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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Überwachungstechnik zur Überwachung des Zustands und der Leistung eines Linearbewegungssystems.
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Stand der Technik
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Ein Linearbewegungssystem spielt eine sehr wichtige Rolle in der Fabrikautomatisierung. Mit einem Linearbewegungssystem kann beispielsweise eine hohe Prozesseffizienz des automatisierten Arbeitsablaufs zwischen einer Maschine und einer Anlage zur nachfolgenden Bearbeitung erzielt werden. Im Betrieb eines Linearbewegungssystems müssen Parameter einer dabei ausgeführten linearen Bewegung überwacht werden. Ein herkömmliches Linearsystem ist in der Regel mit Sensoren zum Überwachen der Bewegungsparameter ausgestattet. Solche Sensoren sind in der Regel unabhängig voneinander in dem Linearsystem eingebaut und dienen zum Messen verschiedener Bewegungsparameter.
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Bei einer Ausgestaltung im Stand der Technik wird beispielsweise über eine speicherprogrammierbare Steuerung (PLC) in dem Linearbewegungssystem der Drehwinkel eines Motors aufgezeichnet, um somit die Verschiebung der linearen Bewegung zu ermitteln. Bei einer derartigen Ausgestaltung besteht jedoch aufgrund der indirekten Messung der Verschiebung das Problem unzureichender Genauigkeit und dabei müssen neben hohen Kosten und kompliziertem Prozess umfangreiche Kenntnisse über die Linearbewegungsprodukte und PLC erlernt werden. In einer anderen Ausgestaltung im Stand der Technik wird durch Messen der Position einer Lineareinrichtung die Position eines sich bewegenden Gegenstands verfolgt. Bei einer derartigen Ausgestaltung muss in der Regel ein optischer Linearmaßstab, ein elektrisch leitfähiges Teil oder ein magnetisch leitfähiges Teil verwendet werden. Solche Teile sind staubempfindlich und benötigen bei der Montage eine wesentliche Änderung an dem Linearbewegungsprodukt, wodurch Probleme wie hoher Preis, komplizierte Bedienung und aufwändige Wartung verursacht werden.
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Wie oben aufgeführt, wird bei herkömmlichen Linearbewegungssystemen eine komplizierte Ausgestaltung zur Messung einzelner Parameter benötigt, was zu hohen Kosten und kompliziertem Prozess führt. Des Weiteren benötigen die Analyse und die Verarbeitung anhand der so gemessenen Parameter einen großen Aufwand, um eine Abstimmung des Messergebnisses auf die praktische Anwendung zu verwirklichen.
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Daher wird eine verbesserte Ausgestaltung zum Lösen des vorstehenden Problems im Stand der Technik benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Angesichts des vorstehenden Problems im Stand der Technik liegt der vorliegenden Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungstechnik bereitzustellen, bei der mit einer einfachen Ausgestaltung und geringen Kosten die Überwachung eines Linearbewegungssystems ermöglicht wird.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Anmeldung wird die Aufgabe gelöst durch eine Überwachungseinrichtung zur Verwendung in einer Linearbewegungsanlage, wobei die Linearbewegungsanlage eine lineare Führungsschiene und ein bewegliches Teil umfasst, und wobei die Überwachungseinrichtung umfasst: ein Erfassungsmodul, das eine erste Beschleunigung des beweglichen Teils in einer ersten Richtung erfasst, wobei es sich bei der ersten Richtung um eine durch die lineare Führungsschiene beschränkte Bewegungsrichtung des beweglichen Teils auf der linearen Führungsschiene handelt, ein Steuermodul, das mit dem Erfassungsmodul verbunden ist, wobei das Steuermodul dazu eingerichtet ist, gemäß einer Änderung der ersten Beschleunigung festzustellen, ob während einer Bewegung des beweglichen Teils ein Zusammenstoßereignis aufgetreten ist, und beim Feststellen eines Zusammenstoßereignisses eine Zusammenstoßereignis-Information, die das Zusammenstoßereignis angibt, zu erzeugen, wobei das Steuermodul ferner zum Ermitteln der Horizontalität der linearen Führungsschiene gemäß der Fallbeschleunigung und zum Erzeugen einer Horizontalitäts-Information, die die Horizontalität angibt, eingerichtet ist, und ein drahtloses Kommunikationsmodul, das mit dem Steuermodul verbunden ist, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul dazu eingerichtet ist, die Zusammenstoßereignis-Information und die Horizontalitäts-Information an einen Client, der mit der Überwachungseinrichtung in drahtloser Kommunikationsverbindung steht, zu senden, um diese auf einer Benutzeroberfläche einer auf dem Client installierten Anwendung anzuzeigen.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform stellt das Steuermodul anhand der nachfolgenden Schritte ein Zusammenstoßereignis fest: Vergleichen des Änderungsbetrags der ersten Beschleunigung mit einem vorbestimmten Beschleunigungsänderungs-Schwellenwert, und Feststellen, dass an dem beweglichen Teil ein Zusammenstoßereignis aufgetreten ist, wenn der Änderungsbetrag der ersten Beschleunigung gleich oder größer als der vorbestimmte Beschleunigungsänderungs-Schwellenwert ist.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu eingerichtet, anhand der ersten Beschleunigung eine erste Geschwindigkeit und eine erste Verschiebung des beweglichen Teils in der ersten Richtung zu berechnen und anhand der ersten Geschwindigkeit und der ersten Verschiebung eine Weginformation des beweglichen Teils entlang der linearen Führungsschiene zu erzeugen, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul ferner zum Senden der Weginformation an den Client eingerichtet ist, um den Weg des beweglichen Teils auf der linearen Führungsschiene synchron auf der Benutzeroberfläche anzuzeigen.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu eingerichtet, anhand eines ersten zeitlichen Beschleunigungsverlaufs der aktuellen ersten Beschleunigung und eines historischen ersten zeitlichen Beschleunigungsverlaufs einer historischen ersten Beschleunigung den Schmierzustand der Linearbewegungsanlage zu ermitteln, anhand des Schmierzustands festzustellen, ob die Linearbewegungsanlage nachgeschmiert werden soll, und eine Nachschmierungs-Anforderung zu erzeugen, wenn es festgestellt wird, dass eine Nachschmierung erfolgen soll, und das drahtlose Kommunikationsmodul ist ferner dazu eingerichtet, die Nachschmierungs-Anforderung an den Client zu senden, um diese auf der Benutzeroberfläche anzuzeigen.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu eingerichtet, anhand eines ersten zeitlichen Beschleunigungsverlaufs der aktuellen ersten Beschleunigung und eines idealen ersten zeitlichen Beschleunigungsverlaufs einer idealen ersten Beschleunigung bei guter Schmierung der Linearbewegungsanlage den Schmierzustand der Linearbewegungsanlage zu ermitteln, anhand des Schmierzustands festzustellen, ob die Linearbewegungsanlage nachgeschmiert werden soll, und das drahtlose Kommunikationsmodul ist ferner dazu eingerichtet, die Nachschmierungs-Anforderung an den Client (20) zu senden, um diese auf der Benutzeroberfläche anzuzeigen.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform ist das Erfassungsmodul ferner dazu eingerichtet, eine zweite Beschleunigung des beweglichen Teils in einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung zu erfassen, und eine dritte Beschleunigung in einer senkrecht sowohl zu der ersten Richtung als auch zu der zweiten Richtung verlaufenden dritten Richtung zu erfassen, und das Steuermodul ist ferner dazu eingerichtet, anhand der zweiten Beschleunigung eine zweite Geschwindigkeit des beweglichen Teils in der zweiten Richtung zu berechnen, anhand der dritten Beschleunigung eine dritte Geschwindigkeit des beweglichen Teils in der dritten Richtung zu berechnen, und anhand der zweiten Beschleunigung und der zweiten Geschwindigkeit in der zweiten Richtung, der dritten Beschleunigung und der dritten Geschwindigkeit in der dritten Richtung sowie eines Schwingungs-Probensatzes in dem Lebenszyklus der Linearbewegungsanlage die Lebensdauer der Linearbewegungsanlage zu ermitteln, wobei der Schwingungs-Probensatz Proben der zweiten Beschleunigung und der zweiten Geschwindigkeit in der zweiten Richtung sowie Proben der dritten Beschleunigung und der dritten Geschwindigkeit in der dritten Richtung des beweglichen Teils bei verschiedenen Phasen in dem Lebenszyklus der Linearbewegungsanlage umfasst.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform erfasst das Erfassungsmodul ferner Umgebungsparameter der Linearbewegungsanlage, welche die Temperatur, die Feuchtigkeit und den Druck umfassen, wobei das Steuermodul anhand der erfassten Umgebungsparameter eine Umgebungsinformation erzeugt, und wobei das drahtlose Kommunikationsmodul die Umgebungsinformation an den Client sendet, um diese auf der Benutzeroberfläche anzuzeigen.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform ist das Steuermodul ferner zum Feststellen, ob bei der Linearbewegungsanlage ein anormaler Zustand auftritt, in Abhängigkeit davon, ob ein anormaler Anstieg der erfassten Umgebungstemperatur auftritt, eingerichtet.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform umfasst das Erfassungsmodul einen Richtungssensor und einen Umgebungssensor, wobei der Richtungssensor einen Beschleunigungsmesser, ein Kreiselinstrument und ein Magnetometer umfasst, wobei der Beschleunigungsmesser und das Kreiselinstrument in einem Chip integriert sind; und wobei der Umgebungssensor einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor und einen Drucksensor, die in einem Chip integriert sind, umfasst.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform weist die Überwachungseinrichtung eine eingebaute Stromversorgung und/oder eine Ladeschnittstelle zum Aufladen auf, wobei die Überwachungseinrichtung über Bluetooth oder Wi-Fi eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit dem Client herstellt.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform weist die Überwachungseinrichtung einen Multiport-Repeater auf, der die Überwachungseinrichtung datenübertragend mit einer oder mehreren anderen Überwachungseinrichtungen der Linearbewegungsanlage verbindet, um einen Informationsaustausch zwischen mehreren Überwachungseinrichtungen der Linearbewegungsanlage und dem Client zu ermöglichen.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Anmeldung wird ein Linearbewegungssystem bereitgestellt, das umfasst: eine Linearbewegungsanlage, die eine oben beschriebene Überwachungseinrichtung umfasst, wobei die Linearbewegungsanlage zum Nivellieren der Linearbewegungsanlage gemäß der durch die Überwachungseinrichtung ermittelten Horizontalität der linearen Führungsschiene eingerichtet ist, und eine Anwendung, die auf einem zur drahtlosen Kommunikation mit der Linearbewegungsanlage eingerichteten Client installiert ist, wobei die Anwendung eine Benutzeroberfläche aufweist, die zur grafischen Darstellung gemäß einer von der Linearbewegungsanlage stammenden Information dient.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform weist die Anwendung eine Historiendatenbank zum Speichern einer von der Linearbewegungsanlage stammenden Information auf und die Anwendung ist dazu eingerichtet, einen Zusammenstoßbericht anhand der Zusammenstoß-Historiendaten in der Historiendatenbank zu erstellen, einen Schmierzustandsbericht der Linearbewegungsanlage anhand der historischen Bewegungsdaten in der Historiendatenbank zu erstellen, und einen Schwingungshistorienbericht anhand der historischen Schwingungsdaten in der Historiendatenbank zu erstellen.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform umfasst das Erstellen eines Schmierzustandsberichts der Linearbewegungsanlage anhand der historischen Bewegungsdaten in der Historiendatenbank Folgendes: Erstellen eines ersten zeitlichen und/oder frequenzabhängigen Beschleunigungsverlaufs einer ersten Beschleunigung, Erstellen eines historischen ersten zeitlichen und/oder frequenzabhängigen Beschleunigungsverlaufs einer historischen ersten Beschleunigung, und Darstellen des ersten Beschleunigungsverlaufs und des historischen ersten Beschleunigungsverlaufs in einer Zeichnung.
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Gemäß einer praktikablen Ausführungsform umfasst das Erstellen eines Schwingungshistorienberichts anhand der historischen Schwingungsdaten in der Historiendatenbank Folgendes: Erstellen eines zweiten zeitlichen und/oder frequenzabhängigen Beschleunigungsverlaufs einer zweiten Beschleunigung, Erstellen eines historischen zweiten zeitlichen und/oder frequenzabhängigen Beschleunigungsverlaufs einer historischen zweiten Beschleunigung, Darstellen des zweiten Beschleunigungsverlaufs und des historischen zweiten Beschleunigungsverlaufs in einer Zeichnung, Erstellen eines dritten zeitlichen und/oder frequenzabhängigen Beschleunigungsverlaufs einer dritten Beschleunigung, Erstellen eines historischen dritten zeitlichen und/oder frequenzabhängigen Beschleunigungsverlaufs einer historischen dritten Beschleunigung, und Darstellen des dritten Beschleunigungsverlaufs und des historischen dritten Beschleunigungsverlaufs in einer Zeichnung.
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Wie oben aufgeführt, wird gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Anmeldung die benötigte Information durch Messen der Schlüsselparameter (z.B. die Beschleunigung) einer linearen Bewegung berechnet, um den Zustand des Linearbewegungssystems zu ermitteln, was zu optimierter Leistung des Linearbewegungssystems führt und zur Instandhaltung und Wartung des Linearbewegungssystems beiträgt.
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Figurenliste
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Mit der folgenden detaillierten Erläuterung im Zusammenhang mit den Figuren werden die Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Nutzen der vorliegenden Erfindung offensichtlich.
- 1 zeigt ein Linearbewegungssystem nach einer praktikablen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung in einer schematischen Darstellung.
- 2 zeigt die Überwachungseinrichtung des Linearbewegungssystems gemäß 1 in einem schematischen Blockdiagramm.
- 3 zeigt die Überwachungseinrichtung nach einer praktikablen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gemäß 2 in einem schematischen Blockdiagramm.
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Ausführliche Ausführungsformen
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen auf einzelne Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung näher eingegangen.
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1 zeigt ein Linearbewegungssystem 100 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung, das vor allem eine Linearbewegungsanlage 10 und eine Anwendung 21 umfasst. Die Anwendung 21 kann auf einem Client 20 (beispielsweise ein Smartphone), der mit der Linearbewegungsanlage 10 drahtlos kommunizieren kann, installiert sein. Zwischen der Linearbewegungsanlage 10 und dem Client 20 können Daten über verschiedene drahtlose Kommunikationsmöglichkeiten, beispielsweise über Bluetooth oder Wi-Fi, ausgetauscht werden. Es versteht sich, dass sich die Anwendung 21 auf der Linearbewegungsanlage 10 und/oder an einem anderen Ort als die Linearbewegungsanlage 10 befinden kann und hier keine Einschränkung vorliegt.
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Wie sich aus 1 ergibt, umfasst die Linearbewegungsanlage 10 vor allem eine lineare Führungsschiene 11, ein bewegliches Teil 12 und eine Überwachungseinrichtung 13. Durch die lineare Führungsschiene 11 wird die Bewegungsrichtung einer darauf ausgeführten geradlinigen Bewegung des beweglichen Teils 12 beschränkt. Das bewegliche Teil 12 ist ein in der Linearbewegungsanlage 10 angeordnetes Teil, das sich bewegen kann, und dazu eingerichtet, sich entlang der durch die lineare Führungsschiene 11 beschränkten Bewegungsrichtung zu bewegen. Die Überwachungseinrichtung 13 ist an dem beweglichen Teil 12, beispielsweise an einer zur drahtlosen Kommunikation mit dem Client 20 geeigneten Stelle an dem beweglichen Teil 12, angebracht. Das Gehäuse (nicht dargestellt) der Überwachungseinrichtung 13 ist zum Anbringen an das bewegliche Teil 12 ausgelegt. Beispielsweise weist das Gehäuse der Überwachungseinrichtung 13 eine Ausbuchtung auf, die auf eine Rastausnehmung (nicht dargestellt) an der Oberfläche des beweglichen Teils 12 abgestimmt sein kann.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Linearbewegungsanlage 10 eine eingebaute Stromversorgung, beispielsweise eine eingebaute Lithiumbatterie, umfassen. Die Linearbewegungsanlage 10 kann ferner eine Stromversorgungsschnittstelle zum Aufladen, beispielsweise eine USB-Schnittstelle, umfassen.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Anwendung 21 eine Benutzeroberfläche und eine Historiendatenbank auf. Die Anwendung 21 kann eine von der Linearbewegungsanlage 10 stammende Information grafisch auf der Benutzeroberfläche darstellen. Die Anwendung 21 kann eine von der Linearbewegungsanlage 10 stammende Information in der Historiendatenbank speichern, um verschiedene Historienberichte zu erstellen.
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2 zeigt schematisch die Überwachungseinrichtung 13 der Linearbewegungsanlage 10 gemäß 1. Sie umfasst vor allem ein Erfassungsmodul 130, ein Steuermodul 131 und ein drahtloses Kommunikationsmodul 132. Das Erfassungsmodul 130 dient zum Erfassen der Bewegungsparameter und Umgebungsparameter der Linearbewegungsanlage 10. Das Steuermodul 131 dient zur Datenverarbeitung eines durch das Erfassungsmodul 130 erfassten Parameters. Das drahtlose Kommunikationsmodul 132 dient zum Senden einer verarbeiteten Information durch drahtlose Übertragung an den Client 20, um diese auf der Benutzeroberfläche der Anwendung 21 anzuzeigen. Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 1 und 2 die einzelnen Module der Überwachungseinrichtung 13 und deren Arbeitsprinzip näher beschrieben.
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Wie aus 1 zu entnehmen ist, wird ein dreidimensionales rechtwinkliges Koordinatensystem unter Heranziehung der durch die lineare Führungsschiene 11 beschränkten Bewegungsrichtung als eine der Richtungen eingerichtet. Es wird angenommen, dass die Bewegungsrichtung als erste Richtung (beispielsweise Richtung X) definiert wird, während die zwei anderen senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen, die senkrecht zu der ersten Richtung verlaufen, jeweils als zweite Richtung (beispielsweise Richtung Y) bzw. dritte Richtung (beispielsweise Richtung Z) definiert werden.
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Das Erfassungsmodul 130 erfasst eine erste Beschleunigung a1 in der ersten Richtung, eine zweite Beschleunigung a2 in der zweiten Richtung und eine dritte Beschleunigung a3 in der dritten Richtung des beweglichen Teils 12. Das Erfassungsmodul 13 ermittelt ferner die Richtung der Fallbeschleunigung.
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Das Steuermodul 131 ist ferner mit dem Erfassungsmodul 130 verbunden, verarbeitet einen durch das Erfassungsmodul 130 erfassten Parameter, analysiert das Ergebnis der Datenverarbeitung und erzeugt eine Information, die den Zustand der Linearbewegungsanlage 10 charakterisiert, anhand des Analyseergebnisses.
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Das Steuermodul 131 stellt anhand einer Änderung der ersten Beschleunigung a1 fest, ob ein Zusammenstoß des beweglichen Teils 12 während der Bewegung auftritt. In einigen Ausführungsformen vergleicht das Steuermodul 131 den Änderungsbetrag der ersten Beschleunigung a1 mit einem vorbestimmten Beschleunigungsänderungs-Schwellenwert und stellt fest, dass an dem beweglichen Teil 12 ein Zusammenstoßereignis aufgetreten ist, wenn der Änderungsbetrag der ersten Beschleunigung a1 gleich oder größer als der vorbestimmte Beschleunigungsänderungs-Schwellenwert ist. Der vorbestimmte Beschleunigungsänderungs-Schwellenwert kann anhand der Erfahrung eingestellt werden. Beim Feststellen eines an dem beweglichen Teil 12 aufgetretenen Zusammenstoßereignisses erzeugt das Steuermodul 131 eine Zusammenstoßereignis-Information, die das Zusammenstoßereignis angibt. Das drahtlose Kommunikationsmodul 132 sendet die Zusammenstoßereignis-Information an den Client 20, um die Zusammenstoßereignis-Information, beispielsweise das Zusammenstoßereignis, die Position des Zusammenstoßes und andere Information, auf der Benutzeroberfläche der Anwendung 21 anzuzeigen. Die Anwendung 21 kann die Zusammenstoßereignis-Information in der Historiendatenbank speichern, um bei Bedarf einen historischen Zusammenstoßbericht zu erstellen.
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Das Steuermodul 131 berechnet eine erste Geschwindigkeit v1 und eine erste Verschiebung s1 des beweglichen Teils 12 in der ersten Richtung anhand der ersten Beschleunigung a1 und erzeugt eine Weginformation des beweglichen Teils 12 auf der linearen Führungsschiene 11 anhand der ersten Geschwindigkeit v1 und der ersten Verschiebung s1. Anhand der Weginformation kann die Position des beweglichen Teils 12 auf der linearen Führungsschiene 11 ermittelt werden. Das drahtlose Kommunikationsmodul 132 sendet die Weginformation an den Client 20, um diese auf der Benutzeroberfläche der Anwendung 21 anzuzeigen. Beispielsweise wird der Bewegungszustand des beweglichen Teils 12 auf der linearen Führungsschiene 11 dynamisch und synchron auf der Benutzeroberfläche aufgezeigt, sodass die Bewegungsspur des beweglichen Teils 12 auf der Führungsschiene 11 in Echtzeit dargestellt werden kann.
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Das Steuermodul 131 kann anhand der Fallbeschleunigung die Horizontalität der linearen Führungsschiene 11 ermitteln. Beispielsweise ermittelt das Erfassungsmodul 130 die Richtung der Fallbeschleunigung. Das Steuermodul 131 ermittelt die Horizontalität (beispielsweise u.a. der Nickwinkel und der Rollwinkel) der linearen Führungsschiene 11 anhand einer Komponente der Fallbeschleunigung in der ersten Richtung und der zweiten Richtung und erzeugt eine Horizontalitäts-Information, die die Horizontalität angibt. Das drahtlose Kommunikationsmodul 132 sendet die Horizontalitäts-Information an den Client 20, um diese auf der Benutzeroberfläche der Anwendung 21 anzuzeigen. Die Linearbewegungsanlage 10 kann gemäß der ermittelten Horizontalität nivelliert werden. Somit wird das Nivellieren der Linearbewegungsanlage 10 auf einfache Weise verwirklicht.
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Das Steuermodul 131 kann anhand des zeitlichen Änderungstrends der Beschleunigung des beweglichen Teils 12 in der ersten Richtung den Schmierzustand der Linearbewegungsanlage 10 ermitteln und somit feststellen, ob die Linearbewegungsanlage 100 nachgeschmiert werden soll.
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In einigen Ausführungsformen erzeugt das Steuermodul 131 einen ersten Beschleunigungsverlauf anhand der Änderung der aktuellen ersten zeitlichen Beschleunigung a1, vergleicht den ersten Beschleunigungsverlauf mit einem in der Historiendatenbank gespeicherten historischen ersten Beschleunigungsverlauf einer historischen ersten zeitlichen Beschleunigung, ermittelt den Schmierzustand der Linearbewegungsanlage 10 anhand des Vergleichsergebnisses und stellt somit fest, ob die Linearbewegungsanlage 10 nachgeschmiert werden soll. Wenn die Differenz zwischen dem ersten Beschleunigungsverlauf und dem historischen ersten Beschleunigungsverlauf beispielsweise größer als eine vorbestimmte Differenz ist, stellt das Steuermodul 131 fest, dass die Linearbewegungsanlage 10 nachgeschmiert werden soll, und erzeugt eine Nachschmierungs-Anforderung. Das drahtlose Kommunikationsmodul 132 sendet die Nachschmierungs-Anforderung an den Client 20, um diese auf der Benutzeroberfläche der Anwendung 21 anzuzeigen. Es versteht sich, dass der historische erste Beschleunigungsverlauf durch dasselbe Erfassungsmodul in Bezug auf dieselbe lineare Führungsschiene derselben Linearbewegungsanlage erzeugt wird.
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In einigen anderen Ausführungsformen erzeugt das Steuermodul 131 einen ersten Beschleunigungsverlauf anhand der zeitlichen Änderung der aktuellen ersten Beschleunigung a1, vergleicht den ersten Beschleunigungsverlauf mit einem idealen ersten Beschleunigungsverlauf bei einem gut geschmierten, idealen Zustand der Linearbewegungsanlage 10, ermittelt den Schmierzustand der Linearbewegungsanlage 10 anhand des Vergleichsergebnisses und stellt somit fest, ob die Linearbewegungsanlage 10 nachgeschmiert werden soll. Der ideale erste Beschleunigungsverlauf kann in der Historiendatenbank gespeichert werden. Wenn die Differenz zwischen dem ersten Beschleunigungsverlauf und dem idealen ersten Beschleunigungsverlauf beispielsweise größer als eine vorbestimmte Differenz ist, stellt das Steuermodul 131 fest, dass die Linearbewegungsanlage 10 nachgeschmiert werden soll, und erzeugt eine Nachschmierungs-Anforderung. Das drahtlose Kommunikationsmodul 132 sendet die Nachschmierungs-Anforderung an den Client 20, um diese auf der Benutzeroberfläche der Anwendung 21 anzuzeigen. Es versteht sich, dass der ideale erste Beschleunigungsverlauf in Bezug auf dieselbe lineare Führungsschiene derselben Linearbewegungsanlage definiert wird.
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Das Steuermodul 131 kann anhand einer Schwingungsinformation des beweglichen Teils 12 die Lebensdauer der Linearbewegungsanlage 10 vorhersagen. Die Schwingungsinformation umfasst die Information der Beschleunigung und der Geschwindigkeit des beweglichen Teils 12 in einer Nichtbewegungsrichtung (also die zweite Richtung und die dritte Richtung). In einigen Ausführungsformen berechnet das Steuermodul 131 eine zweite Geschwindigkeit v2 des beweglichen Teils 12 in der zweiten Richtung anhand der zweiten Beschleunigung a2 und eine dritte Geschwindigkeit v3 des beweglichen Teils 12 in der dritten Richtung anhand der dritten Beschleunigung a3. Das Steuermodul 131 sagt die Lebensdauer der Linearbewegungsanlage 10 anhand der zweiten Beschleunigung und der zweiten Geschwindigkeit in der zweiten Richtung, der dritten Beschleunigung und der dritten Geschwindigkeit in der dritten Richtung sowie eines Schwingungs-Probensatzes in dem Lebenszyklus der Linearbewegungsanlage vorher. Der Schwingungs-Probensatz umfasst Proben der zweiten Beschleunigung und der zweiten Geschwindigkeit in der zweiten Richtung sowie Proben der dritten Beschleunigung und der dritten Geschwindigkeit in der dritten Richtung des beweglichen Teils 12 bei verschiedenen Phasen in dem Lebenszyklus der Linearbewegungsanlage 10. Beispielsweise ermittelt das Steuermodul 131 die aktuelle Lebensphase der Linearbewegungsanlage 10 durch Abgleichen der aktuellen Schwingungsinformation gegen die Schwingungsproben in dem Schwingungs-Probensatz des beweglichen Teils 12 bei verschiedenen Phasen in dem Lebenszyklus der Linearbewegungsanlage 10.
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Das Erfassungsmodul 130 erfasst ferner Umgebungsparameter der Linearbewegungsanlage 10, beispielsweise die Temperatur, die Feuchtigkeit und den Druck. Das Steuermodul 131 erzeugt eine Umgebungsinformation anhand der Umgebungsparameter. Das drahtlose Kommunikationsmodul 132 sendet die Umgebungsinformation an den Client 20, um diese auf der Benutzeroberfläche der Anwendung 21 anzuzeigen.
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In einigen Ausführungsformen kann das Steuermodul 131 anhand der erfassten Temperatur feststellen, ob bei der Linearbewegungsanlage 10 ein anormaler Zustand vorliegt. Beim Gleiten des beweglichen Teils 12 auf der linearen Führungsschiene 11 wird ein Temperaturanstieg verursacht, der in der Regel innerhalb eines normalen Bereichs liegt. Wenn das Erfassungsmodul 130 einen Temperaturanstieg, der den normalen Bereich überschreitet, erfasst, könnte dieser auf einen anormalen Zustand der Linearbewegungsanlage 10 zurückzuführen sein. Beispielsweise führt eine Fehlausrichtung der Teile bei der Linearbewegungsanlage 10 zu einer zu großen Dämpfung oder ein anormaler Verschleiß der Teile führt zu einem zu hohen Temperaturanstieg oder einem anderen anormalen Zustand.
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Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung kann das Erfassungsmodul 130 als Richtungssensor und Umgebungssensor ausgebildet sein. Dabei umfasst der Richtungssensor beispielsweise u.a. einen Beschleunigungsmesser, ein Kreiselinstrument und ein Magnetometer und der Umgebungssensor umfasst beispielsweise u.a. einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor und einen Drucksensor. 3 zeigt das Erfassungsmodul 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung. Wie aus 3 zu entnehmen ist, umfasst das Erfassungsmodul 130 drei voneinander unabhängige Erfassungseinheiten 1301, 1302 und 1303. Dabei ist die Erfassungseinheit 1301 als integrierter Sensor mit einem Beschleunigungsmesser und einem Kreiselinstrument, die Erfassungseinheit 1302 als Magnetometer und die Erfassungseinheit 1303 als integrierter Sensor mit einem Temperatursensor, einem Feuchtigkeitssensor und einem Drucksensor ausgebildet.
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Es versteht sich, dass trotz der in 3 dargestellten Integrationsmöglichkeit mit mehreren Sensoren alternativ dazu einzelne Sensoren auf andere Weise integriert oder jeweils in die Überwachungseinrichtung 13 integriert werden können und hier keine Einschränkung vorliegt.
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Nachfolgend werden einige Funktionen der Anwendung 21 nach der vorliegenden Anmeldung beschrieben. Die Anwendung 21 weist eine Benutzeroberfläche auf, die zur grafischen Darstellung einer von der Überwachungseinrichtung 13 stammenden Information dient, sodass durch Sichtprüfung der Zustand der Linearbewegungsanlage 10 festgestellt werden kann, um die Instandhaltung und die Wartung der Linearbewegungsanlage 10 zu unterstützen.
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Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung kann in der Anwendung 21 ein Bewegungszustandsverlauf jeweils in Bezug auf die erste Bewegungsrichtung, die zweite Bewegungsrichtung und die dritte Bewegungsrichtung erzeugt werden. Beispielsweise werden jeweils in Bezug auf die erste Bewegungsrichtung, die zweite Bewegungsrichtung und die dritte Bewegungsrichtung ein Beschleunigung/Geschwindigkeit-Zeit-Verlauf und ein Beschleunigung/Geschwindigkeit-Frequenz-Verlauf unter Heranziehung der Zeit oder der Frequenz als Abszisse und der Beschleunigung oder der Geschwindigkeit als Ordinate erzeugt. In der Historiendatenbank sind ein historischer Beschleunigung/Geschwindigkeit-Zeit-Verlauf und ein historischer Beschleunigung/Geschwindigkeit-Frequenz-Verlauf jeweils in Bezug auf die erste Bewegungsrichtung, die zweite Bewegungsrichtung und die dritte Bewegungsrichtung gespeichert. In einer Darstellung der Benutzeroberfläche wird ein Verlauf in Bezug auf dieselbe Richtung und einen Bewegungsparameter derselben Art gezeigt, um eine Feststellung des Betriebszustands der Linearbewegungsanlage 10 zu ermöglichen. In einer Darstellung werden beispielsweise ein erster Beschleunigung-Frequenz-Verlauf und ein historischer erste Beschleunigung-Frequenz-Verlauf in Bezug auf die erste Richtung gezeigt. Wenn ein großer Unterschied zwischen den beiden Verläufen festgestellt wird, wird dann davon ausgegangen, dass eine Prüfung oder Wartung für die Linearbewegungsanlage 10 erfolgen soll.
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Es versteht sich, dass die Linearbewegungsanlage 10 gemäß der vorliegenden Anmeldung mehrere Abschnitte linearer Führungsschienen umfassen kann und für jeden Abschnitt linearer Führungsschiene jeweils eine Überwachungseinrichtung vorgesehen ist, die hinsichtlich ihren Aufbaus und ihrer Funktion der oben beschriebenen Überwachungseinrichtung 13 ähnelt. Die Überwachungseinrichtung 13 gemäß der vorliegenden Anmeldung kann einen Multiport-Repeater (Hub) umfassen, der die anderen Überwachungseinrichtungen in der Linearbewegungsanlage 10 datenübertragend miteinander verbindet, um einen Informationsaustausch zwischen mehreren Überwachungseinrichtungen der Linearbewegungsanlage 10 und dem Client 20 zu ermöglichen, was für erhöhte Überwachungseffizienz und verringerte Produktionskosten sorgt.
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Wie oben aufgeführt, sind bei der Ausgestaltung der vorliegenden Anmeldung die Parameter einfacher zu messen und dabei müssen lediglich Schlüsselparameter (z.B. die Beschleunigung) gemessen werden. Anhand der gemessenen Parameter wird die benötigte Information berechnet, die dann visualisiert wird. Bei der Ausgestaltung der vorliegenden Anmeldung wird auf einfache Weise und mit geringen Kosten die Leistung eines Linearprodukts optimiert und die Wartung eines Linearprodukts unterstützt.
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Obwohl oben einige Ausführungsformen beschrieben wurden, sind sie ausschließlich exemplarisch angegeben, ohne den Umfang der Anmeldung zu beschränken. Die beigefügten Ansprüche und deren gleichwertige Substitution zielen darauf ab, jegliche Modifikationen, Substitutionen und Abänderungen im Rahmen des Umfangs und der Grundideen der vorliegenden Erfindung miteinzubeziehen.
