-
Die Erfindung betrifft einen Führungswagen für ein Linearmesssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage des Führungswagens sowie ein Linearmesssystem mit dem Führungswagen.
-
Profilschienenführungen weisen üblicherweise eine Profilschiene sowie einen entlang der Profilschiene verschiebbaren Führungswagen auf, welcher im Groben aus einem Tragkörper, Wälzkörpern und einem Kopfstück mit Umlenkanteil für die Wälzkörper besteht. Damit diese Baugruppe als Linearmesssystem arbeiten kann weist die Profilschiene eine integrierte Maßverkörperung und der Führungswagen einen Messkopf zur Auslesung der Maßverkörperung auf. Um eine hohe Genauigkeit zu ermöglichen muss der Messkopf zum Tragkörper exakt ausgerichtet sein und ungünstige Schwingungen müssen vermieden werden.
-
Die Druckschrift
DE 10 2006 014 943 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Linearführung, mit einem auf einer Führungsschiene längsverschieblich gelagerten Führungswagen, an den ein Zusatzbauteil, beispielsweise Messkopf, mittels einer Befestigungseinrichtung befestigbar ist, wobei die Befestigungseinrichtung einen stirnseitig an dem Führungswagen befestigten Zapfen aufweist, der einen stirnseitig von dem Führungswagen vorstehenden Befestigungsabschnitt aufweist, an dem das Zusatzbauteil befestigbar ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Führungswagen zu schaffen, welcher sich durch eine hohe Messgenauigkeit und eine einfache Montage eines zugehörigen Messkopfs auszeichnet.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Führungswagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie ein Linearmesssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Führungswagen, welcher für ein Linearmesssystem ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Führungswagen ist insbesondere entlang einer Führungsschiene beweglich geführt und/oder führbar. Der Führungswagen weist einen Tragkörper auf, welcher zur Aufnahme von Lasten ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient der Tragkörper zur Aufnahme einer auf den Führungswagen wirkenden Last. Beispielsweise ist auf dem Tragkörper ein Maschinenteil einer Werkzeugmaschine montierbar und durch den Führungswagen entlang der Führungsschiene lineargeführt.
-
Der Tragkörper weist eine Lagereinrichtung auf, welche zur Lagerung des Führungswagens an der Führungsschiene ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der Tragkörper über die Lagereinrichtung an der Führungsschiene abgestützt und entlang der Führungsschiene in Längsrichtung beweglich gelagert. Insbesondere ist die Lagereinrichtung als ein Linearwälzlager ausgebildet. Hierzu weist die Lagereinrichtung mindestens eine Wälzlagereinheit auf, welche als mindestens eine endlos umlaufende Reihe von Wälzkörpern, vorzugsweise Kugeln oder Rollen, ausgebildet ist. Insbesondere weist der Tragkörper zur Führung und/oder zur Aufnahme der Wälzkörper mindestens einen Lastabschnitt und mindestens einen Rückführungsabschnitt auf. In einem bestimmungsgemäßen Montagezustand wälzen die Wälzkörper in dem Lastabschnitt an Laufbahnen der Führungsschiene ab und werden in dem Rückführungsabschnitt lastfrei zurückgeführt. Besonders bevorzugt umgreift der Tragkörper die Führungsschiene, wobei der Tragkörper beidseitig über jeweils mindestens eine Wälzlagereinheit an der Führungsschiene gelagert ist.
-
Der Führungswagen weist mindestens oder genau ein Kopfstück auf, welches zur Umlenkung der Wälzkörper ausgebildet und/oder geeignet ist. Hierzu ist das mindestens eine Kopfstück in Bezug auf eine Längsachse an einer axialen Stirnseite des Tragkörpers angeordnet. Insbesondere ist die Längsachse durch die Längserstreckung der Führungsschiene definiert. Das Kopfstück weist insbesondere je Wälzlagereinheit jeweils einen Umlenkabschnitt auf, wobei der Umlenkabschnitt den Lastabschnitt mit dem zugehörigen Rückführungsabschnitt verbindet. Bevorzugt weist der Führungswagen genau zwei der Kopfstücke auf, wobei in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse an beiden Enden bzw. den beiden Stirnseiten des Tragkörpers eines der Kopfstücke angeordnet ist. In einem bestimmungsgemäßen Montagezustand werden die Wälzkörper somit von dem Lastabschnitt über den Umlenkabschnitt, insbesondere des ersten Kopfstücks, in den Rücklaufabschnitt und endseitig von dem Rücklaufabschnitt, insbesondere über einen weiteren Umlenkabschnitt, insbesondere des zweiten Kopfstücks, wieder in den Lastabschnitt geführt. Je nach Bewegungsrichtung des Führungswagens auf der Führungsschiene kann sich der Umlauf der Wälzkörper entsprechend ändern.
-
Der Führungswagen weist einen Messkopf auf, welcher zur Abtastung einer Maßverkörperung der Führungsschiene ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der Messkopf ein Bestandteil einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines zurückgelegten Weges und/oder einer Position des Führungswagens bezüglich der Führungsschiene. Die Maßverkörperung dient insbesondere zur Wiedergabe einer relativen oder absoluten Ortsinformation, welche durch den Messkopf mittels Abtasten erfasst werden kann. Insbesondere ist die Maßverkörperung magnetisch und/oder optisch und/oder mechanisch und/oder elektrisch und/oder akustisch abtastbar, wobei der Messkopf entsprechend ausgebildet ist. Im Speziellen kann der Messkopf die Maßverkörperung berührungslos abtasten. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass der Messkopf zum Abtasten mit der Maßverkörperung in Kontakt gebracht werden kann.
-
Durch die Umlenkung der Wälzkörper im Kopfstück werden für den Messkopf ungünstige Schwingungen erwartet, weshalb ein Kontakt zwischen Kopfstück und Messkopf zu vermeiden ist. Der Messkopf ist daher beabstandet zu dem Kopfstück bzw. einem der beiden Kopfstücke an der Stirnseite des Tragkörpers angeordnet. Insbesondere ist der Messkopf kontaktfrei oder zumindest bewegungsentkoppelt zu dem Kopfstück angeordnet. Der Messkopf ist insbesondere als ein Vorsatzelement ausgebildet und in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse vor dem Kopfstück angeordnet.
-
Ferner weist der Führungswagen eine Befestigungseinrichtung auf, welche zur Befestigung des Messkopfs an dem Tragkörper ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient die Befestigungseinrichtung zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Befestigung des Messkopfs an der Stirnseite des Tragkörpers. Der Messkopf ist über die Befestigungseinrichtung vorzugsweise lösbar an dem Tragkörper festgelegt.
-
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Messkopf einen ersten und einen zweiten Stützabschnitt aufweist, welche zur Abstützung des Messkopfs an dem Tragkörper ausgebildet und/oder geeignet sind. Insbesondere ist zumindest in der axialen Richtung in Bezug auf die Längsachse durch die beiden Stützabschnitte eine Endlage des Messkopfs an dem Tragkörper definiert. Die Stützabschnitte sind vorzugsweise in Bezug auf die Längsachse parallel und/oder gleichgerichtet zueinander angeordnet. Bevorzugt sind die beiden Stützabschnitte Teil eines Messkopfgehäuses und erstrecken sich ausgehend von diesem in Richtung des Tragkörpers.
-
Das Kopfstück ist durch die beiden Stützabschnitte beabstandet umgriffen, wobei sich der Messkopf über die beiden Stützabschnitte in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse an dem Tragkörper abstützt. Insbesondere ist das Kopfstück in axialer Richtung und in einer Querrichtung in Bezug auf die Längsachse zwischen den beiden Stützabschnitten beabstandet angeordnet. Die beiden Stützabschnitte liegen an der Stirnseite des Tragkörpers vorzugsweise flächig oder plan an. Im Speziellen kontaktieren die beiden Stützabschnitte und der Tragkörper in Bezug auf die Längsachse in einer gemeinsamen Radialebene miteinander. Die mit dem Tragkörper kontaktierenden Kontaktflächen der beiden Stützabschnitte sind exakt verarbeitet, sodass der Messkopf zu dem Tragkörper optimal ausgerichtet ist und/oder spielfrei an diesem anliegt. In einer Draufsicht ist der Messkopf, insbesondere das Messkopfgehäuse, zur Aufnahme des Kopfstücks zumindest annähernd U-förmig ausgebildet, wobei die beiden seitlichen Schenkel durch die beiden Stützabschnitte gebildet sind.
-
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass der Messkopf durch die beanstandete Anordnung von dem Kopfstück vollständig entkoppelt ist, sodass eine Übertragung von ungünstigen Schwingungen, welche beispielsweise während eines Betriebes in dem Kopfstück auftreten können, verhindert wird. Somit kann die Messgenauigkeit des Messkopfs deutlich erhöht werden. Außerdem wird durch die beiden Stützabschnitte eine exakte Positionierung des Messkopfes an dem Tragkörper umgesetzt, wodurch die Messgenauigkeit weiter verbessert werden kann. Ferner zeichnet sich der erfindungsgemäße Messkopf durch eine einfache, kostengünstige und zugleich robuste Ausgestaltung aus.
-
In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass der Messkopf in Bezug auf die Längsachse über die Befestigungseinrichtung in der axialen Richtung mit einer Befestigungskraft beaufschlagt und über die beiden Stützabschnitte entgegen der Befestigungskraft mit einer Gegenkraft an dem Tragkörper abgestützt ist. Dabei ist insbesondere die Gegenkraft größer oder gleich der Befestigungskraft. Die Befestigungskraft kann vorzugsweise durch eine Schraubverbindung der Befestigungseinrichtung erzeugt sein. Beispielsweise kann die Schraubverbindung mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen werden, sodass eine Beschädigung des Messkopfgehäuses verhindert wird. Beim Anziehen der Schraubverbindung wird der Messkopf mit dem Tragkörper verspannt, sodass der Messkopf kraftschlüssig an dem Tragkörper festgelegt ist. Insbesondere ist der Messkopf fest und/oder spielfrei mit dem Tragkörper verbunden. Somit wird eine besondere starre Anordnung des Messkopfs an Tragkörper ermöglicht, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kopfstück an einer Oberseite eine Schmiermittelöffnung aufweist. Insbesondere dient die Schmiermittelöffnung zur Schmierung des Tragkörpers, insbesondere der Lagereinrichtung. Die Schmiermittelöffnung kann über mindestens einen Schmiermittelkanal mit dem Umlenkabschnitt und/oder den Lastabschnitt und/oder den Rückführungsabschnitt zur Schmierung und/oder Kühlung der umlaufenden Wälzkörper strömungstechnisch verbunden sein. Bevorzugt ist die Schmiermittelöffnung auf einer der Führungsschiene abgewandten Seite des Kopfstücks angeordnet. Der erste und der zweite Anlageabschnitt umgreifen das Kopfstück seitlich, sodass die Schmiermittelöffnung frei zugänglich ist. Insbesondere sind die beiden Stützabschnitte ausschließlich seitlich an dem Kopfstück, vorzugsweise kontaktfrei, vorbeigeführt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Schmiermittelöffnung jederzeit von außen zugänglich ist. Zudem kann der Messkopf mit weniger Materialeinsatz gefertigt und somit hinsichtlich Herstellungskosten und Gewicht optimiert werden.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kopfstück in axialer Richtung und/oder in einer Querrichtung in Bezug auf die Längsachse über einen Luftspalt zu dem Messkopf beabstandet angeordnet ist. Insbesondere ist das Kopfstück mittig zwischen den beiden Stützabschnitten angeordnet, wobei der Luftspalt auf beiden Seiten des Kopfstücks mit einem konstanten und/oder dem gleichen Spaltmaß gebildet ist. Der Messkopf kann vollständig sowohl in axialer Richtung als auch in der Querrichtung über den Luftspalt von dem Kopfstück beabstandet sein.
-
In einer alternativen oder optional ergänzenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen dem Messkopf und dem Kopfstück ein Zwischenelement angeordnet ist. Das Zwischenelement dient insbesondere zur Dichtung und/oder zur Dämpfung des Messkopfs gegenüber dem Kopfstück. Insbesondere ist das Zwischenelement in dem Luftspalt angeordnet, wobei der Luftspalt in axialer Richtung und/oder in Querrichtung in Bezug auf die Längsachse zumindest abschnittsweise oder vollständig durch das Zwischenelement ausgefüllt ist. Das Zwischenelement kann beispielsweise als eine Dichtung ausgebildet sein, welche insbesondere axial zwischen Kopfstück und Messkopf eingesetzt ist. Somit kann eine Dichtungswirkung erzeugt werden ohne dass Vibrationen der Umlenkungen im Kopfstück an den Messkopf übertragen werden. Alternativ kann das Zwischenelement jedoch auch als ein Dämpfungselement ausgebildet sein, welches zur Schwingungsreduzierung zwischen Kopfstück und Messkopf eingesetzt ist.
-
In einer weiteren bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung weist die Befestigungseinrichtung mindestens oder genau einen, vorzugsweise zwei, Befestigungsbolzen und mindestens oder genau ein Sicherungsmittel je Befestigungsbolzen auf. Der bzw. die Befestigungsbolzen sind an der Stirnseite des Tragkörpers angeordnet und erstrecken sich ausgehend von der Stirnseite in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse, vorzugsweise senkrecht zur Stirnseite und/oder parallel zueinander. Insbesondere sind der bzw. die Befestigungsbolzen jeweils als ein Gewindestift ausgebildet und/oder weisen mindestens oder genau einen Gewindeabschnitt auf. Der Tragkörper weist an der Stirnseite mindestens eine Bolzenaufnahme auf, wobei der Befestigungsbolzen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig in der Bolzenaufnahme aufgenommen und/oder aufnehmbar ist. Besonders bevorzugt ist die Bolzenaufnahme als eine Gewindebohrung ausgebildet, wobei der als Gewindestift ausgebildete Befestigungsbolzen in die Gewindebohrung einschraubbar und/oder eingeschraubt ist.
-
Der Messkopf weist, insbesondere je Befestigungsbolzen, eine Durchgangsöffnung auf, welche zur Durchführung des zugehörigen Befestigungsbolzens ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Durchgangsöffnung ist vorzugsweise als ein Durchbruch oder eine Durchgangsbohrung ausgebildet. Insbesondere sind die Durchgangsöffnung(en) zwischen den beiden Stützabschnitten in den Messkopf eingebracht. Der Befestigungsbolzen ist zumindest abschnittsweise durch die Durchgangsöffnung geführt und endseitig mit dem Sicherungsmittel versehen, sodass der Messkopf in einer axialen Richtung an dem Sicherungsmittel und in einer axialen Gegenrichtung mit den beiden Anlageabschnitten an dem Tragkörper anliegt. Das Sicherungsmittel ist, insbesondere zur Bildung der Schraubverbindung, als eine Schraubenmutter ausgebildet, wobei der Befestigungsbolzen zumindest endseitig den Gewindeabschnitt aufweist auf den die Schraubenmutter aufgeschraubt und/oder aufschraubbar ist. Somit wird ein besonders einfaches und kostengünstiges Montagesystem zur Fixierung des Messkopfs vorgeschlagen.
-
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Befestigungseinrichtung, insbesondere je Befestigungsbolzen, mindestens oder genau ein weiteres Sicherungsmittel aufweist. Insbesondere sind jedem der Befestigungsmittel genau zwei Sicherungsmittel zugeordnet, wobei das eine Sicherungsmittel zur Sicherung des Messkopfs und das andere Sicherungsmittel zur Sicherung des Kopfstücks dient. Hierzu weist das Kopfstück, insbesondere je Befestigungsbolzen, eine weitere Durchgangsöffnung auf, wobei der Befestigungsbolzen durch die weitere Durchgangsöffnung geführt ist. Insbesondere sind die Durchgangsöffnung und die weitere Durchgangsöffnung in Bezug auf die Bolzenachse des Befestigungsbolzens koaxial zueinander angeordnet und/oder fluchtend zueinander ausgerichtet. Die weitere Durchgangsöffnung ist vorzugsweise als ein Durchbruch oder eine Durchgangsbohrung ausgebildet.
-
Das weitere Sicherungsmittel ist zwischen dem Messkopf und dem Kopfstück auf den Befestigungsbolzen angeordnet, sodass das Kopfstück in der axialen Richtung an dem weiteren Sicherungsmittel und in der axialen Gegenrichtung an dem Tragkörper anliegt. Insbesondere ist das weitere Sicherungsmittel als eine weitere Schraubenmutter ausgebildet, welche vor der Montage des Messkopfs auf den Befestigungsbolzen aufgeschraubt wird. Besonders bevorzugt weist der Befestigungsbolzen über seine gesamte Baulänge ein Außengewinde als den Gewindeabschnitt auf. In einem montierten Zustand ist der Befestigungsbolzen durch die zugehörige Durchgangsöffnung und die zugehörige weitere Durchgangsöffnung geführt, wobei der Messkopf und/oder das Kopfstück in radialer Richtung in Bezug auf die Bolzenachse zumindest annähernd formschlüssig an dem Befestigungsbolzen anliegt. An dem Tragkörper können somit die Befestigungsmittelaufnahmen genutzt werden, welche für das Kopfstück vorgesehen sind, sodass der Messkopf und das Kopfstück über eine gemeinsame Befestigungseinrichtung an dem Tragkörper fixiert werden können. Somit wird ein besonders kompaktes und/oder bauteilreduziertes Montagesystem zur Fixierung des Messkopfs und des Kopfstücks vorgeschlagen.
-
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass eine Bauteilbreite des Messkopfs kleiner oder gleich einer Bauteilbreite des Tragkörpers ist. Insbesondere ist die Bauteilbreit als eine Abmessung des Messkopfs und des Tragkörpers in Querrichtung zu verstehen. Bevorzugt ist der Messkopf in seiner Breite und/oder Höhe nicht größer als der Tragkörper bemessen. Im Speziellen Schließen der Messkopf und der Tragkörper in der Breite und/oder in der Höhe bündig ab. Somit wird ein Führungswagen vorgeschlagen, welcher besonders schmal ausgestaltet werden kann.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage des Führungswagens wie dieser bereits zuvor beschrieben wurde. In einem ersten möglichen Montageschritt wird das Kopfstück an dem Tragkörper montiert. Insbesondere sind die Befestigungsbolzen bereits an dem Tragkörper vormontiert. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Befestigungsbolzen in einem vorhergehenden Montageschritt in der jeweils zugehörigen Befestigungsmittelaufnahme angeordnet werden. Zur Montage des Kopfstücks wird dieses mit seinen Durchgangsöffnungen, insbesondere die weiteren Durchgangsöffnungen, auf die Befestigungsbolzen aufgeschoben und an dem Tragkörper, insbesondere dessen Stirnseite, zur Anlage gebracht. Anschließend werden die Sicherungsmittel, insbesondere die weiteren Sicherungsmittel, auf die Befestigungsbolzen aufgeschraubt und das Kopfstück an dem Tragkörper fixiert.
-
In einem weiteren Montageschritt wird der Messkopf mit den beiden Stützabschnitten beabstandet auf das Kopfstück aufgeschoben. Der Messkopf wird hierzu mit seinen Durchgangsöffnungen auf die Befestigungsbolzen so weit aufgeschoben, bis die beiden Stützabschnitte an dem Tragkörper anliegen und/oder die Befestigungsbolzen endseitig aus den Durchgangsöffnungen des Messkopfs herausragen. Anschließend wird der Messkopf über die Befestigungseinrichtung fixiert. Hierzu werden die Sicherungsmittel endseitig auf die Befestigungsbolzen aufgeschraubt und der Messkopf in Richtung des Tragkörpers mit der Befestigungskraft beaufschlagt. Der Messkopf stützt sich dabei über die beiden Stützabschnitte in der Gegenrichtung mit der Gegenkraft ab, sodass der Messkopf zwischen dem bzw. den Sicherungsmitteln und dem Tragkörper eingespannt ist.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Linearmesssystem mit dem Führungswagen wie dieser bereits zuvor beschrieben wurde. Das Linearmesssystem umfasst mindestens die eine Führungsschiene mit der Maßverkörperung, wobei der Führungswagen mit dem Tragkörper auf der Führungsschiene gelagert und entlang der Führungsschiene bewegbar ist. Bevorzugt ist durch die Führungsschiene eine Profilschienenführung umgesetzt, wobei die Führungsschiene hierzu als eine Profilschiene ausgebildet ist. Insbesondere weist die Führungsschiene seitlich jeweils mindestens eine Laufbahn auf, wobei der Tragkörper die Führungsschiene beidseitig umgreift und mit den Wälzkörpern an den Laufbahnen abwälzt. Insbesondere erstreckt sich die Maßverkörperung in Längsrichtung der Führungsschiene. Die Maßverkörperung kann an oder auf einer dem Führungswagen, insbesondere dem Messkopf zugewandten Fläche der Führungsschiene angeordnet sein. Insbesondere ist die Maßverkörperung parallel und/oder angrenzend zu einer der Laufbahnen angeordnet.
-
Zur Abtastung der Maßverkörperung ist der Messkopf direkt über der Maßverkörperung angeordnet und über die Befestigungseinrichtung an dem Tragkörper befestigt. Der Messkopf ist insbesondere so gestaltet, dass er die Profilschiene umgreift, wobei ein in den Messkopf integrierte Sensor zur Erfassung der Maßverkörperung direkt über der Maßverkörperung positioniert ist. Beispielsweise ist die Maßverkörperung als eine magnetisch codierte Maßverkörperung ausgebildet, wobei der Messkopf einen Magnetsensor zur Abtastung der Maßverkörperung aufweist.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine dreidimensionale Darstellung ein Linearmesssystem als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine Explosionsdarstellung des Linearmesssystems aus 1;
- 3 eine Draufsicht eines Führungswagens für das Linearmesssystem aus 1.
-
1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Linearmesssystem 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches beispielsweise für eine Profilschienenführung einer Werkzeugmaschine oder einer Fertigungsstraße ausgebildet und/oder geeignet ist. Das Linearmesssystem 1 weist eine Führungsschiene 2 und einen Führungswagen 3 auf, wobei der Führungswagen 3 entlang der Führungsschiene 2 verschiebbar gelagert und/oder lineargeführt ist.
-
Die Führungsschiene 2 ist zur Umsetzung der Profilschienenführung als eine Profilschiene ausgebildet und weist seitlich jeweils zwei Laufbahnen 4a,b auf. Der Führungswagen 3 kann über eine Lagereinrichtung, nicht dargestellt, auf der Führungsschiene 2 gelagert sein und an den Laufbahnen 4a,b anlaufen. Beispielsweise ist die Lagereinrichtung als ein Linearwälzlager ausgebildet, wobei die Lagereinrichtung je Laufbahn 4a,b eine Wälzlagereinheit aufweist, welche jeweils durch eine endlos umlaufende Reihe von Wälzkörpern, zum Beispiel Kugeln, gebildet ist.
-
Der Führungswagen 3 weist einen Tragkörper 5 auf, welcher zur Aufnahme von auf den Führungswagen 3 wirkende Lasten dient. Der Tragkörper 5 ist über die Lagereinrichtung an der Führungsschiene 2 abgestützt, wobei der Tragkörper 5 hierzu die Führungsschiene 2 beidseitig umgreift und jeweils über die Wälzlagereinheit an der zugehörigen Laufbahn 4a,b abwälzt. Zur Führung der Wälzkörper weist der Tragkörper 5 pro Wälzlagereinheit einen Last- und einen Rückführungsabschnitt, nicht dargestellt, auf, wobei die Wälzkörper in dem Lastabschnitt an der Laufbahn abwälzend angeordnet sind und in dem Rückführungsabschnitt lastfrei zurück geführt werden.
-
Zur Umlenkung der Wälzkörper von dem Lastabschnitt in den Rückführungsabschnitt bzw. von dem Rückführungsabschnitt in den Lastabschnitt, weist der Führungswagen 3 in axialer Richtung in Bezug auf eine Längsachse L an seinen beiden Stirnseiten jeweils ein Kopfstück 6a,b auf. Die beiden Kopfstücke 6a,b weisen pro Wälzlagereinheit jeweils einen Umlenkabschnitt, nicht dargestellt, auf, welcher jeweils den Rückführungsabschnitt mit dem Lastabschnitt verbindet.
-
Ferner weist der Führungswagen 3 einen als Vorsatzelement ausgebildeten Messkopf 7 auf, wobei der Messkopf 7 in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L vor einem der beiden Kopfstücke 6a, b angeordnet und über eine Befestigungseinrichtung 8 mit dem Tragkörper 5 verbunden ist. Beispielsweise ist der Messkopf 7 ein Teil einer Erfassungseinrichtung des Linearmesssystems, welches zur Erfassung eines zurückgelegten Weges und/oder einer Position des Führungswagens 3 dient. Der Messkopf 7, insbesondere ein Messkopfgehäuse, ist beispielsweise aus Metall gefertigt.
-
Die Führungsschiene 2 weist eine Maßverkörperung 9 auf, welche an einer dem Messkopf 7 zugewandten Außenfläche der Führungsschiene 2 angeordnet ist und sich in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L parallel zu einer der Laufbahnen 4a,b erstreckt. Beispielsweise ist die Maßverkörperung 9 an einem unteren Teil der Führungsschiene 2, insbesondere benachbart zu der Laufbahn 4b, angeordnet. Der Messkopf 7 weist einen Sensor, nicht dargestellt, auf, welcher zur Abtastung der Maßverkörperung 9 ausgebildet und/oder geeignet ist. Beispielsweise kann die Maßverkörperung 9 eine absolute Ortsinformation beinhalten, wobei die Maßverkörperung 9 hierzu ein absolutes Codemuster aufweist, welches für jeden Ort eine absolute Ortsinformation liefert. Alternativ kann die Maßverkörperung 9 eine relative Ortsinformation beinhalten, wobei die Maßverkörperung 9 hierzu ein Inkrementalmuster aufweist, welches eine Information über den beim Abtasten zurückgelegten Weg liefert. Beispielsweise ist die Maßverkörperung 9 als eine in die Führungsschiene 3 integrierte, magnetisch codierte Maßverkörperung ausgebildet, wobei der Messkopf, insbesondere der Sensor, zur Abtastung der Maßverkörperung 9 beispielsweise als ein Magnetsensor ausgebildet ist.
-
Um eine hohe Genauigkeit beim Abtasten der Maßverkörperung 9 zu ermöglichen, muss der Messkopf 7 zu dem Tragkörper 5 exakt ausgerichtet sein. Zudem ist es erforderlich, dass eine Übertragung von ungünstigen Schwingungen, welche beispielsweise während des Verschiebens des Führungswagens 3 an die Kopfstücke 6a,b übertragen werden, vermieden werden müssen. Hierzu ist der Messkopf 7 über die Befestigungseinrichtung 8 fest mit dem Tragkörper 5 verbunden und kontaktfrei zu dem Kopfstück 6a angeordnet. Der Messkopf 7 umgreift die Führungsschiene 2 beidseitig, wobei der integrierte Sensor beispielsweise zur berührungslosen Abtastung der Maßverkörperung 9 direkt über der Maßverkörperung 9 positioniert ist.
-
2 zeigt das Linearmesssystem 1 aus 1 in einer Explosionsdarstellung. Der Messkopf 7, insbesondere das Messkopfgehäuse, weist einen ersten und einen zweiten Stützabschnitt 10a,b auf, wobei der Messkopf 7 über die beiden Stützabschnitte 10a,b an der Stirnseite des Tragkörpers 5 abgestützt ist. Die beiden Stützabschnitte 10a,b sind als schmale seitliche Wangen ausgebildet, welche sich in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L gleichgerichtet zueinander in Richtung des Tragkörpers 5 erstrecken. Die beiden Stützabschnitte 10a,b sind beispielsweise einstückig, z.B. aus einem Guss oder einem Halbzeug gefertigt, an dem Messkopfgehäuse angeformt. Die beiden Stützabschnitte 10a,b sind derart ausgestaltet, sodass sie an dem Kopfstück 6a beabstandet vorbeigeführt sind und dieses nicht berühren. In axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L erstrecken sich die beiden Stützabschnitte 10a,b so lange, sodass der Messkopf 7 in einem montierten Zustand in axialer Richtung zu dem Kopfstück 6a beabstandet angeordnet ist.
-
Die Befestigungseinrichtung 8 weist einen ersten und einen zweiten Befestigungsbolzen 11a,b auf, wobei die beiden Befestigungsbolzen 11a,b beispielsweise jeweils in einer Befestigungsmittelaufnahme, nicht dargestellt, des Tragkörpers 5 montiert sind. Beispielsweise sind die Befestigungsmittelaufnahmen jeweils als eine in die Stirnseite des Tragkörpers 5 eingebrachte Gewindebohrung und die beiden Befestigungsbolzen 11a,b jeweils als ein Gewindestift ausgebildet, welcher in die jeweilige Gewindebohrung eingeschraubt ist. In einem montierten Zustand sind die Befestigungsbolzen 11a,b ausgehend von der Stirnseite des Tragkörpers 5 in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L zueinander gleichgerichtet.
-
Die beiden Befestigungsbolzen 11a,b dienen zur gemeinsamen Aufnahme und/oder zur Fixierung des einen Kopfstücks 6a und dem davor angeordneten Messkopf 7. Hierzu weist der Messkopf 7 zwei Durchgangsöffnung 12a,b und das Kopfstück 6a zwei weitere Durchgangsöffnungen 13a,b zur Durchführung der Befestigungsbolzen 11a,b auf. Die Durchgangsöffnungen 12a,b; 13a,b sind jeweils als eine Durchgangsbohrung ausgebildet und können beispielsweise zur formschlüssigen Aufnahme des jeweiligen Befestigungsbolzen 11a,b ausgebildet sein.
-
Ferner weist die Befestigungseinrichtung 8 je Befestigungsbolzen 11a,b jeweils ein Sicherungsmittel 14a,b zur Sicherung des Messkopfs 7 und jeweils ein weiteres Sicherungsmittel 15a,b zur Sicherung des Kopfstücks 6a auf. Die Sicherungsmittel 14a,b; 15a,b sind jeweils als eine Schraubenmutter ausgebildet und zur Sicherung des Kopfstücks 6a bzw. des Messkopfs 7 auf den jeweiligen Befestigungsbolzen 11a,b aufgeschraubt.
-
In einem Montageverfahren werden die beiden Befestigungsbolzen 11a,b in die jeweils vorgesehene Befestigungsmittelaufnahme des Tragkörpers 5 eingeschraubt, sodass die beiden Befestigungsbolzen 11a,b stirnseitig von dem Tragkörper 5 senkrecht abstehen. Das eine Kopfstück 6a wird mit seinen beiden Durchgangsöffnungen 13a,b auf die beiden Befestigungsbolzen 11a,b aufgeschoben und stirnseitig an dem Tragkörper 5 zur Anlage gebracht. Anschließend wird das Kopfstück 6a durch die beiden weiteren Sicherungsmittel 15a,b fixiert, sodass das Kopfstück 6a in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L kraftschlüssig an dem Tragkörper 5 befestigt ist.
-
In einem weiteren Montageschritt wird der Messkopf 7 mit seinen Durchgangsöffnungen 12a,b so weit auf die beiden Befestigungsbolzen 11a,b aufgeschoben, bis der Messkopf 7 mit den beiden Stützabschnitten 10a,b an dem Tragkörper 5 ansteht. Dabei ragen die beiden Befestigungsbolzen 11a,b endseitig aus den beiden Durchgangsöffnungen 12a,b des Messkopfs 7 heraus, sodass die beiden Sicherungsmittel 14a,b zur Fixierung des Messkopfs 7 auf das jeweilige Ende der Befestigungsbolzen 11a,b aufgeschraubt werden können. Beispielsweise können die beiden endseitig aufgeschraubten Sicherungsmittel 14a,b jeweils als eine Hutmutter ausgebildet sein.
-
Anschließend wird der Messkopf 7 durch die beiden Sicherungsmittel 14a,b in Richtung des Tragkörpers 5 mit einer Befestigungskraft beaufschlagt, wobei sich der Messkopf 7 über die beiden Stützabschnitte 10a,b zugleich mit einer Gegenkraft an dem Tragkörper 5 abstützt, sodass der Messkopf 7 zwischen dem Tragkörper 5 und den beiden endseitig angeordneten Sicherungsmitteln 14a,b verspannt ist.
-
3 zeigt den Führungswagen 3 in einer Draufsicht, wobei der Führungswagen 3 einen schmalen Tragkörper 5 mit einer Bauteilbreite B aufweist. Der Messkopf 7 ist an der Stirnseite des Tragkörpers 5 mit den beiden Stützabschnitten 10a,b abgestützt, wobei der Messkopf 7 in einer Querrichtung - quer zur Längsachse L - eine Breite aufweist, welche kleiner oder gleich der Bauteilbreite B des Tragkörpers 5 ist. Beispielsweise sind der Messkopf 7 und der Tragkörper 5 bündig zueinander angeordnet. Die beiden Stützabschnitte 10a,b liegen in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L flächig an dem Tragkörper 5 an, wobei die Kontaktflächen zu dem Tragkörper 5 in Bezug auf ihre Ebenheit und/oder Winkligkeit exakt verarbeitet sind, sodass eine optimale Ausrichtung des Messkopfs 7 zu dem Tragkörper 6 realisiert wird.
-
Die beiden Kopfstücke 6a,b weisen an ihrer Oberseite jeweils eine Schmiermittelöffnung 16a,b auf, welche jeweils zur Schmierung der Wälzkörper z.B. über mindestens einen Schmiermittelkanal mit den Wälzlagereinheiten fluidtechnisch verbunden sein kann. Der Messkopf 7 umgreift das Kopfstück 6a nur seitlich, sodass der Zugang zu der zugehörigen Schmiermittelöffnung 16a gewährleistet ist. Dabei sind die beiden Stützabschnitte 10a,b in Querrichtung mit einem Seitenabstand A1 zu dem Kopfstück 6a beabstandet angeordnet, wobei durch den Seitenabstand A1 zwischen den beiden Stützabschnitten 10a,b und dem Kopfstück 6a jeweils ein Luftspalt gebildet ist. In axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L ist der Messkopf mit einem Axialabstand A2 zu dem Kopfstück 6a beabstandet angeordnet. Prinzipiell kann der Messkopf 7 über einen weiteren Luftspalt zu dem Kopfstück 6a in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L beabstandet sein. Alternativ kann jedoch vorgesehen sein, dass zur Schwingungsreduzierung und/oder zur Dichtungszwecken zwischen dem Messkopf 7 und dem Kopfstück 6a ein Zwischenelement in einem durch den Axialabstand A2 gebildeten Zwischenraum angeordnet ist. Beispielsweise kann das Zwischenelement als ein dämpfendes und/oder dichtendes Element ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Zwischenelement aus Schaumstoff oder einem Elastomeren gebildet sein. In einer beispielhaften Ausgestaltung ist das Zwischenelement als eine Dichtung ausgebildet, sodass eine Dichtungswirkung zwischen dem Messkopf 7 und dem Kopfstück 6a erzeugt wird, ohne Vibrationen im Kopfstück 6a an den Messkopf 7 zu übertragen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Linearmesssystem
- 2
- Führungsschiene
- 3
- Führungswagen
- 4a,b
- Laufbahnen
- 5
- Tragkörper
- 6a,b
- Kopfstücke
- 7
- Messkopf
- 8
- Befestigungseinrichtung
- 9
- Maßverkörperung
- 10a,b
- Stützabschnitte
- 11a,b
- Befestigungsbolzen
- 12a,b
- Durchgangsöffnungen
- 13a,b
- weitere Durchgangsöffnungen
- 14a,b
- Sicherungsmittel
- 15a,b
- weiteres Sicherungsmittel
- 16a,b
- Schmiermittelöffnungen
- A1
- Seitenabstand
- A2
- Axialabstand
- B
- Bauteilbreite
- L
- Längsachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006014943 A1 [0003]
