DE102004024851A1 - Machine part storage arrangement for use in paper machine, has piezo components arranged in construction unit that one of section of unit is clamped by force less than or equal to zero between components, where components are actuators - Google Patents

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Abstract

The arrangement has a storage (3) for storing a machine part and two piezo components (5) supported between a construction unit (10) of the storage and a counter bearing (9). The components are arranged in the construction unit in such a manner that one of a section of the construction unit is clamped by force less than or equal to zero between the two components, where the components are actuators.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung wenigstens eines Maschinenteiles, mit mindestens einem Lager für eine bewegliche Lagerung des Maschinenteiles und mit wenigstens einem Piezoelement, wobei das Piezoelement zwischen einem Bauteil des Lagers und einem Widerlager gegen Lageänderungen des Maschinenteiles abgestützt ist.The The invention relates to a bearing assembly for supporting at least one Machine part, with at least one bearing for a mobile storage of the machine part and with at least one piezoelectric element, wherein the piezoelectric element between a component of the bearing and an abutment against changes in position supported by the machine part is.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Der Einsatz von Piezoelementen zur Überwachung von Bewegungen an rotierenden oder linear beweglichen Bauteilen und auch an deren Lagerungen ist bekannt. So zeigt US 5,677,488 eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen und Anzeigen von Funktionsfehlern an Lagern. Dazu sind entweder direkt an einem Lagerring des zu überwachenden Lagers oder an einer mit dem Lager gekoppelten Einrichtung in der Nähe des Lagers piezoelektrische Wandler in Folienform angebracht. Die Wandler erfassen elastische Signale, die in einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden. Die Überwachungseinrichtung dient zum Erfassen von Betriebsbedingungen und zur Früherkennung von Fehlern im Lager.The use of piezo elements for monitoring movements on rotating or linearly moving components and also on their bearings is known. So shows US 5,677,488 a monitoring device for monitoring and displaying malfunctions at warehouses. For this purpose, piezoelectric transducers in foil form are attached either directly to a bearing ring of the bearing to be monitored or to a device coupled to the bearing in the vicinity of the bearing. The transducers detect elastic signals, which are evaluated in an evaluation device. The monitoring device serves for detecting operating conditions and for early detection of errors in the warehouse.

Es gibt auch Vorrichtungen zum Verringern von Schwingungen an rotierenden Bauteilen, bei denen zunächst die die Schwingungen verursachenden Störgrößen mittels Sensoren, zum Beispiel mittels Dehnmessstreifen, messtechnisch erfasst und in Signale umgesetzt werden ( DE 102 04 322 C1 ). Die Signale werden zu einer Steuereinrichtung geleitet und dort in Regelsignale umgewandelt. Die Regelsignale werden an Aktuatoren weitergeleitet. Die Aktuatoren, zum Beispiel in Form von Piezoelementen oder in Form von hydraulischen Druckelementen, sind mit in einem Abstand zu einer Lagerstelle des rotierenden Maschinenteiles angeordnet. Mittels der Regelsignale werden die Aktuatoren so aktiviert, dass diese bestimmte Ausgleichsbiegemomente am rotierenden Bauteilen erzeugen. Die Höhe des Biegemomentes ist dabei im einfachsten Fall von der Kraft, mit der der jeweilige der Aktuatoren wirkt, und von dem Hebel abhängig, der von dem Abstand des Angriffes der Kraft zum Lager abhängig ist.There are also devices for reducing vibrations on rotating components, in which first the disturbances causing the vibrations are detected by means of sensors, for example by means of strain gauges, and converted into signals ( DE 102 04 322 C1 ). The signals are passed to a control device and converted there into control signals. The control signals are forwarded to actuators. The actuators, for example in the form of piezoelectric elements or in the form of hydraulic pressure elements, are arranged at a distance from a bearing point of the rotating machine part. By means of the control signals, the actuators are activated so that they generate certain compensation bending moments on the rotating components. The height of the bending moment is in the simplest case of the force with which the respective actuator acts, and dependent on the lever, which is dependent on the distance of the attack of the force to the bearing.

GB 585,440 zeigt eine dynamische Auswuchtvorrichtung für ein rotierendes Maschinenteil. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem oder mehreren Piezoaktoren und aus einem Lager. Das Lager dient zur Lagerung des rotierenden Bauteiles und ist aus zwei Halbschalen gebildet, von denen eine federelastisch mit einer Radialstütze verbunden ist. Das Gewicht des rotierenden Bauteiles wird von der federelastisch mit der Radialstütze verbundenen Lagerschale aufgenommen. Die Radialstütze ist gleichzeitig ein Widerlager für das Piezoelement, das radial zwischen der federnd aufgehängten Lagerschale und der Radialstütze angeordnet ist. Abweichungen des rotierenden Bauteiles von seiner Mittellage führen während der Rotation des Bauteiles zu Schwingungen und somit zur Kontraktion bzw. Expansion des Piezoelementes an den Lagerschalen. Die daraus an dem zug- und/oder druckempfindlichen Piezoelement entstehende Signale werden entsprechend ausgewertet und in Form von Regelsignalen wieder an das Piezoelement zurückgegeben, so dass durch entsprechende Gegenexpansion oder Gegenkontraktion des Piezoelementes die Schwingungen gedämpft bzw. ausgeglichen werden.GB 585,440 shows a dynamic balancing device for a rotating Machine part. The device consists essentially of one or several piezo actuators and one bearing. The warehouse is for storage of the rotating component and is formed of two half-shells, one of which is resiliently connected to a radial support. The weight of the rotating component is connected by the spring elastic with the radial support Bearing shell added. The radial support is also an abutment for the Piezoelectric element radially between the spring-loaded bearing shell and the radial support is arranged. Deviations of the rotating component from its middle position to lead while the rotation of the component to vibrations and thus to contraction or expansion of the piezoelectric element on the bearing shells. The result arising at the tensile and / or pressure-sensitive piezoelectric element Signals are evaluated accordingly and in the form of control signals returned back to the piezo element, so that by appropriate counter-expansion or counter-contraction the piezoelectric element, the vibrations are damped or compensated.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Kenngrößen von rotierenden Bauteilen und insbesondere Lagerkenngrößen nicht nur überwacht, sondern auch gezielt beeinflusst werden können. Die Elemente der Anordnungen sollten hierbei einfach, robust und kostengünstig herzustellen sein.The The object of the invention is to provide a device with the parameters of rotating components and in particular bearing characteristics not only supervised, but also can be specifically influenced. The elements of the arrangements should be simple, robust and inexpensive to produce.

Unter Lagerkenngrößen und die Lagerung bzw. die Qualität der Lagerung beeinflussende Kenngrößen sind zum Beispiel Geräusche, Drehzahlen, Lagerspiel, Lastverteilung und Verlagerungen wie Verkippung, radiales und axiales Auswandern des Lagers oder Teile des Lagers bzw. des Maschinenteiles zu verstehen.Under Bearing characteristics and the storage or the quality the parameters influencing the storage are, for example, noises, speeds, bearing play, Load distribution and displacements such as tilting, radial and axial Emigration of the warehouse or parts of the warehouse or the machine part to understand.

Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass wenigstens ein erstes Piezoelement und ein zweites Piezoelement an einem Bauteil des Lagers zumindest so anliegen, dass mindestens ein Abschnitt des Bauteiles mit zumindest einer Komponente von einer Kraft von > = 0 zwischen dem ersten Piezoelement und dem zweiten Piezoelement eingespannt ist. Die Komponente geht dabei von einem der Piezoelemente aus. Die Piezoelemente stehen in einer Wirkverbindung zueinander und sind relativ zu dem beweglichen Abschnitt jeweils an einem separaten oder an einem gemeinsamen Widerlager abgestützt.These Task is with the features of the characterizing part of the claim 1 solved by that at least a first piezoelectric element and a second piezoelectric element on a component of the bearing at least so that at least a portion of the component having at least one component of one Force of> = 0 between the first piezoelectric element and the second piezoelectric element clamped is. The component starts from one of the piezo elements. The piezo elements are in operative connection with one another and are relative to the movable section each on a separate or supported on a common abutment.

Unter Piezoelementen sind einzelne aber auch mehrere in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltete Pakete von Piezoelementen zu verstehen. Die Piezoelemente sind dabei druck- und/oder zugempfindliche Elemente, die aufgrund ihrer Beanspruchung elektrische Signale abgeben und/oder auf elektrische Regelsignale von außen zug- oder druckempfindlich reagieren. Die Bauteile des Lagers sind wahlweise Außenringe bzw. Innenringe von Rotativgleitlagern oder Rotativwälzlagern. Von der Erfindung sind auch alle axial und/oder radial belastbaren Gleit- oder Wälzlager erfasst. Die Erfindung sieht folgende Ausgestaltungen vor:

  • – zumindest ein Piezoelement ist Bestandteil eines Aktors oder ist selbst ein Aktor, wobei mindestens ein Abschnitt des Bauteiles mittels wenigstens einer von dem Aktor ausgehenden Komponente einer Kraft zumindest gegen das zweite Piezoelement beweglich ist, in diesem Fall ist zum Beispiel
  • – das zweite Piezoelement zumindest Bestandteil eines Sensors zum Erfassen von Änderungen der Lage des Bauteiles oder
  • – das zweite Piezoelement ist zumindest Bestandteil eines zweiten Aktors – oder in einer weiteren Ausgestaltung sind
  • – das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement jeweils zumindest Bestandteil eines Sensors zum Erfassen von Änderungen der Lage des Bauteiles – oder in einer anderen Ausgestaltung sind
  • – das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement jeweils zumindest Bestandteil eines Sensors zum Erfassen von Änderungen der Lage des Bauteiles und sind gleichzeitig Aktoren zur Veränderung der Lage zumindest eines Abschnittes des Bauteiles.
Piezo elements are to be understood as meaning individual but also a plurality of piezoelectric elements connected in series and / or in parallel to one another. The piezoelectric elements are pressure and / or zugempfindliche elements that emit electrical signals due to their stress and / or responsive to electrical control signals from the outside tensile or pressure sensitive. The components of the bearing are either outer rings or inner rings of Rotativgleitlagern or Rotativwälzlagern. All axially and / or radially resilient sliding or roller bearings are also covered by the invention. The invention looks fol following embodiments:
  • - At least one piezoelectric element is part of an actuator or is itself an actuator, wherein at least a portion of the component by means of at least one outgoing of the actuator component of a force at least against the second piezoelectric element is movable, in this case, for example
  • - The second piezoelectric element at least part of a sensor for detecting changes in the position of the component or
  • - The second piezoelectric element is at least part of a second actuator - or in a further embodiment
  • - The first piezoelectric element and the second piezoelectric element in each case at least part of a sensor for detecting changes in the position of the component - or in another embodiment
  • - The first piezoelectric element and the second piezoelectric element in each case at least part of a sensor for detecting changes in the position of the component and are simultaneously actuators for changing the position of at least a portion of the component.

Unter Änderungen der Lage sind in diesem Fall zum Beispiel:

  • – Verschiebungen des gesamten Lagers zum Widerlager und/oder
  • – Verschiebungen des Bauteils zu den restlichen nicht von den Piezoelementen berührten Bauteilen und/oder
  • – Verkippungen des Bauteiles relativ zu seiner Ausgangslage durch Aktoren und/oder
  • – elastische Verformungen des gesamten Bauteiles und/oder
  • – elastische Verformung von wenigstens einem Abschnitt des Bauteiles
zu verstehen.Under changes of situation in this case are for example:
  • - Shifts the entire camp to the abutment and / or
  • - Movements of the component to the remaining not touched by the piezo elements components and / or
  • - Tilting of the component relative to its initial position by actuators and / or
  • - Elastic deformations of the entire component and / or
  • - Elastic deformation of at least a portion of the component
to understand.

Mit einem weiteren unabhängigen Anspruch ist vorgesehen, dass das Piezoelement an einem Abschnitt eines Bauteiles des Lagers und dabei das Bauteil an einem zu dem relativ beweglichen Maschinenteil ortsfesten Widerlager abgestützt ist. Der Abschnitt ist dabei mittels wenigstens einer Komponente einer von dem Piezoelement ausgehenden Kraft elastisch verformbar.With another independent Claim is provided that the piezoelectric element on a section a component of the bearing while the component at a to the relatively movable machine part stationary abutment is supported. The section is by means of at least one component of a From the piezoelectric element outgoing force elastically deformable.

Aus diesen Merkmalen ergeben sich folgende Ausgestaltungen:

  • – Die Lageranordnung weist wenigstens zwei der Widerlager auf.
  • – Die Lageranordnung weist wenigstens zwei der Piezoelemente auf.
  • – Das oder wenigstens ein Widerlager ist auch ein Piezoelement. Das Piezoelement oder wenigstens eines der vorgenannten Piezoelemente ist zumindest Bestandteil jeweils eines Aktors.
  • – Das Piezoelement oder wenigstens eines von mehreren der vorgenannten Piezoelemente ist zumindest Bestandteil eines Sensors, der die Änderungen der Lage des Bauteiles erfasst.
These features result in the following configurations:
  • - The bearing assembly has at least two of the abutment.
  • - The bearing assembly has at least two of the piezoelectric elements.
  • - That or at least an abutment is also a piezoelectric element. The piezo element or at least one of the aforementioned piezo elements is at least part of each of an actuator.
  • - The piezoelectric element or at least one of a plurality of the aforementioned piezoelectric elements is at least part of a sensor which detects the changes in the position of the component.

Für die vorgenannten Ausgestaltungen ist es von Vorteil, wenn am Umfang des Lagerbauteiles, zum Beispiel am Umfang des Lagerringes oder der Lagerscheibe, mehrere der Aktoren und/oder Sensoren angeordnet sind. Die Aktoren und/oder Sensoren sind in axiale Richtung entweder direkt am Innen- oder Außenring oder an der Lagerscheibe angeordnet.For the aforementioned Embodiments, it is advantageous if the circumference of the bearing component, for Example on the circumference of the bearing ring or bearing disc, several the actuators and / or sensors are arranged. The actuators and / or Sensors are in the axial direction either directly on the inside or outer ring or arranged on the bearing disc.

Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:

  • – Mit Hilfe am Bauteil in axiale oder radiale Richtung wirkender Aktoren kann das Lager bzw. das Bauteil gezielt axial und/oder radial ausgerichtet werden.
  • – Verformungen des Bauteiles sind möglich. Derartige Anordnungen sind zum Beispiel für die Schwingungsdämpfung, für den Umwuchtausgleich, und für die Änderung der Lagerluft einsetzbar.
  • – Durch gezielte elastische Verformungen des Bauteiles mittels der Komponente kann zum Beispiel das linear und/oder rotativ bewegliche Lager gebremst oder blockiert werden.
  • – Unregelmäßigkeiten/Einbautoleranzen/Asymmetrien des Lagersitzes bzw. der Ausrichtung des Bauteiles zum Gehäuse sind durch eine derartige Lageranordnung ausgleichbar.
  • – Änderungen der Vorspannung, Verkippung und der Ausgleich thermischer Ausdehnungen in axialer und radialer Richtung sind möglich.
  • – Es ist möglich, Durchbiegungen der Welle am Lager mittels dosiertes Verkippen des Lagers oder eines seiner Bauteile zu korrigieren, so dass für das Lager schädliche Lagerverkippungen vermieden werden. Somit ist es denkbar auch gegen Verkippung anfällige Lagertypen zur Lagerung von Wellen mit Wellendurchbiegung einzusetzen.
  • – Die Schwingungsdämpfung ist vereinfacht. Mittels eines oder mittels mehrerer Sensoren erfasste Schwingungen werden in diesem Fall durch eine schnellen Steuerelektronik als Regelsignale zueinander phasenverschoben an die entsprechenden Aktoren zurückgesendet. Die Aktoren sind in diesem Fall vorzugsweise die Sensoren. Der Einsatz in Papiermaschinen und in Stahlwerksanlagen ist z.B. denkbar.
The invention provides the following advantages:
  • - With the aid of acting on the component in the axial or radial direction actuators, the bearing or the component can be selectively aligned axially and / or radially.
  • - Deformations of the component are possible. Such arrangements can be used, for example, for vibration damping, for balancing, and for changing the bearing clearance.
  • - By targeted elastic deformation of the component by means of the component, for example, the linearly and / or rotationally movable bearing can be braked or blocked.
  • - Irregularities / installation tolerances / asymmetries of the bearing seat or the orientation of the component to the housing can be compensated by such a bearing assembly.
  • - Changes in the bias voltage, tilting and the compensation of thermal expansion in the axial and radial directions are possible.
  • - It is possible to correct deflections of the shaft on the bearing by means of metered tilting of the bearing or one of its components, so that bearing tilting that is detrimental to the bearing is avoided. Thus, it is also conceivable to use against tilting prone storage types for the storage of waves with shaft deflection.
  • - The vibration damping is simplified. By means of one or more sensors detected vibrations are sent in this case by a fast control electronics as control signals to each other phase-shifted back to the corresponding actuators. The actuators are in this case preferably the sensors. The use in paper machines and in steelworks is conceivable, for example.

Der Lageranordnung ist eine Auswerte- und/oder eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung der Phasen und der Amplituden der von den Sensoren ausgehenden Signale zugeordnet. Die von wenigstens zwei der Sensoren an einer derartigen Lageranordnung ausgehenden Signale werden an die Auswerteeinrichtung weitergeleitet. Die Signale werden in der Steuereinrichtung simultan modifiziert und als Regelsignale zur Änderung von Druck- oder Streckimpulsen an den Aktoren zu den Aktoren gesendet/geleitet. Piezosensoren erfassen zunächst die Störgrößen und funktionieren somit zunächst als Sensoren. Die Signale der Sensoren werden in der Steuereinrichtung in Regelsignale umgesetzt, die an die Piezoelemente zurückgegeben werden, die dann im Wechsel mit den Sensoren auch wahlweise als die Aktoren eingesetzt sind.The bearing arrangement is associated with an evaluation and / or a control device for influencing the phases and the amplitudes of the signals emanating from the sensors. The signals emanating from at least two of the sensors on such a bearing arrangement are applied to the Evaluation device forwarded. The signals are simultaneously modified in the control device and sent / directed as control signals for changing pressure or stretching pulses at the actuators to the actuators. Piezo sensors first detect the disturbance variables and thus initially function as sensors. The signals of the sensors are converted in the control device into control signals, which are returned to the piezoelectric elements, which are then used in alternation with the sensors also optionally as the actuators.

Eine derartige Lageranordnung ist beispielsweise für den Ausgleich von Unwuchten, Lageränderungen und Verlagerungen des Mittelpunktes der Rotationsachse des Maschinenteiles eingesetzt. Die einander gegenüberliegender Aktoren verschieben dabei beispielsweise das Bauteil, wie z.B. einen Außenring, durch gleichgerichtete Kontraktion und Expansion. Die Lage des Mittelpunktes des Lagers oder eines seiner Bauteile wird durch Verschiebung mittels der Aktoren korrigiert. Die Regelsignale bewirken zum Beispiel auch Formänderungen an den Elementen, durch radial in Richtung der Rotationsachse gerichtete Kontraktion und Expansion an einem Radiallager mit einander entgegen gerichteten Kräften. Das Bauteil wird somit elastisch zwangsverformt.A such bearing arrangement is for example for the compensation of imbalances, stock changes and displacements of the center of the axis of rotation of the machine part used. The opposing ones Actuators move, for example, the component, such. one Outer ring, through rectified contraction and expansion. The location of the center of the bearing or one of its components is by displacement means the actuators corrected. The control signals cause, for example, too deformations at the elements, directed by radially in the direction of the axis of rotation Contraction and expansion on a radial bearing with each other directed forces. The component is thus forcibly elastically deformed.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungendetailed Description of the drawings

1 zeigt eine Lageranordnung 1 zur Lagerung wenigstens eines Maschinenteiles 2 in Form einer Welle. Die Welle ist mit mindestens einem Lager 3 für die rotierende Lagerung des Maschinenteiles 2, beispielsweise in Form einer Welle 4, und mit mehreren Piezoelementen 5 versehen. Die Anzahl der dargestellten Piezoelemente 5 ist rein zufällig und kann einer beliebig wählbaren Menge [N] Piezoelementen 5 entsprechen. Die Piezoelemente (5) sind wahlweise zueinander gleich ausgebildet oder weisen unterschiedliche Merkmale, wie unterschiedliche Kenngrößen, auf. In diesem Beispiel sind die Piezoelemente 5 mit gleichmäßiger Teilung zueinander am Umfang des Außenringes 6 des Lagers 3 angeordnet. Das Lager weist außer dem Außenring 6 auch noch Bauteile wie Wälzkörper 7 und einen Innenring 8 auf. Jedes der Piezoelemente 5 ist gegen ein Widerlager 9 abgestützt und liegt gleichzeitig an dem Bauteil 10 in Form des Außenringes 6 an. Die Widerlager 9 sind entweder zueinander separat oder stehen symbolisch für ein gemeinsames Lagergehäuse, in dessen Bohrung das Bauteil 10 aufgenommen ist. 1 shows a bearing assembly 1 for storage of at least one machine part 2 in the form of a wave. The shaft is with at least one bearing 3 for the rotating storage of the machine part 2 , for example in the form of a wave 4 , and with several piezo elements 5 Mistake. The number of illustrated piezo elements 5 is purely random and can be any number of [N] Piezo elements 5 correspond. The piezo elements ( 5 ) are either identical to each other or have different features, such as different characteristics on. In this example, the piezo elements are 5 with uniform pitch to each other at the periphery of the outer ring 6 of the camp 3 arranged. The bearing has the outer ring 6 even components such as rolling elements 7 and an inner ring 8th on. Each of the piezo elements 5 is against an abutment 9 supported and lies at the same time on the component 10 in the form of the outer ring 6 at. The abutments 9 are either separate from each other or stand symbolically for a common bearing housing in the bore of the component 10 is included.

Die Piezoelemente 5 liegen dabei so an dem Bauteil 10 an, dass über den Umfang verteilte Abschnitte 11 des Außenringes 6 durch die von den Piezoelementen 5 Komponenten 12 wenigstens einer Kraft > = 0 eingespannt sind. Zwischen den einzelnen Piezoelementen 5 ist über eine symbolisch dargestellte Steuer- und Regeleinheit 13 eine Wirkverbindung hergestellt. Die Piezoelemente 5 sind wahlweise Aktoren 14 und/oder Sensoren 15.The piezo elements 5 lie so on the component 10 on that over the circumference distributed sections 11 of the outer ring 6 through the of the piezo elements 5 components 12 at least one force> = 0 are clamped. Between the individual piezo elements 5 is via a symbolically represented control unit 13 made an active compound. The piezo elements 5 are optional actuators 14 and / or sensors 15 ,

In dem Beispiel nach 1a ist die Lageranordnung 1 zur Regelung des Spieles in dem Lager 3 eingesetzt. Wenn z.B. der Außenring 6 sich auf Grund thermischer Einflüsse von dem Durchmesser D im Normzustand auf den Durchmesser D1 vergrößert, wird das Betriebsspiel größer. Die auf den Durchmesser D1 vergrößerte Außenkontur des Außenringes 6 ist gestrichelt sowie nicht maßstäblich zur Anschauung übertrieben groß dargestellt. Die Vergrößerung des Durchmessers D auf D1 führt zur Kontraktion an den Piezoelementen 5, die in diesem Fall als Sensoren 15 elektrische Impulse 1 an die Steuer- und Regeleinheit 13 abgeben. Diese Signale 1 werden in der Steuer- und Regeleinheit 13 in Regelsignale R umgewandelt und zu den Piezoelementen 5 zurückgeleitet. Die Piezoelemente 5 agieren dann phasenverschoben als Aktoren 14 und expandieren radial in Richtung der Mittelachse 3a des Lagers 3. Die durch die Aktoren 14 erzeugten radial gerichteten Komponenten 12 liegen dabei für jeweils ein Paar einander gegenüberliegender Piezoelemente 5 auf einer gemeinsamen Wirklinie L, die die Mittellinie 3a des Lagers schneidet. Bei derartigen Korrekturen wird der Durchmesser des Außenringes von D1 elastisch im Bereich von tausendstel Millimetern bis zu wenigen zehntel Millimeter auf den Durchmesser D und somit das Betriebsspiel auf den Normzustand korrigiert.In the example below 1a is the bearing arrangement 1 to regulate the game in the camp 3 used. If, for example, the outer ring 6 increases due to thermal influences from the diameter D in the standard state to the diameter D 1 , the operating clearance is greater. The enlarged on the diameter D 1 outer contour of the outer ring 6 is dashed and not to scale shown to exaggeration large. The increase in the diameter D to D 1 leads to contraction on the piezo elements 5 which in this case as sensors 15 electric impulse 1 to the control unit 13 submit. These signals 1 be in the control unit 13 converted into control signals R and to the piezo elements 5 returned. The piezo elements 5 then act out of phase as actors 14 and expand radially in the direction of the central axis 3a of the camp 3 , The by the actors 14 generated radially directed components 12 lie in each case for a pair of opposing piezoelectric elements 5 on a common line of action L, which is the midline 3a of the camp intersects. With such corrections, the diameter of the outer ring of D 1 is elastically corrected in the range of a thousandth of a millimeter to a few tenths of a millimeter to the diameter D and thus the operating clearance to the standard state.

Mit dem Beispiel nach 1b ist der radiale Versatz der Mittelachse 3a auf eine Lage N (zur Anschauung übertrieben groß und nicht maßstäblich dargestellt) in Folge Einbautoleranzen der Welle 16 zum Gehäuse (Widerlager 9) oder in Folge der Durchbiegung der Welle 16 korrigierbar. Die zunächst Sensoren agierenden Piezoelemente 5 werden im Bild oberhalb der Horizontallinie H komprimiert während die Sensoren 15 unterhalb der der Horizontallinie expandieren. Die sich auf der Horizontallinie N vertikal gegenüberliegenden Sensoren 15 verhalten sich neutral. Die Steuer- und Regeleinheit 13 setzt die von den Sensoren 15 als Signale abgegebenen Impulse 1 in Regelsignale um, durch die nunmehr die als Aktoren 14 wirkenden Piezoelemente 5 oberhalb der Horizontallinie N expandieren und unterhalb der Horizontallinie N durch Kontraktion nachgeben, bis die Normlage der Mittelachse 3a wieder erreicht ist.By example 1b is the radial offset of the central axis 3a to a position N (exaggeratedly large and not shown to scale) due to installation tolerances of the shaft 16 to the housing (abutment 9 ) or as a result of the deflection of the shaft 16 correctable. The initially sensors acting piezo elements 5 are compressed in the image above the horizontal line H while the sensors 15 expand below the horizontal line. The sensors located vertically on the horizontal line N 15 behave neutrally. The control unit 13 sets those from the sensors 15 Pulses delivered as signals 1 into control signals, through which now as actuators 14 acting piezo elements 5 expand above the horizontal line N and yield below the horizontal line N by contraction until the standard position of the central axis 3a is reached again.

2 zeigt Anordnungen, bei denen die Piezoelemente 5 wahlweise axial am Lager 3 der Lageranordnung 1 oder an einer Lageranordnung 17 mit einem Axiallager 18 anliegen. In der Lageranordnung 17 mit einem Axiallager 18 liegen die Piezoelemente 5 wahlweise an einem Bauteil 10 in Form eines Lagerringes 16 des Axiallagers 18 oder an einer nicht weiter dargestellten Axial scheibe an. Verkippungen, wie mit der Verkippung der Mittelachse auf die Line V dargestellt, der Lager 3 bzw. 18 relativ zur Mittellinie 3a sind durch entgegengesetzte Kontraktion bzw. Expansion der Aktuatoren 14 in die der Horizontallinie H entsprechenden Normallage korrigierbar. 2 shows arrangements in which the piezo elements 5 optionally axially in stock 3 the bearing arrangement 1 or on a bearing assembly 17 with a thrust bearing 18 issue. In the bearing arrangement 17 with a thrust bearing 18 are the piezo elements 5 optionally on a component 10 in the form of a bearing ring 16 of the thrust bearing 18 or on an axial disc not shown. tilting, as shown with the tilt of the central axis on the line V, the bearing 3 respectively. 18 relative to the midline 3a are due to opposite contraction or expansion of the actuators 14 in the horizontal line H corresponding normal position correctable.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung 19 mit einem Spindellager 20. Die Piezoelemente 5 liegen einseitig am Bauteil 10 in Form eines Außenringes 21 des Spindellagers 20 an. Mit einer derartigen Anordnung sind beispielsweise Axialspiele AS oder Verkippungen zur Mittelachse in der zuvor beschriebenen Weise denkbar, wobei die Piezoelemente wahlweise als Aktuatoren 14 bzw. als Sensoren 15 reagieren oder das Axialspiel in dem Spindellager 20 wird durch elastische Verformung des Bauteiles 10 korrigiert. 3 shows an embodiment of a bearing assembly 19 with a spindle bearing 20 , The piezo elements 5 lie on one side of the component 10 in the form of an outer ring 21 of the spindle bearing 20 at. With such an arrangement, for example, axial play A S or tilting to the central axis in the manner described above are conceivable, the piezoelectric elements optionally as actuators 14 or as sensors 15 react or the axial play in the spindle bearing 20 is due to elastic deformation of the component 10 corrected.

11
Lageranordnungbearing arrangement
22
Maschinenteilmachinery
33
Lagercamp
3a3a
Mittelachsecentral axis
44
Wellewave
55
Piezoelementpiezo element
66
Außenringouter ring
77
Wälzkörperrolling elements
88th
Innenringinner ring
99
Widerlagerabutment
1010
Bauteilcomponent
1111
Abschnittsection
1212
Komponentecomponent
1313
Steuer- und RegeleinheitTax- and control unit
1414
Aktuatoractuator
1515
Sensorsensor
1616
Lagerringbearing ring
1717
Lageranordnungbearing arrangement
1818
Axiallagerthrust
1919
Lageranordnungbearing arrangement
2020
Spindellagerspindle bearings
20a20a
Mittelachsecentral axis
2121
Außenringouter ring

Claims (15)

Lageranordnung (1, 17, 19) zur Lagerung wenigstens eines Maschinenteiles (2), mit mindestens einem Lager (3, 18, 20) für eine bewegliche Lagerung des Maschinenteiles (2) und mit wenigstens einem Piezoelement (5), wobei das Piezoelement (5) zwischen einem Bauteil (10) des Lagers (3, 18, 20) und einem Widerlager (9) gegen Lageänderungen des Maschinenteiles (2) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens erstes Piezoelement (5) und ein zweites Piezoelement (5) an dem Bauteil (10) zumindest so anliegen, dass mindestens ein Abschnitt (11) des Bauteiles (10) mittels wenigstens einer Komponente (12) einer Kraft von > = Null zwischen dem ersten Piezoelement (5) und dem zweiten Piezoelement (5) eingespannt ist, wobei die Komponente (12) von wenigstens einem der Piezoelemente (5) ausgeht und wobei wenigstens eines der Piezoelemente (5) relativ zu dem zumindest durch die Komponente bewegten Abschnitt (11) an dem Widerlager (9) abstützt ist.Bearing arrangement ( 1 . 17 . 19 ) for the storage of at least one machine part ( 2 ), with at least one warehouse ( 3 . 18 . 20 ) for a movable mounting of the machine part ( 2 ) and with at least one piezoelectric element ( 5 ), wherein the piezo element ( 5 ) between a component ( 10 ) of the warehouse ( 3 . 18 . 20 ) and an abutment ( 9 ) against changes in position of the machine part ( 2 ) is supported, characterized in that at least first piezoelectric element ( 5 ) and a second piezo element ( 5 ) on the component ( 10 ) at least so that at least one section ( 11 ) of the component ( 10 ) by means of at least one component ( 12 ) a force of> = zero between the first piezo element ( 5 ) and the second piezo element ( 5 ), the component ( 12 ) of at least one of the piezo elements ( 5 ) and at least one of the piezoelectric elements ( 5 ) relative to the at least part moved by the component ( 11 ) on the abutment ( 9 ) is supported. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) ein Außenring (6) ist, wobei der Außenring (6) weitere Bauteile (7, 8) des Lagers (3, 18, 20) zumindest teilweise umfasst und dass das Widerlager (9) ein Gehäuse zur Aufnahme des Lagers (3, 20) des Maschinenteiles (2) ist.Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the component ( 10 ) an outer ring ( 6 ), wherein the outer ring ( 6 ) further components ( 7 . 8th ) of the warehouse ( 3 . 18 . 20 ) at least partially and that the abutment ( 9 ) a housing for receiving the bearing ( 3 . 20 ) of the machine part ( 2 ). Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) eine Axialscheibe oder ein Außenring (16), eines Axiallagers (18) ist.Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the component ( 10 ) an axial disc or an outer ring ( 16 ), an axial bearing ( 18 ). Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Piezoelement (5) mindestens Bestandteil eines ersten Aktors (14) ist und dass mindestens der Abschnitt (11) des Bauteiles (10) mittels der von dem ersten Aktor (14) ausgehenden Komponente (12) zumindest gegen das zweite Piezoelement (5) beweglich ist.Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that at least the first piezoelectric element ( 5 ) at least part of a first actor ( 14 ) and that at least the section ( 11 ) of the component ( 10 ) by means of the first actor ( 14 ) outgoing component ( 12 ) at least against the second piezoelectric element ( 5 ) is movable. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Piezoelement (5) zumindest Bestandteil eines Sensors (15) zum Erfassen von Änderungen der Lage des Bauteiles (10) ist.Bearing arrangement according to claim 4, characterized in that the second piezoelectric element ( 5 ) at least part of a sensor ( 15 ) for detecting changes in the position of the component ( 10 ). Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Piezoelement (5) zumindest Bestandteil eines zweiten Aktors (14) ist.Bearing arrangement according to claim 4, characterized in that the second piezoelectric element ( 5 ) at least part of a second actor ( 14 ). Lageranordnung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Abschnitt (11) des Bauteiles (10) mittels wenigstens eines Aktors (14) zumindest partiell elastisch verformbar ist.Bearing arrangement according to claim 4 or 6, characterized in that at least the section ( 11 ) of the component ( 10 ) by means of at least one actuator ( 14 ) is at least partially elastically deformable. Lageranordnung nach Anspruch 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Piezoelement (5) und das zweite Piezoelement (5) jeweils zumindest Bestandteil eines Sensors (15) zum Erfassen von Änderungen der Lage des Bauteiles (10) sind.Bearing arrangement according to claim 4, 6 or 7, characterized in that the first piezoelectric element ( 5 ) and the second piezo element ( 5 ) each at least part of a sensor ( 15 ) for detecting changes in the position of the component ( 10 ) are. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Piezoelement (5) und das zweite Piezoelement (5) jeweils zumindest Bestandteil eines Sensors (15) zum Erfassen von Änderungen der Lage des Bauteiles (10) sind.Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the first piezoelectric element ( 5 ) and the second piezo element ( 5 ) each at least part of a sensor ( 15 ) for detecting changes in the position of the component ( 10 ) are. Lageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoelement (5) an dem Bauteil (10) des Lagers (3) anliegt und dabei das Bauteil (10) an einem relativ zu dem beweglichen Maschinenteil ortsfesten Widerlager (9) abgestützt ist, wobei zumindest das Bauteil (10) mittels der Komponente (12) einer von dem Piezoelement (5) ausgehenden Kraft elastisch verformbar ist.Bearing arrangement according to the preamble of claim 1, characterized in that the piezoelectric element ( 5 ) on the component ( 10 ) of the warehouse ( 3 ) and thereby the component ( 10 ) on a stationary relative to the movable machine part Widerla ger ( 9 ) is supported, wherein at least the component ( 10 ) by means of the component ( 12 ) one of the piezo element ( 5 ) outgoing force is elastically deformable. Lageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (1) wenigstens zwei der Widerlager (9) aufweist.Bearing arrangement according to claim 10, characterized in that the bearing arrangement ( 1 ) at least two of the abutments ( 9 ) having. Lageranordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung wenigstens zwei der Piezoelemente (5) aufweist.Bearing arrangement ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the bearing arrangement at least two of the piezoelectric elements ( 5 ) having. Lageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (9) wenigstens ein zweites Piezoelement (5) ist.Bearing arrangement according to claim 10, characterized in that the abutment ( 9 ) at least one second piezoelectric element ( 5 ). Lageranordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Piezoelemente (5) zumindest Bestandteil eines Aktors (14) ist.Bearing arrangement according to claim 12 or 13, characterized in that at least one of the piezoelectric elements ( 5 ) at least part of an actor ( 14 ). Lageranordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Piezoelemente (5) zumindest Bestandteil eines Änderungen der Lage wenigstens des Bauteiles (10) erfassenden Sensors (15) ist.Bearing arrangement according to claim 12 or 13, characterized in that at least one of the piezoelectric elements ( 5 ) at least part of a change in the position of at least the component ( 10 ) detecting sensor ( 15 ).
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