DE102016204314A1 - Linear motion device with flat strain sensor - Google Patents

Linear motion device with flat strain sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102016204314A1
DE102016204314A1 DE102016204314.5A DE102016204314A DE102016204314A1 DE 102016204314 A1 DE102016204314 A1 DE 102016204314A1 DE 102016204314 A DE102016204314 A DE 102016204314A DE 102016204314 A1 DE102016204314 A1 DE 102016204314A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
strain sensor
linear motion
motion device
measuring
main body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102016204314.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Christoph Janssen
Heinz Rossteuscher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102016204314.5A priority Critical patent/DE102016204314A1/en
Priority to CN201710156649.6A priority patent/CN107202537A/en
Publication of DE102016204314A1 publication Critical patent/DE102016204314A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/18Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings
    • F16C29/06Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0602Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings
    • F16C29/06Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0633Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
    • F16C29/0635Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end
    • F16C29/0638Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls
    • F16C29/064Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls with two rows of balls, one on each side of the rail
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/30Electric properties; Magnetic properties
    • F16C2202/36Piezoelectric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2233/00Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Linearbewegungsvorrichtung (10) mit einer sich in Richtung einer Längsachse (11) erstreckenden Stange (12) und einem Läufer (20), der über wenigstens eine Reihe von Wälzkörpern (13) zumindest in Richtung der Längsachse (11) beweglich an der Stange (12) gelagert ist, wobei jeder Reihe von Wälzkörpern (13) eine Läuferwälzfläche (21) am Läufer (20) zugeordnet ist, wobei die genannten Wälzkörper (13) zumindest in einem Tragbereich (22) der Läuferwälzfläche (21) lastübertragend an dieser anliegen, wobei der Läufer (20) mit wenigstens einem Dehnungssensor (40; 40'; 40'') versehen ist. Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Dehnungssensor (40; 40'; 40'') flächig ausgebildet, so dass er eine Messfläche (41) definiert, wobei Dehnungen, gleich an welcher Stelle der Messfläche (41) sie auftreten, Einfluss auf ein Messsignal (51) des Dehnungssensors (40; 40'; 40'') haben, wobei sich die Messfläche (41) in Richtung der Längsachse (11) über wenigstens 80% der Länge des Tragbereichs (22) erstreckt.The invention relates to a linear motion device (10) having a rod (12) extending in the direction of a longitudinal axis (11) and a rotor (20) movably connected to at least one row of rolling elements (13) at least in the direction of the longitudinal axis (11) the rod (12) is mounted, wherein each row of rolling elements (13) is associated with a rotor rolling surface (21) on the rotor (20), said rolling bodies (13) at least in a support region (22) of the rotor rolling surface (21) load-transmitting this contact, wherein the rotor (20) with at least one strain sensor (40, 40 ', 40' ') is provided. According to the invention, the at least one strain sensor (40; 40 '; 40 ") has a planar design so that it defines a measuring surface (41), wherein strains, no matter at which point of the measuring surface (41), influence a measuring signal (51 ), wherein the measuring surface (41) extends in the direction of the longitudinal axis (11) over at least 80% of the length of the support region (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearbewegungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a linear motion device according to the preamble of claim 1.

Aus der EP 1 719 992 B1 ist eine Linearbewegungsvorrichtung in Form einer Schienenführung bekannt. Der entsprechende Läufer ist mit einem Dehnungssensor in Form eines Dehnmessstreifens versehen. Hierdurch lässt sich die lokale Dehnung am Ort des Dehnmessstreifens gut erfassen, wobei sich aus dieser wiederum die äußere Belastung der Linearbewegungsvorrichtung ermitteln lässt. From the EP 1 719 992 B1 a linear motion device in the form of a rail guide is known. The corresponding rotor is provided with a strain sensor in the form of a strain gauge. As a result, the local strain at the location of the strain gauge can be easily detected, whereby the external load of the linear motion device can be determined from this in turn.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass anhand des Messsignals des Dehnungssensors Schäden der Linearbewegungsvorrichtung gut erkennbar sind. Hierbei ist insbesondere an Materialausbrüche in den Läuferwälzflächen gedacht, wobei auch Materialausbrüche in den Stangenwälzflächen erkennbar sind. An advantage of the present invention is that damage of the linear motion device can be clearly seen from the measurement signal of the strain sensor. This is especially thought of material eruptions in the rotor rolling surfaces, with material eruptions can be seen in the rod rolling surfaces.

Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Dehnungssensor flächig ausgebildet ist, so dass er eine Messfläche definiert, wobei Dehnungen, gleich an welcher Stelle der Messfläche sie auftreten, Einfluss auf ein Messsignal des Dehnungssensors haben, wobei sich die Messfläche in Richtung der Längsachse über wenigstens 80% der Länge des Tragbereichs erstreckt. Die genannten Materialausbrüche, welche auch als Pittings bezeichnet werden, sind im Anfangsstadium eines Schadens sehr klein, wobei nicht vorhersehbar ist, an welchem Ort der Läufer- bzw. Stangenwälzfläche sie auftreten. Aufgrund des vorgeschlagenen großflächigen Dehnungssensors kommt es hierauf nicht an. Dieser Dehnungssensor kann Belastungsänderungen durch Materialausbrüche gut erfassen, ganz gleich an welchem Ort der Materialausbruch stattgefunden hat. According to claim 1, it is proposed that the at least one strain sensor is formed flat, so that it defines a measuring surface, wherein strains, no matter at which point of the measuring surface they occur, influence a measuring signal of the strain sensor, wherein the measuring surface in the direction of the longitudinal axis extends over at least 80% of the length of the support area. The mentioned material outbreaks, which are also referred to as pittings, are very small in the initial stage of a damage, wherein it is not foreseeable at which location of the runner surface they occur. Due to the proposed large-scale strain sensor it does not matter. This strain sensor can easily detect load changes due to material breakouts, no matter where the material broke out.

Die Messfläche ist vorzugsweise zusammenhängend ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass die Messfläche mehrere voneinander beabstandete Teilmessflächen aufweist. Die entsprechenden Unterbrechungslinien sind vorzugsweise parallel zur Längsrichtung ausgerichtet. The measuring surface is preferably formed contiguous. But it is also conceivable that the measuring surface has a plurality of spaced apart measuring surfaces. The corresponding break lines are preferably aligned parallel to the longitudinal direction.

Vorzugsweise erstreckt sich der Dehnungssensor über die gesamte Länge des Tragbereichs. Jede Reihe von Wälzkörpern ist vorzugsweise endlos umlaufend ausgebildet. Bei der Linearbewegungsvorrichtung kann es sich um eine Schienenführung handeln, wobei die Stange die entsprechende Führungsschiene und der Läufer den entsprechenden Führungswagen bildet. Wahlweise ist entweder der Führungswagen oder die Führungsschiene U-förmig ausgebildet. Bei der Linearbewegungsvorrichtung kann es sich auch um einen Wälzkörpergewindetrieb handeln, wobei die Stange die entsprechende Gewindespindel ist, wobei der Läufer die entsprechende Mutter ist. Es versteht sich, dass die Mutter neben der linearen Bewegung in Richtung der Längsachse auch eine rotative Bewegung relativ zur Gewindespindel ausführen kann. Anzumerken ist, dass die Länge des Tragbereichs beim Wälzkörpergewindetrieb entlang der Längsachse gemessen wird und nicht entlang der schraubenförmig verlaufenden Läuferwälzfläche. Preferably, the strain sensor extends over the entire length of the support area. Each row of rolling elements is preferably formed endlessly encircling. The linear motion device may be a rail guide, wherein the rod forms the corresponding guide rail and the rotor forms the corresponding guide carriage. Optionally, either the carriage or the guide rail is U-shaped. The linear motion device may also be a rolling element screw, wherein the rod is the corresponding threaded spindle, wherein the rotor is the corresponding nut. It is understood that the mother in addition to the linear movement in the direction of the longitudinal axis can also perform a rotational movement relative to the threaded spindle. It should be noted that the length of the support area is measured in Wälzkörpergewindetrieb along the longitudinal axis and not along the helical rotor rolling surface.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben. In the dependent claims advantageous refinements and improvements of the invention are given.

Es kann vorgesehen sein, dass der Läufer einen Hauptkörper aufweist, welcher aus Metall besteht, wobei der Dehnungssensor im Bereich der Messfläche derart fest mit dem Hauptkörper verbunden ist, dass Dehnungen des Hauptkörpers messbar sind. Der Hauptkörper ist dasjenige Teil der Linearbewegungsvorrichtung, welches die äußere Last auf die Wälzkörper überträgt. An diesem Teil wirken sich Schäden der Linearbewegungsvorrichtung besonders deutlich aus. Die Messschicht des Dehnungssensors kann mit dem Hauptkörper verklebt sein, wobei sie auch in einem Dünnschichtverfahren unmittelbar dort aufgebracht sein kann. Der Hauptkörper besteht vorzugsweise aus Stahl. Die Länge des Hauptkörpers in Richtung der Längsachse definiert üblicherweise die Länge des Tragbereichs. An den Hauptkörper können ein oder mehrere Teile angebaut sein, welche vorzugsweise aus Kunststoff bestehen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass an den Hauptköper wenigstens ein gesondertes Wälzflächenteil angebaut ist, welches aus gehärtetem Stahl besteht, wobei das genannte Wälzflächenteil zumindest eine Läuferwälzfläche bildet. It can be provided that the rotor has a main body, which consists of metal, wherein the strain sensor is so firmly connected to the main body in the region of the measuring surface that expansions of the main body can be measured. The main body is that part of the linear motion device which transmits the external load to the rolling elements. Damage to the linear motion device is particularly pronounced at this part. The measuring layer of the strain sensor may be bonded to the main body, wherein it may also be applied directly there in a thin-film process. The main body is preferably made of steel. The length of the main body in the direction of the longitudinal axis usually defines the length of the support area. To the main body, one or more parts may be grown, which are preferably made of plastic. Moreover, it is conceivable that at least one separate Wälzflächenteil is attached to the main body, which consists of hardened steel, wherein said Wälzflächenteil forms at least one rotor rolling surface.

Es kann vorgesehen sein, dass der Dehnungssensor eine Messschicht aus piezoelektrischem Material aufweist, welche die Messfläche definiert. Bei dem piezoelektrischen Material handelt es sich beispielsweise um den Kunststoff Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder um Blei-Zirkonium-Titanat (PZT). Insbesondere im ersten Fall kann die Messschicht beispielsweise in Form einer Folie hergestellt werden, welche mit dem Hauptkörper verklebt ist. Insbesondere im zweiten Fall ist es denkbar, den Hauptkörper unmittelbar mit der Messschicht zu versehen, beispielsweise unter Anwendung eines Dünnschichtverfahrens wie dem PVD-, dem CVD- und dem Sol-Gel-Verfahren. Die Dicke der Messschicht ist vorzugsweise konstant, wobei toleranzbedingte Schwankungen der Dicke vorhanden sein können. It can be provided that the strain sensor has a measuring layer of piezoelectric material which defines the measuring surface. The piezoelectric material is, for example, the plastic polyvinylidene fluoride (PVDF) or lead zirconium titanate (PZT). In particular, in the first case, the measuring layer can be produced for example in the form of a film, which is glued to the main body. In particular, in the second case, it is conceivable to provide the main body directly with the measuring layer, for example using a thin-film method such as the PVD, the CVD and the sol-gel method. The thickness of the measuring layer is preferably constant, whereby tolerance-related variations of the thickness may be present.

Es kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Messschicht weniger als 200 μm beträgt. Sofern die genannte Schicht von einer Folie gebildet wird, beträgt die Dicke der Messschicht beispielsweise zwischen 28 μm und 110 μm. Sofern der Hauptkörper unmittelbar beschichtet wird, beträgt die Dicke der Messschicht beispielsweise 2 μm. It can be provided that the thickness of the measuring layer is less than 200 microns. If the named layer is formed by a film, the thickness of the measuring layer is for example between 28 μm and 110 μm. Unless the main body is coated directly, the thickness of the measuring layer, for example, 2 microns.

Es kann vorgesehen sein, dass der Hauptkörper im Querschnitt betrachtet U-förmig mit einer Basis und zwei U-Schenkeln ausgebildet ist, wobei die Stange zwischen den U-Schenkeln aufgenommen ist. It can be provided that the main body is viewed in cross-section U-shaped with a base and two U-legs, wherein the rod is received between the U-legs.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Dehnungssensor auf der von der Stange abgewandten Außenseite eines U-Schenkels angeordnet ist. Hierdurch können Schäden der Linearbewegungsvorrichtung besonders gut erkannt werden. It can be provided that at least one strain sensor is arranged on the outer side of a U-leg facing away from the rod. As a result, damage to the linear motion device can be detected particularly well.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Dehnungssensor in einem Eckbereich zwischen der Basis und einem U-Schenkel angeordnet ist, wobei der genannte Eckbereich der Stange zugewandt ist. Hierdurch können Schäden der Linearbewegungsvorrichtung besonders gut erkannt werden. Der genannte Eckbereich ist vorzugsweise verrundet ausgebildet. It can be provided that at least one strain sensor is arranged in a corner region between the base and a U-leg, said corner region facing the rod. As a result, damage to the linear motion device can be detected particularly well. The said corner region is preferably rounded.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Dehnungssensor an der der Stange zugewandten Seite der Basis angeordnet ist. Hierdurch ist der Dehnungssensor besonders gut vor Umgebungseinflüssen geschützt. It can be provided that at least one strain sensor is arranged on the rod-facing side of the base. As a result, the strain sensor is particularly well protected against environmental influences.

Vorgeschlagen wird außerdem ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Linearbewegungsvorrichtung, wobei aus einem Messsginal des wenigstens einen Dehnungssensors zeitlich fortlaufend eine Spektralanalyse ermittelt wird, wobei ein Schaden der Linearbewegungsvorrichtung angezeigt wird, wenn in der Spektralanalyse breitbandige Stöße auftreten. Die Spektralanalyse wird vorzugsweise mittels einer Fouriertransformation berechnet, wobei höchst vorzugsweise das FFT-Verfahren verwendet wird. Unter einem Stoß soll dabei ein Signal verstanden werden, dessen Stärke im zeitlichen Verlauf schnell ansteigt, wobei es nach Erreichen eines Maximalwerts schnell wieder abfällt. Ein solcher Stoß wird insbesondere dann verursacht, wenn einer der Wälzkörper eine schadhafte Stelle überrollt. Unter einem breitbandigen Signal wird vorzugsweise ein Signal verstanden, welches im Frequenzbereich zwischen 0 und 1 kHz eine Bandbreite von wenigstens 200 Hz aufweist.It is also proposed a method for operating a linear motion device according to the invention, wherein from a Meßsginal the at least one strain sensor temporally continuously a spectral analysis is determined, with a damage of the linear motion device is displayed when occur in the spectral analysis broadband shocks. The spectral analysis is preferably calculated by a Fourier transform, most preferably the FFT method is used. Under a shock is to be understood as a signal whose strength increases rapidly over time, and it drops quickly after reaching a maximum value. Such a shock is particularly caused when one of the rolling elements rolls over a damaged area. A broadband signal is preferably understood to be a signal which has a bandwidth of at least 200 Hz in the frequency range between 0 and 1 kHz.

Alternativ ist auch eine Auswertung des Messsignals im Zeitbereich denkbar. Alternatively, an evaluation of the measurement signal in the time domain is conceivable.

Vorgeschlagen wird außerdem ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Linearbewegungsvorrichtung, wobei aus einem Messsignal des wenigstens einen Dehnungssensors eine zeitlich veränderliche Belastung der Linearbewegungsvorrichtung ermittelt, vorzugsweise berechnet wird. Also proposed is a method for operating a linear motion device according to the invention, wherein a time-variable load of the linear motion device is determined, preferably calculated, from a measurement signal of the at least one strain sensor.

Weiter wird eine Linearbewegungsvorrichtung vorgeschlagen, bei welcher der wenigstens eine Dehnungssensor zur Übermittlung eines Messsignals an eine Auswertevorrichtung angeschlossen ist, welche einen Digitalrechner umfasst, wobei die Auswertevorrichtung zur Ausführung zumindest eines der vorstehend beschriebenen Verfahren eingerichtet ist. Furthermore, a linear motion device is proposed in which the at least one strain sensor for transmitting a measurement signal is connected to an evaluation device, which comprises a digital computer, wherein the evaluation device is set up to execute at least one of the methods described above.

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. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine grobschematische Seitenansicht einer Linearbewegungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a rough schematic side view of a linear motion device according to a first embodiment of the invention;

2 einen grobschematischen Querschnitt der Linearbewegungsvorrichtung nach 1; 2 a rough schematic cross section of the linear motion device according to 1 ;

3 einen grobschamtischen Teillängsschnitt der Linearbewegungsvorrichtung nach 1 im Bereich des Dehnungssensors. 3 a grobschamtischen partial longitudinal section of the linear motion device after 1 in the area of the strain sensor.

4 einen grobschematischen Querschnitt eines Läufers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 4 a rough schematic cross section of a rotor according to a second embodiment of the invention;

5 einen grobschematischen Querschnitt eines Läufers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 5 a rough schematic cross section of a rotor according to a third embodiment of the invention.

1 zeigt eine grobschematische Seitenansicht einer Linearbewegungsvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Linearbewegungsvorrichtung 10 ist vorliegend in Form einer Schienenführung ausgebildet. Die Stange 12 wird von einer Führungsschiene gebildet, welche sich parallel zu einer Längsachse 11 erstreckt. Die Stange 12 besteht aus Stahl und ist vorzugsweise im Bereich der Stangenwälzflächen 14 gehärtet. Die Stangenwälzflächen 14 sind bei der vorliegenden Schienenführung parallel zur Längsachse 11 ausgerichtet, wobei sie bei einem Wälzkörpergewindetrieb schraubenförmig bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet sind. 1 shows a rough schematic side view of a linear motion device 10 according to a first embodiment of the invention. The linear motion device 10 is presently designed in the form of a rail guide. The pole 12 is formed by a guide rail, which is parallel to a longitudinal axis 11 extends. The pole 12 is made of steel and is preferably in the area of the rod rolling surfaces 14 hardened. The bar rolling surfaces 14 are parallel to the longitudinal axis in the present rail guide 11 aligned at a Wälzkörpergewindetrieb helically with respect to the longitudinal axis 11 are formed.

Auf der Stange 12 ist ein Läufer 20 in Form eines Führungswagens in Richtung der Längsachse 11 beweglich geführt. Bei einer Schienenführung ist dies der einzige Bewegungsfreiheitsgrad. Bei einem Wälzkörpergewindetrieb führt der Läufer 20 zusätzlich zur Längsbewegung eine Rotation um die Längsachse 11 aus. Der Läufer 20 umfasst einen Hauptkörper 30, welcher vorzugsweise aus Stahl besteht. An dessen beiden gegenüberliegenden Längsenden ist jeweils eine Endkappe 24 befestigt, welche vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Im Inneren des Läufers 20 laufen beispielsweise zwei oder vier Reihen von Wälzkörpern (Nr. 13 in 2) endlos um. Die geraden Abschnitte des entsprechenden Umlaufwegs sind im Hauptkörper 30 angeordnet, wobei die gebogenen Abschnitte des Umlaufwegs in den Endkappen 24 angeordnet sind.On the pole 12 is a runner 20 in the form of a guide carriage in the direction of the longitudinal axis 11 movably guided. For a rail guide, this is the only degree of freedom of movement. In a Wälzkörpergewindetrieb the runner leads 20 in addition to the longitudinal movement, a rotation about the longitudinal axis 11 out. The runner 20 includes one main body 30 , which preferably consists of steel. At its two opposite longitudinal ends is in each case an end cap 24 attached, which preferably consists of plastic. Inside the runner 20 For example, run two or four rows of rolling elements (no. 13 in 2 ) endlessly around. The straight sections of the corresponding circulation path are in the main body 30 arranged, wherein the bent portions of the circulation path in the end caps 24 are arranged.

An der Außenseite des Läufers 20, insbesondere an der Außenseite des Hauptkörpers 30, ist ein Dehnungssensor 40 befestigt, wobei in 1 stark vereinfacht nur dessen Messschicht 43 dargestellt ist. Die Messschicht 43 besteht vorzugsweise aus einem piezoelektrischen Material, welches fest mit dem Hauptkörper 30 verbunden ist, so dass es den gleichen Materialdehnungen unterworfen ist, wie der Hauptkörper 30. Die piezoelektrische Spannung, welche an der Messschicht 43 anliegt, bzw. das Messsignal 51, ist abhängig von der Verformung der Messschicht 43, welche vom Hauptkörper 30 bewirkt wird. Dabei bewirken bereits lokal stattfindende Verformungen, die nur einen kleinen Teil der Messfläche 41 des Dehnungssensors 40 erfassen, ein verwertbares Messsignal 51. Es kommt im Wesentlichen nicht darauf an, wo auf der Messfläche 41 diese Verformung stattfindet. Die Messfläche 41 ist die Fläche, über welche die Messschicht 43 fest mit dem Hauptkörper 30 verbunden ist. Bei der Messschicht 43 kann es sich um eine Folie aus dem Kunststoff Polyvinylidenfluorid (PVDF) handeln, welche mit dem Hauptkörper 20 verklebt ist. Genauso gut ist es denkbar, eine Messschicht 43 aus Blei-Zirkonium-Titanat (PZT) unmittelbar auf den Hauptkörper 30 aufzubringen. Es ist auch denkbar, solche Schichten auf ein Trägermaterial, beispielsweise eine Kunststofffolie oder ein Metallblech aufzubringen, welches wiederum mit dem Hauptkörper 30 verklebt wird. Neben piezoelektrischen Messschichten 43 können auch Messschichten verwendet werden, die bei Dehnung ihren Widerstand ändern. Die Messfläche 41 ist vorliegend rechteckig ausgebildet, wobei die entsprechenden Rechteckseiten parallel bzw. senkrecht zur Längsachse 11 verlaufen. On the outside of the runner 20 , in particular on the outside of the main body 30 , is a strain sensor 40 fastened, with in 1 greatly simplifies only its measuring layer 43 is shown. The measuring layer 43 is preferably made of a piezoelectric material, which is fixed to the main body 30 is connected so that it is subjected to the same material expansions, as the main body 30 , The piezoelectric voltage, which at the measuring layer 43 is present, or the measurement signal 51 , depends on the deformation of the measuring layer 43 which from the main body 30 is effected. Locally occurring deformations, which only affect a small part of the measuring surface, cause this 41 of the strain sensor 40 capture, a usable measurement signal 51 , It does not really matter where on the measuring surface 41 this deformation takes place. The measuring surface 41 is the area over which the measurement layer 43 stuck to the main body 30 connected is. At the measuring layer 43 it may be a film of the plastic polyvinylidene fluoride (PVDF), which with the main body 20 is glued. It is just as possible, a measuring layer 43 made of lead zirconium titanate (PZT) directly on the main body 30 applied. It is also conceivable to apply such layers to a carrier material, for example a plastic film or a metal sheet, which in turn is connected to the main body 30 is glued. In addition to piezoelectric measuring layers 43 also measuring layers can be used, which change their resistance when stretched. The measuring surface 41 is presently rectangular, with the corresponding side of the rectangle parallel or perpendicular to the longitudinal axis 11 run.

Der Dehnungssensor 40 ist zur Übertragung des Messsignals 51 an eine Auswertevorrichtung 50 angeschlossen. Das Messsignal 51 kann unmittelbar am Dehnungssensor 40 verstärkt werden, um Störungen bei der Signalübertragung zur Auswertevorrichtung 50 zu minimieren. Dabei kommt vorzugsweise ein Ladungsverstärker zum Einsatz. Die Auswertevorrichtung 50 kann zur Digitalisierung des Messsignals einen Analog-Digital-Wandler umfassen. Die Auswertevorrichtung 50 umfasst vorzugsweise einen Digitalrechner 52, mit welchem das Messsignal 51 verarbeitet werden kann, um daraus einen Schaden der Linearbewegungsvorrichtung 10 zu erkennen. Anzumerken ist, dass mit dem vorliegenden Dehnungssensor 40 auch zeitlich veränderliche Belastungen der Linearbewegungsvorrichtung 10 messbar sind. Zur Messung von statischen Belastungen der Linearbewegungsvorrichtung 10 ist ein piezoelektrischer Dehnungssensor dagegen schlecht geeignet, da das Messsignal 51 bei statischen Verformungen bzw. zeitlich unveränderlichen Verformungen mit der Zeit auf null abfällt. The strain sensor 40 is for transmitting the measuring signal 51 to an evaluation device 50 connected. The measuring signal 51 can be directly on the strain sensor 40 be amplified to disturbances in the signal transmission to the evaluation device 50 to minimize. In this case, preferably a charge amplifier is used. The evaluation device 50 may comprise an analog-to-digital converter for digitizing the measurement signal. The evaluation device 50 preferably comprises a digital computer 52 , with which the measuring signal 51 can be processed to cause damage to the linear motion device 10 to recognize. It should be noted that with the present strain sensor 40 also temporally variable loads of the linear motion device 10 are measurable. For measuring static loads of the linear motion device 10 a piezoelectric strain sensor, however, is poorly suited because the measurement signal 51 with static deformations or time-invariant deformations falls to zero over time.

2 zeigt einen grobschematischen Querschnitt der Linearbewegungsvorrichtung 10 nach 1. Die vom Dehnungssensor 40 gemessenen Dehnungen werden in erster Linie von den Wälzkörpern 13 im Inneren des Läufers 20 verursacht, welche sich lastübertragen auf einem Tragbereich 22 der Läuferwälzflächen 21 am Läufer 20 abstützen. Die Wälzkörper 13 sind vorliegend kugelförmig ausgebildet, wobei auch rollen- oder tonnenförmige Wälzkörper verwendbar sind. Der genannte Tragbereich 22 erstreckt sich vorliegend über die gesamte Länge des Hauptkörpers 30 in Richtung der Längsachse 11, so dass die Länge (Nr. 23 in 1) des Tragbereichs 22 gleich der Länge des Hauptkörpers 30 ist. Je nach Auslegung der Einlaufschrägen an den beiden gegenüberliegenden Längsenden der Läuferwälzflächen 21 kann der Tragbereich 22 auch etwas kürzer als der Hauptkörper 30 sein. 2 shows a rough schematic cross section of the linear motion device 10 to 1 , The strain sensor 40 measured strains are primarily from the rolling elements 13 inside the runner 20 causing, which load transfer on a support area 22 the rotor rolling surfaces 21 at the runner 20 support. The rolling elements 13 are spherical in the present case, with roller or barrel-shaped rolling elements are used. The named support area 22 in the present case extends over the entire length of the main body 30 in the direction of the longitudinal axis 11 so that the length (no. 23 in 1 ) of the support area 22 equal to the length of the main body 30 is. Depending on the design of the inlet slopes at the two opposite longitudinal ends of the rotor rolling surfaces 21 can the carrying area 22 also a bit shorter than the main body 30 be.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen in erster Linie Schäden an der Linearbewegungsvorrichtung 10 erkannt werden. Solche Schäden treten üblicherweise zuerst an der Läuferwälzfläche 21 auf, wobei insbesondere Materialausbrüche an der Läuferwälzfläche 21 zu beobachten sind, welche auch als Pittings bezeichnet werden. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass das Überwälzen solcher Ausbrüche durch die belasteten Wälzkörper 13 Verformungen an der Außenseite des Hauptkörpers 30 verursacht, welche mit einem Dehnungssensor 40 messbar sind. Dabei treten in der Nähe des genannten Ausbruchs lokal deutlich messbare Materialdehnung auf, wobei in größerer Entfernung von der Schadstelle allenfalls schwache Verformungen am Hauptkörper 30 auftreten. Damit ist der Ort der maximalen Verformung vom Ort der Schadstelle abhängig. Der Ort der Schadstelle lässt sich aber nicht vorhersagen und kann überall entlang des Tragbereichs 22 gelegen sein. Die Messfläche 41 erstreckt sich deshalb in Richtung der Längsachse 11 über mehr als 80% der Länge (Nr. 23 in 1) des Tragbereichs 22, so dass der Dehnungssensor 40 die genannten Dehnungen messen kann, ganz gleich, an welchem Ort der ursächliche Schaden aufgetreten ist. The present invention primarily seeks to damage the linear motion device 10 be recognized. Such damage usually occurs first on the rotor rolling surface 21 on, in particular material eruptions on the rotor rolling surface 21 to be observed, which are also referred to as Pittings. Investigations by the applicant have shown that the circulation of such outbreaks by the loaded rolling elements 13 Deformations on the outside of the main body 30 caused, which with a strain sensor 40 are measurable. In the vicinity of said outbreak, locally measurable material strain occurs, with weak deformations on the main body at a greater distance from the damaged area 30 occur. Thus, the location of the maximum deformation depends on the location of the damaged area. The location of the damaged area can not be predicted and can be anywhere along the support area 22 be located. The measuring surface 41 therefore extends in the direction of the longitudinal axis 11 over more than 80% of the length (no. 23 in 1 ) of the support area 22 so that the strain sensor 40 no matter where the causative damage has occurred.

Der Hauptkörper 30 ist im Querschnitt betrachtet U-förmig mit einer Basis 31 und zwei U-Schenkeln 32 ausgebildet. Die Läuferwälzflächen 21 sind an den der Stange 12 zugewandten Innenseiten der U-Schenkel 32 angeordnet. Weiter sind zwei spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildete Dehnungssensoren 40 vorgesehen, welche jeweils an einer Außenseite eines zugeordneten U-Schenkels 32 angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein sehr geringer Abstand zwischen den Wälzkörpern 13 und dem jeweils zugeordneten Dehnungssensor 40, so dass das Messsignal besonders stark ist. In 2 sind die Dehnungssensoren 40, insbesondere die Messschichten 43, vereinfacht als durchgezogene Linie dargestellt. Der in 2 dargestellte Abstand zum Hauptkörper 30 dient einzig der Übersichtlichkeit der Darstellung. Tatsächlich befindet sich die Messschicht 43 entsprechend 3 unmittelbar auf dem Hauptkörper.The main body 30 is in cross-section U-shaped with a base 31 and two U-thighs 32 educated. The rotor rolling surfaces 21 are at the stake 12 facing inner sides of the U-legs 32 arranged. Next are two mirror-symmetrical to each other trained strain sensors 40 provided, which in each case on an outer side of an associated U-leg 32 are arranged. This results in a very small distance between the rolling elements 13 and the respective associated strain sensor 40 , so that the measuring signal is particularly strong. In 2 are the strain sensors 40 , in particular the measuring layers 43 , simplified as a solid line. The in 2 shown distance to the main body 30 only serves the clarity of the presentation. In fact, the measuring layer is located 43 corresponding 3 directly on the main body.

3 zeigt einen grobschematischen Teillängsschnitt der Linearbewegungsvorrichtung nach 1 im Bereich des Dehnungssensors 40. Die Schnittebene verläuft parallel zur Längsachse. Die Messschicht 43 hat vorzugsweise eine im Wesentlichen konstante Dicke 44, welche höchst vorzugsweise weniger als 200 μm beträgt. Die Messschicht 43 ist unmittelbar fest mit dem Hauptkörper 30 verbunden. Die Messschicht 43 endet mit etwas Abstand zum Längsende des Hauptkörpers 30. Hierdurch wird die Gefahr des Ablösens des Randes der Messschicht 43 vom Hauptkörper 30 minimiert. 3 shows a rough schematic partial longitudinal section of the linear motion device after 1 in the area of the strain sensor 40 , The cutting plane runs parallel to the longitudinal axis. The measuring layer 43 preferably has a substantially constant thickness 44 , which is most preferably less than 200 microns. The measuring layer 43 is immediately fixed to the main body 30 connected. The measuring layer 43 ends with some distance to the longitudinal end of the main body 30 , As a result, the risk of detachment of the edge of the measuring layer 43 from the main body 30 minimized.

4 zeigt einen grobschematischen Querschnitt eines Läufers 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu den 1 bis 3 verwiesen wird. Dabei sind in den 1 bis 4 gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. 4 shows a rough schematic cross section of a runner 20 according to a second embodiment of the invention. The second embodiment is identical to the first embodiment except for the differences described below, so that in this regard to the comments on the 1 to 3 is referenced. Here are in the 1 to 4 the same or corresponding parts with the same reference numerals.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der Dehnungssensor 40' nicht mehr an der Außenseite der U-Schenkel 32 angeordnet, sondern in einem Eckbereich 33 zwischen der Basis 31 und einem U-Schenkel 32, wobei der genannte Eckbereich 33 der Stange zugewandt ist. Beim vorliegenden Läufer 20 sind zwei derartige Eckbereiche vorhanden, die beide mit einem Dehnungssensor 40' versehen sind. Die Eckbereiche 33 sind verrundet ausgebildet, damit die Messschicht 43 einfacher dort angebracht werden kann. In the second embodiment, the strain sensor is 40 ' no longer on the outside of the U-thighs 32 arranged but in a corner area 33 between the base 31 and a U-thigh 32 , wherein said corner area 33 facing the rod. At the present runner 20 There are two such corner areas, both with a strain sensor 40 ' are provided. The corner areas 33 are rounded, so that the measuring layer 43 can be easily attached there.

Typischerweise treten in den genannten Eckbereichen 33 die höchsten Spannungen bzw. Dehnungen am Hauptkörper 30 auf, welche durch die Last auf die Wälzkörper verursacht werden. Dementsprechend wirkt sich auch die Überrollung von Schadstellen in der Läuferwälzfläche 21 dort besonders stark aus. Man erhält folglich ein Messsignal, anhand dessen man einen Schaden der Linearbewegungsvorrichtung besonders einfach erkennen kann.Typically occur in said corner areas 33 the highest stresses or strains on the main body 30 on, which are caused by the load on the rolling elements. Accordingly, the rolling over of damaged areas in the rotor rolling surface also has an effect 21 There especially strong. Consequently, a measurement signal is obtained by means of which it is particularly easy to detect damage to the linear movement device.

Die Messschicht 43 des Dehnungssensors 40' ist in der Abwicklung betrachtet rechteckig ausgebildet, wobei die entsprechenden Rechteckseiten parallel bzw. senkrecht zur Längsachse 11 ausgerichtet sind. Die Länge der Messschicht 43 in Richtung der Längsachse 11 ist identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet. The measuring layer 43 of the strain sensor 40 ' is in the development considered rectangular, with the corresponding side of the rectangle parallel or perpendicular to the longitudinal axis 11 are aligned. The length of the measuring layer 43 in the direction of the longitudinal axis 11 is identical to the first embodiment.

5 zeigt einen grobschematischen Querschnitt eines Läufers 20 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die dritte Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu den 1 bis 3 verwiesen wird. Dabei sind in den 1 bis 3 und 5 gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. 5 shows a rough schematic cross section of a runner 20 according to a third embodiment of the invention. The third embodiment is identical to the first embodiment except for the differences described below, so that in this regard to the comments on the 1 to 3 is referenced. Here are in the 1 to 3 and 5 the same or corresponding parts with the same reference numerals.

Bei der dritten Ausführungsform ist der Dehnungssensor 40'' nicht mehr an der Außenseite der U-Schenkel 32 angeordnet, sondern an der der Stange zugewandten Seite der Basis 31. Dort ist der Dehnungssensor 40'' besonders gut vor Umgebungseinflüssen geschützt. Die Messschicht 43 des Dehnungssensors 40'' ist rechteckig ausgebildet, wobei die entsprechenden Rechteckseiten parallel bzw. senkrecht zur Längsachse ausgerichtet sind. Die Länge der Messschicht 43 in Richtung der Längsachse 11 ist identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet. In the third embodiment, the strain sensor is 40 '' no longer on the outside of the U-thighs 32 arranged, but on the rod-facing side of the base 31 , There is the strain sensor 40 '' particularly well protected against environmental influences. The measuring layer 43 of the strain sensor 40 '' is rectangular, with the corresponding sides of the rectangle are aligned parallel or perpendicular to the longitudinal axis. The length of the measuring layer 43 in the direction of the longitudinal axis 11 is identical to the first embodiment.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10
Linearbewegungsvorrichtung Linear motion device
11 11
Längsachse longitudinal axis
12 12
Stange pole
13 13
Wälzkörper rolling elements
14 14
Stangenwälzfläche Stangenwälzfläche
20 20
Läufer runner
21 21
Läuferwälzfläche Läuferwälzfläche
22 22
Tragbereich support area
23 23
Länge des Tragbereichs Length of the support area
24 24
Endkappe endcap
30 30
Hauptkörper main body
31 31
Basis Base
32 32
U-Schenkel U-leg
33 33
Eckbereich corner
40 40
Dehnungssensor (erste Ausführungsform) Strain sensor (first embodiment)
40' 40 '
Dehnungssensor (zweite Ausführungsform) Strain sensor (second embodiment)
40'' 40 ''
Dehnungssensor (dritte Ausführungsform) Strain sensor (third embodiment)
41 41
Messfläche measuring surface
42 42
Länge der Messfläche Length of the measuring surface
43 43
Messschicht measuring layer
44 44
Dicke der Messschicht Thickness of the measuring layer
50 50
Auswertevorrichtung evaluation
51 51
Messsignal measuring signal
52 52
Digitalrechner digital computer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES 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 of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1719992 B1 [0002] EP 1719992 B1 [0002]

Claims (11)

Linearbewegungsvorrichtung (10) mit einer sich in Richtung einer Längsachse (11) erstreckenden Stange (12) und einem Läufer (20'), der über wenigstens eine Reihe von Wälzkörpern (13) zumindest in Richtung der Längsachse (11) beweglich an der Stange (12) gelagert ist, wobei jeder Reihe von Wälzkörpern (13) eine Läuferwälzfläche (21) am Läufer (20) zugeordnet ist, wobei die genannten Wälzkörper (13) zumindest in einem Tragbereich (22) der Läuferwälzfläche (21) lastübertragend an dieser anliegen, wobei der Läufer (20) mit wenigstens einem Dehnungssensor (40; 40'; 40'') versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Dehnungssensor (40; 40'; 40'') flächig ausgebildet ist, so dass er eine Messfläche (41) definiert, wobei Dehnungen, gleich an welcher Stelle der Messfläche (41) sie auftreten, Einfluss auf ein Messsignal (51) des Dehnungssensors (40; 40'; 40'') haben, wobei sich die Messfläche (41) in Richtung der Längsachse (11) über wenigstens 80% der Länge des Tragbereichs (22) erstreckt. Linear motion device ( 10 ) with one in the direction of a longitudinal axis ( 11 ) extending rod ( 12 ) and a runner ( 20 ' ), which has at least one row of rolling elements ( 13 ) at least in the direction of the longitudinal axis ( 11 ) movable on the pole ( 12 ), each row of rolling elements ( 13 ) a rotor rolling surface ( 21 ) on the runner ( 20 ), wherein said rolling elements ( 13 ) at least in one support area ( 22 ) of the rotor rolling surface ( 21 ) load-bearing abut this, wherein the runner ( 20 ) with at least one strain sensor ( 40 ; 40 '; 40 '' ), characterized in that the at least one strain sensor ( 40 ; 40 '; 40 '' ) is flat, so that it has a measuring surface ( 41 ), whereby strains, at which point of the measuring surface ( 41 ), they influence the measurement signal ( 51 ) of the strain sensor ( 40 ; 40 '; 40 '' ), whereby the measuring surface ( 41 ) in the direction of the longitudinal axis ( 11 ) over at least 80% of the length of the support area ( 22 ). Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Läufer (20) einen Hauptkörper (30) aufweist, welcher aus Metall besteht, wobei der Dehnungssensor (40; 40'; 40'') im Bereich der Messfläche (41) derart fest mit dem Hauptkörper (30) verbunden ist, dass Dehnungen des Hauptkörpers (30) messbar sind. Linear motion device according to claim 1, wherein the rotor ( 20 ) a main body ( 30 ), which consists of metal, wherein the strain sensor ( 40 ; 40 '; 40 '' ) in the region of the measuring surface ( 41 ) so firmly with the main body ( 30 ), that expansions of the main body ( 30 ) are measurable. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Dehnungssensor (40; 40'; 40'') eine Messschicht (43) aus piezoelektrischem Material aufweist, welche die Messfläche (41) definiert. Linear motion device according to one of the preceding claims, wherein the strain sensor ( 40 ; 40 '; 40 '' ) a measuring layer ( 43 ) of piezoelectric material, which the measuring surface ( 41 ) Are defined. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Dicke (44) der Messschicht (43) weniger als 200 μm beträgt. Linear motion device according to claim 3, wherein the thickness ( 44 ) of the measuring layer ( 43 ) is less than 200 microns. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Hauptkörper (30) im Querschnitt betrachtet U-förmig mit einer Basis (31) und zwei U-Schenkeln (32) ausgebildet ist, wobei die Stange (12) zwischen den U-Schenkeln (32) aufgenommen ist. Linear motion device according to one of claims 2 to 4, wherein the main body ( 30 ) in cross-section U-shaped with a base ( 31 ) and two U-legs ( 32 ) is formed, wherein the rod ( 12 ) between the U-legs ( 32 ) is recorded. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei wenigstens ein Dehnungssensor (40) auf der von der Stange (12) abgewandten Außenseite eines U-Schenkels (32) angeordnet ist. Linear motion device according to claim 5, wherein at least one strain sensor ( 40 ) on the off-the-rack ( 12 ) facing away from the outside of a U-leg ( 32 ) is arranged. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei wenigstens ein Dehnungssensor (40') in einem Eckbereich (33) zwischen der Basis (31) und einem U-Schenkel (32) angeordnet ist, wobei der genannte Eckbereich (33) der Stange (12) zugewandt ist. Linear motion device according to claim 5 or 6, wherein at least one strain sensor ( 40 ' ) in a corner area ( 33 ) between the base ( 31 ) and a U-leg ( 32 ), said corner region ( 33 ) of the rod ( 12 ) is facing. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei wenigstens ein Dehnungssensor (40'') an der der Stange (12) zugewandten Seite der Basis (31) angeordnet ist. Linear motion device according to one of claims 5 to 7, wherein at least one strain sensor ( 40 '' ) on the pole ( 12 ) facing side of the base ( 31 ) is arranged. Verfahren zum Betrieb einer Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei aus einem Messsignal (51) des wenigstens einen Dehnungssensors (40; 40'; 40'') zeitlich fortlaufend eine Spektralanalyse ermittelt wird, wobei ein Schaden der Linearbewegungsvorrichtung (10) angezeigt wird, wenn in der Spektralanalyse breitbandige Stöße auftreten. Method for operating a linear motion device according to one of the preceding claims, wherein a measuring signal ( 51 ) of the at least one strain sensor ( 40 ; 40 '; 40 '' ) a temporal spectral analysis is determined, wherein a damage of the linear motion device ( 10 ) is displayed when broadband bursts occur in spectral analysis. Verfahren zu Betrieb einer Linearbewegungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei aus einem Messsignal (51) des wenigstens einen Dehnungssensors (40) eine zeitlich veränderliche Belastung der Linearbewegungsvorrichtung (10) ermittelt, vorzugsweise berechnet, wird. Method for operating a linear motion apparatus according to one of claims 1 to 8, wherein a measuring signal ( 51 ) of the at least one strain sensor ( 40 ) a temporally variable loading of the linear motion device ( 10 ), preferably calculated. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der wenigstens eine Dehnungssensor zur Übermittlung eines Messsignals an eine Auswertevorrichtung angeschlossen ist, welche einen Digitalrechner umfasst, wobei die Auswertevorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 9 und/oder nach Anspruch 10 eingerichtet ist.  Linear movement device according to one of claims 1 to 8, wherein the at least one strain sensor for transmitting a measurement signal to an evaluation device is connected, which comprises a digital computer, wherein the evaluation device for implementing a method according to claim 9 and / or arranged according to claim 10.
DE102016204314.5A 2016-03-16 2016-03-16 Linear motion device with flat strain sensor Pending DE102016204314A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016204314.5A DE102016204314A1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Linear motion device with flat strain sensor
CN201710156649.6A CN107202537A (en) 2016-03-16 2017-03-16 Linear motion device with flat strain transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016204314.5A DE102016204314A1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Linear motion device with flat strain sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016204314A1 true DE102016204314A1 (en) 2017-09-21

Family

ID=59752032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016204314.5A Pending DE102016204314A1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Linear motion device with flat strain sensor

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN107202537A (en)
DE (1) DE102016204314A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020212135A1 (en) 2020-09-28 2022-03-31 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Linear module with strain gauge device and movement device with such linear modules

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI704307B (en) * 2019-07-19 2020-09-11 財團法人工業技術研究院 Linear guideway with embedded sensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3725520A1 (en) * 1986-08-08 1988-03-10 Magyar Goerdueloecsapagy Mueve ROLLER CIRCUIT SHOE WITH LOAD MEASUREMENT
EP1502700A1 (en) * 2003-07-26 2005-02-02 Schneeberger Holding AG Measuring system
JP2005042785A (en) * 2003-07-25 2005-02-17 Thk Co Ltd Condition detector and condition detecting method
DE102004027800A1 (en) * 2004-06-08 2006-01-05 Fag Kugelfischer Ag & Co. Ohg Method and computer program for determining operating parameters in a rolling bearing and evaluable rolling bearing hereby
EP1719992B1 (en) 2005-05-04 2008-01-02 Schaeffler KG Linear rolling element bearing with strain gauge attached to the carriage
JP2015055313A (en) * 2013-09-12 2015-03-23 日本精工株式会社 Linear guide device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2931465B2 (en) * 1991-12-18 1999-08-09 日本トムソン株式会社 Linear motion rolling guide unit
DE10307882A1 (en) * 2003-02-25 2004-09-02 Ina-Schaeffler Kg linear bearings

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3725520A1 (en) * 1986-08-08 1988-03-10 Magyar Goerdueloecsapagy Mueve ROLLER CIRCUIT SHOE WITH LOAD MEASUREMENT
JP2005042785A (en) * 2003-07-25 2005-02-17 Thk Co Ltd Condition detector and condition detecting method
EP1502700A1 (en) * 2003-07-26 2005-02-02 Schneeberger Holding AG Measuring system
DE102004027800A1 (en) * 2004-06-08 2006-01-05 Fag Kugelfischer Ag & Co. Ohg Method and computer program for determining operating parameters in a rolling bearing and evaluable rolling bearing hereby
EP1719992B1 (en) 2005-05-04 2008-01-02 Schaeffler KG Linear rolling element bearing with strain gauge attached to the carriage
JP2015055313A (en) * 2013-09-12 2015-03-23 日本精工株式会社 Linear guide device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020212135A1 (en) 2020-09-28 2022-03-31 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Linear module with strain gauge device and movement device with such linear modules

Also Published As

Publication number Publication date
CN107202537A (en) 2017-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014204025A1 (en) Component with a at least one sensor having measuring element
EP1719992B1 (en) Linear rolling element bearing with strain gauge attached to the carriage
EP2981796B1 (en) Force-measuring device
EP2140951B1 (en) Evenness measuring roller and method for calculating evenness errors of a belt
EP3009206A1 (en) Flatness measuring roll with measuring beam in rolling direction
DE102015208444B4 (en) Sensor arrangement for detecting a strain, load, temperature, vibration and/or direction of movement of at least one rolling body and a roller bearing with the sensor arrangement
EP3063521B1 (en) Device for measuring force in the rolling bearing by means of a sensor layer
DE102008016592A1 (en) measuring storage
DE202015105090U1 (en) Redundant torque sensor - multiple band arrangement
EP3440368B1 (en) Guide carriage having deformation sensor on track element
DE102018132252A1 (en) Strain sensor, multi-axial force sensor and robot
DE10303877A1 (en) Method for determining structure-borne noise events in a rolling bearing
DE102016204314A1 (en) Linear motion device with flat strain sensor
DE102011087471A1 (en) Rolling bearing for motor car, has material element with sensor that is force-fitted into material recess
DE102015102337A1 (en) Redundant torque sensor - multiple band arrangement
DE102019200780A1 (en) Carriage for routing, routing with the carriage, and method for determining a load of the carriage
DE10303876A1 (en) Measuring arrangement, rolling bearing and method for determining the direction of movement of a rolling bearing component
WO2018219382A1 (en) Prestress measurement with load pin
DE102010009634A1 (en) Method for adjustment and measurement of pre-stress at taper roller bearing arrangement in main shaft for main bearing of rotor of wind-power plant, involves measuring attenuation of gears by sensor, during application of force on outer end
DE102017120594A1 (en) Measuring arrangement for determining at least one state variable in a rolling bearing
DE102018107320B4 (en) Force measuring device
EP3489647B1 (en) Strain gauge
DE102007015290B4 (en) Race provided with a swaged deflector and method of mounting a deflector on a race
DE102015212277B4 (en) Bearing element for a pulley
EP4118406A1 (en) Force sensor system with overload protection

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed