DE102015212277A1 - Lagerelement für eine Seilscheibe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Lagerelement (1) zur drehbaren Lagerung einer Seilscheibe (2) an einer Achse (3), umfassend mindestens einen Innenring (4a) und mindestens einen Außenring (5a) sowie mindestens eine radial zwischen dem mindestens einen Innenring (4a) und dem mindestens einen Außenring (5a) angeordnete Wälzkörperreihe (6a). Erfindungsgemäß ist mindestens ein piezoelektrisches Folienelement (7) entweder an einer Außenumfangsfläche des mindestens einen Außenrings (5a) oder an einer Innenumfangsfläche des mindestens einen Innenrings (4a) angeordnet, um an dem Lagerelement (1) angreifende Radialkräfte messtechnisch zu erfassen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Lagerelement zur drehbaren Lagerung einer Seilscheibe an einer Achse, umfassend mindestens einen Innenring und mindestens einen Außenring sowie mindestens eine radial zwischen dem mindestens einen Innenring und dem mindestens einen Außenring angeordnete Wälzkörperreihe.
- Gebiet der Erfindung
- Gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik existieren mehrere Möglichkeiten die radial auf einem Lagerelement wirkende Kraft, insbesondere die radial auf einem Lagerelement, das zur drehbaren Lagerung einer Seilscheibe vorgesehen ist, zu bestimmen, um Überlastungen zu verhindern.
- Gemäß der
DE 10 2011 085 920 A1 wird ein Messlager für eine Seilscheibe offenbart. Das Messlager weist wenigstens ein, eine Laufbahn aufweisenden Laufring und wenigstens ein Sensor zur Aufnahme von Belastungen, die auf das Messlager wirken auf. Ein Laufring wird von einem Innenteil und einem Außenteil gebildet, wobei das Außenteil das Innenteil umschließt. Dabei ist wenigstens ein Ausschnitt in der Umfangsfläche desjenigen Innen- oder Außenteils vorgesehen, welches von dem Innenoder Außenteil verschieden ist, welches die Laufbahn aufweist. Ferner ist in wenigstens einen der Ausschnitte ein Sensor eingesetzt. Der Messaufnehmer des Sensors ist insbesondere als Piezo-Element oder als DMS-Messbrücke ausgebildet. Nachteilig an dem zuvor genannten Stand der Technik ist die relativ hohe Anzahl an Bauteilen sowie der relativ große Bauraum, der benötigt wird, um den messtechnischen Aufbau unterzubringen. - Aufgabenstellung
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Lagerelement für eine Seilscheibe weiterzuentwickeln, wobei das Lagerelement trotz messtechnischem Aufbau zur Erfassung von an dem Lagerelement angreifenden Radialkräften besonders kompaktbauend ausgebildet ist.
- Erfindungsgemäße Lösung
- Erfindungsgemäß ist mindestens ein piezoelektrisches Folienelement entweder an einer Außenumfangsfläche des mindestens einen Außenrings oder an einer Innenumfangsfläche des mindestens einen Innenrings angeordnet, um an dem Lagerelement angreifende Radialkräfte messtechnisch zu erfassen. Mit anderen Worten erfolgt durch das mindestens eine piezoelektrische Folienelement eine direkte Messung der Lagerradialkräfte im Kraftfluss der Seilscheibenlagerung. Dabei misst das mindestens eine piezoelektrische Folienelement die bei jedem Lastzyklus auftretenden Radialkräfte am Lagerelement. Das Lagerelement ist insbesondere als Zylinderrollenlager, Kugellager oder Kegelrollenlager ausgebildet. Andere Lagerbauformen sind ebenfalls denkbar.
- Ferner ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel das mindestens eine piezoelektrische Folienelement radial zwischen dem Außenring und der Seilscheibe angeordnet, wobei das mindestens eine piezoelektrische Folienelement zumindest am Außenring unmittelbar zur Anlage kommt. Ebenso ist es aber auch denkbar, dass das mindestens eine piezoelektrische Folienelement radial zwischen dem Innenring und der Achse angeordnet ist, an welcher die Seilscheibe drehbar gelagert ist, wobei das mindestens eine piezoelektrische Folienelement zumindest am Innenring unmittelbar zur Anlage kommt. Beide Ausführungsbeispiele realisieren somit einen besonders kompakten und zuverlässigen Messaufbau. Das mindestens eine piezoelektrische Folienelement erzeugt in Abhängigkeit der erfassten radialen Belastung des Lagerelements aufgrund des piezoelektrischen Effekts mindestens ein elektrisches Signal, insbesondere eine messbare Spannung.
- Vorzugsweise ist das mindestens eine piezoelektrische Folienelement aus einem Polyvinylidenfluoridwerkstoff ausgebildet. Dazu ist eine Polyvinylidenfluoridwerkstofffolie in Streifenform geschnitten. Die Ausbildung des mindestens einen piezoelektrischen Folienelements aus dem Polyvinylidenfluoridwerkstoff realisiert eine besonders geringe Dicke, sodass das mindestens eine piezoelektrische Folienelement auf einfach Art und Weise am jeweiligen Innenring oder Außenring befestigt werden kann, ohne eine Funktionalität des Lagerelements zu beschränken.
- Durch die besonders hohe Messqualität des mindestens einen piezoelektrischen Folienelements können insbesondere bei mehreren axial nebeneinander angeordneten Seilscheiben, wie beispielsweise in einem Auslegerkopf der Fall ist, Einscherungsfehler schnell und zuverlässig detektiert werden.
- Besonders bevorzugt umfasst das mindestens eine piezoelektrische Folienelement eine Auswerteinheit. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Auswerteinheit in dem mindestens einen piezoelektrischen Folienelement integriert und somit fest damit verbunden. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Auswerteinheit über eine Fahne mit dem mindestens einen piezoelektrischen Folienelement verbindbar. Dazu weist die Auswerteinheit insbesondere ein Steckelement auf, das an die Fahne gekoppelt wird.
- Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das mindestens eine piezoelektrische Folienelement adhäsiv am jeweiligen Innenring oder am jeweiligen Außenring befestigt ist. Insbesondere ist das mindestens eine piezoelektrische Folienelement über ein Klebemittel drehfest am jeweiligen Innenring oder Außenring befestigt.
- Vorzugsweise ist das mindestens eine piezoelektrische Folienelement adhäsiv an einem Zwischenring befestigt, wobei der Zwischenring entweder radial am jeweiligen Innenring oder radial am jeweiligen Außenring angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das mindestens eine piezoelektrische Folienelement entweder an einer Außenumfangsfläche des Zwischenrings aufgeklebt und kommt radial am jeweiligen Innenring zur Anlage oder das mindestens eine piezoelektrische Folienelement ist an einer Innenumfangsfläche des Zwischenrings aufgeklebt und kommt radial am jeweiligen Außenring zur Anlage.
- Ferner bevorzugt erstreckt sich das mindestens eine piezoelektrische Folienelement umfangsseitig mindestens über 180° an der Innenumfangsfläche des jeweiligen Innenrings. Der Innenring ist drehfest an einer stationär festgelegten Achse befestigt und weist somit keine Relativdrehung zur Achse auf. Somit besteht keine Gefahr eines Verrutschens des mindestens einen piezoelektrischen Folienelements.
- Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das mindestens eine piezoelektrische Folienelement umfangsseitig über 360° an der Außenumfangsfläche des jeweiligen Außenrings. Mit anderen Worten ist das mindestens eine piezoelektrische Folienelement umlaufend an der Außenumfangsfläche des jeweiligen Außenrings angeordnet. Der jeweilige Außenring ist an die drehbewegliche Seilscheibe befestigt. Aufgrund der Dynamik der Seilscheibe kann es zu einer Relativdrehung zwischen der Seilscheibe und dem Außenring kommen. Daher ist es besonders vorteilhaft das mindestens eine piezoelektrische Folienelement umlaufend an der Außenumfangsfläche des Außenrings auszubilden, um die Gefahr eines Verrutschens und der daraus erwachsenden Messfehler zu beseitigen.
- Kurzbeschreibung der Zeichnung
- Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
-
1 eine schematische Teilschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Seilscheibe, die über ein erfindungsgemäßes Lagerelement drehbar an einer Achse gelagert ist, -
2a eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lagerelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2b eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lagerelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
3a eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lagerelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und -
3b eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lagerelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
- Nach
1 weist die Seilscheibe2 eine an einer Außenumfangsfläche ausgebildete Rille11 zur Führung eines darin zur Anlage kommenden Seils12 auf. Ferner weist die Seilscheibe2 eine Bohrung13 im Bereich einer Drehachse14 auf, in der ein Lagerelement1 angeordnet ist. Das Lagerelement1 ist zur drehbaren Lagerung der Seilscheibe2 radial zwischen der Seilscheibe2 und einer Achse3 vorgesehen. - Gemäß den
2a ,2b ,3a und3b umfasst das als Zylinderrollenlager ausgebildete Lagerelement1 einen Innenring4a sowie einen Außenring5a . Radial zwischen dem Innenring4a , und dem Außenring5a sind zwei als Zylinderrollenreihe ausgebildete Wälzkörperreihen6a ,6b angeordnet. Ferner ist ein piezoelektrisches Folienelement7 an dem Lagerelement1 angeordnet, um an dem Lagerelement1 angreifende Radialkräfte messtechnisch zu erfassen. Das piezoelektrische Folienelement7 ist dabei aus einem Polyvinylidenfluoridwerkstoff ausgebildet und umfasst eine Auswerteinheit8 . - Nach
2a ist das piezoelektrische Folienelement7 an einer Innenumfangsfläche des Innenrings4a angeordnet und adhäsiv mit dem Innenring4a verbunden. Ferner ist die Auswerteinheit8 über eine Fahne9 mit dem piezoelektrischen Folienelement7 verbunden. Des Weiteren erstreckt sich das piezoelektrische Folienelement7 umfangsseitig über 180° an der Innenumfangsfläche des Innenrings4a . - Nach
2b ist das piezoelektrische Folienelement7 an einer Außenumfangsfläche des Außenrings5a angeordnet und adhäsiv mit dem Außenring5a verbunden. Ferner ist die Auswerteinheit8 über eine Fahne9 mit dem piezoelektrischen Folienelement7 verbunden. Das piezoelektrische Folienelement7 erstreckt sich dabei umfangsseitig über 360° an der Außenumfangsfläche des Außenrings5a . - Gemäß
3a ist das piezoelektrische Folienelement7 adhäsiv an einem Zwischenring10 befestigt, wobei der Zwischenring10 radial am Innenring4a angeordnet ist. - Gemäß
3b ist das piezoelektrische Folienelement7 adhäsiv an einem Zwischenring10 befestigt, wobei der Zwischenring10 radial am Außenring5a angeordnet ist. - Das in beiden
3a und3b dargestellte piezoelektrische Folienelement7 weist eine integrierte und somit einteilig damit ausgebildete Auswerteinheit8 auf. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lagerelement
- 2
- Seilscheibe
- 3
- Achse
- 4a
- Innenring
- 5a
- Außenring
- 6a, 6b
- Wälzkörperreihe
- 7
- piezoelektrisches Folienelement
- 8
- Auswerteinheit
- 9
- Fahne
- 10
- Zwischenring
- 11
- Rille
- 12
- Seil
- 13
- Bohrung
- 14
- Drehachse
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011085920 A1 [0003]
Claims (10)
- Lagerelement (
1 ) zur drehbaren Lagerung einer Seilscheibe (2 ) an einer Achse (3 ), umfassend mindestens einen Innenring (4a ) und mindestens einen Außenring (5a ) sowie mindestens eine radial zwischen dem mindestens einen Innenring (4a ) und dem mindestens einen Außenring (5a ) angeordnete Wälzkörperreihe (6a ), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein piezoelektrisches Folienelement (7 ) entweder an einer Außenumfangsfläche des mindestens einen Außenrings (5a ) oder an einer Innenumfangsfläche des mindestens einen Innenrings (4a ) angeordnet ist, um an dem Lagerelement (1 ) angreifende Radialkräfte messtechnisch zu erfassen. - Lagerelement (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine piezoelektrische Folienelement (7 ) aus einem Polyvinylidenfluoridwerkstoff ausgebildet ist. - Lagerelement (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine piezoelektrische Folienelement (7 ) eine Auswerteinheit (8 ) umfasst. - Lagerelement (
1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (8 ) in dem mindestens einen piezoelektrischen Folienelement (7 ) integriert ist - Lagerelement (
1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (8 ) über eine Fahne (9 ) mit dem mindestens einen piezoelektrischen Folienelement (7 ) verbindbar ist. - Lagerelement (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine piezoelektrische Folienelement (7 ) adhäsiv am mindestens einen Innenring (4a ) oder am mindestens einen Außenring (5a ) befestigt ist. - Lagerelement (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine piezoelektrische Folienelement (7 ) adhäsiv an einem Zwischenring (10 ) befestigt ist, wobei der Zwischenring (10 ) entweder radial am mindestens einen Innenring (4a ) oder radial am mindestens einen Außenring (5a ) angeordnet ist. - Lagerelement (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine piezoelektrische Folienelement (7 ) umfangsseitig mindestens über 180° an der Innenumfangsfläche des mindestens einen Innenrings (4a ) erstreckt. - Lagerelement (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine piezoelektrische Folienelement (7 ) umfangsseitig über 360° an der Außenumfangsfläche des mindestens einen Außenrings (5a ) erstreckt. - Seilscheibe (
2 ) mit einer an einer Außenumfangsfläche ausgebildeten Rille (11 ) zur Führung eines Seils (12 ) und mit einer Bohrung (13 ) im Bereich einer Drehachse (14 ) der Seilscheibe (1 ) zur Aufnahme eines Lagerelements (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
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