本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的線性運(yùn)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

由ep1719992b1公開的是一種以軌道導(dǎo)向?yàn)樾问降木€性運(yùn)動(dòng)裝置。相應(yīng)的滑塊配設(shè)有以應(yīng)變測量條為形式的應(yīng)變傳感器。借此，得以良好地獲取在所述應(yīng)變測量條的地點(diǎn)處的局部應(yīng)變，其中，再由該局部應(yīng)變獲取所述線性運(yùn)動(dòng)裝置的外部負(fù)載。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，借助于應(yīng)變傳感器的測量信號(hào)，可以良好地識(shí)別所述線性運(yùn)動(dòng)裝置的損傷。在此尤其考慮在滑塊滾動(dòng)面中的材料斷裂，其中也可以識(shí)別出在桿滾動(dòng)面中的材料斷裂。

根據(jù)權(quán)利要求1建議的是，所述至少一個(gè)應(yīng)變傳感器扁平地構(gòu)造，從而使得該應(yīng)變傳感器定義一種測量面，其中，應(yīng)變——無論它們出現(xiàn)在測量面的哪個(gè)位置——都具有對(duì)于所述應(yīng)變傳感器的測量信號(hào)的影響，其中所述測量面在縱軸線的方向上越過在承載區(qū)域的長度的至少80%地延伸。所述的材料斷裂——該材料斷裂也被稱為點(diǎn)蝕——在損傷的初始階段中非常小，其中，不可預(yù)測的是，它們出現(xiàn)在滑塊滾動(dòng)區(qū)域或者桿滾動(dòng)區(qū)域的哪個(gè)地點(diǎn)處。由于所建議的大面積的應(yīng)變傳感器，這就不取決于此了。這種應(yīng)變傳感器能夠良好地獲取由于材料斷裂所導(dǎo)致的負(fù)載變化，完全無論材料斷裂發(fā)生在哪個(gè)地點(diǎn)。

所述測量面優(yōu)選連續(xù)地構(gòu)造。但是也可以考慮，所述測量面具有多個(gè)相互間隔的分測量面。相應(yīng)的中斷線優(yōu)選平行于縱向方向地取向。

所述應(yīng)變傳感器優(yōu)選在承載區(qū)域的整個(gè)長度上延伸。每排滾動(dòng)體都優(yōu)選連續(xù)地環(huán)繞地構(gòu)造。所述線性運(yùn)動(dòng)裝置可以是指一種軌道導(dǎo)向部，其中，所述桿構(gòu)成了相應(yīng)的導(dǎo)向軌道，并且所述滑塊構(gòu)成了相應(yīng)的導(dǎo)向車?？蛇x的是，或者將導(dǎo)向車或者將導(dǎo)向軌道u形地構(gòu)造。線性運(yùn)動(dòng)裝置也可以是指一種滾動(dòng)體螺紋驅(qū)動(dòng)器，其中，所述桿是相應(yīng)的螺紋絲桿，其中所述滑塊是相應(yīng)的螺母。可以理解的是，所述螺母除了線性運(yùn)動(dòng)之外，在縱軸線的方向上也能夠?qū)嵤┫鄬?duì)于所述螺紋絲桿來說旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。需要注意的是，承載區(qū)域的長度在滾動(dòng)體螺紋驅(qū)動(dòng)器中沿著縱軸線被測量，而不是沿著螺旋形延伸的滑塊滾動(dòng)面被測量。

在從屬權(quán)利要求中說明了本發(fā)明有利的改型方案和改進(jìn)方案。

能夠設(shè)置的是，所述滑塊具有一種主體，該主體由金屬制成，其中，所述應(yīng)變傳感器在測量面的區(qū)域中這樣固定地與主體連接，使得主體的應(yīng)變可以被測量。所述主體是所述線性運(yùn)動(dòng)裝置的下述部件：該部件將外部的負(fù)載傳遞到滾動(dòng)體上。在這個(gè)部件處，所述線性運(yùn)動(dòng)裝置的損傷特別明顯地起作用。所述應(yīng)變傳感器的測量層能夠與主體相粘連，其中，它們也能夠以薄膜方法直接地敷設(shè)在那里。所述主體優(yōu)選由鋼制成。所述主體在縱軸線方向上的長度通常定義了所述承載區(qū)域的長度。在所述主體處，能夠安裝一個(gè)或者多個(gè)部件，它們優(yōu)選由塑料制成。此外能夠考慮的是，在所述主體上安裝至少一個(gè)分開的滾動(dòng)面部件，該滾動(dòng)面部件由硬化的鋼制成，其中，所述的滾動(dòng)面部件構(gòu)成了至少一個(gè)滑塊滾動(dòng)面。

能夠設(shè)置的是，所述應(yīng)變傳感器具有由壓電材料制成的測量層，該測量層定義了所述測量面。所述壓電材料是指例如塑料：聚偏二氟乙烯（pvdf）或者鋯鈦酸鉛（pzt）。尤其是在第一種情況中，所述測量層能夠例如以薄片的形式進(jìn)行制造，該測量層與主體相粘連。尤其是在第二種情況中可以考慮，為主體直接配設(shè)所述測量層，例如在使用諸如pvd物理氣相沉積-、cvd（化學(xué)氣相沉積）-和solgel（溶膠-凝膠法）-方法的薄膜方法的情況下。所述測量層的厚度優(yōu)選是不變的，其中，可能存在所述厚度的由公差所決定的波動(dòng)。

能夠設(shè)置的是，所述測量層的厚度小于200μm。如果所述的層由薄片構(gòu)成，那么測量層的厚度例如在28μm和110μm之間。如果所述主體直接被涂覆，那么測量層的厚度是例如2μm。

能夠設(shè)置的是，所述主體在橫截面中看是u形地、帶有一基體和兩個(gè)u-臂地構(gòu)造的，其中，所述桿被容納在所述u-臂之間。

能夠設(shè)置的是，至少一個(gè)應(yīng)變傳感器布置在u-臂的、與所述桿相背離的外側(cè)面上。借此能夠特別良好地識(shí)別所述線性運(yùn)動(dòng)裝置的損傷。

能夠設(shè)置的是，至少一個(gè)應(yīng)變傳感器布置在所述基體和u-臂之間的角區(qū)域中，其中，所述的角區(qū)域面對(duì)著所述桿。借此，能夠特別良好地識(shí)別所述線性運(yùn)動(dòng)裝置的損傷。所述角區(qū)域優(yōu)選被倒圓角地構(gòu)造。

能夠設(shè)置的是，至少一個(gè)應(yīng)變傳感器布置在所述基體的面對(duì)所述桿的側(cè)面處。借此，得以特別良好地保護(hù)所述應(yīng)變傳感器免于周圍環(huán)境的影響。

此外建議了一種用于使根據(jù)本發(fā)明的線性運(yùn)動(dòng)裝置工作的方法，其中，從所述至少一個(gè)應(yīng)變傳感器的測量信號(hào)中，在時(shí)間上連續(xù)地獲取頻譜分析，其中，如果在所述頻譜分析中出現(xiàn)了寬帶的沖擊，則顯示了線性運(yùn)動(dòng)裝置的損傷。所述頻譜分析優(yōu)選借助于傅里葉變換來進(jìn)行計(jì)算，其中，最優(yōu)選使用fft（快速傅里葉變換）-方法?！皼_擊”在此應(yīng)當(dāng)被理解為下述信號(hào)：該信號(hào)的強(qiáng)度在時(shí)間上的變化過程中快速地升高，其中，它在達(dá)到一最大值后又快速地下降。當(dāng)所述滾動(dòng)體中的一個(gè)滾動(dòng)體滾過一有損傷的位置時(shí)，于是尤其引起了這種沖擊?！皩拵У男盘?hào)”優(yōu)選理解為下述信號(hào)：該信號(hào)在0和1khz之間的頻域中具有至少200hz的帶寬。

替代性地也可以考慮，在時(shí)域中對(duì)于測量信號(hào)進(jìn)行分析。

此外建議了一種用于使根據(jù)本發(fā)明的線性運(yùn)動(dòng)裝置進(jìn)行工作的方法，其中，從所述至少一個(gè)應(yīng)變傳感器的測量信號(hào)中獲取了、優(yōu)選計(jì)算出所述線性運(yùn)動(dòng)裝置的在時(shí)間上變化的負(fù)載。

此外，建議了一種線性運(yùn)動(dòng)裝置，在該線性運(yùn)動(dòng)裝置中，所述至少一個(gè)應(yīng)變傳感器為了傳輸測量信號(hào)而連接在分析裝置上，該分析裝置包括數(shù)字計(jì)算器，其中，所述分析裝置為了實(shí)施上文所描述的方法中的至少一種方法而設(shè)置。

可以理解的是，上文所述的和接下來仍待闡述的特征不僅能夠在分別說明的組合中、而且也能夠在其他的組合中或者單獨(dú)地來使用，而不離開本發(fā)明的框架。

附圖說明

本發(fā)明接下來借助于附圖進(jìn)一步被闡述。附圖示出：

圖1根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的線性運(yùn)動(dòng)裝置的粗略示意性的側(cè)視圖；

圖2根據(jù)圖1的線性運(yùn)動(dòng)裝置的粗略示意性的橫截面；

圖3在應(yīng)變傳感器的區(qū)域中根據(jù)圖1的線性運(yùn)動(dòng)裝置的粗略示意性的部分縱截面。

圖4根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方式的滑塊的粗略示意性的橫截面；

圖5根據(jù)本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的滑塊的粗略示意性的橫截面。

附圖標(biāo)記列表：

10線性運(yùn)動(dòng)裝置；

11縱軸線；

12桿；

13滾動(dòng)體；

14桿滾動(dòng)面；

20滑塊；

21滑塊滾動(dòng)面；

22承載區(qū)域；

23承載區(qū)域的長度；

24端部蓋件；

30主體；

31基體；

32u-臂；

33角區(qū)域；

40應(yīng)變傳感器（第一種實(shí)施方式）；

40'應(yīng)變傳感器（第二種實(shí)施方式）；

40''應(yīng)變傳感器（第三種實(shí)施方式）；

41測量面；

42測量面的長度；

43測量層；

44測量層的厚度；

50分析裝置；

51測量信號(hào)；

52數(shù)字計(jì)算器。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的線性運(yùn)動(dòng)裝置10的粗略示意性的側(cè)視圖。所述線性運(yùn)動(dòng)裝置10當(dāng)前以軌道導(dǎo)向的形式構(gòu)造。桿12由導(dǎo)向軌道構(gòu)成，該桿平行于縱軸線11地延伸。所述桿12由鋼制成，并且優(yōu)選在桿滾動(dòng)面14的區(qū)域中進(jìn)行硬化。所述桿滾動(dòng)面14在當(dāng)前的軌道導(dǎo)向中平行于縱軸線11地取向，其中，它們?cè)跐L動(dòng)體螺紋驅(qū)動(dòng)中關(guān)于縱軸線11螺旋形地構(gòu)造。

以導(dǎo)向車為形式的滑塊20在桿12上在縱軸線11的方向上能運(yùn)動(dòng)地被引導(dǎo)。在進(jìn)行軌道導(dǎo)向時(shí)，這是唯一的運(yùn)動(dòng)自由度。在滾動(dòng)體螺紋驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述滑塊20附加于縱向運(yùn)動(dòng)地實(shí)施一種圍繞著所述縱軸線11的旋轉(zhuǎn)。所述滑塊20包括主體30，該主體優(yōu)選由鋼制成。在它的兩個(gè)對(duì)置的縱向端部處，分別緊固了一端部蓋件24，該端部蓋件優(yōu)選由塑料制成。在所述滑塊20的內(nèi)部中，連續(xù)地環(huán)繞著例如兩排或者四排滾動(dòng)體（圖2中的附圖標(biāo)記編號(hào)13）。相應(yīng)的環(huán)繞路徑的筆直的區(qū)段布置在主體30中，其中，所述環(huán)繞路徑的彎折的區(qū)段布置在端部蓋件24中。

在滑塊20的外側(cè)面處，尤其是在主體30的外側(cè)面處，緊固了一應(yīng)變傳感器40，其中，在圖1中強(qiáng)烈地簡化地僅示出了它的測量層43。所述測量層43優(yōu)選由壓電材料制成，該壓電材料固定地與所述主體30連接，從而使得該壓電材料承受與所述主體30相同的材料應(yīng)變。施加在所述測量層43處的壓電的壓力或者測量信號(hào)51與所述測量層43的形變相關(guān)，該形變由主體30引起。在此，已經(jīng)局部發(fā)生的形變——該形變僅僅考慮到所述應(yīng)變傳感器40的測量面41的一小部分——引起了一種可利用的測量信號(hào)51。這基本上不取決于這個(gè)變形在所述測量面41上的哪里發(fā)生。測量面41是下述面：所述測量層43通過該面固定地與主體30連接。測量層43能夠是指由塑料—聚偏二氟乙烯（pvdf）制成的薄片，該薄片與主體20相粘連。同樣很好地可考慮的是，將由鋯鈦酸鉛（pzt）制成的測量層43直接涂覆在所述主體30上。也可以考慮的是，將這種層涂覆在諸如塑料薄片或者金屬片的承載材料上，該承載材料再與所述主體30粘連。除了壓電的測量層43以外，也可以使用下述測量層：該測量層在伸展時(shí)改變其電阻。測量面41當(dāng)前構(gòu)造為矩形的，其中，相應(yīng)的矩形側(cè)邊平行于或者垂直于縱軸線11地延伸。

應(yīng)變傳感器40為了傳遞測量信號(hào)51而連接在分析裝置50處。測量信號(hào)51可以直接在應(yīng)變傳感器40處增強(qiáng)，以便使得在信號(hào)傳遞至所述分析裝置50時(shí)的干擾得以最小化。在此，優(yōu)選使用一種載荷放大器。所述分析裝置50能夠?yàn)榱耸沟盟鰷y量信號(hào)得以數(shù)字化而包括一模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器。所述分析裝置50優(yōu)選包括一數(shù)字計(jì)算器52，利用該數(shù)字計(jì)算器能夠處理測量信號(hào)51，以便從中識(shí)別出所述線性運(yùn)動(dòng)裝置10的損傷。需要指出的是，利用當(dāng)前的應(yīng)變傳感器40也能夠測量所述線性運(yùn)動(dòng)裝置10的、在時(shí)間上變化的負(fù)載。壓電的應(yīng)變傳感器相反不適合用來測量所述線性運(yùn)動(dòng)裝置10的靜態(tài)負(fù)載，因?yàn)闇y量信號(hào)51在靜態(tài)形變時(shí)或者說在時(shí)間上不變化的形變時(shí)，隨著時(shí)間而下降至零。

圖2示出了根據(jù)圖1的線性運(yùn)動(dòng)裝置10的粗略示意性的橫截面。由應(yīng)變傳感器40來測量的應(yīng)變尤其是由在滑塊20內(nèi)部的滾動(dòng)體13所引起，該滾動(dòng)體傳遞負(fù)載地在所述滑塊20處支撐在滑塊滾動(dòng)面21的承載區(qū)域22上。所述滾動(dòng)體13當(dāng)前構(gòu)造為球形的，其中，也可以使用滾子形的或者筒形的滾動(dòng)體。所述的承載區(qū)域22當(dāng)前在主體30的整個(gè)長度上在縱軸線11的方向上延伸，從而使得所述承載區(qū)域22的長度（在圖1中的附圖標(biāo)記編號(hào)23）等于主體30的長度。根據(jù)在滑塊滾動(dòng)面21的兩個(gè)對(duì)置的縱向端部處的導(dǎo)入斜坡的設(shè)計(jì)，所述承載區(qū)域22也可以略微小于所述主體30。

利用當(dāng)前的發(fā)明，尤其應(yīng)當(dāng)識(shí)別出在線性運(yùn)動(dòng)裝置10處的損傷。這種損傷通常首先出現(xiàn)在滑塊滾動(dòng)面21處，其中，尤其是注意在所述滑塊滾動(dòng)面21處的材料斷裂，這也被稱為點(diǎn)蝕。申請(qǐng)人的研究指出，由受到載荷的滾動(dòng)體13來滾過這種斷裂就在主體30的外側(cè)面處引起了形變，該形變可被應(yīng)變傳感器40測量。在此，在所述的斷裂的附近出現(xiàn)了局部明顯地可測量的材料應(yīng)變，其中，在與損傷位置較大的距離處，在主體30處可能出現(xiàn)弱的變形。因此，最大形變的地點(diǎn)與損傷位置的地點(diǎn)相關(guān)。但是損傷位置的地點(diǎn)不可預(yù)測，并且可能位于沿著承載區(qū)域22的任何地方。測量面41因此在縱軸線11的方向上在超過所述承載區(qū)域22的長度（圖1中的附圖標(biāo)記編號(hào)23）的80%上延伸，從而使得應(yīng)變傳感器40能夠測量所述的應(yīng)變，完全無論所述有原因的損傷出現(xiàn)在哪個(gè)地點(diǎn)。

所述主體30在橫截面看是u形地、帶有基體31和兩個(gè)u-臂32地構(gòu)造的?；瑝K滾動(dòng)面21布置在所述u-臂32的、面對(duì)著桿12的內(nèi)側(cè)面上。另外，設(shè)置了兩個(gè)相互鏡像對(duì)稱地構(gòu)造的應(yīng)變傳感器40，它們分別布置在所配屬的u-臂32的外側(cè)面上。借此，得到了在滾動(dòng)體13和分別所配屬的應(yīng)變傳感器40之間的非常小的距離，從而使得測量信號(hào)特別強(qiáng)烈。在圖2中，應(yīng)變傳感器40、尤其是測量層43簡化地示出為實(shí)線。在圖2中示出的至所述主體30的距離僅僅是為了視圖的清楚性。實(shí)際上，所述測量層43與圖3相對(duì)應(yīng)地直接位于主體上。

圖3示出了根據(jù)圖1的線性運(yùn)動(dòng)裝置的、在應(yīng)變傳感器40的區(qū)域中的、粗略示意性的部分縱截面。所述截面平面平行于縱軸線地延伸。測量層43優(yōu)選具有基本上不變的厚度44，該厚度最優(yōu)選小于200μm。測量層43直接固定地與主體30連接。所述測量層43以至主體30的縱向端部的少許間隔得以結(jié)束。借此，使得所述測量層43的邊緣從主體30處脫離的風(fēng)險(xiǎn)得以最小化。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方式的滑塊20的、粗略示意性的橫截面。所述第二種實(shí)施方式除了接下來描述的區(qū)別之外，與第一種實(shí)施方式同樣地構(gòu)造，從而使得關(guān)于這些相同之處得以參照?qǐng)D1至3的實(shí)施方式。在此，在圖1至4中相同的或者相應(yīng)的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記。

在第二種實(shí)施方式中，所述應(yīng)變傳感器40'不再布置在所述u-臂32的外側(cè)面上，而是布置在基體31和u-臂32之間的角區(qū)域33中，其中，所述的角區(qū)域33面對(duì)著所述桿。在當(dāng)前的滑塊20中，存在著兩個(gè)這樣的角區(qū)域，它們兩個(gè)配設(shè)有應(yīng)變傳感器40'。所述角區(qū)域33經(jīng)倒圓角地進(jìn)行構(gòu)造，以便使得所述測量層43能夠簡單地安裝在那里。

典型地在所述的角區(qū)域33中出現(xiàn)了在主體30處最高的應(yīng)力或者應(yīng)變，它們由在滾動(dòng)體上的負(fù)載引起。相對(duì)應(yīng)地，滾過在滑塊滾動(dòng)面21中的損傷位置在那里也會(huì)強(qiáng)烈地起著作用。因此獲得了一種測量信號(hào)，借助于該測量信號(hào)能夠特別簡單地識(shí)別到所述線性運(yùn)動(dòng)裝置的損傷。

應(yīng)變傳感器40'的測量層43在展開圖中看是矩形地構(gòu)造的，其中，相應(yīng)的矩形側(cè)邊平行于或者垂直于縱軸線11地取向。所述測量層43在縱軸線11的方向上的長度與第一種實(shí)施方式相同地構(gòu)造。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的滑塊20的、粗略示意性的橫截面。第三種實(shí)施方式除了接下來描述的區(qū)別以外，與第一種實(shí)施方式相同地構(gòu)造，從而使得關(guān)于這些相同之處得以參照?qǐng)D1至圖3的實(shí)施例。在此，在圖1至3和5中相同的或者相應(yīng)的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記。

在第三種實(shí)施方式中，所述應(yīng)變傳感器40''不再布置在所述u-臂32的外側(cè)面處，而是布置在所述基體31的面對(duì)著所述桿的側(cè)面處。在那里，應(yīng)變傳感器40''特別良好地被保護(hù)而免于環(huán)境的影響。應(yīng)變傳感器40''的測量層43矩形地進(jìn)行構(gòu)造，其中，相應(yīng)的矩形側(cè)邊平行于或者垂直于縱軸線地取向。測量層43在縱軸線11的方向上的長度與第一種實(shí)施方式相同地進(jìn)行構(gòu)造。