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Dokumentenidentifikation DE202005005759U1 11.08.2005
Titel Linearführung mit Schlitten
Anmelder igus GmbH, 51147 Köln, DE
Vertreter Patentanwälte Lippert, Stachow & Partner, 51427 Bergisch Gladbach
DE-Aktenzeichen 202005005759
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 11.08.2005
Registration date 07.07.2005
Application date from patent application 11.04.2005
IPC-Hauptklasse G01B 7/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Linearführung für einen Linearantrieb mit einer Führungsschiene, zumindest einem Schlitten, der längs verschiebbar an der Führungsschiene geführt ist sowie einer Weggebervorrichtung mit einer am Schlitten befestigten Magnetfeldsensoreinrichtung sowie einem längs zur Führungsschiene angeordneten Magnetstreifen mit sich in vorgegebenen Abständen abwechselnder gegenpoliger Magnetisierung, welcher von der Magnetfeldsensoreinrichtung zur Abgabe von Sensorsignalen abgetastet wird, und einer mit der Magnetfeldsensoreinrichtung verbundene Verarbeitungseinrichtung, welche die Sensorsignale in eine der Position des Schlittens zugeordnete Information verarbeitet.

Ein Linearführungssystem der eingangs genannten Art ist wohlbekannt und wird beispielsweise zur Bewegung von Lasten oder Werkzeugen entlang gerader Wegstrecken eingesetzt. Die angegebene inkrementale Positionserfassung mittels einer Magnetfelderfassung weist gegenüber anderen Verfahren wie beispielsweise einem optischen den Vorteil auf, dass dieses auch in sehr rauen Arbeitsbedingungen zuverlässig arbeitet, wie einer Staubumgebung, wohingegen bei einer Verschmutzung eines optisch erfassten Messlineals die Positionsbestimmung schnell ausfallen würde.

Bei solchen herkömmlichen Linearführungssystemen kann die in der Verarbeitungseinrichtung ermittelte Position des Schlittens mittels eines Displays an der stationären Bedientafel des Systems angezeigt werden. In der Regel ist dort auch eine Tastatur angeordnet, beispielsweise zur Programmierung oder Einrichtung der Anlage. Bei derartigen Tätigkeiten wird der Anwender häufig zwischen dem gerade angefahrenen Schlittenort und der Bedientafel hin- und herwechseln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Tätigkeiten an herkömmlichen Linearführungssystemen zu erleichtern. Diese Aufgabe löst die Erfindung auf überraschend einfache Weise schon mit einem Linearführungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1. Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Linearführungssystem dadurch aus, dass eine längs verschiebbare und mit dem Schlitten bewegungsverbundene Anzeigeanordnung vorgesehen ist, welche an die Verarbeitungseinrichtung angeschlossen ist und an welcher Information bezüglich der Position des Schlittens anzeigbar ist. Durch diese konstruktive Maßnahme wird erreicht, dass zumindest ein Teil der Einricht- und Programmierarbeiten direkt am Schlitten und nicht an der stationären Bedientafel ausgeführt werden muss, wodurch sich beispielsweise die Einrichtzeit des erfindungsgemäßen Linearführungssystems gegenüber herkömmlichen Systemen erniedrigt. Darüber hinaus ist es bei bestimmten Anwendungen eines solchen Linearführungssystems während des Betriebes vorteilhaft, wenn im Bereich des Schlittens Information, insbesondere über die Momentanposition des Schlittens anzeigbar ist um beispielsweise einen manuell auszuführenden Arbeitsschritt zu unterstützen bzw. zu steuern.

Es sei darauf hingewiesen, dass sich die mit dem Schlitten bewegungsverbundene Anzeigeeinrichtung mit diesem Schlitten die gleichen Bewegungen ausführt, d.h. die Anzeigeanordnung entweder direkt oder indirekt an dem Schlitten befestigt ist. Die Führung der Anzeigeanordnung in dem erfindungsgemäßen Linearführungssystem ist damit über dem Schlitten selbst realisiert.

Es kann zweckmäßig sein, wenn die Verarbeitungseinrichtung eine digital arbeitende Steuereinrichtung und die Anzeigeanordnung ein digital ansteuerbares Display umfasst, wobei die Magnetfeldsensoreinrichtung digitale Sensorsignale an die Verarbeitungseinrichtung sendet. Bei der Übermittlung bzw. Verarbeitung von digitalen Signalen wird eine höhere Übertragungssicherheit bereitgestellt im Vergleich zu analogen Signalen. Gleichzeitig kann die in der Verarbeitungseinrichtung umfasste Steuereinrichtung eine Vielzahl von Funktionen einschließlich einer Datenverarbeitung übernehmen.

Es kann zweckmäßig sein, wenn die Verarbeitungseinrichtung wie die Anzeigeanordnung mit dem Schlitten bewegungsverbunden und längs verschiebbar ist. Insofern müssen die Sensorsignale nicht über eine längere Strecke transportiert werden, sondern können direkt im unmittelbaren Bereich des Schlittens verarbeitet und die entsprechende Positionsinformation auch dort über die beschriebene Anzeigeanordnung angezeigt werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn im Bereich des Schlittens und mit diesem längs verschiebbar angeordnet eine Eingabeeinrichtung wie beispielsweise eine Tastatur vorgesehen ist. Diese kann natürlich auch einzelne Tasten oder Stellelemente wie Drehverstellelemente aufweisen. Insofern bietet sich dem Anwender nun die Möglichkeit, direkt an dem Schlitten notwendige Eingaben durchzuführen, die ansonsten an einer stationären Bedientafel einzugeben sind. Insbesondere das Verfahren der Einrichtung erleichtert sich wesentlich, darüber hinaus können jedoch auch im Betrieb situationsbedingt, insbesondere bei niedrigen Schlittengeschwindigkeiten anwenderspezifische Eingaben vorgenommen werden.

Solche zweckmäßigen Eingaben können beispielsweise Faktoren sein, welche einen bestimmten Maßstab für den inkrementalen Weggeber und die Verarbeitung der Signale vorgeben. Beispielsweise kann anwenderspezifisch zwischen den Einheiten Zentimeter/Inch gewählt werden. Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, wenn bei einer bestimmten Momentanposition des Schlittens diese Position über die Eingabeeinrichtung als Bezugspunkt oder Nullpunkt für die nachfolgenden Positionsbestimmungen eingebbar ist. Darüber hinaus kann es auch zweckmäßig sein, wenn bestimmte Konstanten eingebbar sind, welche bei nachfolgenden Positionsbestimmungen in der Verarbeitungseinrichtung berücksichtigt werden. Letztlich kann das erfindungsgemäße Linearführungssystem so eingerichtet sein, dass alle ansonsten an der stationären Bedientafel des Systems einzugebenden Parameter und Konstanten direkt am Schlitten eingebbar sind.

Je nach Anwendung können unterschiedliche Gestaltungen des Magnetstreifens zweckmäßig sein. Beispielsweise kann dieser durch eine Folge von in Längsrichtung des Linearführungssystems nebeneinander angeordneter Permanentmagneten gebildet sein. Dabei kann die Feldrichtung entweder senkrecht oder auch parallel zur Längsachse des Linearführungssystems angeordnet sein.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Magnetstreifen direkt an der Führungsschiene angeordnet, z.B. angeklebt ist, und insofern keine weitere Schiene notwendig ist, die sich zusammen mit der Führungsschiene erstreckt.

Äußerst vorteilhaft ist es, wenn die Führungsschiene einstückig aufgebaut ist und der Magnetstreifen an der Führungsschiene angeordnet ist. In diesem Fall kann durch Ablängen einer Schiene beliebiger Länge das gewünschte Linearführungssystem hergestellt werden, ohne dass weitere Arbeiten notwendig sind, da die Weggebervorrichtung damit automatisch auch auf den jeweiligen Bedarf eingestellt ist.

Das erfindungsgemäße Linearführungssystem ist prinzipiell nicht auf eine bestimmte Form von Führungsschienen beschränkt. Beispielsweise kann die Führungsschiene U-förmig, T-förmig oder auch L-förmig aufgebaut sein. Auch die Anzahl der Führungsflächen ist durch die Erfindung grundsätzlich nicht vorgegeben. Beispielsweise kann die Führungsschiene ein oder mehrere Rundwellenführungen aufweisen. Besonders zweckmäßig ist eine U-förmige Führungsschiene, die den Schlitten im Bereich der Schenkel trägt, wobei zwischen beiden Schenkeln des U-Profils der Magnetstreifen an der Basis der Führungsschiene innen angeordnet ist. Eine solche Führungsschiene weist auch den oben beschriebenen Vorteil der Möglichkeit einer einfachen Ablängung auf. Darüber hinaus ist eine derartige Schiene besonders tragfähig, da der Schlitten an zwei in Querrichtung beabstandeter Orten unterstützt und geführt werden kann. Beispielsweise kann an beiden Schenkeln eine Rundwelle angeordnet sein. Darüber hinaus ist der Magnetstreifen durch die beiden U-Schenkel der Führungsschiene verhältnismäßig gut geschützt.

In bestimmten Anwendungen kann es andererseits auch zweckmäßig sein, wenn die Führungsschiene T-förmig aufgebaut ist und der Magnetstreifen längs zur Führungsschiene und in Querrichtung beabstandet von dieser angeordnet ist. Beispielsweise kann die T-förmige Führungsschiene selbst auf einer plattenförmigen Schiene befestigt sein, an welcher der Magnetstreifen befestigt ist, wobei sich diese Schiene in Querrichtung über die Führungsschiene hinaus erstreckt.

Insbesondere bei einer T-förmigen Führungsschiene kann es zweckmäßig sein, wenn der Schlitten mindestens einen in der Führungsschiene längs verschiebbaren geführten Gleitschuh umfasst, welcher den Schlitten trägt.

In solchen Fällen, in welchen die Führungsschiene zumindest eine Rundwelle zur Bereitstellung einer Gleitfläche umfasst, kann es zweckmäßig sein, wenn der Schlitten eine zugeordnete Rundlagerschale aufweist, welche die Rundwelle übergreift.

Das erfindungsgemäße Linearführungssystem ist grundsätzlich für eine Vielzahl von Linearantriebsarten nutzbar. Dies betrifft insbesondere einen Riemenantrieb, einen Spindelantrieb oder beispielsweise auch einen pneumatischen Linearantrieb. Letztlich ist auch ein direkter, beispielsweise elektrischer Linearantrieb einsetzbar, wodurch aufgrund der direkten Kraftentwicklung verschleißbehaftete mechanische Kraftübertragungskomponenten entfallen können.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen erläutert, wobei

1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearführungssystems in einer Stirnseitenansicht,

2 den Magnetfeldsensor des in 1 dargestellten Systems in einer Detailansicht,

3 das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Linearführungssystem in einer Längsseitenansicht und

4 das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Linearführungssystem in einer Aufsicht

zeigt.

1 stellt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß aufgebauten Linearführungssystems in einer Stirnseitenansicht dar. Die Führungsschiene 10 ist in dem angegebenen Beispiel U-förmig aufgebaut und umfasst eine ebene Basis 11, an deren Enden jeweils eine Rundwelle 12, 13 angeordnet ist. Beide Rundwellen stellen eine Gleitfläche für einen Schlitten dar, welcher sich im wesentlichen aus vier Lagerblöcken, von denen in 1 zwei erkennbar sind, und einer Montageplatte 22 zusammensetzt. Ein Blech 53 ist mittels Schrauben 55 an dem Schlitten befestigt und dient als Befestigungsmittel zum Anbringen einer Display- und Eingabeeinheit 50 an den Schlitten. Demnach ist die Display- und Eingabeeinheit 50 an dem Schlitten befestigt und mit diesem relativ zur Führungsschiene 10 verschiebbar angeordnet. Wie in 1 dargestellt, ist die Display- und Eingabeeinheit 50 an der Stirnseite des Schlittens angeordnet, läuft demgemäß auf der Schiene 10 dem Schlitten vor bzw. nach. Zur Positionsbestimmung umfasst das erfindungsgemäße Linearführungssystem eine Magnetfeldsensoreinrichtung 30, die sich von der Display- und Eingabeeinheit 50 nach unten in Richtung zur Basis 11 der Führungsschiene 10 erstreckt. Der Magnetfeldsensor 30 ist beabstandet über einen Magnetstreifen 40 angeordnet und geführt, der wiederum auf der Basis 11 der Führungsschiene 10 angeordnet ist, siehe 2. Der Magnetstreifen weist in Längsrichtung der Schiene eine sich abwechselnde, gegenpolige Magnetisierung auf, die von dem Magnetfeldsensor 30 erfasst wird. Diese Feldänderung wird von dem Sensor 30 erfasst und in ein digitales Signal umgewandelt, das an eine in den Figuren nicht dargestellte Steuereinrichtung übermittelt wird. Der Sensor ist in dem dargestellten Beispiel als herkömmlicher induktiver Wegaufnehmer ausgebildet, insofern muss darauf nicht näher eingegangen werden. Da die Abstände zwischen aufeinander folgenden Magnetisierungen auf dem Magnetstreifen 40 bekannt sind, kann in der Steuereinrichtung im Ansprechen auf die übermittelten Sensorsignale die jeweilige Momentanposition des Schlittens bezogen auf einen vorgegebenen Bezugspunkt errechnet werden.

Dieser kann über eine Feststellschraube 24 fixiert werden, sodass eine Verschiebung des Schlittens zur Schiene 10 unterbunden ist.

3 zeigt das in 1 dargestellte Linearführungssystem in einer Längsseitenansicht. Von den Führungselementen ist die Rundwelle 12 erkennbar, auf welcher der Schlitten 20 gleitet. Die Montageplatte 22 des Schlittens dient zur Aufnahme einer nicht dargestellten Last. In Längsrichtung versetzt zum Schlitten 20 ist die Display- und Eingabeeinheit 50 an dem Schlitten befestigt.

Der Aufbau des in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Linearführungssystems wird in der in 4 gezeigten Aufsicht weiter verdeutlicht. Dabei ist erkennbar, dass die Montageplatte 22 jeweils mit einer Schraube 23 an einem der Lagerblöcke 21 (siehe 1) befestigt ist. Das Blech 53 verläuft mit einem flanschartigen Fortsatz an einer Längsseite des Schlittens und ist an diesem mittels Schrauben 55 befestigt. Wie in der Figur dargestellt, weist die Display- und Eingabeeinheit 50 neben einem LCD-Display 51 noch drei Einstellelemente 52 in Form von Tast- bzw. Drehelementen auf. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist eine Folientastatur umfasst, über die Eingaben durchgeführt werden.

Die in 4 gezeigten Einstellelemente dienen einerseits zur Eingabe eines Längenmaßstabes, das verwendet wird um die in dem LCD-Display 51 angezeigte Position zu berechnen. Darüber hinaus kann mit einem der Einstellelemente 52 ein Positionsnullpunkt eingegeben werden, welcher als Bezugspunkt für Positionsberechnungen bzw. -anzeigen dient. Darüber hinaus können auch weitere Eingaben wie Streckendifferenzen etc. durchgeführt werden, welche von der Steuereinrichtung zur Berechnung von Positionen, insbesondere von anzuzeigenden Positionen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann damit der Längsbeabstandung von Sensor und Schlitten Rechnung getragen werden.

Das in den Figuren angegebene Linearführungssystem ist mit einem nicht dargestellten Riemenantrieb ausgestattet, welcher den Schlitten 20 über die Führungsschiene 10 bewegt.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Display- und Eingabeeinheit nicht wie in der gezeigten Ausführungseinheit an einer Stirnseite sondern an einer Längsseite des Schlittens angeordnet. Der Magnetfeldsensor ragt wiederum aus der Display- und Eingabeeinheit 50 nach unten auf eine Platte, an welcher der Magnetstreifen längs zur Führungsschiene verlaufend angeordnet ist. Die Führungsschiene selbst verläuft parallel zu dieser Platte und ist auf dieser verschraubt. Auch bei der nicht dargestellten Ausführungsform ist die Display- und Eingabeeinheit an dem Schlitten befestigt und insofern mit diesem relativ zu der Führungsschiene verschiebbar. Diese ist T-förmig aufgebaut und wird von einem Gleitschuh umgriffen, welcher den Schlitten selbst trägt.

10Führungsschiene 11Basis 12,13Rundwelle 20Schlitten 21Lagerblock 22Montageplatte 23Befestigungsschraube 24Feststellschraube 30Magnetfeldsensor 40Magnetstreifen 50Display- und Eingabeeinheit 51LCD-Display 52Einstellelement 53Befestigungsblech 54,55Schrauben

Anspruch[de]
  1. Linearführungssystem für einen Linearantrieb umfassend

    – eine Führungsschiene (10),

    – zumindest einen Schlitten (20), der längsverschiebbar an der Führungsschiene (10) geführt ist sowie eine Weggebervorrichtung mit einer am Schlitten befestigten Magnetfeldsensoreinrichtung (30) sowie einem längs zur Führungsschiene (10) angeordneten Magnetstreifen (40) mit sich in vorgegebenen Abständen abwechselnder gegenpoliger Magnetisierung, welcher von der Magnetfeldsensoreinrichtung (30) zur Abgabe von Sensorsignalen abgetastet wird, und

    – eine mit der Magnetfeldsensoreinrichtung (30) verbundene Verarbeitungseinrichtung, welche die Sensorsignale in eine der Position des Schlittens (20) zugeordnete Information verarbeitet, gekennzeichnet durch eine längsverschiebbare und mit dem Schlitten (20) bewegungsverbundene Anzeigeanordnung, welche an die Verarbeitungseinrichtung angeschlossen ist und an welcher Information bezüglich der Position des Schlittens (20) anzeigbar ist.
  2. Linearführungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung eine digital arbeitende Steuereinrichtung und die Anzeigeanordnung ein digital ansteuerbares Display (51) umfasst, wobei die Magnetfeldsensoreinrichtung (30) digitale Sensorsignale an die Verarbeitungseinrichtung sendet.
  3. Linearführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung längsverschiebbar und mit dem Schlitten (20) bewegungsverbunden ist.
  4. Linearführungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine längsverschiebbare und mit dem Schlitten (20) bewegungsverbundene Eingabeeinrichtung (52), insbesondere in Form einer Tastatur.
  5. Linearführungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die Eingabeeinrichtung (52) ein Maßstab eingebbar ist, welcher von der Verarbeitungseinrichtung zur Ermittlung eines Positionsanzeigewertes verwendet wird.
  6. Linearführungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass über die Eingabeeinrichtung (52) eine Momentanposition des Schlitten (20) zur Festlegung eines Positionsbezugspunktes eingebbar ist.
  7. Linearführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetstreifen (40) durch eine Folge von in Längsrichtung des Systems nebeneinander angeordneter Permanentmagneten gebildet ist.
  8. Linearführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetstreifen (40) an der Führungsschiene (10) angeordnet ist.
  9. Linearführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene (10) einstückig aufgebaut ist.
  10. Linearführungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene (10) U-förmig aufgebaut ist und der Magnetstreifen (40) an der Basis der Führungsschiene (10) innen zwischen beiden Schenkeln des U-Profils angeordnet ist.
  11. Linearführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene (10) T-förmig aufgebaut ist und der Magnetstreifen (40) längs zur Führungsschiene (10) und in Querrichtung beabstandet von dieser angeordnet ist.
  12. Linearführungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene auf einer plattenförmigen Schiene befestigt ist, an welcher der Magnetstreifen befestigt ist.
  13. Linearführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (20) mindestens einen in der Führungsschiene (10) längsverschiebbaren geführten Gleitschuh umfasst, welcher den Schlitten trägt.
  14. Linearführungssystem nach einem der Ansprüche 10, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene (10) zumindest eine Rundwelle (12, 13) umfasst, welche vom Schlitten (20) mit zumindest einer Rundlagerschale übergriffen ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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