiebbaren Lagerung von Maschinenbauteilen und dergleichen, mit einem auf einer Führungsschiene geführten Führungswagen, umfassend eine in den Führungswagen integrierte Schmiermittel-Dosiereinrichtung zum Nachschmieren der Lageranordnung, und mit der Dosiereinrichtung zusammenwirkende Sensoren zur Überwachung der Nachschmierung.
Hintergrund der Erfindung
Linearlageranordnungen, insbesondere moderne Kugel- oder Rollenumlaufeinheiten, ermöglichen eine hochgenaue, reibungsarme Verschiebung von bewegten Maschinenbauteilen gegenüber feststehenden Maschinenbauteilen. Sie finden eine Anwendung beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, Handlingsystemen oder allgemein bei Produktionsanlagen. Da die Funktionssicherheit der Linearlageranordnungen auch die Funktionssicherheit der Gesamtanlagen mitbestimmt, kommt der Wartung und der vorbeugenden Instandhaltung der Linearlageranordnungen eine immer stärkere Bedeutung zu. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Überwachung des Schmierzustandes.
Es ist allgemein bekannt, dass bei direkt geschmierten Lagern die Lagerreibung unter anderem von der Schmiermittelmenge im Lager abhängt. Bei einer Zuführung von Schmiermittel in das Lager fällt der Lagerwiderstand zunächst ab, da sich ein Schmiermittelfilm zwischen den gegeneinander bewegten Teilen des Lagers bildet. Ab einer bestimmten, optimalen Schmiermittelmenge nimmt bei weiterer Schmiermittelzufuhr der Lagerwiderstand infolge von Planschverlusten wieder zu. Die optimale Schmiermittelmenge im Lager wird auch als Minimalmengenschmierung bezeichnet, die außer aus den oben genannten technischen Gründen auch aus ökonomischen und ökologischen Gründen beibehalten werden sollte.
Aus der DE 196 47 939 A1 ist bereits ein Linearlagerelement bekannt, bei welchem eine Nachschmiereinrichtung zur Feindosierung von Schmierstoffen vorgesehen ist. Die Nachschmiereinrichtung umfasst eine in den Führungswagen integrierte Dosiereinrichtung mit einem an einen äußeren Schmiermittelspeicher angeschlossenen Dosierventil. Zur Überwachung der Nachschmierung sind Sensoren vorgesehen, die mit einer ebenfalls außerhalb des Linearlagers angeordneten Schmierstoff-Führung in Verbindung stehen. Da die Linearlager sich im Betrieb ständig verschieben, müssen flexible Verbindungen zwischen dem Dosierventil und dem Schmiermittelspeicher einerseits sowie zwischen den Sensoren und der Schmierstoff-Führung andererseits vorgesehen sein, was baulich und wegen der oft unzugänglichen Lage der Linearlager montagetechnisch aufwendig und auch störanfällig ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearlageranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die baulich und montagetechnisch einfach sowie wenig störanfällig ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Verbindungen der Linearlageranordnung mit außerhalb derselben angeordneten Einrichtungen, wie beispielsweise einem Schmiermittelspeicher und einer Steuerung vermeidbar sind, wenn die Linearlageranordnung in dieser Hinsicht autark ausgebildet wird.
Die Erfindung geht daher aus von einer Linearlageranordnung zur verschiebbaren Lagerung von Maschinenbauteilen und dergleichen, mit einem auf einer Führungsschiene geführten Führungswagen, umfassend eine in den Führungswagen integrierte Schmiermittel-Dosiereinrichtung zum Nachschmieren der Lageranordnung, sowie mit der Dosiereinrichtung zusammenwirkende Sensoren zur Überwachung der Nachschmierung. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Führungswagen ein Schmiermittelspeicher, eine elektronische Steuerung zum Auswerten der Signale der Sensoren und zum Ansteuern der Dosiereinrichtung sowie eine elektrische Energiequelle zur Versorgung der elektrischen Komponenten des Führungswagens integriert sind.
Durch diesen Aufbau wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Linearlageranordnung ein autarkes Bauelement darstellt, welches keine Verbindungen nach außen braucht, so dass es insbesondere montagetechnisch sehr viel einfacher als herkömmliche Linearlageranordnungen mit integrierter Dosiereinrichtung ist. Der integrierte Schmiermittelspeicher versorgt die Linearlageranordnung für ein bestimmtes Wartungsintervall mit dem erforderlichen Schmiermittel. Die mit den Sensoren zusammenwirkende integrierte elektronische Steuerung kann so ausgelegt werden, dass sie die angestrebte Minimalmengenschmierung gewährleistet, und die integrierte elektrische Energiequelle, beispielsweise eine Batterie, stellt den Betrieb der Schmiermittel-Dosiereinrichtung ebenfalls über das vorgesehene Wartungsintervall sicher.
Als Sensoren kommen alle Einrichtungen infrage, die eine Überwachung des Schmierzustandes der Linearlageranordnung erlauben, beispielsweise Flüssigkeitsmelder, Druckgeber, Näherungsschalter und ähnliches.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest auch ein Sensor zum Erfassen einer Lagerbelastung vorgesehen ist. So kann beispielsweise eine Änderung des Verschiebewiderstandes der Linearlageranordnung als Indiz für einen von dem optimalen Schmiermittelzustand abweichenden Schmiermittelzustand, jedoch auch für einen anderweitigen Defekt der Lageranordnung ausgewertet werden.
Die Dosiereinrichtung umfasst gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung für die Schmiermittelförderung vom Schmiermittelspeicher zu den Schmierstellen jeweils an sich bekannte Mikropumpen, welche ein geringes Einbauvolumen haben und so die Gesamtabmessungen der Linearlageranordnung nicht wesentlich vergrößern.
Als Sensoren zum Erfassen einer Lagerbelastung können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung jeweils Dehnungsmessstreifen (DMS) oder Piezoelemente eingesetzt werden, die ebenfalls einen äußerst geringen Einbauraum beanspruchen. Damit können die wirkenden Kräfte in allen drei Raumachsen gemessen werden.
Die Erfindung sieht darüber hinaus vor, dass eine drahtlose Übertragungseinrichtung zum Übertragen der Sensorsignale an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die beispielsweise eine Mangelschmierung, aber auch Lagerschäden oder andere Störungen erkennen kann, so dass darauf in angemessener Weise reagiert werden kann.
Für den Führungswagen eines Linearwälzlagers mit einem die Laufbahnen für die Wälzkörper enthaltenden Tragkörper und mit an den Stirnseiten des Tragkörpers angeordneten, die Umlenkbahnen für die Wälzkörper enthaltenden Kopfstücken, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Schmiermittelspeicher in einer Aussparung im Rückenbereich des Führungswagens angeordnet ist, wie anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargelegt wird. Weitere Schmiermittelspeicher können erfindungsgemäß an den Stirnseiten des Führungswagens vorgesehen sein.
Die Dosiereinrichtung, die elektronische Steuerung und die Energiequelle sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung an wenigstens einer Stirnseite des Führungswagens, beispielsweise in einem gesonderten Gehäuse angeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigt
1 in einer perspektivischen Darstellung eine Linearlageranordnung mit einer Führungsschiene und einem Führungswagen,
2 schematisch eine Ansicht eines Führungswagens etwa gemäß der 1 in Richtung des Pfeils II in 1,
3 den Führungswagen gemäß der 2 in einer Seitenansicht,
4 in einer perspektivischen Darstellung einen Führungswagen, mit Blick auf dessen offene Unterseite, und
5 schematisch die Ansicht einer Linearlageranordnung in Richtung des Pfeils V in 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt demnach eine beispielhaft als herkömmliche Rollenumlaufeinheit ausgebildete Linearlageranordnung 2, umfassend einen Führungswagen 3 mit einem die Laufbahnen für die Rollen enthaltenden Tragkörper 4 und zwei an dessen Stirnseiten angeordneten, die Umlenkabschnitte für die Rollen enthaltenden Kopfstücken 6 und 8. Der Führungswagen 3 ist in der durch den Doppelpfeil 11 angezeigten Verschieberichtung auf einer Profilschiene 10 verschiebbar, die beispielsweise auf ein Maschinenbett aufgeschraubt wird.
An einer durch die freie Stirnfläche des Kopfstückes 6 gebildeten Stirnseite 12 des Führungswagens 3 ist ein Gehäuse 14 angeordnet, in welchem beispielsweise eine hier nicht im einzelnen dargestellte Schmiermittel-Dosiereinrichtung, eine elektronische Steuerung und eine elektrische Energiequelle untergebracht sind. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass diese genannten Komponenten auch auf zwei an zwei Stirnseiten des Führungswagens angeordnete Gehäuse verteilt sein können, wie beispielsweise in den 2 und 3 dargestellt ist. Außerdem ist in den Führungswagen ein Dosiermittelspeicher integriert, wie anhand der 2 beispielhaft dargestellt ist.
2 und 3 zeigen eine Ansicht eines Führungswagens 23 in Richtung des Pfeils II in 1 mit dem Tragkörper 24, den beiden Kopfstücken 26 und 28 sowie zwei Gehäusen 34 und 34', auf die eine Dosiereinrichtung 29, eine elektronische Steuerung 30 und eine elektrische Energiequelle 31 zur Versorgung der elektrischen Komponenten der Linearlageranordnung in geeigneter Weise verteilt sind, sowie eine Seitenansicht des Führungswagens 23.
In dem durch die offene Unterseite des Führungswagens sichtbaren Rückenbereich und jeweils zwischen den Stirnseiten der Kopfstücke 26, 28 und den zugeordneten Gehäusen 34, 34' ist ein Schmiermittelspeicher 36 angeordnet, welcher eine für ein vorgegebenes Wartungsintervall ausreichende Schmiermittelmenge aufnehmen kann.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Führungswagens 43 einer Linearlageranordnung, von der offenen Unterseite desselben her gesehen, wobei zusätzliche Gehäuse und Schmiermittelbehälter etwa gemäß den 2 und 3 aus Gründen der Vereinfachung fortgelassen wurden. Man erkennt den Tragkörper 44 und die Kopfstücke 46 und 48. Um die beispielsweise in 5 durch den Pfeil IV angedeutete Belastung der Linearlageranordnung zu erfassen, ist an der inneren Rückenfläche 49 des Führungswagens 43 ein beispielsweise auf Druck ansprechender Sensor 50 angeordnet, dessen Signale in der anhand der 1 bis 3 erläuterten elektronischen Steuerung ausgewertet und zur Ansteuerung der Dosiereinrichtung verwendet werden, um einen der jeweiligen Belastung entsprechenden Schmierfilm in der Linearlageranordnung aufzubauen. Die Signale des Sensors 50 können außerdem drahtlos an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung übermittelt werden, um beispielsweise eine Überlastung der Linearlageranordnung zu erfassen.
5 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite 52 eines auf einer Führungsschiene 10 aufgesetzten Führungswagens 53 mit dem Tragkörper 54 und dem Kopfstück 56. An der freien Stirnseite des Kopfstückes 56 einerseits bzw. des Tragkörpers 54 andererseits sind Sensoren 64 bzw. 66 angeordnet, die zur Überwachung des Schmierzustandes der Linearlageranordnung dienen und deren Signale in der integrierten elektronischen Steuerung ausgewertet sowie zum Ansteuern der integrierten Dosiereinrichtung verwendet werden. Die dargestellte Anordnung der Sensoren 64, 66 ist nur beispielhaft; diese können auch beispielsweise an den Kopfstücken angeordnet oder jeweils in einem eigenen Gehäuse angeordnet sein, welches am Tragkörper montiert wird.
Bezugszeichenliste

2: Linearlageranordnung
3: Führungswagen
4: Tragkörper
6: Kopfstück
8: Kopfstück
10: Profilschiene
11: Doppelpfeil
12: Stirnseite
14: Gehäuse
23: Führungswagen
24: Tragkörper
26: Kopfstück
28: Kopfstück
29: Dosiereinrichtung
30: Elektronische Steuerung
31: Elektrische Energiequelle
34: Gehäuse
34': Gehäuse
36: Schmiermittelspeicher
43: Führungswagen
44: Tragkörper
46: Kopfstück
48: Kopfstück
49: Rückenfläche
50: Sensor
52: Stirnseite
53: Führungswagen
54: Tragkörper
56: Kopfstück
64: Sensor
66: Sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19647939 A1 [0004]

Claims

Linearlageranordnung zur verschiebbaren Lagerung von Maschinenbauteilen, mit einem auf einer Führungsschiene geführten Führungswagen, umfassend eine in den Führungswagen integrierte Schmiermittel-Dosiereinrichtung zum Nachschmieren der Lageranordnung, sowie mit der Dosiereinrichtung zusammenwirkende Sensoren zur Überwachung der Nachschmierung, dadurch gekennzeichnet, dass im Führungswagen (23) ein Schmiermittelspeicher (36), eine elektronische Steuerung (30) zum Auswerten der Signale der Sensoren und zum Ansteuern der Dosiereinrichtung (29) sowie eine elektrische Energiequelle (31) zur Versorgung der elektrischen Komponenten des Führungswagens (23) integriert sind.
Linearlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (50) zum Erfassen einer Lagerbelastung vorgesehen ist.
Linearlageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (50) zum Erfassen einer Lagerbelastung als Dehnungsmessstreifen (DMS) oder Piezoelement ausgebildet ist.
Linearlageranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (29) Mikropumpen für die Schmiermittelförderung umfasst.
Linearlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine drahtlose Übertragungseinrichtung zum Übertragen der Signale der Sensoren (50, 64, 66) an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung vorgesehen ist.
Linearlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend ein Linearwälzlager mit einem den Führungswagen bildenden, die Laufbahnen für die Wälzkörper enthaltenden Tragkörper und an den Stirnseiten des Tragkörpers angeordneten, die Umlenkbahnen enthaltenden Kopfstücken, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmiermittelspeicher (36) in einem Rückenteil des Führungswagens (23) angeordnet ist.
Linearlageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Schmiermittelspeicher (36) an Stirnseiten des Führungswagens (23) angeordnet sind.
Linearlageranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (29), die elektronische Steuerung (30) und die Energiequelle (31) an wenigstens einer Stirnseite des Führungswagens (23) angeordnet sind.