[发明专利]磨损监测装置和滚珠螺杆

说明书

本发明涉及一种用于具有铁磁性滚动体的机器元件，特别是用于滚珠螺杆传动装置或线性轴承的磨损监测装置，该装置用于监测滚动体的磨损，该装置包括用于产生测量磁场的至少一个磁体和用于测量该测量磁场的通量密度的磁场传感器组件。传感器组件具有至少一个第一磁场传感器和第二磁场传感器，第一磁场传感器用于第一测量位置处测量通量密度，第二磁场传感器用于在第二测量位置处测量通量密度，第二测量位置布置在距第一测量位置一定距离处，其中测量位置被选择成使得在机器元件操作期间旋转的滚动体以紧密包裹的方式经过测量位置，并且作为其结果在测量位置之一处产生的测量磁场的变化可以由相应的磁场传感器检测到。磨损监测装置还包括连接到测量场传感器组件的分析单元，用于检测和分析由磁场传感器测量的通量密度。分析单元被设计成基于由磁场传感器测量的通量密度的比较来确定滚动体的直径和/或直径的变化。本发明还涉及一种包括这种磨损监测装置的滚珠螺杆传动装置，所述磨损监测装置设置在滚珠螺杆传动装置的滚珠返回通道上。

技术领域

本发明涉及一种用于具有一系列铁磁滚动元件的机器元件、特别是用于滚珠螺杆或线性轴承的磨损监测装置，该磨损监测装置用于滚动元件的磨损监测。

背景技术

在各种机械应用中，使用机器元件，例如轴承、导轨、齿轮或驱动装置，其中滚动元件减少机器元件的各种部件之间的摩擦，以极大地促进机器元件的不同部件相对于彼此的运动。所使用的滚动元件可以是例如滚珠、滚子、球面滚子、针、锥体或其他旋转元件，并且可以由例如钢、陶瓷或特殊超硬塑料制成。在这种机器元件的一些版本中，提供了滚动元件保持架，其将各个滚动元件彼此分开。

然而，在其他机器元件中，这种滚动元件保持架的使用是不可能的。出于设计原因，这些机器元件具有连续系列的滚动元件，其中滚动元件以闭合循环方式循环。滚动元件通常从起始点开始，仅在一个方向上受到具有摩擦减小的载荷，并且在没有载荷的情况下在相反方向上通过返回通道被传送回到起始点。通常，这一系列中的滚动元件几乎彼此抵靠，但是为了确保一定的空隙，布置的滚动元件比该系列中的最大滚动元件容量所允许的少一到三个。这种机器元件的示例是滚珠螺杆或线性轴承。

滚动元件在机器元件的操作过程中受到磨损，这导致机器元件的部件之间的空隙，例如轴承空隙，随着操作持续时间的增加而增加。这可能导致机器元件的整体故障，这种故障可能导致对更高级机器的损坏和/或加工工件的破坏。

DE 10 2010 017 113 A1示出了一种滚珠螺杆，在该滚珠螺杆的螺母(被称为移动元件)内设置有具有磁性元件和霍尔元件的传感器装置。这允许滚动元件的循环频率被确定并与预定值进行比较，其中当低于该值时可以发出警报。还可以确定滚动元件与通道之间是否存在偏置。如果有偏置，滚动元件在通道内滚动，而如果没有偏置，滚动元件在通道中滑动，导致记录的循环频率不是周期性的。然而，这既不能解决滚动元件本身的磨损确定问题，也不能用存在于那里的装置来解决，因此在滚珠螺杆的位置检测期间不能考虑滚动元件的磨损。

DE 690 11 907 T2指出了一种用于滚珠螺杆或具有一系列磁性滚珠的线性引导件的位置检测装置，滚珠螺杆或线性引导件的位置可以通过不同磁路中磁阻的变化来确定。这利用了这样的事实，即每个磁性滚珠的位移量与主轴的旋转量成比例，而主轴的旋转量又与滑动部段或螺母的线性位移成比例。这里，滚珠的位置是基于与滚珠的位移相对应的磁阻变化来确定的，磁阻变化的周期由与滚珠的直径相对应的位移来确定。该公开也没有给本领域技术人员关于滚珠直径本身的确定或者关于滚珠直径的与磨损相关的减小对位置检测装置的测量准确度的影响的教导。

本发明的目的是提供能够检测滚动元件上的磨损的磨损监测。

发明内容

该问题通过具有权利要求1的特征的磨损监测装置来解决。本发明的有利实施例构成从属权利要求的主题。