Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einer Längenmesseinrichtung

ausgerüstete Linearführung, mit einem auf einer Führungsschiene längsverschieblich angeordneten Führungswagen.

Aus EP2034201 B1 ist eine Linearführung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden. Diese Linearführung ist mit einer zur

Bestimmung einer Position des Führungswagens auf der Führungsschiene vorgesehenen Längenmesseinrichtung versehen, die zwei Messköpfe sowie zwei an der Führungsschiene nebeneinander angeordnete Spuren aufweist, die jeweils einem der Messköpfe zugeordnet sind. Aus Bändern hergestellte

Maßverkörperungen werden an der Führungsschiene befestigt. Im Fall von magnetisch kodierten Maßverkörperungen ist die Länge der Bänder beschränkt durch die Größe der zur Verfügung stehenden Magnetisieranlagen sowie durch die Limitierung der abbildbaren Zeichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Linearführung gemäß den

Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, die eine zuverlässig arbeitende sowie günstig herzustellende Längenmesseinrichtung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch die Linearführung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Diese Linearführung ist mit einem auf einer Führungsschiene längsverschieblich angeordneten Führungswagen versehen, und mit einer zur Bestimmung einer Position des Führungswagens auf der Führungsschiene vorgesehenen

Längenmesseinrichtung. Zwei mit dem Führungswagen verfahrbare Messköpfe sowie zwei an der Führungsschiene nebeneinander angeordnete Spuren sind vorgesehen, die jeweils einem der Messköpfe zugeordnet sind. Die Spuren sind erfindungsgemäß jeweils mit einer Vielzahl von entlang der Spur hintereinander angeordneten Maßverkörperungen versehen. Die an beiden Spuren angeordneten Maßverkörperungen überlappen einander in einem Überlappungsbereich. Der Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass kurze, bspw. Aus Stahl gefertigte Bandstücke als Maßverkörperung eingesetzt werden können, die problemlos eine inkrementeile oder eine absolute Kodierung tragen, oder auch eine eindeutige Kennung, wie weiter unten erläutert wird. Eine Maßverkörperung der einen Spur überlappt eine Maßverkörperung der anderen Spur. Die Messköpfe sind so angeordnet, dass beim Überfahren der Führungsschiene immer einer der beiden Messköpfe ein Signal erhält, entweder über die Maßverkörperung der einen Spur oder über die Maßverkörperung der anderen Spur.

Das bedeutet, die Maßverkörperungen beider Spuren können auf Lücke angeordnet werden, also mit axialem Abstand zueinander. Die Lücke der einen Spur wird durch die Maßverkörperung der benachbarten Spur überbrückt.

Die Maßverkörperungen tragen Positionszeichen, die absolut oder inkrementeil kodiert sein können. Beispielsweise können Positionszeichen in Form einer Teilung in mm Abständen vorgesehen sein, oder eine binäre Darstellung von absoluten Positionszeichen.

Zweckmäßigerweise ist der Überlappungsbereich s größer als eine

Signalerfassungsbreite b der Messköpfe. Sobald der eine Messkopf der einen Spur kein Signal mehr erfasst, ist eine Signalerfassung durch den anderen Messkopf der anderen Spur sichergestellt.

Die Messköpfe können in Richtung der Schienenachse auf gleicher Höhe angeordnet sein, oder auch um einen axialen Versatz v axial versetzt zueinander, was im

Einzelnen noch diskutiert wird.

Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass die Maßverkörperungen jeweils eine eindeutige Kennung tragen, die von den Kennungen der weiteren

Maßverkörperungen verschieden ist. Sobald ein Messkopf in den Erfassungsbereich einer derartigen Maßverkörperung gelangt, kann über die Kennung bestimmt werden, an welcher Maßverkörperung sich der Messkopf befindet. Zusätzlich zu dem ausgelesenen -beispielsweise inkrementeilen - Positionszeichen kann somit eine exakte Positionsbestimmung erfolgen.

Eine zweckdienliche Weiterbildung sieht vor, dass jeder Überlappungsbereich von allen weiteren Überlappungsbereichen verschieden groß ist. In diesem Fall können in beiden Spuren die eindeutigen Kennungen entfallen: die beiden Messköpfe fahren die Überlappungsbereiche ab und erkennen deren axiale Erstreckung, die entlang der Führungsschiene einmalig vorhanden ist. Wenn die Anordnung der

Überlappungsbereiche entlang der Führungsschiene festgelegt ist, kann demzufolge mit dem Überfahren eines Überlappungsbereichs erkannt werden, an welcher Maßverkörperung der Messkopf gerade ist.

Wenn die Maßverkörperungen einer Spur mit axialem Abstand zueinander angeordnet sind, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung vor, zwischen einander benachbart angeordneten Maßverkörperungen Füllstücke einzusetzen. Diese Füllstücke können dann eine einheitliche Kontur der Spur sicherstellen, ohne Lücken und Kanten.

In bekannter Weise trägt der Führungswagen die Messköpfe und umgreift die Führungsschiene mit zwei Schenkeln, wobei die Führungsschiene an wenigstens einer ihrer beiden Längsseiten mit den beiden Spuren versehen ist. Es kann jedoch aus Platzgründen insbesondere bei kleinen Querschnitten von Führungsschienen zweckmäßig sein, die eine Spur an der einen Längsseite und die andere Spur an der anderen Längsseite anzuordnen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von mehreren in insgesamt 12 Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht einer ersten Linearführung,

Figur 2 einen Querschnitt durch die Linearführung aus Figur 1 ,

Figur 3 eine Ansicht einer weiteren Linearführung, Figur 4 einen Querschnitt durch die Linearführung aus Figur 3,

Figur 5 eine erste Ausführung einer Längenmesseinrichtung, basierend auf einer Linearführung gemäß Figur 1 ,

Figur 6 einen Ausschnitt aus Figur 5 mit schematisch angedeuteten Spuren der

Längenmesseinrichtung,

Figur 7 eine zweite Ausführung einer Längenmesseinrichtung, basierend auf einer Linearführung gemäß Figur 1 ,

Figur 8 einen Ausschnitt aus Figur 7 mit schematisch angedeuteten Spuren der

Längenmesseinrichtung,

Figur 9 eine dritte Ausführung einer Längenmesseinrichtung, basierend auf einer Linearführung gemäß Figur 3,

Figur 10 einen Ausschnitt aus Figur 9 mit schematisch angedeuteten Spuren der

Längenmesseinrichtung,

Figur 1 1 eine vierte Ausführung einer Längenmesseinrichtung, basierend auf einer Linearführung gemäß Figur 3,

Figur 12 einen Ausschnitt aus Figur 1 1 mit schematisch angedeuteten Spuren der Längenesseinrichtung,

Figur 13 eine Tabelle zur Beschreibung der Positionsbestimmung des

Führungswagens, und

Figur 14 ein Ausführungsbeispiel, auf das die Tabelle in Figur 13 bezogen ist. Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Linearführung mit einem ersten Typ einer

Messkopfanordnung. Ein Führungswagen 1 ist auf einer Führungsschiene 2 längsverschieblich angeordnet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine vierreihige Rollenumlaufeinheit mit Wälzkörperrückführung. Der Führungswagen 1 umgreift die Führungsschiene 2 mit zwei Schenken 3, deren eine Enden durch einen Rücken 4 miteinander verbunden sind.

Eine Längenmesseinrichtung 5 ist vorgesehen, von der in den Figuren 1 und 2 deutlich zwei Messköpfe 6 zu erkennen sind, die jeweils an einem der Schenkel 3 angeordnet sind.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Linearführung mit einem zweiten Typ einer

Messkopfanordnung, die sich durch die oben genannte Anordnung lediglich durch eine um einen Betrag delta axial versetzte Anordnung der beiden Messköpfe 6 unterscheidet.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine erste Ausführung einer Längenmesseinrichtung 5. Schematisch ist der Führungswagen 1 mit den beiden auf gleicher axialen Höhe montierten Messköpfen 6 zu sehen, die eine Signalerfassungsbreite b haben.

An beiden voneinander abgewandten Längsseiten der Führungsschiene 2 ist jeweils eine Spur 7, 8 mit axial hintereinander angeordneten Maßverkörperungen 9 angeordnet. Jede Maßverkörperung 9 trägt eine Skalierung , die im

Ausführungsbeispiel durch eine Strichfolge angedeutet ist, Hier kann beispielsweise eine numerische Folge von Ziffern, wie bspw 1 ,2, 3, 4 ausgebildet sein, die eine Position an der Maßverkörperung 9 angeben. Derartige Skalierungen bilden

Positionszeichen 10.

Jede Maßverkörperung 9 trägt außerdem eine eindeutige Kennung 11. Ein Messkopf 6, der im Erfassungsbereich einer Maßverkörperung 9 liegt, erhält ein Signal mit dieser Kennung 11. Auf diese Weise kann bestimmt werden,, an welcher der hintereinander angeordneten Maßverkörperungen 9 der betreffende Messkopf 6 ist. Die Maßverkörperungen 9 sind in den allen beschriebenen Ausführungsbeispielen an beiden Spuren 7, 8 aus Bandstücken 12 gebildet, die an der Führungsschiene 2 befestigt sind.

Diese Vielzahl an Bandstücken 12 sind in diesem Ausführungsbeispiel mit einem axialen Versatz v hintereinander angeordnet. Der axiale Versatz v ist kleiner als die Länge eines Bandstückes 12. Die durch den Versatz v entstandene Lücke ist ausgefüllt durch Füllstücke 13, so dass die Spur 7, 8 über ihre axiale Erstreckung einen einheitlichen geschlossenen Querschnitt hat.

In beiden Spuren 7, 8 sind die Bandstücke 12 derart versetzt zueinander angeordnet, dass ein Bandstück 12 der einen Spur 7, 8 den axialen Versatz v der anderen Spur übergreift und die beiden Bandstücke 12 der anderen Spur 7, 8 axial um einen Überlappungsbereich x1 überlappt, die diesen axialen Versatz v begrenzen. Der Überlappungsbereich x1 ist größer als die Signalerfassungsbreite b des Messkopfes 6.

Wenn die Messköpfe 6 die beiden Spuren 7, 8 der Führungsschiene 2 abtasten, erhält einer der beiden Messköpfe 6 immer eine Information mit der Kennung 11 des jeweils überfahrenen Bandstückes 12. Der Überlappungsbereich x1 stellt sicher, dass zumindest einer der beiden Messköpfe eine der Kennungen 11 einiesen kann. Im Überlappungsbereich erhalten beide Messköpfe 6 die jeweilige Kennung 11 des überfahrenen Bandstückes 12.

Die Reihenfolge der Maßverkörperungen 9 zusammen mit der durch die

Positionszeichen 10 bereitgestellten Information ermöglicht demzufolge die

eindeutige Positionsbestimmung des Führungswagens 1 auf der Führungsschiene 2.

Das in den Figuren 7 und 8 abgebildete Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch modifizierte

Maßverkörperungen 14, die ebenfalls aus Bandstücken 15 gebildet und in einer modifizierten Anordnung entlang der Spuren 7, 8 angeordnet sind. Die Maßverkörperungen 14 tragen lediglich Positionszeichen 16, im

Ausführungsbeispiel angedeutet durch die numerisch aufsteigende Zahlenfolge 1 bis Lmax.

Ebenso wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel überlappen Bandstücke 14 der einen Spur 7, 8 die benachbarten Bandstücke 14 der anderen Spur 7, 8. In einem Überlappungsbereich y1 , y2, y3, yn. Jeder Überlappungsbereich ist von seinem Betrag her einmalig und ist im Ausführungsbeispiel stetig wachsend von links nach rechts. Beim Überfahren der Überlappungsbereiche yn lesen die Messköpfe 6 die erfassten Werte yn ein und können aufgrund deren einmaliger Vergabe einem konkreten Abschnitt der Führungsschiene 2 zugeordnet werden. In Verbindung mit den erfassten Positionszeichen 16 kann demzufolge eine genaue Position des Führungswagens 1 auf der Führungsschiene 2 bestimmt werden.

Das in den Figuren 9 und 10 abgebildete Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine modifizierte Anordnung der beiden Messköpfe 6 am Führungswagen 1 sowie durch einen modifizierten

Überlappungsbereich z1.

Die beiden Messköpfe 6 sind axial um einen Betrag delta versetzt zueinander angeordnet, Jeweils ein Bandstück 12 der einen Spur 7, 8 überlappt zwei

benachbarte Bandstücke 12 der anderen Spur 7, 8 : an dem einen axialen Ende um einen Überlappungsbereich z1 und an dem anderen axialen Ende um einen

Überlappungsbereich z1 + delta. Beim Überfahren der Führungsschiene 2 ist so eine einfache Positionsbestimmung des Führungswagens 1 auf der Führungsschiene 2 möglich.

Das in den Figuren 11 und 12 abgebildete Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 7 und 8 im Wesentlichen durch eine modifizierte Anordnung der beiden Messköpfe 6 am Führungswagen 1 sowie durch eine angepasste Überlappung der Bandstücke 12. Die beiden Messköpfe 6 sind axial um einen Betrag delta versetzt zueinander angeordnet, Jeweils ein Bandstück 12 der einen Spur 7, 8 überlappt zwei

benachbarte Bandstücke 12 der anderen Spur 7, 8 : an dem einen axialen Ende um einen Überlappungsbereich yn und an dem anderen axialen Ende um einen

Überlappungsbereich yn + delta. Das von seinem Betrag her stetig wachsende yn ermöglicht ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 7 und 8 ein eindeutiges Zuordnen der Position des Führungswagens 1 zu einem Abschnitt auf der Führungsschiene 2. Beim Überfahren der Führungsschiene ist so eine einfache Positionsbestimmung des Führungswagens 1 auf der Führungsschiene 2 möglich.

Die Figuren 13 und 14 entsprechen dem in den Figuren 5 und 6 abgebildeten Ausführungsbeispiel. Anhand der Figuren 13 und 14 soll ausführlich der Ablauf der Positionserfassung des Führungswagens 1 auf der Führungsschiene 2 beschrieben werden.

Für die beispielhafte Berechnung werden die beiden Messköpfe (6a) und (6b) unterschieden. In diesem Beispiel ist eine codierte Länge Lmax des Einzelbandes von 1000 mm angenommen. In der Tabelle gemäß Figur 14 ist der Nullpunkt der Maßverkörperung mit„0“ angegeben. Die Tabelle gemäß Figur 14 zeigt fortlaufend die jeweilige Position Pos. 1 bis Pos. 15 des messenden Führungswagens.

Ausgewählte Positionen sind in Figur 14 gekennzeichnet.

Die letzte Spalte der Tabelle gemäß Figur 13 ist zeilenweise durchnummeriert.

Die Zeilen 2 und 3 geben zur jeweiligen Position entlang der Spur 7 die Kennung 11 „ID“ und die vom Messkopf (6a) erfasste Längenposition L(6a) auf dem jeweiligen Bandstück 12 wieder. Angegeben sind Positionen mit Messwerten (z.B.: Pos. 2) mit jeweils von 1 -1000 mm. Felder ohne Messwerte zeigen überfahrene Abschnitte an, die die kein Bandstück 12 tragen.

Die Zeilen 4 und 5 geben in entsprechender Weise Messwerte für die Spur 8 wieder. Die Zeilen 6 bis 8 enthalten Daten, die zur Berechnung der gesamten Verfahrstrecke Lges benötigt werden: die Anzahl der an der jeweiligen Position überfahrenen Stoßstellen s im Bezug zum Nullpunkt der Maßverkörperung 9 und die weiteren Daten:

Zeile 6 gibt fortlaufend die summierte Anzahl der Stoßstellen„s“ 12 beider Spuren 7 und 8 an.

Einander überlappende Bereiche der Bandstücke 12 beider Spuren 7 und 8 sind mit „X1“ in Zeile 7 angegeben. Im Ausführungsbeispiel ist X1 eine konstanter Wert d = 6 mm.

X1 = Lmax - Maximum (L6a; L6b) + Minimum (L6a; L6b)

Beispiel Pos.4: x1 = Lmax - L(6a) + L(6b) = 1000 - 998 + 4 = 6

Beispiel Pos.17: x1 = Lmax - L(6b) + L(6a) = 1000 - 998 + 4 = 6

Zeile 8 zeigt nun den kumulierten Versatz £d der jeweiligen Position, also die aufsummierten Überlappungsbereiche d über die gesamte Messlänge. In dem vorliegenden Beispiel ist d = x1 und da x1 konstant ist, entspricht in diesem Fall £d auch Anzahl der Stoßstellen s * x1. Diese Werte müssen je nach Ausführung bei Inbetriebnahme der Messanordnung über einen„teach in Lauf“ aufgenommen und abgespeichert werden.

Zeile 9 und Zeile 10 zeigen nun die für jeden Messkopf (6a und 6b) errechnete Gesamtlänge Lges, die folgendermaßen errechnet werden:

Lges (6a) = (s x Lges) + L(6a) - £d

Lges (6b) = (s x Lges) + L(6b) - £d

Weiterhin zeiget die Tabelle, dass es im Bereich der sich überlappenden Stoßstellen (Pos. 4, 7, 10, 13), zu Unterschieden der Werte Lges (6a) und Lges (6b) kommt. Dies resultiert aus der Rasterung der Berechnung über die Anzahl der Stoßstellen s. Jeweils der kleinere der beiden Werte ist die korrekte Länge Lges zum Nullpunkt 0 des Schienenstranges.

Es ergibt sich also in Zeile 11 Lges zu: Lges = Minimum [Lges(6a); Lges (6b)].

Bezuqszeichenliste

1 Führungswagen

2 Führungsschiene

3 Schenkel

4 Rücken

5 Längenmesseinrichtung

6 Messkopf

7 Spur

8 Spur

9 Maßverkörperung

10 Positionszeichen

11 Kennung

12 Bandstück

13 Füllstück

14 Maßverkörperung

15 Bandstück

16 Positionszeichen