CN106481656A - 一种具有自动保护及检测功能的智能轴承 - Google Patents

一种具有自动保护及检测功能的智能轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有自动保护及检测功能的智能轴承，其包括轴承本体、磁环组件及磁性传感组件；轴承本体包括内圈、滚动件及外圈；磁环组件安装于内圈的左侧端面；磁性传感组件包括定位套、电路板、磁性传感器及引出线；定位套的端面上设阶梯孔，该定位套的外圈开设贯穿阶梯孔的引线孔；电路板及磁性传感器安装于阶梯孔内，该阶梯孔的左侧小孔的截面与电路板的截面相匹配；磁性传感器安装于电路板上且其传感表面通过引线孔与磁环组件的磁化表面间隔对置；引出线从引线孔处穿过与电路板连接；定位套通过固定胶与外圈的左侧端面粘接。本发明自带运动检测功能，且磁性传感器安装方便，定位准确，有效避免安装过程中错位或损坏的问题发生。

Description

一种具有自动保护及检测功能的智能轴承
技术领域
本发明属于一种轴承，尤其涉及一种具有自动保护及检测功能的智能轴承。
背景技术
为检测轴承的转速和转向，一般在轴承内圈和外圈对置两表面的任一表面上设有具有预定图形和磁化强度的多极磁环，以及装在另一表面的磁性传感器，磁性材料具有沿周向设置的多个图形的磁化部分。多极磁环在结构上具有多个N、S极相间的磁极对组成，磁极对的数目由轴承的尺寸和需要检测的精度而定，一般尺寸越大、检测精度要求越高，则对应的磁极对数越多。磁性传感器一般为霍尔传感器，具有两个位置相错的霍尔元件，分别感应多极磁环的转动，因此能输出两相有相位偏差的脉冲信号，由此可以检测出多极磁环的旋转角位移，旋转速度，旋转加、减速度，旋转方向。
现有技术中公开了这样一种带有传感器的轴承，包括有轴承本体、磁性传感器和多极磁环，其中，所述轴承本体主要由内圈、外圈及滚动件组成；所述多极磁环的内周周面紧配在所述内圈的外周面的上部，多极磁环具有N、S极交替的磁化表面，所述的磁性传感器通过呈环状的支撑承元件与外圈固定，所述支承元件的下端面上开设有径向贯穿支承元件侧壁的安装槽，所述磁性传感器径向限位在该安装槽内并使磁性传感器的传感器表面与多极磁环的磁化表面间隔对置，以适于磁性传感器感测；所述支承元件的下端面上可拆卸的连接有以卡环，该卡环将所述磁性传感器轴向限位在该安装槽内，同时，卡簧的外周通过卡扣的方式固定在外圈内周面的上部。
这种传感器轴承结构具有以下缺陷；1、多极磁环为阶梯形，加工难度大，装配时易使磁性材料环受力变形，导致磁性材料环全部或局部损坏，大大降低了检测精度；2、磁性传感器中的霍尔元件先封装在塑料壳内，然后再被径向限位在安装槽内，且通过卡环将磁性传感器轴向限位在安装槽内，这种多次定位方式增加了系统累计误差，定位精度低，从而影响了检测精度；3、卡环直接通过铆钉铆接在支承元件上，受轴向力时，易使铆钉拉伤支承元件，造成卡环松动，从而失去对磁性传感器的定位，降低了检测精度；4、轴承本体与支承元件之间预留空间小，不易装配；5、输出的矩形波相位差和占空比不理想，影响检测精度。
另外，轴承使用中会产生大量的热量，使得轴承本体的温度不断升高，过热就容易损坏轴承；而现有技术中，自带监测功能的轴承往往都不具备自动保护的功能，轴承长时间工作导致的过热容易损坏检测装置，从而降低轴承的使用寿命。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、经济实用、组装方便且牢固的具有自动保护及检测功能的智能轴承。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有自动保护及检测功能的智能轴承，其包括包括轴承本体、磁环组件及磁性传感组件；轴承本体包括内圈、滚动件及外圈；磁环组件匹配固定安装于内圈的左侧端面；所述磁性传感组件匹配固定安装于外圈的左侧端面；
磁性传感组件包括定位套、电路板、磁性传感器及引出线；定位套的端面上设置有左小右大的阶梯孔，该定位套的外圈壁径向开设一个贯穿阶梯孔至定位套的内圈壁的引线孔，该引线孔与引出线相匹配；电路板及磁性传感器匹配安装于阶梯孔内，该阶梯孔的左侧小孔的截面与电路板的截面相匹配，且阶梯孔的截面与定位套的径向垂直；磁性传感器匹配安装于电路板正对定位套的轴线的一面，并使磁性传感器的传感表面通过引线孔与磁环组件的磁化表面间隔对置；引出线从定位套的外圈壁上的引线孔处穿过与电路板相匹配连接；定位套通过固定胶与外圈相匹配粘接，该定位套的阶梯孔的左侧小孔处通过填充绝缘材料把电路板牢固粘接于阶梯孔内。
其中，磁环组件包括L形截面的固定圈及矩形截面的多级磁环；多级磁环的内孔与固定圈的小径外圆周壁相匹配套接，该多级磁环的一端面与固定圈的L形截面的台阶面相匹配接触；多级磁环未与固定圈的L形截面的台阶面相接触的一端面与固定圈的小径外圆周壁相交处涂覆有固定胶；固定圈通过其内孔与内圈的外圆周壁相匹配套接来固定于轴承本体的左侧端面。
其中，固定圈的内孔与内圈的外圆周壁相匹配套接处还通过固定胶相匹配粘接。
其中，固定圈是由非铁磁性材料制成的。
其中，固定圈是由铁磁性材料制成的。
其中，定位套的右侧外圆周壁与外圈的左侧内圆周壁相匹配套接；定位套与外圈相匹配套接的右侧外圆周壁上设置有一个与之同轴的外环槽，外圈与定位套相匹配套接的左侧内圆周壁上设置有一个与之同轴的内环槽；定位套与外圈两者之间还通过对外环槽及内环槽内涂覆填充凝固胶来实现牢固连接。
其中，本实施例中，电路板上还设置有与之匹配连接的热敏元件。
其中，滚动件之间还设置有半保持架，该半保持架安置于轴承本体的右侧；该轴承本体的右侧还设置有防尘密封圈，该防尘密封圈卡接于内圈的外圆周壁及外圈的内圆周壁之间。
其中，磁性传感器为霍尔元件。
其中，定位套是由金属屏蔽材料制成的。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明自带运动检测功能，且磁性传感器安装方便，定位准确，有效避免安装过程中错位或损坏的问题发生；定位套与轴承本体的外圈之间采用固体胶直接粘接，既装配方便又粘贴牢固无缝隙，可以防止灰尘等杂物进入本轴承的内部，有效提高了本产品的使用寿命及性能；而采用L形截面的固定圈及矩形截面的多级磁环组成磁环组件，使得多级磁环不会在本轴承的敲打组装中脱离固定圈，保证了本产品使用过程中的性能稳定；其中，设置的外环槽及内环槽，且在它们之间填充凝固胶，既保证了定位套与轴承本体的外圈的粘接牢固度，又使得凝固胶在局部失去粘接力后还可以防止定位套脱离轴承本体的外圈，有效提高了本产品的使用寿命；而增设的热敏元件，可以检测本轴承内部的温度，提供了一个过热保护，提醒操作人员及时跟换损坏的轴承。
附图说明
图1是本发明具有自动保护及检测功能的智能轴承的结构示意图。
图2是本发明磁性传感器的结构示意图。
图3是本发明定位套的结构示意图。
图4是本发明磁性传感组件的局部结构示意主视图。
图5是本发明磁性传感组件的局部结构示意剖视图。
图6是本发明轴承本体与磁环组件的结构示意组装图。
图7是本发明定位套与轴承本体的组装放大图。
图8是本发明一种优化轴承本体与磁环组件的结构示意组装图。
附图标记说明：1、轴承本体；2、磁环组件；3、磁性传感组件；4、凝固胶；11、内圈；12、滚动件；13、外圈；14、半保持架；15、防尘密封圈；21、固定圈；22、多级磁环；31、定位套；32、电路板；33、磁性传感器；34、引出线；35、热敏元件；131、内环槽；311、阶梯孔；312、引线孔；313、外环槽；331、传感表面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
图1是本发明具有自动保护及检测功能的智能轴承的结构示意图，主要体现了本具有自动保护及检测功能的智能轴承是由轴承本体1、磁环组件2及磁性传感组件3组成的，及其它们之间的连接关系；图2是本发明磁性传感器的结构示意图，重点反映了电路板32、磁性传感器33、引出线34及热敏元件35；图3是本发明定位套的结构示意图，体现了定位套31处的内阶梯孔311及引线孔312；图4是本发明磁性传感组件的局部结构示意主视图，图5是本发明磁性传感组件的局部结构示意剖视图，着重反映了定位套31、电路板32、磁性传感器33及引出线34之间的组装关系；图6是本发明轴承本体与磁环组件的结构示意组装图，体现了轴承本体1与磁环组件2之间的组装连接关系；图7是本发明定位套与轴承本体的组装放大图，着重体现了内环槽131、外环槽313及凝固胶4的结构及关联；图8是本发明一种优化轴承本体与磁环组件的结构示意组装图，体现了固定圈21的多级折弯状态。
本发明具有自动保护及检测功能的智能轴承的结构如图1、图2、图3、图4及图5所示，该具有自动保护及检测功能的智能轴承包括轴承本体1、磁环组件2及磁性传感组件3；轴承本体1包括内圈11、滚动件12及外圈13；磁环组件2匹配固定安装于内圈11的左侧端面；所述磁性传感组件3匹配固定安装于外圈13的左侧端面；
磁性传感组件3包括定位套31、电路板32、磁性传感器33及引出线34；定位套31的端面上设置有左小右大的阶梯孔311，该定位套31的外圈壁径向开设一个贯穿阶梯孔311至定位套31的内圈壁的引线孔312，该引线孔312与引出线34相匹配；电路板32及磁性传感器33匹配安装于阶梯孔311内，该阶梯孔311的左侧小孔的截面与电路板32的截面相匹配，且阶梯孔311的截面与定位套的径向垂直；磁性传感器33匹配安装于电路板32正对定位套31的轴线的一面，并使磁性传感器33的传感表面331通过引线孔312与磁环组件2的磁化表面间隔对置；引出线32从定位套31的外圈壁上的引线孔312处穿过与电路板32相匹配连接；定位套31通过固定胶与外圈13相匹配粘接，该定位套31的阶梯孔311的左侧小孔处通过填充绝缘材料把电路板32牢固粘接于阶梯孔311内。本发明自带运动检测功能，且磁性传感器安装方便，定位准确，有效避免安装过程中错位或损坏的问题发生；定位套与轴承本体的外圈之间采用固体胶直接粘接，既装配方便又粘贴牢固无缝隙，可以防止灰尘等杂物进入本轴承的内部，有效提高了本产品的使用寿命及性能。
如图6所示，本实施例中，磁环组件2包括L形截面的固定圈21及矩形截面的多级磁环22；多级磁环22的内孔与固定圈21的小径外圆周壁相匹配套接，该多级磁环22的一端面与固定圈21的L形截面的台阶面相匹配接触；多级磁环22未与固定圈21的L形截面的台阶面相接触的一端面与固定圈21的小径外圆周壁相交处涂覆有固定胶，既避免了多级磁环22组装到位后脱离，又利用了固体胶凝固后的弹性使得多级磁环可以在本轴承的震动中具有缓冲作用；固定圈21通过其内孔与内圈11的外圆周壁相匹配套接来固定于轴承本体1的左侧端面。本发明采用L形截面的固定圈及矩形截面的多级磁环组成磁环组件，使得多级磁环不会在本轴承的敲打组装中脱离固定圈，保证了本产品使用过程中的性能稳定。
如图6所示，本实施例中，固定圈21的内孔与内圈11的外圆周壁相匹配套接处还通过固定胶相匹配粘接，既提高了磁环组件2的安装牢固度，避免其意外脱离影响自动检测功能，又使得装配简单且经济实用。其中，固定圈21与内圈11相匹配套接处设有内孔环形槽，内圈11与固定圈21相匹配套接处设有外圈环形槽，在两者装配时涂覆固定架填充该内孔环形槽及外圈环形槽，该结构使得固体胶凝结成的胶体在局部失去粘性后还能卡住固定圈21于内圈11上，避免固定圈21脱离，提高本产品的使用寿命。
本实施例中，固定圈21是由非铁磁性材料制成的，如塑料等材料，可以有效降低生产成本，降低加工难度。
本实施例中，固定圈21是由铁磁性材料制成的，可以使得多级磁环22在装配中利用磁性吸附于该固定圈21上，避免多级磁环脱离，进一步加强了磁环组件2的装配牢固度，提高了使用性能及使用寿命。
如图7所示，本实施例中，定位套31的右侧外圆周壁与外圈13的左侧内圆周壁相匹配套接；定位套31与外圈13相匹配套接的右侧外圆周壁上设置有一个与之同轴的外环槽313，外圈13与定位套31相匹配套接的左侧内圆周壁上设置有一个与之同轴的内环槽131；定位套31与外圈13两者之间还通过对外环槽313及内环槽131内涂覆填充凝固胶4来实现牢固连接。本发明设置的外环槽及内环槽，且在它们之间填充凝固胶，既保证了定位套与轴承本体的外圈的粘接牢固度，又使得凝固胶在局部失去粘接力后还可以防止定位套脱离轴承本体的外圈，有效提高了本产品的使用寿命。
如图2、图4及图5所示，本实施例中，电路板32上还设置有与之匹配连接的热敏元件35，可以检测本轴承内部的温度，提供了一个过热保护，提醒操作人员及时停止工作及跟换损坏的轴承。
如图1、图6及图7所示，本实施例中，滚动件12之间还设置有半保持架14，该半保持架14安置于轴承本体1的右侧，可以保持轴承的稳定；该轴承本体1的右侧还设置有防尘密封圈15，该防尘密封圈15卡接于内圈11的外圆周壁及外圈13的内圆周壁之间，可以有效防止灰尘等杂物进入本轴承内影响其自带的检测功能，提高本轴承的使用寿命。
本实施例中，磁性传感器33为霍尔元件。
本实施例中，定位套31是由金属屏蔽材料制成的，用于屏蔽外界的电磁干扰，提高本轴承自动运行检测功能的使用性能。
本发明在组装过程中，首先，把多级磁环22安装到固定圈21的外圆周壁的折弯处，在利用固体胶胶固到位；再在固定圈21的内孔及内圈11的左侧外圆周壁上涂覆固定胶，后把固定圈21匹配套接于内圈11的左侧端面，利用固体胶粘固到位；同时，把磁性传感元件插入定位套31的阶梯孔311内，使得电路板32与阶梯孔311的小孔相匹配到位，及引出线34安装于引线孔312到位，并使得磁性传感器33的传感表面331通过引线孔312正对定位套31的轴心且与定位套31保持径向垂直，之后在阶梯孔311的小孔一端通过填充绝缘材料把电路板32牢固粘接于阶梯孔311内；然后，分别在定位套31的外圆周壁及外圈13的左侧内圆周壁处涂覆特定的固体胶，后把定位套31的外圆与外圈13的左侧内圆相匹配套接并粘固。其中，磁环组件2与磁性传感组件3之间的间隙采用多级折弯的结构形式，可以有效避免灰尘、油脂等物体进入影响本轴承的自带运行检测的功效。另外，本发明的磁环组件2及磁性传感组件3可以安装于任何普通的滚动轴承中，只需要把普通的滚动轴承一侧的密封圈去掉就可以安装相匹配尺寸的磁环组件2及磁性传感组件3，使得普通的滚动轴承都可以具有自带的运动检测功能及过热保护功效。
其中，所述多级磁环22具有N、S极交替的磁化表面，该磁化表面位于多级磁环22的外圆周面。
如图8所示，本实施例中，固定圈21的截面在原有L形折弯的状态下增加与之一体连接的另一个L形折弯，且该增加的另一个L形折弯的内径小于原有的L形折弯；其中，增加的L形折弯的最小内孔壁与内圈11的左侧外圆周壁相匹配套接。本发明采用上述结构，使得磁环组件2在与不同轴承的不同内圈外径相匹配安装时，只需要通过改变固定圈21新增L形折弯的最小内孔径来适配，无需改动多级磁环22；即在轴承的内圈11的外径规格小幅度改变时，只需生产不同规格的固定圈21来适配轴承的内圈11的外圆周壁及多级磁环22的内孔壁，使得多级磁环22的制作只需要一个规格，有效降低了本产品的生产成本。
以上仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述具有自动保护及检测功能的智能轴承包括轴承本体(1)、磁环组件(2)及磁性传感组件(3)；所述轴承本体(1)包括内圈(11)、滚动件(12)及外圈(13)；所述磁环组件(2)匹配固定安装于内圈(11)的左侧端面；所述磁性传感组件(3)匹配固定安装于外圈(13)的左侧端面；
磁性传感组件(3)包括定位套(31)、电路板(32)、磁性传感器(33)及引出线(34)；所述定位套(31)的端面上设置有左小右大的阶梯孔(311)，该定位套(31)的外圈壁径向开设一个贯穿阶梯孔(311)至定位套(31)的内圈壁的引线孔(312)，所述引线孔(312)与引出线(34)相匹配；所述电路板(32)及磁性传感器(33)匹配安装于阶梯孔(311)内，该阶梯孔(311)的左侧小孔的截面与电路板(32)的截面相匹配，且阶梯孔(311)的截面与定位套的径向垂直；磁性传感器(33)匹配安装于电路板(32)正对定位套(31)的轴线的一面，并使磁性传感器(33)的传感表面(331)通过引线孔(312)与磁环组件(2)的磁化表面间隔对置；所述引出线(32)从定位套(31)的外圈壁上的引线孔(312)处穿过与电路板(32)相匹配连接；定位套(31)通过固定胶与外圈(13)相匹配粘接，该定位套(31)的阶梯孔(311)的左侧小孔处通过填充绝缘材料把电路板(32)牢固粘接于阶梯孔(311)内。
2.根据权利要求1所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述磁环组件(2)包括L形截面的固定圈(21)及矩形截面的多级磁环(22)；所述多级磁环(22)的内孔与固定圈(21)的小径外圆周壁相匹配套接，该多级磁环(22)的一端面与固定圈(21)的L形截面的台阶面相匹配接触；多级磁环(22)未与固定圈(21)的L形截面的台阶面相接触的一端面与固定圈(21)的小径外圆周壁相交处涂覆有固定胶；固定圈(21)通过其内孔与内圈(11)的外圆周壁相匹配套接来固定于轴承本体(1)的左侧端面。
3.根据权利要求2所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述固定圈(21)的内孔与内圈(11)的外圆周壁相匹配套接处还通过固定胶相匹配粘接。
4.根据权利要求2所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述固定圈(21)是由非铁磁性材料制成的。
5.根据权利要求2所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述固定圈(21)是由铁磁性材料制成的。
6.根据权利要求1所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述定位套(31)的右侧外圆周壁与外圈(13)的左侧内圆周壁相匹配套接；定位套(31)与外圈(13)相匹配套接的右侧外圆周壁上设置有一个与之同轴的外环槽(313)，外圈(13)与定位套(31)相匹配套接的左侧内圆周壁上设置有一个与之同轴的内环槽(131)；定位套(31)与外圈(13)两者之间还通过对外环槽(313)及内环槽(131)内涂覆填充凝固胶(4)来实现牢固连接。
7.根据权利要求1所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述电路板(32)上还设置有与之匹配连接的热敏元件(35)。
8.根据权利要求1所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述滚动件(12)之间还设置有半保持架(14)，所述半保持架(14)安置于轴承本体(1)的右侧；该轴承本体(1)的右侧还设置有防尘密封圈(15)，所述防尘密封圈(15)卡接于内圈(11)的外圆周壁及外圈(13)的内圆周壁之间。
9.根据权利要求1所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述磁性传感器(33)为霍尔元件。
10.根据权利要求1所述的具有自动保护及检测功能的智能轴承，其特征在于：所述定位套(31)是由金属屏蔽材料制成的。
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