DE102015212285B3 - Linearführungssystem und Verfahren zur Durchführung von Messungen an einem Linearführungssystem - Google Patents
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Abstract
Ein Linearführungssystem (1) umfasst eine hydrostatische Kompaktführung (2) und einen mit dieser zusammenwirkenden Spindeltrieb (3), welcher eine Axialwälzlagerung (5) umfasst. Die hydrostatische Kompaktführung (2) arbeitet mit mehreren Drucktaschen (13, 14, 15, 16), wobei eine Messvorrichtung (10) zur Messung der auf die Axialwälzlagerung (5) einwirkenden Axiallast vorgesehen ist Eine Datenverarbeitungseinrichtung (9) ist dazu ausgebildet, aus in den Drucktaschen (13, 14, 15, 16) herrschenden Drücken sowie aus der mittels der Messvorrichtung (10) erfassten Axiallast einen Gesamtkraftvektor (FG) zu berechnen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Linearführungssystem mit einer hydrostatischen Kompaktführung sowie ein Verfahren zur Durchführung von Messungen an einem solchen Linearführungssystem.
- Aus der
DE 10 2005 038 341 A1 ist eine Profilschienenführung bekannt, welche als hydrostatische Kompaktführung ausgebildet ist. Der Lichtraum der hydrostatischen Kompaktführung in axialer Richtung, bezogen auf die Vorschubrichtung der Linearführung, entspricht dem Normbauraum einer kompakten Wälzführung. Dies bedeutet, dass innerhalb eines Linearführungssystems, wie in Abs. 22 des genannten Dokumentes erläutert, eine hydrostatische Profilschienenführung problemlos gegen eine Profilschienenwälzführung gemäß DIN 645-1 ausgetauscht werden kann. - Ein hydraulisches Gleitlager ist beispielsweise aus der
DE 2 039 720 A bekannt. Dieses Gleitlager umfasst zwei relativ zueinander verschiebbare Teile sowie eine Druckkammer und einen Kolben, welcher senkrecht zur Verschieberichtung beweglich ist. Der Abstand zwischen den beiden zueinander beweglichen Teilen soll durch Veränderung der Druckflüssigkeitszufuhr in die Druckkammer regelbar sein. - Die
DE 10 2007 039 146 A1 offenbart eine hydrostatische Schlittenführung einer Werkzeugmaschine. In diesem Fall soll ein vom Schlitten herrührendes, auf die Linearführung wirkendes Biegemoment mit Hilfe eines Zuggliedes kompensiert werden. - Ein hydrostatisches Lager für eine Rolle ist beispielsweise aus der
EP 0 897 484 B1 bekannt. Hierbei ist eine Spaltlast aus Öldrücken in Lagerschuhen berechenbar. - Eine hydrostatische Spindellagerung sowie eine hydrostatische Mutter ist aus der
DE 10 2006 025 271 B3 beziehungsweise aus derDE 28 21 726 A1 bekannt. - Eine lastkompensierende Regelung eines hydrostatischen Lagers wird beispielsweise in der
DE 33 38 075 C2 vorgeschlagen. Das hydrostatische Lager kann hierbei mehrere übereinander angeordnete Tischführungen umfassen. - In der
EP 2 446 998 A1 ist vorgeschlagen, bei einer Spindellagerung axiale und radiale Verlagerungen mit Hilfe von Sensoren zu erfassen und damit auf Axial- beziehungsweise Radialkräfte zu schließen. Die entsprechenden Daten sollen insbesondere für die Ermittlung einer Restlebensdauer verwendbar sein. - Ein Verfahren zur Bestimmung der Lebensdauer von im Arbeitsbetrieb befindlichen Bauteilen wird auch in der
DE 10 2007 038 890 A1 vorgeschlagen. Die Bauteile können in diesem Fall einen Kugelgewindetrieb umfassen. - Ein in der
DE 199 37 203 A1 offenbartes System soll in der Lage sein, Wälzelementbelastungen in Echtzeit zu erfassen, wobei eine Vielzahl von Sensoren um eine Laufbahn eines Wälzlagers herum angeordnet ist. - Die
DE 10 2004 048 649 A1 offenbart ein Verfahren zur Zustandsüberwachung und Lebensdauerprognose wenigstens eines Wälzlagers in einer wälzgelagerten Vorrichtung. Zusätzlich zu einer Messung von auf das Wälzlager einwirkenden Radial- und Axialkräften ist hierbei eine Messung des Körperschalls und/oder der Lagertemperatur vorgesehen. - Ein Rollenlager mit einem Mess-Wälzkörper ist in der
DE 10 2006 051 642 B4 beschrieben. Der Mess-Wälzkörper ist aus einem hülsenförmigen Teil und einem in diesem angeordneten lastabstützenden zylindrischen Teil zusammengesetzt. - Eine numerische Steuervorrichtung mit einer Funktion zum Schätzen eines Standzeitendes einer Traglagerspindel ist in der
DE 10 2014 006 904 A1 offenbart. - Aus
WO2004101218 A1 ist eine Werkzeugmaschine bekannt geworden, deren Werkzeug entlang der drei Raumachsen an Linearführungen gelagert ist. - Aus
JP08261238 A - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearführungssystem gegenüber dem genannten Stand der Technik derart weiterzuentwickeln, dass auf einfache Weise Aussagen zum Belastungszustand getroffen werden können, die insbesondere als Basis für die Prognose einer Restlebensdauer und/oder einer Belastungsreserve einzelner Komponenten herangezogen werden können.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Linearführungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Durchführung von Messungen an einem Linearführungssystem gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Messverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt das Linearführungssystem, und umgekehrt.
- Das Linearführungssystem umfasst eine hydrostatische Kompaktführung und einen mit dieser zusammenwirkenden Spindeltrieb, welcher mittels einer Axialwälzlagerung in Axialrichtung, das heißt in Vorschubrichtung des Spindeltriebs sowie der Linearführung, abgestützt ist. Die hydrostatische Kompaktführung weist mehrere Drucktaschen auf, wobei eine Messvorrichtung zur Messung der auf die Axialwälzlagerung einwirkenden Axiallast vorgesehen ist. Eine Datenverarbeitungseinrichtung ist dazu ausgebildet, aus in den Drucktaschen herrschenden Drücken sowie aus der mittels der Messvorrichtung erfassten Axiallast einen Gesamtkraftvektor zu berechnen.
- Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine hydrostatische Kompaktführung stets nur Kräfte aufnimmt, welche zur Vorschubrichtung der Linearführung orthogonal sind. Die in verschiedenen Drucktaschen der Linearführung zwischen einem auf einer Schiene verfahrbaren Schlitten und der Schiene wirkenden Drücke bewirken den einzelnen Drucktaschen zugeordnete Drücke, deren vektorielle Addition zu einem einzigen, in einer zur Vorschubrichtung der Linearführung normalen Ebene liegenden Kraftvektor führt. Dieser Kraftvektor gibt an, welcher durch die Druckkissen abgestützten Belastung die mittels des Schlittens realisierte Linearführung ausgesetzt ist. Diese hydraulisch aufgenommene Belastung umfasst insbesondere Belastungen, welche durch Bearbeitungskräfte erzeugt werden, sowie durch Gewichtskräfte erzeugte Belastungen.
- Zum Antrieb des Schlittens des Linearführungssystems ist ein Spindeltrieb, wie innerhalb des anmeldungsgemäßen Führungssystems vorgesehen, geeignet. Bei dem Spindeltrieb kann es sich beispielsweise um einen einfachen Gewindetrieb, einen Kugelgewindetrieb, oder ein Planetenwälzgetriebe handeln. In jedem Fall weist der Spindeltrieb eine Axialwälzlagerung auf, welche eine auf die Linearführung wirkende, das heißt in Vorschubrichtung wirkende, Kraft aufnimmt. Der entsprechende Kraftvektor ist somit orthogonal zu den hydraulisch mittels des Schlittens aufgenommenen Kräften ausgerichtet. Mit Hilfe einer Datenverarbeitungseinrichtung wird die berechnete, auf Basis herrschender Drücke sowie bekannter geometrischer Gegebenheiten berechnete hydraulisch aufgenommene Abstützkraft des Linearführungssystems zu der an der Axialwälzlagerung des Spindeltriebs gemessenen Kraft vektoriell addiert, was einen Gesamtkraftvektor ergibt, der mit der Vorschubrichtung des Linearführungssystems einen Winkel von weniger als 90° einschließt, solange die von der Axialwälzlagerung aufgenommene Kraft ungleich Null ist.
- Die letztlich rechnerisch ermittelte Gesamtkraft, welche auf den Schlitten des Linearführungssystems wirkt, kann sowohl herangezogen werden, um Bearbeitungskräfte zu ermitteln und damit Prozessparameter zu optimieren, als auch – mit Hilfe eines Berechnungsmodells – für Lebensdauersimulationen verwendet werden.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die hydrostatische Kompaktführung als hydrostatische Lagerung mit einer Anzahl an Anordnungen aus jeweils vier Drucktaschen gebildet. Die einzelnen Drucktaschen beschreiben hierbei ein Vieleck, wobei sie typischerweise mit einem Nenndruck zwischen 40 und 50 bar betrieben werden. Jeder Drucktasche ist somit ein Druckvektor zuordenbar, welcher beschreibt, mit welchem Betrag und in welcher Richtung der Schlitten des Linearführungssystems durch die betreffende Drucktasche gegen die Schiene des Linearführungssystems abgestützt ist. Jeder dieser Druckvektoren schließt mit der Vorschubrichtung des Linearführungssystems einen rechten Winkel ein, sodass die Gesamtheit der Druckvektoren eine einzige Ebene aufspannt. Die hydraulische Abstützkraft, welche zwischen Schlitten und Schiene wirkt, ist somit als zweidimensionale Addition der vier Druckvektoren berechenbar. Die auf diese Weise ermittelte hydraulische Gesamtkraft wird als Vektor zu der mit Hilfe des Spindeltriebs erzeugten, durch die Axialwälzlagerung abgestützten Vorschubkraft addiert. Bei der als Vorschubkraft bezeichneten Kraft kann es sich, sofern hierdurch eine Bewegung des Schlittens des Linearführungssystems verzögert wird, auch um eine Bremskraft handeln.
- Die hydraulische Kompaktführung weist in bevorzugter Ausgestaltung einen – in axialer Richtung betrachteten – Lichtraum auf, welcher dem Normbauraum einer kompakten Wälzführung entspricht. Hierbei handelt es sich um den Normeinbauraum einer kompakten Linear-Wälzführung nach DIN 645-1 (Wälzlager-Profilschienen-Wälzführungen – Teil 1: Maße für Serie 1 bis 3). Insgesamt ist das anmeldungsgemäße Linearführungssystem als hydrostatische Profilschienenführung ausgebildet.
- Die mit Hilfe der Drucktaschen aufgenommene hydraulische Abstützkraft setzt sich typischerweise aus zwei Komponenten, nämlich einer Bearbeitungskraft und einer aus Massen resultierenden Kraft, zusammen. Innerhalb der Massenkräfte spielen bei geringen Beschleunigungen die Gewichtskräfte die dominierende Rolle. Inwieweit ein mittels der Linearführung gelagerter Gegenstand schon ohne Bearbeitungskräfte eine Belastung auf die hydraulische Linearführung überträgt, ist aufgrund der bekannten Massen sowie der gegebenen geometrischen Verhältnisse, insbesondere der Hebelarmlängen, präzise berechenbar. Soll die hydraulische Linearführung den an dieser gelagerten Gegenstand ohne weitere Bearbeitungen oder Verfahrungen rein hydraulisch abstützen, so sind die Drucktaschen der Linearführung in geeigneter Weise mit Hydraulikdruck zu beaufschlagen. Dieser Druck wird als Null-Lastdruck bezeichnet. Die damit abgestützte Last, welche aus Gewichtskräften resultiert, wird durch einen Gewichtsbelastungsvektor ausgedrückt. Solange innerhalb des mit der hydraulischen Linearführung abgestützten Gegenstandes keine Massenverlagerungen möglich sind, handelt es sich bei dem Gewichtsbelastungsvektor um eine anlagenspezifische Konstante. Bearbeitungskräfte sind in einfacher Weise durch Subtraktion aus dem zeitabhängig ermittelten Gesamtkraftvektor und dem Gewichtsbelastungsvektor ermittelbar.
- Gemäß einer Weiterbildung weist die mittels der hydrostatischen Kompaktführung gelagerte Vorrichtung mindestens eine Schwenkachse auf. Der Gewichtsbelastungsvektor ist in diesem Fall von dem entsprechenden Schwenkwinkel oder von einer Mehrzahl an Schwenkwinkeln abhängig. Aus dem Schwenkwinkel beziehungsweise den Schwenkwinkeln lassen sich zusammen mit bekannten geometrischen Merkmalen effektive Hebelachsen berechnen. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist dementsprechend dazu ausgebildet, den Gewichtsbelastungsvektor unter Berücksichtigung des genannten Schwenkwinkels zu berechnen. Analoges gilt in Fällen, in denen der mittels der Linearführung gelagerte Gegenstand eine Mehrzahl an Schwenkachsen aufweist.
- In bevorzugter Ausgestaltung ist mit Hilfe der hydrostatischen Kompaktführung eine Bearbeitungsspindel gelagert, wobei deren Spindelachse mit der Vorschubrichtung der Linearführung einen von Null verschiedenen Winkel einschließt. Optional ist die Spindelachse um die bereits genannte Schwenkachse schwenkbar, wobei ein mittels der Spindelachse drehbar gelagertes Werkzeug, insbesondere Zerspanungswerkzeug, die geometrische Schwenkachse schneiden kann.
- Die Anzahl der Schwenkachsen, welche eine mittels der hydrostatischen Kompaktführung gelagerte Vorrichtung, beispielsweise eine Zerspanungsvorrichtung, aufweist, ist grundsätzlich keinen Beschränkungen unterworfen. In jedem Fall kann an dem Spindeltrieb, mit welchem die mittels der hydraulischen Linearführung gelagerte Vorrichtung vorgeschoben wird, beispielsweise mit Hilfe mindestens eines Dehnungsmessstreifens eine Messung vorgenommen werden. Hierbei handelt es sich um eine Messung der Axiallast, wobei der hierfür verwendete Dehnungsmessstreifen zum Beispiel an einem Gehäuse der Axialwälzlagerung des Spindeltriebs angeordnet ist.
- Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass mit Hilfe einer kompakten Kraftmesseinrichtung, die an einem hydrostatischen Lager sowie an einer Wälzlagerung wirkende Kräfte erfasst, einerseits Aussagen zu auftretenden Bearbeitungskräften und andererseits Aussagen über eine zu erwartende Restlebensdauer getroffen werden können. Im Vergleich zu Bearbeitungszentren ohne ein derartiges Messsystem ist dabei kein oder lediglich ein vernachlässigbarer zusätzlicher Raumbedarf gegeben. Die Daten, welche Bearbeitungskräfte betreffen, können herangezogen werden, um Prozessparameter bei der Bearbeitung zu optimieren, was sich wiederum auf die Lebensdauer positiv auswirkt.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 in einem schematischen Ausschnitt ein Linearführungssystem, -
2 einen Querschnitt durch eine hydraulische Linearführung des Linearführungssystem nach1 . - Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
1 gekennzeichnetes Linearführungssystem umfasst eine hydrostatische Kompaktführung2 , wobei der Vorschub in Vorschubrichtung VR mit Hilfe eines Spindeltriebs3 erfolgt. Der Spindeltrieb3 ist als Kugelgewindetrieb gestaltet und weist eine Gewindespindel4 auf, auf welcher unter Zwischenschaltung von Wälzkörpern, insbesondere Kugeln, eine nicht dargestellte Spindelmutter, welche in Vorschubrichtung VR verschiebbar ist, gelagert ist. Die Gewindespindel4 ist mit Hilfe einer Axialwälzlagerung5 drehbar, jedoch nicht verschiebbar, gelagert. Die Axialwälzlagerung5 weist Wälzkörper6 , nämlich Kugeln, sowie ein Gehäuse7 auf. An dem Gehäuse7 ist als Teil einer Messvorrichtung10 ein Dehnungsmessstreifen8 angebracht, welcher zur Messung einer auf die Gewindespindel4 und damit den gesamten Spindeltrieb3 wirkenden Axiallast vorgesehen ist. Die den Dehnungsmessstreifen8 umfassende Messvorrichtung10 , welche die auf die Axialwälzlagerung5 wirkende Kraft erfasst, ist – wie in1 durch gestrichelte Linien angedeutet – datentechnisch über eine Datenverarbeitungseinrichtung9 mit der hydrostatischen Kompaktführung2 verknüpft. Die hydrostatische Kompaktführung2 umfasst zwei als Profilschienen gestaltete Schienen11 und insgesamt vier auf diesen Schienen11 gelagerte Schlitten12 , welche auch als Hydrowagen bezeichnet werden. - Ein einzelner Schlitten
12 ist zusammen mit der zugehörigen Schiene11 in2 dargestellt. Der Schlitten12 weist einen Lichtraum auf, der – betrachtet in axialer Richtung, das heißt in Vorschubrichtung VR – dem Normbauraum einer kompakten Wälzführung nach DIN 645-1 entspricht. - Zwischen dem Schlitten
12 und der Schiene11 sind vier Drucktaschen13 ,14 ,15 ,16 ausgebildet, wobei in jeder dieser Drucktaschen13 ,14 ,15 ,16 in2 durch Pfeile veranschaulichte Kräfte wirken, die jeweils normal zu den betreffenden Oberflächen ausgerichtet sind. Addiert man die vier mit Hilfe der Drucktaschen13 ,14 ,15 ,16 hydraulisch aufgenommenen Kräfte vektoriell, so ergibt sich eine hydraulische Gesamtkraft F, die in einer Ebene normal zur Vorschubrichtung VR liegt. Diese hydraulische Gesamtkraft F wird auf Basis der in den Drucktaschen13 ,14 ,15 ,16 herrschenden Drücke mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung9 rechnerisch ermittelt. - Zur hydraulischen Gesamtkraft F wird mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung
9 die mittels der Messvorrichtung10 erfasste, in Vorschubrichtung VR wirkende Axialkraft erfasst, womit ein in1 angedeuteter Gesamtkraftvektor FG gebildet wird. Der Gesamtkraftvektor FG charakterisiert die Gesamtheit aller, hydrostatisch sowie mechanisch abgestützter Kräfte, welche zwischen einem insgesamt mit dem Bezugszeichen17 bezeichneten Gegenstand und der diesen Gegenstand17 lagernden hydrostatischen Linearführung2 wirken. Der Schwerpunkt des Gegenstands17 ist mit SP, dessen Gewichtskraft mit GG bezeichnet. Innerhalb des Gegenstandes17 , welcher im vorliegenden Fall als Fräsvorrichtung ausgebildet ist, existiert eine mit SW bezeichnete Schwenkachse. - Der mit Hilfe der als Profilschienenführung ausgebildeten hydrostatischen Kompaktführung
2 gelagerte Gegenstand17 umfasst eine um die Schwenkachse SW verschwenkbare Bearbeitungseinheit18 , welche eine Spindelachse SC aufweist. Ein mit19 bezeichnetes Werkzeug, nämlich ein Fräser, rotiert um die Spindelachse SC. Bearbeitungskräfte, die auf das Werkzeug19 wirken, sind mit FX, FY, FZ bezeichnet. Die Schwenkachse SW schneidet das Werkzeug19 . Je nachdem, wie die das Werkzeug19 umfassende Bearbeitungseinheit18 um die Schwenkachse SW geschwenkt ist, das heißt, wie der Schwenkwinkel eingestellt ist, verlagert sich der Schwerpunkt SP des Gegenstands17 . Entsprechend ändert sich die Belastung der hydrostatischen Kompaktführung2 durch die Gewichtskraft GG des Gegenstands17 . Diese Änderung wird mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung9 rechnerisch in die Ermittlung des Gesamtkraftvektors FG einbezogen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Linearführungssystem
- 2
- hydrostatische Linearführung
- 3
- Spindeltrieb
- 4
- Gewindespindel
- 5
- Axialwälzlagerung
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Gehäuse
- 8
- Dehnungsmessstreifen
- 9
- Datenverarbeitungseinrichtung
- 10
- Messvorrichtung
- 11
- Schiene
- 12
- Schlitten
- 13...16
- Drucktasche
- 17
- Gegenstand
- 18
- Bearbeitungseinheit
- 19
- Werkzeug
- F
- hydraulische Gesamtkraft
- FG
- Gesamtkraftvektor
- FX, FY, FZ
- Bearbeitungskräfte
- GG
- Gewichtskraft
- SC
- Spindelachse
- SP
- Schwerpunkt
- SW
- Schwenkachse
- VR
- Vorschubrichtung
Claims (10)
- Linearführungssystem (
1 ), umfassend eine hydrostatische Kompaktführung (2 ) und einen mit dieser zusammenwirkenden Spindeltrieb (3 ), welcher eine Axialwälzlagerung (5 ) umfasst, wobei die hydrostatische Kompaktführung (2 ) mehrere Drucktaschen (13 ,14 ,15 ,16 ) umfasst und eine Messvorrichtung (10 ) zur Messung der auf die Axialwälzlagerung (5 ) einwirkenden Axiallast vorgesehen ist, und wobei eine Datenverarbeitungseinrichtung (9 ) dazu ausgebildet ist, aus in den Drucktaschen (13 ,14 ,15 ,16 ) herrschenden Drücken sowie aus der mittels der Messvorrichtung (10 ) erfassten Axiallast einen Gesamtkraftvektor (FG) zu berechnen. - Linearführungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatische Kompaktführung (2 ) als hydrostatische Lagerung mit einer Anzahl an Anordnungen aus jeweils vier Drucktaschen (13 ,14 ,15 ,16 ) ausgebildet ist, wobei der Lichtraum der hydrostatischen Kompaktführung (2 ) in axialer Richtung dem Normbauraum einer kompakten Wälzführung entspricht und wobei Druckvektoren in den Drucktaschen (13 ,14 ,15 ,16 ) eine zur Vorschubrichtung (VR) der Kompaktführung (2 ) normale Ebene aufspannen und ein Kraftvektor der Axialwälzlagerung (5 ) in Normalrichtung der Linearführung (2 ) ausgerichtet ist. - Linearführungssystem (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (9 ) dazu ausgebildet ist, von dem aus den verschiedenartigen Lagerbelastungen ermittelten Gesamtkraftvektor (FG) einen Gewichtsbelastungsvektor eines die hydrostatische Kompaktführung (2 ) belastenden, mittels dieser gelagerten Gegenstandes (17 ) zu subtrahieren. - Linearführungssystem (
1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels der hydrostatischen Kompaktführung (2 ) gelagerte Gegenstand (17 ) mindestens eine Schwenkachse (SW) aufweist, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (9 ) dazu ausgebildet ist, den Gewichtsbelastungsvektor unter Berücksichtigung des zugehörigen Schwenkwinkels zu berechnen. - Linearführungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine mittels der hydrostatischen Kompaktführung (2 ) gelagerte Bearbeitungseinheit (18 ), wobei deren Spindelachse (SC) mit der Vorschubrichtung (VR) der Kompaktführung (2 ) einen Winkel ungleich Null einschließt. - Linearführungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen zur Messung der Axiallast vorgesehenen, an einem Gehäuse (7 ) der Axialwälzlagerung (5 ) angeordneten Dehnungsmessstreifen (8 ). - Verfahren zur Durchführung von Messungen an einem Linearführungssystem (
1 ), mit folgenden Merkmalen: – In einer hydrostatischen Kompaktführung (2 ) wirkende Drücke werden gemessen und hiermit ein resultierender, zur Vorschubrichtung (VR) der Kompaktführung (2 ) normaler Druckkraftvektor (F) berechnet, – eine Axialkraft, welche auf einen die Kompaktführung (2 ) betätigenden Spindeltrieb (3 ) in Vorschubrichtung (VR) der Linearführung (2 ) wirkt und mittels einer Axialwälzlagerung (5 ) abgestützt wird, wird gemessen, – aus dem berechneten Druckkraftvektor (F) und der gemessenen Axialkraft wird ein Gesamtkraftvektor (FG), welcher auf einen mittels der Linearführung gelagerten Gegenstand (17 ) wirkt, berechnet. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Restlebensdauer einer jeden Lagerstelle eines das Linearführungssystem (
1 ) umfassenden Bearbeitungssystems mit Hilfe eines den Gesamtkraftvektor (FG) einbeziehenden Berechnungsmodells ermittelt wird. - Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bearbeitungslast (FX, FY, FZ) unter Zugrundelegung von Null-Last-Drücken der Linearführung (
1 ) sowie Einbeziehung von gemessenen, bei der Bearbeitung herrschenden Drücken berechnet wird. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Bearbeitungslast (FX, FY, FZ) zur Ansteuerung eines mit Hilfe der Linearführung (
1 ) gelagerten Werkzeugs (19 ) herangezogen wird.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102015212285.9A DE102015212285B3 (de) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | Linearführungssystem und Verfahren zur Durchführung von Messungen an einem Linearführungssystem |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108000236A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-08 | 内蒙古科技大学 | 一种检测机床直线导轨副加速磨损退化规律的装置 |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2039720A1 (de) * | 1969-08-21 | 1971-04-08 | Oerlikon Buehrle Ag | Hydrostatisches Gleitlager |
DE2821726A1 (de) * | 1978-05-18 | 1979-11-22 | Hohenzollern Huettenverwalt | Schraubenspindelgetriebe mit einer hydrostatischen mutter |
DE3338075C2 (de) * | 1982-11-03 | 1993-12-16 | Niles Werkzeugmasch Gmbh | Vorrichtung zur lastkompensierenden Regelung eines hydrostatischen Lagers |
JPH08261238A (ja) * | 1995-03-23 | 1996-10-08 | Mitsutoyo Corp | 静圧軸受案内機構における軸受変位特性の補正方法および補正装置 |
DE19937203A1 (de) * | 1998-08-06 | 2000-03-09 | Torrington Co | Überwachung der Lebensdauer und der Belastung von Lagern |
WO2004101218A1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-11-25 | Fine Ace Technology Co. Ltd | Tool work device of machine tool |
EP0897484B1 (de) * | 1997-02-14 | 2005-07-27 | Metso Paper, Inc. | Hydrostatisches lager für eine rolle oder dergleichen |
DE102004048649A1 (de) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Fag Kugelfischer Ag & Co. Ohg | Verfahren zur Zustandsüberwachung und Lebensdauerprognose wenigstens eines Wälzlagers in einer wälzgelagerten Vorrichtung |
DE102005038341A1 (de) * | 2005-08-13 | 2007-02-15 | Schaeffler Kg | Hydrostatische Profilschienenführung |
DE102006025271B3 (de) * | 2006-05-31 | 2007-12-27 | Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg | Zieheinrichtung mit hydrostatischer Spindellagerung |
DE102007039146A1 (de) * | 2007-08-18 | 2009-02-26 | A. Monforts Werkzeugmaschinen Gmbh & Co. Kg | Schlittenführung einer Werkzeugmaschine |
DE102007038890A1 (de) * | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Lebensdauer von im Arbeitsbetrieb befindlichen Bauteilen |
DE102006051642B4 (de) * | 2006-11-02 | 2011-02-03 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Rollenlager mit einem Mess-Wälzkörper |
EP2446998A1 (de) * | 2010-10-27 | 2012-05-02 | JTEKT Corporation | Vorrichtung zur Erkennung des Spindelzustands für Werkzeugmaschinen |
DE102014006904A1 (de) * | 2013-05-16 | 2014-11-20 | Fanuc Corporation | Numerische Steuervorrichtung mit einer Funktion zum Schätzen eines Standzeitendes einer Traglagerspindel |
-
2015
- 2015-07-01 DE DE102015212285.9A patent/DE102015212285B3/de active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2039720A1 (de) * | 1969-08-21 | 1971-04-08 | Oerlikon Buehrle Ag | Hydrostatisches Gleitlager |
DE2821726A1 (de) * | 1978-05-18 | 1979-11-22 | Hohenzollern Huettenverwalt | Schraubenspindelgetriebe mit einer hydrostatischen mutter |
DE3338075C2 (de) * | 1982-11-03 | 1993-12-16 | Niles Werkzeugmasch Gmbh | Vorrichtung zur lastkompensierenden Regelung eines hydrostatischen Lagers |
JPH08261238A (ja) * | 1995-03-23 | 1996-10-08 | Mitsutoyo Corp | 静圧軸受案内機構における軸受変位特性の補正方法および補正装置 |
EP0897484B1 (de) * | 1997-02-14 | 2005-07-27 | Metso Paper, Inc. | Hydrostatisches lager für eine rolle oder dergleichen |
DE19937203A1 (de) * | 1998-08-06 | 2000-03-09 | Torrington Co | Überwachung der Lebensdauer und der Belastung von Lagern |
WO2004101218A1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-11-25 | Fine Ace Technology Co. Ltd | Tool work device of machine tool |
DE102004048649A1 (de) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Fag Kugelfischer Ag & Co. Ohg | Verfahren zur Zustandsüberwachung und Lebensdauerprognose wenigstens eines Wälzlagers in einer wälzgelagerten Vorrichtung |
DE102005038341A1 (de) * | 2005-08-13 | 2007-02-15 | Schaeffler Kg | Hydrostatische Profilschienenführung |
DE102006025271B3 (de) * | 2006-05-31 | 2007-12-27 | Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg | Zieheinrichtung mit hydrostatischer Spindellagerung |
DE102006051642B4 (de) * | 2006-11-02 | 2011-02-03 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Rollenlager mit einem Mess-Wälzkörper |
DE102007038890A1 (de) * | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Lebensdauer von im Arbeitsbetrieb befindlichen Bauteilen |
DE102007039146A1 (de) * | 2007-08-18 | 2009-02-26 | A. Monforts Werkzeugmaschinen Gmbh & Co. Kg | Schlittenführung einer Werkzeugmaschine |
EP2446998A1 (de) * | 2010-10-27 | 2012-05-02 | JTEKT Corporation | Vorrichtung zur Erkennung des Spindelzustands für Werkzeugmaschinen |
DE102014006904A1 (de) * | 2013-05-16 | 2014-11-20 | Fanuc Corporation | Numerische Steuervorrichtung mit einer Funktion zum Schätzen eines Standzeitendes einer Traglagerspindel |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108000236A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-08 | 内蒙古科技大学 | 一种检测机床直线导轨副加速磨损退化规律的装置 |
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