DE102006021707A1 - Bearing arrangement, has spindle supported by using antifriction bearing and piezoelectric sensor for measuring axle loads acting on antifriction bearing, where sensor circularly surrounds spindle pin of spindle - Google Patents

Bearing arrangement, has spindle supported by using antifriction bearing and piezoelectric sensor for measuring axle loads acting on antifriction bearing, where sensor circularly surrounds spindle pin of spindle Download PDF

Info

Publication number
DE102006021707A1
DE102006021707A1 DE102006021707A DE102006021707A DE102006021707A1 DE 102006021707 A1 DE102006021707 A1 DE 102006021707A1 DE 102006021707 A DE102006021707 A DE 102006021707A DE 102006021707 A DE102006021707 A DE 102006021707A DE 102006021707 A1 DE102006021707 A1 DE 102006021707A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bearing
sensor
spindle
arrangement according
bearing arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006021707A
Other languages
German (de)
Inventor
Günter Dipl.-Ing. Schmid (FH)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
Priority to DE102006021707A priority Critical patent/DE102006021707A1/en
Publication of DE102006021707A1 publication Critical patent/DE102006021707A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009Force sensors associated with a bearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/522Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to load on the bearing, e.g. bearings with load sensors or means to protect the bearing against overload
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/077Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009Force sensors associated with a bearing
    • G01L5/0019Force sensors associated with a bearing by using strain gages, piezoelectric, piezo-resistive or other ohmic-resistance based sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/04Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/18Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
    • F16C19/181Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
    • F16C19/183Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles
    • F16C19/184Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

The arrangement (1) has a spindle (2) supported by using an antifriction bearing (5) and a piezoelectric sensor (10) for measuring axle loads acting on the antifriction bearing, where the sensor circularly surrounds a spindle pin (4) of the spindle. The bearing is formed as double-row angular-contact thrust ball bearing. The sensor is axially pre-stressed in an arrangement between an outer ring (8) of the bearing and a support structure (3).

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem piezoelektrischen Sensor, der zur Erfassung von auf ein Wälzlager wirkenden Belastungen vorgesehen ist.The The invention relates to a bearing arrangement with a piezoelectric Sensor designed to detect loads acting on a rolling bearing is.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Ein piezoelektrisches Meßsystem für Wälzlager ist beispielsweise aus der DE 195 22 543 A1 bekannt. In diesem Meßsystem ist ein piezoelektrischer Filmmessfühler an einem Lager, an einer Lagerstützkonstruktion oder an einer getrennten Ringscheibe in enger Nachbarschaft eines Lagers angeordnet, um das Lagerbetriebsverhalten zu überwachen. Damit soll ein Lagerüberwachungssystem zum Ermitteln und Vorhersagen einer Lagerschädigung bereitstellbar sein. Des Weiteren soll mittels einer Ausführungsform des piezoelektrischen Filmmessfühlers die Drehzahl eines Wälzlagers messbar sein. Messfühler nach der DE 195 22 543 A1 basieren beispielsweise auf hochpolaren Polyvinylidenfluoridfilmen.A piezoelectric measuring system for rolling bearings is for example from the DE 195 22 543 A1 known. In this measuring system, a piezoelectric film sensor is mounted on a bearing, on a bearing support structure or on a separate annular disc in close proximity to a bearing to monitor bearing performance. This should be a stock monitoring system for determining and predicting a bearing damage can be provided. Furthermore, the rotational speed of a roller bearing should be measurable by means of an embodiment of the piezoelectric film sensor. Sensor after the DE 195 22 543 A1 are based, for example, on highly polar polyvinylidene fluoride films.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten von piezoelektrischen Sensoren in der Wälzlagertechnik zu erweitern.Of the Invention is the object of the application from piezoelectric sensors in rolling bearing technology.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lageranordnung umfasst eine mittels eines Wälzlagers gelagerte Spindel, wobei ein zur Messung von auf das Wälzlager wirkenden Axialbelastungen geeigneter piezoelektrischer Sensor einen Spindelzapfen der Spindel ringförmig umgibt. Als Wälzlager für die Spindellagerung ist vorzugsweise ein zweireihiges Axialschrägkugellager vorgesehen, alternativ ist beispielsweise ein Nadel-Axial-Zylinderrollenlager verwendbar.These The object is achieved by a bearing assembly with the features of claim 1. The bearing assembly includes one by means of a rolling bearing mounted spindle, one being used to measure on the rolling bearing acting axial loads suitable piezoelectric sensor a Spindle pin of the spindle ring-shaped surrounds. As a rolling bearing for the Spindle bearing is preferably a double-row axial angular contact ball bearing provided, alternatively, for example, a needle-axial cylindrical roller bearing usable.

Der piezoelektrische Sensor ist bevorzugt in der Art einer Unterlegscheibe zwischen einem Außenring des Wälzlagers und einer Stützkonstruktion angeordnet und dabei in Axialrichtung der Spindel vorgespannt. Die Vorspannkraft ist dabei derart einstellbar, dass unabhängig davon, in welcher Richtung Axialkräfte auf die Spindel wirken, die resultierende Kraft, welche auf den piezoelektrischen Sensor wirkt, keine Richtungsumkehr erfährt. Die axiale Vorspannung des piezoelektrischen Sensors ist mittels Schrauben bewirkbar, die durch Öffnungen im Sensor gesteckt sind.Of the piezoelectric sensor is preferably in the manner of a washer between an outer ring of the rolling bearing and a support structure arranged while biased in the axial direction of the spindle. The preload force is adjustable so that regardless of which direction axial forces the spindle act, the resultant force acting on the piezoelectric Sensor works, no direction reversal experiences. The axial preload of the piezoelectric sensor is effected by means of screws, the through openings are inserted in the sensor.

Der in die Lageranordnung integrierte piezoelektrische Sensor eignet sich beispielsweise für die Messung von Bearbeitungskräften sowie Massenträgheits- und Gewichtskräften, welche in einer Werkzeugmaschine auf ein Lager übertragen werden. Ebenso ist der piezoelektrische Sensor geeignet, drohende Schädigungen einer Spindel oder der zugehörigen Lagerung zu detektieren. Darüber hinaus ermöglicht die Kraftmessung an der Spindellagerung mittels des piezoelektrischen Sensors eine Überwachung und/oder Steuerung von Prozessen wie beispielsweise Einpressvorgängen, die mit einer elektromotorisch angetriebenen Spindelpresse durchgeführt werden. In allen Anwendungsfällen zeichnet sich der einen Bestandteil der Lageranordnung bildende piezoelektrische Sensor durch einen sehr geringen Platzbedarf, einfachste Montierbarkeit, allenfalls niedrige Hysterese sowie eine hohe Stör- und Überlastfestigkeit aus.Of the in the bearing assembly integrated piezoelectric sensor is suitable for example for the measurement of machining forces and inertia and weight forces which be transferred to a warehouse in a machine tool. Likewise is the piezoelectric sensor suitable, impending damage a spindle or the associated To detect storage. About that also allows the force measurement at the spindle bearing by means of the piezoelectric Sensors a monitoring and / or control of processes such as press-in operations, the be performed with an electric motor driven screw press. Draws in all applications itself the part of the bearing assembly forming piezoelectric Sensor by a very small footprint, easy mounting, if necessary low hysteresis and high resistance to interference and overload.

Für die Herstellung piezosensitiver Strukturen des Sensors ist besonders das Siebdruckverfahren geeignet. Die hierbei aufgebrachten Sensorstrukturen werden beispielsweise im Durchlaufverfahren bei ca. 650°C bis 800°C eingebrannt. Unabhängig vom Herstellungsverfahren weist der piezoelektrische Sensor vorzugsweise mehrere konzentrische Sensorringe oder Sensorsegmente auf, die zwischen zwei parallelen Scheiben angeordnet sind. Als Scheiben, die als kraftübertragende Teile des piezoelektrischen Sensors konzentrisch zur Spindel angeordnet sind, werden bevorzugt geschliffene und/oder gestrahlte Stahlscheiben verwendet. Damit ist eine ausreichende Formgenauigkeit sowie eine gute Haftfähigkeit gegeben. Als Substrate, die insbesondere Widerstands- und Leiterstrukturen tragen, sind auch keramische Werkstoffe verwendbar.For the production Piezosensitiver structures of the sensor is particularly the screen printing process suitable. The sensor structures applied in this case become, for example in a continuous process at approx. 650 ° C up to 800 ° C baked. Independent of Manufacturing method, the piezoelectric sensor preferably several concentric sensor rings or sensor segments, between two parallel discs are arranged. As discs, as a force-transmitting Parts of the piezoelectric sensor are arranged concentrically to the spindle, are preferably ground and / or blasted steel discs used. This is a sufficient dimensional accuracy and a good adhesion given. As substrates, in particular resistance and conductor structures ceramic materials can also be used.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist der piezoelektrische Sensor zusätzlich zu einem mechanisch belasteten Piezoelement ein mechanisch unbelastetes, insbesondere eine Temperaturkompensation ermöglichendes Piezoelement auf. In besonders bevorzugter Weise sind die beiden Piezoelemente als konzentrische, um den Wellenzapfen gelegte Ringe ausgebildet und hierbei – mit Ausnahme der mechanischen Belastung – praktisch vollkommen identischen Umgebungsbedingungen ausgesetzt.In Advantageous embodiment, the piezoelectric sensor in addition to a mechanically loaded piezo element a mechanically unloaded, in particular a temperature compensation enabling piezoelectric element. In a particularly preferred manner, the two piezo elements are as concentric formed around the shaft journal rings and formed here - with Exception of mechanical stress - practically completely identical Exposed to ambient conditions.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist der piezoelektrische Sensor mit einem starren oder flexiblen Schaltungsträger verbunden. Der Schaltungsträger sowie auf diesem angeordnete elektronische Bauelemente, die insbesondere der Signalverstärkung und -konditionierung dienen, können von einem Metall- oder Kunststoffgehäuse umschlossen sein. Eine besonders gute Schutzwirkung bei gleichzeitig rationellen Herstellungsmöglichkeiten ist gegeben, wenn der Schaltungsträger einschließlich der elektronischen Bauelemente mit Kunststoff umspritzt ist. An diese Kunststoffumhüllung ist vorzugsweise ein Gehäuse eines Steckverbinders einstückig angeformt. Umgekehrt ausgedrückt ist damit eine elektronische Baueinheit in den Steckverbinder integriert.According to a preferred embodiment, the piezoelectric sensor is connected to a rigid or flexible circuit carrier. The circuit carrier and arranged on this electronic components, which are used in particular the signal amplification and conditioning can be enclosed by a metal or plastic housing. A particularly good protective effect at the same time rational production possibilities is given if the circuit carrier including the electronic components is encapsulated in plastic. To this plastic sheath is preferably a Ge housing of a connector integrally formed. Conversely, an electronic unit is thus integrated into the connector.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:following is an embodiment of Invention explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description the drawing

1 in einer Schnittdarstellung eine Lageranordnung mit einer mittels eines Wälzlagers gelagerten Spindel sowie mit einem piezoelektrischen Sensor, 1 in a sectional view of a bearing arrangement with a mounted by means of a roller bearing spindle and with a piezoelectric sensor,

2 in verschiedenen, teilweise geschnittenen Ansichten den piezoelektrischen Sensor nach 1 mit angeschlossener Elektronikbaugruppe, und 2 in different, partially sectioned views the piezoelectric sensor after 1 with connected electronics module, and

3 ein Detail des piezoelektrischen Sensors nach 2. 3 a detail of the piezoelectric sensor after 2 ,

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungFull Description of the drawing

Die 1 zeigt eine Lageranordnung 1, mittels welcher eine Spindel 2, beispielsweise eine Kugelumlauf- oder Rollengewindespindel, in einer Stützkonstruktion 3 drehbeweglich gelagert ist. Die Lagerung der Spindel 2, von der in 1 lediglich ein Spindelzapfen 4 sichtbar ist, erfolgt mittels eines Wälzlagers 5, das mit Schrauben 6 unter axialer Vorspannung an der Stützkonstruktion 3 befestigt ist. Das Wälzlager 5 ist als zweireihiges Schrägkugellager mit Innenringen 7, einem Außenring 8 und Kugeln 9 als Wälzkörper ausgebildet. Die zwischen dem Wälzlager 5 und der Stützkonstruktion 3 wirkende axiale Vorspannkraft ist mit FV bezeichnet. Zusätzlich können beim Betrieb der La geranordnung 1 in Richtung der Vorspannkraft FV oder in entgegengesetzter Richtung wirkende Axialbelastungen FB auftreten.The 1 shows a bearing assembly 1 , by means of which a spindle 2 , For example, a ball screw or roller screw, in a support structure 3 is mounted rotatably. The bearing of the spindle 2 from the in 1 only a spindle pin 4 is visible, by means of a rolling bearing 5 that with screws 6 under axial preload on the support structure 3 is attached. The rolling bearing 5 is a double-row angular contact ball bearing with inner rings 7 an outer ring 8th and bullets 9 designed as rolling elements. The between the rolling bearing 5 and the support structure 3 acting axial biasing force is denoted by F V. In addition, during operation of the La geranordnung 1 in the direction of the biasing force F V or acting in the opposite direction axial loads F B occur.

Zur Messung der resultierenden Axialkräfte zwischen dem Wälzlager 5 und der Stützkonstruktion 3 ist zwischen den Außenring 8 und die Stützkonstruktion 3 ein den Spindelzapfen 4 ringförmig umgebender piezoelektrischer Sensor 10 in der Art einer Unterlegscheibe eingespannt. Die Schrauben 6 durchdringen sowohl den Außenring 8 als auch Öffnungen 11 des piezoelektrischen Sensors 10. Der piezoelektrische Sensor 10 weist eine hohe mechanische Steifigkeit auf und ist sowohl für statische als auch für dynamische Kraftmessung geeignet. Piezosensitive Strukturen 12 des Sensors 10 befinden sich sandwichartig zwischen zwei Scheiben 13, 14, die den Außenring 8 bzw. die Stützkonstruktion 3 kontaktieren. Die Sensorstrukturen 12 sind über ein Flachbandkabel 15 an eine Elektronikbaugruppe 16 angeschlossen, welche eine Auswerteeinheit 17 sowie einen Steckverbinder 18 umfasst. Die Auswerteeinheit 17 ist als mit elektronischen Bauteilen 19 bestückter Schaltungsträger 20 ausgebildet, welcher mit einer Kunststoffumhüllung 21 umspritzt ist. Die Kunststoffumhüllung 21 bildet zugleich das Gehäuse 22 des Steckverbinders 18. Der Steckverbinder 18 mit Stiften 23 dient der Übertragung eines von der Auswerteeinheit 17 gelieferten Signals (beispielsweise 0 bis 10 Volt oder 4 bis 20 mA) an eine nicht dargestellte Datenverarbeitungseinrichtung. Alternativ können beispielsweise auch digitale Signale in Form einer Feldbusschnittstelle bereitgestellt werden.For measuring the resulting axial forces between the rolling bearing 5 and the support structure 3 is between the outer ring 8th and the support structure 3 a the spindle pin 4 annularly surrounding piezoelectric sensor 10 clamped in the manner of a washer. The screws 6 penetrate both the outer ring 8th as well as openings 11 of the piezoelectric sensor 10 , The piezoelectric sensor 10 has a high mechanical rigidity and is suitable for both static and dynamic force measurement. Piezo-sensitive structures 12 of the sensor 10 are sandwiched between two slices 13 . 14 that the outer ring 8th or the support structure 3 to contact. The sensor structures 12 are via a ribbon cable 15 to an electronics module 16 connected, which is an evaluation unit 17 and a connector 18 includes. The evaluation unit 17 is as with electronic components 19 equipped circuit carrier 20 formed, which with a plastic sheath 21 is overmoulded. The plastic wrap 21 at the same time forms the housing 22 of the connector 18 , The connector 18 with pins 23 serves for the transmission of one of the evaluation unit 17 delivered signal (for example, 0 to 10 volts or 4 to 20 mA) to a data processing device, not shown. Alternatively, for example, digital signals in the form of a fieldbus interface can be provided.

Der genauere Aufbau der Sensorstrukturen 12 geht aus den 2 und 3 hervor. Danach beschreiben die Sensorstrukturen 12 abschnittsweise – durch die Öffnungen 11 unterbrochene – konzentrische Sensorringe 24, 25. Hierbei dienen Sensorringe 24 als kraftübertragende Elemente zwischen den Scheiben 13, 14, während Sensorringe 25 ohne mechanische Funktion radial zwischen des Sensorringen 24 auf der Scheibe 13 angeordnet ist. Die Sensorringe 24, 25 sind in ein nachgiebiges Polymermaterial 26 eingebettet, wobei die kraftübertragenden Sensorringe 24 sowohl an der Scheibe 13 als auch an einer zwischen den Scheiben 13, 14 angeordneten Zwischenscheibe 27 anliegen. Die die Sensorstrukturen 12 bildenden Sensorringe 24, 25 sind im Siebdruckverfah ren hergestellt. Eine besonders gute Haltbarkeit der Sensorstrukturen 12 auf den Scheiben 13, 27 ist bei Verwendung geschliffener und gestrahlter Scheiben 13, 14, 27 aus Stahl gegeben. Ebenso sind keramische Werkstoffe zur Herstellung der Scheiben 13, 14, 27 geeignet.The more precise structure of the sensor structures 12 goes out of the 2 and 3 out. After that the sensor structures describe 12 in sections - through the openings 11 interrupted - concentric sensor rings 24 . 25 , Here are sensor rings 24 as force-transmitting elements between the discs 13 . 14 while sensor rings 25 without mechanical function radially between the sensor rings 24 on the disc 13 is arranged. The sensor rings 24 . 25 are in a compliant polymeric material 26 embedded, wherein the force-transmitting sensor rings 24 both on the disc 13 as well as at one between the panes 13 . 14 arranged intermediate disc 27 issue. The the sensor structures 12 forming sensor rings 24 . 25 are produced by Siebdruckverfah ren. A particularly good durability of the sensor structures 12 on the discs 13 . 27 is when using ground and blasted discs 13 . 14 . 27 made of steel. Likewise, ceramic materials for the production of the discs 13 . 14 . 27 suitable.

Die mechanisch nicht belasteten Sensorring 25 liefern ein Referenzsignal und dienen insbesondere der Temperaturkompensation. Durch die Anordnung der Sensorringe 25 in der Nähe der mechanisch belasteten Sensorringe 24, auf derselben Scheibe 13 des piezoelektrischen Sensors 10, ist sichergestellt, dass alle Sensorringe 24, 25 mit Ausnahme der Kraftbeaufschlagung exakt den gleichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Zugleich befinden sich die Sensorringe 25 zwischen den Scheiben 13, 14 in vor mechanischen Beschädigungen besonders geschützter Anordnung. Der piezoelektrische Sensor 10 ist insbesondere für Spindelzapfen 4 mit einem Durchmesser D von 20 mm bis 50 mm geeignet.The mechanically not loaded sensor ring 25 provide a reference signal and are used in particular for temperature compensation. By the arrangement of the sensor rings 25 near the mechanically loaded sensor rings 24 , on the same disc 13 of the piezoelectric sensor 10 , it is ensured that all sensor rings 24 . 25 with the exception of the application of force exactly the same environmental conditions are exposed. At the same time are the sensor rings 25 between the discs 13 . 14 in a particularly protected from mechanical damage arrangement. The piezoelectric sensor 10 is especially for spindle pegs 4 suitable with a diameter D of 20 mm to 50 mm.

11
Lageranordnungbearing arrangement
22
Spindelspindle
33
Stützkonstruktionsupport structure
44
Spindelzapfenspindle pin
55
Wälzlagerroller bearing
66
Schraubescrew
77
Innenringinner ring
88th
Außenringouter ring
99
KugelBullet
1010
Sensorsensor
1111
Öffnungopening
1212
piezosensitive Strukturpiezo-sensitive structure
1313
Scheibedisc
1414
Scheibedisc
1515
FlachbandkabelRibbon cable
1616
Elektronikbaugruppeelectronics assembly
1717
Auswerteeinheitevaluation
1818
SteckverbinderConnectors
1919
Bauteilcomponent
2020
Schaltungsträgercircuit support
2121
KunststoffumhüllungPlastic covering
2222
Gehäusecasing
2323
Stiftpen
2424
Sensorringsensor ring
2525
Sensorringsensor ring
2626
Polymermaterialpolymer material
2727
Zwischenscheibewasher
DD
Durchmesserdiameter
FB F B
Axialbelastungaxial load
FV F V
Vorspannkraftpreload force

Claims (14)

Lageranordnung (1) mit einer mittels eines Wälzlagers (5) gelagerten Spindel (2) und mit einem einen Spindelzapfen (4) der Spindel (2) ringförmig umgebenden piezoelektrischen Sensor (10) zur Messung von auf das Wälzlager (5) wirkenden Axialbelastungen (FV, FB).Bearing arrangement ( 1 ) with a by means of a rolling bearing ( 5 ) stored spindle ( 2 ) and with a spindle pin ( 4 ) of the spindle ( 2 ) annularly surrounding piezoelectric sensor ( 10 ) for the measurement of the rolling bearing ( 5 ) acting axial loads (F V , F B ). Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (5) als zweireihiges Axialschrägkugellager ausgebildet ist.Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the rolling bearing ( 5 ) is designed as a double-row axial angular contact ball bearing. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Sensor (10) in Anordnung zwischen einem Außenring (8) des Wälzlagers (5) und einer Stützkonstruktion (3) axial vorgespannt ist.Bearing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the piezoelectric sensor ( 10 ) in arrangement between an outer ring ( 8th ) of the rolling bearing ( 5 ) and a support structure ( 3 ) is axially biased. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der axialen Vorspannung des piezoelektrischen Sensors (10) dienenden Schrauben (6) Öffnungen (11) des piezoelektrischen Sensors (10) durchdringen.Bearing arrangement according to claim 3, characterized in that the axial prestress of the piezoelectric sensor ( 10 ) screws ( 6 ) Openings ( 11 ) of the piezoelectric sensor ( 10 penetrate). Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Sensor (10) im Siebdruckverfahren hergestellte Sensorstrukturen (12) aufweist.Bearing arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piezoelectric sensor ( 10 ) screen-printed sensor structures ( 12 ) having. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Sensor (10) mehrere konzentrische Sensorringe (24, 25) aufweist.Bearing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piezoelectric sensor ( 10 ) several concentric sensor rings ( 24 . 25 ) having. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorringe (24, 25) zwischen zwei Scheiben (13, 14) des Sensors (10) angeordnet sind.Bearing arrangement according to claim 6, characterized in that the sensor rings ( 24 . 25 ) between two discs ( 13 . 14 ) of the sensor ( 10 ) are arranged. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (13, 14) als geschliffene Stahlscheiben ausgebildet sind.Bearing assembly according to claim 7, characterized in that the discs ( 13 . 14 ) are designed as ground steel discs. Lageranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (13, 14) als gestrahlte Stahlscheiben ausgebildet sind.Bearing arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the discs ( 13 . 14 ) are designed as blasted steel discs. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Sensor (10) zusätzlich zu einem mechanisch belasteten Piezoelement (24) ein mechanisch unbelastetes, eine Temperaturkompensation ermöglichendes Piezoelement (25) aufweist.Bearing arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the piezoelectric sensor ( 10 ) in addition to a mechanically loaded piezo element ( 24 ) a mechanically unloaded, a temperature compensation enabling piezoelectric element ( 25 ) having. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Sensor (10) mechanisch mit einem Schaltungsträger (20) verbunden ist.Bearing arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the piezoelectric sensor ( 10 ) mechanically with a circuit carrier ( 20 ) connected is. Lageranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (20) einschließlich mindestens eines auf diesem angeordneten elektronischen Bauteils (19) mit Kunststoff umspritzt ist.Bearing arrangement according to claim 11, characterized in that the circuit carrier ( 20 ) including at least one electronic component arranged thereon ( 19 ) is encapsulated with plastic. Lageranordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein einstückig mit einer Kunststoffumhüllung (21) des Schaltungsträgers (20) ausgebildetes Gehäuse (22) eines Steckverbinders (18).Bearing arrangement according to Claim 12, characterized by an integral part with a plastic covering ( 21 ) of the circuit carrier ( 20 ) formed housing ( 22 ) of a connector ( 18 ). Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelzapfen (4) einen Durchmesser (D) von mindestens 20 mm und höchstens 50 mm aufweist.Bearing arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the spindle pin ( 4 ) has a diameter (D) of at least 20 mm and at most 50 mm.
DE102006021707A 2006-05-10 2006-05-10 Bearing arrangement, has spindle supported by using antifriction bearing and piezoelectric sensor for measuring axle loads acting on antifriction bearing, where sensor circularly surrounds spindle pin of spindle Withdrawn DE102006021707A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006021707A DE102006021707A1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Bearing arrangement, has spindle supported by using antifriction bearing and piezoelectric sensor for measuring axle loads acting on antifriction bearing, where sensor circularly surrounds spindle pin of spindle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006021707A DE102006021707A1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Bearing arrangement, has spindle supported by using antifriction bearing and piezoelectric sensor for measuring axle loads acting on antifriction bearing, where sensor circularly surrounds spindle pin of spindle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006021707A1 true DE102006021707A1 (en) 2007-11-15

Family

ID=38579911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006021707A Withdrawn DE102006021707A1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Bearing arrangement, has spindle supported by using antifriction bearing and piezoelectric sensor for measuring axle loads acting on antifriction bearing, where sensor circularly surrounds spindle pin of spindle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006021707A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008006934A1 (en) * 2008-01-28 2009-07-30 Aker Mtw Werft Gmbh Device and method for evaluating data from bearings in propulsion systems of ships
DE102011103848A1 (en) * 2011-05-27 2012-11-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. sensor device
DE102012210477A1 (en) 2012-06-21 2013-12-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hook block for hoist for lifting and measurement of loads, has shaft disk or housing disk provided with transducers detecting axial spacing between disks of thrust bearing or another spacing between disks of thrust bearing and disk
CN104792531A (en) * 2015-04-16 2015-07-22 西南石油大学 Multistage thrust ball bearing-pack uniform loading performance test rack
DE102014219727A1 (en) * 2014-09-29 2016-03-31 Aktiebolaget Skf Load structure for testing a load capacity of a large-scale warehouse and method for a load structure
DE102015218993B3 (en) * 2015-10-01 2016-12-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bearing arrangement with a strain sensor device
CN106441675A (en) * 2016-11-08 2017-02-22 烟台职业学院 Non-load-sharing piezoelectric thrust test device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0279361A1 (en) * 1987-02-16 1988-08-24 Peter Seitz Device for measuring the pressure distribution in an area
WO1990013011A1 (en) * 1989-04-14 1990-11-01 Robert Bosch Gmbh Process for producing a sensor for the measurement of compressive forces
DD297873A5 (en) * 1988-10-12 1992-01-23 ��������@�K@�K@�Kk�� CONVERSION DEVICE FOR DETECTING DYNAMIC FORCES, MEASURING AND / OR CONTROL DEVICE AND METHOD THAT CONTAIN SUCH A CONVERSION
DE4218949A1 (en) * 1992-06-10 1993-12-16 Schaeffler Waelzlager Kg Radial or axial bearing with force measurement - connects bearing ring directly, or roller bearing indirectly via intermediate member, with force measuring film sensor.
DE3908175C2 (en) * 1988-03-14 1994-04-14 Elco Co Stress detector device
WO2003019126A1 (en) * 2001-08-23 2003-03-06 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Device for determining the forces and/or torques that act upon the wheel suspension of a vehicle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0279361A1 (en) * 1987-02-16 1988-08-24 Peter Seitz Device for measuring the pressure distribution in an area
DE3908175C2 (en) * 1988-03-14 1994-04-14 Elco Co Stress detector device
DD297873A5 (en) * 1988-10-12 1992-01-23 ��������@�K@�K@�Kk�� CONVERSION DEVICE FOR DETECTING DYNAMIC FORCES, MEASURING AND / OR CONTROL DEVICE AND METHOD THAT CONTAIN SUCH A CONVERSION
WO1990013011A1 (en) * 1989-04-14 1990-11-01 Robert Bosch Gmbh Process for producing a sensor for the measurement of compressive forces
DE4218949A1 (en) * 1992-06-10 1993-12-16 Schaeffler Waelzlager Kg Radial or axial bearing with force measurement - connects bearing ring directly, or roller bearing indirectly via intermediate member, with force measuring film sensor.
WO2003019126A1 (en) * 2001-08-23 2003-03-06 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Device for determining the forces and/or torques that act upon the wheel suspension of a vehicle

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008006934A1 (en) * 2008-01-28 2009-07-30 Aker Mtw Werft Gmbh Device and method for evaluating data from bearings in propulsion systems of ships
DE102011103848A1 (en) * 2011-05-27 2012-11-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. sensor device
DE102012210477A1 (en) 2012-06-21 2013-12-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hook block for hoist for lifting and measurement of loads, has shaft disk or housing disk provided with transducers detecting axial spacing between disks of thrust bearing or another spacing between disks of thrust bearing and disk
US9778139B2 (en) 2014-09-29 2017-10-03 Aktiebolaget Skf Load structure for testing a loadability of a large bearing and load testing method
DE102014219727A1 (en) * 2014-09-29 2016-03-31 Aktiebolaget Skf Load structure for testing a load capacity of a large-scale warehouse and method for a load structure
CN105527101A (en) * 2014-09-29 2016-04-27 斯凯孚公司 Load structure for testing a loadability of a large bearing and load testing method
DE102014219727B4 (en) 2014-09-29 2022-03-24 Aktiebolaget Skf Loading structure for testing a load capacity of a large bearing and method for a loading structure
CN105527101B (en) * 2014-09-29 2020-07-10 斯凯孚公司 Load structure for testing bearing capacity of large bearing and method for load structure
CN104792531A (en) * 2015-04-16 2015-07-22 西南石油大学 Multistage thrust ball bearing-pack uniform loading performance test rack
WO2017054813A1 (en) 2015-10-01 2017-04-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rolling bearing arrangement having a strain sensor device
CN108138841A (en) * 2015-10-01 2018-06-08 舍弗勒技术股份两合公司 Rolling bearing system with strain transducer device
US10151342B2 (en) 2015-10-01 2018-12-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rolling bearing arrangement having a strain sensor device
CN108138841B (en) * 2015-10-01 2020-01-21 舍弗勒技术股份两合公司 Rolling bearing device with strain sensor device
DE102015218993B3 (en) * 2015-10-01 2016-12-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bearing arrangement with a strain sensor device
CN106441675A (en) * 2016-11-08 2017-02-22 烟台职业学院 Non-load-sharing piezoelectric thrust test device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1902289B1 (en) Bearing arrangement for mounting at least one machine element on a support
DE102006021707A1 (en) Bearing arrangement, has spindle supported by using antifriction bearing and piezoelectric sensor for measuring axle loads acting on antifriction bearing, where sensor circularly surrounds spindle pin of spindle
DE102010006583B4 (en) Torque sensor with alignment system
EP3250896B1 (en) Sensor arrangement for indirect detection of a torque of a rotatably mounted shaft
DE102019125801A1 (en) Rolling bearing with sensor and drive unit
EP3591344B1 (en) Measuring device for a spindle or a rotary table
DE102018201563A1 (en) Instrumented wave for condition monitoring
DE102006015111A1 (en) Rotatable, swiveling or axial ball and roller bearing for aging process, has lubricating grease-sensor provided with piezo-component utilized as measuring equipment, where sensor and/or piezo-component are designed in lamellar manner
EP2292513B1 (en) Actuator with integrated status monitoring system and method for manufacturing same
DE69117619T2 (en) Rotating coding sleeve for scanning device
EP2527809A1 (en) Sensor device
DE102005055995B4 (en) Method for adjusting the preload in a bearing arrangement
EP1948947A2 (en) Bearing set for machine units the shafts of which require exact guidance
DE102017111745A1 (en) Rolling bearing assembly for a transmission
DE102004054201A1 (en) Ball bearing has peripheral grooves in outer faces of outer ring, in which sensors, e.g. temperature or rpm sensors, are mounted
DE102015219167A1 (en) roller bearing assembly
DE602005003438T2 (en) bearing arrangement
DE102016218017B3 (en) Torque measuring system
DE102019127241A1 (en) Bearing arrangement
DE102017124667A1 (en) Measuring system for monitoring a spindle
WO2011064060A1 (en) Rolling bearing having a measurement scale
DE102019216992A1 (en) Storage unit with at least two types of sensors attached to a housing
DE102016123675B4 (en) Machine tool, in particular milling machining center with a spindle assembly
DE102015212277B4 (en) Bearing element for a pulley
EP2740948A1 (en) Axial spherical roller bearing assembly, in particular for a ship drive shaft

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20120822

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20130511