DE19955038A1 - Linearführung mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs - Google Patents

Linearführung mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit einem magnetischen Maßstab, die die Nachteile der bekannten Produkte verbessert. Ein auf der Oberseite der Führungsschiene aufgeklebtes Magnetband vereinfacht die Montage der Linearführung, und wenn der Führungswagen einer Torsion unterliegt, ist so die Abweichung des Abstandes zwischen dem Magnetband und einem MR-Sensor geringer. Der MR-Sensor ist in einem Kopfstück vorgesehen. Damit ist eine zusätzliche Bearbeitung des Führungswagens nicht erforderlich. Aus diesem Grund sind die Fertigungskosten reduziert, und die Steifigkeit der Linearführung ist nicht vermindert, und weil der MR-Sensor im Kopfstück des Wagens vorgesehen ist, nimmt die Größe der Linearführung nicht zu. Wenn ein Strom eine Leitung durchfließt, entsteht ein Magnetfeld um die Stromleitung. Damit eine Beeinflussung des Magnetbandes durch das Magnetfeld vermieden wird, ist der Anschluß des MR-Sensors auf der Seitenfläche des Kopfstückes des Wagens vorgesehen, wodurch eine Störung des Sensorsignals vermieden wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit einem magneti­ schen Maßstab, die die Nachteile der bekannten Produkte ver­ bessert. Ein auf der Oberseite der Führungsschiene aufgeklebtes Magnetband vereinfacht die Montage der Linearführung, und wenn der Führungswagen einer Torsion unterliegt, ist so die Abwei­ chung des Abstandes zwischen dem Magnetband und einem MR-Sensor geringer. Der MR-Sensor ist in einem Kopfstück vorgesehen. Da­ mit ist eine zuzätzliche Bearbeitung des Führungswagens nicht erforderlich. Aus diesem Grund sind die Fertigungskosten redu­ ziert, und die Steifigkeit der Linearführung ist nicht vermin­ dert, und weil der MR-Sensor im Kopfstück des Wagens vorgesehen ist, nimmt die Größe der Linearführung nicht zu. Wenn ein Strom eine Leitung durchfließt, entsteht eine Magnetfeld um die Stromleitung. Damit eine Beeinflussung des Magnetbandes durch das Magnetfeld vermieden wird, ist der Anschluß des MR-Sensors auf der Seitenfläche des Kopfstückes des Wagens vorgesehen, wo­ durch eine Störung des Sensorsignals vermieden wird.
Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit integriertem magnetischen Maßstab. Herkömmliche Linearführungen weisen die Eigenschaft einer niedrigen Reibung auf, vermögen aber keine Stellungsrückkopplung des Führungswagens durchzuführen. Des­ wegen ist bei der Anwendung der Linearführung zusätzlich die Installation eines Lagegebers erforderlich, so daß Information über die Stellung des Führungswagens verfügbar ist. Dadurch wird jedoch die Anordnung komplizierter, und die Kosten steigen auch. Hier setzt das Konzept einer Linearführung mit der Funktion eines Lagegebers an. Bei einigen Ausführungsformen ist der Führungswagen dahingehend bearbeitet, dass ein MR-Sensor in ihn eingesetzt ist (s. Fig. 4 und Fig. 5); bei manchen Ausführungsformen ist ein Magnetband auf der Seitenfläche der Führungsschiene aufgeklebt (s. Fig. 6 und Fig. 7).
Durch das Fertigen eines Raums für den MR-Sensor in dem Füh­ rungswagen werden nicht nur die Herstellungskosten erhöht, die Steifigkeit des Wagens wird auch reduziert. Wenn der Wagen einer großen Belastung unterliegt, entsteht auf beiden Seiten eine erhebliche Verformung nach oben. Dadurch wird die radiale Steifigkeit der Linearführung vermindert, und die Verfahrgenau­ igkeit wird deswegen beeinträchtigt. Eine Anbringung des Mag­ netbandes auf der Seitenfläche der Führungsschiene ist nicht sehr angenehm für den Anwender, weil man zuerst das Magnetband auf die Führungsschiene kleben muß, und dann die Führungsschie­ ne auf die Vorrichtung montieren. Umgekehrt wird die Montage erheblich erschwert, und auch nimmt die Möglichkeit einer Schädigung der Oberfläche des Magnetbandes zu. Zusätzlich wird, wenn das Magnetband seitlich auf der Führungsschiene aufgeklebt ist, die Abweichung des Abstandes zwischen dem Magnetband und dem MR-Sensor aufgrund der Torsion in Führungsrichtung auf dem Wagen größer als bei einer Anklebungsweise, bei der das Magnet­ band auf die Oberseite der Führungsschiene geklebt ist, und die Abweichung zwischen dem Magnetband und dem MR-Sensor beeinflußt den magnetischen Widerstand sehr stark.
Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit einem integrier­ ten magnetischen Maßstab, die die erwähnten Nachteile der auf dem Markt bekannten Produkte verbessert. Bei einem auf der Oberseite der Führungsschiene festgeklebten Magnetband ist die Montage vereinfacht, und wenn der Wagen eine Torsion aufweist, ist so die Abweichung des Abstandes zwischen dem Magnetband und dem MR-Sensor verringert; die Verlegung der MR-Sensor ins Kopf­ stück des Wagens erfordert keine zusätzliche Bearbeitung des Wagens, und außerdem erhält der Wagen auch eine bessere Stei­ figkeit, und die Größe des Wagens wird auch nicht vergrößert. Beim Durchfließen eines Stroms durch eine Leitung entsteht einen Magnetfeld. Um die Beeinflussung des Magnetbandes durch dieses Feld zu vermindern, wird der Anschluß des MR-Sensors auf der Seite der Linearführung vorgesehen, und die Störung auf dem Induktionssignal wird dadurch verkleinert.
Um die Eigenschaften und den technischen Inhalt besser zu ver­ stehen, werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele vorge- . stellt. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine 3-D Zeichnung einer erfindungsgemäßen Linearfüh­ rung mit integriertem magnetischen Maßstab;
Fig. 2 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Linearfüh­ rung mit integriertem magnetischen Maßstab;
Fig. 3 eine Ansicht der Linearführung aus Fig. 2 im Schnitt längs der Linie Q-Q;
Fig. 4 eine erste Linearführung nach dem Stand der Technik mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs im Querschnitt;
Fig. 5 eine zweite Linearführung nach dem Stand der Technik mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs im Querschnitt;
Fig. 6 eine dritte Linearführung nach dem Stand der Technik mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs in Vorderansicht;
Bild 7 eine Ansicht der Linearführung aus Fig. 6 im Schnitt längs der Linie P-P.
Folgende Bezeichnungen werden in den betreffenden Figuren verwendet: 1 Führungsschiene
2 Führungswagen
3 Magnetband
4 MR-Sensor
5 übliches Kopfstück
6 Kopfstück für MR-Sensor
7 Signalleitung
8 Lage des MR-Sensors
9 Abstreifer
11 Befestigungsbohrung der Führungsschiene
21 Raum für MR-Sensor
51 Verfahrweg der rotierenden Gegenstände
62 Verfahrweg der rotierenden Gegenstände
63 Raum für MR-Sensor
64 Rille für die Leitung
65 Befestigungsbohrung
81 Leitungsanschluß
82 Befestigungsbohrung
83 Raum für MR-Sensor
84 Rille für die Leitung
91 Schmiernippel
92 Verschlußschraube
93 Befestigungsschraube des Kopfstücks
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Linearführung mit dem magnetischen Maßstab. Das Magnetband (3) ist auf der Oberseite der Führungsschiene (1) angeordnet. Der Führungswagen (2) ist so gefertigt, daß eine Stelle (21) für das Einsetzen des MR-Sensors (4) geschaf­ fen ist. Wegen der Stelle für den MR-Sensor sind die Kosten erhöht. Da die Stelle (21) für den MR-Sensor (4) in der Ober­ seite des Führungswagens (2) liegt, wird ein Teil vom Führungs­ wagen abgenommen, weswegen die Steifigkeit in diesem Bereich verringert ist. Wenn der Führungswagen (2) einer Belastung nach unten unterliegt, erleidet der Führungswagen (2) eine Verfor­ mung nach oben, und weil der Führungswagen (2) und die Füh­ rungsschiene (1) durch rotierende Elemente verbunden sind, und die Kontaktfläche entweder ein Punkt oder eine Linie ist, wird, wenn es eine Verformung des Führungswagens (2) nach oben gibt, die Kontaktposition zwischen der Schiene (1) und dem Wagen (2) geändert, wodurch auch die Relativposition zwischen den beiden Teilen geändert wird, wodurch die radiale Steifigkeit reduziert wird. Dadurch wird die Positionierungs-Genauigkeit auch vermin­ dert. Die Befestigungsschraube der Schiene in Fig. 4 ist von oben nach unten befestigt, damit das Magnetband bei der Befe­ stigungsbohrung (11) der Schiene nicht gestört ist. Die Schiene (1) ist deswegen zu Flachform ausgebildet.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Linearführung mit integriertem magnetischem Maßstab nach dem Stand der Tech­ nik. Da die Befestigungsschraube die Schiene von unten nach oben befestigt, hat die Schiene eine normale Breite.
Fig. 6 und Fig. 7 zeigen die Vorderansicht und einen Quer­ schnitt längs P-P einer dritten Linearführung mit integriertem Maßstab nach dem Stand der Technik. Das Magnetband (3) ist auf die Seitenfläche der Schiene (1) geklebt. Bei der Montage wird zuerst das Magnetband (3) auf die Schiene geklebt und dann wird die Schiene (1) auf der Vorrichtung befestigt, da sonst die Handhabung erschwert ist. Wenn dagegen zuerst das Magnetband (3) auf der Schiene (1) befestigt wird, ist es möglich, dass die Oberfläche des Magnetbandes (3) verletzt wird; außerdem wird, wenn das Magnetband (3) auf der Seitenfläche der Schiene (1) festgeklebt wird und der Führungswagen (2) durch eine Tor­ sion in Richtung der Führungsschiene belastet wird, der Abstand zwischen dem Magnetband (3) und dem MR-Sensors (4) größer als in dem Fall, in dem das Magnetband auf der Oberseite der Schie­ ne angeordnet ist. In der Abbildung ist die Lage des MR-Sensors (8) in einem normalen Kopfstück (5) angeordnet. In der Lage (8) gibt es einen Raum für den MR-Sensor (83). In diesen Raum wird der MR-Sensor eingefügt. Die Rille (64) ist zum Durchleiten der Signalleitung (7) vorgesehen, die Befestigungsbohrungen (82) sind zum Befestigen des Kopfstücks gefertigt, und der Anschluß wird zum Gewährleisten der Signalleitung verwendet.
Fig. 3, 2 und 3 zeigen 3-D Zeichnungen, die Vorderansicht und einen Querschnitt längs Q-Q einer erfindungsgemäßen Linear­ führung mit integriertem magnetischem Maßstab. Dazu wird das Magnetband (3) auf der Oberseite der Schiene (1) geklebt. Bei der Montage der Linearführung kann man das Magnetband (3) nach dem Befestigen der Schiene (1) auf der Vorrichtung auf die Schiene (1) kleben, für die Installation ist dies viel einfa­ cher. Da das Magnetband (3) auf der Oberseite der Schiene (1) angeordnet ist, liegt das Rotationszentrum fast gerade auf dem Magnetband (3). Deswegen dreht sich, wenn der Führungswagen eine Torsion erfährt, der Führungswagen um einen kleinen Winkel um das Rotationszentrum, aber der Abstand zwischen dem Magnet­ band (3) und dem MR-Sensor (4) ändert sich kaum.
Fig. 2 zeigt die rechte Seite des Führungswagens mit einem mit dem Führungswagen verbunden normalen Kopfstück. Im Kopfstück ist der Verfahrweg der rotierenden Gegenstände (51) erzeugt; die linke Seite des Wagens (2) ist mit einem Kopfstück für den MR-Sensor verbunden. Darin gibt es außer des Verfahrwegs der rotierenden Gegenstände einen Hohlraum für den MR-Sensor (63), in den der MR-Sensor (4) eingefügt ist. Damit die Signalleitung (7) einfach befestigbar ist, gibt es einen Anschluß (62) auf dem Kopfstück für den MR-Sensor. Da die Stelle des MR-Sensors (4) in dem Kopfstück (6) der Linearführung angeordnet ist, er­ fordert der Führungswagen (2) keine zusätzliche Bearbeitung. Dadurch sind die Kosten reduziert, und außerdem ergeben sich die Vorteile einer größeren Steifigkeit und des Einsparens des Volumens der Linearführung. Die Befestigungsbohrungen der Schiene (11) und die Befestigungsbohrungen des Führungswagen sind jeweils auf der Schiene (1) und auf dem Wagen angeordnet, so dass eine einfachere Montage erreicht wird. Auf den Außen­ seiten der Kopfstücke (5, 6) sind die Abstreifer (9) eingebaut, so dass ein Eindringen von Spänen oder Staub verhindert wird. Der Schmiernippel (91) und die Schmierkappe dienen jeweils der Funktion des Einfügens von Schmiermitteln und des Vermeidens des Ausfließens der Schmiermittel.
Nach dem Ampereschen Prinzip entsteht ein Magnetfeld um eine Leitung, wenn ein Strom die Leitung durchfließt. Um die Beein­ flussung des Magnetbandes durch das Magnetfeld zu vermeiden, ist der Anschluß der Leitung auf der Schienenseite angeordnet. Damit ist die Signalleitung nicht direkt auf dem Magnetband an­ geordnet, wodurch eine Störung des Messsignals vermieden wird. Die Leitungsrille (64) wird zur Durchleitung der Signalleitung (7) verwendet, die Befestigungsbohrung (65) wird zur Befesti­ gung des Kopfstücks (93) verwendet.

Claims (3)

1. Linearführung mit integriertem magnetischem Maßstab, die aufweist: mindestens eine Schiene, einen Führungswagen, zwei Kopfstücke, ein Magnetband, einen MR-Sensor und eine Mehrzahl von rotierenden Gegenstände; zwischen der Führungsschiene und dem Führungswagen sind die rotierenden Gegenstände angeordnet; die zwei Kopfstücke sind auf den beiden Seiten des Führungswa­ gens in der Führungsrichtung angeordnet und weisen die Verfahr­ wege für die erwähnten rotierenden Gegenstände auf; das Magnet­ band ist mit der Führungsschiene verklebt; dadurch gekennzeich­ net, dass:
der Führungswagen auf der mit dem Magnetband verklebten Seite der Führungsschiene angeordnet ist; und mindestens in einem der beiden Kopfstücke eine Stelle für den MR-Sensor in der an das Magnetband anschließenden Seite angeordnet ist, und der MR- Sensor in der Stelle für den MR-Sensor angeordnet ist.
2. Linearführung nach Anspruch 1, die weiter ein Kopfstück mit einem Raum für den MR-Sensor aufweist, auf dem es einen Leitungsanschluß gibt, wobei die Stelle des Leitungsanschlusses nicht auf der Seite der Linearschiene angeordnet ist, auf die das Magnetband geklebt ist.
3. Linearführung nach Anspruch 2, wobei die rotierenden Ele­ mente Stahlkugeln sind.
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