DE102008046740A1

DE102008046740A1 - Measuring standard in profile rail guide

Info

Publication number: DE102008046740A1
Application number: DE102008046740A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Rudy
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-18
Also published as: WO2010028958A3; WO2010028958A2

Abstract

Führungsschiene (2) eines Linearlagers, auf der ein Führungswagen (1) längsverschieblich gelagert ist, wobei die Führungsschiene (2) mit wenigstens einer Laufbahn für den Führungswagen (1) versehen ist, und mit einer in die Führungsschiene (2) eingearbeiteten Maßverkörperung (3), die aus einer Spur von hintereinander angeordneten Aussparungen (4) gebildet ist, die in die Oberfläche einer Messbahn (5) der Führungsschiene (2) und entlang der Messbahn (5) unter Entfernen von Material der Führungsschiene (2) eingearbeitet sind, wobei die Messbahn (5) parallel zu der Laufbahn angeordnet ist, wobei die Aussparungen (4) durch elektrochemisches Abtragen des Werkstoffes aus der elektrisch leitfähigen Führungsschiene (2) gebildet sind.Guide rail (2) of a linear bearing, on which a guide carriage (1) is mounted longitudinally displaceable, wherein the guide rail (2) with at least one raceway for the carriage (1) is provided, and with a in the guide rail (2) incorporated material measure (3 ) formed of a track of successively arranged recesses (4) which are incorporated in the surface of a measuring path (5) of the guide rail (2) and along the measuring path (5) with removal of material of the guide rail (2) the measuring track (5) is arranged parallel to the raceway, wherein the recesses (4) are formed by electrochemical removal of the material from the electrically conductive guide rail (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Führungsschiene eines Linearlagers, bei der bspw. ein Führungswagen längsverschieblich auf der Führungsschiene gelagert werden kann.The The present invention relates to a guide rail of a Linear bearing, in the example. A carriage longitudinally displaceable can be stored on the guide rail.

Profilschienenwälzführungen als Linearlager werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt, in denen ein Bauteil gegenüber einem anderen Bauteil geradlinig und möglichst ohne Reibungsverluste bewegt werden soll. Ein Beispiel hierfür sind Werkzeugmaschinen. Derartige Führungen weisen als Führungskörper einen Wagen oder Schlitten auf, der über Wälzkörper, wie Kugeln, Rollen oder Nadeln, an einer Schiene geführt ist. Die Wälzkörper zirkulieren hierbei in in sich geschlossenen Wälzkörperumläufen des Wagens. Die Führungskörper weisen üblicherweise einen Tragbereich auf, in welchen die Wälzkörper an einer Tragfläche des Wagens und an der Schiene anliegen und hierdurch die zu bewegende Last tragen. Durch die Linearbewegung des Wagens gelangen die Wälzkörper aus der Tragzone in einen ersten Umlenkkanal, in dem die Wälzkörper von der Tragzone in den Rücklaufkanal überführt werden. Nach Durchlaufen des Rücklaufkanals erreichen die Wälzkörper über einen zweiten Umlenkkanal wieder die Tragzone.sectional rail linear bearings are used in many areas of technology, in which one component is rectilinear with respect to another component and should be moved as possible without friction losses. An example of this are machine tools. such Guides have a leadership body as one Carriage or sled on the rolling elements, like balls, rollers or needles, guided on a rail is. The rolling elements circulate in this case in Closed Wälzkörperumläufen the Car. The guide body usually have a support area in which the rolling elements abut on a support surface of the carriage and on the rail and thereby carry the load to be moved. Through the linear movement of the car, the rolling elements arrive from the support zone in a first deflection channel in which the rolling elements transferred from the support zone in the return channel become. After passing through the return channel, the rolling elements reach over a second deflection again the support zone.

Bei anderen Bauformen von Linearbewegungsführungen sind die Wälzkörper nicht in Umläufen sondern ausschließlich in einer oder mehreren Reihen angeordnet, die parallel zur Längsbewegungsachse verlaufen.at other types of linear motion guides are the Rolling elements not in circulation but arranged exclusively in one or more rows, which run parallel to the longitudinal axis of movement.

Die Erfindung betrifft auch hydrostatische Profilschienenführungen als Linearlager, bei denen ein Führungswagen auf einer Führungsschiene hydrostatisch lagerbar ist.The The invention also relates to hydrostatic profiled rail guides as linear bearings in which a carriage on a Guide rail is hydrostatically storable.

Diese Linearlager werden zum hochgenauen linearen Verfahren von beispielsweise Werkstücken und/oder Werkzeugen verwendet, beispielsweise in Werkzeugmaschinen oder auch in beliebigen Handlingsystemen eingesetzt.These Linear bearings become the highly accurate linear method of, for example Workpieces and / or tools used, for example used in machine tools or in any handling systems.

Um eine hochgenaue Positionierung beispielsweise eines Führungswagens auf einer Führungsschiene erreichen zu können, werden Messsysteme eingesetzt. Derartige Messsysteme umfassen mit Sensoren ausgerüstete Messsaufnehmer, die an dem Führungswagen oder an einem entlang der Führungsschiene zu verschiebenden Körper aufgenommen sind; ferner ist die Führungsschiene mit einer Massverkörperung versehen, die von dem Sensor des Messaufnehmers abgetastet werden kann.Around a high-precision positioning, for example, a guide carriage to reach on a guide rail, Measuring systems are used. Such measuring systems include with Sensors equipped sensors, which are attached to the carriage or at a along the guide rail to be moved Body are included; Further, the guide rail provided with a dimensional measure by the sensor of the sensor can be scanned.

Maßverkörperungen sind Lehren, Messgeräte, Bestandteile von Messgeräten oder Teile von Gleichungen, die bestimmte einzelne Werte einer Messgröße oder einer Abfolge oder einer Spur von Werten einer Messgröße, eine Einheit, Vielfache beziehungsweise Teile einer Einheit darstellen. Die Werte der Maßverkörperung können equidistant, also abstandsgleich angeordnet sein.material measures are gauges, gauges, components of gauges or parts of equations that represent certain individual values of a measurand or a sequence or a trace of values of a measured variable, represent a unit, multiples or parts of a unit. The values of the material measure can equidistant, so be arranged equidistant.

Diese Spur von Werten – beispielsweise Ausnehmungen in der Führungsschiene – kann als Inkrementalspur ausgebildet sein, die eine sich wiederholende periodische Zählspur aufweisen kann. Die Messung beruht auf einer Richtungsbestimmung und einer Zählung. Mit einer Inkrementalspur kann eine zu verfahrende Strecke auf der Führungsschiene gemessen werden.These Track of values - for example, recesses in the guide rail - can be formed as an incremental track, which is a repetitive may have periodic counting track. The measurement is based on a direction determination and a count. With a Incremental track can be a track to be traversed on the guide rail be measured.

Zur absoluten Positionsbestimmung beispielsweise eines Führungswagens auf der Führungsschiene kann eine Referenzspur vorgesehen sein, die ebenfalls durch eine Spur von Referenzmarken – beispielsweise Ausnehmungen – gebil det sein kann. Die Referenzspur kann verschiedene absolute Positionen auf der Maßverkörperung codieren.to absolute position determination, for example, a guide carriage a reference track may be provided on the guide rail, which also by a trace of reference marks - for example Recesses - can be formed. The reference track can different absolute positions on the material measure encode.

Mehrere Referenzmarken können mit unterschiedlichen Abständen längs der Maßverkörperung verteilt sein, um eine oder mehrere absolute Positionen zu kennzeichnen.Several Reference marks can with different distances be distributed along the measuring scale, to identify one or more absolute positions.

Um absolute Positionen zu codieren, ist es nicht notwendig, dass die Maßverkörperung eine Referenzspur und eine Inkrementalspur aufweist. Als Alternative kann eine Maßverkörperung verwendet werden, die eine Spur mit einem sich längs der Führungsschiene erstreckenden absoluten Codemarkenmuster aufweist; in diesem Fall ist eine Spur von Marken gebildet, die den jeweiligen Ort eindeutig kennzeichnen und für jeden Ort eine absolute Positionsinformation codieren.Around to encode absolute positions, it is not necessary that the Measuring standard a reference track and an incremental track having. As an alternative, a material measure be used, which is a track with a along the Guide rail extending absolute code mark pattern having; in this case, a trail of marks is formed, which clearly mark each place and for each one Place encode an absolute position information.

Bei den Messsystemen sind eine Vielzahl von Messverfahren bekannt geworden. Ein erstes Beispiel hierfür sind magnetische Messverfahren mit auf einem Träger alternierend aufgebrachten Nord- und Südpolen. Ein anderes Messsystem basiert auf dem Durchlicht- oder Reflexionsmessverfahren mit beispielsweise Glasmaßstäben, die in alternierender Weise Hell-/Dunkel-Markierungen als Maßverkörperung aufweisen. Schließlich sind auch Messverfahren bekannt geworden, bei denen die Markierungen induktiv abgetastet werden.at A variety of measuring methods have become known to the measuring systems. A first example of this are magnetic measuring methods with alternately applied north and west on a support Southern Poland. Another measuring system is based on the transmitted light or reflection measurement methods with, for example, glass scales, the alternating light / dark markings as a material measure exhibit. Finally, measuring methods are known become, in which the markings are scanned inductively.

Aus der DE 199 22 363 ist eine Maßverkörperung bekannt geworden, die einen Grundkörper 3 aufweist, an dem ein erstes Maßband 29 mit Perforationen 37 befestigt ist. Der Grundkörper 3 wird von der Führungsschiene einer Linearwälzführung gebildet. Die nicht dargestellte Mittellinie des Maßbandes ist daher eine Gerade. An dem Führungswagen dieser Linearwälzführung ist ein Sensorkopf angeordnet, mit dem das Maßband zur Ermittlung einer Weginformation induktiv abgetastet werden kann. Als Perforationen sind Rechtecke vorgesehen, die sich quer zur Mittellinie des Maßbandes erstrecken und periodisch angeordnet sind. Das Maßband besteht aus Stahl und weist eine Dicke von ca. 0,3 mm auf. Die Breite der Rechtecke und der Abstand in Längsrich tung beträgt jeweils 0,5 mm, so dass der induktiv arbeitende Sensorkopf Sinus- und Cosinussignale mit einer Periode von 1 mm abgibt. Das gedehnte Maßband ist mittels Punktschweißungen am Grundkörper befestigt, wobei es in einer Vertiefung aufgenommen ist, die mit einem Abdeckband 15 verschlossen ist.From the DE 199 22 363 is a material measure known, which is a basic body 3 has, on which a first tape measure 29 with perforations 37 is attached. The main body 3 is formed by the guide rail of a linear roller guide. The center line, not shown, of the measuring tape is therefore a straight line. On the guide carriage of this linear roller guide a sensor head is arranged with which the tape measure to determine a way information can be sampled inductively. As perforations rectangles are provided which extend transversely to the center line of the measuring tape and are arranged periodically. The measuring tape is made of steel and has a thickness of approx. 0.3 mm. The width of the rectangles and the distance in the longitudinal direction by 0.5 mm each, so that the inductively operating sensor head outputs sine and cosine signals with a period of 1 mm. The stretched tape measure is attached by spot welds on the base body, where it is accommodated in a depression, which is covered with a masking tape 15 is closed.

Die Perforationen in dem Maßband werden mittels Ätzen hergestellt. Hierzu wird ein flaches unperforiertes Stahlband mit Fotolack beschichtet und mit dem gewünschten Perforationsmuster hochgenau belichtet. Der Fotolack wird anschließend entwickelt, wobei er an den Stellen, an denen die Perforationen vorgesehen sind, abgetragen wird, während er das Stahlband an den übrigen Stellen abdeckt. Dieser Prozess wird auf beiden Seiten das Maßbandesdurchgeführt. Durch Eintauchen des vorbehandelten Bandes in eine Ätzflüssigkeit werden die Perforationen chemisch aus dem Band herausgelöst. Hierbei besteht das Problem, dass die Begrenzungsflächen der Perforationen, die in Dickenrichtung des Maßbandes verlaufen, eine unregelmäßige Form aufweisen. Diese Unregelmäßigkeiten hängen sowohl von den Verfahrensbedingungen beim Ätzen wie z. B. der Ätzzeit als auch von der Geometrie des Maßbandes wie dessen Periode und dessen Dicke ab. Diese Unregelmäßigkeiten haben beim induktiven Abtasten des Maßbandes eine verminderte Genauigkeit des gesamten Wegmesssystems zur Folge.The Perforations in the tape measure are made by etching produced. For this purpose, a flat unperforated steel strip with Photoresist coated and with the desired perforation pattern exposed with high precision. The photoresist is then developed where it is at the places where the perforations are provided is removed while he the steel strip to the rest Covering places. This process is performed on both sides of the tape measure. By immersing the pretreated tape in an etching liquid The perforations are chemically removed from the tape. There is the problem that the boundary surfaces of the Perforations that run in the thickness direction of the measuring tape, have an irregular shape. These irregularities depend on both the process conditions during etching such as As the etching time as well as the geometry of the tape measure as its period and its thickness. These irregularities have a diminished inductive scanning of the tape measure Accuracy of the entire position measuring system result.

Hieraus ergibt sich ein Zielkonflikt, da die Dicke des Maßbandes einerseits möglichst groß sein soll, um ein möglichst starkes Sensorsignal zu erzeugen, und andererseits möglichst klein, um eine möglichst geringe Unregelmäßigkeit der Perforation zu erhalten. Ein ähnlicher Zielkonflikt existiert in Bezug auf die Periode des Maßbandes. Bei einer kleinen Periode kann der Sensor ein genaueres Messsignal erzeugen, während die Unregelmäßigkeit der Perforationen des Maßbandes zunimmt.From this There is a conflict of objectives, as the thickness of the tape measure on the one hand should be as large as possible, as possible generate strong sensor signal, and on the other hand as possible small, to the least possible irregularity to get the perforation. A similar conflict of objectives exists with respect to the period of the tape measure. At a small period, the sensor can generate a more accurate measurement signal, while the irregularity of the perforations of the measuring tape increases.

Insbesondere bei optischen Messverfahren ist es üblich, die Maßverkörperung als gesondertes Bauteil neben der Schiene der Linearbewegungsführung oder als Einsatz in der Schiene vorzusehen. Neben einem hohen Fertigungs- und Montageaufwand hat dies auch den Nachteil einer erhöhten Gefahr von Messungenauigkeiten. Solche können beispielsweise dann auftreten, wenn sich die Maßverkörperung gegenüber der Schiene verschiebt oder aufgrund von unterschiedlichen Wärmekoeffizienten und/oder Temperaturbelastungen unterschiedlich starke Wärmeausdehnungen stattfinden.Especially In optical measuring methods, it is customary, the material measure as a separate component next to the rail of the linear motion guide or as an insert in the rail. In addition to a high production and installation effort, this also has the disadvantage of increased Danger of measurement inaccuracies. Such can, for example then occur when the material measure opposite the rail shifts or due to different heat coefficients and / or temperature loads different degrees of thermal expansion occur.

Es ist deshalb in der WO 91/16594 vorgeschlagen worden, eine Maßverkörperung direkt in den Werkstoff der Schiene einer Linearbewegungsführung einzubringen. Als Fertigungsverfahren werden Ätzen oder Aufprägen von Magnetzuständen angegeben. Magnetzustände sind jedoch störanfällig. Um mit Ätzverfahren eine präzise Maßverkörperung erstellen zu können, muss ein hoher Aufwand betrieben werden, u. a. durch die Erstellung einer präzisen Maske, mit der die zu ätzenden Teilbereiche von jenen Teilbereichen isoliert werden, die nicht zu ätzen sind.It is therefore in the WO 91/16594 has been proposed to introduce a material measure directly into the material of the rail of a linear motion guide. As a manufacturing method, etching or imprinting of magnetic states are indicated. Magnetic states are susceptible to interference, however. In order to be able to produce a precise material measure with etching methods, a great deal of effort has to be made, among other things by creating a precise mask with which the areas to be etched are isolated from those areas which are not to be etched.

Aufgrund des isotropen Materialabtrages während des Ätzvorganges kann es zu einem unerwünschten Unterätzen kommen. Hierbei ätzt während des Ätzvorganges das Ätzmittel unter die Makse, die auf dem zu ätzenden Werkstück aufliegt, so dass die geätzten Bereiche die durch die Maske gegebenen Grenzen überschreiten. Dieses isotrope Verhalten liegt bei allen nasschemischen Ätzverfahren vor. Bei Führungsschienen kann ein derartiges Unterätzen zu einer mangelhaft hergestellten Führungsschiene und zu einer ungenauen Maßverkörperung führen.by virtue of the isotropic material removal during the etching process There may be an undesirable undercutting. This etches during the etching process the etchant under the lump, on the one to be etched Workpiece rests, leaving the etched areas exceed the limits given by the mask. This isotropic behavior is present in all wet-chemical etching processes in front. For guide rails, such undercutting to a poorly made guide rail and to lead to an inaccurate measuring standard.

Zwar kann bei dem plasmaunterstützten reaktiven Ionenätzen oder auch beim Plasmaätzen eine Anisotropie im Materialabtrag erreicht werden, so dass ein Unterätzen deutlich reduziert ist. Die sehr komplexe Dynamik des kinetisch außerordentlich komplexen Ätzprozesses bedingt, dass kleinste Parameteränderungen – zum Beispiel Änderungen bei Gasfluss und Reaktordruck, eine Veränderung der Entladungsstärke oder der Feldstärke im Reaktor, eine Veränderung der Reaktorgeometrie – die Verhältnisse im Reaktor grundlegend verändern können. Für unterschiedliche Größen von Führungsschienen sind diese Verfahren aufgrund der erforderlichen Anpassung von Prozessparametern sehr aufwändig und daher ungeeignet.Though can in the plasma-assisted reactive ion etching or even in plasma etching anisotropy in material removal be achieved, so that undercutting significantly reduced is. The very complex dynamics of the kinetically extraordinarily complex etching process requires that smallest parameter changes - to Example changes in gas flow and reactor pressure, a Change in discharge intensity or field strength in the reactor, a change in reactor geometry - the Change conditions in the reactor fundamentally can. For different sizes of guide rails, these procedures are due to the required adaptation of process parameters very complex and therefore unsuitable.

In der DE 196 08 937 A1 wird zur Herstellung eines Markierungsträgers für eine Längenmesseinrichtung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Laser mit hochenergetischer Strahlung und Impulsen von etwa 20 ns oder weniger die Oberfläche des Markierungsträgers partiell anschmilzt. Nachteilig an diesem Verfahren ist allerdings das Erfordernis einer vor der Laserbearbeitung zu erzeugenden hochreflektierenden Oberfläche, die der Laser anschmilzt und gegenüber der er weniger stark reflektierende Oberflächenstrukturen erstellt. Um solche hochreflektierende Oberflächen zu erstellen, ist es erforderlich, vor der Erstellung der Maßverkörperung die gesamte Oberseite der Schiene mit großem technischen Aufwand zu polieren. Hochglanzpolierverfahren, wie sie in der DE 196 08 937 A1 vorgeschlagen werden, sind mehrstufig und damit zeitaufwendig und teuer.In the DE 196 08 937 A1 For example, in order to produce a marking carrier for a length measuring device, a method is proposed in which a laser with high-energy radiation and pulses of about 20 ns or less partially melts the surface of the marking carrier. However, a disadvantage of this method is the requirement of a highly reflective surface to be produced prior to laser processing, which the laser melts and against which it produces less highly reflective surface structures. In order to create such highly reflective surfaces, it is necessary to polish the entire top of the rail with great technical effort before the production of the material measure. High gloss polishing process, as used in the DE 196 08 937 A1 are proposed, are multi-level and therefore time consuming and expensive.

Ein weiterer Nachteil des in der DE 196 08 937 A1 angegebenen Verfahrens kann darin gesehen werden, dass sich bei der Abtragung von metallischen Werkstoffen mittels den angegebenen Lasern oftmals Schmelze oder verdampfter Werkstoff unmittelbar neben der Bearbeitungsstelle niederschlagen. Damit ist zu befürchten, dass die zuvor hochglanzpolierte Fläche auch in den nicht laserbearbeiteten Teilbereichen, d. h. auch auf den im hochpolierten Zustand zu belassenden Teilbereichen beeinträchtigt wird. Solche auf die Laserbearbeitung zurückzuführenden Verschmutzungen müssen dann mit einem zusätzlichen Aufwand zweiten Poliervorgang wieder entfernt werden.Another disadvantage of in the DE 196 08 937 A1 specified method can be seen in that reflected in the removal of metallic materials by means of the specified lasers often melt or vaporized material immediately adjacent to the processing site. This is to be feared that the previously highly polished surface is also impaired in the non-laser-processed subregions, ie also in the subregions to be left in the highly polished state. Such contaminants attributable to the laser processing must then be removed again with an additional expense of a second polishing operation.

Sämtliche bekannten Fertigungstechniken zur Erzeugung der Aussparungen der Maßverkörperung weisen für sich genommen wenigstens einen Nachteil auf, der die Erzeugung und Reproduktion hochgenauer Aussparungen an Führungsschienen erschwert oder sogar unmöglich macht: beim Lasern kann es aufgrund des großen Wärmeeintrags zu Verformungen und Anschmelzungen kommen, insbesondere bei tiefen Aussparungen; beim Ätzen sind entweder die geforderten Eindringtiefen in das zu ätzende Werkstück nur schwer zu errei chen oder ein unerwünschtes Unterätzen findet statt oder das Verfahren ist derart aufwändig, dass ein wirtschaftliches Fertigen von Führungsschienen mit eingearbeiteter Maßverkörperung nicht möglich ist; bei rein mechanischen, spangebenden Bearbeitungen zur Erzeugung der Aussparungen kann die geforderte Genauigkeit nur schwer eingehalten werden, wobei ohnehin die angestrebte equidistante Teilung mit kleinen, aber tiefen Aussparungen nur schwer herstellbar ist.All known production techniques for generating the recesses of Measurements have taken on their own at least one disadvantage that makes the production and reproduction highly accurate Recesses on guide rails difficult or even impossible Power: when lasing it can be due to the large heat input deformations and fusions occur, especially at low levels recesses; when etching are either the required Penetration depths into the workpiece to be etched only difficult to reach or an undesirable undercutting takes place or the process is so complex that an economical manufacturing of guide rails with incorporated material measure not possible is; with purely mechanical, cutting machinings for the production of Recesses can hardly meet the required accuracy whereby the desired equidistant division with small, but deep recesses is difficult to produce.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Führungsschiene für eine Linearführung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei der die Massverkörperung wirtschaftlich und hochgenau in die Führungsschiene eingebracht ist.task It was the object of the present invention to provide a guide rail for a linear guide according to the characteristics of To specify the preamble of claim 1, wherein the dimensional embodiment economically and highly accurately introduced into the guide rail is.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Führungsschiene gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass die Aussparungen durch elektrochemisches Abtragen des Werkstoffes aus der elektrisch leitfähigen Führungsschiene gebildet sind, können selbst kleinste Ausnehmungen präzise und reproduzierbar in die Oberfläche der Messbahn eingearbeitet werden.According to the invention this task by the guide rail according to claim 1 solved. Because of the recesses by electrochemical Removal of the material from the electrically conductive Guide rail can be formed, even the smallest Recesses precise and reproducible in the surface be incorporated into the measuring track.

Die Erfindung hat erkannt, dass mit dem elektrochemischen Abtragen des Werkstoffes aus der Führungsschiene hochgenau die Aussparungen erzeugt werden können. Erstmals wurde ein neuer Weg bei der Herstellung von Maßverkörperungen an Führungsschienen beschritten. Denn abweichend von allen bislang bekannten Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung an einer Führungsschiene beschreitet die Erfindung einen neuen Weg, indem sie für die Erzeugung von Maßverkörperungen an Führungsschienen das elektrochemische Abtragen von Werkstoff vorsieht.The Invention has recognized that with the electrochemical removal of the Material produced from the guide rail highly accurate the recesses can be. For the first time, a new way in the production of measuring scales on guide rails trodden. Because deviating from all previously known methods for producing a material measure on a Guide rail treads the invention a new way by they for the production of material measures Guide rails the electrochemical removal of material provides.

Die Aussparungen können erfindungsgemäß hochgenau mit steilen Flanken oder Wandungen eingearbeitet werden. Vorzugsweise verläuft die Wandung quer zur Messbahn; allerdings können auch spezielle sinusförmige ausgebildete Wandungen für bestimmte Anwendungen erzeugt werden. Dies hat insbesondere große Vorteile bei Messsystemen, die nach dem Wirbelstromprinzip oder nach dem Induktionsprinzip arbeiten. Die eingesetzte Messelektronik kann vereinfacht werden, weil hochgenaue Aussparungen mit senkrechten Flanken oder Wandungen bereitgestellt werden können.The Recesses can according to the invention highly accurate be incorporated with steep flanks or walls. Preferably the wall runs transversely to the measuring path; however, you can also special sinusoidal trained walls for certain Applications are generated. This has great in particular Advantages of measuring systems based on the eddy current principle or work according to the induction principle. The used measuring electronics can be simplified because highly accurate recesses with vertical Flanks or walls can be provided.

Die berührungslosen induktiven Wegaufnehmer arbeiten nach dem Wirbelstromprinzip ohne jede mechanische Verbindung mit dem Messobjekt. Sie sind geeignet, Abstände gegenüber Objekten aus elektrisch leitenden Materialien, also insbesondere solchen aus metallischen Werkstoffen zu messen. Die Ausgangsspannung der Sensoren ist hierbei ein Maß für den Abstand zwischen Sensorstirnfläche und Messobjekt.The Non-contact inductive displacement transducer work according to the Eddy current principle without any mechanical connection to the test object. They are suitable distances to objects made of electrically conductive materials, ie in particular those to measure from metallic materials. The output voltage of Sensors here is a measure of the distance between Sensor face and target.

Befindet sich ein ausgedehnter elektrischer Leiter in einem sich zeitlich ändernden Magnetfeld oder bewegt sich ein solcher Leiter in einem Magnetfeld, dann wird in diesem Leiter eine Spannung induziert. Die Induktionsstromlinien der Wirbelströme sind wie Wirbel in sich geschlossen sind und haben keine festen Bahnen.is an extended electrical conductor in a time-varying manner Magnetic field or moves such a conductor in a magnetic field, then a voltage is induced in this conductor. The induction current lines the eddy currents are like vortex closed in itself and have no fixed paths.

Überfährt der Sensor eine Aussparung auf der Messbahn, verändert sich das Magnetfeld. Der Wechsel von der ebenen Oberfläche der Messbahn zu der Aussparung verändert demzufolge die induzierte Spannung. Je steiler die Wandung der Aussparung ist, desto präziser und abgegrenzter kann eine Zählung von Aussparungen erfolgen.About track the sensor has a recess on the measuring path, changed the magnetic field. Change from flat surface the measuring path to the recess thus changed the induced voltage. The steeper the wall of the recess, the more precise and delimited a count can be made of recesses.

Im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Ätzen können bei dem erfindungsgemäßen elektrochemischen Abtragen des Werkstoffes präzise Konturen der Aussparungen gewährleistet werden, wobei auch zur Messbahn senkrecht angeordnete Wände der Aussparungen in gewünschter Eindringtiefe problemlos erzeugt werden können.in the Contrary to the etching described above in the electrochemical ablation according to the invention the material ensures precise contours of the recesses be, with the measuring path vertically arranged walls the recesses in the desired depth of penetration easily can be generated.

Der erfindungsgemäß verwendete, an sich bekannte elektrochemische Bearbeitungsprozess nutzt das Prinzip der anodischen Auflösung des zu bearbeitenden Werkstücks in einem elektrisch leitenden Medium, dem sogenannten Elektrolyt. An die Führungsschiene als Anode mit dem abzutragenden metalli schen Werkstoff wird der positive Pol einer Gleichspannungsquelle angelegt, während der negative Pol an die abzuformende metallische Elektrode als Kathode angelegt wird. Zwischen den beiden Elektroden befindet sich ein Elektrolyt, der für den Ladungstransport erforderlich ist. Häufig werden wässrige Natriumnitrat- oder Natriumchloridlösungen verwendet. Zwischen den Elektroden, die sich in der wässrigen Elektrolytlösung befinden, fließt nach dem Anlegen einer pulsierenden Gleichspannung ein Strom. Den Ladungstransport übernehmen die in Ionen dissoziierten Moleküle des Elektrolyten.The electrochemical machining process known per se according to the invention uses the principle of anodic dissolution of the workpiece to be machined in an electrically conductive medium, the so-called electrolyte. The positive pole of a DC voltage source is applied to the guide rail as an anode with the metallic material to be removed, while the nega tive pole is applied to the metallic electrode to be formed as a cathode. Between the two electrodes is an electrolyte required for charge transport. Frequently, aqueous sodium nitrate or sodium chloride solutions are used. Between the electrodes, which are in the aqueous electrolyte solution, a current flows after the application of a pulsating DC voltage. Charge transport is carried out by the molecules of the electrolyte dissociated in ions.

Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes bewegen sich die Ionen entsprechend ihrer Ladung zu den entgegengesetzt geladenen Elektroden. Unter Aufnahme beziehungsweise Abgabe ihrer Elektronen gleichen sie ihre Ladung aus. Die Metallionen, die sich an der Anode gebildet haben und mit der Elektrolytlösung reagieren, verbinden sich mit den Hydroxid-Ionen in der Elektrolytlösung. Sie werden in einer nachfolgenden chemischen Reaktion als schwer lösliches Hydroxid abgeführt. Durch die Reaktion an der Kathode werden die verbrauchten Hydroxid-Ionen nachgeliefert. Die Ionen des dissoziierten Elektrolyten sind nicht an den chemischen Reaktionen beteiligt. Sie haben die Aufgabe, in der Lösung eine ausreichende Leitfähigkeit zu gewährleisten. Beim elektrolytischen Abtrag von Metall tritt nur ein Verbrauch von elektrischer Energie und Wasser auf. An der Kathode findet kein Werkstoffabtrag statt; es entwickelt sich lediglich Wasserstoffgas.Under the influence of the electric field, the ions move accordingly their charge to the oppositely charged electrodes. Under Recording or releasing their electrons they resemble theirs Charge off. The metal ions that have formed at the anode and react with the electrolyte solution, combine with the hydroxide ions in the electrolyte solution. you will be in a subsequent chemical reaction as sparingly soluble Dissipated hydroxide. Become by the reaction at the cathode replenished the spent hydroxide ions. The ions of the dissociated Electrolytes are not involved in the chemical reactions. You have the task in the solution sufficient To ensure conductivity. When electrolytic Removal of metal only occurs a consumption of electrical energy and water on. At the cathode no material removal takes place; it only develops hydrogen gas.

Präziser ausgedrückt, wird erfindungsgemäß dieses elektrochemische Abtragen als Senkerosionsverfahren mit vibrierender Elektrode und geregeltem Arbeitsspalt zwischen der abzuformenden Elektrode und der Führungsschiene durchgeführt. Zwischen der abzuformenden Elektrode – die Kathode – und dem Werkstück – die Anode – wird ein gepulster Gleichstrom angelegt. Das Werkstück löst sich entsprechend der Geometrie der nachfahrenden Elektrode anodisch auf. Es entstehen die erfindungsgemäßen Aussparungen an zahlreichen Metallen, wie z. B. in hoch vergüteten Stählen, Wälzlagerstählen, pulvermetallurgischen Stählen sowie in Superlegierungen.More precise In terms of this invention Electrochemical removal as die sinking method with vibrating Electrode and regulated working gap between the abzuformenden Electrode and the guide rail performed. Between the electrode to be molded - the cathode - and the Workpiece - the anode - becomes a pulsed direct current created. The workpiece dissolves accordingly the geometry of the trailing electrode anodic. It arises the recesses of the invention at numerous Metals, such as In high-tempered steels, Rolling bearing steels, powder metallurgical steels as well as in superalloys.

Durch die Verkleinerung des Arbeitsspaltes zwischen der Führungsschiene und der vibrierenden abzuformenden Elektrode wird die Abbildegenauigkeit der Elektrode erhöht. Auf diese Weise wird die Fertigung von hochgenauen Maßverkörperungen in erfindungsgemäßer Weise möglich.By the reduction of the working gap between the guide rail and the vibrating electrode to be molded becomes the imaging accuracy the electrode increases. This is how the production works of highly accurate measuring standards in accordance with the invention Way possible.

Die Spur der Aussparungen auf der Messbahn kann als Positivform bezeichnet werden. Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann eine Maske mit der Spur von Ausnehmungen als Negativform bereitgestellt werden, wobei die Maske durch die abzuformende Elektrode gebildet ist. Wenn beispielsweise eine Inkrementalspur über eine Länge von zwei Metern an der Führungsschiene erzeugt werden soll, kann die Maske sich über ein Teilstück dieser Länge erstrecken und mit einer Spur der Aussparungen versehen sein. Die Maske kann dann in mehreren Schritten entlang der Führungsschiene positioniert werden, um die Maßverkörperung an der Führungsschiene zu erzeugen.The Trace of the recesses on the measuring path can be referred to as a positive shape become. In a development of the invention For example, a mask with the trace of recesses may be provided as a negative mold be formed, wherein the mask is formed by the electrode to be shaped is. For example, if an incremental track over a Length of two meters can be generated on the guide rail should, the mask can be over a section of this Length extend and provided with a trace of the recesses be. The mask can then in several steps along the guide rail be positioned to the material measure to produce the guide rail.

Insbesondere für die Längen- und Positionsmessung mit induktiven Sensoren sind bei einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung strichförmige Aussparungen in paralleler Anordnung entlang der Messbahn angeordnet. Es kann für gute Messergebnisse vorteilhaft sein, die Eindringtiefe der Aussparungen in die Oberfläche der Messbahn mindestens 0,2 mm vorzusehen. Bei einer geringeren Eindringtiefe besteht das Risiko, dass eine Veränderung der induzierten Spannung nicht in dem erwünschten Ausmaß eintritt. Mit dem erfindungsgemäßen elektrochemischen Abtragen von Werkstoff können glatte, zur Messbahn einwandfrei quer angeordnete Wandungen der Aussparungen in jeder gewünschten Eindringtiefe bereitgestellt werden.Especially for length and position measurement with inductive Sensors are in a further development according to the invention line-shaped recesses in a parallel arrangement along arranged the measuring track. It can for good measurement results be beneficial, the penetration depth of the recesses in the surface provide the measuring path at least 0.2 mm. At a lower Penetration depth is the risk that a change the induced voltage does not occur to the desired extent. With the electrochemical removal according to the invention of material can smooth, to the measuring track perfectly cross arranged walls of the recesses in any desired depth of penetration to be provided.

Die Teilung der Spur von Aussparungen beträgt in erfindungsgemäßer Weiterbildung 0,1 mm bis 0,5 mm. Es hat sich herausgestellt, dass mit dem erfindungsgemäßen elektrochemischen Abtragen von Werkstoff zur Erzeugung der Aussparungen eine derartige Teilung gut beherrschbar ist, wobei insbesondere induktive Messaufnehmer für eine derartige Teilung gut geeignet sind.The Division of the track of recesses is in accordance with the invention Continuing from 0.1 mm to 0.5 mm. It turned out that with the electrochemical removal according to the invention of material for the production of the recesses such a division is well manageable, in particular inductive sensors are well suited for such a division.

Mit der erfindungsgemäßen Führungsschiene und dem Verfahren zur Erzeugung der Spur von Aussparungen lassen sich Inkrementalspuren und Absolutspuren problemlos kombinieren. Zu diesem Zweck braucht lediglich einmalig eine entsprechende Maske als abzuformende Elektrode bereitgestellt zu werden.With the guide rail according to the invention and the method of generating the trace of recesses Combine incremental tracks and absolute tracks easily. For this purpose needs only once a corresponding mask be provided as abzuformende electrode.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren oszilliert die Maske als Kathode quer zu der Führungsschiene. Die an der Maske als Negativform ausgebildete Spur von Erhebungen – die an der Führungsschiene die Spur von Aussparungen abbilden – kann sowohl eine Inkrementalspur als auch eine Absolutspur aufweisen. Die Kathode kann in Richtung auf die Führungsschiene nachgefahren werden.at the process of the invention oscillates Mask as a cathode across the guide rail. The at the Mask formed as a negative mold trace of surveys - the on the guide rail depict the trail of recesses - can both have an incremental track as well as an absolute track. The cathode can be traced in the direction of the guide rail.

Mit diesem Verfahren hergestellte Führungsschienen weisen erhebliche Vorteile auf: Das Werkstück kann von der Elektrode ohne Elektrodenverschleiß abgeformt werden. Eine Maßhaltigkeit in der Serie ist gewährleistet. Es tritt keine Gefügeänderung an der Führungsschiene auf, da prozessbedingt keine thermischen oder mechanischen Belastungen auftreten. Die Maßverkörperung lässt sich preiswert herstellen. Die Aussparungen können absolut gratfrei gebildet werden, wobei keine Nachbearbeitung des Werkstücks erforderlich ist, da keine Materialanhaftung bzw. Belagbildung auftritt. Die Bearbeitung der Führungsschiene ist unabhängig von ihrer Härte. Es ist eine hohe Oberflächengüte und eine hohe Abbildegenauigkeit mit einer Toleranz von +/–2 μm bis 5 μm bereitstellen. Eine standardmäßige Oberflächenqualität von Ra kleiner gleich 0,05 μm wird erreicht. Alle diese Vorteile sind bei Maßverkörperungen von besonderer Bedeutung, insbesondere die Oberflächenqualität und die Abbildegenauigkeit der Aussparungen.Guide rails made with this method have significant advantages: the workpiece can be molded from the electrode without electrode wear. Dimensional accuracy in the series is guaranteed. There is no structure change on the guide rail, because process-related no thermal or mechanical loads occur. The material measure can be produced inexpensively. The recesses can be formed absolutely burr-free, with no post-processing of Workpiece is required because no material adhesion or deposit formation occurs. The machining of the guide rail is independent of its hardness. It provides a high surface finish and high image accuracy with a tolerance of +/- 2 μm to 5 μm. A standard surface quality of Ra less than or equal to 0.05 μm is achieved. All these advantages are of particular importance for material measures, in particular the surface quality and the imaging accuracy of the recesses.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Führungsschiene anhand eines in fünf Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. es zeigen:below is the guide rail according to the invention based on an embodiment shown in five figures explained in more detail. show it:

1 eine Profilschienenwälzführung in perspektivischer Darstellung, bei der ein Führungswagen auf einer erfindungsgemäßer Führungsschiene längsverschieblich angeordnet ist, 1 a profiled rail roller guide in a perspective view, in which a guide carriage is arranged to be longitudinally displaceable on an inventive guide rail,

2 die Führungsschiene im Querschnitt 2 the guide rail in cross section

3 die Führungsschiene im Teillängsschnitt 3 the guide rail in partial longitudinal section

4 die Führungsschiene in einem weiteren Teillängsschnitt und 4 the guide rail in a further partial longitudinal section and

5 eine Ausschnittsvergrößerung der 2. 5 an enlarged detail of the 2 ,

1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Profilschienenwälzführung, bei der ein Führungswagen 1 auf einer Führungsschiene 2 längsverschieblich geführt ist. Der Führungswagen 1 ist über nicht weiter abgebildete Wälzkörper auf der Führungsschiene 2 wälzgelagert. 1 shows in perspective a profile rail roller guide, in which a carriage 1 on a guide rail 2 is guided longitudinally displaceable. The carriage 1 is on non-illustrated rolling elements on the guide rail 2 roller bearings.

2 zeigt einen Querschnitt durch die Führungsschiene 2 aus 1 in vergrößerter Darstellung, wobei im Fußbereich an der rechten Seite der Führungsschiene 2 eine Maßverkörperung 3 angedeutet ist. 2 shows a cross section through the guide rail 2 out 1 in an enlarged view, wherein in the foot area on the right side of the guide rail 2 a material measure 3 is indicated.

Die Maßverkörperung 3 ist in vergrößerter Darstellung in 3 abgebildet, die einen Teillängsschnitt der Führungsschiene 2 zeigt. Die 4 und 5 zeigen in senkrecht zueinander angeordneten Schnitten Aussparungen 4 der Maßverkörperung 3.The measuring standard 3 is in an enlarged view in 3 pictured, which is a partial longitudinal section of the guide rail 2 shows. The 4 and 5 show recesses in mutually perpendicular sections 4 the measuring standard 3 ,

Die Maßverkörperung 3 ist aus einer Spur von hintereinander angeordneten Aussparungen 4 gebildet, die in die Oberfläche einer Messbahn 5 der Führungsschiene 2 eingearbeitet sind. Die Messbahn 5 erstreckt sich entlang der Führungsschiene 2 parallel zu dem Verfahrweg des Führungswagens 1. Die Aussparungen 4 sind strichförmig ausgebildet (3 und 5) und parallel zueinander entlang der Messbahn 5 angeordnet.The measuring standard 3 is from a track of successively arranged recesses 4 formed in the surface of a measuring track 5 the guide rail 2 are incorporated. The measuring track 5 extends along the guide rail 2 parallel to the travel of the carriage 1 , The recesses 4 are formed like a line ( 3 and 5 ) and parallel to each other along the measuring path 5 arranged.

4 zeigt eine äquidistante Anordnung der Aussparungen 4 mit einer Teilung von 0,2 mm. Die Eindringtiefe der Aussparungen 4 in die Oberfläche der Messbahn 5 beträgt 0,2 mm. 4 shows an equidistant arrangement of the recesses 4 with a pitch of 0.2 mm. The penetration depth of the recesses 4 into the surface of the measuring track 5 is 0.2 mm.

Die Aussparungen 4 sind durch elektrochemisches Abtragen des Werkstoffes aus der elektrisch leitfähigen Führungsschiene 2 gebildet. Zu diesem Zweck wurde die Führungsschiene 2 als Anode (hier nicht abgebildet) an einen positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angelegt. Eine hier ebenfalls nicht abgebildeten Maske wurde als Kathode an einen negativen Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen. Wenn man die Spur von Aussparungen 4 als Positivform bezeichnet, dann trägt die Maske zumindest einen Teil dieser Spur von Aussparungen als Erhebungen, und kann daher als Negativform bezeichnet werden. Diese Maske wird in einem geringen Abstand zur Messbahn 5 der Führungsschiene 2 angeordnet, wobei zwischen der Führungsschiene 2 und der Maske ein Elektrolyt vorgesehen ist. Die Maske oszilliert, wobei die Kontur der Erhebungen der Maske wie ein Spiegel in die Oberfläche der Messbahn 5 Führungsschiene 2 eingearbeitet wird, so dass die Spur von Aussparungen 4 gebildet ist.The recesses 4 are by electrochemical removal of the material from the electrically conductive guide rail 2 educated. For this purpose, the guide rail 2 as an anode (not shown here) applied to a positive pole of a DC voltage source. A mask, also not shown here, was connected as a cathode to a negative pole of the DC voltage source. If you have the track of recesses 4 referred to as a positive shape, then the mask carries at least a portion of this track of recesses as projections, and can therefore be referred to as a negative mold. This mask is at a small distance to the measuring path 5 the guide rail 2 arranged, being between the guide rail 2 and the mask is provided with an electrolyte. The mask oscillates, taking the contour of the elevations of the mask like a mirror in the surface of the measuring path 5 guide rail 2 is incorporated, leaving the trail of recesses 4 is formed.

Die Aussparungen 4 bei dieser wie auch bei jeder anderen erfindungsgemäßen Führungsschiene 2 können mit einem elektrisch nicht leitfähigen Material gefüllt sein, beispielsweise mit einem Kunstharz. Eine die Messgenauigkeit beeinträchtigende Verschmutzung der Aussparungen 4 ist dann ausgeschlossen.The recesses 4 in this as well as in any other guide rail according to the invention 2 can be filled with an electrically non-conductive material, such as a synthetic resin. A measuring accuracy affecting pollution of the recesses 4 is then excluded.

11: Führungswagencarriages
22: Führungsschieneguide rail
33: MaßverkörperungMeasuring standard
44: Aussparungrecess
55: Messbahnmeasuring track

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19922363 [0013]
WO 91/16594 [0017]
- DE 19608937 A1 [0020, 0020, 0021]

Claims

Guide rail of a linear bearing, on which a carriage ( 1 ) is longitudinally displaceable, wherein the guide rail ( 2 ) with at least one track for the carriage ( 1 ) and with one in the guide rail ( 2 ) incorporated material measure ( 3 ), which consist of a track of recesses ( 4 ) formed in the surface of a measuring track ( 5 ) of the guide rail ( 2 ) and along the measuring path ( 5 ) while removing material of the guide rail ( 2 ), the measuring track ( 5 ) is arranged parallel to the raceway, characterized in that the recesses ( 4 ) by electrochemical removal of the material from the electrically conductive guide rail ( 2 ) are formed.

Guide rail ( 2 ) according to claim 1, wherein the track of recesses ( 4 ) is formed on a mask as a negative mold, wherein on the mask the recesses ( 4 ) surveys are provided.

Guide rail ( 2 ) according to claim 1, wherein the line-shaped recesses ( 4 ) are arranged parallel to each other.

Guide rail ( 2 ) according to claim 1, wherein the penetration depth for the recesses ( 4 ) in the surface of the measuring track ( 5 ) is at least 0.2 mm.

Guide rail ( 2 ) according to claim 1, wherein the pitch of the recesses ( 4 ) Is 0.1 to 0.5 mm.

Method for producing a material measure ( 3 ) on a guide rail ( 2 ) according to claim 1, wherein by means of electrochemical die erosion the recesses ( 4 ) are formed, wherein the guide rail ( 2 ) is applied as an anode to a positive pole of a DC voltage source, and wherein a mask is connected as a cathode to a negative pole of the DC voltage source, and wherein the mask as a negative mold with elevations of corresponding recesses ( 4 ) on the guide rail ( 2 ), and wherein between the anode and the Karthode an electrolyte is effectively arranged, and wherein the mask transversely to the guide rail ( 2 ) is arranged oscillating.