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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine lineare Führungsvorrichtung und insbesondere ein lineares Führungssystem, eine lineare Führungsvorrichtung sowie deren Steuervorrichtung und Steuermethode.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Eine lineare Führungsvorrichtung des Stands der Technik umfasst eine lineare Führungsschiene und einen beweglichen Schlitten, der die Führungsschiene quer überbrückt. Die lineare Führungsvorrichtung wird verwendet, um eine mit dem Schlitten verbundene Last zu stützen und zu führen, sodass die beweglichen Bauteile in einer festgelegten Richtung eine lineare Vor- und Rückwärtsbewegung mit hoher Genauigkeit ausführen können.
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Im Arbeitsprozess ist es kaum zu vermeiden, dass die Last Schwingungen der linearen Führungsvorrichtung verursacht. Eine herkömmliche Dämpfungsmethode ist die Anordnung eines abgedichteten Zwischenraums zwischen den einander gegenüberliegenden Arbeitsflächen der linearen Führungsschiene und des Schlittens, wobei in dem Zwischenraum ein komprimierter Ölfilm gebildet wird. Wenn die Last vibriert, verursacht dies Schwingungen des Schlittens, der Schlitten drückt den komprimierten Ölfilm zusammen, der komprimierte Ölfilm wird dünner und erzeugt einen Gegendruck, der die Schwingungen neutralisiert und damit eine schwingungsdämpfende Wirkung ausübt.
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Allerdings stellt die Verwendung eines Ölfilms zur Schwingungsabsorption eine passive Dämpfungsmethode dar, die Dämpfungswirkung bleibt konstant und ist für eine adaptive Regelung unter unterschiedlichen Schwingungsbedingungen nicht ausreichend. Gleichzeitig sind bei der Verwendung eines Ölfilms zur Schwingungsabsorption die Anforderungen an die Genauigkeit des Zwischenraums zwischen dem Schlitten und der linearen Führungsschiene hoch, denn wenn der Zwischenraum zu groß ist, wird die Schwingungsabsorptionswirkung des Ölfilms stark herabgesetzt.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die von der vorliegenden Erfindung zu lösenden Aufgaben sind die mangelhafte Eignung von linearen Führungsvorrichtungen des Stands der Technik für eine adaptive Regelung der Schwingungsdämpfung unter vielen verschiedenen Schwingungsbedingungen und die hohen Anforderungen an die Genauigkeit bei der Dämpfungsmethode des Stands der Technik.
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Um die obenstehenden Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine lineare Führungsvorrichtung bereit. Die lineare Führungsvorrichtung umfasst eine lineare Führungsschiene und einen beweglich auf der linearen Führungsschiene angeordneten Schlitten, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Arbeitsflächen der linearen Führungsschiene und des Schlittens ein abgedichteter Zwischenraum gebildet wird; der abgedichtete Zwischenraum mit einem Schmiermittel befüllt wird; und die lineare Führungsvorrichtung weiterhin eine Spule umfasst, die entweder am Schlitten oder an der linearen Führungsschiene angeordnet ist, wobei die Spiralachse der Spule senkrecht zu den Arbeitsflächen liegt und das Schmiermittel mit einem Magnetofluid versetzt ist.
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Wahlweise bilden die Arbeitsflächen eine Aufnahmenut und die Spule ist gekapselt in der Aufnahmenut montiert.
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Wahlweise ist die Spule entweder in den Schlitten oder in die lineare Führungsschiene eingebettet.
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Wahlweise umfasst die Spule mehrere in Längsrichtung der linearen Führungsschiene angeordnete Spulen.
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Wahlweise umfasst der Schlitten an den beiden Seiten der linearen Führungsschiene angeordnete Seitenteile sowie zwei mit den Seitenteilen verbundene Stützteile; wobei der abgedichtete Zwischenraum unterteilt ist in einen zwischen dem jeweiligen Seitenteil und der linearen Führungsschiene angeordneten ersten Zwischenraum und einen zwischen den Stützteilen und der linearen Führungsschiene angeordneten zweiten Zwischenraum; und wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum jeweils mit dem Magnetofluid befüllt sind.
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Wahlweise sind an den Seitenteilen und den Stützteilen jeweils Spulen angeordnet.
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Wahlweise umfassen die lineare Führungsschiene und der Schlitten jeweils einen Grundkörper sowie ein die Oberfläche des Grundkörpers umhüllendes und magnetisch isolierendes Material, wobei das magnetisch isolierende Material verwendet wird, um die magnetische Leitfähigkeit des Grundkörpers zu blockieren.
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Wahlweise sind die lineare Führungsschiene und der Schlitten jeweils aus einem magnetisch nichtleitenden Material gefertigt.
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Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Steuervorrichtung bereit, wobei die Steuervorrichtung für eine beliebige wie oben beschriebene lineare Führungsvorrichtung verwendet wird und Folgendes umfasst: eine Messeinheit, die verwendet wird, um eine Schwingungsamplitude des Schlittens zu messen; und eine Steuereinheit, die verwendet wird, um die Schwingungsamplitude zu erfassen und die Stromstärke in der Spule zu steuern, wobei die Stromstärke umso größer ist, je größer die Schwingungsamplitude ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Steuermethode bereit, wobei die Steuermethode für eine beliebige wie oben beschriebene lineare Führungsvorrichtung verwendet wird und Folgendes umfasst: die Messung der Schwingungsamplitude des Schlittens; und die Erfassung der Schwingungsamplitude, um damit die Stromstärke in den Spulen zu steuern, wobei die Stromstärke umso größer ist, je größer die Schwingungsamplitude ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein lineares Führungssystem bereit, dadurch gekennzeichnet, dass es jeweils eine beliebige wie oben beschriebene lineare Führungsvorrichtung und Steuervorrichtung umfasst.
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Wahlweise ist die Messeinheit entweder in den Schlitten oder in die lineare Führungsschiene integriert.
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Wahlweise ist die Steuereinheit entweder in den Schlitten oder in die lineare Führungsschiene integriert.
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Wahlweise umfasst das lineare Führungssystem weiterhin eine Spannungsquelle, wobei die Steuereinheit, die Spule und die Spannungsquelle entweder alle in den Schlitten oder alle in die lineare Führungsschiene integriert sind; und das eine Ende der Steuereinheit mit der Spannungsquelle verbunden ist, während das andere Ende mit den Spulen verbunden ist.
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Wahlweise umfasst die Spannungsquelle ein Schwingungsenergieaufnahmemodul, das verwendet wird, um die Schwingungsenergie des Schlittens aufzunehmen und diese in elektrische Energie zur Spannungsversorgung umzuwandeln.
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Im Vergleich zum Stand der Technik weist die technische Lösung der vorliegenden Erfindung folgende Vorteile auf:
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Unter Verwendung der stromdurchflossenen Spule in Kombination mit dem Magnetofluid kann aktiv die Dämpfungskraft zwischen dem Schlitten und der linearen Führungsschiene geregelt werden, es kann eine adaptive Regelung unter vielen verschiedenen Schwingungsbedingungen ermöglicht werden und die Schwingungsdämpfungswirkung ist deutlich. Außerdem besteht bei der vorliegenden technischen Lösung nicht die Anforderung einer hohen Genauigkeit des Zwischenraums zwischen der linearen Führungsschiene und dem Schlitten, was die Austauschbarkeit der linearen Führungsschiene verbessert.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer linearen Führungsvorrichtung in einem konkreten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer linearen Führungsvorrichtung in einem konkreten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Schnittfläche senkrecht zur Längsrichtung der linearen Führungsschiene liegt und durch den Schlitten führt.
- 3(a) zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A aus 2, 3(b) zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs B aus 2 und 3(c) zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs C aus 2.
- 4 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des Schlittens einer linearen Führungsvorrichtung in einem konkreten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt eine Ablaufdarstellung zur Steuermethode im Schwingungsdämpfungsprozess der in 1 gezeigten linearen Führungsvorrichtung.
- 6 zeigt eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung, die für die in 1 gezeigte lineare Führungsvorrichtung verwendet wird.
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Ausführungsformen
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Um die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung noch deutlicher und leichter verständlich zu machen, wird im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Figuren zu den konkreten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine detaillierte Beschreibung gegeben.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst die lineare Führungsvorrichtung eine lineare Führungsschiene 1 und einen beweglich auf der Führungsschiene 1 angeordneten Schlitten 2, wobei der Schlitten 2 die lineare Führungsschiene 1 quer überbrückt. Wie in 2 gezeigt, ist zwischen den einander gegenüberliegenden Arbeitsflächen der linearen Führungsschiene 1 und des Schlittens 2 ein abgedichteter Zwischenraum gebildet, wobei sich der Schlitten 2 mit seiner Arbeitsfläche entlang der Arbeitsfläche der linearen Führungsschiene 1 bewegt. Wie in Verbindung mit 3 gezeigt, ist der abgedichtete Zwischenraum unterteilt in einen ersten Zwischenraum a, b entlang der beiden Seiten der Führungsschiene 1 sowie einen zweiten Zwischenraum c oberhalb der linearen Führungsschiene 1 (in 1 und 2 nicht dargestellt). Wie in Verbindung mit 4 gezeigt, umfasst die lineare Führungsvorrichtung weiterhin Spulen 3 (in 1 und 2 nicht dargestellt), wobei die Spulen 3 am Schlitten 2 angeordnet sind und die Spiralachse der Spulen 3 senkrecht zu der Arbeitsfläche liegt, an der sie sich befinden. Dabei weist der Schlitten 2 eine erste Arbeitsfläche 201 und eine zweite Arbeitsfläche 202 auf, die an den beiden Seiten der linearen Führungsschiene 1 angeordnet und jeweils auf die lineare Führungsschiene 1 gerichtet sind, wobei die beiden ersten Arbeitsflächen 201 jeweils die Grenzen an einer Seite des ersten Zwischenraums a, b bestimmen, während die zweite Arbeitsfläche 202 den zweiten Zwischenraum c bestimmt.
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Die Spulen 3 sind in drei Gruppen unterteilt, die jeweils an den beiden ersten Arbeitsflächen 201 sowie an der zweiten Arbeitsfläche 202 angeordnet sind. Der abgedichtete Zwischenraum ist mit einem Schmiermittel befüllt und das Schmiermittel ist mit einem Magnetofluid versetzt, sodass ein Magnetofluid-Schmiermittel gebildet wird. Dies schließt ein, dass der erste Zwischenraum a, b sowie der zweite Zwischenraum c jeweils mit dem Magnetofluid-Schmiermittel befüllt sind. Ein Magnetofluid besitzt sowohl die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten als auch die magnetische Eigenschaft von festen magnetischen Materialien und ist eine stabile kolloidale Flüssigkeit, in der feste magnetische Teilchen, eine Trägerflüssigkeit (auch als Medium bezeichnet) und ein Tensid vermischt sind. Durch diese Flüssigkeitseigenschaften lassen sich ein Magnetofluid und ein Schmiermittel sehr gut miteinander vermischen.
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Wenn die Spulen 3 nicht stromdurchflossen sind, ist das Magnetofluid nicht der Wirkung eines magnetischen Felds ausgesetzt und der Schlitten 2 bewegt sich mit einer geringeren Widerstandskraft entlang der linearen Führungsschiene 1. Hierbei kommen die guten Schmiereigenschaften des Schmiermittels zur Wirkung. Wenn die Spulen 3 an einer entsprechenden Position von einem Gleichstrom durchflossen werden, wird ein Magnetfeld in senkrechter Richtung zu der korrespondierenden Arbeitsfläche erzeugt und unter der Wirkung dieses Magnetfelds verhält sich das Magnetofluid-Schmiermittel magnetisch, wobei die Fließfähigkeit des Magnetofluid-Schmiermittels verringert wird und seine Viskosität und Steifigkeit zunehmen. Gleichzeitig wird das Magnetofluid-Schmiermittel durch die Schwingungen des Schlittens 2 komprimiert, das Magnetofluid-Schmiermittel arbeitet im komprimierten Modus, bildet aufgrund der erhöhten Steifigkeit eine größere Dämpfungskraft für die Schwingungen des Schlittens 2, verringert somit die Schwingungsamplitude des Schlittens 2 und erreicht das Ziel der Schwingungsdämpfung.
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Durch die Verwendung der vorliegenden technischen Lösung kann die Dämpfungskraft zwischen der linearen Führungsschiene 1 und dem Schlitten 2 aktiv geregelt werden. Konkret kann, wie in Verbindung mit 5 gezeigt, die Steuermethode der linearen Führungsvorrichtung Folgendes umfassen:
- einen Schritt S1, bei dem die Schwingungsamplitude des Schlittens 2 gemessen wird;
- und einen Schritt S2, bei dem die Schwingungsamplitude erfasst wird und gemäß der Schwingungsamplitude die Stromstärke in den Spulen 3 gesteuert wird, wobei die Stromstärke umso größer ist, je größer die Schwingungsamplitude ist. Die Schwingungsamplitude spiegelt die Größe der Schwingungen des Schlittens 2 wider und ist die Grundlage für die Größe der Stromstärke in den Spulen 3. Je größer die Schwingungsamplitude ist, umso größer ist auch die erforderliche Schwingungsdämpfungskraft, um eine gute Schwingungsdämpfung zu erreichen. Daher kann mit einer Vergrößerung der Stromstärke die Stärke des Magnetfeldes erhöht werden, wodurch die Fließfähigkeit des Magnetofluid-Schmiermittels in größerem Maß behindert wird, die Steifigkeit des Magnetofluid-Schmiermittels erhöht wird und die Schwingungsdämpfungskraft erhöht wird.
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In einer konkreten Regelungsstrategie kann auf Grundlage der Größe der abschließend zu erreichenden Dämpfungskraft zwischen der Schwingungsamplitude und der Stromstärke eine geeignete Korrespondenzbeziehung bestehen. Die Schwingungsamplitude und die Stromstärke weisen eine Korrespondenzbeziehung auf, wobei jeder Schwingungsamplitudenbereich mit einem Stromstärkewert oder einem Stromstärkewertebereich korrespondiert; bzw. jeder Stromstärkewert oder Stromstärkewertebereich mit einem Schwingungsamplitudenbereich korrespondiert. Die Ausführung der Schritte S1 - S2 wird fortgesetzt, bis die Schwingungsamplitude des Schlittens 2 auf einen relativ niedrigen Wert gesenkt wurde, womit eine Schwingungsdämpfung durch eine Strategie mit einer Art geschlossenem Regelkreis realisiert wird.
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Eine lineare Führungsvorrichtung mit der vorliegenden technischen Lösung kann eine adaptive Regelung unter vielen verschiedenen Schwingungsbedingungen ermöglichen und die Schwingungsdämpfungswirkung ist deutlich. Weiterhin wird beim Stand der Technik auf Grundlage des ursprünglichen Lastschlittens ein Dämpfungsschlitten hinzugefügt, wobei nicht nur die Dämpfungswirkung konstant bleibt, sondern sich außerdem der Montageraum der linearen Führungsschiene vergrößert. Im Vergleich wird, wie in 2 gezeigt, der Schlitten 2 in der vorliegenden Lösung nur als Lastschlitten verwendet und es wird auf das Konzept des Dämpfungsschlittens verzichtet. Somit wird eine gute Dämpfung erzielt, ohne gleichzeitig den Montageraum zu vergrößern. Weiterhin ist beim Stand der Technik durch die Einheitlichkeit der Dicke des Ölfilms sowie die Montagebedürfnisse des Dämpfungsschlittens eine hohe Genauigkeit der linearen Führungsschiene erforderlich, wogegen im Vergleich bei der vorliegenden Lösung nicht die Anforderung an eine hohe Genauigkeit der linearen Führungsschiene 1 besteht, die lineare Führungsschiene 1 über eine gute Austauschbarkeit verfügt und die Produktionskosten für das Produkt optional erhöht oder gesenkt werden.
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Wie in 1 bis 4 gezeigt, treten die Schwingungen des Schlittens 2 im Wesentlichen in Breitenrichtung und Höhenrichtung der linearen Führungsschiene 1 auf, wobei die Breitenrichtung und Höhenrichtung jeweils senkrecht zur Längsrichtung der linearen Führungsschiene 1 liegt. Daher umfasst die vorliegende technische Lösung drei Gruppen der Spulen 3, wobei von den korrespondierenden drei Gruppen der Spulen 3 diejenigen Spulen 3, welche sich an der Position des ersten Zwischenraums a, b befinden, auf die entlang der Breitenrichtung der linearen Führungsschiene 1 auftretenden Schwingungen des Schlittens 2 eine Schwingungsdämpfungswirkung ausüben und diejenigen Spulen 3, die sich an der Position des zweiten Zwischenraums c befinden, im Wesentlichen auf die entlang der Höhenrichtung der linearen Führungsschiene 1 auftretenden Schwingungen des Schlittens 2 eine Schwingungsdämpfungswirkung ausüben. Daher können im Regelungsprozess der Schwingungsdämpfung gemäß den Schwingungsamplituden des Schlittens 2 in Breitenrichtung und Höhenrichtung der Stromdurchfluss und die Stromstärke der Spulen 3 an der korrespondierenden Position geregelt werden.
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Dabei umfasst jede Gruppe der Spulen 3 mehrere in Längsrichtung der linearen Führungsschiene 1 angeordnete Spulen und so sind beispielsweise jeweils mit der ersten Arbeitsfläche 201 und der zweiten Arbeitsfläche 202 korrespondierende Spulen 3 angeordnet, die jeweils mehrere in Längsrichtung der linearen Führungsschiene 1 angeordnete Spulen umfassen. Damit kann realisiert werden, dass das jeweilige Magnetofluid-Schmiermittel des ersten Zwischenraums a, b und des zweiten Zwischenraums c in Längsrichtung der gleichmäßigen Wirkung eines Magnetfelds ausgesetzt ist und das Magnetofluid-Schmiermittel an jeder Position eine gleichmäßige Schwingungsdämpfungskraft bereitstellen kann und damit die Schwingungsdämpfungswirkung erhöht.
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Der Schlitten 2 umfasst an den beiden Seiten der linearen Führungsschiene 1 angeordnete Seitenteile 21 sowie mit den zwei Seitenteilen 21 verbundene Stützteile 22. Wenn der Schlitten 2 die lineare Führungsschiene 1 quer überbrücken kann, befinden sich die Seitenteile 21 an den beiden Seiten der linearen Führungsschiene 1 (siehe 1) und die Stützteile 22 stützen sich oberhalb der linearen Führungsschiene 1 ab. Die beiden Seitenteile 21 bilden mit der linearen Führungsschiene 1 einen ersten Zwischenraum a, b und die Stützteile 22 bilden mit der linearen Führungsschiene 1 einen zweiten Zwischenraum c.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst die lineare Führungsvorrichtung weiterhin Rollenkörper 5, wobei sich die lineare Führungsschiene 1 und der Schlitten 2 durch unbegrenzt umlaufende Rollenkörper 5 gegeneinander bewegen können. Somit ist die lineare Führungsvorrichtung eine lineare Roll-Führungsvorrichtung. Jeder Seitenteil 21 weist eine Rollbahnfläche 210 sowie eine erste Arbeitsfläche 201 auf, wobei die Rollbahnfläche 210 für den Rollprozess der Rollenkörper 5 eine Rollbahn bereitstellt und die erste Arbeitsfläche 201 für die Anordnung der Spulen 3 verwendet wird (siehe 4). Die Stützteile 22 sind Sattelplatten, wobei die Sattelplatten eine Vormontage der Rollenkörper 5 bilden und die Stützteile 22 eine zweite Arbeitsfläche 202 bereitstellen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die lineare Führungsvorrichtung eine lineare Gleit-Führungsvorrichtung sein.
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An den beiden Enden der Stützteile 22 in Breitenrichtung der linearen Führungsschiene 1 sowie zwischen dem Schlitten 2 und der linearen Führungsschiene 1 sind erste Dichtungsteile 61 angeordnet, wobei zwischen den beiden ersten Dichtungsteilen 61 der zweite Zwischenraum c angeordnet ist (siehe 3). An den jeweils von den Stützteilen 22 entfernteren Enden der Seitenteile 21 sowie zwischen den Seitenteilen 21 und der linearen Führungsschiene 1 ist ein zweites Dichtungsteil 62 angeordnet, wobei zwischen dem zweiten Dichtungsteil 62 jeder Seite und dem ersten Dichtungsteil 61 derselben Seite der erste Zwischenraum a oder b angeordnet ist (siehe 3). Somit bestimmen die erste Arbeitsfläche 201 und die Rollbahnfläche 210 gemeinsam die Grenzen des ersten Zwischenraums a oder b. Wie in Verbindung mit 1 gezeigt, ist an den beiden Enden des Schlittens in Längsrichtung der linearen Führungsschiene 1 jeweils ein drittes Dichtungsteil 63 angeordnet. Das dritte Dichtungsteil 63 kann ein Eindringen von Fremdkörpern zwischen die lineare Führungsschiene 1 und den Schlitten 2 verhindern, womit eine Verschmutzung des Magnetofluid-Schmiermittels vermieden und eine gute Schmierung zwischen den beiden beweglichen Teilen gewährleistet wird. Das erste Dichtungsteil 61, das zweite Dichtungsteil 62 und das dritte Dichtungsteil 63 bewirken, dass die Abdichtung des jeweils im ersten Zwischenraum a, b und im zweiten Zwischenraum c befindlichen Magnetofluid-Schmiermittels erhalten bleibt und vermieden wird, dass zwischen den Magnetofluid-Schmiermitteln der einzelnen Zwischenräume eine Fließbewegung auftritt. Gleichzeitig sind in den Seitenteilen 21 und den Stützteilen 22 jeweils Spulen 3 angeordnet (siehe 4), womit gewährleistet wird, dass die Magnetofluid-Schmiermittel in den einzelnen Zwischenräumen separat gesteuert werden können. Hierbei wird weiterhin sichergestellt, dass die Abmessungen aller Zwischenräume ungefähr gleich groß sind, um die Betriebsstabilität des Schlittens 2 zu gewährleisten.
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Wie in 4 gezeigt, sind die Spulen 3 am Schlitten 2 befestigt, da der Schlitten 2 im Vergleich zur linearen Führungsschiene 1 (siehe 1) eine geringere Länge aufweist, die Anzahl der verwendeten Spulen geringer ist und die Kosten niedriger sind. In einem formveränderten Beispiel können die Spulen an der linearen Führungsschiene angeordnet sein. Damit können die Spulen entweder am Schlitten oder an der linearen Führungsschiene angeordnet sein.
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Wie in 2 gezeigt, sind die Rollenkörper 5 Zylinderrollen, wobei dies nur ein Beispiel ist. In weiteren Ausführungsbeispielen können die Rollenkörper Kegelrollen, Kugelflächenrollen und Kugeln sein.
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Wie in 4 gezeigt, bilden die Spulen 3 eine flache Spiralform und sind an der Arbeitsfläche des Schlittens 2 befestigt. Dabei sind die Spulen 3 nur aus Gründen der Anschaulichkeit offenliegend dargestellt. Im montierten Zustand können die Spulen 3 gekapselt montiert sein. Beispielsweise ist zwischen der ersten Arbeitsfläche 201 und der zweiten Arbeitsfläche 202 eine Aufnahmenut (in den Figuren nicht dargestellt) gebildet und nachdem die Spulen 3 in der Aufnahmenut aufgenommen wurden, wird die Öffnung der Aufnahmenut mit einem Deckel verschlossen, sodass die Spulen 3 gekapselt in der Aufnahmenut montiert sind. Dabei ist sicherzustellen, dass der Deckel keine Behinderung oder Abschirmung für das Magnetfeld darstellt und das Magnetfeld eine Wirkung auf das korrespondierende Magnetofluid ausüben kann.
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Daher können die Spulen 3 in den Schlitten 2 eingebettet sein, um einen direkten Kontakt der Spulen 3 zu dem Magnetofluid-Schmiermittel zu vermeiden.
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Wenn die Spulen 3 von einem Strom durchflossen werden, erzeugen sie ein Magnetfeld, sodass die lineare Führungsschiene 1 und der Schlitten 2 magnetisch werden und Verschmutzungsteilchen in den abgedichteten Zwischenraum hineinziehen, welche an den Rollenkörpern 5 und den Rollbahnflächen 210 Reibung entstehen lassen und die Effizienz der linearen Führungsvorrichtung verringern. Deshalb sind, wie in 2 gezeigt, die lineare Führungsschiene 1 und der Schlitten 2 magnetisch nichtleitend, womit vermieden werden kann, dass aufgrund eines Magnetismus der linearen Führungsschiene 1 und des Schlittens 2 Verschmutzungsteilchen zwischen die beiden gezogen werden, wodurch der Betrieb der linearen Führungsvorrichtung stabilisiert und ihre Leistung verbessert wird.
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In einem Ausführungsbeispiel können die lineare Führungsschiene 1 und der Schlitten 2 jeweils aus einem magnetisch nichtleitenden Material gefertigt sein. In einem formveränderten Beispiel umfassen die lineare Führungsschiene und der Schlitten jeweils einen Grundkörper sowie ein die Oberfläche des Grundkörpers umhüllendes und magnetisch isolierendes Material, wobei der Grundkörper aus einem magnetisch leitenden Material wie einem ferromagnetischen Metall gefertigt sein kann und das magnetisch isolierende Material verwendet wird, um die magnetische Leitfähigkeit des Grundkörpers zu blockieren.
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Wie in 6 sowie in Verbindung mit 2 und 4 gezeigt, stellt die vorliegende Erfindung weiterhin eine für die oben beschriebene lineare Führungsvorrichtung verwendete Steuervorrichtung 7 bereit, wobei die Steuervorrichtung 7 und die lineare Führungsvorrichtung gemeinsam ein lineares Führungssystem bilden. Die Steuervorrichtung 7 umfasst eine Messeinheit 71, die verwendet wird, um die Schwingungsamplitude des Schlittens 2 zu messen; sowie eine Steuereinheit 72, die verwendet wird, um die Schwingungsamplitude zu erfassen und die Stromstärke in den Spulen 3 zu steuern, wobei die Stromstärke umso größer ist, je größer die Schwingungsamplitude ist.
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Weiterhin umfasst die Steuereinheit 72 eine Empfangseinheit 721, eine Speichereinheit 722 sowie eine Befehlseinheit 723. Dabei wird die Empfangseinheit 721 verwendet, um mit der Messeinheit 71 zu kommunizieren und so die Schwingungsamplitude zu erfassen. Die Speichereinheit 722 wird verwendet, um die Korrespondenzbeziehung zwischen der Schwingungsamplitude und der Stromstärke zu speichern. Die Befehlseinheit 723 wird verwendet, um eine Schwingungsamplitude von der Empfangseinheit 721 zu erfassen und die mit dieser Schwingungsamplitude korrespondierende Stromstärke von der Speichereinheit 722 zu erfassen und daraufhin einen Steuerbefehl auszugeben, um den Stromdurchfluss und die Stromstärke in den Spulen 3 zu steuern.
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Dabei bewegt sich der Schlitten 2 entlang der Längsrichtung der linearen Führungsschiene 1, weshalb seine Schwingungen im Wesentlichen in der Breitenrichtung und Höhenrichtung der linearen Führungsschiene 1 auftreten. Deshalb kann die Messeinheit 71 ein zweiachsiger Beschleunigungssensor sein, der verwendet wird, um die Schwingungsbeschleunigung des Schlittens 2 in Breitenrichtung und Höhenrichtung der linearen Führungsschiene 1 zu messen, gemäß der Korrespondenzbeziehung zwischen der Beschleunigung und der Positionsverschiebung eine Schwingungsamplitude zu ermitteln und anschließend wiederum gemäß der Beziehung zwischen der elektrischen Spannung und der Schwingungsamplitude ein für die Messung geeignetes Spannungssignal zu erzeugen. Dieses Spannungssignal spiegelt die Schwingungsamplitude wider.
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Dabei umfasst der zweiachsige Beschleunigungssensor entsprechend der Unterschiede beim empfindlichen Element des Sensors kapazitive, induktive, Verformungs-, piezoresistive, piezoelektrische, FBG-Typen etc. Neben zweiachsigen Beschleunigungssensoren kann für die Messeinheit 71 ein Positionsverschiebungssensor gewählt werden.
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Die Messeinheit 71 kann entweder in den Schlitten 2 oder in die lineare Führungsschiene 1 integriert sein, wobei keine direkte Verbindung zwischen der Position der Messeinheit 71 und der Position der Spulen 3 sowie des Magnetofluid-Schmiermittels besteht. Wie in Verbindung mit 1 gezeigt, kann die Steuereinheit 72 in den Schlitten 2 integriert sein oder in einem anderen Ausführungsbeispiel kann sie in die lineare Führungsschiene integriert sein. Weiterhin können die Messeinheit 71 und die Steuereinheit 72 ineinander integriert sein und eine Steuervorrichtung 7 bilden. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Messeinheit und die Steuereinheit unabhängig voneinander existieren.
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Dabei kann die für die Spannungsversorgung der Spulen 3 (siehe 4) sowie der Steuereinheit 72 verwendete Spannungsquelle (in den Figuren nicht dargestellt) außerhalb der linearen Führungsvorrichtung angeordnet sein, wobei die Steuereinheit 72 über Leitungen zwischen den Spulen 3 und der Spannungsquelle angeschlossen ist. Dabei sind die Leitungen in eine Energieführungskette (in den Figuren nicht dargestellt) integriert, wobei die Energieführungskette die Leitungen im Bewegungsprozess des Schlittens 2 entlang der linearen Führungsschiene 1 mit der Bewegung des Schlittens 2 mitführt und so die elektrische Verbindung aufrechterhält.
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In einem formveränderten Beispiel können die Steuereinheit 72, die Spulen 3 und die Spannungsquelle entweder beide in den Schlitten 2 oder beide in die lineare Führungsschiene 1 integriert sein, wobei das eine Ende der Steuereinheit 72 mit der Spannungsquelle verbunden ist, während das andere Ende mit den Spulen 3 verbunden ist. Die Spannungsquelle ist eine tragbare Spannungsquelle, beispielsweise eine Batterie, die am Schlitten 2 oder an der linearen Führungsschiene 1 befestigt ist.
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In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Spannungsquelle ein Schwingungsenergieaufnahmemodul, das verwendet wird, um die Schwingungsenergie des Schlittens 2 aufzunehmen und diese in elektrische Energie zur Spannungsversorgung umzuwandeln. So wird die Schwingungsenergie effektiv genutzt, um den Energienutzungsgrad zu erhöhen und elektrische Energie zu sparen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung wie obenstehend offengelegt wurde, ist sie doch nicht darauf beschränkt. Ein beliebiger Fachmann des technischen Gebiets kann, ohne Idee und Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, alle Arten von Veränderungen und Korrekturen vornehmen. Daher gilt als Schutzumfang der vorliegenden Erfindung der in den Patentansprüchen festgelegte Umfang.
