WO2015086687A1 - Linear bearing with vibration damping - Google Patents

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WO2015086687A1
WO2015086687A1 PCT/EP2014/077241 EP2014077241W WO2015086687A1 WO 2015086687 A1 WO2015086687 A1 WO 2015086687A1 EP 2014077241 W EP2014077241 W EP 2014077241W WO 2015086687 A1 WO2015086687 A1 WO 2015086687A1
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vibration
linear bearing
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bearing
piezoelectric element
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Johannes Goetz
Markus Behn
Thomas Deigner
Jochen Dusel
Fred Menig
Dieter Schaefer
Sascha Vorbeck
Thomas Will
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Aktiebolaget Skf
SKF ECONOMOS Deutschland GmbH
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    • F16F2224/02Materials; Material properties solids
    • F16F2224/0283Materials; Material properties solids piezoelectric; electro- or magnetostrictive

Definitions

  • the present application relates to a linear bearing with a first bearing body and a second bearing body, and a method for damping vibrations in a linear bearing.
  • Object of the present invention is therefore to provide a linear bearing, which is as resistant to vibration as possible.
  • a linear bearing is provided with a first bearing body and a second bearing body, which are designed to be movable relative to one another and are designed to be connectable to elements to be supported.
  • the invention is based on the idea, on or in the first bearing body and / or on or in the second bearing body at least one active vibration damper unit, in particular a piezoelectric element to arrange.
  • the active vibration damper unit makes it possible actively to act on the linear bearing with a counter-vibration, with which a registered in the linear bearing vibration can be compensated.
  • the registered oscillation is preferably detected, a compensating countervibration calculated and the active vibration damping element driven in such a way that it executes the corresponding countervibration.
  • passive vibration damping elements are known from the prior art, they can dampen the vibrations and vibrations only to a limited extent.
  • the installation of linear bearings itself is difficult, so that the linear bearing itself undergoes no vibration damping, but only through the linear bearing against each other movable elements.
  • the active vibration damper unit according to the invention on the linear bearing itself not only reduces a vibration input to the connected via the linear bearing elements, but at the same time allows vibration damping of the bearing itself, which leads to a particularly great smoothness. At the same time damage to the linear bearing due to vibrations are reliably prevented.
  • the at least one active vibration damper unit is formed integrally with the first bearing body and / or the second bearing body. Since vibrations are transmitted, in particular, from the first bearing body to the second bearing body or vice versa, an active introduction of countervibrations on the first bearing body or second bearing body can directly reduce or compensate the vibrations arising on the linear bearing.
  • the active vibration damper unit has at least one actuator for generating a vibration, wherein the actuator is preferably a piezoactuator.
  • the actuator arranged in the vibration damper unit actively ensures the generation of the countervibration of the linear bearing component with the vibration damper unit. This means, for example, that, upon detection of a vibration in a first bearing body with an active vibration damper unit, the actuator of the vibration damper unit to the vibration generates appropriate counter-vibration in the first bearing body, so that compensate for the two oscillations.
  • piezoactuators are particularly suitable for this, since corresponding countervibrations can be formed quickly and precisely with them.
  • the entire active vibration damper unit is designed as a piezoelectric element, which is preferably arranged in vibration-induced deformation of force-transmitting connection on / in the first bearing body and / or on / in the second bearing body.
  • Piezoelectric elements have the advantage that they can be arranged directly in the components, for example, the first or second bearing body, and this can act on a counter-vibration. Furthermore, they are easy to control and offer a wide range of executable vibrations. In addition, the oscillations can be actively "switched on” or “switched off", so that no undesirable oscillation entry takes place via a ringing of the vibration damper unit.
  • the vibration damper unit further comprises a sensor which is designed to detect a vibration, wherein preferably the sensor is designed as a voltage detector, which detects a voltage arising during deformation of the piezoelectric element.
  • the vibration induced deformation of the piezoelectric element can be measured via the voltage generated by the piezoelectric element, which in turn is used as the basis for the calculation of the countervibration.
  • another element for vibration detection can be used.
  • a linear bearing assembly having a linear bearing as described above and an active vibration damper unit, wherein the active vibration damper unit is operatively connected to a control unit.
  • the control unit allows both an evaluation of the measured quantities of the sensor element and thus of the detected oscillation, as also setting the complementary counter-vibration thereto, as well as driving the active vibration damper element for generating the predetermined counter-vibration.
  • control unit controls the actuator of the vibration unit such that a vibration in the active vibration damping unit can be induced via the control unit.
  • control unit can in particular have a voltage source which applies a voltage to the piezoelectric element according to the invention, so that this is deformed and thereby counteracts the oscillation.
  • the voltage source can also be designed as a voltage s memory, for example as a capacitor, which is not only designed to generate a voltage but also to store a voltage.
  • the active vibration damper unit in particular the piezoelectric element, can alternatively be used to transform an oscillation entered into the linear bearing into current or voltage, which is then stored in the capacitor. It can be provided in particular that, for example, only a counter-vibration is generated when an amplitude or frequency of the registered oscillation is within a certain critical range.
  • the linear bearing may be formed as a current-producing element during non-critical vibration states, while at critical vibration states, for example in the region of resonant vibrations, an active vibration damping is provided via the generation of a countervibration.
  • the energy generated can be made available elsewhere, for example, to operate the various sensors.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for damping a vibration in a linear bearing or a linear bearing arrangement, as described above, wherein the method in a first step, a vibration of the linear bearing, preferably detected by means of the sensor element, then a counter-vibration, preferably by means of Control is determined, and by driving, for example, an actuator of the active vibration unit, a counter-vibration is generated, which is registered as a counter-vibration in the linear bearing. It is particularly advantageous if the linear bearing is equipped with a designed as a piezoelectric element vibration damper unit.
  • an active vibration damping according to the invention is generated in that a deformation force caused by a vibration of the first bearing body and / or the second bearing body acts on the piezoelectric element.
  • the voltage generated by the deformation force is detected, preferably by means of the voltage detector detected, passed to the control, which determines therefrom the registered vibration and determines a counter-vibration.
  • a counter-deformation of the piezoelectric element is in turn generated by applying to the piezoelectric element belonging to the counter-vibration, so that this counter-deformation force of the piezoelectric element is transmitted to the first bearing body and / or the second bearing body, and thus counteracts the counter-vibration.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a first embodiment of the linear bearing according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic basic illustration of a second embodiment of the linear bearing according to the invention
  • 3 is a schematic diagram of a third embodiment of the linear bearing according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a linear bearing assembly 1 with a linear bearing 2, which has a first bearing body 4 and a second bearing body 6, which are mutually linear, ie in the illustrated embodiment, perpendicular to the plane movable. It can be arranged between the first and second bearing body 4, 6 rolling elements 8, which provide for a relative mobility of the bearing body 4, 6 to each other.
  • a fiction, contemporary active vibration damper unit 16 is further arranged on the first bearing body 4 and the second bearing body 6.
  • an active vibration damper unit 16 such as an active vibration, is constructed more stably with a mass element 18, a spring element 20, an actuator 22 and a damper 24.
  • the active vibration damper unit 16 is designed as a piezo element which, due to its inherent properties, performs the functions of FIG Mass element, spring element, damper and actuator united in it.
  • a piezoelectric element can be deformed upon application of a voltage, or generate a voltage upon deformation.
  • This can be used according to the invention to generate a pulsating deformation of the piezoelectric element by applying a specific voltage sequence or specific voltage pulses, which in turn leads to the generation or the entry of a vibration in the component of the linear bearing, or in which the piezoelectric element is arranged.
  • FIG. 1 shows that the active vibration damper unit 16 furthermore has a sensor 26 which is designed to detect a vibration registered on the vibration damper unit 16.
  • the sensor unit 26 may be designed in particular as a voltage detector. Since a piezoelectric element experiences a deformation force due to vibrations, which in turn leads to a voltage change on the piezoelectric element, this voltage can be detected.
  • the linear bearing arrangement 1 according to the invention has a control 28, which is in operative connection with the sensor unit 26 and receives information about a registered oscillation from the sensor unit 26. The information about the vibration can be processed, for example, in the control unit 28, which in turn calculates a counter-vibration which is suitable for compensating the registered vibration.
  • the control unit 28 in turn controls the actuator 22 of the active vibration damper unit 16 or the piezoelement in such a way that it induces a counteroscillation in the vibration damper unit 16.
  • This can be done analogously, for example, by driving the mass 18, which in turn transmits the oscillation via the spring element 20 to the first bearing body 4 and / or the second bearing body 6.
  • the countervibration can be generated by applying a corresponding voltage sequence to the piezoelectric element, which in turn causes a corresponding deformation of the piezoelectric element, so that generates a vibration-compensating counter vibration on the first and / or second bearing body 4, 6 becomes.
  • the countervibration may be generated only when the vibration registered in the linear bearing 2 moves in a resonance range or critical range.
  • the active vibration damper unit 16 is designed as a piezoelectric element, the deformation of the piezoelectric element caused by the vibration can also generate a voltage which is output to a voltage source (not shown) connected to the control unit.
  • the linear bearing system 1 according to the invention can be used, on the one hand, to generate electrical energy by means of the uncritical vibrations registered during operation.
  • the piezoelectric element instead of generating electrical energy, can be used to actively damp the vibrations, so that damage to the linear bearing and the surrounding components is actively counteracted.
  • Fig. 2 shows another preferred embodiment of a linear bearing assembly 1 with a linear bearing 2 and an active vibration damper unit 16, wherein the vibration damper unit 16 is arranged in the embodiment shown on the first bearing body 4 of the linear bearing 2.
  • an element 10 to be supported is sketched.
  • FIGS. 1 and 2 that the linear movement takes place along rail-shaped bearing bodies 4, 6, as shown in FIG. 3, a round element 10 to be supported can also be encompassed by the linear bearing.
  • the arrangement of the fiction, contemporary active vibration damper unit 16 is preferred, this being arranged in particular in the inner second bearing body.
  • the vibration damper unit 16 can be arranged multiple along the circumference of the first and / or second bearing body 4, 6, so that a particularly good vibration damping is achieved. This is analogous to a configuration in another component of the linear bearing 2. It may be sufficient to arrange an active vibration damping only in the axial direction of the linear bearing 2 perpendicular aligned X and Y direction of the bearing body 4, 6. Upon oscillation of the vibration damper element 16 in the X direction and in the Y direction, all vibrations registered on the bearing rings 4, 6 can be represented and compensated in the X or Y direction.
  • a vibration damper unit 16 may also be provided in the Z direction, so that not only vibrations in the plane of the drawing but also perpendicular to the plane of the drawing can be compensated.
  • the provision of the active vibration damper unit 16 is possible not only on the illustrated linear bearings, but also on bearing combinations or other designed bearings.
  • the inventive active vibration damper element 16 allows a particularly good vibration damping and at the same time also a vibration damping only in certain applications.

Abstract

The invention relates to a linear bearing (2) with a first bearing body (4) and a second bearing body (6). At least one active vibration damping unit (16), in particular a piezoelement, is arranged on and/or in the first bearing body (4) and/or on and/or in the second bearing body (6). The invention also relates to a linear bearing arrangement comprising said type of linear bearing (2) and to a method for damping vibrations in said type of linear bearing (2).

Description

B e s c h r e i b u n g  Description
Linearlager mit Schwingungsdämpfung Linear bearing with vibration damping
Vorliegende Anmeldung betrifft ein Linearlager mit einem ersten Lagerkörper und einem zweiten Lagerkörper, sowie ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen in einem Linearlager. The present application relates to a linear bearing with a first bearing body and a second bearing body, and a method for damping vibrations in a linear bearing.
In Linearlager werden während des Betriebs bekanntermaßen oftmals Schwingungen oder Vibrationen eingetragen. Diesen Schwingungen wurde bis jetzt insofern Rechnung getragen, dass die Bauteile des Linearlagers derart ausgebildet sind, dass sie von den Schwingungen bzw. Vibrationen möglichst nicht beschädigt werden. Dazu müssen jedoch die im Linearlager verwendbaren Materialien und Bauteile hohen Anforderungen genügen. Dennoch führen die Schwingungen und Vibrationen zu einem erhöhten Verschleiß und immer wieder auch zu einer direkten Beschädigung des betroffenen Linear lagers. In linear bearings, vibrations or vibrations are known to be often introduced during operation. These vibrations have been taken into account so far that the components of the linear bearing are designed such that they are not damaged by the vibrations or vibration as possible. However, for this purpose, the materials and components that can be used in the linear bearing must meet high requirements. Nevertheless, the vibrations and vibrations lead to increased wear and again to a direct damage to the affected linear bearing.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Linearlager bereitzustellen, das möglichst schwingungsresistent ist. Object of the present invention is therefore to provide a linear bearing, which is as resistant to vibration as possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Linearlager gemäß Patentanspruch 1, eine Linearlageranordnung gemäß Patentanspruch 6, sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst. This object is achieved by a linear bearing according to claim 1, a linear bearing assembly according to claim 6, and a method according to claim 10.
Erfindungsgemäß wird ein Linearlager mit einem ersten Lagerkörper und einem zweiten Lagerkörper, die gegeneinander bewegbar ausgebildet sind und dazu ausgelegt sind, mit zu lagernden Elementen verbindbar zu sein, bereitgestellt. Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, an oder in dem ersten Lagerkörper und/oder an oder in dem zweiten Lagerkörper mindestens eine aktive Schwingungsdämpfereinheit, insbesondere ein Piezoelement, anzuordnen. According to the invention, a linear bearing is provided with a first bearing body and a second bearing body, which are designed to be movable relative to one another and are designed to be connectable to elements to be supported. In this case, the invention is based on the idea, on or in the first bearing body and / or on or in the second bearing body at least one active vibration damper unit, in particular a piezoelectric element to arrange.
Dabei ermöglicht die erfindungsgemäße aktive Schwingungsdämpfereinheit, aktiv das Linearlager mit einer Gegenschwingung zu beaufschlagen, mit der eine in das Linearlager eingetragene Schwingung kompensiert werden kann. Dazu wird vorzugsweise die eingetragene Schwingung detektiert, eine kompensierende Gegenschwingung berechnet und das aktive Schwingungsdämpfungselement derart angesteuert, dass es die entsprechende Gegenschwingung ausführt. Aus dem Stand der Technik sind zwar passive Schwingungs- dämpfungselemente bekannt, diese können jedoch die Schwingungen und Vibrationen nur bedingt dämpfen. Zudem ist der Einbau an Linearlagern selbst schwierig, so dass das Linearlager selbst keine Schwingungsdämpfung erfährt, sondern nur die über das Linearlager gegeneinander bewegbaren Elemente. In this case, the active vibration damper unit according to the invention makes it possible actively to act on the linear bearing with a counter-vibration, with which a registered in the linear bearing vibration can be compensated. For this purpose, the registered oscillation is preferably detected, a compensating countervibration calculated and the active vibration damping element driven in such a way that it executes the corresponding countervibration. Although passive vibration damping elements are known from the prior art, they can dampen the vibrations and vibrations only to a limited extent. In addition, the installation of linear bearings itself is difficult, so that the linear bearing itself undergoes no vibration damping, but only through the linear bearing against each other movable elements.
Die erfindungsgemäße aktive Schwingungsdämpfereinheit am Linearlager selbst dagegen reduziert nicht nur einen Schwingungseintrag auf die über das Linearlager verbundenen Elemente, sondern ermöglicht gleichzeitig eine Schwingungsdämpfung am Lager selbst, was zu einer besonders großen Laufruhe führt. Gleichzeitig werden Beschädigungen des Linearlagers aufgrund von Schwingungen zuverlässig verhindert. The active vibration damper unit according to the invention on the linear bearing itself, however, not only reduces a vibration input to the connected via the linear bearing elements, but at the same time allows vibration damping of the bearing itself, which leads to a particularly great smoothness. At the same time damage to the linear bearing due to vibrations are reliably prevented.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine aktive Schwingungsdämpfereinheit dabei integral mit dem ersten Lagerkörper und/oder dem zweiten Lagerkörper ausgebildet. Da Schwingungen insbesondere vom ersten Lagerkörper auf den zweiten Lagerkörper bzw. umgekehrt übertragen werden, kann eine aktive Einleitung von Gegenschwingungen am ersten Lagerkörper bzw. zweiten Lagerkörper die am Linearlager entstehenden Schwingungen direkt reduzieren bzw. kompensieren. According to a further advantageous embodiment, the at least one active vibration damper unit is formed integrally with the first bearing body and / or the second bearing body. Since vibrations are transmitted, in particular, from the first bearing body to the second bearing body or vice versa, an active introduction of countervibrations on the first bearing body or second bearing body can directly reduce or compensate the vibrations arising on the linear bearing.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die aktive Schwingungsdämpfereinheit mindestens einen Aktuator zur Erzeugung einer Schwingung auf, wobei der Aktuator vorzugsweise ein Piezoaktuator ist. Der in der Schwingungsdämpfereinheit angeordnete Aktuator sorgt dabei aktiv für die Erzeugung der Gegenschwingung des Linearlagerbauteils mit der Schwingungsdämpfereinheit. Das bedeutet beispielsweise, dass, bei Detektion einer Schwingung in einem ersten Lagerkörper mit einer aktiven Schwingungsdämpfereinheit, der Aktuator der Schwingungsdämpfereinheit eine zu der Schwingung passende Gegenschwingung in dem ersten Lagerkörper erzeugt, so dass sich die beiden Schwingungen kompensieren. Vorzugsweise sind dafür Piezoaktuatoren besonders geeignet, da mit ihnen entsprechende Gegenschwingungen schnell und präzise ausgebildet werden können. According to a further advantageous embodiment, the active vibration damper unit has at least one actuator for generating a vibration, wherein the actuator is preferably a piezoactuator. The actuator arranged in the vibration damper unit actively ensures the generation of the countervibration of the linear bearing component with the vibration damper unit. This means, for example, that, upon detection of a vibration in a first bearing body with an active vibration damper unit, the actuator of the vibration damper unit to the vibration generates appropriate counter-vibration in the first bearing body, so that compensate for the two oscillations. Preferably, piezoactuators are particularly suitable for this, since corresponding countervibrations can be formed quickly and precisely with them.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die gesamte aktive Schwingungsdämpfereinheit als Piezoelement ausgebildet, das vorzugsweise in schwingungsbedingter Verformung skraftübertragender Verbindung an/in dem ersten Lagerkörper und/oder an/in dem zweiten Lagerkörper angeordnet ist. Piezoelemente haben den Vorteil, dass sie direkt in den Bauteilen, beispielsweise dem ersten oder zweiten Lagerkörper, angeordnet werden können und diese mit einer Gegenschwingung beaufschlagen können. Des Weiteren sind sie leicht ansteuerbar und bieten ein breites Spektrum an ausführbaren Schwingungen. Zudem können die Schwingungen aktiv„angeschaltet" bzw.„ausgeschaltet" werden, so dass kein unerwünschter Schwingungseintrag über ein Nachschwingen der Schwingungsdämpfereinheit erfolgt. According to a further advantageous embodiment, the entire active vibration damper unit is designed as a piezoelectric element, which is preferably arranged in vibration-induced deformation of force-transmitting connection on / in the first bearing body and / or on / in the second bearing body. Piezoelectric elements have the advantage that they can be arranged directly in the components, for example, the first or second bearing body, and this can act on a counter-vibration. Furthermore, they are easy to control and offer a wide range of executable vibrations. In addition, the oscillations can be actively "switched on" or "switched off", so that no undesirable oscillation entry takes place via a ringing of the vibration damper unit.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Schwingungsdämpfereinheit weiterhin einen Sensor auf, der dazu ausgelegt ist, eine Schwingung zu de- tektieren, wobei vorzugsweise der Sensor als Spannungsdetektor ausgebildet ist, der eine bei Verformung des Piezoelements entstehende Spannung detektiert. According to a further advantageous embodiment, the vibration damper unit further comprises a sensor which is designed to detect a vibration, wherein preferably the sensor is designed as a voltage detector, which detects a voltage arising during deformation of the piezoelectric element.
Um gezielt eine Gegenschwingung festzulegen, ist es vorteilhaft, zuerst die eingetragene Schwingung zu analysieren. Dies wird vorteilhafterweise mittels des Sensorelements durchgeführt. Dabei kann beispielsweise die von der Schwingung induzierte Verformung des Piezoelements über die vom Piezoelement erzeugte Spannung gemessen werden, die wiederum als Basis für die Berechnung der Gegenschwingung verwendet wird. Alternativ kann ein weiteres Element zur Schwingungsdetektion eingesetzt werden. In order to specify a counter vibration, it is advantageous to first analyze the registered vibration. This is advantageously carried out by means of the sensor element. In this case, for example, the vibration induced deformation of the piezoelectric element can be measured via the voltage generated by the piezoelectric element, which in turn is used as the basis for the calculation of the countervibration. Alternatively, another element for vibration detection can be used.
Gemäß einem weiteren Aspekt vorliegender Erfindung wird eine Linearlageranordnung mit einem Linearlager, wie oben beschrieben, und mit einer aktiven Schwingungsdämpfereinheit bereitgestellt, wobei die aktive Schwingungsdämpfereinheit in Wirkverbindung mit einer Steuereinheit steht. Dabei ermöglicht die Steuereinheit sowohl ein Auswerten der Messgrößen des Sensorelements und damit der detektierten Schwingung, als auch ein Festlegen der dazu komplementären Gegenschwingung, sowie ein Ansteuern des aktiven Schwingungsdämpferelements zum Erzeugen der festgelegten Gegenschwingung. According to another aspect of the present invention, there is provided a linear bearing assembly having a linear bearing as described above and an active vibration damper unit, wherein the active vibration damper unit is operatively connected to a control unit. In this case, the control unit allows both an evaluation of the measured quantities of the sensor element and thus of the detected oscillation, as also setting the complementary counter-vibration thereto, as well as driving the active vibration damper element for generating the predetermined counter-vibration.
Dabei ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Steuereinheit den Aktuator der Schwingungseinheit derart ansteuert, dass über die Steuereinheit eine Schwingung in der aktiven Schwingungsdämpfereinheit induzierbar ist. Dabei kann die Steuereinheit insbesondere eine Spannungsquelle aufweisen, die eine Spannung an dem erfindungsgemäßen Piezoelement anlegt, so dass dieses verformt wird und dadurch der Schwingung entgegenwirkt. In this case, it is furthermore advantageous if the control unit controls the actuator of the vibration unit such that a vibration in the active vibration damping unit can be induced via the control unit. In this case, the control unit can in particular have a voltage source which applies a voltage to the piezoelectric element according to the invention, so that this is deformed and thereby counteracts the oscillation.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Spannungsquelle auch als Spannung s Speicher, beispielsweise als Kondensator, ausgebildet sein, der nicht nur dazu ausgelegt ist, eine Spannung zu erzeugen, sondern auch, eine Spannung zu speichern. Dadurch kann die aktive Schwingungsdämpfereinheit, insbesondere das Piezoelement, alternativ dazu verwendet werden, eine in das Linearlager eingetragene Schwingung in Strom bzw. Spannung zu verwandeln, die dann in dem Kondensator gespeichert wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass beispielsweise nur dann eine Gegenschwingung erzeugt wird, wenn eine Amplitude bzw. Frequenz der eingetragenen Schwingung in einem bestimmten kritischen Bereich liegt. So kann beispielsweise das Linearlager während nicht kritischer Schwingungszustände als stromproduzierendes Element ausgebildet sein, während bei kritischen Schwingung szuständen, beispielsweise im Bereich von Resonanzschwingungen, eine aktive Schwingungsdämpfung über die Erzeugung einer Gegenschwingung bereitgestellt wird. According to a further advantageous embodiment, the voltage source can also be designed as a voltage s memory, for example as a capacitor, which is not only designed to generate a voltage but also to store a voltage. As a result, the active vibration damper unit, in particular the piezoelectric element, can alternatively be used to transform an oscillation entered into the linear bearing into current or voltage, which is then stored in the capacitor. It can be provided in particular that, for example, only a counter-vibration is generated when an amplitude or frequency of the registered oscillation is within a certain critical range. Thus, for example, the linear bearing may be formed as a current-producing element during non-critical vibration states, while at critical vibration states, for example in the region of resonant vibrations, an active vibration damping is provided via the generation of a countervibration.
Zudem kann auch die erzeugte Energie an anderer Stelle nutzbar gemacht werden, beispielsweise zum Betreiben der verschiedenen Sensoren. In addition, the energy generated can be made available elsewhere, for example, to operate the various sensors.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen einer Schwingung in einem Linearlager bzw. einer Linear lageranordnung, wie oben beschrieben, wobei das Verfahren in einem ersten Schritt eine Schwingung des Linearlagers, vorzugsweise mittels des Sensorelements detektiert, daraufhin eine Gegenschwingung, vorzugsweise mittels des Steuerelements bestimmt wird, und über Ansteuern beispielsweise eines Aktuators der aktiven Schwingungseinheit eine Gegenschwingung erzeugt wird, die als Gegenschwingung in das Linearlager eingetragen wird. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Linearlager mit einer als Piezoelement ausgebildeten Schwingungsdämpfereinheit ausgestattet ist. Dabei wird eine aktive Schwingungsdämpfung erfindungsgemäß dadurch erzeugt, dass eine durch eine Schwingung des ersten Lagerkörpers und/oder des zweiten Lagerkörpers verursachte Verformungskraft auf das Piezoelement wirkt. Die durch die Verformungskraft erzeugte Spannung wird, vorzugsweise mittels des Spannungsdetektors, detektiert an das Steuerelement übergeben, das daraus die eingetragene Schwingung bestimmt und eine Gegenschwingung festlegt. Anschließend wird wiederum über das Anlegen einer zu der Gegenschwingung gehörenden Spannung an das Piezoelement eine Gegenverformung des Piezoelements erzeugt, so dass diese Gegenverformungskraft des Piezoelements auf den ersten Lagerkörper und/oder den zweiten Lagerkörper übertragen wird, und so der Gegenschwingung entgegenwirkt. Another aspect of the present invention relates to a method for damping a vibration in a linear bearing or a linear bearing arrangement, as described above, wherein the method in a first step, a vibration of the linear bearing, preferably detected by means of the sensor element, then a counter-vibration, preferably by means of Control is determined, and by driving, for example, an actuator of the active vibration unit, a counter-vibration is generated, which is registered as a counter-vibration in the linear bearing. It is particularly advantageous if the linear bearing is equipped with a designed as a piezoelectric element vibration damper unit. In this case, an active vibration damping according to the invention is generated in that a deformation force caused by a vibration of the first bearing body and / or the second bearing body acts on the piezoelectric element. The voltage generated by the deformation force is detected, preferably by means of the voltage detector detected, passed to the control, which determines therefrom the registered vibration and determines a counter-vibration. Subsequently, a counter-deformation of the piezoelectric element is in turn generated by applying to the piezoelectric element belonging to the counter-vibration, so that this counter-deformation force of the piezoelectric element is transmitted to the first bearing body and / or the second bearing body, and thus counteracts the counter-vibration.
Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Erzeugung der Gegenschwingung nur dann ausgeführt wird, wenn Schwingungen detektiert werden, deren Frequenz und/oder It is particularly advantageous if the generation of the countervibration is performed only when vibrations are detected, their frequency and / or
Amplitude einen bestimmten Schwellenwert über- und/oder unterschreiten und/oder in einem bestimmten Bereich liegen. Wie oben bereits erwähnt, können dadurch Resonanzschwingungen verhindert werden, während die in das Linearlager eingetragenen unkritischen Schwingungen zur Erzeugung von Strom aufgrund der Spannung sänderung am Piezoelement verwendet werden können. Amplitude over a certain threshold and / or fall below and / or are within a certain range. As already mentioned above, thereby resonant vibrations can be prevented, while registered in the linear bearing uncritical vibrations for generating current due to the voltage change on the piezoelectric element can be used.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren definiert. Further advantages and advantageous embodiments are defined in the claims, the description and the figures.
Im Folgenden soll das Prinzip der Erfindung anhand von in den Figuren gezeigten Ausführung sbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert. In the following, the principle of the invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the figures. The embodiments are purely exemplary in nature and are not intended to determine the scope of the application. This is defined solely by the appended claims.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1: eine schematische Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Linearlagers;  1 shows a schematic diagram of a first embodiment of the linear bearing according to the invention;
Fig. 2: eine schematische Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Linearlagers; und Fig. 3: eine schematische Prinzipdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Linearlagers. 2 shows a schematic basic illustration of a second embodiment of the linear bearing according to the invention; and 3 is a schematic diagram of a third embodiment of the linear bearing according to the invention.
Im Folgenden werden gleiche bzw. funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Hereinafter, the same or functionally equivalent elements are identified by the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Linear lageranordnung 1 mit einem Linearlager 2, das einen ersten Lagerkörper 4 und einen zweiten Lagerkörper 6 aufweist, die gegeneinander linear, also in dem dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Zeichenebene bewegbar sind. Dabei können zwischen dem ersten und zweiten Lagerkörper 4, 6 Wälzkörper 8 angeordnet sein, die für eine relative Bewegbarkeit der Lagerkörper 4, 6 zueinander sorgen. Gemäß dem ersten in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist weiterhin an dem ersten Lagerkörper 4 und dem zweiten Lagerkörper 6 eine erfindungs gemäße aktive Schwingungsdämpfereinheit 16 angeordnet. Prinzip gemäß ist eine aktive Schwingungsdämpfereinheit 16 wie als aktiver Schwingung st ilger aufgebaut mit einem Massenelement 18, einem Federelement 20, einem Aktuator 22 und einem Dämpfer 24. Vorzugsweise ist jedoch die aktive Schwingungsdämpfereinheit 16 als Piezoelement ausgebildet, das aufgrund seiner inhärenten Eigenschaften die Funktionen von Massenelement, Federelement, Dämpfer und Aktuator in sich vereinigt. Wie bekannt, kann ein Piezoelement bei Anlegen einer Spannung verformt werden, beziehungsweise bei Verformung eine Spannung erzeugen. Dies kann erfindungsgemäß dazu verwendet werden, um über Anlegen einer bestimmten Spannungsabfolge beziehungsweise bestimmter Spannungsimpulse eine pulsierende Verformung des Piezoelements zu erzeugen, was wiederum zu der Erzeugung beziehungsweise der Eintragung einer Schwingung in das Bauteil des Linearlagers führt, an oder in dem das Piezoelement angeordnet ist. Fig. 1 shows a schematic representation of a linear bearing assembly 1 with a linear bearing 2, which has a first bearing body 4 and a second bearing body 6, which are mutually linear, ie in the illustrated embodiment, perpendicular to the plane movable. It can be arranged between the first and second bearing body 4, 6 rolling elements 8, which provide for a relative mobility of the bearing body 4, 6 to each other. According to the first embodiment shown in Fig. 1, a fiction, contemporary active vibration damper unit 16 is further arranged on the first bearing body 4 and the second bearing body 6. According to the principle, an active vibration damper unit 16, such as an active vibration, is constructed more stably with a mass element 18, a spring element 20, an actuator 22 and a damper 24. Preferably, however, the active vibration damper unit 16 is designed as a piezo element which, due to its inherent properties, performs the functions of FIG Mass element, spring element, damper and actuator united in it. As is known, a piezoelectric element can be deformed upon application of a voltage, or generate a voltage upon deformation. This can be used according to the invention to generate a pulsating deformation of the piezoelectric element by applying a specific voltage sequence or specific voltage pulses, which in turn leads to the generation or the entry of a vibration in the component of the linear bearing, or in which the piezoelectric element is arranged.
Weiterhin zeigt Fig. 1, dass die aktive Schwingungsdämpfereinheit 16 weiterhin einen Sensor 26 aufweist, der dazu ausgelegt ist, eine an der Schwingungsdämpfereinheit 16 eingetragene Schwingung zu detektieren. Bei der Verwendung eines Piezoelements kann die Sensoreinheit 26 insbesondere als Spannungsdetektor ausgebildet sein. Da ein Piezoelement aufgrund von Schwingungen eine Verformungskraft erfährt, die wiederum zu einer Spannungsänderung am Piezoelement führt, kann diese Spannung detektiert werden. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Linearlageranordnung 1 eine Steuerung 28 auf, die mit der Sensoreinheit 26 in Wirkverbindung steht und Informationen über eine eingetragene Schwingung von der Sensoreinheit 26 empfängt. Die Informationen über die Schwingung können beispielsweise in der Steuereinheit 28 verarbeitet werden, die wiederum eine Gegenschwingung berechnet, die geeignet ist, die eingetragene Schwingung zu kompensieren. Um diese Gegenschwingung zu erzeugen, steuert die Steuereinheit 28 wiederum den Aktuator 22 der aktiven Schwingungsdämpfereinheit 16 beziehungsweise das Piezoele- ment derart an, dass dieses in der Schwingungsdämpfereinheit 16 eine Gegenschwingung induziert. Dies kann beispielsweise analog über Antreiben der Masse 18 erfolgen, die wiederum die Schwingung über das Federelement 20 auf den ersten Lagerkörper 4 und/oder den zweiten Lagerkörper 6 überträgt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Pie- zoelements kann jedoch die Gegenschwingung über das Anlegen einer entsprechenden Spannungsabfolge an das Piezoelement erzeugt werden, die wiederum eine entsprechende Verformung des Piezoelements bedingt, so dass eine Schwingungskompensierende Gegenschwingung an dem ersten und/oder zweiten Lagerkörper 4, 6 erzeugt wird. Furthermore, FIG. 1 shows that the active vibration damper unit 16 furthermore has a sensor 26 which is designed to detect a vibration registered on the vibration damper unit 16. When using a piezoelectric element, the sensor unit 26 may be designed in particular as a voltage detector. Since a piezoelectric element experiences a deformation force due to vibrations, which in turn leads to a voltage change on the piezoelectric element, this voltage can be detected. Furthermore, the linear bearing arrangement 1 according to the invention has a control 28, which is in operative connection with the sensor unit 26 and receives information about a registered oscillation from the sensor unit 26. The information about the vibration can be processed, for example, in the control unit 28, which in turn calculates a counter-vibration which is suitable for compensating the registered vibration. In order to generate this countervibration, the control unit 28 in turn controls the actuator 22 of the active vibration damper unit 16 or the piezoelement in such a way that it induces a counteroscillation in the vibration damper unit 16. This can be done analogously, for example, by driving the mass 18, which in turn transmits the oscillation via the spring element 20 to the first bearing body 4 and / or the second bearing body 6. In the preferred embodiment of a piezoelectric element, however, the countervibration can be generated by applying a corresponding voltage sequence to the piezoelectric element, which in turn causes a corresponding deformation of the piezoelectric element, so that generates a vibration-compensating counter vibration on the first and / or second bearing body 4, 6 becomes.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Gegenschwingung nur dann erzeugt wird, wenn sich die ins Linearlager 2 eingetragene Schwingung in einem Resonanzbereich oder kritischen Bereich bewegt. Ist die aktive Schwingungsdämpfereinheit 16 als Piezoelement ausgebildet, kann zudem die von der Schwingung verursachte Verformung des Piezoelements eine Spannung erzeugen, die an eine mit der Steuereinheit verbundene Spannung s speicherquelle (nicht dargestellt) abgegeben wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Linearlagersystem 1 zum einen dazu verwendet werden, elektrische Energie mittels der während des Betriebs eingetragenen und unkritischen Schwingungen zu erzeugen. Liegt die eingetragene Schwingung jedoch in einem kritischen Bereich, so kann das Piezoelement, statt elektrische Energie zu erzeugen, dazu verwendet werden, die Schwingungen aktiv zu dämpfen, so dass einer Beschädigung des Linearlagers und der umgebenden Bauteile aktiv entgegengewirkt wird. In this case, provision may in particular be made for the countervibration to be generated only when the vibration registered in the linear bearing 2 moves in a resonance range or critical range. If the active vibration damper unit 16 is designed as a piezoelectric element, the deformation of the piezoelectric element caused by the vibration can also generate a voltage which is output to a voltage source (not shown) connected to the control unit. As a result, the linear bearing system 1 according to the invention can be used, on the one hand, to generate electrical energy by means of the uncritical vibrations registered during operation. However, if the registered oscillation is in a critical range, the piezoelectric element, instead of generating electrical energy, can be used to actively damp the vibrations, so that damage to the linear bearing and the surrounding components is actively counteracted.
Fig. 2 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Linear lageranordnung 1 mit einem Linearlager 2 und einer aktiven Schwingungsdämpfereinheit 16, wobei die Schwingungsdämpfereinheit 16 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel am ersten Lagerkörper 4 des Linearlagers 2 angeordnet ist. Zwischen erstem Lagerkörper 4 und zweiten Lagerkörper 6 ist ein zu lagerndes Element 10 skizziert. Statt, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, dass die Linearbewegung entlang von schienen- förmigen Lagerkörpern 4, 6 erfolgt, kann, wie Fig. 3 zeigt, auch ein rundes zu lagerndes Element 10 von dem Linearlager umfasst sein. Auch in diesem Fall ist die Anordnung der erfindungs gemäßen aktive Schwingungsdämpfereinheit 16 bevorzugt, wobei diese insbesondere im inneren zweiten Lagerkörper angeordnet ist. Fig. 2 shows another preferred embodiment of a linear bearing assembly 1 with a linear bearing 2 and an active vibration damper unit 16, wherein the vibration damper unit 16 is arranged in the embodiment shown on the first bearing body 4 of the linear bearing 2. Between the first bearing body 4 and the second bearing body 6, an element 10 to be supported is sketched. Instead, as shown in FIGS. 1 and 2, that the linear movement takes place along rail-shaped bearing bodies 4, 6, as shown in FIG. 3, a round element 10 to be supported can also be encompassed by the linear bearing. Also in this case, the arrangement of the fiction, contemporary active vibration damper unit 16 is preferred, this being arranged in particular in the inner second bearing body.
Selbstverständlich kann die Schwingungsdämpfereinheit 16 mehrfach entlang des Um- fangs des ersten und oder zweiten Lagerkörpers 4, 6 angeordnet sein, so dass eine besonders gute Schwingungsdämpfung erreicht wird. Dies gilt analog für eine Ausgestaltung in einem anderen Bauteil des Linearlagers 2. Dabei kann es ausreichend sein, eine aktive Schwingungsdämpfung lediglich in den zur axialen Anordnung des Linearlagers 2 senkrecht ausgerichteten X- und Y- Richtung der Lagerkörper 4, 6 anzuordnen. Bei Schwingung des Schwingungsdämpferelements 16 in X-Richtung und in Y-Richtung können alle an den Lagerringen 4, 6 eingetragenen Schwingungen in X- bzw. Y-Richtung dargestellt und kompensiert werden. Zudem kann eine Schwingungsdämpfereinheit 16 auch in Z- Richtung vorgesehen sein, so dass nicht nur Schwingungen in der Zeichenebene, sondern auch senkrecht zur Zeichenebene kompensiert werden können. Of course, the vibration damper unit 16 can be arranged multiple along the circumference of the first and / or second bearing body 4, 6, so that a particularly good vibration damping is achieved. This is analogous to a configuration in another component of the linear bearing 2. It may be sufficient to arrange an active vibration damping only in the axial direction of the linear bearing 2 perpendicular aligned X and Y direction of the bearing body 4, 6. Upon oscillation of the vibration damper element 16 in the X direction and in the Y direction, all vibrations registered on the bearing rings 4, 6 can be represented and compensated in the X or Y direction. In addition, a vibration damper unit 16 may also be provided in the Z direction, so that not only vibrations in the plane of the drawing but also perpendicular to the plane of the drawing can be compensated.
Selbstverständlich ist das Vorsehen der aktiven Schwingungsdämpfereinheit 16 nicht nur an den dargestellten Linearlagern möglich, sondern auch an Lagerkombinationen oder anderes ausgestalteten Lagern. Of course, the provision of the active vibration damper unit 16 is possible not only on the illustrated linear bearings, but also on bearing combinations or other designed bearings.
Vorteilhafterweise ermöglicht das erfindungsgemäße aktive Schwingungsdämpferelement 16 eine besonders gute Schwingungsdämpfung und gleichzeitig ebenfalls eine Schwingungsdämpfung nur in bestimmten Anwendungsbereichen. Advantageously, the inventive active vibration damper element 16 allows a particularly good vibration damping and at the same time also a vibration damping only in certain applications.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Linearlageranordnung 1 linear bearing arrangement
2 Linearlager  2 linear bearings
4 Erster Lagerkörper  4 First bearing body
6 Zweiter Lagerkörper  6 Second bearing body
8 Wälzkörper  8 rolling elements
10 zu lagernde Bauteil  10 component to be stored
16 aktive Schwingungsdämpfereinheit 16 active vibration damper unit
18 Massenelement 18 mass element
20 Federelement  20 spring element
22 Aktuator  22 actuator
24 Dämpfer  24 dampers
26 Sensorelement  26 sensor element
28 Steuerung  28 control

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Linearlager mit Schwingungsdämpfung P atentansprü che linear bearing with vibration damping
1. Linearlager (2) mit einem ersten Lagerkörper (4) und einem zweiten Lagerkörper (6), die gegeneinander bewegbar ausgebildet sind und dazu ausgelegt sind, mit zu lagernden Elementen (10) verbindbar zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass an und/oder in dem ersten und/oder zweiten Lagerkörper (4; 6) mindestens eine aktive Schwingungsdämpfereinheit (16), insbesondere ein Piezoelement, angeordnet ist. 1. linear bearing (2) having a first bearing body (4) and a second bearing body (6), which are designed to be movable against each other and are adapted to be connected with elements to be stored (10), characterized in that on and / or in the first and / or second bearing body (4; 6) at least one active vibration damper unit (16), in particular a piezoelectric element, is arranged.
2. Linearlager (2) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine aktive Schwingungsdämpfereinheit (16) integral mit ersten Lagerkörper (4) und/oder dem zweiten Lagerkörper (6) ausgebildet ist. 2. Linear bearing (2) according to claim 1, wherein the at least one active vibration damper unit (16) integral with the first bearing body (4) and / or the second bearing body (6) is formed.
3. Linearlager (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die aktive Schwingungsdämpfereinheit (16) einen Aktuator (22) zur Erzeugung einer Schwingung aufweist, wobei der Aktuator (22) vorzugsweise ein Piezoaktuator ist. 3. Linear bearing (2) according to claim 1 or 2, wherein the active vibration damper unit (16) comprises an actuator (22) for generating a vibration, wherein the actuator (22) is preferably a piezoelectric actuator.
4. Linearlager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsdämpfereinheit (16) als Piezoelement ausgebildet ist, das vorzugsweise in Schwingung sbedingter Verformung skraftübertragender Verbindung an und/oder in dem ersten und/oder zweiten Lagerkörper (4; 6) angeordnet ist. 4. Linear bearing (2) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration damper unit (16) is designed as a piezoelectric element, preferably in vibration sbedingter deformation of force transmitting connection to and / or in the first and / or second bearing body (4, 6) is arranged ,
5. Linearlager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwingungsdämpfereinheit (16) weiterhin einen Sensor (26) aufweist, der eine Schwingung de- tektiert, wobei vorzugsweise der Sensor (26) als Spannungsdetektor ausgebildet ist, der eine bei Verformung des Piezoelements entstehende Spannung detektiert. 5. Linear bearing (2) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration damper unit (16) further comprises a sensor (26) which detects a vibration, wherein preferably the sensor (26) is designed as a voltage detector, the one in deformation of the Piezo element detected voltage detected.
6. Linearlageranordnung (1) mit einem Linear lager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer mit der aktiven Schwingungsdämpfereinheit (16) in Wirkverbindung stehenden Steuereinheit (28). 6. Linear bearing arrangement (1) with a linear bearing (2) according to one of the preceding claims and a standing with the active vibration damper unit (16) in operative connection control unit (28).
7. Linearlageranordnung (1) nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (28) den Aktua- tor (22) der Schwingungsdämpfereinheit (16) derart ansteuert, dass über die Steuereinheit (28) eine Schwingung in der Schwingungsdämpfereinheit (16) induzierbar ist. 7. Linear bearing arrangement (1) according to claim 6, wherein the control unit (28) the actuator (22) of the vibration damper unit (16) controls such that via the control unit (28) a vibration in the vibration damper unit (16) is inducible.
8. Linearlageranordnung (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuereinheit (28) weiterhin eine Spannungsquelle, insbesondere einen Kondensator, aufweist, wobei die Spannungsquelle dazu ausgelegt ist, eine Spannung zu erzeugen und/oder eine Spannung zu speichern. 8. Linear bearing arrangement (1) according to claim 6 or 7, wherein the control unit (28) further comprises a voltage source, in particular a capacitor, wherein the voltage source is adapted to generate a voltage and / or to store a voltage.
9. Linearlageranordnung (1) nach Anspruch 8, wobei das aktive Schwingungsdämpferelement (16) ein Piezoelement ist und eine an dem Piezoelement über eine Schwingung des ersten Lagerkörpers (4) und/oder des zweiten Lagerkörpers (6) induzierte Spannung in der Spannungsquelle speicherbar ist. 9. Linear bearing arrangement (1) according to claim 8, wherein the active vibration damper element (16) is a piezoelectric element and an induced on the piezoelectric element via a vibration of the first bearing body (4) and / or the second bearing body (6) voltage in the voltage source can be stored ,
10. Verfahren zum Dämpfen einer Schwingung in einem Linearlager (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: 10. A method for damping a vibration in a linear bearing (2) according to one of the preceding claims, comprising the following steps:
- Detektieren einer Schwingung des Linear lagers (2), vorzugsweise mittels des Sensorelements (26);  - Detecting a vibration of the linear bearing (2), preferably by means of the sensor element (26);
- Bestimmen einer Gegenschwingung, vorzugsweise mittels des Steuerelements (28); und  - determining a countervibration, preferably by means of the control element (28); and
- Ansteuern der aktiven Schwingungsdämpfereinheit (16) zur Erzeugung der Gegenschwingung, vorzugsweise mittels des Steuerelements (28).  - Driving the active vibration damper unit (16) for generating the counter-vibration, preferably by means of the control element (28).
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Linearlager (2) mit einer als Piezoelement ausgebildeten Schwingungsdämpfereinheit (16) ausgestattet ist, mit folgenden Schritten: 11. The method according to claim 10, wherein the linear bearing (2) is equipped with a piezoelectric element designed as a vibration damper unit (16), comprising the following steps:
- Eintragen einer durch eine Schwingung des ersten Lagerkörpers (4) und/oder des zweiten Lagerkörpers (6) verursachten Verformungskraft auf das Piezoelement; - Detektieren der durch die Verformungskraft erzeugten Verformung des Piezoelements, vorzugsweise mittels eines Spannungsdetektors (26); - Entering a by a vibration of the first bearing body (4) and / or the second bearing body (6) caused deformation force on the piezoelectric element; - Detecting the deformation of the piezoelectric element generated by the deformation force, preferably by means of a voltage detector (26);
- Bestimmen einer an das Piezoelement anzulegenden Spannung zur Erzeugung einer Gegenverformung, vorzugsweise mittels des Steuerelements (28);  - Determining a voltage to be applied to the piezoelectric element for generating a counter-deformation, preferably by means of the control element (28);
- Anlegen der bestimmten Spannung an das Piezoelements zur Erzeugung der Gegenverformung des Piezoelements und einer Gegenverformungskraft, vorzugsweise mittels des Steuerelements (28); und  - Applying the determined voltage to the piezoelectric element for generating the counter-deformation of the piezoelectric element and a counter-deformation force, preferably by means of the control element (28); and
- Eintragen der über die Gegenverformung des Piezoelements erzeugten Gegenverformung skraft auf den ersten Lagerkörper (4) und/oder den zweiten Lagerkörper (6) des Linear lagers (2).  - Entering the counter-deformation generated by the counter-deformation of the piezoelectric element skraft on the first bearing body (4) and / or the second bearing body (6) of the linear bearing (2).
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Dämpfung der Schwingung über ein 12. The method of claim 11, wherein a damping of the vibration over
rhythmisches Erzeugen von Gegenverformungskräften auf den ersten Lagerkörper (4) und/oder den zweiten Lagerkörper (6) des Linearlagers (2) erfolgt.  rhythmic generation of counter-deformation forces on the first bearing body (4) and / or the second bearing body (6) of the linear bearing (2).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, wobei der Schritt des Erzeugens einer Gegenschwingung bei Schwingungen ausgeführt wird, deren Frequenz und/oder Amplitude einen bestimmten Schwellenwert überschreiten und/oder unterschreiten und/oder in einem bestimmten Bereich liegen. 13. The method according to any one of the preceding claims 10 to 12, wherein the step of generating a counter-vibration is carried out at oscillations whose frequency and / or amplitude exceed a certain threshold and / or fall below and / or are within a certain range.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005007985A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-31 Schaeffler Kg Vibration-attenuation method for using piezoelectric element structures acting on motors/components attenuates vibration in the same motors/components stimulated into vibrating
DE102007059156A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-10 Schaeffler Kg Linear guide with vibration damper

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2934871B1 (en) * 1998-04-30 1999-08-16 日本ベアリング株式会社 Bearing member
DE102004024851A1 (en) * 2004-05-19 2005-12-22 Fag Kugelfischer Ag & Co. Ohg Machine part storage arrangement for use in paper machine, has piezo components arranged in construction unit that one of section of unit is clamped by force less than or equal to zero between components, where components are actuators
DE102007006061A1 (en) * 2007-02-02 2008-08-14 Genesis Adaptive Systeme Deutschland Gmbh Bearing arrangement i.e. radial bearing, for supporting outer sleeve and inner sleeve, has running units and/or lubricant solvent, attached to regulating device for adaptation of its material stiffness for influencing transmission behavior
EP2603707B1 (en) * 2010-08-11 2016-10-05 Thomson Industries, Inc. Clam shell linear motion bearing assembly

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005007985A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-31 Schaeffler Kg Vibration-attenuation method for using piezoelectric element structures acting on motors/components attenuates vibration in the same motors/components stimulated into vibrating
DE102007059156A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-10 Schaeffler Kg Linear guide with vibration damper

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