DE19955038B4 - Linearführung mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs - Google Patents

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Abstract

Linearführungsvorrichtung mit einer Führungsschiene (1), einem Führungswagen (2), der auf der Führungsschiene (1) mittels Wälzkörpern bewegbar gehalten ist, zwei Kopfstücken (5, 6), die an den beiden Enden des Führungswagens (2) in Bewegungsrichtung desselben angeordnet und mit Umlenkbahnen (51, 61) der Wälzkörper versehen sind, einem magnetischen Maßstab mit einem auf der Oberfläche der Führungsschiene (1) verklebten Magnetband (3), und einem MR-Sensor (4), der in einem Raum (21) in einem der beiden Kopfstücke (5, 6) aufgenommen ist, wobei für den MR-Sensor (4) eine Signalleitung (7) vorgesehen ist, die an einem an einer Seitenfläche des Kopfstückes (5, 6) angeordneten Anschluss (62) befestigt ist und aus dem Anschluss (62) entlang des Führungswagens (2) herausgeführt ist, wobei die Stelle des Anschlusses (62) nicht auf derjenigen Seite der Führungsschiene (1) angeordnet ist, auf die das Magnetband (3) geklebt ist.

Description

  • 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 zuzätzliche 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.
  • 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. Deswegen 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. 4 und 5); bei manchen Ausführungsformen ist ein Magnetband auf der Seitenfläche der Führungsschiene aufgeklebt (s. 6 und 7).
  • Durch das Fertigen eines Raums für den MR-Sensor in dem Führungswagen werden nicht nur die Herstellungskosten erhöht, die Steifigkeit des Wagens wird ebenfalls 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 Verfahrgenauigkeit wird deswegen beeinträchtigt. Eine Anbringung des Magnetbandes 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 Führungsschiene 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 Führungsrichung auf dem Wagen größer als bei einer Anklebungsweise, bei der das Magnetband auf die Oberseite der Führungsschiene geklebt ist, und die Abweichung zwischen dem Magnetband und dem MR-Sensor beeinflußt den magnetischen Widerstand sehr stark.
    •
  • Aus US 5,842,283 A ist eine Linearführungsvorrichtung mit einem auf einer Führungsschiene mittels Wälzkörpern gelagerten Führungswagen bekannt, an dessen beiden Längsenden je ein Kopfstück angeordnet ist, in dem eine Umlenkbahn für die Wälzkörper vorgesehen ist. Auf der Oberfläche der Führungsschiene ist ein Magnetband mit einem magnetischen Maßstab angebracht. In dem Führungswagen ist ein Sensor aufgenommen, an den eine Signalleitung angeschlossen ist, die innerhalb des Führungswagens vom Sensor weg senkrecht nach oben und außerhalb des Führungswagens parallel über dem Magnetband verläuft.
  • Ferner ist aus JP 10-061664 A eine andere Linearführungsvorrichtung mit einer Führungsschiene und einem darauf wälzgelagerten Führungswagen bekannt, die auf der Oberfläche zwei parallel verlaufende magnetische Maßstäbe aufweist. An jedem Längsende des Führungswagens ist ein Kopfstück vorgesehen, wobei in einem der Kopfstücke zwei Sensoren untergebracht sind.
  • Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit einem integrierten 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 des MR-Sensors ins Kopfstück des Wagens erfordert keine zusätzliche Bearbeitung des Wagens, und außerdem erhält der Wagen auch eine bessere Steifigkeit, 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 verstehen, werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele vorgestellt. In der Zeichnung zeigen:
  • 1: eine 3-D Zeichnung einer erfindungsgemäßen Linearführung mit integriertem magnetischen Maßstab;
  • 2: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Linearführung mit integriertem magnetischen Maßstab;
  • 3: eine Ansicht der Linearführung aus 2 im Schnitt längs der Linie Q-Q;
  • 4: eine erste Linearführung nach dem Stand der Technik mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs im Querschnitt;
  • 5: eine zweite Linearführung nach dem Stand der Technik mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs im Querschnitt;
  • 6: eine dritte Linearführung nach dem Stand der Technik mit der Funktion eines magnetischen Maßstabs in Seitenansicht;
  • 7: eine Ansicht der Linearführung aus 6 im Schnitt längs der Linie P-P.
  • 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) geschaffen ist. Wegen der Stelle für den MR-Sensor sind die Kosten erhöht. Da die Stelle (21) für den MR-Sensor (4) in der Oberseite des Führungswagens (2) liegt, wird ein Teil vom Führungswagen weggenommen, weswegen die Steifigkeit in diesem Bereich verringert ist. Wenn der Führungswagen (2) einer Belastung nach unten unterliegt, erleidet der Führungswagen (2) eine Verformung nach oben, und weil der Führungswagen (2) und die Führungsschiene (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 vermindert. Die Befestigungsschrauben der Schiene in 4 sind von oben nach unten befestigt, damit das Magnetband bei der Befestigungsbohrung (11) der Schiene nicht gestört ist. Die Schiene (1) ist deswegen als Flachform ausgebildet.
  • 5 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Linearführung mit integriertem magnetischen Maßstab nach dem Stand der Technik. Da die Befestigungsschraube die Schiene von unten nach oben befestigt, hat die Schiene eine normale Breite.
  • 6 und 7 zeigen die Vorderansicht und einen Querschnitt 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 aber 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 Torsion 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 Schiene angeordnet ist. In der Abbildung ist die Lage (8) für den MR-Sensor an 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 (84) 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.
  • 1, 2 und 3 zeigen 3-D Zeichnungen, die Seitenansicht und einen Querschnitt längs Q-Q einer erfindungsgemäßen Linearführung mit integriertem magnetischen Maßstab. Dazu wird das Magnetband (3) auf die 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 einfacher. 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 Magnetband (3) und dem MR-Sensor (4) ändert sich kaum.
  • 2 zeigt das rechte Ende des Führungswagens mit einem mit dem Führungswagen verbunden normalen Kopfstück (5). Im Kopfstück (5) ist der Verfahrweg (51) der rotierenden Gegenstände gezeigt; das linke Ende des Wagens (2) ist mit einem Kopfstück (6) für den MR-Sensor (4) verbunden. Darin gibt es außer des Verfahrwegs (61) der rotierenden Gegenstände einen Hohlraum (63) 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 (6) für den MR-Sensor (4). Da die Stelle des MR-Sensors (4) in dem Kopfstück (6) der Linearführung angeordnet ist, erfordert 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 (11) der Schiene (1) und die Befestigungsbohrungen (22) des Führungswagens (2) sind jeweils von unten an der Schiene (1) und von oben auf dem Wagen (2) angeordnet, so dass eine einfachere Montage erreicht wird. Auf den Außenseiten 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 Beeinflussung des Magnetbandes durch das Magnetfeld zu vermeiden, ist der Anschluß der Leitung seitlich der Schienen angeordnet. Damit ist die Signalleitung nicht direkt über dem Magnetband angeordnet, wodurch eine Störung des Messsignals vermieden wird. Die Leitungsrille (64) wird zur Durchleitung der Signalleitung (7) verwendet, die Befestigungsbohrung (65) wird zur Befestigung (93) des Kopfstücks (6) verwendet.
  • 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 für MR-Sensors
    9
    Abstreifer
    11
    Befestigungsbohrung der Führungsschiene
    21
    Raum für MR-Sensor
    22
    Befestigungsbohrung des Führungswagens
    51
    Verfahrweg der rotierenden Gegenstände
    61
    Verfahrweg der rotierenden Gegenstände
    62
    Anschluß
    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

Claims (3)

  1. Linearführungsvorrichtung mit einer Führungsschiene (1), einem Führungswagen (2), der auf der Führungsschiene (1) mittels Wälzkörpern bewegbar gehalten ist, zwei Kopfstücken (5, 6), die an den beiden Enden des Führungswagens (2) in Bewegungsrichtung desselben angeordnet und mit Umlenkbahnen (51, 61) der Wälzkörper versehen sind, einem magnetischen Maßstab mit einem auf der Oberfläche der Führungsschiene (1) verklebten Magnetband (3), und einem MR-Sensor (4), der in einem Raum (21) in einem der beiden Kopfstücke (5, 6) aufgenommen ist, wobei für den MR-Sensor (4) eine Signalleitung (7) vorgesehen ist, die an einem an einer Seitenfläche des Kopfstückes (5, 6) angeordneten Anschluss (62) befestigt ist und aus dem Anschluss (62) entlang des Führungswagens (2) herausgeführt ist, wobei die Stelle des Anschlusses (62) nicht auf derjenigen Seite der Führungsschiene (1) angeordnet ist, auf die das Magnetband (3) geklebt ist.
  2. Linearführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wälzkörper als Stahlkugeln ausgebildet sind.
  3. Linearführungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei an den Außenseiten der Kopfstücke (5, 6) Abstreifer (9) zum Verhindern des Eindringens von Fremdkörpern vorgesehen sind.
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