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Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung zur sensortechnisch unterstützten manuellen Prüfung von Wälzführungen sowie ein Verfahren zur sensortechnisch unterstützten manuellen Prüfung von Wälzführungen.
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Bei der Herstellung von Wälzführungen, die beispielsweise aus einer Gewindespindel und einer linearbeweglich daran aufgenommenen, auch als Spindelmutter bezeichneten Kugelumlaufbuchse, gebildet werden, wird nach der Montage der Spindelmutter auf die Gewindespindel, bei der ein Einfüllen der vorzugsweise kugelförmig ausgebildeten Wälzkörper in einen Zwischenraum zwischen Spindelmutter und Gewindespindel durchgeführt wird, ein manueller Prüfprozess durchgeführt. Mit diesem Prüfprozess soll die Zusammenwirkung von Gewindespindel, Spindelmutter und Wälzkörpern überprüft werden, um eventuelle toleranzbedingte Unterschiede im Bewegungswiderstand zwischen Spindelmutter und Gewindespindel zu ermitteln und gegebenenfalls durch Nacharbeit beseitigen zu können. Für die Durchführung des Prüfprozesses wird die Gewindespindel zunächst von der Prüfperson mit ihrer Spindelachse in vertikaler Richtung ausgerichtet und anschließend von der Prüfperson mit einem unteren Endbereich auf ein Drehlager aufgesetzt. In einem nächsten Schritt wird die Gewindespindel mit der einen Hand der Prüfperson an einem oberen Endbereich Dreh beweglich abgestützt. Mit der anderen Hand ergreift die Prüfperson die Spindelmutter und führt, insbesondere mehrfach, eine lineare Verlagerung der Spindelmutter gegenüber der Gewindespindel durch, vorzugsweise über den gesamten Verstellweg, der von der Gestaltung der Gewindespindel und der Spindelmutter abhängig ist, durch. Werden von der Prüfperson während der Durchführung der Verlagerung beispielsweise Bewegungswiderstände erkannt, kann in einem nachfolgenden Schritt eine optische Inspektion der Gewindespindel vorgenommen werden und gegebenenfalls eine Nachbearbeitung der Gewindespindel durchgeführt werden. Sofern keine Abweichungen an der Gewindespindel feststellbar sind, kann beispielsweise eine Demontage der Spindelmutter vorgenommen werden, um die Kugelführungen innerhalb der Spindelmutter zu inspizieren und gegebenenfalls nachzubearbeiten oder auszutauschen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Prüfeinrichtung für eine manuelle Prüfung von Wälzführungen und ein Verfahren zur manuellen Prüfung von Wälzführungen bereitzustellen, die nur eine kurze Einlernzeit einer Prüfperson erfordern.
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Diese Aufgabe wird für eine Prüfeinrichtung zur sensortechnisch unterstützten manuellen Prüfung von Wälzführungen mit den nachstehenden Merkmalen gelöst: die Prüfeinrichtung umfasst einen Handschuh aus einem flexiblen Material, der für eine zumindest teilweise Umhüllung von Fingern einer menschlichen Hand ausgebildet ist und der mit einem Beschleunigungssensor zur Erfassung einer Beschleunigung des Handschuhs und/oder mit einem Mikrofon zur Erfassung eines Bewegungsgeräuschs der Wälzführung versehen ist und der an einem Fingerbereich mit einem Drucksensor zur Erfassung einer über den Handschuh in eine Wälzführung eingeleiteten Druckkraft ausgerüstet ist, wobei der Beschleunigungssensor und/oder das Mikrofon sowie der Drucksensor elektrisch mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, die für eine Erfassung von Sensorsignalen des Beschleunigungssensors und/oder des Mikrofons sowie des Drucksensors ausgebildet ist und die zur Ermittlung eines Qualitätswerts anhand der Sensorsignale des Beschleunigungssensors und/oder des Mikrofons sowie des Drucksensors eingerichtet ist, wobei der Qualitätswert ein Wälzverhalten der geprüften Wälzführung repräsentiert.
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Das Konzept der Prüfeinrichtung zur sensortechnisch unterstützten manuellen Prüfung von Wälzführungen besteht darin, die Beurteilung der Eigenschaften der Wälzführung, die bislang rein von den körpereigenen sensorischen Fähigkeiten der Prüfperson abhängig sind, zumindest teilweise in einen reproduzierbaren Prüfprozess zu überführen und somit eine Arbeitserleichterung für eine routiniert arbeitende Prüfperson und eine Verkürzung der Einarbeitungszeit für eine neu mit dem Prüfprozess konfrontierte Prüfperson zu ermöglichen.
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Hierzu ist vorgesehen, dass die Prüfperson an derjenigen Hand, die während der Durchführung des Prüfprozesses die Spindelmutter ergreift, einen Handschuh trägt, der mit unterschiedlichen Sensoren versehen ist und dem eine Auswerteeinrichtung zugeordnet ist, die zur Verarbeitung der Sensorsignale der Sensoren des Handschuhs ausgebildet ist.
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Grundsätzlich ist der Handschuh mit wenigstens einem Drucksensor versehen, der die Aufgabe hat, eine Kraftübertragung zwischen wenigstens einem Finger der Prüfperson und der Wälzführung zu ermitteln, um dadurch eine Aussage darüber treffen zu können, ob Bewegungen der Hand der Prüfperson überhaupt in einen Zusammenhang mit der linearen Verlagerung der Spindelmutter längs der Gewindespindel stehen. Der Drucksensor kann eine einzige Druckmesszelle oder eine Vielzahl von Druckmesszellen aufweisen und beispielsweise als kapazitiver Sensor oder als Piezoelektrischer Sensor oder Sensorarray ausgebildet sein.
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Ferner kann der Handschuh mit einem Beschleunigungssensor ausgerüstet sein, der zur Erfassung einer Beschleunigung des Handschuhs während der Durchführung des Prüfvorgangs ausgebildet ist. Beispielhaft umfasst der Beschleunigungssensor ein kleines Gewicht, das an einem freien Endbereich eines Biegebalkens angeordnet ist, wobei der Biegebalken in Abhängigkeit von einer einwirkenden Beschleunigung deformiert wird und die Deformation des Biegebalkens aufgrund von Kapazitätsänderungen oder piezoelektrischen Spannungen zu einer Veränderung eines vom Beschleunigungssensor bereitgestellten elektrischen Signals führt. Eine typische Ausführungsform eines derartigen Beschleunigungssensors ist ein mikro-elektromechanisches System (MEMS) auf Siliziumbasis, wie es auch bei Mobiltelefonen oder im Automobilbereich eingesetzt wird. Die Auswerteeinrichtung ist zur Verarbeitung eines vom Beschleunigungssensor bereitgestellten elektrischen Beschleunigungssignals eingerichtet und nutzt das Beschleunigungssignal zur Ermittlung eines Qualitätswerts. Dieser vom Bewegungswiderstand zwischen Gewindespindel und Spindelmutter abhängige Qualitätswert drückt aus, ob die Wälzführung dem vorgegebenen Qualitätsniveau entspricht oder ob dies nicht der Fall ist und eine Nacharbeit an der Wälzführung erforderlich ist.
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Ergänzend oder alternativ kann der Handschuh mit einem Mikrofon zur Erfassung eines Bewegungsgeräuschs der Wälzführung während der Durchführung des Prüfvorgangs ausgerüstet sein. Hierbei liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die Abwälzvorgänge der Wälzkörper, die in einer in der Spindelmutter aufgenommenen Kugelumlaufführung geführt sind und jeweils bereichsweise auf der Gewindeoberfläche der Gewindespindelabwälzen, eine Geräuschentwicklung stattfindet, wobei die auftretenden Geräusche beispielsweise im Hinblick auf einen Geräuschpegel und/oder im Hinblick auf ein Frequenzspektrum von der Auswerteeinrichtung ausgewertet werden können, um die Ermittlung des Qualitätswerts zu ermöglichen.
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Die Auswerteeinrichtung ist beispielhaft als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgebildet und führt die Verarbeitung der eintreffenden Sensorsignale mit einem Computerprogramm durch, das in der Auswerteeinrichtung gespeichert ist.
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Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung an dem Handschuh oder in dem Handschuh angeordnet ist und eine eigene elektrische Spannungsversorgung, insbesondere in der Art eines Akkumulators, aufweist. Hierdurch wird eine maximale Bewegungsfreiheit für die Prüfperson bei der Durchführung des Prüfprozesses gewährleistet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich jeweils auf einen Prüfprozess, bei dem eine Wälzlagerung geprüft wird, die als Kombination einer Gewindespindel und einer Spindelmutter ausgebildet ist. Es versteht sich, dass auch anders geartete Wälzlagerungen wie beispielsweise Kugellager oder Kugelumlaufbuchsen für Stangenführungen mit der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung geprüft werden können.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Auswerteeinrichtung derart eingerichtet ist, dass der Qualitätswert aus einem vom Beschleunigungssensor ermittelten Geschwindigkeitsverlauf und/oder aus einem vom Beschleunigungssensor ermittelten Beschleunigungsverlauf und/oder aus einer vom Beschleunigungssensor ermittelten maximalen Beschleunigung und/oder aus einem vom Mikrofon ermittelten Schallpegelverlauf und/oder aus einem vom Mikrofon ermittelten maximalen Schallpegel berechnet wird.
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Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass bei der Durchführung des Prüfprozesses zunächst eine zumindest im Wesentlichen konstante Beschleunigung der Spindelmutter bis auf eine Zielgeschwindigkeit vorgenommen wird und diese Zielgeschwindigkeit nahezu über die gesamte untersuchte Messstrecke, die im Wesentlichen der Länge der Gewindespindel entspricht, konstant ist. Bei einer Annäherung der Spindelmutter an den Endbereich der Gewindespindel wird eine zumindest im Wesentlichen konstante Abbremsung der Spindelmutter durchgeführt.
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Tritt während der Durchführung der Relativbewegung zwischen Spindelmutter und Spindel eine Abbremsung (negative Geschwindigkeitsänderung) der Spindelmutter auf, die nicht von der Prüfperson veranlasst ist, sondern vielmehr auf Unzulänglichkeiten der Komponenten der Wälzführung, insbesondere auf einen lokal höheren Bewegungswiderstand zwischen Spindelmutter und Gewindespindel, zurückzuführen ist, kann durch den von der Auswerteeinrichtung berechneten Qualitätswert, der beispielsweise als Zahlenwert innerhalb eines vorgegebenen Intervalls ausgedrückt wird, eine Angabe darüber gemacht werden, ob der Prüfprozess trotz der aufgetretenen Geschwindigkeitsänderungen positiv abgeschlossen werden konnte oder aufgrund einer Schwellwertüberschreitung eine Nacharbeit an der untersuchten Wälzführung erforderlich ist.
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Bei einer Betrachtung des Geschwindigkeitsverlaufs werden Schwankungen in der Geschwindigkeit zwischen Spindelmutter und Gewindespindel von der Auswerteeinrichtung bewertet und bei Vorliegen von Geschwindigkeitsabweichungen, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, erfolgt eine Ausgabe eines Qualitätswerts, mit dem ausgedrückt wird, dass der Prüfprozess negativ abgeschlossen wurde und eine Nacharbeit an der Wälzführung erforderlich ist.
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Bei einer Betrachtung des Beschleunigungsverlaufs kann vorgesehen werden, dass, insbesondere negative, Beschleunigungen, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, zu einem Qualitätswert führen, mit dem ausgedrückt wird, dass die untersuchte Wälzführung die Überprüfung nicht bestanden hat und eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
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Bei einer Betrachtung des Schallpegelverlaufs kann vorgesehen werden, dass Schallpegel, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, zu einem Qualitätswert führen, mit dem ausgedrückt wird, dass die untersuchte Wälzführung die Überprüfung nicht bestanden hat und eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
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Prinzipiell können der Geschwindigkeitsverlauf, der Beschleunigungsverlauf und der Schallpegelverlauf auch für eine Mustererkennung verwendet werden, bei der im Zuge des Prüfprozesses wiederkehrende Muster in den jeweiligen Pegelverläufen analysiert werden. Diese wiederkehrenden Muster können entweder Eingang in den Qualitätswert finden oder als separate Information von der Auswerteeinrichtung ausgegeben werden, um der Prüfperson beispielsweise Hinweise darauf geben zu können, dass in einer Kugelführung in der Spindelmutter eine Unregelmäßigkeit ist, die bei jeder Kugel, die diese Unregelmä-ßigkeit passiert, zu einem entsprechenden Ereignis im Pegelverlauf führt.
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Grundsätzlich kann auf der Basis der Signale des Beschleunigungssensors von der Auswerteeinrichtung auch eine Positionsinformation berechnet werden, mit der eventuelle mangelhafte Stellen längs der Gewindespindel, die zu entsprechenden Ereignissen in einem der Pegelverläufe führen, zumindest qualitativ als Bereichsangabe, gegebenenfalls auch quantitativ als exakte Positionsangabe, lokalisiert werden können.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteeinrichtung für eine Anpassung des Qualitätswerts in Abhängigkeit von einem vom Drucksensor ermittelten Druckwert ausgebildet ist. Hierbei liegt die Überlegung zugrunde, dass eine Kopplung zwischen der Hand der Prüfperson und der Spindelmutter der Wälzführung einen erheblichen Einfluss auf die im Zuge des Prüfprozesses zu erwartenden Ergebnisse hinsichtlich eines Pegelverlaufs für ein Sensorsignal des Beschleunigungssensors und oder ein Sensorsignal des Mikrofons hat. Beispielhaft ist davon auszugehen, dass bei einem sehr festen Ergreifen der Spindelmutter aufgrund der dadurch relativ starren Kopplung zwischen der Hand der Prüfperson und der Spindelmutter bei der Bewegung der Spindelmutter längs der Gewindespindel eine höhere Massenträgheit wirksam ist als dies bei einem sehr lockeren Ergreifen der Spindelmutter der Fall ist. Hieraus ergibt sich die Erwartungshaltung, dass bei Vorliegen einer Fehlstelle an der Gewindespindel im Fall des festen Ergreifens eine geringere Beschleunigungsänderung vorliegt als im Falle eines lockeren Ergreifens, was bei der Auswertung des Beschleunigungsverlaufs oder des Geschwindigkeitsverlauf berücksichtigt werden kann, um ein besonders präzises Bewertungsergebnis zu erlangen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung eine zeitliche Zuordnung zwischen den Beschleunigungssignalen, die vom Beschleunigungssensor bereitgestellt werden, und den Drucksignalen, die vom Drucksensor bereitgestellt werden, vornimmt. Hiermit kann beispielsweise vermieden werden, dass ein hoher Beschleunigungswert, der dadurch zustande kam, dass die Prüfperson die Spindelmutter zu locker gegriffen hat, was sich in einem niedrigen Druckwert äußern würde, und dadurch mit den Fingern an der Oberfläche der Spindelmutter abgerutscht ist, zu einer negativen Bewertung der überprüften Wälzführung führt. Vielmehr sollte in einem solchen Fall ein Signal von der Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden, mit dem ausgedrückt wird, dass der Messvorgang ungültig ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Handschuh mehrere Fingerbereiche aufweist, die jeweils zur zumindest bereichsweisen Aufnahme eines Fingers einer menschlichen Hand ausgebildet sind und dass wenigstens zwei Fingerbereiche, insbesondere ein Zeigefingerbereich und ein Daumenbereich, jeweils mit einem Stellungssensor ausgerüstet sind, wobei die wenigstens zwei Stellungssensoren mit der Auswerteeinrichtung verbunden sind, die für eine Ermittlung einer relativen Lage der wenigstens zwei Fingerbereiche zueinander anhand der elektrischen Sensorsignale der beiden Stellungssensoren eingerichtet ist. Mit derartigen Stellungssensoren, die beispielsweise als Anordnung mehrerer Dehnungsmessstreifen ausgebildet sein können, wird die Auswerteeinrichtung in die Lage versetzt, eine Überprüfung vorzunehmen, ob die Prüfperson eine zur Durchführung des Prüfprozesses erforderliche Greifweise für die Spindelmutter einhält oder ob dies nicht der Fall ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sensorsignale der jeweiligen Stellungssensoren mit dem Drucksignal des wenigstens einen Drucksensors in der Auswerteeinrichtung kombiniert werden, um daraus eine qualitativ hochwertige Informationen über den Greifvorgang bzw. Greifzustand der Prüfperson erhalten zu können.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an wenigstens zwei der Fingerbereiche des Handschuhs, vorzugsweise an allen Fingerbereichen des Handschuhs, eine Elektrode oder Elektrodenanordnung ausgebildet ist, die für eine, insbesondere elektrisch konduktive oder induktive, Ermittlung eines Greifkontakts zwischen dem jeweiligen Fingerbereich und der Wälzführung ausgebildet sind. Mit derartigen Elektroden kann einerseits eine Statusinformation erzeugt werden, die darauf abzielt, ob die Prüfperson die Spindelmutter der Wälzführung in korrekter Weise ergriffen hat. Ergänzend oder alternativ kann mit den Elektroden eine Leitfähigkeitsmessung für die Spindelmutter durchgeführt werden, um beispielsweise feststellen zu können ob zwischen Spindelmutter und Gewindespindel die korrekte Anzahl von Wälzkörper, insbesondere Kugeln, eingebracht ist und/oder die korrekte Menge an Schmierstoff bzw. der korrekte Schmierstoff eingesetzt wurde. Eine derartige Leitfähigkeitsmessung kann insbesondere gegenüber einem an der Gewindespindel angelegten elektrischen Potenzial durchgeführt werden, wobei hierzu wahlweise eine elektrische Gleichspannung oder eine Wechselspannung eingesetzt werden kann.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Handschuh eine Lagesensorik, vorzugsweise ein Gyroskop, insbesondere ein Mehrachs-Gyroskop, aufweist, das zur Bestimmung einer räumlichen Ausrichtung des Handschuhs ausgebildet ist und das elektrisch mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist, wobei die Auswerteeinrichtung für eine Korrektur des Qualitätswerts in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Lagesensorik ausgebildet ist. Hierbei liegt die Überlegung zugrunde, dass die Qualität des Prüfprozesses durchaus erheblich von der räumlichen Ausrichtung der Spindelachse abhängig ist, die vorzugsweise in vertikaler Richtung ausgerichtet sein sollte. Da sich durch die Ausrichtung der Spindelachse auch die Ausrichtung der Spindelmutter bestimmt, die mit der Hand der Prüfperson ergriffen wird, kann über die Nutzung der Sensorsignale der Lagesensorik ein Rückschluss auf die räumliche Ausrichtung des Handschuhs und von dort auch auf die räumliche Ausrichtung der Wälzführung gezogen werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drucksensor für eine räumliche Auflösung von Druckkräften ausgebildet ist, die vom Handschuh auf die Wälzführung übertragen werden können, und dass die Auswerteeinrichtung für eine Ermittlung einer Haltekraft quer zu einer Längsachse der Wälzführung und/oder einer Vorschubkraft parallel zur Längsachse der Wälzführung und/oder eines Drehmoments um die Längsachse der Wälzführung ausgebildet ist und dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Verlauf und/oder einen Maximalwert der Haltekraft und/oder der Vorschubkraft und/oder des Drehmoments für die Berechnung des Qualitätswerts zu berücksichtigen. Beispielhaft kann der Drucksensor mehrere Druckaufnehmer beinhalten, die zur Erfassung von Druckkräften in unterschiedlichen Raumrichtungen ausgebildet sind. Hierdurch wird eine Auflösung der vom jeweiligen Finger der Prüfperson auf die Wälzführung übertragenen Druckkräfte in unterschiedlichen Raumrichtungen ermöglicht, sodass eine präzise Aussage darüber möglich ist, mit welcher Greifkraft die Wälzlagerung gegriffen wird und welche Reaktionskräfte bei der Durchführung des Prüfprozesses auftreten.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Beschleunigungssensor für eine räumliche Auflösung von Beschleunigungen ausgebildet ist, die vom Handschuh auf die Wälzführung übertragen werden können, und dass die Auswerteeinrichtung für eine Ermittlung einer Längsbeschleunigung parallel zur Längsachse der Wälzführung und/oder einer Querbeschleunigung quer zur Längsachse der Wälzführung ausgebildet ist und dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Verlauf und/oder einen Maximalwert der Längsbeschleunigung und/oder der Querbeschleunigung für die Berechnung des Qualitätswerts zu berücksichtigen. Hierdurch kann in der Auswerteeinrichtung ein sonders präzises Abbild der auftretenden Beschleunigungen während der Durchführung des Prüfprozesses erzeugt werden, das bei der Ermittlung des Qualitätswerts einbezogen werden kann, um mit dem Prüfergebnis möglichst nahe an ein Prüfergebnis zu kommen, dass von einer sehr erfahrenen Prüfperson rein manuell ermittelt wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Mikrofon als optisches Mikrofon ausgebildet ist und dass dem Handschuh eine Laserlichtquelle zugeordnet ist, die für eine Bereitstellung von elektromagnetischen Wellen auf eine Oberfläche der Wälzführung ausgebildet ist, wobei das optische Mikrofon zur Detektion von reflektierten elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist, die von der Laserlichtquelle bereitgestellt und von der Wälzführung reflektiert werden. Mit dieser Technologie lässt sich eine besonders präzise Auflösung von Schallereignissen durchführen, die während der Durchführung des Prüfprozesses auftreten, um dadurch eine verbesserte Qualitätsbeurteilung für die zu prüfende Wälzführung durchführen zu können. Die hierfür einsatzbare Technologie ist beispielsweise dem US-Patent
US 11378551 B2 zu entnehmen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung ein, insbesondere als neuronales Netzwerk ausgebildetes, lernfähiges Computerprogramm aufweist, das für eine Verarbeitung von elektrischen Signalen des Beschleunigungssensors und/oder des Mikrofons sowie des Drucksensors zu einem Datensatz sowie und für eine Zuordnung eines Qualitätswerts zu dem ermittelten Datensatz in Abhängigkeit von einer Nutzereingabe ausgebildet ist. Dieses Computerprogramm kann auch als künstliche Intelligenz bezeichnet werden und wird in einer ersten Phase zunächst von einer erfahrenen Prüfperson angelernt. Dieser Anlernvorgang besteht darin, dass die Prüfperson eine Reihe von Wälzführungen überprüft und zu jeder geprüften Wälzführung einen Qualitätswert angibt. Das Computerprogramm ist derart eingerichtet, dass es die bei der Durchführung des Prüfprozesses auftretenden Signalpegel des Beschleunigungssensors und/oder des Mikrofons sowie gegebenenfalls des Drucksensors zu einem Datensatz zusammenführt und aus diesem Datensatz mehrere Abstimmungsparameter ableitet, die in Korrelation mit dem von der Prüfperson vorgegebenen Qualitätswert gesetzt werden. Hierdurch wird das Computerprogramm nach einer gewissen Anzahl von Prüfvorgängen in die Lage versetzt, das Prüfungsergebnis der Prüfperson allein auf Basis von Signalen des Beschleunigungssensors und/oder des Mikrofons und/oder des Drucksensors vorherzusagen, wobei diese Vorhersage im Rahmen einiger weiterer Prüfungsvorgänge von der Prüfperson bestätigt werden kann, um den Lernprozess zu verfeinern. Am Ende des Lernprozesses ist vorgesehen, dass allein das in der Auswerteeinrichtung ablaufende Computerprogramm eine Entscheidung darüber treffen kann, ob die Wälzführung dem vorgegebenen Qualitätskriterien entspricht oder ob eine Nacharbeit an der jeweils untersuchten Wälzführung notwendig ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird für ein Verfahren zur sensortechnisch unterstützten manuellen Prüfung von Wälzführungen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung mit den folgenden Schritten gelöst: Bereitstellen einer Wälzführung, die eine Gewindespindel und eine verschieblich auf der Gewindespindel gelagerte Spindelmutter aufweist, Abstützen der Gewindespindel auf einem Drehlager, wobei eine Längsachse der Gewindespindel in vertikaler Richtung ausgerichtet wird, Ergreifen der Spindelmutter durch einen Benutzer unter Verwendung der Prüfeinrichtung an einer Außenumfangsfläche und Durchführen einer linearen Verlagerung der Spindelmutter gegenüber der Gewindespindel, Durchführen der Ermittlung des Qualitätswerts während oder nach der Durchführung der linearen Verlagerung der Spindelmutter gegenüber der Gewindespindel sowie Ausgabe des ermittelten Qualitätswerts.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine Prüfeinrichtung zur sensortechnisch unterstützten manuellen Prüfung von Wälzführungen, und
- 2 eine schematische Darstellung eines Prüfprozesses für eine Wälzführung unter Verwendung der Prüfeinrichtung gemäß der 1.
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Eine in der 1 gezeigte Prüfeinrichtung 1 dient rein exemplarisch zur Qualitätskontrolle einer schematisch in der 2 dargestellten Wälzführung 2 und verbindet hierbei die große Anpassungsfähigkeit einer nicht gezeigten menschlichen Prüfperson mit der hohen Präzision und Wiederholgenauigkeit eines messtechnischen Systems, das mehrere nachstehend näher beschriebene Sensoren umfasst.
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Beispielhaft ist die schematisch in der 2 dargestellte, zu überprüfende Wälzführung 2 als Spindelanordnung ausgebildet, die eine Gewindespindel 3 und eine an der Gewindespindel 3 gelagerte Spindelmutter 4 umfasst, die gemäß der Darstellung der 2 von einer Hand einer nicht näher dargestellten Prüfperson umgriffen ist, wobei von der Hand nur die Fingerspitzen sichtbar sind.
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Die längs einer Spindelachse 5 erstreckte Gewindespindel 3 ist mit einem nur schematisch dargestellten Außengewinde versehen, das auf nicht gezeigte Kugeln angepasst sind, die in der Spindelmutter 4 in ebenfalls nicht gezeigten Kugelumlaufführungen aufgenommen sind. Die Steigung des außen Gewindes der Gewindespindel 3 und die Dimensionierung der Kugeln sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine Einleitung einer parallel zur Mittelachse 5 ausgerichteten Vortriebskraft auf die Spindelmutter 4 zu einer Rotation der Gewindespindel 3 um die Spindelachse 3 führt. Eine derartige Wälzführung 2 kann beispielsweise als Getriebeanordnung zur Umsetzung einer Rotationsbewegung eines nicht dargestellten Elektromotors in eine lineare Bewegung einer mit der Spindelmutter 4 verbundenen, nicht gezeigten Maschinenkomponente genutzt werden.
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Die Wälzführung 2 kann rein exemplarisch mit einer Schrittabfolge hergestellt werden, die in einem ersten Schritt ein Aufschieben der Spindelmutter 4 auf die Gewindespindel 3 umfasst, wobei zu diesem Zeitpunkt noch keine Kugeln in der wenigstens einen Kugelumlaufführung der Spindelmutter 4 aufgenommen sind. In einem zweiten Schritt werden die Kugeln an einer axialen Stirnseite der Spindelmutter 4 in einen Einfüllschacht der Kugelumlaufführung gefüllt, wodurch eine formschlüssige Kopplung zwischen der Gewindespindel 3 und der Spindelmutter 4 hergestellt wird. In einem nachfolgenden dritten Schritt wird der Einfüllschacht verschlossen. Anschließend erfolgt in einem vierten Schritt die Durchführung eines Prüfprozesses, um festzustellen, ob die Wälzführung 2 eine leichtgängige und spielarme Relativbewegung zwischen der Spindelmutter 4 und der Gewindespindel 3 ermöglicht oder ob noch eine Nacharbeit an der Wälzführung 2 erforderlich ist. Hierzu wird die Wälzführung 2 derart ausgerichtet, dass die Spindelachse 5 vertikal verläuft. Anschließend wird die Gewindespindel 3 mit einem ersten Endbereich auf ein Drehlager 6 aufgesetzt, das seinerseits auf einem nicht dargestellten Tisch aufgelegt sein kann und das eine reibungsarme Drehbewegung für die Gewindespindel 3 gegenüber dem Tisch gewährleistet. Ferner wird die Spindelmutter 4 mit einer Hand von der Prüfperson in der Weise umgriffen, wie dies in der 2 erkennbar ist, während die Prüfperson mit der anderen Hand in nicht näher dargestellter Weise an einem zweiten Endbereich 8 die Spindelmutter 4 stabilisiert. Anschließend wird die Spindelmutter 4 längs der Spindelachse 5 mehrfach zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich hin- und herbewegt, wobei die Erfassung von Sensorsignalen der in der Prüfeinrichtung 1 integrierten Sensoren und die Auswertung dieser Sensorsignale vorgenommen wird, um daraus einen Qualitätswert zu errechnen, mit dem dargestellt werden kann, ob die Wälzführung 2 den Qualitätsansprüchen genügt oder ob dies nicht der Fall ist.
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Zur Durchführung dieses Prüfvorgangs ist die Prüfeinrichtung 1 vorgesehen, die rein exemplarisch in der Art eines Handschuhs für eine menschliche Hand ausgebildet ist und eine Reihe von Sensoren aufweist.
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Beispielhaft wird davon ausgegangen, dass die Prüfeinrichtung 1 einen Handschuh 20 aus einem flexiblen Textilmaterial umfasst, den eine nicht dargestellte Prüfperson wie einen üblichen Handschuh anziehen kann. Der Handschuh 20 weist Handschuhfinger 21 bis 25 für jeden Finger der Hand der Prüfperson auf, wobei jedem der Handschuhfinger 21 bis 25 im Bereich der Fingerkuppe ein Drucksensor 31 bis 35 zugeordnet ist. Jede der Drucksensoren 31 bis 35 ist über eine zugeordnete Sensorleitung 36 bis 40 elektrisch mit einer Auswerteeinrichtung 81 verbunden. Die Drucksensoren 31 bis 35 können zur Erfassung einer Druckkraft in genau einer Raumrichtung oder zur Erfassung von Druckkräften in mehreren Raumrichtungen ausgebildet sein und stellen jeweils ein von der ermittelten Druckkraft abhängiges elektrisches Sensorsignal oder von den ermittelten Druckkräften abhängige elektrischen Sensorsignale an die Auswerteeinrichtung 81 bereit.
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Dem ersten Handschuhfinger 21, der zur Aufnahme des Daumens dient, ist ein Beschleunigungssensor 82 zugeordnet, der über eine Sensorleitung 83 mit der Auswerteeinrichtung 81 verbunden ist. Ferner ist dem zweiten Handschuhfinger 22, der zur Aufnahme des Zeigefingers dient, ein Mikrofon 84 zugeordnet, das über eine Sensorleitung 85 mit der Auswerteeinrichtung 81 verbunden ist. Rein exemplarisch kann das Mikrofon 84 als Körperschallmikrofon ausgebildet sein, um eine kontaktbehaftete Aufnahme von Schallereignissen zu ermöglichen.
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Ferner ist jedem der Handschuhfinger 21 bis 25 ein Stellungssensor 41 bis 45 zugeordnet, der über eine jeweilige Sensorleitung 46 bis 50 mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist. Jeder der Stellungssensoren 41 bis 45 ermöglicht die Ermittlung einer Krümmung des jeweiligen Handschuhfingers 21 bis 25, sodass die Auswerteeinrichtung 81 anhand der Sensorsignale der jeweiligen Stellungssensoren 41 bis 45 jeweils eine relative Stellung sämtlicher Handschuhfinger 21 bis 20 zueinander ermitteln kann.
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Rein exemplarisch ist im Bereich des Handrückens des Handschuhs 20 eine Lagesensorik 86 angeordnet, die über eine zugeordnete Sensorleitung 87 mit der Auswerteeinrichtung 81 verbunden ist. Die Aufgabe der Lagesensorik besteht darin, ein Sensorsignal an die Auswerteeinrichtung 81 bereitzustellen, mit dem eine räumliche Ausrichtung des gesamten Handschuhs 20 beschrieben wird.
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Die Auswerteeinrichtung 81 umfasst einen Mikroprozessor 88, einen Energiespeicher 89 sowie eine nicht näher dargestellte elektronische Schaltungsperipherie, die für eine korrekte Spannungsversorgung des Mikroprozessors 88 sowie für die Bereitstellung der Sensorsignale der verschiedenen Sensoren an den Mikroprozessor 88 ausgebildet ist. Der Energiespeicher 89 ist insbesondere als Akkumulator ausgebildet und dient der elektrischen Versorgung des Mikroprozessors 88 sowie sämtlicher am Handschuh 20 angeordneter Sensoren.
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Abweichend von der rein schematischen Darstellung der 1 ist in der Praxis vorgesehen, dass die Drucksensoren 31 bis 35 und das Mikrofon 84 an der Handinnenfläche des Handschuhs 20 angeordnet sind, während die Stellungssensoren 41 bis 45, die Auswerteeinrichtung 81, der Beschleunigungssensor 82 und die Lagesensorik 86 im Bereich des Handrückens des Handschuhs 20 angeordnet sind.
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Der Mikroprozessor 88 der Auswerteeinrichtung 81 ist derart programmiert, dass er während einer Lernphase, die vorzugsweise von einer erfahrenen Prüfperson durchgeführt wird, eine automatische Parametrisierung vornimmt und nach dem Abschluss der Lernphase unter Verwendung der Parametrisierung auch bei Nutzung der Prüfeinrichtung 1 durch eine weniger erfahrene Prüfperson eine präzise Bewertung der jeweils untersuchten Wälzlagerung ermöglicht. Diese automatisierte Parametrisierung erfolgt vorzugsweise unter Nutzung eines neuronalen Netzwerks oder einer anderen Technologie der künstlichen Intelligenz.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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