CN108884876A - 在滚道元件上具有变形传感器的导向车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导向车，导向车包括至少一列连续环绕的滚动体，滚动体传递负载地在配属的车辆滚道（42）上滚动，其中车辆滚道（42）平行于纵轴线地延伸，其中车辆滚道（42）布置在分开的滚道元件（40）上，滚道元件与导向车的分开的主体（30）连接，其中滚道元件（40）具有至少一个无承载的区段（41），无承载的区段沿纵轴线的方向布置在滚道元件（40）的端部上，其中无承载的区段（41）没有支撑在主体（30）上。根据本发明设置了至少一个变形传感器（60），变形传感器布置在导向车上的分别配属的无承载的区段（41）的区域中，其中利用至少一个变形传感器（60）能够测量滚道元件（40）的配属的无承载的区段（41）的变形，其中至少一个变形传感器与评估设备联接。

Description

在滚道元件上具有变形传感器的导向车

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的导向车和一种用于运行所述导向车的方法。

背景技术

由EP 1 719 992 B1公开了具有导向车的线性滚动轴承，其设有形式为应变条的变形传感器。应变条逐点测量导向车主体的材料膨胀。

由DE 20 2014 004 377 U1和DE 10 2008 019 002 A1已知了一种导向车，其具有用于车辆滚道的分开的滚道元件。由EP 1 443 229 B1已知了具有无承载的区段的滚道元件。

发明内容

本发明的优点在于，基于测量信号可以确定作用到导向车上的总负载。此外可以获知导向车或线性滚动轴承的剩余使用寿命。

根据权利要求1提出的是，设置了至少一个变形传感器，其布置在导向车上的分别配属的无承载的区段的区域中，其中利用至少一个变形传感器能够测量滚道元件的配属的无承载的区段的变形，其中至少一个变形传感器与评估设备联接。

导轨优选平行于纵轴线地延伸。导轨优选针对每列滚动体具有轨道滚道，配属的滚动体传递负载地在轨道滚道上滚动。滚道元件优选与主体分开地构造。也可想到的是，滚道元件和主体一体式地构造。在最后一种情况下，无承载的区段优选以如下方式形成：滚道元件凸出超过主体。主体优选由金属构成，并且进一步优选地由钢构成。主体可以与另外的部分连接，其优选由塑料构成。无承载的区段的提到的变形优选是弯曲变形。滚道元件优选由钢构成，其中其进一步优选被硬化。

在从属权利要求中说明了本发明的有利的改进和改善。

可以设置的是，至少一个变形传感器包括应变条和/或压电薄膜，应变条和/或压电薄膜在无承载的区段的区域中在背对车辆滚道的侧面上牢固地与滚道元件连接。这种变形传感器是特别节约空间的。

可以设置的是，至少一个变形传感器包括间距传感器，利用间距传感器能够测量滚道元件的无承载的区段与主体之间的间距。利用间距传感器可以特别精确地测量无承载的区段的变形。间距传感器可以电容式、电感式、光学地或机械地工作。

可以设置的是，间距传感器选择性地紧固在主体或滚道元件上。

可以设置的是，滚道元件具有至少两个无承载的区段，其沿纵轴线的方向布置在滚道元件的对置的端部上，其中给该滚道元件的至少一个车辆滚道配属两个变形传感器，其沿纵轴线的方向布置在滚道元件的对置的端部上。因此，当总负载偏心地作用在导向车上时或当其以转矩的形式作用在导向车上时，作用到导向车上的该总负载也还可以获知。在两个情况下，在导向车中不同的单负载作用到承载的滚动体上。不同的单负载可以借助变形传感器的测量信号确定，这进一步在下面详细阐述。导向车优选具有多列，进一步优选四列滚动体，其中给每个车辆滚道配属两个变形传感器，其沿纵轴线的方向布置在相关的滚道元件的对置的端部上。

可以设置的是，导向车设有距离传感器，利用距离传感器，通过扫描导轨上的尺寸标准件（Maßverkörperung）可以获知导向车与导轨之间的相对位置，其中距离传感器与评估设备联接。由此可以获知导向车经过的路程，其对于获知线性滚动轴承的剩余使用寿命来说是需要的。

此外提出了一种用于运行根据本发明的导向车的方法，其中借助两个变形传感器测量配属于车辆滚道的两个无承载的区段的变形，其中由提到的变形分别获知作用到分别对于相关的变形来说决定性的滚动体上的第一单负载，其中由第一单负载获知作用到在决定性的滚动体之间布置的滚动体上的多个第二单负载，其中由第一和第二单负载获知第一总负载。决定性的滚动体优选是如下滚动体，其中心点布置在无承载的区段中。在此可能的是，仅一个唯一的滚动体对于变形来说是决定性的，即其中心点具有与贴靠区段的最小的间距，在贴靠区段上，相关的滚道元件支撑在主体上。优选地，滚道元件然而以如下方式设计：在无承载的区段的区域中承载有多个滚动体，其中之前提到的滚动体受到最大的负载。无承载的区段的承载的滚动体的负载可以在计算中概括为唯一的第一单负载。第一总负载优选是由所有第一和第二单负载构成的总和。但第一总负载也可以是相关的滚动体传递的转矩。

可以设置的是，导向车具有多列，优选四列滚动体，其中针对每列滚动体获知所提到的第一总负载，其中从第一总负载计算出第二总负载，其方法是：第一总负载在考虑到配属的列的滚动体的压力角的情况下矢量地相加。第二总负载与此相应地等于外部负载，其作用到导向车上。利用本发明可以获知第二总负载的所有六个分量，即两个力分量和三个转矩分量。在此，沿导向车的运动方向滚动体几乎不传递力。

可以设置的是，测量导向车经过的路程，其中由经过的路程和第一总负载和/或第二总负载获知导向车的剩余使用寿命。为了获知剩余使用寿命参考相关的线性滚动轴承目录中的公式。经过的路程优选借助上面提到的距离传感器获知。但也可想到的是，导向车与马达驱动连接，马达装备有旋转编码器，其中经过的路程借助旋转编码器获知。此外可想到的是，导向车设有加速度传感器，其中通过测量的加速度的两次积分获知经过的路程。

此外要求保护导向车，其评估设备设定用于执行之前的方法中的一个方法。

要理解的是，之前提到的和随后还将阐述的特征可以不仅在分别说明的组合中，而且也在另外的组合中或单独地使用，而不会离开本发明的保护范围。

附图说明

本发明随后借助附图详细阐述。其中：

图1示出了根据本发明的第一实施方式的具有导向车的线性滚动轴承的粗略示意性的侧视图；

图2示出了根据图1的线性滚动轴承的粗略示意性的纵截面图；

图3示出了根据图1的线性滚动轴承的变形传感器的粗略示意性的局部截面图；

图4示出了根据本发明的第二实施方式的变形传感器的相应于图3的视图；

图5示出了根据本发明的第三实施方式的变形传感器的相应于图3的视图；

图6示出了根据图1的线性滚动轴承的横截面图；和

图7示出了根据本发明的第四实施方式的具有导向车的线性滚动轴承的相应于图6的横截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施方式的具有导向车20的线性滚动轴承10的粗略示意性的侧视图。线性滚动轴承10包括导轨12，导向车20沿纵轴线11的方向可运动地支承在导轨上。导轨12利用恒定的横截面形状（参见图6）沿纵轴线11的方向延伸。在导轨12的侧面上可以安置有尺寸标准件71，其在导轨12的整个长度上延伸。尺寸标准件71可以例如根据EP 1 052 480 B1实施。尺寸标准件与此相应地由钢板的带形成，其设有形式为彼此相同的矩形的缺口的标记72。与图1中的图示不同地，标记72在尺寸标准件的整个长度上分布地布置，其中标记具有恒定的分布间距。

导向车20包括主体30，其优选由未硬化的钢构成。在主体30的两个沿纵轴线11的方向对置的端部上分别紧固有分开的优选由塑料构成的端部盖50。在端部盖50之一上可以紧固有距离测量设备70，其包括距离传感器73，距离传感器例如根据EP 1 164 358 B1构建。距离传感器73可以具有至少一个发送线圈和至少一个接收线圈，其以如下方式布置：使接收线圈与发送线圈之间的电感耦合依赖于距离传感器73相对于尺寸标准件71的位置。距离传感器73与评估设备24联接，评估设备优选具有至少一个模数转换器和至少一个数字数据处理模块，例如微处理器或FPGA。评估设备24可以布置在距离测量设备70内。

此外，在图1中粗略示意性地画出了根据本发明的变形传感器60；60'；60''的布置，变形传感器参考图3至5更详细地描述。在导轨12的两个对置的侧面的每个侧面上例如存在两个车辆滚道（图6中的附图标记42），给车辆滚道分别配属两个变形传感器60；60'；60''，其布置在相关的车辆滚道或相应的滚道元件（图6中的附图标记40）的沿纵轴线11的方向对置的端部上。所有变形传感器60；60'；60''与评估设备24联接。

图2示出了根据图1的线性滚动轴承10的粗略示意性的纵截面图。剖切平面以如下方式安置，即，使其延伸通过一列连续环绕的滚动体21的滚动体21的中心点。滚动体21在连续的环绕通道中环绕，环绕通道由承载区域、返回通道33和两个转向通道51组成。与图2中的图示不同地，整个环绕通道几乎用滚动体21填充。承载区域由导轨12上的轨道滚道13和导向车20的滚道元件40上的车辆滚道42限界。滚动体21传递负载地在滚道13；42之间滚动，其中滚动体优选在预紧的情况下装入在那里。车辆滚道42、轨道滚道13和返回通道33笔直地和平行于纵轴线11地延伸。两个弯曲的转向通道51连接承载区域和返回通道33，从而滚动体21可以连续地环绕。

滚道元件44优选由硬化的钢构成，其中其传递负载地贴靠在主体30上的贴靠区段32上。滚道元件在此可以直接贴靠在主体30上，其中滚道元件由滚动体21的预紧力朝贴靠区段32挤压，并且在那里摩擦锁合地保持。但也可想到的是，滚道元件40材料锁合地与主体30连接，例如粘接。在滚道元件40的两个沿纵轴线11的方向对置的端部上，分别在主体30上设置了留空部31，从而滚道元件40在那里具有无承载的区段41，其没有贴靠在主体30上。备选地或附加地，在滚道元件40上可以设置类似的（未示出的）留空部。进一步可想到的是，滚道附件40沿纵轴线11的方向凸出超过主体30，以便形成无承载的区段。

在是EP 1 443 229 B1的主题的无承载的区段的区域中，滚道附件40通过滚动体21的力弯曲。在此证实的是，弯曲首先通过在图2中以附图标记22表示的决定性的滚动体造成。这是如下滚动体22，其中心点布置在无承载的区段41中，其中提到的中心点同时具有与贴靠区段22的最小的间距。无承载的区段41中的剩余的滚动体同样可以有助于变形，尽管不太强。本发明所基于的认识是，无承载的区段41的变形的大小是针对作用到一个或多个决定性的滚动体22上的第一单负载的程度。申请人的研究此外证实的是，无承载的区段41导致承载的滚动体21具有特别的均匀的负载分布，从而从作用到一个或多个决定性的滚动体22上的第一单负载可以获知作用到剩余的承载的滚动体21上的第二单负载。剩余的承载的滚动体21位于决定性的滚动体22之间。在近似的范围内，第二单负载是第一单负载的线性***相应观察的滚动体21的位置上的值的70%至130%之间。下边界首先在如下情况下是决定性的，在这些情况下，在无承载的区段41中多个滚动体是重要的。上边界首先在如下情况下是决定性的，在这些情况下，分别仅具有唯一的决定性的滚动体。借助FEM计算可以实现更准确的结果。在决定性的滚动体22之间的承载的滚动体的数量等于贴靠区段32的长度除以滚动体21的直径。要理解的是，该数量是整数，其在导向车运行时可以改变1。在负载计算的范围内，为了简单起见而利用非取整的或取整的值计算。

图3示出了根据图1的线性滚动轴承的变形传感器60的粗略示意性的局部截面图。局部截面图的方位在图2中用点划线示出，其中图2和3的剖切平面相同地选择。在图3中仅示出了主体30、滚道元件40和变形传感器60。变形传感器60以应变条61的形式构造，其在无承载的区段41的区域中在背对车辆滚道42的侧面上粘接到滚道元件40上。应变条61优选布置在如下部位上，在该部位上出现最大的由弯曲导致的材料镦锻，即尽可能靠近贴靠区段32。

替代应变条61也可以使用压电薄膜。在本发明的范围内，也可以利用压电薄膜测量导向车的静态的负载，只要该导向车发生运动。运动的滚动体于是导致压电薄膜的随时间改变的膨胀或镦锻，从而其提供适当的测量应力。

图4示出根据本发明的第二实施方式的变形传感器60'的相应于图3的视图。变形传感器60'是间距传感器62，其在无承载的区段41的区域中紧固在主体30上，其中其与滚道元件40对置地布置。利用间距传感器62能够测量滚道元件40的无承载的区段41与主体30之间的间距。间距传感器62例如可以电容式地、电感式地、光学地或机械地工作。其优选布置在如下部位上，在该部位上，滚道元件40由弯曲导致地经过最大的路程，即在滚道元件40的最外面的自由端部上。

图5示出了根据本发明的第三实施方式的变形传感器60''的相应于图3的视图。与图4不同地，变形传感器60''现在以间距传感器62的形式紧固在滚道元件41上，即紧固在面对主体30的侧面上。在其他方面适用于对图4的说明。

图6示出了根据图1的线性滚动轴承10的横截面。导向车20具有总共四列球形的滚动体21。相应的压力线25概括性地具有字母O的形状，因此呈O形布置。但本发明也可以用于线性滚动轴承10，其中滚动体具有X形布置。在每个滚道元件40上设置了总共两个车辆滚道42，其中滚道元件摩擦锁合地贴靠在主体30上。导向车20在横截面中来看U形地构造，其中导向车包绕导轨12。但本发明也可以用于U形的导轨，其包绕导向车。

在图6中，变形传感器60；60'；60''关于滚道元件40的方位分别以一个圆表示。要理解的是，变形传感器60；60'；60''没有布置在图6的剖切平面中，而是沿纵轴线11的方向布置在图3至5所示的部位上。横向于纵轴线11地，变形传感器60；60'；60''沿相应的压力线25的方向布置在滚道元件40的背对配属的车辆滚道42的侧面上。与此相应地，给每个滚道元件40配属四个变形传感器60；60'；60''，即在两个纵向端部上分别配属两个。

在压力线25与线性滚动轴承10的对称平面14之间的角度被称为压力角23。其在计算第二总负载的范围内需要。

图7示出根据本发明的第四实施方式的具有导向车20的线性滚动轴承10'的相应于图6的横截面。与图6不同地，线性滚动轴承10'具有滚柱形的滚动体21，其中给每个车辆滚道42配属分开的滚道元件40，其与主体30粘接。变形传感器60；60'；60''的方位类似于图6地分别以一个圆表示。

附图标记列表：

10线性滚动轴承（第一实施方式）

10' 线性滚动轴承（第四实施方式）

11纵轴线

12导轨

13轨道滚道

14对称平面

20导向车

21滚动体

22决定性的滚动体

23压力角

24评估设备

25压力线

30主体

31留空部

32贴靠区段

33返回通道

40滚道元件

41无承载的区段

42车辆滚道

50端部盖

51转向通道

60变形传感器（第一实施方式）

60'变形传感器（第二实施方式）

60''变形传感器（第三实施方式）

61应变条

62间距传感器

70距离测量设备

71尺寸标准件

72标记

73距离传感器。

Claims (10)

1.用于与伸长的导轨（12）一起使用的导向车（20），其中导向车（20）包括至少一列连续环绕的滚动体（21），滚动体传递负载地在配属的车辆滚道（42）上滚动，其中车辆滚道（42）平行于纵轴线（11）地延伸，其中车辆滚道（42）布置在滚道元件（40）上，滚道元件与导向车（20）的主体（30）连接，其中滚道元件（40）具有至少一个无承载的区段（41），无承载的区段沿纵轴线（11）的方向布置在滚道元件（40）的端部上，其中无承载的区段（41）没有支撑在主体（30）上，

其特征在于，设置了至少一个变形传感器（60；60'；60''），变形传感器布置在导向车（20）上的分别配属的无承载的区段（41）的区域中，其中利用至少一个变形传感器（60；60'；60''）能够测量滚道元件（40）的配属的无承载的区段（41）的变形，其中至少一个变形传感器与评估设备（24）联接。

2.根据权利要求1所述的导向车，其中至少一个变形传感器（60'）包括应变条（61）和/或压电薄膜，应变条和/或压电薄膜在无承载的区段（41）的区域中在背对车辆滚道（42）的侧面上牢固地与滚道元件（40）连接。

3.根据权利要求1所述的导向车，其中至少一个变形传感器（60'；60''）包括间距传感器（62），利用间距传感器能够测量滚道元件（40）的无承载的区段（41）与主体（30）之间的间距。

4.根据权利要求3所述的导向车，其中间距传感器（62）选择性地紧固在主体（30）或滚道元件（40）上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的导向车，其中滚道元件（40）具有至少两个无承载的区段（41），其沿纵轴线（11）的方向布置在滚道元件（40）的对置的端部上，其中给所述滚道元件（40）的至少一个车辆滚道（42）配属两个变形传感器（60；60'；60''），其沿纵轴线（11）的方向布置在滚道元件（40）的对置的端部上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的导向车，其中导向车（20）设有距离传感器（73），利用距离传感器，通过扫描导轨（12）上的尺寸标准件（71）能够获知导向车（20）与导轨（12）之间的相对位置，其中距离传感器（73）与评估设备（24）联接。

7.一种用于运行根据权利要求5或6所述的导向车的方法，其中借助两个变形传感器（60；60'；60''）测量配属于车辆滚道（42）的两个无承载的区段（41）的变形，其中由提到的变形分别获知作用到分别对于相关的变形来说决定性的滚动体（22）上的第一单负载，其中由第一单负载获知作用到在决定性的滚动体（22）之间布置的滚动体（21）上的多个第二单负载，其中由第一和第二单负载获知第一总负载。

8.根据权利要求7所述的方法，其中导向车（20）具有多列，优选四列滚动体（21），其中针对每列滚动体（21）获知所提到的第一总负载，其中从第一总负载计算出第二总负载，其方法是：第一总负载在考虑到配属的列的滚动体（21）的压力角（23）的情况下矢量地相加。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中测量导向车（20）经过的路程，其中由经过的路程和第一总负载和/或第二总负载获知导向车（20）的剩余使用寿命。

10.根据权利要求5或6所述的导向车（20），其中评估设备（24）设定用于执行根据权利要求7至9中任一项所述的方法。