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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Schadenszustands einer Linearbewegungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Linearbewegungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, dieses Verfahren durchzuführen.
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Aus der
EP 1 598 569 B1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt. Weiter ist auf die
DE 10 2005 015 465 B4 hinzuweisen, welche Wälzlager im Allgemeinen, insbesondere rotative Wälzlager, betrifft.
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Linearbewegungsvorrichtung, welche beispielsweise als Wälzkörpergewindetrieb, als Kugelbüchsenführung oder als Kugel- bzw. als Rollenschienenführung ausgebildet sein kann. Derartige Linearbewegungsvorrichtungen haben jeweils wenigstens einen Laufkanal, in dem eine Reihe von Wälzkörpern aufgenommen ist. Der Laufkanal weist einen Tragabschnitt und einen lastfreien Abschnitt auf. Die Wälzkörper im Tragabschnitt übertragen Kräfte zwischen einem ersten und einem zweiten Teil der Linearbewegungsvorrichtung, die bezüglich einer Längsachse relativ zueinander beweglich sind. Beim lastfreien Abschnitt handelt es sich beispielsweise um einen Rücklaufkanal, welcher die beiden Enden des Tragabschnitts miteinander verbindet, so dass die Wälzkörper endlos umlaufen können. Beim Übergang vom lastfreien Abschnitt in den Tragabschnitt und umgekehrt sind die Wälzkörper erheblichen Belastungsänderungen ausgesetzt, welche Körperschallschwingungen in der Linearbewegungsvorrichtung verursachen. Diese werden mit einem Schwingungssensor gemessen bzw. aufgenommen. Durch Analyse des entsprechenden Signals wird wenigstens ein Signalmerkmal ermittelt, bei dem es sich beispielsweise um eine Kennzahl handeln kann. Abhängig von dem wenigstens einen Signalmerkmal und ggf. weiteren Kriterien wird die Linearbewegungsvorrichtung einer vorgegebenen Schadenskategorie zugeordnet. Im einfachsten Fall werden die Schadenskategorien "Schaden" und "kein Schaden" unterschieden. Es ist aber auch denkbar, genauer nach der Schadensart zu differenzieren.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Ermittlung des Schadenszustands besonders zuverlässig ist.
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Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass die Analyse eine Spektralanalyse des Signals umfasst, bei welcher mehrere spektrale Dichteverteilungen des Signals bezüglich eines vorgegebenen Analyse-Frequenzbereichs ermittelt werden, die zu mehreren verschiedenen Analyse-Zeitpunkten vorliegen, wobei ein erstes Signalmerkmal von mehreren der genannten spektralen Dichteverteilungen im Analyse-Frequenzbereich abhängig ist. Durch die Berücksichtigung von Informationen aus mehreren verschiedenen Analysezeitpunkten, werden zufallsbedingte bzw. rauschbedingte Signalanteile ähnlich wie bei einer Mittelwertbildung abgeschwächt, so dass die Signalveränderungen, welche durch einen Schaden verursacht werden, deutlicher hervortreten. Dadurch wird die Ermittlung des Schadenszustands zuverlässiger.
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Die Aufnahme des Signals erfolgt vorzugsweise mittels eines Schwingungssensors, der höchst vorzugsweise als Beschleunigungsaufnehmer oder als Körperschallwandler ausgebildet ist. Ein Beschleunigungssensor kann beispielsweise als mikromechanisches System (MEMS) ausgebildet sein. Ein Körperschallwandler kann beispielsweise eine Piezokeramik umfassen. Das analoge Signal des Schwingungssensors wird vorzugsweise einem Analog-Digital-Wandler zugeführt, so dass das erfindungsgemäße Verfahren unter Zuhilfenahme eines, vorzugsweise programmierbaren Digitalrechners durchgeführt werden kann. Der Laufkanal der Linearbewegungsvorrichtung ist vorzugsweise endlos ausgebildet, so dass die zugeordneten Wälzkörper endlos umlaufen können. Die Spektralanalyse wird vorzugsweise mittels einer Diskreten Fourier Transformation durchgeführt und höchst vorzugsweise nach dem Verfahren der Fast Fourier Transform (FFT) berechnet.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass die spektralen Dichteverteilungen in regelmäßigen Zeitabständen ermittelt werden, wobei das erste Signalmerkmal von mehreren der genannten spektralen Dichteverteilungen, die in unmittelbar aufeinander folgenden Analyse-Zeitpunkten vorliegen, abhängig ist. Das entsprechende Verfahren ist besonders einfach durchführbar, insbesondere, wenn das erste Signalmerkmal wie bevorzugt auf Grundlage sehr vieler spektraler Dichteverteilungen ermittelt wird. Die genannten regelmäßigen Zeitabstände sind vorzugsweise konstant. Die Anzahl der Analyse-Zeitpunkte ist vorzugsweise vorgegeben. Die genannte Anzahl der Analysezeitpunkte beträgt vorzugsweise wenigstes 10 und höchst vorzugsweise wenigstens 100.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Linearbewegungsvorrichtung während des Aufnehmens des Signals mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird, derart, dass die Wälzkörper mit einer vorgegebenen Einlauffrequenz von dem Tragabschnitt in den lastfreien Abschnitt des Laufkanals übergehen und umgekehrt. Vorzugsweise liegt die Einlauffrequenz innerhalb des Analyse-Frequenzbereichs. Hierdurch können Schäden an der Linearbewegungsvorrichtung besonders zuverlässig erkannt werden.
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Es kann vorgesehen sein, das sich der Analysefrequenzbereich zwischen dem 9-fachen und dem 15-fachen der Einlauffrequenz erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass der Kugeleinlauf keinerlei Einfluss mehr auf die Schadenserkennung hat, wobei Schäden an der Linearbewegungsvorrichtung gleichzeitig besonders zuverlässig erkannt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass für die Ermittlung der genannten spektralen Dichteverteilungen jeweils eine vorgegebene Analyse-Zeitdauer des Signals zugrunde gelegt wird, wobei die Analyse-Zeitdauer größer als der Kehrwert der Einlauffrequenz ist. Die kleinste Frequenz, die bei einer Spektralanalyse ausgewertet werden kann, ist abhängig vom Kehrwert der Analyse-Zeitdauer. Der Kehrwert f einer Variablen x wird dabei nach der Formel f(x) = 1/x berechnet. Dementsprechend wird vorgeschlagen, dass die genannte kleinste Frequenz kleiner als die Einlauffrequenz ist. Hierdurch wird mit der Spektralanalyse gerade der Frequenzbereich ausgewertet, in dem Schäden an der Linearbewegungsvorrichtung besonders deutlich zu Tage treten. Der oben angesprochene regelmäßige bzw. konstante Zeitabstand ist vorzugsweise gleich der Analyse-Zeitdauer. Es ist aber auch denkbar, die Analyse-Zeitdauer etwas größer als den obigen regelmäßigen bzw. konstanten Zeitabstand zu wählen. Unter der Analyse-Zeitdauer wird vorzugsweise der Zeitraum verstanden, der in die Berechnung der oben angesprochenen Diskreten Fourier-Transformation einbezogen wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass das erste Signalmerkmal abhängig vom jeweiligen Integral der verschiedenen spektralen Dichteverteilung oder eines davon mittels einer vorgegebenen Bewertungsfunktion bzw. eines -filters abgeleiteten Hilfswerts über den Analyse-Frequenzbereich ist. Hierdurch kann die spektrale Dichteverteilung auf besonders einfache Weise auf eine einzige Kennzahl reduziert werden, welche Informationen über die spektrale Dichteverteilung im gesamten Analyse-Frequenzbereich enthält. Das genannte Integral wird vorzugsweise numerisch berechnet. Die Bewertungsfunktion kann eine Schwellwertfunktion sein, deren Funktionswert abhängig von einem vorgegebenen Schwellwert 0 oder 1 beträgt. Mit dieser Schwellwertfunktion werden Schäden besonders zuverlässig angezeigt. Darüber hinaus wird die Berechnung des genannten Integrals erheblich vereinfacht. Hierfür muss lediglich die Anzahl der Samples der spektralen Dichteverteilung ermittelt werden, für welche die Bewertungsfunktion den Wert 1 ergibt. Im Gegensatz zu einer Funktion hängt der Ausgabewert eines Filters nicht nur von einem Eingangswert zu einem bestimmten Zeitpunkt ab, sondern von mehreren, im Extremfall unendlich vielen, zeitlich zurückliegenden Eingangswerten. Vorliegend kann beispielsweise ein Tiefpassfilter oder ein Bandpassfilter als Bewertungsfilter zum Einsatz kommen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das erste Signalmerkmal abhängig von der Summe der genannten Integrale über die mehreren, verschiedenen Analyse-Zeitpunkte ist. Vorzugsweise ist das erste Signalmerkmal gleich der Summe aus den genannten Integralen. Hierdurch können mehrere spektrale Dichteverteilungen auf besonders einfache Weise auf eine einzige Kennzahl reduziert werden, welche Informationen über alle spektralen Dichteverteilungen jeweils im gesamten Analyse-Frequenzbereich enthält.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Linearbewegungsvorrichtung während des Aufnehmens des Signals frei von äußeren Lasten ist. Dabei ist die Last auf die Linearbewegungsvorrichtung besonders niedrig. In der Folge treten Schäden der Linearbewegungsvorrichtung im aufgenommenen Signal besonders deutlich hervor. Anzumerken ist, dass in einer Linearbewegungsvorrichtung auch innere Lasten wirken können, welche insbesondere von der Vorspannung der Wälzkörper verursacht werden. Diese können auch während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einwirken.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Spektralanalyse ein Berechnungs-Frequenzbereich zugrunde gelegt wird, der wenigstens 5-mal so groß wie der Analyse-Frequenzbereich ist, wobei das erste Signalmerkmal ausschließlich von dem Teil der spektralen Dichteverteilung abhängig ist, der im Analyse-Frequenzbereich vorliegt. Die Größe des Berechnungs-Frequenzbereichs hängt von der Abtastfrequenz bei der Analog-Digital-Wandlung ab. Die maximal mögliche obere Grenzfrequenz ist entsprechend dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem der Kehrwert der halben Abtastfrequenz. Vorzugsweise wird diese obere Grenzfrequenz bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig ausgenutzt, wobei die nicht benötigten Teile der so ermittelten spektralen Dichteverteilungen bei der Ermittlung des ersten Signalmerkmals unberücksichtigt bleiben.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein zweites Signalmerkmal ermittelt wird, welches sich vom ersten Signalmerkmal nur hinsichtlich des Analyse-Frequenzbereichs unterscheidet. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit der Schadenserkennung weiter verbessert werden. Vorzugsweise unterscheiden sich die genannten Analyse-Frequenzbereiche ausschließlich hinsichtlich der oberen Grenzfrequenz.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Linearbewegungsvorrichtung ein Wälzkörpergewindetrieb ist. Vorzugsweise ist die Linearbewegungsvorrichtung ein Kugelgewindetrieb. Bei derartigen Linearbewegungsvorrichtungen arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren besonders zuverlässig.
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Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Tragabschnitt und dem lastfreien Abschnitt des Laufkanals eine Einlaufschräge vorhanden ist. Der durch die Einlaufschräge verursachte sanfte Wälzkörpereinlauf bewirkt im schadensfreien Normalbetrieb eine Minimierung der hochfrequenten Anteile des aufgenommenen Signals und eine Maximierung der Signalanteile im Auswerte-Frequenzbereich. Durch einen Schaden wird gerade das Signal im Auswerte-Frequenzbereich zu Gunsten von hochfrequenten Signalanteilen abgeschwächt. Dies kann durch das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut erkannt werden.
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Schutz wird außerdem für eine Linearbewegungsvorrichtung mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden ersten Teil und einem zweiten Teil beansprucht, wobei das zweite Teil entlang der Längsachse beweglich am ersten Teil gelagert ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Teil wenigstens eine Reihe von Wälzkörpern angeordnet ist, welche in einem Laufkanal aufgenommen ist, wobei der Laufkanal einen Tragabschnitt und einen lastfreien Abschnitt aufweist, wobei an dem zweiten Teil wenigstens ein Schwingungssensor angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Schwingungssensor an einen Analog-Digital-Wandler angeschlossen ist, wobei der Analog-Digital-Wandler an einen Digitalrechner angeschlossen ist, wobei der Digitalrechner dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Vorzugsweise ist der Digitalrechner programmierbar, wobei das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Computerprogramms implementiert wird.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 eine grobschematische Darstellung einer Linearbewegungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 einen grobschematischen Teilschnitt der Linearbewegungsvorrichtung nach 1 im Bereich der Einlaufschräge;
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3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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4 ein Wasserfalldiagramm mit mehreren spektralen Dichteverteilungen.
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1 zeigt eine grobschematische Darstellung einer Linearbewegungsvorrichtung 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Linearbewegungsvorrichtung 10 umfasst ein erstes Teil 12, welches sich entlang einer Längsachse 11 erstreckt. Das erste Teil 12 ist beispielsweise in Form einer Gewindespindel ausgebildet, wobei es wenigstens eine bezüglich der Längsachse 11 schraubenförmig verlaufende erste Laufbahn 13 aufweist. Das erste Teil 12 ist mittels eines Festlagers 14 und eines Loslagers 15 bezüglich der Längsachse 11 drehbar gelagert. Das Fest- und das Loslager 14; 15 sind vorzugsweise als Radialwälzlager ausgebildet, wobei sie an gegenüberliegenden Enden des ersten Teils 12 angeordnet sind. Das erste Teil 12 wird von einem Elektromotor 16 in Drehbewegung versetzt. Die Welle des Elektromotos 16 ist vorliegend einstückig mit dem ersten Teil 12 ausgebildet, wobei es genauso gut möglich ist, die Welle des Elektromotors 16 als gesondertes Bauteil auszuführen, welches über eine Kupplung mit dem ersten Teil 12 verbunden ist.
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Das zweite Teil 20 ist an dem ersten Teil 12 entlang der Längsachse 11 beweglich gelagert. Das zweite Teil 20 ist vorliegend in Form einer Gewindemutter ausgebildet, welche das erste Teil 12 ringartig umgibt. An der Innenumfangsfläche des zweiten Teils 20 ist wenigstens eine zweite Laufbahn 21 angeordnet, die schraubenförmig bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet ist, wobei sie einer zugeordneten ersten Laufbahn 13 parallel gegenüber steht.
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Zwischen der wenigstens einen ersten und der zugeordneten zweiten Laufbahn 13; 21 ist jeweils eine Reihe von Wälzkörpern 22 angeordnet, wobei die Wälzkörper 22 vorliegend als Kugeln ausgebildet sind. Die erste und die zweite Laufbahn 13; 21 begrenzen den Tragabschnitt 24 eines Laufkanals 23. Der Laufkanal 23 umfasst außerdem einen grobschematisch als Strichlinie dargestellten lastfreien Abschnitt 25, der im zweiten Teil 20 verläuft, wobei er die beiden Enden des Tragabschnitts 24 miteinander verbindet, so dass die Wälzkörper 22 endlos umlaufen können.
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Die vorliegende Linearbewegungsvorrichtung 10 kann insbesondere eine äußere Last 27 abstützen, welche parallel zur Längsachse 11 ausgerichtet ist, wobei sie am zweiten Teil 20 angreift.
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Außen am zweiten Teil 20 ist ein Schwingungssensor 28 angeordnet. Der Schwingungssensor 28 kann als Beschleunigungsaufnehmer ausgebildet sein, wobei er vorzugsweise in Form eines mikromechanischen Systems (MEMS) ausgebildet ist. Es ist aber ebenso denkbar, den Schwingungssensor 28 als Körperschallwandler auszubilden, der vorzugsweise eine Piezokeramik umfasst. Der Schwingungssensor 28 ist an einen Analog-Digital-Wandler 29 angeschlossen, der wiederum an einen Digitalrechner 30 angeschlossen ist. Der Analog-Digital-Wandler 29 und der Digitalrechner 30 können Bestandteil eines Mikrocontrollers sein. Zwecks Anzeige des ermittelten Schadenszustands ist der Digitalrechner 30 an einen Bildschirm 31 angeschlossen.
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2 zeigt einen grobschematischen Teilschnitt der Linearbewegungsvorrichtung 10 nach 1 im Bereich der Einlaufschräge 26. Die Einlaufschräge 26 ist dabei am zweiten Teil 20 angeordnet, wobei sie die zweite Laufbahn 21 absatzfrei fortsetzt. Die Einlaufschräge 26 ist derart geneigt, dass die Last auf die Wälzkörper 22, welche in den Tragabschnitt 24 einlaufen, sanft ansteigt. Damit wird im schadensfreien Normalbetrieb die Anregung von Körperschall im zweiten Teil 20 minimiert. In der Folge ist der Körperschall, welcher durch Schäden an der Linearbewegungsvorrichtung verursacht wird, durch das erfindungsgemäße Verfahren besonders zuverlässig erkennbar. Die Einlaufschräge bildet die Grenze zwischen dem Tragabschnitt 24 und dem lastfreien Abschnitt 25 des Laufkanals 23.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. In 3 oben ist das Signal y des Schwingungssensors über die Zeit t aufgetragen. Das Signal y liegt in digitaler Form vor und wird digital ausgewertet. Das Signal y wird in mehrere Zeitfenster unterteilt, welche jeweils an einem Analyse-Zeitpunkt 62 beginnen, wobei sie sich jeweils über eine Analyse-Zeitdauer 63 erstrecken. Für jedes dieser Zeitfenster wird eine gesonderte Spektralanalyse 50 durchgeführt. Bei der Spektralanalyse 50 handelt es sich vorzugsweise um eine Diskrete Fourier-Transformation, welche höchst vorzugsweise nach dem Verfahren der Fast Fourier Transform (FFT) berechnet wird. Die genannten Zeitfenster überlappen sich vorliegend nicht, wobei sie lückenlos aneinander angrenzen. Es ist aber auch denkbar, überlappende oder voneinander beabstandete Zeitfenster zu verwenden. Vorzugsweise weisen die Analyse-Zeitpunkte 62 einen konstanten Zeitabstand Δt auf. Die Analyse-Zeitdauern 63 sind vorzugsweise gleich gewählt, wobei für die entsprechende Sample-Anzahl n vorzugsweise n = 2k gilt, wobei k eine ganze Zahl ist. Es ist denkbar, die Samples innerhalb eines Zeitfensters vor der Spektralanalyse 50 mittels einer Fensterfunktion (vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Fensterfunktion) zu gewichten.
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Das Ergebnis aller Spektralanalysen 50 ist in 4 dargestellt, die weiter unten noch näher erläutert wird. Eine einzelne Spektralanalyse 50 liefert demnach eine spektrale Dichteverteilung 65 zurück, also eine spektrale Dichte d, welche von einer Frequenz f abhängig ist. Die spektrale Dichteverteilungen 65 können nun einer Bewertungsfunktion 51 oder einem Bewertungsfilter unterworfen werden. Es ist aber ebenso denkbar, sofort die Integration 52 auszuführen. Bei der Bewertungsfunktion 51 handelt es sich beispielsweise um eine Schwellwertfunktion. Dabei wird zur Ermittlung des Hilfswerts 40 allen spektralen Dichten d, welche unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegen, der Wert 0 zugewiesen, wobei allen übrigen spektralen Dichten d der Wert 1 zugewiesen wird.
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Im nächsten Schritt wird der Hilfswert 40 über den Analyse-Frequenzbereich (Nr. 60 in 4) integriert. Hierfür müssen im vorstehenden Beispiel nur Anzahl der Hilfswerte 40 mit dem Wert 1 im Analyse-Frequenzbereich bestimmt werden.
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Die vorstehenden Berechnungen werden für jedes Zeitfenster in identischer Weise durchgeführt, um das jeweilige Integral 41 zu ermitteln. Die Integrale 41, welche den benutzten Analyse-Zeitpunkten 62 zugeordnet sind, werden aufsummiert 53, um das erste Signalmerkmal 42 zu ermitteln. Entgegen der Darstellung in 3 werden vorzugsweise wenigstens zehn und höchst vorzugsweise wenigstens hundert Analysezeitpunkte 62 verwendet, um das erste Signalmerkmal 42 zu ermitteln.
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Die Schadenskategorisierung 54 kann in der Weise geschehen, dass ein Schwellwert für das erste Signalmerkmal 42 vorgegeben wird. Sofern das erste Signalmerkmal 42 über diesem Schwellwert liegt, liegt die Schadenskategorie "kein Schaden" vor. Sobald das erste Signalmerkmal 42 unter den genannten Schwellwert absinkt, liegt die Schadenskategorie "Schaden" vor. Dabei versteht sich, dass die obige Berechnung des ersten Signalmerkmals mit voranschreitender Zeit mit den jeweils jüngsten Analysezeitpunkten 62 wiederholt wird, so dass das erste Signalmerkmal 42 laufend neu berechnet wird.
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Während den Zeiträumen, die für die Berechnung des ersten Signalmerkmals 42 verwendet werden, wird die Linearbewegungsvorrichtung vorzugsweise unter definierten Randbedingungen betrieben, um die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen. Diese definierten Randbedingungen beinhalten vorzugsweise eine konstante Bewegungsgeschwindigkeit der Linearbewegungsvorrichtung, so dass die Wälzkörper mit einer konstanten Einlauffrequenz (Nr. 64 in 4) vom Tragbereich in den lastfreien Bereich des Laufkanals übergehen und umgekehrt. Weiter ist die äußere Last (Nr. 27 in 1) vorzugsweise gleich Null. Zwischen den vorgenannten Zeiträumen wird die Linearbewegungsvorrichtung normal betrieben, also beispielsweise als Antrieb des Tisches einer Werkzeugmaschine.
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Weiter kann daran gedacht sein, ein zweites Signalmerkmal zu bestimmten, welches sich vom ersten Signalmerkmal allein dadurch unterscheidet, dass ein anderer Analyse-Frequenzbereich verwendet wird. Darüber hinaus können andere Signalmerkmale bestimmt werden, die auf einer anderen Analyse des Signals y beruhen. Vorzugsweise werden alle Signalmerkmale in die Schadenskategorisierung 54 mit einbezogen.
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4 zeigt ein Wasserfalldiagramm mit mehreren spektralen Dichteverteilungen 65. Eine spektrale Dichteverteilung 65 in 4 umfasst dabei eine spektrale Dichte d, welche über die Frequenz f aufgetragen ist. Der entsprechende Berechnungs-Frequenzbereich 61 ergibt sich in erster Linie aus der Abtastfrequenz des Digital-Analog-Wandlers (Nr. 29 in 1). Dabei ist die obere Grenzfrequenz des Berechnungs-Frequenzbereichs 61 vorzugsweise gleich der halben Abtastfrequenz.
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In 4 ist in Tiefenrichtung die Zeit t aufgetragen, wobei die verschiedenen Analyse-Zeitpunkte 62 markiert sind. Die Analyse-Zeitpunkte 62 haben einen konstanten Zeitabstand Δt.
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Jedem dieser Analyse-Zeitpunkte 62 ist eine spektrale Dichteverteilung 65 zugeordnet, deren Verlauf sich mit Eintritt von Schänden an der Linearbewegungsvorrichtung ändert. Dabei hat sich gezeigt, dass die deutlichste Veränderung im Analyse-Frequenzbereich 60 eintritt. Der Analyse-Frequenzbereich 60 ist dabei ein Frequenzbereich, der die oben angesprochene Einlauffrequenz 64 der Wälzkörper enthält, wobei seine obere Grenzfrequenz beispielsweise 2- bis 5-mal so groß wie die genannte Einlauffrequenz ist. Die untere Grenzfrequenz des Analyse-Frequenzbereichs 60 ist deutlich kleiner als die Einlauffrequenz 64, wobei sie Null betragen kann.
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Ein weiterer vorteilhafter Analyse-Frequenzbereich 60 ist der Bereich, der sich zwischen dem 9-fachen und dem 15-fachen der Einlauffrequenz 64 erstreckt. Die Einlauffrequenz 64 liegt damit deutlich außerhalb des Analyse-Frequenzbereichs 60, so dass der Kugeleinlauf keinerlei Einfluss mehr auf die Signalauswertung hat.
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Bezugszeichenliste
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- t
- Zeit
- Δt
- konstanter Zeitabstand
- f
- Frequenz
- y
- Signal
- d
- spektrale Dichte
- 10
- Linearbewegungsvorrichtung
- 11
- Längsachse
- 12
- erstes Teil
- 13
- erste Laufbahn
- 14
- Festlager
- 15
- Loslager
- 16
- Elektromotor
- 20
- zweites Teil
- 21
- zweite Laufbahn
- 22
- Wälzkörper
- 23
- Laufkanal
- 24
- Tragabschnitt des Laufkanals
- 25
- lastfreier Abschnitt des Laufkanals
- 26
- Einlaufschräge
- 27
- äußere Last
- 28
- Schwingungssensor
- 29
- Analog-Digital-Wandler
- 30
- Digitalrechner
- 31
- Bildschirm
- 40
- Hilfswert
- 41
- Integral
- 42
- erstes Signalmerkmal
- 43
- Schadenszustand
- 50
- Spektralanalyse
- 51
- Bewertungsfunktion
- 52
- Integration über Analyse-Frequenzbereich
- 53
- Summierung
- 54
- Schadenskategorisierung
- 60
- Analyse-Frequenzbereich
- 61
- Berechnungs-Frequenzbereich
- 62
- Analyse-Zeitpunkt
- 63
- Analyse-Zeitdauer
- 64
- Einlauffrequenz
- 65
- spektrale Dichteverteilung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1598569 B1 [0002]
- DE 102005015465 B4 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://de.wikipedia.org/wiki/Fensterfunktion [0032]
