DE112017004428B4

DE112017004428B4 - Fremdstoffdetektionsvorrichtung und linearführung

Info

Publication number: DE112017004428B4
Application number: DE112017004428.6T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Moriyuki
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2037-08-26
Also published as: US20190242953A1; TW201816353A; JP6356750B2; WO2018043353A1; CN109661521B; DE112017004428T5; JP2018035929A; US10444302B2; TWI663379B; CN109661521A

Abstract

Eine Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) zum Erfassen eines vorbestimmten Fremdstoffs, der ein magnetisches Material enthält, wobei die Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) umfasst:einen Permanentmagnet (15);einen ersten Jochabschnitt (11), der angrenzend an den Permanentmagneten (15) angeordnet ist;einen zweiten Jochabschnitt (12), der an den Permanentmagneten (15) in einem Bereich angrenzt, der von dem des ersten Jochabschnitts (11) verschieden ist, wobei der zweite Jochabschnitt (12) in einem Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich getrennt angeordnet ist, der von dem angrenzenden Bereich unter Einfügung eines vorbestimmten Referenzraums in Bezug auf den ersten Jochabschnitt (11) verschieden ist;einen Umgehungsjochabschnitt (13), der unter Einfügung eines ersten vom vorbestimmten Referenzraum verschiedenen Umgehungsraums in Bezug auf den ersten Jochabschnitt (11) getrennt angeordnet ist, und der unter Einfügung eines zweiten Umgehungsraums in Bezug auf den Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich getrennt angeordnet ist, wobei ein magnetischer Widerstand des ersten Umgehungsraums kleiner als ein magnetischer Widerstand des vorbestimmten Referenzraums ist, und die Summe der magnetischen Widerstände des zweiten Umgehungsraums und des ersten Umgehungsraums größer als der magnetische Widerstand des vorbestimmten Referenzraums ist;einen Rückhalteabschnitt (17), der so vorgesehen ist, dass der vorbestimmte Fremdstoff über einen Öffnungsabschnitt, der an einer Außenfläche eines Vorrichtungskörpers (10a) vorgesehen ist, in den Rückhalteabschnitt (17) eintreten kann und der eingetretene vorbestimmte Fremdstoff in dem zweiten Umgehungsraum zurückgehalten wird; undeinen Erfassungsabschnitt, der konfiguriert ist, ein Erfassungssignal in Bezug auf den vorbestimmten Fremdstoff auf Grundlage einer magnetischen Flussdichte auszugeben, die in dem vorbestimmten Referenzraum und/oder dem ersten Umgehungsraum vorgesehen ist und die einer Rückhaltemenge des vorbestimmten Fremdstoffs in dem Rückhalteabschnitt (17) entspricht.

Description

[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines Fremdstoffs, der ein magnetisches Material enthält, und eine mit der Vorrichtung versehene Linearführung.
[STAND DER TECHNIK]
Wenn eine Linearführung, die eine direkt wirkende Vorrichtung ist, angetrieben wird, dann erfolgt die Abblätterung auf einer Schienenoberfläche und/oder einer Oberfläche (Gleitfläche) eines Rollelements, und die Linearführung wird dem abgeblätterten Stoff oder dergleichen ausgesetzt. Wenn die Linearführung dem wie vorstehend beschriebenen Fremdstoff, wie z.B. dem abgeblätterten Stoff oder dergleichen, ausgesetzt wird, so tritt der Fremdstoff in die Schienenoberfläche und/oder die Gleitfläche ein und es entstehen Probleme, wie beispielsweise, dass die Vibration auf das direkte Wirken auffällig wird und/oder die Lebensdauer der Linearführung verkürzt wird. In Anbetracht dessen offenbart beispielsweise die Patentliteratur 1 eine Technik, die sich auf eine direkt wirkende Vorrichtung bezieht, die mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines metallischen Fremdstoffs ausgestattet ist. Bei dieser Technik ist ein Elektrodenpaar an einem Abschnitt angeordnet, an dem sich der Fremdstoff leicht in der direkt wirkenden Vorrichtung ansammelt. Wenn sich der Fremdstoff an dem Abschnitt nach und nach ansammelt, wird aufgrund der Leitfähigkeit des Fremdstoffs ein elektrischer Kurzschluss zwischen den Elektroden gebildet und somit das Vorhandensein des Fremdstoffs erfasst.
Weiterhin, wenn der Fremdstoff das magnetische Material wie Eisen oder dergleichen beinhaltet, kann der Fremdstoff auch unter Nutzung der Magnetkraft (magnetische Flussdichte) eines Permanentmagneten erfasst werden. Wenn beispielsweise die magnetische Flussdichte, die in einem vorbestimmten Magnetkreis bereitgestellt wird, durch die Verwendung eines Hall-Elements erfasst wird, wenn der Fremdstoff, der das magnetische Material enthält, in einen Teil der Struktur des Magnetkreises eindringt, dann gelangt der vom Permanentmagneten kommende Magnetfluss in Reihe zum Hall-Element während er den im Magnetkreis vorhandenen Fremdstoff durchläuft. Dadurch ändert sich die magnetische Flussdichte, die vom Hall-Element erfasst wird. Daher wird das Eindringen des Fremdstoffs in den Magnetkreis anhand der Änderung erkannt.
JP H08- 338 220 A zeigt einen Magnetstöpsel mit einem Alarmsensor zum Vorhersagen von Beschädigungen an einem Rotationselement. JP 2015 - 52 362 A zeigt eine Bewegungsführungsvorrichtung mit einem Magnetmaßstab. JP H02- 138 518 A zeigt ein Abrieb-Gleitelement und eine Gleitvorrichtung. JP 2000 - 74 615 A zeigt einen Drehwinkelsensor mit einem Rotor, der einen Permanentmagnet umfasst. JP 2003 - 80 107 A zeigt einen magnetischen Filter zum Entfernen metallischer Fremdstoffe.
[LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK]
[PATENTLITERATUR]
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. JP 2009 92 204 A
[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
[AUFGABE, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN IST]
Die Struktur, in der der Fremdstoff unter Ausnutzung der Magnetkraft des Permanentmagneten erfasst wird, nutzt die elektrische Energie nicht direkt zur Erfassung des Fremdstoffs. Daher ist die Struktur in einer Umgebung nützlich, in der die Nutzung der elektrischen Energie eingeschränkt ist, einschließlich beispielsweise des Inneren einer Werkzeugmaschine, in der ein Kühlmittel verwendet wird. Wenn jedoch der Magnetkreis, der zum Erkennen des Fremdstoffs vorgesehen ist und gleichzeitig vom Permanentmagneten bis zum Hall-Element reicht, in Reihe geschaltet ist wie bei der herkömmlichen technischen Ausführung, dann ist die Menge des Fremdstoffs als Erkennungsziel im Allgemeinen nicht so groß, auch wenn der Fremdstoff in den Magnetkreis eintritt. Infolgedessen ist der Änderungsgrad der vom Hall-Element erfassten magnetischen Flussdichte nicht groß. Daher ist es im Falle der herkömmlichen technischen Ausführung schwierig, die Genauigkeit der Erfassung des Fremdstoffs zu erhöhen.
Wenn der Fremdstoff mit einer Vorrichtung, wie beispielsweise einer Linearführung oder dergleichen, die den direkt wirkenden Betrieb durchführt, erfasst wird, ist es ferner vorzuziehen, dass die Erfassung bei einer kleineren Menge des Fremdstoffs durchgeführt werden kann, um die Einsatzumgebung der Vorrichtung vorzugsweise beizubehalten. Je kleiner jedoch die Menge des Fremdstoffs als Erkennungsziel ist, desto kleiner ist der Änderungsgrad der vom Hall-Element erfassten magnetischen Flussdichte in der herkömmlichen technischen Ausführung. Daher ist es nicht einfach, eine kleine Menge des Fremdstoffs hochgenau zu erfassen.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorgenannten Probleme gemacht, deren Ziel es ist, eine Fremdstoffdetektionsvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, einen Fremdstoff, der ein magnetisches Material enthält, in dem Stadium, in dem die Menge des Fremdstoffs so gering wie möglich ist, hochgenau zu erfassen.
[MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE]
In der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der oben beschriebenen Probleme ein Magnetkreis so konstruiert, dass der Fluss des Magnetflusses im Magnetkreis stark verändert wird, wenn ein Fremdstoff, der ein magnetisches Material enthält, an einem Teilstück zum Bilden des Magnetkreises einer Fremdstoffdetektionsvorrichtung vorhanden ist. Das Vorhandensein des Fremdstoffs kann in dem Stadium, in dem die Menge des Fremdstoffs so gering wie möglich ist, sehr genau erkannt werden. Durch Erfassen der Änderung der magnetischen Flussdichte, die so groß wie möglich ist und die, wie vorstehend beschrieben, gemäß der Veränderung im Fluss des Magnetflusses im Magnetkreis erzeugt wird.
Insbesondere befindet sich die vorliegende Erfindung in einer Fremdstoffdetektionsvorrichtung zum Detektieren eines vorbestimmten Fremdstoffs, der ein magnetisches Material enthält; wobei die Fremdstoffdetektionsvorrichtung einen Permanentmagneten umfasst; einen ersten Jochabschnitt, der an den Permanentmagneten angrenzend angeordnet ist; einen zweiten Jochabschnitt, der in einem Bereich an den Permanentmagneten angrenzt, der von dem des ersten Jochabschnitts verschieden ist, wobei der zweite Jochabschnitt separat an einem Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich, der von dem angrenzenden Bereich verschieden ist, unter Einfügung eines vorbestimmten Referenzraums in Bezug auf den ersten Jochabschnitt angeordnet ist; einen Umgehungsjochabschnitt, der unter Einfügung eines vom vorbestimmten Referenzraum verschiedenen ersten Umgehungsraums in Bezug auf den ersten Jochabschnitt separat angeordnet ist und der unter Einfügung eines zweiten Umgehungsraums in Bezug auf den Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts separat angeordnet ist, wobei ein magnetischer Widerstand des ersten Umgehungsraums kleiner als ein magnetischer Widerstand des vorbestimmten Referenzraums ist, und magnetische Widerstände des zweiten Umgehungsraums und des ersten Umgehungsraums größer als der magnetische Widerstand des vorbestimmten Referenzraums sind; einen Rückhalteabschnitt, der so vorgesehen ist, dass der vorbestimmte Fremdstoff über einen Öffnungsabschnitt, der auf einer Außenfläche eines Vorrichtungskörpers vorgesehen ist, in den Rückhalteabschnitt eintreten kann und der eingetretene vorbestimmte Fremdstoff in dem zweiten Umgehungsraum zurückgehalten wird; und einen Erfassungsabschnitt, der ein Erfassungssignal in Bezug auf den vorbestimmten Fremdstoff auf der Grundlage einer magnetischen Flussdichte ausgibt, die im vorbestimmten Referenzraum und/oder im ersten Umgehungsraum gebildet wird und einer Rückhaltemenge des vorbestimmten Fremdstoffs in dem Rückhalteabschnitt entspricht.
In der Fremdstoffdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Magnetkreis so ausgebildet, dass er den vorbestimmten Fremdstoff durch den Permanentmagneten, den ersten Jochabschnitt, den zweiten Jochabschnitt, den Umgehungsjochabschnitt und die Räume zwischen den jeweiligen Jochabschnitten erfasst. Weiterhin enthält der Magnetkreis einen Referenzmagnetkreis, der durch den Permanentmagneten, den ersten Jochabschnitt, den zweiten Jochabschnitt und den vorbestimmten Referenzraum gebildet wird, und einen Umgehungsmagnetkreis, der durch den Permanentmagneten, den ersten Jochabschnitt, den zweiten Jochabschnitt, den Umgehungsjochabschnitt und den ersten und zweiten Umgehungsraum gebildet wird.
In diesem Fall enthält der Referenzmagnetkreis den ersten Jochabschnitt und den zweiten Jochabschnitt, die unter Zwischenschaltung des vorbestimmten Referenzraums angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist der Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts der Bereich, der dem ersten Jochabschnitt ungefähr gegenüberliegend ist und dabei den vorbestimmten Referenzraum einfügt. Andererseits enthält der Umgehungsmagnetkreis den Umgehungsjochabschnitt. Somit ist der Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts ungefähr dem Umgehungsjochabschnitt gegenüberliegend und fügt dabei den zweiten Umgehungsraum ein, und der Umgehungsjochabschnitt ist ebenfalls dem ersten Jochabschnitt gegenüberliegend und fügt dabei den ersten Umgehungsraum ein. Das heißt, in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Magnetkreis, durch den der vom Permanentmagneten kommende Magnetfluss fließt, einen Unterkreis (Unterkreis, der auf einer Seite des Referenzmagnetkreises angeordnet ist), in dem der Magnetfluss vom Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts zum ersten Jochabschnitt fließt, und einen Unterkreis (Unterkreis, der auf einer Seite des Umgehungsmagnetkreises angeordnet ist), in dem der Magnetfluss vom Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich über den Umgehungsjochabschnitt zum ersten Jochabschnitt fließt. Die beiden Unterkreise existieren parallel zueinander.
In diesem Fall ist der vorbestimmte Referenzraum in dem auf der Seite des Referenzmagnetkreises angeordneten Unterkreis enthalten und der erste Umgehungsraum und der zweite Umgehungsraum sind in dem auf der Seite des Umgehungsmagnetkreises angeordneten Unterkreis enthalten. Dann wird der Magnetwiderstand des ersten Umgehungsraumes so eingestellt, dass er kleiner ist als der Magnetwiderstand des vorbestimmten Referenzraumes. Weiterhin wird die Summe der magnetischen Widerstände des zweiten Umgehungsraums und des ersten Umgehungsraums größer eingestellt als der magnetische Widerstand des vorbestimmten Referenzraums. Es ist zu beachten, dass der Magnetwiderstand jedes der Räume mit Hilfe verschiedener physikalischer Parameter, die für den Magnetwiderstand relevant sind, eingestellt werden kann. Es ist möglich, zum Beispiel den Raumabstand zwischen den jeweiligen Jochabschnitten, die Querschnittsfläche jedes der Jochabschnitte und die Überlappungsfläche zwischen den Jochabschnitten als physikalische Parameter beispielhaft zu zeigen. Weiterhin wird im zweiten Umgehungsraum der Rückhalteabschnitt gebildet, in dem der von außen in die Fremdstoffdetektionsvorrichtung eingetretene Fremdstoff zurückgehalten wird. Wenn der Fremdstoff, der im Rückhalteabschnitt zurückgehalten wird, das magnetische Material enthält, wird der magnetische Widerstand in Bezug auf den zweiten Umgehungsraum aufgrund des Zurückhaltens des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt verringert.
Wenn bei der Fremdstoffdetektionsvorrichtung mit den wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Magnetkreisen der Fremdstoff nicht im Rückhalteabschnitt zurückgehalten wird, oder wenn die Rückhaltemenge gering ist, dann fließt der größte Teil des vom Permanentmagneten kommenden Magnetflusses leicht durch den auf der Seite des Referenzmagnetkreises angeordneten Unterkreis über den Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts, wegen der Tatsache, dass der magnetische Widerstand des vorbestimmten Referenzraums kleiner ist als die Summe der magnetischen Widerstände des ersten Umgehungsraums und des zweiten Umgehungsraums, mit anderen Worten, wegen der Tatsache, dass der magnetische Widerstand, der in dem auf der Seite des Referenzmagnetkreises angeordneten Unterkreis bereitgestellt wird, kleiner ist als der magnetische Widerstand, der in dem auf der Seite des Umgehungsmagnetkreises angeordneten Unterkreis bereitgestellt wird. Dadurch wird der Magnetfluss, der durch den auf der Seite des Umgehungsmagnetkreises angeordneten Unterkreis über den Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts fließt, verringert.
Wenn dann der Fremdstoff in den Rückhalteabschnitt gelangt und dessen Rückhaltemenge schrittweise erhöht wird, wird der Magnetwiderstand des zweiten Umgehungsraumes schrittweise magnetisch gesenkt. Im Idealfall wird aufgrund des Zurückhaltens des Fremdstoffs im zweiten Umgehungsraum der magnetische Widerstand des zweiten Umgehungsraums auf den magnetischen Widerstand abgesenkt, der demjenigen der jeweiligen Jochabschnitte entspricht oder gleichwertig ist. Wird der Magnetwiderstand des zweiten Umgehungsraumes aufgrund des Zurückhaltens des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt wie vorstehend beschrieben schrittweise gesenkt, wird der Magnetwiderstand, der in dem auf der Seite des Referenzmagnetkreises angeordneten Unterkreis vorgesehen ist, größer als der Magnetwiderstand, der in dem auf der Seite des Umgehungsmagnetkreises angeordneten Unterkreis gebildet wird. Infolgedessen fließt der größte Teil des vom Permanentmagneten kommenden Magnetflusses durch den auf der Seite des Umgehungsmagnetkreises angeordneten Unterkreis über den Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts. Der Magnetfluss, der durch den auf der Seite des Referenzmagnetkreises angeordneten Unterkreis über den Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts fließt, wird verringert.
Das heißt, in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ändert oder wechselt die Situation zwischen der Situation, in der der größte Teil des Magnetflusses, der von dem Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich des zweiten Jochabschnitts kommt, durch den vorbestimmten Referenzraum fließt, und der Situation, in der der größte Teil des Magnetflusses durch den ersten Umgehungsraum fließt, abhängig von der Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt. In diesem Fall schaltet der Schaltkreis selbst, durch den der vom Permanentmagneten kommende Magnetfluss fließt, in Abhängigkeit von der Rückhaltemenge des Fremdstoffs. Daher ändert sich die magnetische Flussdichte im vorbestimmten Referenzraum und im ersten Umgehungsraum stark. Dementsprechend kann der Erfassungsabschnitt das Erfassungssignal in Bezug auf den zurückgehaltenen Fremdstoff auf der Grundlage der magnetischen Flussdichte im vorbestimmten Referenzraum und/oder ersten Umgehungsraum, entsprechend der Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt hochgenau ausgeben. Weiterhin ist es möglich, das hochgenaue Erfassungssignal wie vorstehend beschrieben auszugeben, wenn der Fremdstoff im Rückhalteabschnitt derart zurückgehalten wird, dass der Magnetwiderstand des zweiten Umgehungsraums ausreichend abgesenkt wird. Daher ist es möglich, die für die Erfassung des Fremdstoffs erforderliche Menge an Fremdstoff niederzuhalten, so dass die Menge des Fremdstoffs so gering wie möglich ist.
[VORTEILHAFTE WIRKUNG DER ERFINDUNG]
Es ist möglich, die Fremdstoffdetektionsvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, den Fremdstoff, der das magnetische Material enthält, in dem Stadium, in dem die Menge des Fremdstoffs so gering wie möglich ist, hochgenau zu detektieren.
Figurenliste

1 zeigt eine erste Zeichnung, die eine schematische Anordnung einer mit einer Fremdstoffdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung versehenen Linearführung darstellt.
2 zeigt eine zweite Zeichnung, die die schematische Anordnung der mit der Fremdstoffdetektionsvorrichtung versehenen Linearführung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 zeigt eine schematische Anordnung der Fremdstoffdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
4A zeigt eine erste Zeichnung, die eine Beziehung einer Anordnung der jeweiligen wesentlichen Komponenten zur Bildung des Magnetkreises in der in 3 dargestellten Fremdstoffdetektionsvorrichtung veranschaulicht.
4B zeigt eine zweite Zeichnung, die eine Beziehung einer Anordnung der jeweiligen wesentlichen Komponenten zur Bildung des Magnetkreises in der in 3 dargestellten Fremdstoffdetektionsvorrichtung veranschaulicht.
5 zeigt eine Magnetflussverteilung in dem in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung gebildeten Magnetkreis, wenn kein Fremdstoff in der in 3 dargestellten Fremdstoffdetektionsvorrichtung vorhanden ist.
6 zeigt eine Magnetflussverteilung in dem in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung gebildeten Magnetkreis, wenn der Fremdstoff in der in 3 dargestellten Fremdstoffdetektionsvorrichtung vorhanden ist.

[AUSFÜHRUNGSFORMEN FÜR DIE DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG]
Im Folgenden wird auf der Grundlage der Zeichnungen eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. So sollen beispielsweise die Abmessung oder Größe, das Material, die Form und die relative Anordnung der in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschriebenen wesentlichen Teile oder Komponenten nicht dazu dienen, den technischen Umfang der Erfindung nur darauf zu beschränken, sofern nicht ausdrücklich darauf hingewiesen wird.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform einer Linearführung 1 als eine der Rollenführungsvorrichtungen veranschaulicht, auf die eine Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Die Linearführung 1 besteht aus einer Laufschiene 3 als Schienenelement, das so ausgebildet ist, dass es eine gerade Form aufweist, und einem beweglichen Block 2 als bewegliches Element, das in einer Kanalform mit Hilfe einer Vielzahl von Kugeln als Vielzahl von Rollelementen an der Laufschiene 3 montiert ist und einen endlosen Umlaufdurchgang für die darin vorgesehenen Kugeln aufweist. Die Kugeln zirkulieren im endlosen Umlaufdurchgang des beweglichen Blocks 2, und somit bewegt sich der bewegliche Block 2 relativ in Längsrichtung auf der Laufschiene 3.
Die Laufschiene 3 ist so ausgebildet, dass sie im Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist. Weiterhin werden in der Richtung, die von einer Oberseite 33 auf eine Unterseite der Laufschiene 3 gerichtet ist, Bolzenbefestigungslöcher 32 in vorbestimmten Abständen entlang einer Mittelachse in Längsrichtung der Oberseite 33 gebildet. Befestigungsbolzen aus Stahl werden an den Bolzenbefestigungslöchern 32 befestigt, so dass die Laufschiene 3 an einem festen Element wie einem Fundament, einer Säule oder dergleichen befestigt werden kann. Weiterhin werden auf jeder der linken und rechten Seitenflächen der Laufschiene 3 zwei Streifen von Kugelrollflächen 31, auf denen die Kugeln rollen, in Längsrichtung gebildet, die die Bolzenbefestigungslöcher 32 nicht behindern. Auf der Laufschiene 3 sind insgesamt vier Streifen von Kugelrollflächen 31 ausgebildet. Es ist zu beachten, dass die vier Streifen der Kugelrollflächen 31 gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Laufschiene 3 gebildet werden, aber die Einstellung der Anzahl der Streifen und die Anordnung der Kugelrollflächen 31 kann je nach Einsatzart der Linearführung 1 und der Größe der zu belastenden Last entsprechend geändert werden.
Weiterhin besteht der bewegliche Block 2 aus einem Hauptblockkörper 4, der eine Befestigungsfläche 41 zur Befestigung eines beweglichen Elements, wie beispielsweise eines Tisches oder dergleichen, aufweist, und Endplatten 5 als ein Paar Abdeckelemente, die jeweils an beiden Endabschnitten 41a, 41b in Relativbewegungsrichtung des Hauptblockkörpers 4 montiert sind. Es ist zu beachten, dass an der Endplatte 5 ein nicht veranschaulichtes Dichtungselement montiert ist. Das Dichtungselement dichtet den Spalt zwischen der Endplatte 5 und der Oberseite 33 der Laufschiene 3 hermetisch ab, und das Dichtungselement verhindert, dass der an der Laufschiene 3 haftende Fremdstoff wie Staub oder dergleichen in das Innere des beweglichen Blocks 2 gelangt. Weiterhin wird die Laufschiene 3 bei Verwendung der Linearführung 1, z.B. im Inneren einer Werkzeugmaschine, in einigen Fällen einem Kühlmittel ausgesetzt, das Sägemehl von Eisenteilen, Schrotten oder dergleichen enthält. Das Dichtungselement verhindert eine solche Situation, dass das oben beschriebene Sägemehl oder dergleichen als Fremdstoff in das Innere des beweglichen Blocks 2 gelangt.
In diesem Zusammenhang ist die Linearführung 1, wie vorstehend beschrieben, so konstruiert, dass das Eindringen des Fremdstoffs in das Innere des beweglichen Blocks 2 durch das für die Endplatte 5 vorgesehene Dichtungselement verhindert wird. Es ist jedoch nicht einfach, das Eindringen aller Fremdstoffe durch die Dichtfähigkeit des Dichtungselements zu verhindern. Außerdem, wenn die Linearführung 1 in einer Umgebung platziert wird, in der die Linearführung 1 über einen längeren Zeitraum dem Fremdstoff ausgesetzt ist, tritt der Fremdstoff leicht in das Innere des beweglichen Blocks 2 ein, beispielsweise aufgrund der Alterung des Dichtungselements. Wenn der Fremdstoff in das Innere des beweglichen Blocks 2 gelangt, kann dessen direkt wirkender Betrieb dadurch beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Tatsache zu erkennen, dass sich der bewegliche Block 2 in einem Zustand befindet, in dem er dem Fremdstoff teilweise ausgesetzt ist, so dass der Benutzer über die Wartung der Linearführung 1 informiert wird, bevor der Einfluss des Fremdstoffs sichtbar wird. Dementsprechend ist die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 auf der Außenseite der Endplatte 5 an der Linearführung 1 befestigt, die in den Endplatten 5 enthalten ist, die an den Endabschnitten auf beiden Seiten des Hauptblockkörpers 4 vorgesehen sind, und die auf der Seite des Endabschnitts 41a vorgesehen ist.
Die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 ist die Vorrichtung, die es ermöglicht, den Fremdstoff, der das magnetische Material wie Eisen oder dergleichen enthält, unter Verwendung des Magnetkreises zu detektieren, der durch die Verwendung des Magnetflusses gebildet wird, der vom Permanentmagneten 15 an der Innenseite eines Vorrichtungskörpers 10a kommt. Es ist zu beachten, dass 2 eine transparente Ansicht ist, bei der der Vorrichtungskörper 10a in der Abbildung weggelassen wird, um die wesentlichen Hauptbestandteile zur Bildung des Magnetkreises zu visualisieren, der an der Innenseite der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 vorgesehen ist. Weiterhin zeigt 3 eine Schnittansicht durch die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10, aufgenommen in Richtung der Relativbewegung des beweglichen Blocks 2 (in Längsrichtung der Laufschiene 3). 3 zeigt daher einen Querschnitt, wie er sich ergibt, wenn die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 von einer Seitenposition bezüglich der Linearführung 1 aus betrachtet wird. In 3 befindet sich die Endplatte 5, an der die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 befestigt ist, auf der rechten Seite der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10. In 3 befindet sich der untere Abschnitt des Vorrichtungskörpers 10a der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 in einem Zustand, in dem er der Oberseite 33 der Laufschiene 3 in einem Zustand der Befestigung an der Endplatte 5 gegenüberliegt.
Es wird nun auf den detaillierten Aufbau der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 eingegangen. Die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 weist den Permanentmagneten 15, einen ersten Jochabschnitt 11, einen zweiten Jochabschnitt 12 und einen Umgehungsjochabschnitt 13 auf, die im Vorrichtungskörper 10a als wesentliche Komponenten zum Bilden des Magnetkreises wie vorstehend beschrieben vorgesehen sind. Der Permanentmagnet 15 fungiert als Versorgungsquelle zur Versorgung des Magnetflusses, um den Fremdstoff, der das magnetische Material enthält, zu erfassen. In dieser Ausführungsform ist der Permanentmagnet 15 so ausgebildet, dass er eine rechteckige Form aufweist. Der Permanentmagnet 15 und der erste Jochabschnitt 11 sind im Vorrichtungskörper 10a in einem Zustand angeordnet, in dem die beiden miteinander in Kontakt gebracht werden und die beiden aneinander angrenzen, so dass eine Fläche 152, die eine Oberfläche davon ist, vollständig mit dem ersten Jochabschnitt 11 bedeckt ist. Weiterhin, was den Permanentmagnet 15 betrifft, sind der Permanentmagnet 15 und der zweite Jochabschnitt 12 im Vorrichtungskörper 10a in einem Zustand angeordnet, in dem die beiden miteinander in Kontakt gebracht werden und die beiden aneinander angrenzen, so dass eine Fläche 151, die auf einer der mit dem ersten Jochabschnitt 11 abgedeckten Fläche 152 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, vollständig mit dem zweiten Jochabschnitt 12 abgedeckt ist.
Außerdem ist der erste Jochabschnitt 11 ein plattenförmiges Jochelement mit einer konstanten Dicke (Abmessung oder Größe in Aufwärts-Abwärts-Richtung, wie in 3 dargestellt ist). Was den plattenförmigen ersten Jochabschnitt 11 betrifft, so bedeckt eine Oberfläche 111 davon die Oberfläche 152 des Permanentmagneten 15, wie vorstehend beschrieben, und die andere Oberfläche 112 ist einem Endabschnitt 12b des zweiten Jochabschnitts 12 und dem Umgehungsjochabschnitt 13, wie später beschrieben wird, gegenüberliegend. Es ist zu beachten, dass die relative Positionsbeziehung der jeweiligen Elemente und Details der Dimension später beschrieben werden.
An nächster Stelle weist der zweite Jochabschnitt 12 die gleiche konstante Dicke auf wie der erste Jochabschnitt 11. Der zweite Jochabschnitt 12 weist eine in U-Form gebogene Form im in 3 gezeigten Querschnitt auf. In der U-förmigen Form wird die Innenfläche mit dem Bezugszeichen 121 und die Außenfläche mit dem Bezugszeichen 122 bezeichnet. Daher wird die Oberfläche 121 des zweiten Jochabschnitts 12 mit der Oberfläche 151 des Permanentmagneten 15 in Kontakt gebracht. Genauer gesagt, wie bei dem zweiten Jochabschnitt 12, wird die Innenfläche 121 mit der Oberfläche 151 des Permanentmagneten 15 an einem Endabschnitt 12a im Querschnitt in Kontakt gebracht, und die Innenfläche 121 bedeckt die Oberfläche 151. Dann erstreckt sich der zweite Jochabschnitt 12 um eine vorbestimmte Länge vom Endabschnitt 12a zur Endplatte 5. Weiterhin krümmt sich der zweite Jochabschnitt 12 und erstreckt sich in Abwärtsrichtung des Vorrichtungskörpers 10a, so dass ein gerader Abschnitt 12c gebildet wird. Die Länge des geraden Abschnitts 12c ist so lang, dass das Ende auf der unteren Seite im Vergleich zum ersten Jochabschnitt 11 im Querschnitt nach 3 weiter nach unten gerichtet ist. Weiterhin krümmt sich der zweite Jochabschnitt 12 und erstreckt sich vom Ende des geraden Abschnitts 12c in die Richtung, d.h. in die Richtung, die auf den ersten Jochabschnitt 11 gerichtet ist, um eine Trennung von der Endplatte 5 vorzunehmen, und so gelangt der zweite Jochabschnitt 12 schließlich zum anderen Endabschnitt 12b des zweiten Jochabschnitts 12. Es ist zu beachten, dass der Endabschnitt 12b dem zweiten, vorbestimmten Jochabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. Am Endabschnitt 12b darf die Innenfläche 121 des zweiten Jochabschnitts 12 in einer Positionsbeziehung der Oberfläche 112 des ersten Jochabschnitts 11 gegenüberliegen. Mit anderen Worten, am Endabschnitt 12b des zweiten Jochabschnitts 12 darf die Oberfläche 121 in einer Positionsbeziehung unter Einfügung des Referenzraums R0 in Bezug auf die Oberfläche 112 des ersten Jochabschnitts 11 getrennt sein.
An nächster Stelle weist der Umgehungsjochabschnitt 13 eine etwa rechteckige Quaderform auf. In dem in 3 dargestellten Querschnitt darf die Oberfläche 131 des Umgehungsjochabschnitts 13 in einer Positionsbeziehung der Oberfläche 112 des ersten Jochabschnitts 11 gegenüberliegen. Mit anderen Worten, die Oberfläche 131 des Umgehungsjochabschnitts 13 darf in einer Positionsbeziehung unter Einfügung des ersten Umgehungsraums R1 in Bezug auf die Oberfläche 112 des ersten Jochabschnitts 11 getrennt sein. Es ist zu beachten, dass sich die gegenüberliegende Position, in der der Umgehungsjochabschnitt 13 der Oberfläche 112 des ersten Jochabschnitts 11 gegenüberliegt, von der gegenüberliegenden Position unterscheidet, in der der Endabschnitt 12b des zweiten Jochabschnitts 12 der Oberfläche 112 gegenüberliegt. Weiterhin darf die Oberfläche 132, die an die Oberfläche 131 des Umgehungsjochabschnitts 13 angrenzt und deren Richtung sich um etwa 90 Grad unterscheidet, in dem in 3 dargestellten Querschnitt in einer Positionsbeziehung der Endoberfläche 123 des Endabschnitts 12b des zweiten Jochabschnitts 12 gegenüberliegen. Mit anderen Worten, die Oberfläche 132 des Umgehungsjochabschnitts 13 darf in einer Positionsbeziehung unter Einfügung des zweiten Umgehungsraums R2 in Bezug auf die Endoberfläche 123 des Endabschnitts 12b des zweiten Jochabschnitts 12 getrennt sein.
Weiterhin ist im ersten Umgehungsraum R1 zwischen dem ersten Jochabschnitt 11 und dem Umgehungsjochabschnitt 13 ein Hall-Element 16 angeordnet, das die magnetische Flussdichte erfassen kann. Das Hall-Element 16 entspricht dem Sensorelement der vorliegenden Erfindung. Dessen Ausgabe wird an eine nicht dargestellte Detektionsschaltung gesendet und ein Erfassungssignal wird entsprechend der erfassten magnetischen Flussdichte erzeugt. Auf diese Weise wird der Erfassungsabschnitt der vorliegenden Erfindung durch das Hall-Element 16 und die dazugehörige Detektionsschaltung gebildet. Es ist zu beachten, dass jede Vorrichtung, die die magnetische Flussdichte erfassen kann, als Sensorelement der vorliegenden Erfindung anstelle des Hall-Elements 16 eingesetzt werden kann. Weiterhin wird im zweiten Umgehungsraum R2 zwischen dem zweiten Jochabschnitt 12 und dem Umgehungsjochabschnitt 13 ein Rückhalteabschnitt 17 gebildet, der eine Aussparung mit einem Volumen ist, das in der Lage ist, eine vorbestimmte Menge des Fremdstoffs zurückzuhalten, so dass der Rückhalteabschnitt 17 fast den gesamten zweiten Umgehungsraum R2 einnimmt. Der Rückhalteabschnitt 17 weist einen Öffnungsabschnitt 17a auf, der in Abwärtsrichtung des Vorrichtungskörpers 10a offen ist. In einem Zustand der Linearführung 1, in dem die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 an der Endplatte 5 befestigt ist, befindet sich der Öffnungsabschnitt 17a in einem zur Oberseite 33 der Laufschiene 3 offenen Zustand. Daher kann der auf der Oberseite 33 vorhandene Fremdstoff über den Öffnungsabschnitt 17a in das Innere des Rückhalteabschnitts 17 gelangen. Weiterhin wird auf der am unteren Abschnitt des Vorrichtungskörpers 10a angeordneten Außenfläche eine Einlassnut 17b gebildet, die sich in Richtung der Relativbewegung des beweglichen Blocks 2 erstreckt und mit dem Öffnungsabschnitt 17a des Rückhalteabschnitts 17 verbunden ist. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn der bewegliche Block 2 nach links bewegt wird, wie in 3 auf der Laufschiene 3 dargestellt ist (wenn der bewegliche Block 2 nach links in Abwärtsrichtung, wie in 2 dargestellt ist, bewegt wird), dann gelangt der auf der Oberseite 33 der Laufschiene 3 vorhandene Fremdstoff leicht über die Einlassnut 17b und den Öffnungsabschnitt 17a in den Rückhalteabschnitt 17, und der Fremdstoff wird leicht zurückgehalten. Es ist zu beachten, dass der Rückhalteabschnitt 17 etwa auf der Unterseite des Permanentmagneten 15 positioniert ist. Daher wirkt die Magnetkraft des Permanentmagneten 15 leicht im Rückhalteabschnitt 17. Dadurch wird der Fremdstoff (Fremdstoff mit dem magnetischen Material), der in den Rückhalteabschnitt 17 eingetreten ist, durch die Magnetkraft leicht im Rückhalteabschnitt 17 gehalten. Der Fremdstoff, der einmal in den Rückhalteabschnitt 17 eingedrungen ist, wird kaum wieder vom Öffnungsabschnitt 17a gelöst.
In diesem Zusammenhang werden in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 zwei Magnetkreise gebildet, die durch einen abwechselnden langen und kurzen Strichlinienpfeil und einen durchgezogenen Linienpfeil, wie in 3 dargestellt ist, angezeigt werden. Insbesondere ist der erstere Magnetkreis S1 so ausgebildet, dass er sich entlang des Permanentmagneten 15, des zweiten Jochabschnitts 12, des Referenzraums R0 und des ersten Jochabschnitts 11 erstreckt, und der erstere Magnetkreis S1 wird als „Referenzmagnetkreis S1“ bezeichnet. Weiterhin ist der letztere Magnetkreis S2 so ausgebildet, dass er sich entlang des Permanentmagneten 15, des zweiten Jochabschnitts 12, des zweiten Umgehungsraums R2, des Umgehungsjochabschnitts 13, des ersten Umgehungsraums R1 und des ersten Jochabschnitts 11 erstreckt, und der letztere Magnetkreis S2 wird als „Umgehungsmagnetkreis S2“ bezeichnet. Anschließend werden der Rückhalteabschnitt 17 und das vorstehend beschriebene Hall-Element 16 auf dem Umgehungsmagnetkreis S2 angeordnet. Demnach bildet der Permanentmagnet 15 die beiden Magnetkreise, und der Permanentmagnet 15 hat auch die Funktion, den Fremdstoff im Rückhalteabschnitt 17 wie vorstehend beschrieben zurückzuhalten.
Auf der Grundlage der 4A und 4B sowie der 3 wird nun auf den Referenzmagnetkreis S1 und den Umgehungsmagnetkreis S2 eingegangen. 4A zeigt schematisch im gleichen Querschnitt wie 3 die wesentlichen Komponenten, z.B. des Permanentmagneten 15 und der jeweiligen Jochabschnitte zum Bilden des Magnetkreises, und 4A zeigt die Abmessungen und die relative Positionsbeziehung der jeweiligen wesentlichen Komponenten. Weiterhin zeigt 4B eine perspektivische Ansicht, die schematisch die wesentlichen Komponenten z.B. des Permanentmagneten 15 und der jeweiligen Jochabschnitte zum Bilden des Magnetkreises darstellt.
Im Referenzmagnetkreis S1 ist der magnetische Widerstand mr0 des Referenzraums R0, der konfiguriert ist den Kreis zu bilden, höher als die magnetischen Widerstände des ersten Jochabschnitts 11 und des zweiten Jochabschnitts 12. Daher wird der Fluss des Magnetflusses im Referenzmagnetkreis S1 leicht durch den Magnetwiderstand mr0 des Referenzraums R0 beeinflusst. Weiterhin sind im Umgehungsmagnetkreis S2 der magnetische Widerstand mr1 des ersten Umgehungsraums R1 und der magnetische Widerstand mr2 des zweiten Umgehungsraums R2, die konfiguriert sind den Kreis zu bilden, höher als die magnetischen Widerstände des ersten Jochabschnitts 11, des zweiten Jochabschnitts 12 und des Umgehungsjochabschnitts 13. Daher wird der Fluss des Magnetflusses im Umgehungsmagnetkreis S2 leicht durch den Magnetwiderstand mr1 des ersten Umgehungsraums R1 und den Magnetwiderstand mr2 des zweiten Umgehungsraums R2 beeinflusst. Dementsprechend werden die jeweiligen Magnetkreise erläutert, während auf den Magnetwiderstand mr0 des Referenzraums R0, den Magnetwiderstand mr1 des ersten Umgehungsraums R1 und den Magnetwiderstand mr2 des zweiten Umgehungsraums R2 eingegangen wird. Es ist zu beachten, dass der Magnetwiderstand mr2 der Magnetwiderstand ist, der in einem Zustand bereitgestellt wird, in dem der Fremdstoff, der das magnetische Material enthält, nicht im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehalten wird.
Wie in 4A dargestellt ist, ist in Bezug auf die relative Positionsbeziehung zwischen dem ersten Jochabschnitt 11 und dem zweiten Jochabschnitt 12, die unter Zwischenschaltung des Referenzraumes R0 gegenüberliegend angeordnet sind, der Raumabstand L0 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (d.h. die Aufwärts-Abwärts-Richtung der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10), bei dem der Abstand zwischen den beiden Jochabschnitten am kürzesten ist, wie in 4A gezeigt ist, und der Überlappungsabstand, um den die beiden Jochabschnitte miteinander überlappt werden, ist a0 in der Links-Rechts-Richtung (d.h. der relativen Bewegungsrichtung des beweglichen Blocks 2) und senkrecht zur Aufwärts-Abwärts-Richtung, wie in 4A gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass, wie in 4B dargestellt ist, alle Breiten des ersten Jochabschnitts 11, des zweiten Jochabschnitts 12 und des Umgehungsjochabschnitts 13 die gleiche Breite W aufweisen. Somit erfüllt der magnetische Widerstand mr0 des Referenzraums R0 die folgende Beziehung von Ausdruck 1.
[Numerische Formel 1] $mr0 \propto L0 / (a0 \cdot W)$
Ebenso wie bei der relativen Positionsbeziehung zwischen dem ersten Jochabschnitt 11 und dem Umgehungsjochabschnitt 13, die unter Zwischenschaltung des ersten Umgehungsraumes R1 gegenüberliegend angeordnet sind, ist der Raumabstand L1 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, bei dem der Abstand zwischen den beiden Jochabschnitten am kürzesten ist, wie in 4A gezeigt ist, und der Überlappungsabstand, um den die beiden Jochabschnitte miteinander überlappt werden, ist a1 in der Links-Rechts-Richtung und senkrecht zur Aufwärts-Abwärts-Richtung, wie in 4A gezeigt ist. Daher erfüllt der magnetische Widerstand mr1 des ersten Umgehungsraums R1 die folgende Beziehung von Ausdruck 2.
[Numerische Formel 2] $mr1 \propto L1 / (a1 \cdot W)$
Weiterhin ist in Bezug auf die relative Positionsbeziehung zwischen dem zweiten Jochabschnitt 12 und dem Umgehungsjochabschnitt 13, die unter Zwischenschaltung des zweiten Umgehungsraumes R2 gegenüberliegend angeordnet sind, der Raumabstand L2 in der Links-Rechts-Richtung, bei dem der Abstand zwischen den beiden Jochabschnitten am kürzesten ist, wie in 4A gezeigt ist, und der Überlappungsabstand, um den die beiden Jochabschnitte miteinander überlappt werden, ist a2 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung und senkrecht zur Links-Rechts-Richtung, wie in 4A gezeigt ist. Daher erfüllt der magnetische Widerstand mr2 des zweiten Umgehungsraums R2 die folgende Beziehung von Ausdruck 3.
[Numerische Formel 3] $mr2 \propto L2 / (a2 \cdot W)$
Dann gilt in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 die folgende durch den Ausdruck 4 dargestellte Beziehung in Bezug auf den magnetischen Widerstand mr0 des Referenzraums R0, den magnetischen Widerstand mr1 des ersten Umgehungsraums R1 und den magnetischen Widerstand mr2 des zweiten Umgehungsraums R2.
[Numerische Formel 4] $mr1 < mr0 < mr1 + mr2$
Gemäß Ausdruck 4, repräsentiert der Zustand, in dem eine solche Beziehung (Beziehung von mr0 < mr1 + mr2) gilt, wonach der magnetische Widerstand mr0 des Referenzraums R0 kleiner ist als die Summe des magnetischen Widerstandes mr1 des ersten Umgehungsraums R1 und des magnetischen Widerstandes mr2 des zweiten Umgehungsraums R2, die Beziehung zwischen der Leichtigkeit des Flusses des Magnetflusses im Referenzmagnetkreis S1 und der Leichtigkeit des Flusses des Magnetflusses im Umgehungsmagnetkreis S2, wenn der Fremdstoff, der das magnetische Material enthält, nicht im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehalten wird. Wenn also der Fremdstoff, der das magnetische Material enthält, nicht im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehalten wird, wird eine solche Situation herbeigeführt, dass der vom Permanentmagneten 15 kommende Magnetfluss den Referenzmagnetkreis S1 im Vergleich zum Umgehungsmagnetkreis S2 leicht durchströmt.
Andererseits geht der Zustand, in dem eine solche Beziehung gilt, wonach der Magnetwiderstand mr1 des ersten Umgehungsraumes R1 kleiner ist als der Magnetwiderstand mr0 des Referenzraumes R0 (Beziehung von mr1 < mr0), gemäß Ausdruck 4 von dem Zustand aus, in dem der Fremdstoff, der das magnetische Material enthält, im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehalten wird. Das heißt, wenn der Fremdstoff nach und nach im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehalten wird, existiert der Fremdstoff zunehmend im zweiten Umgehungsraum R2, der etwa mit dem Rückhalteabschnitt 17 überlappt ist. Wenn also die Rückhaltemenge des Fremdstoffs erhöht wird, sinkt der magnetische Widerstand des zweiten Umgehungsraums R2. Wenn dann der Rückhalteabschnitt 17 vom Fremdstoff eingenommen wird, dann nähert sich der magnetische Widerstand des zweiten Umgehungsraums R2 dem magnetischen Widerstand im zweiten Jochabschnitt 12 oder im Umgehungsjochabschnitt 13, und der magnetische Widerstand des zweiten Umgehungsraums R2 wird idealerweise zu einem annähernd gleichwertigen magnetischen Widerstand. Es wird bekräftigt, dass der vorstehend beschriebene Zustand ein solcher Zustand ist, in dem der Magnetwiderstand des zweiten Umgehungsraumes R2 aufgrund des Zurückhaltens des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17 magnetisch vernachlässigt werden kann. Wenn die Beziehung, in der der Magnetwiderstand mr1 des ersten Umgehungsraumes R1 kleiner ist als der Magnetwiderstand mr0 des Referenzraumes R0, in dem vorstehend beschriebenen Zustand gilt, entsteht eine solche Situation, dass der vom Permanentmagneten 15 kommende Magnetfluss den Umgehungsmagnetkreis S2 im Vergleich zum Referenzmagnetkreis S1 leicht durchströmt.
Wie vorstehend beschrieben, ändert sich in Bezug auf die beiden in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 gebildeten Magnetkreise die Menge des durch jeden der Magnetkreise fließenden Magnetflusses in Abhängigkeit von der Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17. In diesem Zusammenhang zeigen die 5 und 6 Ergebnisse der von einem Computer durchgeführten numerischen Analyse in Bezug auf den Fluss des durch die jeweiligen Jochabschnitte und die jeweiligen Räume fließenden Magnetflusses, wenn die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 unter Verwendung des Permanentmagneten 15 mit der vorbestimmten Magnetkraft gebaut ist. Die in 5 dargestellte Bedingung (z.B. die Magnetkraft des Permanentmagneten 15 und die Abmessungen der jeweiligen Jochabschnitte), die sich auf die Konfiguration der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 bezieht, ist die gleiche wie in 6. 5 zeigt das Ergebnis der numerischen Analyse in dem Zustand, in dem der Fremdstoff nicht im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehalten wird, und 6 zeigt das Ergebnis der numerischen Analyse in dem Zustand, in dem der Fremdstoff im Rückhalteabschnitt 17 ausreichend zurückgehalten wird.
Insbesondere zeigt der obere Teil (a) von 5 den Übergang der entlang einer vorbestimmten Achse X vorgesehenen magnetischen Flussdichte in dem Zustand, in dem der Fremdstoff nicht im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehalten wird, und der untere Teil (b) zeigt schematisch die in einem angenommenen Modell der Fremdstoffdetektionsvorrichtung (Fremdstoffdetektionsvorrichtung, dargestellt im gleichen Querschnitt wie in 3) vorgesehene magnetische Flussdichte. Es ist zu beachten, dass die vorbestimmte Achse X die virtuelle Linie ist, die sich in Richtung der Relativbewegung des beweglichen Blocks 2 von einer etwa mittleren Position zwischen dem ersten Jochabschnitt 11 und dem Umgehungsjochabschnitt 13 im ersten Umgehungsraum R1 zum zweiten Jochabschnitt 12 erstreckt. In Bezug auf die im unteren Teil (b) dargestellte magnetische Flussdichte, entspricht ferner die Richtung des Magnetflusses der Richtung des Pfeils, und die Größe der magnetischen Flussdichte entspricht der Größe des Pfeils. Außerdem zeigt der obere Teil (a) von 6 den Übergang der entlang der vorbestimmten Achse X vorgesehenen magnetischen Flussdichte in den Zustand, in dem der Fremdstoff im Rückhalteabschnitt 17 ausreichend zurückgehalten wird, und der untere Teil (b) zeigt schematisch die im angenommenen Modell der Fremdstoffdetektionsvorrichtung vorgesehene magnetische Flussdichte.
Wie im Vergleich der 5 und 6 nachvollzogen wurde, wenn der Fremdstoff nicht im Rückhalteabschnitt 17 vorhanden ist, fließt der größte Teil des Magnetflusses in Richtung des Referenzmagnetkreises S1 einschließlich des Referenzraums R0 aufgrund des Vorhandenseins des magnetischen Widerstands des ersten Umgehungsraums R1 und des magnetischen Widerstands des zweiten Umgehungsraums R2 größer als der magnetische Widerstand in jedem der Jochabschnitte. Dadurch ist der Erfassungswert, der durch das im ersten Umgehungsraum R1 vorgesehene Hall-Element 16 erhalten wird, relativ niedrig (siehe 5A). Andererseits, wenn der Fremdstoff in den Rückhalteabschnitt 17 eintritt und dessen Rückhaltemenge schrittweise erhöht wird, dann nähert sich der Magnetwiderstand des zweiten Umgehungsraums R2 schrittweise dem Magnetwiderstand in jedem der Jochabschnitte, und somit fließt der größte Teil des Magnetflusses in Richtung des Umgehungsmagnetkreises S2 einschließlich des ersten Umgehungsraums R1. Dadurch ist der Erfassungswert, der durch das im ersten Umgehungsraum R1 vorgesehene Hall-Element 16 erhalten wird, größer als der für den in 5 dargestellten Fall (siehe 6A). Wie vorstehend beschrieben, wird in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 der Fremdstoff im Rückhalteabschnitt 17 schrittweise zurückgehalten, wodurch der Variationsbereich des Erfassungswertes des Hall-Elements 16 aus folgendem Grund erhöht wird. Das heißt, der Fluss des Magnetflusses wird stark gewechselt, wenn die Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17 entsprechend dem Verhältnis der magnetischen Widerstände der jeweiligen Räume, die durch den vorstehend beschriebenen Ausdruck 4 dargestellt sind, teilweise erhöht wird. Dadurch ist es möglich, die Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17, d.h. den Rückhaltezustand des Fremdstoffs, durch Erfassen der Änderung der magnetischen Flussdichte entsprechend der Rückhaltemenge des Fremdstoffs mittels des im ersten Umgehungsraum R1 vorgesehenen Hall-Elements 16 hochgenau zu erfassen. Weiterhin wird, wie vorstehend beschrieben, in der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 die große Änderung der magnetischen Flussdichte in Abhängigkeit von der Rückhaltemenge des Fremdstoffs erhalten. Somit ist es möglich, das Vorhandensein des Fremdstoffs auch bei einer geringen Rückhaltemenge genau zu erkennen.
Weiterhin ist, wie in 2 dargestellt ist, die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 an der Endplatte 5 befestigt, so dass der Öffnungsabschnitt 17a des Rückhalteabschnitts 17 der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 nicht mit der auf der Oberseite 33 der Laufschiene 3 vorgesehenen Bolzenbefestigungsbohrung 32 überlappt, wenn sich der bewegliche Block 2 relativ auf der Laufschiene 3 bewegt, und der Öffnungsabschnitt 17a ist an der in Breitenrichtung der Laufschiene 3 von der Mittelachse in Längsrichtung der Laufschiene 3 abweichenden Position angeordnet. In diesem Zusammenhang wird die folgende Möglichkeit in Betracht gezogen. Das heißt, wenn der Bolzen, mit dem die Laufschiene 3 in der Bolzenbefestigungsbohrung 32 befestigt wird, aus einem magnetischen Material gebildet ist, kann das Vorhandensein des Bolzens den magnetischen Widerstand im Rückhalteabschnitt 17 in der Nähe des Öffnungsabschnitts 17a, d.h. den magnetischen Widerstand des zweiten Umgehungsraums R2, stören. Infolgedessen kann die Änderung der magnetischen Flussdichte, die für die Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17 irrelevant ist, vom Hall-Element 16 erkannt werden, und die Erfassung des Fremdstoffs kann fehlerhaft durchgeführt werden. Daher wird die genauere Erfassung des Fremdstoffs dadurch verwirklicht, dass die Position des Öffnungsabschnitts 17a die Position ist, die wie vorstehend beschrieben von der Bolzenbefestigungsbohrung 32 abweicht.
Weiterhin kann das Erfassungssignal des Fremdstoffs, das von der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 ausgegeben wird, ein Erfassungssignal sein, das der Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17 entspricht. In einem anderen Verfahren ist es auch zulässig, ein Signal zu verwenden, das bedeutet, ob der Fremdstoff, der in einer Menge von nicht weniger als einer vorbestimmten Rückhaltemenge vorliegt, im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehalten wird oder nicht, indem ein Vergleich mit einem Referenzwert durchgeführt wird, der der vorbestimmten Rückhaltemenge entspricht. Weiterhin kann das Erfassungssignal drahtlos von der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 zu einer externen Vorrichtung übertragen werden, oder das Erfassungssignal kann drahtgebunden übertragen werden. Der Benutzer kann die Beurteilung in Bezug auf die Wartung der Linearführung 1 auf der Grundlage des von der Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 übertragenen Erfassungssignals vornehmen. Wird die Wartung der Linearführung 1 auf Basis des Erfassungssignals durchgeführt, kann die Fremdstoffdetektionsvorrichtung 10 wieder verwendet werden, indem der im Rückhalteabschnitt 17 zurückgehaltene Fremdstoff mit wartungskonformen Waschmitteln weggewaschen wird.
<Geänderte Ausführungsform>
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Hall-Element im ersten Umgehungsraum R1 angeordnet. Anstelle einer solchen Form oder eines solchen Modus kann das Hall-Element jedoch im Referenzraum R0 angeordnet werden. Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, erfolgt, wenn die Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17 schrittweise erhöht wird, das Umschalten dabei im Fluss des Magnetflusses vom Referenzmagnetkreis S1 zum Umgehungsmagnetkreis S2. Daher ist die Änderung der magnetischen Flussdichte auch im Referenzraum R0 relativ erhöht. Das heißt, wenn die Rückhaltemenge des Fremdstoffs erhöht wird, ändert sich die magnetische Flussdichte im Referenzraum R0 stark von dem Zustand, in dem die magnetische Flussdichte relativ groß ist, zu dem Zustand, in dem die magnetische Flussdichte klein ist. Der starke Abfall der magnetischen Flussdichte wird vom Hall-Element 16 erfasst. Dementsprechend ist es in gleicher Weise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform möglich, die Rückhaltemenge des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17, d.h. den Rückhaltezustand des Fremdstoffs, hochgenau zu bestimmen. Darüber hinaus ist es möglich, das Vorhandensein des Fremdstoffs auch bei kleinen Rückhaltemengen präzise zu erfassen. In noch einem weiteren Verfahren ist es auch zulässig, dass Hall-Elemente sowohl im ersten Umgehungsraum R1 als auch im zweiten Umgehungsraum R2 angeordnet sind und der Rückhaltezustand des Fremdstoffs im Rückhalteabschnitt 17 unter Ausnutzung der Änderung der magnetischen Flussdichte in beiden Räumen erfasst wird.
Bezugszeichenliste
1: Linearführung, 2: beweglicher Block, 3: Laufschiene, 4: Hauptblockkörper, 5: Endplatte, 10: Fremdstoffdetektionsvorrichtung, 10a: Vorrichtungskörper, 11: erster Jochabschnitt, 12: zweiter Jochabschnitt, 12b: Endabschnitt, 13: Umgehungsjochabschnitt, 15: Permanentmagnet, 16: Hall-Element, 17: Rückhalteabschnitt, 17a: Öffnungsabschnitt, 17b: Einlassnut, 31: Kugelrollfläche, 32: Bolzenbefestigungsloch, 33: Oberseite, 41: Befestigungsfläche, 41a, 41b: Endabschnitt, R0: Referenzraum, R1: erster Umgehungsraum, R2: zweiter Umgehungsraum.

Claims

Eine Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) zum Erfassen eines vorbestimmten Fremdstoffs, der ein magnetisches Material enthält, wobei die Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) umfasst: einen Permanentmagnet (15); einen ersten Jochabschnitt (11), der angrenzend an den Permanentmagneten (15) angeordnet ist; einen zweiten Jochabschnitt (12), der an den Permanentmagneten (15) in einem Bereich angrenzt, der von dem des ersten Jochabschnitts (11) verschieden ist, wobei der zweite Jochabschnitt (12) in einem Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich getrennt angeordnet ist, der von dem angrenzenden Bereich unter Einfügung eines vorbestimmten Referenzraums in Bezug auf den ersten Jochabschnitt (11) verschieden ist; einen Umgehungsjochabschnitt (13), der unter Einfügung eines ersten vom vorbestimmten Referenzraum verschiedenen Umgehungsraums in Bezug auf den ersten Jochabschnitt (11) getrennt angeordnet ist, und der unter Einfügung eines zweiten Umgehungsraums in Bezug auf den Zweites-Joch-Vorbestimmter-Bereich getrennt angeordnet ist, wobei ein magnetischer Widerstand des ersten Umgehungsraums kleiner als ein magnetischer Widerstand des vorbestimmten Referenzraums ist, und die Summe der magnetischen Widerstände des zweiten Umgehungsraums und des ersten Umgehungsraums größer als der magnetische Widerstand des vorbestimmten Referenzraums ist; einen Rückhalteabschnitt (17), der so vorgesehen ist, dass der vorbestimmte Fremdstoff über einen Öffnungsabschnitt, der an einer Außenfläche eines Vorrichtungskörpers (10a) vorgesehen ist, in den Rückhalteabschnitt (17) eintreten kann und der eingetretene vorbestimmte Fremdstoff in dem zweiten Umgehungsraum zurückgehalten wird; und einen Erfassungsabschnitt, der konfiguriert ist, ein Erfassungssignal in Bezug auf den vorbestimmten Fremdstoff auf Grundlage einer magnetischen Flussdichte auszugeben, die in dem vorbestimmten Referenzraum und/oder dem ersten Umgehungsraum vorgesehen ist und die einer Rückhaltemenge des vorbestimmten Fremdstoffs in dem Rückhalteabschnitt (17) entspricht.
Die Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) nach Patentanspruch 1, wobei: der Erfassungsabschnitt ein Sensorelement aufweist, das in der Lage ist, die magnetische Flussdichte im ersten Umgehungsraum zu erfassen; die magnetische Flussdichte im ersten Umgehungsraum erhöht wird, wenn die Rückhaltemenge des vorbestimmten Fremdstoffs, der im Rückhalteabschnitt (17) zurückgehalten wird, im Vergleich dazu, wenn die Rückhaltemenge klein ist, groß wird; und der Erfassungsabschnitt das Erfassungssignal auf Grundlage der magnetischen Flussdichte ausgibt, die im ersten Umgehungsraum bereitgestellt wird und die vom Sensorelement erfasst wird.
Die Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) nach Patentanspruch 1, wobei: der Erfassungsabschnitt ein Sensorelement aufweist, das in der Lage ist, die magnetische Flussdichte in dem vorbestimmten Referenzraum zu erfassen; die magnetische Flussdichte in dem vorbestimmten Referenzraum verringert wird, wenn die Rückhaltemenge des vorbestimmten Fremdstoffs, der im Rückhalteabschnitt (17) zurückgehalten wird, im Vergleich dazu, wenn die Rückhaltemenge klein ist, groß wird; und der Erfassungsabschnitt das Erfassungssignal auf Grundlage der magnetischen Flussdichte ausgibt, die in dem vorbestimmten Referenzraum bereitgestellt wird und die vom Sensorelement erfasst wird.
Die Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, worin der vorbestimmte Fremdstoff, der in den Rückhalteabschnitt (17) eingetreten ist, im Rückhalteabschnitt (17) mittels einer Magnetkraft des Permanentmagneten (15) zurückgehalten wird.
Eine Linearführung (1), umfassend: die Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4; ein Schienenelement (3), das sich in Längsrichtung erstreckt; und ein bewegliches Element (2), das gegenüber dem Schienenelement (3) mit einer Vielzahl von dazwischenliegenden Rollelementen angeordnet ist und das in Längsrichtung des Schienenelements (3) relativ beweglich ist, wobei: die Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) an einem vorbestimmten Endabschnitt in einer Richtung einer Relativbewegung des beweglichen Elements (2) vorgesehen ist, so dass der Öffnungsabschnitt offen ist, während er dem Schienenelement (3) gegenüberliegt.
Linearführung (1) nach Patentanspruch 5, wobei an der Außenfläche des Vorrichtungskörpers (10a) der Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) eine Einlassnut vorgesehen ist, die sich in der Richtung der Relativbewegung des beweglichen Elements (2) erstreckt und mit dem Öffnungsabschnitt verbunden ist.
Die Linearführung (1) nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei: das Schienenelement (3) ein Befestigungsloch zum Befestigen des Schienenelements (3) an einem vorbestimmten festen Element auf einer gegenüberliegenden Oberfläche aufweist, auf der das bewegliche Element (2) dem Schienenelement (3) gegenüberliegt und die Vielzahl der Rollelemente nicht rollen; und die Fremdstoffdetektionsvorrichtung (10) am vorbestimmten Endabschnitt des beweglichen Elements (2) vorgesehen ist, so dass der Öffnungsabschnitt das Befestigungsloch nicht überlappt, wenn sich das bewegliche Element (2) relativ zu dem Schienenelement (3) bewegt.