DE19941587A1

DE19941587A1 - Linearlager mit einer Einrichtung zum Messen

Info

Publication number: DE19941587A1
Application number: DE1999141587
Authority: DE
Inventors: Hans-Reinhard Lambertz; Klaus Nottebaum; Klaus Baalmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: WO2001016564A1; EP1208356A1; DE19941587B4

Abstract

Ein Linearlager enthält eine Einrichtung zum Messen des von einem beweglichen Lagerteil gegenüber einem festen Lagerteil zurückgelegten Weges, welche eine an dem festen Lagerteil angeordnete Maßverkörperung und einen an dem beweglichen Lagerteil angeordneten Meßkopf mit einem Sensor aufweist, der für die berührende oder berührungslose Abtastung der Maßverkörperung vorgesehen ist, wobei das feste Lagerteil als Führungsschiene (16) und die Maßverkörperung als Maßstab (19) ausgebildet ist, der an einer Längsseite der Führungsschiene (16) angeordnet ist, und wobei das bewegliche Lagerteil als Führungswagen ausgebildet ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist die Führungsschiene (16) eine sich über ihre gesamte Länge erstreckende Längsnut (15) auf, in welcher der Maßstab (19) mit Hilfe eines biegbaren Flachbandes (14) aus Stahl gehalten ist, welches unter Auswölbung zur Führungsschiene (16) hin in die Längsnut (15) eingedrückt ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Linearlager mit einer Einrichtung zum Messen des von einem beweglichen Lagerteil gegenüber einem festen Lagerteil zurückgelegten Weges, welche eine an dem festen Lagerteil angeordnete Maßverkörperung und einen an dem beweglichen Lagerteil angeordneten Meßkopf mit einem Sensor aufweist, der für die berührende oder berührungslose Abtastung der Maßverkörperung vorgesehen ist, wobei das feste Lagerteil als Führungs schiene und die Maßverkörperung als Maßstab ausgebildet ist, der an einer Längsseite der Führungsschiene angeordnet ist, und wobei das bewegliche Lagerteil als Führungswagen ausgebildet ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein solches Lager ermöglicht es, bei einer Linearführung die Messung des Weges durchzuführen, den das eine Lagerteil in bezug auf das andere Lager teil zurücklegt.

In Profilschienenführungen integrierte Meßsysteme entsprechen bereits dem Stand der Technik. Ein Linearlager der eingangs genannten Art mit einer Wegmesseinrichtung ist aus dem Dokument WO 91/16 594 bekannt. Dieses Lager ist als Wälzlager ausgebildet, dessen bewegliches, den Meßbereich mit dem Sensor enthaltendes Lagerteil Rollenumlaufeinheiten aufweist und dessen festes Lagerteil eine Führungsschiene ist, an welcher das bewegliche Lagerteil über tragende Rollen der Rollenumlaufeinheiten abgestützt ist. Die Maßverkör perung an der Führungsschiene ist als optischer oder magnetischer Maßstab in eine Nut eingesetzt, die sich an der Oberseite der Führungsschiene befindet. Denkbar ist auch ein Meßsystem, das nach einem kapazitiven oder induktiven Meßprinzip arbeitet. Der Meßkopf des bekannten Lagers ist in einem separaten Gehäuse angeordnet, welches an einer in Fahrrichtung weisenden Stirnseite des beweglichen Lagerteils befestigt ist.

Diese Ausführung hat den Nachteil, daß in Fahr- bzw. Längsrichtung ein grö ßerer Bauraum für das bewegliche Lagerteil erforderlich ist, als bei einem Li nearlager ohne Meßeinrichtung. Außerdem benötigt das Gehäuse separate Dichtungen, was zusätzliche Material-, Werkzeug- und Montagekosten zur Folge hat. Schließlich verursacht ein solches Gehäuse zusätzliche Herstellko sten.

Aus dem Dokument EP 0 905 486 A2 ist ein Linearlager mit einer Einrichtung zum Messen in einer ersten Ausführung bekannt, deren Maßstab an einer Längsseite einer Führungsschiene angebracht, beispielsweise dort in einer Nut eingelegt ist. In einer zweiten Ausführung ist ein Maßstab an der Oberseite einer Führungsschiene befestigt. Das Dokument DE 196 15 075 A1 zeigt eine Führungsschiene für ein Linearlager mit einer zur Schienenoberseite offenen, sich über die gesamte Länge der Führungsschiene erstreckenden Längsnut und einem Abdeckband, welches ein größeres Breitenmaß als die Längsnut hat und unter Auswölbung zur Führungsschiene hin in die Längsnut einge drückt ist.

Bei bekannten Linearlagern mit integrierten Meßsystemen ist häufig im Anliefe rungszustand der Maßstab mit der Führungsschiene verklebt. Diese Ausfüh rung hat folgende Nachteile: Bei einer Untauglichkeit nur einer der beiden un terschiedlichen Vorrichtungen Linearlager und Meßgerät muß immer die noch intakte andere Vorrichtung mit ausgetauscht werden. Wegen nicht hinreichen der Meßgenauigkeiten an den Stoßstellen von mehrteiligen Maßstäben ist ein integriertes Meßsystem nur für einteilige Führungsschienen mit begrenzten Meßlängen anwendbar.

Längenmeßsysteme und Linearlagerungen einer Schlittenführung sind in der Regel voneinander getrennt installiert. Nach wie vor fehlt der Nachweis, daß ein integriertes Meßsystem in Werkzeugmaschinen gegenüber bisherigen Sy stemen deutlich zuverlässiger und wirtschaftlicher ist. Erfahrungsgemäß müs sen Längenmeßsysteme häufiger als erwartet ausgetauscht werden, was oft als Reparaturservice der Meßmittelhersteller oder sogar in Eigenleistungen der Betreiber selbst relativ schnell erledigt werden kann. Ungleich zeitaufwendiger wäre die Demontage und erneute Montage einer integrierten Meßeinrichtung, bestehend aus der Profilschiene mit nicht austauschbarem Maßstab, weil die entsprechende Schlittenbaugruppe incl. Führungsschienen vollständig aus- und mit neuen Führungen wieder eingebaut werden müßte.

Von Vorteil wären integrierte Meßsysteme, deren Maßstäbe nicht aufgeklebt, sondern jederzeit leicht und unabhängig von der Führungsschiene später mon tierbar bzw. demontierbar wären und die auch biber Schienenstöße hinaus in theoretisch beliebiger Länge installiert werden könnten.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Maßstab eines integrierten Längenmeßsystems als an der Führungsschiene festsitzendes, jedoch nicht angeklebtes Bauteil auszuführen, welches am Einsatzort unabhängig von der Führungsschiene montierbar und demontierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungsschie ne eine sich über ihre gesamte Länge erstreckende Längsnut aufweist, in wel cher der Maßstab mit Hilfe eines biegbaren Flachbandes aus Stahl gehalten ist, welches unter Auswölbung zur Führungsschiene hin in die Längsnut einge drückt ist. Das Flachband kann mit dem Maßstab einstückig ausgeführt sein und ein größeres Breitenmaß als die Längsnut der Führungsschiene aufwei sen. Es ist auch möglich, den Maßstab in die Längsnut der Führungsschiene einzusetzen und dort an einer Längsseite anliegend von dem Flachband zu halten, wobei das Flachband ein größeres Breitenmaß als die entsprechende verbleibende lichte Weite der Längsnut aufweist.

Entweder besteht der Maßstab also aus einem biegbaren Flachband aus Stahl oder das Flachband ist als Klemmteil für einen Maßstab ausgebildet und in eine Längsnut der Profilschiene eingedrückt. Durch seine Rückfederungskraft krallt sich das Flachband mit dem daran ausgebildeten Maßstab in die Seiten flächen der Längsnut oder das Flachband ohne Maßstab krallt sich gegen eine Seitenfläche des zusätzlich eingelegten zu klemmenden Maßstabes und gegen eine Seitenfläche der Längsnut, so daß ein Festsitz des jeweiligen Maßstabes garantiert wird.

Der eingekrallte Flachband-Maßstab oder die eingekrallte und geklemmte Kombination aus Flachband und angedrücktem Maßstab kann in zusätzlicher Funktion auch als Abdeckband genutzt werden.

Als einteilige Bauteile können sich die oben beschriebenen befestigten Maß stäbe auch über die Stoßstellen von mehrteiligen Führungsschienen hinaus erstrecken, so daß über die maximalen Fertigungslängen der Führungsschie nen hinaus größere Meßlängen gebildet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein vorbekanntes Linearlager in einer perspektivischen Darstellung, wobei der Lagerbereich und der Meßbereich aufgebrochen sind;

Fig. 2 ein weiteres vorbekanntes Linearlager in einer Draufsicht;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Führungsschiene eines erfindungsgemäßen Linearlagers, in deren im Querschnitt rechteckige Längsnut eine Maßstab-Flachband-Einheit eingedrückt ist;

Fig. 4 einen vergrößeiten Ausschnitt des Stirnseitenbereichs der Führungsschiene gemäß Einkreisung IV der Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Führungsschiene eines erfin dungsgemäßen Linearlagers, in deren im Querschnitt rechteckige Längsnut ein Maßstab eingesetzt ist, der von einem dort eingedrückten Flachband gehalten ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Bei einem vorbekannten Lager gemäß Fig. 1, welches eine Führungsschie ne 1, einen diese umgreifenden Führungswagen 2 und Rollenumläufe 3 enthält, über welche der Führungswagen an der Führungsschiene 1 längsverschieblich abgestützt ist, befindet sich ein Meßkopf 4 in einem separaten Gehäuse 5, wel ches an dem Führungswagen 2 stirnseitig angeschraubt ist und dadurch die Gesamtlänge des mit der Meßvorrichtung versehenen Führungswagen 2 ver größert. Während der Verschiebung des Führungswagens 2 längs der Füh rungsschiene 1 bewegt sich der Meßkopf 4 an einem Maßstab 6 entlang, der an einer Längsseite der Führungsschiene 1 angebracht, beispielsweise dort in einer Nut eingelegt ist.

Bei einem weiteren vorbekannten Linearlager entsprechend Fig. 2 ist ein se parates Gehäuse zur Aufnahme des Meßkopfes nicht erforderlich. Hier weist der die Führungsschiene 7 umgebende Führungswagen 8 eine durchgehende zentrale Nut 9 auf, in welcher der Meßkopf 10 untergebracht ist. Er befindet sich in unmittelbarer Nähe eines Maßstabs 11, der an der Oberseite der Füh rungsschiene 7 befestigt ist. Während der Bewegung des Führungswagens 8 längs der Führungsschiene 7 überstreicht daher der Meßkopf 10 berührungslos den Maßstab 11 und erhält von diesem seine Meßwerte, die er über ein An schlußkabel 12 als elektrische Signale an eine Auswertestation weiterleitet. Zur Aufnahme des Anschlußkabels 12 weist der Führungswagen 8 eine quer zur Führungsschiene 7 verlaufende Bohrung 13 auf, über welche die Nut 9 zusätz lich nach außen geöffnet ist.

Ein erfindungsgemäßes Lager weist gemäß den Fig. 3 und 4 ein Flachband 14 auf, welches aus einem federnden Bandmaterial aus Stahl besteht. Es ist in einer Längsnut 15 einer Führungsschiene 16 eingesetzt. Bei dem Bandmaterial kommt der federnde Kraftmechanismus durch materialeigene Biegefederung zustande. Die Längsnut 15 geht von einer Schienenoberseite 17 aus und hat eine etwas geringere Breite als das Flachband 14. Dieses mußte sich daher, als es in die Längsnut 15 eingedrückt wurde, zur Führungsschiene 16 hin aus wölben. Mit dem Flachband 14, das sich in der Längsnut 15 befindet, werden mehrere in Längsrichtung der Führungsschiene in Abständen hintereinander angeordnete senkrechte Durchgangsöffnungen 18 verschlossen. Diese Öff nungen sind als Stufenbohrungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben ausgebildet. In Folge seiner Auswölbung tritt in dem Flachband 14 eine Rück federungskraft auf, die auf die Seitenflächen der Längsnut 12 einwirkt. Auf die se Weise wird das Flachband 14 in der Längsnut 15 der Führungsschiene 16 gehalten. In den Fig. 3 und 4 ist die Längsnut 15 im Querschnitt rechteckig ausgeführt.

Erfindungsgemäß ist das Flachband 14 mit einem Maßstab 19 versehen. Die ser und das Flachband bilden ein einstückiges Bauteil. Hier liegt also eine Paa rung eines Maßstabs mit einem Flachband-Abdeckband vor. Der Maßstab kann auch auf dem Flachband aufgeklebt werden, beispielsweise an der Unterseite des Abdeckbandes. Es ist auch möglich, über einem Maßstab ein Schutzband anzubringen, das nicht als Maßstab dient, sondern lediglich die Funktion des Verschleißschutzes übernimmt. Durch Eindrücken des Flachbandes 14 in die Längsnut 15 wird der Maßstab 19 an der Führungsschiene 16 befestigt.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Lager ist, wie Fig. 5 zeigt, in eine Führungsschiene 23 ein Maßstab 20 eingelegt, der ein von einem Flachband 21 getrenntes Bauteil ist. Der Maßstab liegt innerhalb der Längsnut 22 an einer hinterschnittenen Längsseite an und wird von dem Flachband 21 dort gehalten. Das Flachband 21 besteht aus Stahl, ist elastisch und weist ein größeres Brei tenmaß auf als der freie Innenraum der Längsnut 22, welcher nach dem Ein setzen des Maßstabes 20 noch verblieben ist. Daher wölbt sich auch hier das Flachband 21 zur Führungsschiene 23 hin aus, wenn es in die Längsnut 22 eingedrückt wird, und befestigt infolge seiner Rückfederungskraft den Maßstab 20 in der Führungsschiene 23.

Das nach dem Eindrücken gewölbte Band übernimmt hier also lediglich die Funktion der mechanischen Halterung. Ein weiteres Band kann an der Schie nenoberfläche aufliegen. In diesem Fall liegt das gewölbte Band tiefer in der Längsnut und ist mit dem weiteren Band verbunden. Der Maßstab kann nun irgendwo im Nutbauraum untergebracht und entweder mit einem der anderen Bänder fest verbunden oder sogar lose oder separat in der Nut angeordnet werden.

Mit der Erfindung ist der Vorteil erzielbar, daß bei einem austauschbaren Meß system dieses erst nach Montage der Führungen, kurz vor Fertigstellung der Maschine, eingebaut werden kann. Dies reduziert die Beschädigungsgefahr des Meßsystems während eines langen Montagezeitabschnittes und schützt vor Überraschungen der Beschädigungserkennung erst beim Probelauf.

Bezugszeichen

1

Führungsschiene

2

Führungswagen

3

Rollenumlauf

4

Meßkopf

5

Gehäuse

6

Maßstab

7

Führungsschiene

8

Führungswagen

9

Nut

10

Meßkopf

11

Maßstab

12

Anschlußkabel

13

Bohrung

14

Flachband

15

Längsnut

16

Führungsschiene

17

Schienenoberseite

18

Durchgangsöffnung

19

Maßstab

20

Maßstab

21

Flachband

22

Längsnut

23

Führungsschiene

Claims

1. Linearlager mit einer Einrichtung zum Messen des von einem beweglichen Lagerteil gegenüber einem festen Lagerteil zurückgelegten Weges, welche eine an dem festen Lagerteil angeordnete Maßverkörperung und einen an dem beweglichen Lagerteil angeordneten Meßkopf mit einem Sensor auf weist, der für die berührende oder berührungslose Abtastung der Maßver körperung vorgesehen ist, wobei das feste Lagerteil als Führungsschiene (16, 23) und die Maßverkörperung als Maßstab (19, 20) ausgebildet ist, der an einer Längsseite der Führungsschiene (16, 23) angeordnet ist, und wo bei das bewegliche Lagerteil als Führungswagen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (16, 23) eine sich über ihre ge samte Länge erstreckende Längsnut (15, 22) aufweist, in welcher der Maß stab (19, 20) mit Hilfe eines biegbaren Flachbandes (14, 21) aus Stahl ge halten ist, welches unter Auswölbung zur Führungsschiene (16, 23) hin in die Längsnut (15, 22) eingedrückt ist.

2. Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flach band (14) mit dem Maßstab (19) einstückig ausgeführt ist und ein größeres Breitenmaß als die Längsnut (15) der Führungsschiene (16) aufweist.

3. Linearlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Paarung des Flachbandes (14) mit dem Maßstab (19) durch Aufkleben des Maß stabs (19) auf dem Flachband (14) geschaffen ist.

4. Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (20) in die Längsnut (22) der Führungsschiene (23) eingesetzt und dort von dem Flachband (21) gehalten ist.

5. Linearlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (20) in der Längsnut (22) der Führungsschiene (23) an einer Längsseite an liegend angeordnet und von dem Flachband (21) gehalten ist, wobei das Flachband (21) ein größeres Breitenmaß als die entsprechende verbleiben de lichte Weite der Längsnut (22) aufweist.

6. Linearlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Füh rungsschiene (23) zusätzlich zu dem Flachband (21) ein weiteres Band an geordnet ist, welches mit dem Flachband (21) verbunden ist und auf der Schienenoberseite (17) aufliegt.

7. Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (19, 20) nach der Montage der Führungsschiene (16, 23) an deren An schlußkonstruktion in der Führungsschiene (16, 23) eingebaut ist.