DE102022205592A1

DE102022205592A1 - Verfahren und system zum auswerten eines wartungsbedarfs einer linearübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022205592A1
Application number: DE102022205592.6A
Authority: DE
Inventors: Shang-Hua Tsai; Yu-Hsin Lin; Meng-Ying Lin
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2022-06-01
Filing date: 2022-06-01
Publication date: 2023-12-07

Abstract

Ein Verfahren ist bereitgestellt zum Auswerten eines Wartungsbedarfes einer Linearübertragungsvorrichtung (20), die von einer Antriebsvorrichtung (24) angetrieben wird. Eine Steuereinheit (4) empfängt von einer Erfassungseinheit (3) eine Mehrzahl von elektrischen Sensorsignalen, die jeweils mehreren physikalischen Größen der Linearübertragungsvorrichtung (20) oder der Antriebsvorrichtung (24) entsprechen. Die Steuereinheit (4) berechnet zumindest vier Korrekturfaktoren auf der Basis der elektrischen Sensorsignale und berechnet eine Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung (20) auf der Basis der elektrischen Sensorsignale und der zumindest vier Korrekturfaktoren zum Planen einer Wartung der Linearübertragungsvorrichtung (20).

Description

Die Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System in Verbindung mit einer Vorrichtungswartung, und insbesondere auf ein Verfahren und ein System zum Auswerten eines Wartungsbedarfs einer Linearübertragungsvorrichtung.
Nach einer langen Nutzungsdauer kann eine Linearübertragungsvorrichtung Ermüdungsabplatzungen aufweisen, die an einer Einlassöffnung und/oder einer Auslassöffnung eines Rückführkanals derselben auftreten können. Wenn die Abplatzungen ein gewisses Ausmaß erreichen, kann eine Reparatur oder ein Komponentenwechsel der Linearübertragungsvorrichtung erforderlich sein, um die Verarbeitungsqualität sicherzustellen.
Aktuell wird ein Großteil der Maschinenwartung auf jährlicher oder periodischer Basis oder unter Verwendung der kumulativen Betriebszeit oder einer kumulativen Anzahl von Betriebszyklen ausgeführt, um den Bedarf im Hinblick auf die Reparatur oder den Wechsel von Komponenten zu bestimmen. Da eine Maschine jedoch im Hinblick auf die Unterschiede zwischen verarbeiteten Elementen unter unterschiedlichen Belastungen arbeiten kann, können die mit dem jeweiligen Betrieb in Zusammenhang stehenden Schäden unterschiedlich sein. Folglich können unterschiedliche Belastungen bei derselben kumulativen Betriebszeit oder derselben kumulativen Anzahl von Betriebszyklen unterschiedliche Ausmaße an Beschädigung verursachen. Wenn die verbleibende Lebensdauer lediglich durch eine vordefinierte Betriebszeit oder eine vordefinierte Anzahl an Zyklen geschätzt würde, wäre die Schätzung daher ungenau.
Daher besteht eine Aufgabe der Offenbarung darin, ein Verfahren bereitzustellen, das einen Wartungsbedarf einer Linearübertragungsvorrichtung mit einer höheren Genauigkeit auswerten kann.
Gemäß der Offenbarung umfasst das Verfahren folgende Schritte: durch eine Steuereinheit, die kommunikativ mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist, Empfangen, von einer Erfassungseinheit, die an der Linearübertragungsvorrichtung und/oder Antriebsvorrichtung installiert ist und die dazu angeordnet ist, mehrere physikalische Größen im Zusammenhang mit der Linearübertragungsvorrichtung und/oder der Antriebsvorrichtung zu erfassen, einer Mehrzahl von elektrischen Sensorsignalen, die jeweils den physikalischen Größen entsprechen; durch die Steuereinheit, Berechnen von zumindest vier Korrekturfaktoren auf der Basis der elektrischen Sensorsignale; und, durch die Steuereinheit, Berechnen einer Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung auf der Basis der elektrischen Sensorsignale und der zumindest vier Korrekturfaktoren zum Planen einer Wartung der Linearübertragungsvorrichtung.
Eine weitere Aufgabe der Offenbarung besteht darin, ein System bereitzustellen, das einen Wartungsbedarf einer Linearübertragungsvorrichtung mit einer höheren Genauigkeit auswerten kann.
Gemäß der Offenbarung umfasst das System eine Linearbewegungseinheit, eine Erfassungseinheit und eine Steuereinheit. Die Linearbewegungseinheit umfasst die Linearübertragungsvorrichtung sowie eine Antriebsvorrichtung, die dazu angeordnet ist, die Linearübertragungsvorrichtung anzutreiben. Die Erfassungseinheit ist an der Linearbewegungseinheit zum Erfassen mehrerer physikalischer Größen in Zusammenhang mit einem Betrieb der Linearbewegungseinheit installiert, um eine Mehrzahl von elektrischen Sensorsignalen auszugeben, die jeweils den physikalischen Größen entsprechen. Die Steuereinheit ist kommunikativ mit der Linearbewegungseinheit und der Erfassungseinheit zum Steuern eines Betriebs der Linearbewegungseinheit und zum Empfangen der elektrischen Sensorsignale von der Erfassungseinheit verbunden und ist dazu konfiguriert, zumindest vier Korrekturfaktoren auf der Basis der elektrischen Sensorsignale zu berechnen und eine Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung auf der Basis der elektrischen Sensorsignale und der zumindest vier Korrekturfaktoren zum Planen einer Wartung der Linearübertragungsvorrichtung zu berechnen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:

1 ein Blockdiagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Auswerten eines Wartungsbedarfs einer Linearübertragungsvorrichtung gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht ist, die einen Teil des Ausführungsbeispiels veranschaulicht;
3 eine Seitenansicht ist, die einen Teil des Ausführungsbeispiels veranschaulicht; und
4 ein Flussdiagramm ist, das Schritte eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Auswerten eines Wartungsbedarfs einer Linearübertragungsvorrichtung gemäß der Offenbarung veranschaulicht.

Bevor die Offenbarung ausführlich beschrieben wird, ist zu beachten, dass dort, wo dies als angemessen angesehen wird, Bezugszeichen oder Endabschnitte von Bezugszeichen in den Figuren wiederholt werden, um entsprechende oder analoge Elemente anzuzeigen, welche optional ähnliche Eigenschaften aufweisen können.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Auswerten eines Wartungsbedarfs einer Linearübertragungsvorrichtung 20 gemäß dieser Offenbarung bereitgestellt. Die Linearübertragungsvorrichtung 20 wirkt zusammen mit einer Antriebsvorrichtung 24, um eine Linearbewegungseinheit 2 auszubilden, und wird durch die Antriebsvorrichtung 24 in Betrieb angetrieben. Das System umfasst die Linearbewegungseinheit 2, eine Erfassungseinheit 3, die an der Linearübertragungsvorrichtung 20 und/oder der Antriebsvorrichtung 24 installiert ist, und eine Steuereinheit 4, die kommunikativ mit der Erfassungseinheit 3 und der Antriebseinheit 24 verbunden ist. Optional kann das System ferner eine Anzeigeeinheit 5 umfassen, die kommunikativ mit der Steuereinheit 4 verbunden ist.
Die Linearübertragungsvorrichtung 20 umfasst eine Welle 21, die sich in einer Axialrichtung erstreckt, ein bewegliches Bauglied 22, das auf der Welle 21 angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Rollbaugliedern 23.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Linearübertragungsvorrichtung 20 als Kugelspindel beispielhaft dargestellt, wobei die Welle 21 eine mit einem Gewinde versehene Welle ist, das bewegliche Bauglied 22 eine Mutter ist und die Rollbauglieder 23 Kugeln sind. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Linearübertragungsvorrichtung 20 ein linearer Gleiter (nicht gezeigt) sein, wobei die Welle 21 eine Gleitschiene ist, das bewegliche Bauglied 22 ein Laufblock ist und die Rollbauglieder 23 Kugeln sind. Jedoch ist diese Offenbarung in dieser Hinsicht nicht beschränkt und die Linearübertragungsvorrichtung 20 kann bei anderen Ausführungsbeispielen andere Arten von Übertragungsvorrichtungen sein, die eine lineare Bewegung beinhalten.
Das bewegliche Bauglied 22 umfasst einen Hauptkörper 221 sowie einen oder mehrere Rückkehrmechanismen 222, die auf dem Hauptkörper 221 angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst das bewegliche Bauglied 22 zwei Rückkehrmechanismen 22, die jeweils einen Rückkehrkanal 223 definieren, damit die Rollbauglieder 23 in den Rückkehrkanal 223 und zwischen der Welle 21 und dem beweglichen Bauglied 22 zur Rückführung der Rollbauglieder 23 rollen. Der Rückkehrkanal 223 weist eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung auf. Es ist zu beachten, dass die Rückkehrmechanismen 222 in 2 so gezeichnet sind, dass sie von dem Hauptkörper 221 des beweglichen Bauglieds 22 getrennt sind, um die Rückführung der Rollbauglieder 23 zu veranschaulichen, jedoch sind sie in der Praxis tatsächlich beispielsweise an einer Innenoberfläche des Hauptkörpers 221 angebracht. Für den Rückkehrkanal 223 kann eine der Öffnungen desselben als ein Rückkehrpunkt 224 definiert sein. In 3 ist die linke Öffnung als der Rückkehrpunkt 224 für den Rückkehrkanal 223 des linken der Rückkehrmechanismen 22 definiert.
Die Antriebsvorrichtung 24 ist dazu konfiguriert, eine relative lineare Bewegung zwischen der Welle 21 und dem beweglichen Bauglied 22 anzutreiben, und umfasst eine Antriebsschaltung 241 und einen Motor 242.
Da Fachleute dazu in der Lage sein sollten, abzuleiten, wie die Linearbewegungseinheit 2 auf der Basis der obigen Beschreibungen herzustellen ist, sind Beispiele davon hierin zum Zwecke der Kürze ausgelassen.
Die Erfassungseinheit 3 umfasst mehrere Sensoren 31, um mehrere physikalische Größen in Bezug auf den Betrieb der Linearübertragungsvorrichtung 20 und/oder der Antriebsvorrichtung 24 zu erfassen, und die Sensoren 31 erzeugen eine Mehrzahl von elektrischen Sensorsignalen, die jeweils den physikalischen Größen entsprechen, die durch dieselben erfasst werden.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist eine Außenoberfläche des Hauptkörpers 221 mit einer Ausnehmung 225 gebildet, und die Sensoren 31 umfassen beispielsweise einen Temperatursensorchip und/oder einen Beschleunigungsmesser (im Folgenden als Sensor 31A bezeichnet), der mit einem Gewinde an dem Hauptkörper 221 an der Ausnehmung 225 angebracht ist. Der Sensor 31A kann ein Erfassungsende 311 aufweisen, das in den Hauptkörper 221 eingebettet ist, um über eine feste Installation eine bessere Erfassung zu erzielen. Der Sensor 31A ist so angeordnet, dass er hinsichtlich seiner Position dem Rückkehrpunkt 224 des Rückkehrkanals 223 des linken der Rückkehrmechanismen 22 entspricht. Genauer gesagt ist der Sensor 31A in der Nähe des Rückkehrpunkts 224 in einer Umfangsrichtung der Welle 21 angebracht und ist von dem Rückkehrpunkt 224 in der Axialrichtung um einen Abstand D beabstandet, der kleiner ist als ein vorbestimmter Abstand. Mit anderen Worten befindet sich der Sensor 31A in Bezug auf die Welle 21 in der Radialrichtung an derselben oder fast an derselben Position, und ein Abstand zwischen einer Mitte der Ausnehmung 225 und einer Mitte des Rückkehrpunkts 224 in der Axialrichtung ist kleiner als der vorbestimmte Abstand. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der vorbestimmte Abstand so eingestellt sein, dass er dreimal so groß wie ein Durchmesser der Kugeln (d. h. der Rollbauglieder 23) oder dreimal so groß wie eine Gewindesteigung der mit einem Gewinde versehenen Welle (d. h. die Welle 21) ist. Da der Sensor 31A in der Nähe des Rückkehrpunkts 224 ist, kann der Sensor 31A eine Temperatur und/oder eine Beschleunigung (Einwirkung) der Linearübertragungsvorrichtung 20 an dem Rückkehrpunkt 224 genauer erfassen. In 3 sind der Hauptkörper 221, der Sensor 31A und ein Übertragungsdraht 9, der den Sensor 31A mit der Steuereinheit 4 verbindet, zum Zwecke der Deutlichkeit unter Verwendung von Strichpunktlinien gezeichnet.
Zusätzlich zu der Temperatur und der Beschleunigung (zwei physikalische Größen) können die anderen Sensoren 31 dazu verwendet werden, andere physikalische Größen zu erfassen, etwa eine Beanspruchung (Belastung), die die Linearübertragungsvorrichtung 20 erfährt, eine Hublänge des beweglichen Bauglieds 22 relativ zu der Welle 21 und eine Geschwindigkeit des beweglichen Bauglieds 22 relativ zu der Welle 21 in der Axialrichtung. Die Sensoren 31 können einen Kraftsensor umfassen, der unter Verwendung eines piezoelektrischen Chips, eines Verschiebungsmessers, eines Dehnmessstreifens usw. realisiert werden kann, um die Beanspruchung zu erfassen, die beispielsweise Kontaktoberflächen zwischen den Rollbaugliedern 23 und der Welle 21 und/oder zwischen den Rollbaugliedern 23 und den Rückkehrmechanismen 222 erfahren. Die Hublänge kann sich auf eine Distanz beziehen, die durch die lineare Bewegung des beweglichen Bauglieds 22 relativ zu der Welle 21 zurückgelegt wird. Bei einem Beispiel kann eine optische Skala oder ein optischer Codierer verwendet werden, um die Distanz oder Hublänge zu messen. Bei einem Beispiel kann ein Drehgeber oder ein Hall-Sensor verwendet werden, um eine Anzahl von Drehungen zu messen, um die sich der Motor 242 dreht, um so die Distanz oder Hublänge zu berechnen. Die Geschwindigkeit bezieht sich auf eine Geschwindigkeit einer linearen Bewegung des beweglichen Bauglieds 22 relativ zu der Welle 21 in der Axialrichtung oder auf eine Drehgeschwindigkeit der Welle 21 (z. B. die mit einem Gewinde versehene Welle). Die lineare Geschwindigkeit oder Drehgeschwindigkeit kann auf der Basis der Distanz oder der Hublänge berechnet werden, die durch die optische Skala, den optischen Codierer, den Drehgeber oder den Hall-Sensor gemessen wird.
Die Steuereinheit 4 kann beispielsweise ein Computer, ein Prozessor oder eine Mikrosteuerung sein, welche bzw. welcher einen Betrieb der Linearbewegungseinheit 2 steuert, die die elektrischen Sensorsignale von der Erfassungseinheit 3 empfängt, zumindest vier Korrekturfaktoren auf der Basis der durch die elektrischen Sensorsignale angegebenen physikalischen Größen berechnet und eine Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung 20 auf der Basis der physikalischen Größen und der zumindest vier Korrekturfaktoren berechnet, um eine Planung der Wartung für die Linearübertragungsvorrichtung 20 zu erleichtern. Aus den zumindest vier Korrekturfaktoren weisen zumindest zwei Korrekturfaktoren jeweils eine nichtlineare Beziehung zu den entsprechenden der physikalischen Größen auf.
Die Korrekturfaktoren können einen Belastungskorrekturfaktor, einen Hublängenkorrekturfaktor, einen Geschwindigkeitskorrekturfaktor, einen Temperaturkorrekturfaktor und einen Einwirkungskorrekturfaktor umfassen. Benutzer können vier oder mehr der Korrekturfaktoren auf der Basis von tatsächlichen Anforderungen auswählen und die entsprechenden elektrischen Sensorsignale verwenden, um die ausgewählten Korrekturfaktoren zu berechnen.
Bei einem Beispiel kann die Steuereinheit 4 die Lebensdauer gemäß folgender Gleichung berechnen. $\begin{array}{l} L_{l e f t} = (1 - C Y \times \frac{1}{L_{a c t}}) \times 100 % \\ = (1 - C Y \times \frac{1}{L_{b a s i c}} \times X_{l}) \times 100 % \end{array}$
$X_{l} = \frac{L_{b a s i c}}{L_{a c t}} ≅ {[\frac{F_{a c t}}{A_{g e n e r a l} \times F_{b a s i c}}]}^{3}$
L_left stellt die Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung 20 dar. CY stellt eine Anzahl von kumulativen Betriebszyklen der Linearübertragungsvorrichtung 20 dar. L_act stellt eine tatsächliche Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung 20 dar, welche eine Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung 20 ist, die auf der Basis einer tatsächlichen Betriebsbedingung berechnet wird. Als Beispiel kann L_act eine Anzahl von Betriebszyklen der Linearübertragungsvorrichtung 20 sein, für die dieselbe unter einer tatsächlichen Betriebsbedingung arbeiten kann. L_basic stellt eine theoretische Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung 20 dar, was eine Anzahl von Betriebszyklen sein kann, welche die Linearübertragungsvorrichtung 20 unter einer theoretischen Betriebsbedingung oder einer standardmäßigen Betriebsbedingung arbeiten kann. X_l stellt ein Lebensdauerverbrauchsäquivalent dar, was ein Verhältnis der theoretischen Lebensdauer L_basic zu der tatsächlichen Lebensdauer L_act ist. Daher stellt $\frac{1}{L_{a c t}}$
ein Lebensdauerverbrauchsverhältnis dar, was ein Verhältnis der Lebensdauer, die von einem Betriebszyklus unter der tatsächlichen Betriebsbedingung verbraucht wird (also die Schäden, die an der Lebensdauer verursacht werden, wie sie einem Betriebszyklus unter der tatsächlichen Betriebsbedingung zugeschrieben werden), zu der tatsächlichen Lebensdauer, und $\frac{1}{L_{a c t}} = \frac{1}{L_{b a s i c}} \times X_{l} .$
F_act stellt ein Tatsächliche-Arbeit-Äquivalent dar. F_basic stellt ein Theoretische-Arbeit-Äquivalent dar, was ein Wert ist, der auf der Basis von Spezifikationen der Linearübertragungsvorrichtung 20 erhalten wird. A_general ist ein Systemsicherheitsfaktor, welcher eine Spezifikation der Linearübertragungsvorrichtung 20 ist. Beispielsweise kann der Systemsicherheitsfaktor A_general auf 1,1, 1,3 und 2 gesetzt werden, wenn die Einwirkung, von der erwartet wird, dass sie die Linearübertragungsvorrichtung 20 während des Betriebs erleidet, auf Stufe 1 (Laufruhe), Stufe 2 (Normal) und Stufe 3 (Einwirkungsvibration) ist. Bei diesem Beispiel ist die Lebensdauer L_left ein Wert einer verbleibenden Lebensdauer, der als Prozentsatz dargestellt wird. Wenn die Lebensdauer L_left beispielsweise 80 % beträgt, bedeutet das, dass die Linearübertragungsvorrichtung 20 immer noch 80 % der vollständigen tatsächlichen Lebensdauer aufweist. Bei anderen Beispielen kann die Lebensdauer ein Wert einer verbrauchten Lebensdauer sein. Wenn beispielsweise der Wert der verbrauchten Lebensdauer 20 % beträgt, bedeutet das, dass die Linearübertragungsvorrichtung 20 noch 80 % der vollständigen tatsächlichen Lebensdauer aufweist.
Die oben erwähnten Gleichungen sind im Folgenden ausführlich beschrieben, indem die Linearübertragungsvorrichtung 20 beispielhaft als Kugelspindel dargestellt wird. Die theoretische Lebensdauer L_basic und die tatsächliche Lebensdauer L_act können gemäß den folgenden Gleichungen berechnet werden: $L_{b a s i c} = \frac{L e a d}{2 \times S t r o k e_{b a s i c}} \times {[\frac{C a}{A_{g e n e r a l} \times F_{b a s i c}}]}^{3} \times 10^{6}$
$L_{a c t} = \frac{L e a d}{2 \times S t r o k e_{a c t}} \times {[\frac{C a}{F_{a c t}}]}^{3} \times 10^{6}$
Die Einheit für die so berechnete theoretische Lebensdauer L_basic und tatsächliche Lebensdauer L_act ist ein Betriebszyklus. Lead stellt eine Gewindesteigung der mit einem Gewinde versehenen Welle (d. h. die Welle 21) dar. Ca stellt eine dynamische Belastungsbewertung der Linearübertragungsvorrichtung 20 dar, die auf der Basis der Spezifikationen der Linearübertragungsvorrichtung 20 erhalten wird. Stroke_basic stellt einen theoretischen Wert der Hublänge der Linearübertragungsvorrichtung 20 dar. Stroke_act stellt einen tatsächlichen Wert der Hublänge der Linearübertragungsvorrichtung 20 dar. Im Allgemeinen gilt Stroke_basic ≅ Stroke_act, so dass das Lebensdauerverbrauchsäquivalent X_l unter Verwendung von Gleichung (2) berechnet wird.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Linearübertragungsvorrichtung 20 beispielhaft als Kugelspindel dargestellt ist, ist die Welle 21 eine mit einem Gewinde versehene Welle, die derart drehbar ist, dass die Mutter (d. h. das bewegliche Bauglied 22) in eine lineare Bewegung in der Axialrichtung versetzt wird. Der Betriebszyklus der Linearübertragungsvorrichtung 20 ist in eine Anzahl n von Zeiträumen unterteilt, wobei n eine positive Ganzzahl größer als eins ist. Die Steuereinheit 4 kann das Tatsächliche-Arbeit-Äquivalent F_act gemäß der folgenden Gleichung berechnen: $F_{a c t} = \frac{A_{s}}{A_{t} \times A_{i}} \times \sqrt[3]{\sum_{i = 1}^{n} (\frac{A_{f}^{3}}{A_{r}^{3}} \times F_{i_a v g}^{3} \times \frac{N_{i_a v g}}{N_{a v g}} \times \frac{t_{i}}{t_{c y c l e}})}$
A_t stellt einen Temperaturkorrekturfaktor dar. A_s stellt einen Hublängenkorrekturfaktor dar. A_i stellt einen Einwirkungskorrekturfaktor dar. A_f stellt einen Belastungskorrekturfaktor dar. A_r stellt den Geschwindigkeitskorrekturfaktor dar. F_{i_avg} stellt eine durchschnittliche Belastung der Linearübertragungsvorrichtung 20 während eines i-ten der Zeiträume dar. N_{i_avg}, stellt eine durchschnittliche Drehzahl der mit einem Gewinde versehenen Welle während des i-ten der Zeiträume dar. N_avg stellt eine durchschnittliche Drehzahl der mit einem Gewinde versehenen Welle während des Betriebszyklus der Linearübertragungsvorrichtung 20 dar. t_i stellt eine Länge des i-ten der Zeiträume dar. t_cycle stellt eine Länge des Betriebszyklus dar.
Benutzer können auf der Basis tatsächlicher Anforderungen zumindest vier der Korrekturfaktoren zur Verwendung in Gleichung (5) auswählen, die ausgewählten Korrekturfaktoren auf der Basis entsprechender durch die elektrischen Sensorsignale angegebener physikalischer Größen berechnen, die so berechneten ausgewählten vier Korrekturfaktoren auf Gleichung (5) anwenden, um das Tatsächliche-Arbeit-Äquivalent F_act zu erhalten, indem der nicht-ausgewählte Korrekturfaktoren gleich eins gesetzt wird, und die Lebensdauer L_left gemäß Gleichungen (1) und (2) berechnen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen der Belastungskorrekturfaktor A_f, der Hublängenkorrekturfaktor A_s, der Temperaturkorrekturfaktor A_t und der Einwirkungskorrekturfaktor A_i jeweils eine nichtlineare Beziehung zu der entsprechenden der physikalischen Größen auf. Im Allgemeinen können zwei Datenelemente einer physikalischen Größe dazu verwendet werden, eine Korrekturlinie für die physikalische Größe zu erzeugen, wenn lediglich einige wenige Datenstücke zur Analyse verwendet werden können, so dass die physikalische Größe und der entsprechende Korrekturfaktor eine lineare Beziehung aufweisen werden, was zu einer schlechten Genauigkeit im Hinblick auf Korrekturergebnisse führen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zumindest zwei der Korrekturfaktoren berechnet, indem eine nichtlineare Berechnung auf die entsprechende physikalische Größe angewendet wird, um eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Der Belastungskorrekturfaktor A_f kann wie folgt definiert werden: $\begin{matrix} A_{f} = a_{f} \times P_{m a x}^{3}, wenn P_{m a x} > 2.0 G P a; und \\ A_{f} = 1, anderfalls, \end{matrix}$
wobei a_f ein Belastungskoeffizient ist, der durch Experimente erhalten werden kann, und P_max einen Maximalwert der Beanspruchung darstellt, der von den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Belastungskoeffizient a_f auf ungefähr 0,125 gesetzt werden, jedoch ist diese Offenbarung nicht in dieser Hinsicht eingeschränkt.
Der Hublängenkorrekturfaktor A_s kann wie folgt definiert werden: $\begin{array}{l} A_{s} = {(\frac{T U}{Θ})}^{0.5}, wenn Θ < T U; und \\ A_{s} = 1, andernfalls, \end{array}$
wobei Θ eine Anzahl von Gewindedrehungen der mit einem Gewinde versehenen Welle darstellt, welche das bewegliche Bauglied 22 zurücklegen würde, wenn es sich entlang der Welle 21 in dem Betriebszyklus bewegt, TU eine Drehungseinheit darstellt, welche sich auf eine Anzahl von Gewindedrehungen der mit einem Gewinde versehenen Welle bezieht, über die sich ein Rückkehrmechanismus 222 erstreckt. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist TU in einem Bereich von ungefähr 2 bis ungefähr 5 eingestellt, jedoch ist diese Offenbarung nicht in dieser Hinsicht eingeschränkt.
Der Geschwindigkeitskorrekturfaktor A_r kann wie folgt definiert sein: $A_{r} = \frac{D N_{M A X}}{D N_{o p}} = a_{r} \times \frac{ω_{M A X}}{ω_{o p}}, wenn D N_{o p} > D N_{M A X};$
und $A_{r} = 1, andernfalls,$
wobei DN_MAX eine Obergrenze (erlaubter Maximalwert) eines DN-Werts für die Linearübertragungsvorrichtung 20 darstellt, DN_op einen maximalen DN-Wert darstellt, der aus den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird, wobei der DN-Wert ein Produkt der Drehzahl und eines Außendurchmessers der Welle 21 ist, a_r einen Geschwindigkeitskoeffizienten darstellt, ω_MAX eine Obergrenze der Drehzahl der Welle 21 darstellt und ω_op eine maximale Drehzahl der Welle 21 darstellt, die aus den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist a_r in einem Bereich von ungefähr 1,5 zu 2 eingestellt, jedoch ist diese Offenbarung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt.
Der Temperaturkorrekturfaktor A_t kann wie folgt definiert sein:

A_t = a_t1 × T³ + a_t2 × T² + a_t3 × T + a_t4, wenn sich die Temperatur, die aus den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird, in einem Bereich von ungefähr 80 °C bis ungefähr 200 °C befindet; und $A_{t} = 1, andernfalls,$
wobei T die Temperatur darstellt, die aus den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird, und a_t1, a_t2, a_t2 und a_t4 Temperaturkoeffizienten sind, die auf der Basis von tatsächlichen Anforderungen eingestellt werden können. Bei einigen Ausführungsbeispielen gilt a_t1 = -1 × 10^-7, a_t2 = 3 × 10^-5, a_t3 = -0.004 und a_t4 = 1.1, jedoch ist diese Offenbarung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt.

Der Einwirkungskorrekturfaktor A_i kann wie folgt definiert sein: $\begin{array}{l} A_{i} = 0, wenn die Beschleunigung, die durch den Sensor 31 A erfasst wird, gr \ddot{o} - \\ ßer ist als 15 g (Fallbeschleunigung); und \end{array}$
$A_{i} = 1, andernfalls .$
Die Anzeigeeinheit 5 kann einen Bildschirm umfassen, der von der Steuereinheit 4 bedienbar ist, um die Lebensdauer L_left der Linearübertragungsvorrichtung 20 zur Ansicht für Benutzer anzuzeigen.
Unter Bezugnahme auf 1 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Auswerten des Wartungsbedarfs der Linearübertragungsvorrichtung 20 gemäß dieser Offenbarung bereitgestellt, um durch das System implementiert zu werden, und umfasst Schritte 61 bis 65.
In Schritt 61 erfasst die Erfassungseinheit 3 die physikalische Größe, die die Belastung, die Hublänge, die Geschwindigkeit, die Temperatur und die Beschleunigung umfasst, die in Zusammenhang mit der Linearübertragungsvorrichtung 20 stehen, wie oben erwähnt ist, und gibt die entsprechenden elektrischen Sensorsignale aus, die die physikalischen Grö-ßen angeben.
In Schritt 62 empfängt die Steuereinheit 4 die elektrischen Sensorsignale, unterteilt jedes der elektrischen Sensorsignale in mehrere Betriebszyklen, und unterteilt jeden Betriebszyklus in mehrere Zeiträume.
In Schritt 63 berechnet die Steuereinheit 4 die zumindest vier ausgewählten Korrekturfaktoren und das Tatsächliche-Arbeit-Äquivalent F_act auf der Basis der physikalischen Größen, die durch die elektrischen Sensorsignale angegeben sind, und der oben erwähnten Gleichungen.
In Schritt 64 berechnet die Steuereinheit 4 das Lebensdauerverbrauchsäquivalent X_l durch das Anwenden des Tatsächliche-Arbeit-Äquivalentes F_act, des vorgespeicherten Theoretische-Arbeit-Äquivalentes F_basic und des Systemsicherheitsfaktors A_general auf Gleichung (2).
In Schritt 65 berechnet die Steuereinheit 4 die Lebensdauer L_left durch das Anwenden des Lebensdauerverbrauchsäquivalentes X_l, der kumulativen Betriebszyklen CY und der theoretische Lebensdauer L_basic auf Gleichung (1). Dann zeigt die Steuereinheit 4 die Lebensdauer L_left auf der Anzeigeeinheit 5 zur Ansicht durch Benutzer an.
Bei einigen Ausführungsbeispielen können Schritte 64 und 65 durch einen Schritt zum Berechnen der tatsächlichen Lebensdauer L_act unter Verwendung von Gleichung (4) und einen Schritt zum Verwenden von Gleichung (1) zur Berechnung der Lebensdauer L_left auf der Basis der kumulativen Betriebszyklen CY und der tatsächlichen Lebensdauer L_act ersetzt werden.

Im Folgenden wird ein echter Fall zur Erläuterung bereitgestellt. Tabelle 1 listet die Spezifikationen einer Kugelspindel auf, die dazu verwendet werden, den Hublängenkorrekturfaktor A_s, den Temperaturkorrekturfaktor A_t, den Einwirkungskorrekturfaktor A_i, den Belastungskorrekturfaktor A_f, den Geschwindigkeitskorrekturfaktor A_r, das Tatsächliche-Arbeit-Äquivalent F_act, das Lebensdauerverbrauchsäquivalent X_l und das Lebensdauerverbrauchsverhältnis

\frac{1}{L_{a c t}}

zu berechnen, wie in Tabellen 2 bis 4 aufgelistet ist, welche unterschiedlichen Betriebsbedingungen entsprechen, wobei Tabelle 2 einer allgemeinen Betriebsbedingung entspricht, Tabelle 3 einer Hochbelastungsbetriebsbedingung entspricht und Tabelle 4 einer Kurzhub- und Niedrigbelastungsbetriebsbedingung entspricht. Aus einem Vergleich von Tabelle 3 und Tabelle 2 ist ersichtlich, dass dann, wenn die Kugelspindel unter der Hochbelastungsbetriebsbedingung arbeitet, das Lebensdauerverbrauchsäquivalent X_l signifikant zunimmt und somit das Lebensdauerverbrauchsverhältnis

\frac{1}{L_{a c t}}

zunimmt, dass also die Lebensdauer, die in einem Betriebszyklus verbraucht wird, größer sein wird als ein theoretischer Wert. Aus einem Vergleich von Tabelle 4 und Tabelle 2 ist ersichtlich, dass dann, wenn die Kugelspindel unter der Kurzhub- und Niedrigbelastungsbetriebsbedingung arbeitet, das Lebensdauerverbrauchsäquivalent X_l abnimmt und sich somit das Lebensdauerverbrauchsverhältnis

\frac{1}{L_{a c t}}

reduziert, dass also die Lebensdauer, die in einem Betriebszyklus verbraucht wird, kleiner sein wird als der theoretische Wert. Tabelle 1

Spezifikationen der Kugelspindel
Außendurchmesser der mit Gewinde versehenen Welle	100	mm
Distanz	25	mm
Kugeldurchmesser	19,05	mm
Drehungseinheit	3,8	-
Anzahl von Drehungen	2	-
Ca	81.410	kgf
F_basic	24.423	kgf
A_general	1,3	-
Obergrenze der Belastung	2,0	GPa
DN_MAX	160.000	rpm-mm
maximale Hublänge	100	mm
L_basic	2.107.250	Zyklus

In Tabelle 1 bezieht sich die „Anzahl von Drehungen“ auf eine Anzahl der Drehungseinheit (d. h. die Anzahl von Sätzen der Rückkehrmechanismen 222 und der Rollbauglieder), die in 2 gleich zwei ist.

In den folgenden Tabellen 2 bis 4 ist ein Betriebszyklus exemplarisch dahin gehend dargestellt, zwei Stufen (d. h. Stufe 1 und Stufe 2, und der Betriebszyklus ist in zwei Zeiträume unterteilt) zu umfassen, wobei die Belastungen und Drehzahlen der mit Gewinde versehenen Welle unterschiedlich sind, und ω_i die Drehzahl der mit Gewinde versehenen Welle in Stufe i darstellt. Als ein Beispiel beträgt in Tabelle 2 ist tatsächliche maximale Drehzahl ω_op gleich 750 rpm (d. h. die Drehzahl in Stufe 1). Tabelle 2

Betriebsbedingung 1 (allgemeine Bedingung)
Hublänge		100	mm	A_s	1
Betriebstemperatur		60	°C	A_t	1
Maximalvibration während Betrieb (Einwirkung)		1	g (Fallbeschleuniqunq)	A_i	1
Stufe	Zeitlänge t_i (Sekunden)	ω_i (rpm)	Belastung F_i	P_max	A_f	A_r
1	3	750	15000	1,6	1	1
2	2	200	2000	0,8	1	1
N_avg			530		rpm
F_act			16844		kgf
X_l			15		%
$(\frac{1}{L_{a c t}})$			7,1E-8		1/Zyklus

Tabelle 3

Betriebsbedingung 2 (Hochbelastungsbedingung)
Hublänge		100	mm	A_s	1
Betriebstemperatur		100	°C	A_t	0,9
Maximalvibration während Betrieb (Einwirkung)		1	g (Fallbeschleunigung) Belastung F_i	A_i	1
Stufe	Zeitlänge t, (Sekunden)	ω_i (rpm)	g (Fallbeschleunigung) Belastung F_i	P_max	A_f	A_r
1	3	750	35000	2,1	1,16	1
2	2	2000	500	0,5	1	1,25
N_avg			1250		rpm
F_act			37970		kgf
X_l			171		%
$(\frac{1}{L_{a c t}})$			8,1E-7		1/Zyklus

Tabelle 4

Betriebsbedingung 3 (Kurzhub- und Niedrigbelastungsbedingung)
Hublänge		75	mm	A_s	1,13
Betriebstemperatur		100	°C	A_t	0,9
Maximalvibration während Betrieb (Einwirkung)		1	g (Fallbeschleunigung)	A_i	1
Stufe	Zeitlänge t, (Sekunden)	ω_i (rpm)	Belastung .F_i	P_max	A_f	A_r
1	3	1000	1000	0,7	1	1
2	2	2000	500	0,5	1	1,25
N_avg			1400		rpm
F_act			1164		kgf
X_l			0,00492		%
$(\frac{1}{L_{a c t}})$			1,8E-11		1/Zyklus

Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren zum Auswerten des Wartungsbedarfs der Linearübertragungsvorrichtung 20 gemäß dieser Offenbarung ferner ein Berechnen eines Schmiermittelverbrauchsäquivalents X_o und einer Schmiermittellebensdauer L_oil sowie ein Anzeigen des Schmiermittelverbauchsäquivalents X_o und der Schmiermittellebensdauer L_oil auf der Anzeigeeinheit 5 zur Ansicht durch Benutzer umfassen, wobei das Schmiermittelverbrauchsäquivalent X_o ein Verhältnis der theoretischen Schmierzyklusanzahl (d. h. eine theoretische Anzahl von Betriebszyklen, nach denen die Linearübertragungsvorrichtung 20 geschmiert werden sollte) zu einer tatsächlichen Schmierzyklusanzahl (d. h. eine tatsächliche Anzahl von Betriebszyklen, nach denen die Linearübertragungsvorrichtung 20 geschmiert wird) ist. Benutzer oder die Steuereinheit 4 können bestimmen, ob eine Schmierölzuführvorrichtung (nicht gezeigt) zum Hinzufügen von Schmieröl (d. h. zum Planen einer Wiederauffüllung von Schmiermittel) zu der Linearübertragungsvorrichtung 20 auf der Basis der Schmiermittellebensdauer L_oil einzuschalten ist.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Schmiermittelverbrauchäquivalent X_o wie folgt berechnet werden: $X_{o} = \frac{1}{f} = {[a_{o} \times (\frac{F_{M A X}}{F_{o p}}) + b_{o} \times (\frac{D N_{M A X}}{D N_{o p}})]}^{- 1}$
wobei f eine Schmiermittelverbrauchsvariable ist, a_o und b_o Schmiermittelverbrauchskoeffizienten sind, die auf der Basis tatsächlicher Anforderungen definiert werden können (z. B. a_o = 0.8 und b_o = 0.2), F_MAX eine Obergrenze einer Belastung für die Linearübertragungsvorrichtung 20 darstellt, und F_op eine maximale Belastung der Linearübertragungsvorrichtung 20 darstellt, die aus den elektrischen Sensorsignalen in dem Betriebszyklus erhalten wird.
Die Schmiermittellebensdauer L_oil kann gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden: $L_{o i l} = (1 - C Y \times \frac{1}{C Y_{o i l - b a s i c}} \times X_{o}) \times 100 %$
wobei CY_oil-basic die theoretische Schmierzyklusanzahl darstellt, so dass $(\frac{1}{C Y_{o i l - b a s i c}} \times X_{o})$
ein Verhältnis eines Schmiermittels, das in dem Betriebszyklus unter der tatsächlichen Betriebsbedingung verbraucht wird, zu einer ursprünglichen Menge an Schmiermittel vor dem Betrieb (z. B. eine Menge eines vollständig hinzugefügten Schmiermittels) ist. Es ist zu beachten, dass die Schmiermittellebensdauer L_oil, die unter Verwendung von Gleichung (11) berechnet wird, einen Wert einer verbleibenden Schmiermittellebensdauer darstellt (d. h. ein Verhältnis der Anzahl von Zyklen, die die Linearübertragungsvorrichtung 20 normalerweise mit dem verbleibenden Schmiermittel arbeiten kann, zu der Anzahl von Zyklen, die die Linearübertragungsvorrichtung 20 normalerweise mit einem vollständig hinzugefügten Schmiermittel unter der tatsächlichen Betriebsbedingung arbeiten kann), dass jedoch bei einigen Ausführungsbeispielen die Schmiermittellebensdauer als eine Verbrauchtes-Schmiermittel-Lebensdauer berechnet werden kann (d. h. ein Verhältnis der Anzahl von Zyklen, die die Linearübertragungsvorrichtung 20 seit dem letzten Mal, als das Schmiermittel vollständig hinzugefügt wurde, gearbeitet hat, zu der Anzahl von Zyklen, die die Linearübertragungsvorrichtung 20 normalerweise mit einem vollständig hinzugefügten Schmiermittel unter der tatsächlichen Betriebsbedingung arbeiten kann), und dass diese Offenbarung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.
Zusammengefasst berechnet dieses Ausführungsbeispiel auf der Basis der durch die elektrischen Sensorsignale angegebenen erfassten physikalischen Größen zumindest vier Korrekturfaktoren, wobei zumindest zwei derselben nichtlineare Beziehungen zu den entsprechenden physikalischen Größen aufweisen. Dann wird die Lebensdauer auf der Basis der erfassten physikalischen Größen und der Korrekturfaktoren berechnet. Da die Berechnung auf der Basis der tatsächlichen Betriebsbedingung ausgeführt wird, kann die berechnete Lebensdauer eine höhere Genauigkeit aufweisen, so dass der Anbieter der Vorrichtung eine Wartung und/oder einen Wechsel von Teilen für die Vorrichtung (z. B. die Linearübertragungsvorrichtung 20) auf präzise Weise planen kann, wodurch die Möglichkeit reduziert wird, dass die Vorrichtung versehentlich ausfällt, was einen unerwarteten Verlust zur Folge haben könnte. Das Ausführungsbeispiel kann ferner eine Schmiermittelverbrauchsvariable berechnen, die sich auf den Schmiermittelverbrauch der Vorrichtung bezieht, um die Schmiermittellebensdauer für das Verwaltungspersonal de Vorrichtung oder die Steuereinheit 4 zu erhalten, und zu bestimmen, ob die Schmierölzuführvorrichtung eingeschaltet wird, um Schmieröl zu der Vorrichtung hinzuzufügen. Folglich kann der Zeitpunkt zur Schmiermittelwiederauffüllung auf geeignete Weise auf der Basis der tatsächlichen Betriebsbedingung der Vorrichtung eingestellt werden, um eine bessere Verarbeitungsqualität und eine längere Lebensdauer der Vorrichtung zu erzielen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Offenbarung ist der Sensor 31A so angeordnet, dass er hinsichtlich seiner Position dem Rückkehrpunkt 224 entspricht, wodurch es dem Sensor 31A erleichtert wird, eine Bedingung an der Öffnung des Rückkehrkanals 223 zu erfassen. Demgemäß kann das so erhaltene erfasste Ergebnis nahe an der tatsächlichen Betriebsbedingung liegen und die berechnete Lebensdauer kann genauer sein.
In der obigen Beschreibung wurden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis des Ausführungsbeispiels bzw. der Ausführungsbeispiele bereitzustellen. Es ist Fachleuten jedoch ersichtlich, dass ein oder mehrere Ausführungsbeispiele ohne einige dieser spezifischen Details genutzt werden können. Es ist also zu beachten, dass in dieser Beschreibung eine Bezugnahme auf „ein Ausführungsbeispiel“ oder ein Ausführungsbeispiel mit einer Angabe einer Ordnungszahl und dergleichen bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft in der Nutzung der Offenbarung enthalten sein kann. Es ist ferner ersichtlich, dass in der Beschreibung zum Zwecke der Straffung der Offenbarung und zur Unterstützung des Verständnisses der unterschiedlichen erfinderischen Aspekte unterschiedliche Merkmale manchmal zu einem einzelnen Ausführungsbeispiel, einer Figur oder Beschreibung davon gruppiert werden, und dass ein oder mehrere Merkmale oder spezifische Details aus einem Ausführungsbeispiel zusammen mit einem oder mehreren Merkmalen oder spezifischen Details aus einem anderen Ausführungsbeispiel in der Nutzung der Offenbarung genutzt werden können, wo dies geeignet ist.

Claims

Ein Verfahren zum Auswerten eines Wartungsbedarfes einer Linearübertragungsvorrichtung (20), die von einer Antriebsvorrichtung (24) angetrieben wird, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: durch eine Steuereinheit (4), die kommunikativ mit der Antriebsvorrichtung (24) verbunden ist, Empfangen, von einer Erfassungseinheit (3), die an der Linearübertragungsvorrichtung (20) und/oder Antriebsvorrichtung (24) installiert ist und die dazu angeordnet ist, mehrere physikalische Größen im Zusammenhang mit der Linearübertragungsvorrichtung (20) und/oder der Antriebsvorrichtung (24) zu erfassen, einer Mehrzahl von elektrischen Sensorsignalen, die jeweils den physikalischen Größen entsprechen; durch die Steuereinheit (3), Berechnen von zumindest vier Korrekturfaktoren auf der Basis der elektrischen Sensorsignale; und durch die Steuereinheit (3), Berechnen einer Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung (20) auf der Basis der elektrischen Sensorsignale und der zumindest vier Korrekturfaktoren zum Planen einer Wartung der Linearübertragungsvorrichtung (20).
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Linearübertragungsvorrichtung (20) eine Welle (21) und ein bewegliches Bauglied (22) umfasst, das auf der Welle (21) angeordnet ist; wobei aus den zumindest vier Korrekturfaktoren zumindest zwei Korrekturfaktoren jeweils eine nicht lineare Beziehung zu der entsprechenden der physikalischen Grö-ßen aufweisen; und wobei aus den physikalischen Größen, die den elektrischen Sensorsignalen entsprechen, zumindest vier physikalische Größen aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus einer Beanspruchung, die die Linearübertragungsvorrichtung (20) erfährt, einer Hublänge des beweglichen Bauglieds (22) relativ zu der Welle (21), einer Geschwindigkeit des beweglichen Bauglieds (22) relativ zu der Welle (21) in einer Axialrichtung der Welle (21), einer Temperatur der Linearübertragungsvorrichtung (20) und einer Beschleunigung des beweglichen Bauglieds (22) ausgewählt werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die zumindest vier Korrekturfaktoren aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Belastungskorrekturfaktor, der auf der Basis der Beanspruchung berechnet wird, einem Hublängenkorrekturfaktor, der auf der Basis der Hublänge berechnet wird, einem Geschwindigkeitskorrekturfaktor, der auf der Basis der Geschwindigkeit berechnet wird, einem Temperaturkorrekturfaktor, der auf der Basis der Temperatur berechnet wird, und einem Einwirkungskorrekturfaktor, der auf der Basis der Beschleunigung berechnet wird, besteht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schritt zum Berechnen der Lebensdauer ein Berechnen eines Tatsächliche-Arbeit-Äquivalents auf der Basis der elektrischen Sensorsignale und der zumindest vier Korrekturfaktoren sowie ein Berechnen der Lebensdauer auf der Basis des Tatsächliche-Arbeit-Äquivalents umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Welle (21) drehbar ist, um das bewegliche Bauglied (22) ein eine Linearbewegung in der Axialrichtung zu versetzen, wobei die Linearübertragungsvorrichtung (20) einen Betriebszyklus aufweist, der in eine Anzahl n von Zeiträumen unterteilt ist, wobei n eine positive Ganzzahl größer als eins ist, und das Tatsächliche-Arbeit-Äquivalent gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird: $F_{a c t} = \frac{A_{s}}{A_{t} \times A_{i}} \times \sqrt[3]{\sum_{i = 1}^{n} (\frac{A_{f}^{3}}{A_{r}^{3}} \times F_{i_a v g}^{3} \times \frac{N_{i_a v g}}{N_{a v g}} \times \frac{t_{i}}{t_{c y c l e}})}$
wobei F_act das Tatsächliche-Arbeit-Äquivalent darstellt, A_t den Temperaturkorrekturfaktor darstellt, A_s den Hublängenkorrekturfaktor darstellt, A_i den Einwirkungskorrekturfaktor darstellt, A_f den Belastungskorrekturfaktor darstellt, A_r den Geschwindigkeitskorrekturfaktor darstellt, F_{i_avg} eine durchschnittliche Belastung der Linearübertragungsvorrichtung (20) während eines i-ten der Zeiträume darstellt, N_{i_avg} eine durchschnittliche Drehzahl der mit einem Gewinde versehenen Welle (21) während des i-ten der Zeiträume darstellt, N_avg eine durchschnittliche Drehzahl der mit einem Gewinde versehenen Welle (21) während des Betriebszyklus der Linearübertragungsvorrichtung (20) darstellt, t_i eine Länge des i-ten der Zeiträume darstellt, und t_cycle eine Länge des Betriebszyklus darstellt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Belastungskorrekturfaktor A_f definiert wird durch A_f = a_f × P_max ³, wenn P_max > 2.0 GPa, und andernfalls durch A_f = 1, wobei a_f ein Belastungskoeffizient ist und P_max einen Maximalwert der Beanspruchung darstellt, der von den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Temperaturkorrekturfaktor A_t definiert wird durch A_t = a_t1 × T³ + a_t2 × T² + a_t3 × T + a_t4, wenn sich die Temperatur, die aus den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird, in einem Bereich von ungefähr 80 °C bis ungefähr 200 °C befindet, und andernfalls durch A_t = 1 definiert wird, wobei T die Temperatur darstellt, die aus den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird, und a_t1, a_t2, a_t3 und a_t4 Temperaturkoeffizienten sind.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Linearübertragungsvorrichtung (20) eine Welle (21) und ein bewegliches Bauglied (22) umfasst, das auf der Welle (21) angeordnet ist, und die Welle (21) drehbar ist, um das bewegliche Bauglied (22) in eine Linearbewegung in einer Axialrichtung der Welle (21) zu versetzen; und wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: durch die Steuereinheit (4), Berechnen einer Schmiermittellebensdauer auf der Basis einer Schmiermittelverbrauchsvariable f zum Planen einer Auffüllung von Schmiermittel, wobei die Schmiermittelverbrauchsvariable f wie folgt definiert ist: $f = a_{o} \times (\frac{F_{M A X}}{F_{o p}}) + b_{o} \times (\frac{D N_{M A X}}{D N_{o p}})$
wobei a_o und b_o Schmiermittelverbrauchskoeffizienten sind, F_MAX eine Obergrenze einer Belastung für die Linearübertragungsvorrichtung (20) darstellt, F_op eine maximale Belastung der Linearübertragungsvorrichtung (20) darstellt, die aus den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird, DN_MAX eine Obergrenze eines DN-Werts für die Linearübertragungsvorrichtung (20) darstellt, DN_op einen maximalen DN-Wert darstellt, der aus den elektrischen Sensorsignalen erhalten wird, und der DN-Wert ein Produkt einer Drehzahl und eines Außendurchmessers der Welle (21) ist.
Ein System zum Auswerten eines Wartungsbedarfes einer Linearübertragungsvorrichtung (20), das durch Folgendes gekennzeichnet ist: eine Linearbewegungseinheit (2), welche die Linearübertragungsvorrichtung (20) sowie eine Antriebsvorrichtung (24) umfasst, die dazu angeordnet ist, die Linearübertragungsvorrichtung (20) anzutreiben; eine Erfassungseinheit (3), die an der Linearbewegungseinheit (2) zum Erfassen mehrerer physikalischer Größen in Zusammenhang mit einem Betrieb der Linearbewegungseinheit (2) installiert ist, um eine Mehrzahl von elektrischen Sensorsignalen auszugeben, die jeweils den physikalischen Größen entsprechen; und eine Steuereinheit (4), die kommunikativ mit der Linearbewegungseinheit (2) und der Erfassungseinheit (3) zum Steuern eines Betriebs der Linearbewegungseinheit (2) und zum Empfangen der elektrischen Sensorsignale von der Erfassungseinheit (3) verbunden ist und dazu konfiguriert ist, zumindest vier Korrekturfaktoren auf der Basis der elektrischen Sensorsignale zu berechnen und eine Lebensdauer der Linearübertragungsvorrichtung (20) auf der Basis der elektrischen Sensorsignale und der zumindest vier Korrekturfaktoren zum Planen einer Wartung der Linearübertragungsvorrichtung (20) zu berechnen.
Das System gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearübertragungsvorrichtung (20) eine Welle (21) und ein bewegliches Bauglied (22) umfasst, das auf der Welle (21) dahingehend angeordnet ist, zumindest einen Rückkehrkanal (223) zu definieren, der mehrere Öffnungen aufweist, und eine Mehrzahl von Rollbaugliedern (23), die dazu angeordnet sind, zwischen der Welle (21) und dem beweglichen Bauglied (22) und in dem zumindest einen Rückkehrkanal (223) zu rollen; und wobei die Erfassungseinheit (3) einen Sensor (31A) umfasst, der auf dem beweglichen Bauglied zum Erfassen zumindest einer der physikalischen Größen angeordnet ist, und ein Abstand in einer Axialrichtung der Welle (21) zwischen dem Sensor (31A) und einer der Öffnungen des zumindest einen Rückkehrkanals (223) kleiner ist als das Dreifache eines Durchmessers jedes der Rollbauglieder (23).