Wälzlager mit eingebautem Messfiihler Bei Wälzlagern benötigt man unterschiedliche Spielgruppen, um den verschiedenartigen Passungen des Wälzlagers und den von Fall zu Fall unterschied lichen Betriebsbedingungen Rechnung zu tragen. Mit unterschiedlichen Spielgruppen soll erreicht werden, dass in jedem Fall das Betriebsspiel des Lagers wäh rend des Laufes möglichst klein ist. Durch ein gerin ges Spiel ergibt sich eine gute Lastverteilung im Lager und eine gute Rundlaufgenaui'gkeit der gelagerten Teile.
In manchen Fällen, z. B. bei der Lagerung von Werkzeugmaschinenspindeln, wo neben einer ho hen Präzision und Rundlaufgenauigkeit auch noch eine möglichst grosse Starrheit gefordert wird, sieht man den Einbau so vor, dass die Lager im Betriebs zustand sogar unter einer bestimmten Vorspannung laufen. Dabei ist der Abstand der Laufbahnen von einander kleiner als der Wälzkörperdurchmesser im unbelasteten Zustand.
Besonders bei vorgespannten Lagern bewirkt schon eine kleine Änderung der Vorspannung eine grosse Änderung der an den Kon taktstellen zwischen den Laufbahnringen und den Wälzkörpern übertragenen Kräfte, weil das Wälzla ger eine sehr harte Feder darstellt.
Es ist bekannt, das Spiel von eingebauten und auch nicht eingebauten Wälzlagern bei stillstehendem Lager mit Fühlleh ren, sogenannten Spionen, zu mes sen. Bei eingebauten Lagern bewegt man auch die Welle radial oder axial hin und her und misst den Verschiebeweg mit Messuhren oder in anderer an sich bekannter Weise. Bei Wälzlagern, die im Betrieb sind oder bei denen die Lager eine Vorspannung oder sogenanntes negatives Spiel aufweisen, versagen je doch diese Messmethoden, bzw. sie sind nicht an wendbar, ebensowenig zur Spielmessung in der Grö ssenordnung von einigen tausendstel Millimetern.
Diese Mängel werden erfindungsgemäss dadurch behoben, dass zwischen den Laufringen mindestens ein Messfühler stationär eingebaut ist, wobei der Messfühler dazu eingerichtet sein kann, mechanisch, optisch, elektrisch, elektronisch oder pneumatisch zu arbeiten. Der Messfühler besteht in weiterer Ausge staltung der Erfindung :aus einem stiftförmigen Kör per, dessen beide Messflächen als Kugelflächen ausge bildet sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Messfühler nur während des Messvorganges anliegt und ;
spielfrei mittels einer Blattfeder geführt ist und wenn die Länge des Messfühlers kleiner ist als der Wälzkörperdurchmesser. Vorzugsweise wird man den Messfühler im stillstehenden Laufring unterbringen, wo er gegen die Laufbahn des anderen Laufringes oder gegen einen Wälzkörper wirkt. Der Messfühler kann dazu eingerichtet sein, dass er Steuersignale zur Spiel- oder Vorspannungsermittlung des Wälzlagers gibt.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschrei bung anhand der Zeichnung, die Schnitte durch einige Ausführungsbeispiele zeigt, erläutert.
Fig. 1 ist eine Ausführungsform bei einem Zylin- derrollenlager mit einteiligem Messfühler.
Fsg. 2 ist ein Zylinderrollenlager mit einem zwei teiligen Messfühler. Diese beiden Anordnungen sind zur Spiel- und Vorspannungsmessung im Stillstand geeignet.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfin dung, die sich zur Spiel- und Vorspannungsmessung während des Laufes und im Stillstand eignet.
Bei Fig. 4 wirkt der Messfühler gegen den Ansatz eines Wälzkörpers. In Fig. 1 ist zwischen einem Aussenring 1 und einem Innenring 2 ein Rollenkranz angeordnet, von dem die Rolle 3 sichtbar ist. Ein Käfig 4 hält die Rollen in Umfangrichtung auf gleichen Abstand. Der Käfig 4 ist zwischen zwei Rollen mit mindestens einer radialen Bohrung 5 versehen, in der ein Messstift 6 angeordnet ist, der die Wandung der Bohrung 5 nicht berührt.
Der Messstift 6 ist mit einer Blattfeder 7 verbunden, die am äusseren Umfang 8 des Käfigs in der Nähe der Stirnfläche 9 mit einer Schraube 10 befestigt ist. Das freie Ende der Blattfeder 7 ragt über die andere Stirnfläche 11 des Käfigs hinaus und ist mit einer Schraube 12 an die Stirnfläche 11 ge- klemmt. Der Messstift 6, dessen Messflächen mit 13 und 14 bezeichnet sind, hat eine Länge, die kleiner ist als der Durchmesser der Rolle 3.
Die Bestimmung des Spieles oder der Verspannung des eingebauten Lagers wird in folgender Weise vorgenommen: Nach Lösen der Schraube 12 wird der Messstift 6 mit sei ner Messfläche 13 durch die Kraft der gegen den Aussenring 1 des Rollenlagers vorgespannten Blattfe der 7 gegen die Laufbahn 15 des Aussenringes 1 ge drückt. Die Länge des Messstiftes 6 ist so festgelegt, dass der Abstand zwischen der Messfläche 14 und der Laufbahn 16 des Innenringes 2 mit einem Innen messgerät an sich bekannter Konstruktion, das eine auf i/iooo mm genaue Messung zulässt, bestimmt werden kann.
Da die Länge des Messstiftes 6 und der Durchmesser der Rolle 3 bekannt ist, kann nun der Abstand der beiden Laufbahnen 15 und 16 genau an gegeben werden. Auf diese Art kann das Spiel oder die Verspannung des Lagers ermittelt werden. Nach durchgeführter Messung wird mittels der Schraube 12 die Blattfeder 7 wieder so am Käfig festgeklemmt, dass der Messstift 6 mit seinen Messflächen 13 und 14 die Laufbahnen 15 und 16 nicht mehr berührt, bevor das Lager in Gang gesetzt wird.
Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel mit zweiteili gem Messfühler an einem Zylinderrollenlager. In der Bohrung 30 des Käfigs 31 ist ein zweiteiliger Mess- fühler angeordnet, der aus zwei Kugeln 17 und 18 besteht. Die Kugeln 17 und 18 sind je in einer Blatt feder 19 und 20 befestigt, die mit Schrauben 21 und 22 am Aussendurchmesser 23 und Innendurchmesser 24 des Käfigs 31 in der Nähe der Stirnfläche 25 befe stigt sind.
Die freien Enden der Blattfedern 19 und 20 können an der anderen Stirnfläche 26 des Käfigs 31 beispielsweise durch Schrauben 27 und 28 geklemmt werden. Von der Stirnseite 26 erstreckt ;sich eine axiale Bohrung 29 bis zur Bohrung 30. Die Summe der Durchmesser der beiden Kugeln 17 und 18 ist kleiner .als der Durchmesser der Rolle 32.
Zur Spiel- oder Vorspannungsmessung löst man die beiden Schrauben 27 und 28, so dass sich die beiden Kugeln 17 und 18 gegen, die Innenrmglaufbah n 3-3 und die Aussenri'ag- laufbahn 34 anlegen können. Zwischen den beiden Kugeln 17 und 18 ist jetzt genügend Platz zur Einfüh rung eines Innenmessgerätes bekannter Konstruktion.
Nach beendeter Messung werden durch die Schrauben 27 und 28 die beiden Federenden wieder so ge- klemmt, dass die Kugeln 17 und 18 keine Berührung mit den Laufbahnen 33 und 34 haben.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die sich zur Spiel- und Vorspannungsmessung auch während des Laufes eignet. In Aussenring 35 sind zwei Messdüsen 36 und 37 radial angeordnet. Sie wirken gegen die zweckmässig zylindrisch ausgebildete Fläche 38 des umlaufenden Innenringes 39, in diesem Falle gegen die Laufbahn selbst. Die Messdüsen 36 und 37 sind Teile eines an sich bekannten pneumatischen Messkrei- ses 40.
Je nach der Grösse des Spaltes 41 und 42 zwi schen den Messdüsen 36 und 37 und der Laufbahn 38 stellt sich im Messkreis ein bestimmter Druck ein, der am Manometer 43 angezeigt wird. Die Schaltung der Düsen ist, so gewählt, dass in bekannter Weise eine Mittelwertbildung der Spaltweiten vorgenommen wird. Die Justierung der Messdüsen wird zweckmä- ssigerweise so vorgenommen, dass der Anzeige 0 des Manometers ein Laufbahnabstand entspricht, der dem Wälzkörperdurchmesser gleich ist.
In besonderen Fällen kann es wünschenswert sein, die Verspannung des Wälzlagers durch eine Ab standsmessung vorzugsweise zwischen dem stillste henden Aussenring und einem zweckmässig ausgebil deten Wälzkörper zu ermitteln. In Fig. 4 ist ein Aus führungsbeispiel hierfür an einem Zylinderrollenlager dargestellt. In diesem Fall ist die Rolle 44 an einem Ende mit einem zylindrischen Ansatz 45 versehen, der einen kleineren Durchmesser aufweist als die Rolle. Der Käfig 46 des Lagers ist hier als Kammkä fig ausgebildet.
Der Messfühler 47 ist im Aussenring 48 angeordnet und arbeitet gegen den zylindrischen Mantel 49 des Ansatzes 45. Der Messfühler kann in an sich bekannter Weise elekfroniseh, beispielsweise berührungslos kapazitiv, oder auch pneumatisch ar beiten.
Es empfiehlt sich, die Messdüsen paarweise an mehreren Stellen des Umfangs anzuordnen. In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können in den Messkreis in an sich bekannter Weise Signalgeber eingebaut werden, die während des Be triebes bei Erreichung eines unerwünschten Zustan des, z. B. unzulässig hoher Verspannung, die Ma schine stilLsetzen oder Massnahmen einleiten, die das Lager wieder in den Normalzustand zurückführen. Eine solche Massnahme wäre beispielsweise das Ein blasen von Kühlluft in das Lager.
Statt der pneuma tischen Messfühler können auch elektronische, opti sche oder, elektrische Fühler verwendet werden.