AT392846B - Einrichtung zur optischen darstellung des zustandes von waelzlagern - Google Patents

Description

AT 392 846 B

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur optischen Darstellung des Zustandes von Wälzlagern, mit mehreren vorzugsweise in einer gemeinsamen Halterung angeordneten Meßwertgebern, wie dreidimensional arbeitenden Weg-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsaufnehmem, Temperatur- oder Drucksensoren oder Schallwandlem, die ausgangsseitig vorzugsweise über einen Verstärker an eine Anzeigeeinrichtung angeschlossen sind.

Die DE-OS 21 15 506 zeigt eine Einrichtung zur Überwachung des Verschleißes von Lagern, die mittels eines oder mehrerer gestufter Kontaktgeber ein optisches und/oder akustisches Alarmsignal auslöst. Zu diesem Zweck schließt der Walzenzapfen diese Kontaktgeber, falls der Verschleiß des Walzenlagers zu weit fortgeschritten ist. Dabei ist nachteilig, daß diese Einrichtung nur zur Überwachung von Gleitlagern vorgesehen und geeignet ist, während aus dem Aufbau und der Funktion der Kontaktgeber einwandfrei hervorgeht, daß ein Stift, in dem die Kontaktgeber bzw. Drähte eingebettet sind, dauernd an dem Walzenzapfen anliegt.

Die GB-PS 2 173 865 zeigt eine gleichartige Konstruktion mit einem schwimmend gelagerten Gleitkissen, das zur Übertragung von Schockimpulsen auf einen Meßwertgeber dient.

Die GB-PS 1 604 990 zeigt zwar eine Einrichtung zur Überwachung von Wälzlagern, offenbart jedoch nur Temperaturfühler als Meßwertgeber, wobei die Temperatur unmittelbar angezeigt wird.

Aus der GB-PS 1555 141 geht eine kontaktlose Überwachungsmethode für Fahrzeuglager hervor, nach der von der Temperatur des Lagers ein erstes Signal abgeleitet und mit einem zweiten Signal verglichen wird, das der Temperatur der Umgebung entspricht.

Die GB-PS 1519 925 zeigt eine Einrichtung zum Messen von auf ein Wälzlager wirkenden Radialkräften mit Hilfe von Dehnmeßstreifen. Abgesehen davon, daß die in der Zeichnung dargestellte Stahlscheibe komplizierte Form aufweist und eine aufwendige sowie hochpräzise Herstellung erfordert, muß sie sich verformen können, wodurch aber die Ausrichtung des Lagers nachteilig beeinflußt wird. Daher ist diese Einrichtung auch nur zur Überwachung von speziellen Lagern geeignet, welche Winkelabweichungen zulassen, sogenannte self-aligning ball bearings. Weiters müssen Anschlagstifte zur Begrenzung der Versetzung des inneren bezüglich des äußeren Ringes vorgesehen sein, welche aber wiederum die Meßergebnisse verfälschen.

Ziel der Erfindung ist eine berührungslos arbeitende Überwachungseinrichtung für Wälzlager, die zur optischen Anzeige der räumlichen Verteilung der von den Meßwertgebern aufgenommenen Meßgrößen dient, wobei diese Verteilung mit Hilfe geeigneter Geräte, z. B. einer Videokamera festgehalten werden kann.

Die aus dem vorstehend genannten Stand der Technik bekannten Einrichtungen sind für diesen Zweck weder konzipiert noch - selbst in abgewandelter Form - geeignet. Allerdings zeigen sie Meßwertgeber, die mit Anzeigeeinrichtungen verbunden und gegebenenfalls in einer gemeinsamen Halterung angebracht sind.

Das Ziel der Erfindung wird mit einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Ausgänge der Meßwertgeber mit einem Transientenspeicher verbunden sind, dessen Ausgang über eine Schaltmatrix sowie einen Digital/Analogumsetzer an die Anzeigeeinrichtung angeschlossen ist, daß die Anzeigeeinrichtung von mehreren Leuchtdioden gebildet ist, wobei jedem Meßwertgeber zumindest eine Leuchtdiode zugeordnet ist, und daß die Leuchtdioden entsprechend der Anordnung der Meßwertgeber insbesondere in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

Auf diese Weise schafft die Erfindung eine berührungslos arbeitende Überwachungseinrichtung für Wälzlag«:, die zur optischen Anzeige der räumlichen Verteilung der von den Meßwertgebern aufgenommenen Meßgrößen dient und mit der der Zustand eines Wälzlagers, das an einer seiner Stirnseiten zugänglich ist bzw. gemacht worden ist, optisch mit Hilfe der Leuchtdioden angezeigt wird. Dabei hängt die Art des Zustandes von der Wahl der Meßwertgeber ab, wie nachstehend ausgeführt ist. Die Darstellung erfolgt in solcher Weise, daß die Meßwertgeber auf verschiedene Stellen des Wälzlagers gerichtet werden, etwa verschiedene Stellen des Außenoder des Innenringes oder des Käfigs, die erfaßten Meßwerte im Transientenspeicher in bekannter Weise digitalisiert und gespeichert werden, die gespeicherten Daten entweder vor oder nach der Schaltmatrix in analoge Strombeträge umgewandelt und diese gemäß der Zuordnung jeweils deijenigen Leuchtdiode zugeführt werden, welche dem Meßwertgeber zugeordnet ist. Die Leuchtdioden ergeben ein grobes geometrisches Abbild der Meßstellen am Wälzlager, wobei die Leuchtstärke der Leuchtdioden dem Betrag des jeweiligen Meßwertes proportional ist.

Je nach Wahl der Art der Meßwertgeber kann eine oder mehrere physikalische Größen nacheinander oder auch mit Hilfe verschiedenfarbiger Leuchtdioden zugleich optisch dargestellt werden. Sind die Meßwertgeber als Schallwandler ausgebildet, kann ihnen ein Reflektor zugeordnet sein, der eine Fokussierung der abgestrahlten Schallwellen bewirkt.

Um die geometrische Abbildung des Wälzlagers wirklichkeitsnaher und somit die Darstellung des Wälzlagerzustandes für das menschliche Auge realistischer zu gestalten, können in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung jedem Meßwertgeber jeweils mehrere Leuchtdioden zugeordnet und die Leuchtdioden in einem Raster angeordnet sein, wobei der Raster einer Fläche vorbestimmter Größe entspricht und jeder Meßwertgeber einem vorbestimmten Flächenabschnitt des Rasters zugeordnet ist.

Von Vorteil ist weiters, wenn die Meßwertgeber über eine Triggerschaltung an den Transientenspeicher angeschlossen sind, weil dadurch z. B. eine Stroboskopwirkung ermöglicht wird.

Zu Registrier-, Aufzeichnungs- oder Steuerzwecken kann weiters in einem Abstand gegenüber den Leuchtdioden ein optischer Scanner, eine Videokamera od. dgl. angeordnet sein. -2-

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Dies ermöglicht die Femübertragung der erfaßten Meßwerte und weiters, die optische Darstellung des Wälzlagerzustandes auf Videoband oder -platte langfristig zu speichern und vergleichende Untersuchungen anzustellen, inwiefern sich der Wälzlagerzustand mit der Zeit ändert. Folglich lassen sich z. B. nicht nur bevorstehende Lagerschäden erfassen und gegebenenfalls Gegenmaßnahmen ergreifen, sondern auch Lager kurz vor Ablauf der Lebensdauer austauschen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind; es zeigen Fig. 1 eine Einrichtung mit an einem Wälzlager angeordneten Meßwertgebern und Fig. 2 eine Einrichtung mit einem Leuchtdiodenraster und einer Videokamera.

Gemäß Fig. 1 sind mehrere Meßertgeber (2) am Außenring eines Wälzlagers (1) in gleichmäßigen Abständen entlang seines Umfanges angeordnet, zu welchem Zweck die Meßwertgeber (2) an einer gemeinsamen (nicht gezeigten) Halterung befestigt sind aber auch angeklebt sein können. Jeder Meßwertgeber (2) ist über eine elektrische Leitung (3) mit einer Triggerschaltung (4) verbunden, die beispielsweise einen einstellbaren Impulsgenerator aufweist oder von einem Tachogenerator gesteuert ist, mit dem die Drehzahl eines der Bauteile des Wälzlagers (1), wie Innenring, Außenring, Käfig oder Wälzkörper, erfaßt wird. Der Ausgang der Triggerschaltung (4) ist mit dem Eingang eines Transientenspeichers (5) verbunden, dessen Ausgang über eine Schaltmatrix (6) sowie einen Digital/Analogumsetzer (7) und einen Verstärker (8) an mehrere Leuchtdioden (9) angeschlossen ist, wobei jedem Meßwertgeber (2) zumindest eine Leuchtdiode (9) zugeordnet ist und die Leuchtdioden (9) entsprechend der Anordnung der Meßwertgeber (2) in einem ebenen Feld (10) angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist jedoch das Feld (10) mit einem Raster aus Leuchtdioden (9) versehen (Fig. 2), wobei die Leuchtdioden (9) auf einer Fläche vorbestimmter Größe gemäß dem kartesischen oder dem Polarkoordinatensystem angeordnet sind. Dabei sind jedem Meßwertgeber (2) mehrere in einem Flächenabschnitt des Rasters befindliche Leuchtdioden (9) zugeordnet, wobei wiederum die Größe und Anordnung der Flächenabschnitte jeweils einem der Meßwertgeber (2) zugeordnet sind. Somit entsprechen die Flächenabschnitte des Rasters jeweils einer von dem zugehörigen Meßwertgeber (2) erfaßten Zone des Wälzlagers (1) und der Raster selbst im wesentlichen der gesamten Stirnfläche des Wälzlagers (1).

Der Transientenspeicher (5) weist den von Transientenrecordern bekannten Aufbau auf, d. h. er besteht im wesentlichen aus der Reihenschaltung eines Momentanwertspeichers (Sample und Hold-Schaltung), eines Analog/Digitalumsetzers und eines Speichers, üblicherweise eines Schieberegisters, auf, dem gegebenenfalls ein Digital/Analogumsetzer nachgeschaltet ist.

Die Meßwertgeber (2) können verschiedenen Typs sein, je nachdem, welche Meßgrößen des Wälzlagers (1) interessant sind. In Frage kommen in erster Linie Weg-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsaufnehmer, Temperatur- und Drucksensoren sowie Schallwandler, wobei auch verschiedenartige Meßwertgeber (2) an dem Wälzlager angeordnet sein können, die gegebenenfalls über Umschalter mit der übrigen Einrichtung verbunden sind.

Im Betrieb der Einrichtung werden die jeweils interessanten Kenngrößen des Wälzlagers (1) an den Stellen der Meßwertgeber (2) erfaßt und in elektrische Signale umgesetzt, die über die Leitungen (3) der Triggerschaltung (4) zugeleitet werden. Diese leitet die Signale gemäß der vorerwähnten Steuerung, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl, an den Transientenrecorder (5) weiter, in dem sie in bekannter Weise mittels eines Momentanwertspeichers abgetastet und danach in Digitalsignale umgesetzt werden, die in einem Speicher gespeichert werden. Aus diesem Speicher werden die Digitalsignale an die Schaltmatrix (6) ausgegeben, mit deren Hilfe die von den einzelnen Meßwertgebern (2) stammenden Signale denjenigen Leuchtdioden (9) zugeleitet werden, die nach ihrer Anordnung auf dem Raster bzw. Feld (10) dem betreffenden Meßwertgeber (2) zugeordnet sind, sodaß eine geometrische Abbildung der Anordnung der Meßwertgeber (2) bzw. der erfaßten Meßstellen am Wälzlager (1) erzielt ist. Um eine für das menschliche Auge und/oder Weiterverarbeitung der Leuchtdiodenanzeige zur Darstellung desWälzlagerzustandes ausreichende Leuchtstärke der Leuchtdioden (9) zu eizielen, werden die Signale (vor oder) nach der Schaltmatrix (6) in Analogsignale umgesetzt und verstärkt

Die Leuchtdioden (9), deren Leuchtstärke dem jeweils erfaßten Meßwert proportional ist, strahlen also mit sich änderndem Meßwert schwankendes Licht aus, wobei dank der Triggerschaltung (4) ein Stroboskopeffekt erzielt wird. Auf dem Leuchtdiodenraster wird somit ein geometrisches Abbild des Wälzlagers (1) samt der sich in dessen Betrieb ergebenden Änderungen der erfaßten Kenngröße an verschiedenen Wälzlagerstellen optisch dargestellt, wobei das Abbild je nach Anzahl der Meßwertgeber (2) und der Anzahl der jeweils einem Meßwertgeber (2) zugeordneten, in einem Flächenabschnitt des Rasters angeordneten Leuchtdioden (9) den geometrischen Gegebenheiten mehr oder weniger genau entspricht.

Obwohl die einfachste Art der Anordnung der Meßwertgeber (2) am Wälzlager (1) im Ankleben besteht, ist aus Gründen der geometrischen Übereinstimmung zwischen Meßwertgebern (2) und Leuchtdioden (9) bzw. Flächenabschnitten des Rasters, der Genauigkeit und der Lagesicherheit vorzuziehen, die Meßwertgeber (2) in einer gemeinsamen Halterung zu montieren. Sind die Meßwertgeber (2) außerdem verstellbar an der Halterung angebracht, so kann die Einrichtung ohne weiteres unterschiedlich großen Wälzlagern und verschiedenen Einbaubedingungen angepaßt werden. Eine derartige Halterung besteht z. B. aus einer Scheibe mit radialen Führungen, in denen die Meßwertgeber (2) verschiebbar gelagert und mit Hilfe von Fixierschrauben lagemäßig gesichert sind. Die Halterung selbst kann mit einem Stativ oder mit Befestigungsorganen versehen sein, mit denen sie an einem Maschinengestell od. dgl. angebracht werden kann. -3-

Claims (4)

1. AT 392 846 B Fig. 2 zeigt eine Variante der Erfindung, die im wesentlichen gleich aufgebaut ist wie die Ausfiihrungsform nach Fig. 1, wobei die entsprechenden Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Unterschied zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform liegt darin, daß die Leuchtdioden (9) in einem Raster angeordnet sind, der ein Feld (10) vorbestimmter Fläche bildet, und daß diesem Raster eine Videokamera (11) in einem 5 Abstand gegenüberliegend vorgesehen ist. In diesem Fall sind jedem Meßwertgeber (2) jeweils mehrere Leuchtdioden (9) zugeordnet. Bei dieser Variante besteht ferner die Möglichkeit, die von den Meßwertgebern (2) abgeleiteten Daten in einem Computer weiter zu verarbeiten und derart zu extrapolieren, daß auf dem Leuchtdiodenraster ein Abbild des Wälzlagers (1) zu erzeugen, das in grober Annäherung mit einem Fernsehbild vergleichbar ist Desgleichen sind 10 Frequenzanalysen bei Wälzlagern durchführbar, die Rückschlüsse auf die Belastung usw. zulassen. 15 PATENTANSPRÜCHE 1. Einrichtung zur optischen Darstellung des Zustandes von Wälzlagern, mit mehreren vorzugsweise in einer gemeinsamen Halterung angeordneten Meßwertgebern, wie dreidimensional arbeitenden Weg-, Geschwindigkeits-und/oder Beschleunigungsaufnehmem, Temperatur- oder Drucksensoren oder Schallwandlem, die ausgangsseitig vorzugsweise über einen Verstärker an eine Anzeigeeinrichtung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Meßwertgeber (2) mit einem Transientenspeicher (5) verbunden sind, dessen Ausgang über 25 eine Schaltmatrix (6) sowie einen Digital/Analogumsetzer (7) an die Anzeigeeinrichtung angeschlossen ist, daß die Anzeigeeinrichtung von mehreren Leuchtdioden (9) gebildet ist, wobei jedem Meßwertgeber (2) zumindest eine Leuchtdiode (9) zugeordnet ist, und daß die Leuchtdioden (9) entsprechend der Anordnung der Meßwertgeber (2) insbesondere in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Meßwertgeber (2) jeweils mehrere Leuchtdioden (9) zugeordnet sind und daß die Leuchtdioden (9) in einem Raster angeordnet sind, wobei der Raster einer Fläche vorbestimmter Größe entspricht und jeder Meßwertgeber (2) einem vorbestimmten Flächenabschnitt des Rasters zugeordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber (2) über eine Triggerschaltung (4) an den Transientenspeicher (5) angeschlossen sind.
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand gegenüber den Leuchtdioden (9) ein optischer Scanner, eine Videokamera od. dgl. angeordnet ist. 40 Hiezu 1 Blatt Zeichnung 45 -4-