DE102022211942A1 - Lagereinheit mit Sensorinnenring - Google Patents

Lagereinheit mit Sensorinnenring Download PDF

Info

Publication number
DE102022211942A1
DE102022211942A1 DE102022211942.8A DE102022211942A DE102022211942A1 DE 102022211942 A1 DE102022211942 A1 DE 102022211942A1 DE 102022211942 A DE102022211942 A DE 102022211942A DE 102022211942 A1 DE102022211942 A1 DE 102022211942A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inner ring
radially inner
bearing unit
sensor
seat
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.)
Pending
Application number
DE102022211942.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Andrea A. Bertolini
Fausto BARACCA
Vittorio Zanella
Maria Grazia Semerano
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.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
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 SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of DE102022211942A1 publication Critical patent/DE102022211942A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F16C19/16Bearings 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 a single row of balls
    • F16C19/163Bearings 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 a single row of balls with angular contact
    • 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
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/583Details of specific parts of races
    • 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
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/583Details of specific parts of races
    • F16C33/585Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D57/00Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00
    • B23D57/003Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts
    • B23D57/0053Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts of drives for saw wires; of wheel mountings; of wheels
    • 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
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/581Raceways; Race rings integral with other parts, e.g. with housings or machine elements such as shafts or gear wheels
    • 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
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/583Details of specific parts of races
    • F16C33/586Details of specific parts of races outside the space between the races, e.g. end faces or bore of inner ring
    • 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
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • 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
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/008Identification means, e.g. markings, RFID-tags; Data transfer means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • 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
    • F16C19/525Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
    • 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
    • F16C19/527Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise
    • 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
    • F16C2233/00Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration
    • 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
    • F16C2240/00Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Lagereinheit (10) für eine Marmorschneidemaschine, die umfasst:- einen radial äußeren Ring (31), der in Bezug auf eine Drehachse (X) drehbar ist und mit einem radial äußeren Flanschabschnitt (25) versehen ist;- einen radial inneren Ring (33), der feststehend ist, mit einer Laufbahn (33') und mit einem Durchgangsloch (30) versehen ist, wobei das Verhältnis zwischen einer Abmessung eines Innendurchmessers (D) des Durchgangslochs (30) und einer Abmessung der axialen Dicke (t) des radial inneren Rings (33) zwischen 6,7 und 11,1 enthalten ist;- eine Reihe von Wälzkörpern (32), die zwischen dem radial äußeren Ring (31) und dem radial inneren Ring (33) eingefügt ist;- einen Sitz (33a), der in dem radial inneren Ring (33) gebildet ist und als ein Abschnitt einer kreisförmigen Krone geformt ist, und- einen Sensor 50, der stabil in dem Sitz (33a) eingepasst ist.

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagereinheit, die mit einem Sensorinnenring versehen ist. Eine solche Lagereinheit eignet sich für Anwendungen in der verarbeitenden Industrie, insbesondere in der Marmorschneideindustrie.
  • Stand der Technik
  • In der verarbeitenden Industrie und insbesondere bei Anwendungen in der Marmorschneideindustrie müssen Lagereinheiten der bekannten Art sehr begrenzte axiale Abmessungen haben, da sie axial angrenzend aneinander befestigt sind, wobei sie ein „Paket“ von Lagereinheiten bilden, und diese Abmessungsbegrenzung macht es notwendig, technische Lösungen zu verwenden, die besonders komplex oder sogar kostspielig sind, was die Auswahl ihrer Komponenten betrifft, die zwar kleine axiale Gesamtabmessungen haben, aber dennoch ein hohes Leistungsniveau aufweisen müssen.
  • Im oben beschriebenen Kontext hat die Lagereinheit daher üblicherweise eine erste Komponente, z. B. einen radial äußeren Ring, der an einem rotierenden Element befestigt ist (eine typische Rotationsgeschwindigkeit in der Marmorindustrie liegt bei etwa 750 U/min), und eine zweite Komponente, z. B. einen radial inneren Ring, der an einem feststehenden Element befestigt ist. Bekanntlich ist es häufig so, dass der radial innere Ring drehbar und der radial äußere Ring feststehend ist, aber in anderen Anwendungen, wie der beschriebenen, ist es der Außenring, der sich dreht, während der Innenring feststehend ist. In jedem Fall wird bei Wälzlagereinheit die Drehung eines Rings in Bezug auf den anderen durch mehrere Wälzkörper ermöglicht, die zwischen der zylindrischen Fläche der einen Komponente und der zylindrischen Fläche der zweiten Komponente angeordnet sind, wobei diese Flächen üblicherweise als Laufbahnen bezeichnet werden. Bei den Wälzkörpern kann es sich um Kugeln, Zylinder- oder Kegelrollen, Nadelrollen oder ähnliche Wälzkörper handeln.
  • Die Lagereinheiten von Marmorschneidemaschinen sind starken Schwingungen und hohen Temperaturen ausgesetzt. Die Schwingungen entstehen durch den Aufprall der Schneidwerkzeuge auf die zu schneidenden Marmorblöcke und werden auf die Struktur der Maschine und die Lagereinheit übertragen. Darüber hinaus erschwert es die Tatsache, dass die Lagereinheiten in Form von Paketen" zusammengebaut sind, die Wärme abzuleiten, die durch die Reibung zwischen den Marmorschneiddrähten und den entsprechenden Riemenscheiben sowie durch die Wälzreibung entsteht, die während der relativen Drehung der Ringe der Lagereinheit, insbesondere auf den Laufbahnen, entsteht. Offensichtlich ist die Wärmeabfuhr in den innersten Lagereinheiten des Lagereinheitspakets noch schwieriger, da diese zentralen Einheiten stärker von der äußeren Umgebung isoliert sind.
  • Die Benutzer von Marmorschneidemaschinen dürfen ihre Maschinen nicht mit mehr als 110 °C laufen lassen und müssen daher die Temperatur kontrollieren. Zu diesem Zweck werden beträchtliche Mengen an Kühlwasser verwendet, um die größtmögliche Wärmemenge abzuführen, aber es ist unmöglich, die genaue Menge oder die richtige Temperatur des Wassers zu bestimmen, die die Menge an Wasser, die verwendet wird, um die Maschinentemperatur unter Kontrolle zu halten, auf ein Minimum reduzieren würde.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagereinheit bereitzustellen, die frei von den oben beschriebenen Nachteilen ist.
  • Diese Aufgabe wird durch das Bereitstellen eines radial inneren Rings der Lagereinheit mit einem darin eingepassten Sensor, vorzugsweise einem Temperatur- und Schwingungssensor, der Daten im Wi-Fi-Modus überträgt, zur Überwachung des Niveaus der Schwingungen und der Temperatur in der Lagereinheit erreicht.
  • Die auf diese Weise mit einem Sensor ausgestatte Lagereinheit kann zur Überwachung der höchsten Temperaturniveaus in einer mittleren Position relativ zum Lagereinheitspaket eingebaut werden.
  • Die Kenntnis der Temperatur einer Lagereinheit in Echtzeit ermöglicht es einem Betreiber, während der Optimierung oder im Gebrauch der Marmorschneidemaschine den Wasserdurchfluss in der Welle zu erhöhen oder zu verringern, wobei die Tatsache berücksichtigt wird, dass die abgeführte Wärmemenge zunimmt, wenn der Wasserdurchfluss ansteigt. Auf diese Weise kann vermieden werden, immer die größtmögliche Wassermenge zu verwenden, was in Bezug auf Verbrauch und Verschwendung eindeutig eine unwirtschaftliche und ineffiziente Lösung wäre.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Lagereinheit mit den in den beigefügten Ansprüchen definierten Merkmalen bereitgestellt.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die einige nicht-einschränkende Ausführungsbeispiele der Lagereinheit zeigen, in denen:
    • 1 eine schematische Teilansicht einer Anordnung von Lagereinheiten für eine Marmorschneidemaschine ist;
    • 2 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Lagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 3 in vergrößertem Maßstab und im Querschnitt einen radial inneren Ring von 2 zeigt;
    • 4 eine Teilvorderansicht des radial inneren Rings von 3 ist;
    • 5 eine Vorderansicht eines Sensors für die Lagereinheit von Figure 2 ist; und
    • 6 ein Querschnitt durch den Sensor von 5 ist.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet die Zahl 20 in einfacher und schematischer Weise, wobei Teile zur Verdeutlichung entfernt wurden, eine Marmorschneidemaschine, die zur Herstellung von (bekannten und nicht abgebildeten) Marmorplatten mit stark reduzierter Dicke, d. h. einer Dicke von etwa 13 mm, geeignet ist.
  • Die Maschine 20 umfasst mehrere Riemenscheiben 22 (von denen nur vier dargestellt sind) für die Bewegung und Umlenkung entsprechender Schneiddrähte (bekannt und nicht dargestellt) zum Schneiden des Marmors.
  • Die Riemenscheiben 22 sind axial benachbart zueinander angeordnet, und ihr axialer Abstand bestimmt die Dicke der Marmorplatten.
  • Die Drehung jeder Riemenscheibe 22 wird durch eine entsprechende Lagereinheit 10 ermöglicht, den spezifischen Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auf die im folgenden Text besonders Bezug genommen wird.
  • Die Lagereinheit 10 umfasst einen radial inneren Ring 33 und einen radial äußeren Flanschring 31, der sich durch Zwischenschaltung mehrerer Wälzkörper 32 relativ zum Innenring 33 dreht und mit einem radial äußeren Flansch 25 versehen ist, an dem die entsprechende Riemenscheibe 22 durch Verbindungsmittel 24, vorzugsweise in Form von Schrauben, angebracht ist.
  • Jede Lagereinheit 10 ist in engem axialen Kontakt mit den axial benachbarten Lagereinheiten 10 befestigt, um den axialen Abstand zwischen zwei benachbarten Schneiddrähten für Marmorplatten mit sehr reduzierter Dicke so weit wie möglich zu reduzieren und um ein mögliches axiales Spiel zwischen den Lagereinheiten zu vermeiden. Insbesondere sind die feststehenden radial inneren Ringe in engem axialen Kontakt angeordnet und haben eine axiale Dicke, die größer ist als die axiale Dicke der radial äußeren Ringe, die drehbar sein müssen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 hat die Lagereinheit 10 für Marmorschneidemaschinen mit dem Ziel, die Dicke der Marmorplatten stark zu reduzieren, die wesentliche Eigenschaft, dass sie eine axiale Dicke ihrer selbst und ihrer Komponenten, d.h. des radial inneren Rings 33 und des radial äußeren Flanschrings 31, im Bereich von 18 bis 30 mm aufweist und insbesondere einen Innendurchmesser D eines Durchgangslochs 30 im radial inneren Ring 33 von zumindest 150 mm, oder vorzugsweise von etwa 200 mm, hat, so dass das Verhältnis zwischen einer Abmessung des Innendurchmessers D und einer Abmessung der axialen Dicke t im radial inneren Ring 33 in einem Bereich von 6. 7 bis 11,1 liegt. Dieser Bereich gewährleistet in erster Linie eine geeignete axiale Dicke in Verbindung mit mehreren identischen Lagereinheiten 10, um die Marmorplatten mit stark reduzierter Dicke zu erhalten und somit die für diese Anwendung erforderlichen Steifigkeits- und Festigkeitsparameter bereitzustellen. Darüber hinaus umfasst die Lagereinheit in Anbetracht der Art der Anwendung, die Schleifstaub, beispielsweise aus Marmor und Diamant, erzeugt, und in Anbetracht der Tatsache, dass die Schneidevorgänge die Verwendung von Kühlflüssigkeiten, im Wesentlichen Wasser, erfordern, auf jeder Seite eine wirksame Dichtvorrichtung 35, die die Lagereinheit 10 schützt, um das Eindringen solcher Verunreinigungen in die Lagereinheit 10 zu verhindern und ihr eine hohe Festigkeit und eine lange Lebensdauer zu verleihen. Zusammenfassend umfasst die Lagereinheit 10 für Anwendungen in der Marmorschneideindustrie:
    • - einen radial äußeren Ring 31, der um eine zentrale Drehachse X der Lagereinheit 10 drehbar ist,
    • - einen feststehenden radial inneren Ring 33,
    • - eine Reihe von Wälzkörpern 32, in diesem Fall Kugeln, die zwischen dem radial äußeren Ring 31 und dem radial inneren Ring 33 eingefügt sind, um deren relative Drehung zu ermöglichen,
    • - einen Käfig 34 zur Aufnahme der Wälzkörper, um die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 32 in Position zu halten,
    • - zwei Dichtvorrichtungen 35, die axial auf gegenüberliegenden Seiten der Lagereinheit 10 angeordnet sind, um sie gegenüber der äußeren Umgebung abzudichten.
  • In der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen sind Begriffe und Ausdrücke, die auf Positionen und Ausrichtungen hinweisen, wie „radial“ und „axial“, als relativ zur Drehachse X der Lagereinheit 10 zu verstehen.
  • Der Einfachheit halber wird das Bezugszeichen 32 sowohl für die einzelnen Wälzkörper als auch für die Reihe von Wälzkörpern verwendet.
  • Die Dichtvorrichtung 35 ist zwischen dem radial inneren Ring 33 und dem radial äußeren Ring 31 eingefügt und umfasst eine Abschirmung 40, die eine Dichtung, axial in Richtung der Innenseite, gegen eine Auflagefläche 31' eines ersten Sitzes 31a des radial äußeren Rings 31 bildet. Die Abschirmung 40 ist daher stabil an dem radial äußeren Ring 31 befestigt und ist folglich zusammen mit diesem drehbar.
  • Um den kleinen axialen Raum, der für die Dichtvorrichtung zur Verfügung steht, bestmöglich zu nutzen, kann die Abschirmung 40 vorteilhafterweise aus einem Verbundwerkstoff hergestellt sein. Eine Art von Verbundwerkstoff, die verwendet werden könnte, ist beispielhaft ein sehr hartes Polyurethan oder ein POM-Acetalharz.
  • Die Abschirmung 40 wird durch ein Verankerungselement 60, z. B. einen Schnappring 60 aus metallischem Material, in einer stabilen Position gehalten. Der Schnappring 60 ist in einen zweiten Sitz 31b des radial äußeren Rings 31 in einer axial äußeren Position relativ zum ersten Sitz 31a eingepresst, um die Abschirmung 40 axial in Richtung der Fläche 3 1' des Außenrings 31 zu drücken.
  • Mit Bezug auf 3 bis 6 umfasst der radial innere Ring 33 der Lagereinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung:
    • - einen durch eine Nut oder eine Aussparung gebildeten Sitz 33a, der einen stirnseitigen Querschnitt (4) in Form eines Abschnitts einer kreisförmigen Krone mit einer zwischen 20° und 22° variierenden Amplitude α und einer radialen Tiefe h, gemessen von einer radial inneren zylindrischen Fläche 33b des radial inneren Rings 33, in einem Bereich von 5,1 mm bis 5,3 mm hat; und
    • - einen Sensor 50, vorzugsweise einen Temperatur- und Schwingungssensor, der in einer stabilen und im Wesentlichen geschützten Weise in den Sitz 33a eingepasst ist.
  • Der Sitz 33a des Sensors 50 ist mit einer axial inneren Fläche 333 versehen, an der der Sensor 50 anliegt. Vorteilhafterweise ist dieser Sitz 33a sowohl in radialer Richtung nach innen als auch in axialer Richtung nach außen (bezogen auf eine Querachse Y der Lagereinheit, d.h. des radial inneren Rings 33) offen, um ein größeres Volumen für das Gehäuse und damit für den Sensor selbst bereitzustellen. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, dass die Haltbarkeit und Lebensdauer des Sensors größer sein kann, wenn sich der verfügbare Raum für den Sensor erhöht. Wie weiter unten näher erläutert wird, ist der Sitz 33a in einem relativ lastfreien Bereich des radial inneren Rings 33 gebildet, und der Materialabtrag bewirkt daher keine Beeinträchtigung der Tragfähigkeit der Lagereinheit. Darüber hinaus ermöglicht die axial gerichtete Öffnung des Sitzes 33a eine visuelle Kontrolle des Sensors während der Schritte der Demontage und der Montage, wobei das Sensorsignal leichter ausgesendet werden kann, da es keine Materialschicht durchdringen muss. Andererseits hat die radial nach innen gerichtete Öffnung den einzigen Zweck, das für den Sensor verfügbare Volumen zu vergrößern. Die Richtung radial nach innen ist notwendig, da es bei einer Richtung radial nach außen die Gefahr einer übermäßigen Schwächung des radial inneren Rings gibt, während es außerdem ein Hindernis in Form der Dichtvorrichtung ein Hindernis gäbe.
  • Durch die Begrenzung der Amplitude α des Abschnitts der kreisförmigen Krone auf zwischen 20° und 22° ist es möglich, weniger als 6 % der axialen ringförmigen Fläche 33c des radial inneren Rings 33 zu belegen. Diese Eigenschaft erleichtert die axiale Klemmung der Lagereinheit, ohne übermäßig unausgewogenen Kontaktkräfte zu erzeugen. Wäre die Amplitude α des Sitzes 33a nämlich 180°, dann würde die Hälfte der axialen ringförmigen Fläche 33c des radial inneren Rings 33 in Kontakt mit der nächsten Lagereinheit stehen (und somit belastet werden) und die andere Hälfte nicht. In diesem Fall würde die axiale Klemmung der Lagereinheit ein Moment erzeugen, das auf die Lagereinheit wirkt, das deren Lebensdauer erheblich verkürzt. Durch die Gestaltung des Sitzes 33a mit einer Amplitude des Abschnitts der kreisförmigen Krone im Bereich von 20° bis 22° ist es möglich, das Auftreten solcher Momente zu vermindern, da 94 % der axialen ringförmigen Fläche 33c des radial inneren Rings 33 in Kontakt mit der nächsten Lagereinheit stehen. Mit anderen Worten, wenn die Lagereinheiten axial geklemmt sind, neigen die Kräfte dazu, sich auszugleichen und gleichmäßig von einer Lagereinheit zur nächsten verteilt und übertragen zu werden.
  • Wie in den 5 und 6 im Detail dargestellt ist, ist der Sensor 50 axial durch zwei halbringförmige Flächen 53 und 55 quer zur Achse A begrenzt, die sich um die Achse A in einem Umfangsbogen unter einem Winkel β erstrecken, und ist radial durch zwei zylindrische Flächen 51 und 54 begrenzt, von denen die Fläche 51 eine radial äußere Fläche ist, während die Fläche 54 eine radial innere Fläche ist, die der Achse A zugewandt ist. Um die Identifizierung der korrekten Ausrichtung des Sensors 50 bei der Montage zu erleichtern, ist der Sensor mit einer Auskragung 52 versehen, die in einer asymmetrischen Position auf der Fläche 51 gebildet ist und sich von der Fläche 51 radial nach außen erstreckt. Die Auskragung 52 befindet sich in einer asymmetrischen Position, in der sie näher an der Fläche 53 als an der Fläche 55 positioniert ist, da das sensitive Element des Sensors auch im Inneren des Sensors näher an der Fläche 53 positioniert ist.
  • Die Abmessungen des Sensors können derart sein, dass die Gesamtheit des in dem Sitz gebildeten Raums eingenommen wird. Insbesondere kann der Sensor 50 einen stirnseitigen Querschnitt in Form eines Abschnitts einer kreisförmigen Krone mit einem Winkel β, der zwischen 18° und 20° variiert, und einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt mit einem Seitenmaß L im Bereich von 4,7 mm bis 4,9 mm haben.
  • Vorteilhafterweise überträgt der Sensor 50 die Daten über Funkwellen und ist ein Wi-Fifähiges Gerät. Durch den Einsatz der Wi-Fi-Technologie können Konstruktionskomplikationen vermieden werden, die dadurch entstehen würden, dass ein Kabel in die Mitte eines Lagereinheitspakets verlegt werden muss, das bis zu 108 benachbarte Lagereinheiten enthalten kann. Da der radial äußere Ring der drehbare Ring ist, bestünde darüber hinaus die einzig mögliche Lösung für eine Verkabelung darin, die Welle so zu modifizieren, dass der Draht in ihr zur zentralen Lagereinheit verlaufen kann. Diese Lösung wäre zwar theoretisch möglich, aber unpraktisch und kostspielig. Natürlich gibt es weitere mögliche Optionen, das Signal des Sensors 50 zu übertragen, z.B. mittels Bluetooth-Technologie. Dabei ist jedoch zu beachten, dass Signale gemäß dem Bluetooth-Standard eine wesentlich geringere Reichweite haben als Wi-Fi-Signale (in der Regel ca. 10 m, gegenüber 100 m bei einem Wi-Fi-Signal). Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Bluetooth-Sensor jeweils nur mit einem Gerät verbunden werden kann, während ein Wi-Fi-Sensor mehrere Verbindungen zulässt.
  • Vorzugsweise ist der Sensor 50 in dem Sitz 33a des radial inneren Rings 33 stabil befestigt, beispielsweise durch Kleben.
  • Vorteilhafterweise sollte der zu verwendende Klebstoff sowohl mit dem Stahl des radial inneren Rings als auch mit dem Verbundwerkstoff, aus dem der Sensor hergestellt ist, verträglich sein. Ein gutes Indiz ist ein Klebstoff, der auf Stahl in kurzer Zeit (z. B. sechs Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 22 °C) vollständig aushärtet, aber auch für Kunststoffmaterialien geeignet ist. Er muss auch hohen Temperaturen standhalten, z. B. indem er bei 110 °C eine Wärmebeständigkeit von mehr als 75 % des Wertes bei Raumtemperatur hat.
  • Der Klebstoff muss in den Sitz 33a des radial inneren Rings 33 eingebracht werden, wobei darauf zu achten ist, dass seine Dicke derart ist, dass der Sensor, wenn er in den Sitz eingepasst ist, nicht über die maximalen Abmessungen des Sitzes auskragen kann.
  • Der Klebstoff muss mit speziellen Lösungsmitteln für den Zweck der Demontage entfernt werden können.
  • Die Abmessungen und die Positionierung des Sitzes 33a und damit auch des Sensors 50 werden von zwei wichtigen Faktoren bestimmt:
    • - dem Erfordernis, eine Schwächung der Struktur des radial inneren Rings 33 zu vermeiden, woraus sich die Forderung ergibt, den Abschnitt der kreisförmigen Krone auf etwa 20° zu begrenzen,
    • - die Anforderung, den Sensor so nahe wie möglich an der Stelle der größten Wärmeentwicklung zu positionieren, d. h. so nahe wie möglich an der radial inneren Laufbahn 33' des radial inneren Rings 33. Daher sollte der Mindestabstand d zwischen der Laufbahn 33' und dem Sitz 33a vorzugsweise weniger als 3 mm betragen. Da der radial innere Ring aus Stahl hergestellt ist, kann somit angenommen werden, dass die vom Sensor detektierte Temperatur praktisch die gleiche ist wie die der Laufbahn, d. h. die höchste reale Temperatur in der gesamten Lagereinheit.
  • Um sicherzustellen, dass sich das sensitive Element des Sensors 50 immer in der nächstgelegenen Position zur Laufbahn 33' befindet, ist der Sitz 33a vorzugsweise mit einer Abschrägung 332 versehen, die an einer entsprechenden radial äußeren Fläche 331 gebildet ist, um einen axialen Anschlag für die Auskragung 52 zu definieren, die durch den Eingriff mit der Abschrägung 332 stets sicherstellt, dass der Sensor 50 korrekt befestigt ist.
  • Die stabile Befestigung des Sensors 50 auf dem radial inneren Ring 33 durch Verkleben, wie oben beschrieben, ist unkritisch. Denn es besteht keine Gefahr des Ablösens, da der radial innere Ring in dieser Anwendung nicht drehbar ist, sondern gegen die Welle gesichert ist. Da alle Lagereinheiten wiederum im Lagereinheitspaket gesichert sind, ist der Sensor gezwungen, im Sitz des radial inneren Rings zu verbleiben.
  • Vorteilhafterweise kann die Lagereinheit mit dem radial inneren Sensorring ihren Sitz 33a auf der - bezogen auf die Querachse Y der Lagereinheit - gegenüberliegenden Seite des Angriffspunktes P der auf den radial inneren Ring 33 wirkenden Kraft F haben. Diese Empfehlung kann bei der Montage der Lagereinheit befolgt werden, um die Marmorschneidemaschine einzustellen, oder während der Stufen des Betriebs.
  • Wenn beispielsweise die Richtung der Kraft F, die auf den radial inneren Ring 33 übertragen wird, radial nach innen und axial nach außen gerichtet ist (in der Darstellung der 2 von rechts nach links), wäre es vorteilhaft, die Lagereinheit mit dem Sensor 50 zu verwenden, der in einer axial inneren Position befestigt ist (mit anderen Worten, gemäß 2 rechts). Wenn dies getan ist, würde der radial innere Ring 33 in dem Abschnitt unter Last stehen, in dem der Sitz nicht vorhanden ist und in dem folglich kein Materialmangel besteht. Diese Anordnung vermeidet mögliche Probleme, die durch das Abschneiden oder Reißen des radial inneren Rings verursacht werden.
  • Vorläufige Tests haben die Machbarkeit dieser Lösung bewiesen: Ein Sensor wurde stabil auf die Abschirmung der Lagereinheit geklebt, und es wurde der Standardtest (bei 750 U/min für 8 Stunden) zur Überprüfung einer neuen Lagereinheitskonstruktion für Marmorschneidemaschinen durchgeführt. Das Ergebnis des Tests war positiv, da die Temperatur der Abschirmung und damit der Lagereinheit während der gesamten Dauer des Tests überwacht werden konnte.
  • Die Lösung mit der Sensorlagereinheit hat erhebliche Vorteile. Sie ermöglicht in erster Linie, dass die Temperatur überprüft wird: Der Benutzer kann eine Sensorlagereinheit an einer beliebigen Stelle einpassen (z. B. in der Mitte des Lagereinheitspakets). Somit kann die Temperatur des gesamten Lagereinheitspakets überwacht und überprüft werden, da die zentrale Position thermisch am ungünstigsten ist, weil es schwieriger ist, die von der Lagereinheit erzeugte Wärme abzuleiten. Wenn eine zu hohe Temperatur festgestellt wird, kann der Benutzer die Maschine anhalten oder den Kühlwasserdurchfluss erhöhen, ohne das Risiko einzugehen, dass eine oder mehrere Lagereinheiten durchbrennen. Da der Benutzer die Temperatur direkt überprüft, kann er außerdem die Durchflussmenge erhöhen oder die Temperatur des einströmenden Wassers verringern, um die Wärmemenge zu erhöhen, die durch das Wasser abgeführt werden kann. Dies verbessert die Leistung der Maschine und erfordert nicht, dass die Maschine angehalten wird.
  • Der Hersteller der Marmorschneidemaschine kann dem Endanwender eine Maschine liefern, die bereits mit dem besten Kühlwasserdurchfluss optimiert ist, um die Leistung der Maschine so weit wie möglich zu verbessern und gleichzeitig die Temperatur des Lagereinheitspakets zu senken.
  • Ein weiterer Vorteil ist die Überprüfung der Schwingung des Lagereinheitspakets, wodurch der Benutzer die richtigen Betriebsgrenzen der Marmorschneidemaschine einstellen kann.
  • Die vorgeschlagene Lösung, die eine Sensorabschirmung verwendet, ist sehr flexibel: Die Lagereinheit mit dem radial inneren Sensorring kann auf Wunsch zusammen mit dem System zum Messen der Temperatur und der Schwingung geliefert werden, und es steht dem Anwender frei, diese Sensorlagereinheiten dort einzusetzen, wo er es für notwendig hält.
  • Die Abmessungen des Sitzes 33a für den Sensor 50 erlauben es, Sensoren unterschiedlicher Art unterzubringen. Das für den Sensor verfügbare Volumen liegt in der Größenordnung von Tausenden von Kubikzentimetern, zum Beispiel zwischen 1000 mm3 und 1100 mm3. Der Sensor kann also je nach seiner Lebensdauer, der Art der Messung, seiner Größe usw. ausgewählt werden.
  • Schließlich kann der Sensor durch das oben beschriebene Klebeverfahren leicht im radial inneren Ring montiert und demontiert werden, und kann daher im Falle eines Bruchs ausgetauscht werden kann, ohne dass die gesamte Lagereinheit verloren geht.
  • Neben den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist zu verstehen, dass zahlreiche weitere Varianten existieren. Es ist auch zu verstehen, dass diese Ausführungsformen nur beispielhaft bereitgestellt sind und weder den Gegenstand der Erfindung noch ihre Anwendungen oder ihre möglichen Ausgestaltungen einschränken. Im Gegenteil, obwohl die obige Beschreibung es dem Fachmann ermöglicht, die vorliegende Erfindung gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel zu verwirklichen, ist zu verstehen, dass zahlreiche Variationen der beschriebenen Komponenten denkbar sind, ohne dass dadurch vom Gegenstand der Erfindung abgewichen wird, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, die wörtlich und/oder gemäß ihren gesetzlichen Äquivalenten ausgelegt werden.

Claims (11)

  1. Lagereinheit (10) für eine Marmorschneidemaschine, die umfasst: - einen radial äußeren Ring (31), der in Bezug auf eine Drehachse (X) drehbar und mit einem radial äußeren Flanschabschnitt (25) versehen ist; - einen radial inneren Ring (33), der feststehend ist, der mit einer Laufbahn (33') und mit einem Durchgangsloch (30) versehen ist, wobei das Verhältnis zwischen einer Abmessung eines Innendurchmessers (D) des Durchgangslochs (30) und einer Abmessung der axialen Dicke (t) des radial inneren Rings (33) zwischen 6,7 und 11,1 enthalten ist; - eine Reihe von Wälzkörpern (32), die zwischen dem radial äußeren Ring (31) und dem radial inneren Ring (33) eingefügt ist; wobei die Lagereinheit (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Sitz (33a), der in dem radial inneren Ring (33) gebildet ist und als ein Abschnitt einer kreisförmigen Krone geformt ist, und einen Sensor (50) umfasst, der in stabiler Weise in den Sitz (33a) eingesetzt ist.
  2. Lagereinheit (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor (50) ein Sensor zum Messen der Temperatur und Schwingungen ist und Daten über Funkwellen überträgt.
  3. Lagereinheit (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor (50) durch Verkleben fest im Sitz (33a) befestigt ist.
  4. Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Mindestabstand (d) zwischen der Laufbahn (33') des radial inneren Rings (33) und dem Sitz (33a) desselben radial inneren Rings (33) weniger als 3 mm beträgt.
  5. Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sitz (33a) des radial inneren Rings (33) auf der dem Angriffspunkt (P) der auf den radial inneren Ring (33) wirkenden Kraft (F) gegenüberliegenden Seite - bezogen auf eine Querachse (Y) der Lagereinheit (10) - zugeordnet ist.
  6. Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sitz (33a) des radial inneren Rings (33) eine Amplitude (α) hat, die zwischen 20° und 22° variiert.
  7. Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sitz (33a) des radial inneren Rings (33) eine Tiefe (h) hat, die von 5,1 mm bis 5,3 mm reicht.
  8. Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sitz (33a) des radial inneren Rings (33) sowohl in radialer Richtung nach innen als auch in axialer Richtung nach außen offen ist, bezogen auf eine Querachse (Y) des radial inneren Rings (33).
  9. Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sitz (33a) mit einer Abschrägung (332) versehen ist und der Sensor (50) mit einer Auskragung Vorsprung (52) versehen ist, die in einer montierten Ausgestaltung mit der Abschrägung (332) gekoppelt ist.
  10. Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sensor (50) einen stirnseitigen Abschnitt hat, der als ein Abschnitt einer kreisförmigen Krone mit einer Amplitude (β), die zwischen 18° und 20° variiert, geformt ist.
  11. Lagereinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (50) einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt der Seite (L) hat, der in einem Bereich zwischen 4,7 mm und 4,9 mm enthalten ist.
DE102022211942.8A 2021-11-24 2022-11-10 Lagereinheit mit Sensorinnenring Pending DE102022211942A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102021000029615 2021-11-24
IT102021000029615A IT202100029615A1 (it) 2021-11-24 2021-11-24 Unita’ cuscinetto con anello interno sensorizzato

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022211942A1 true DE102022211942A1 (de) 2023-05-25

Family

ID=80121774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022211942.8A Pending DE102022211942A1 (de) 2021-11-24 2022-11-10 Lagereinheit mit Sensorinnenring

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230160430A1 (de)
CN (1) CN116164043A (de)
DE (1) DE102022211942A1 (de)
IT (1) IT202100029615A1 (de)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6948856B2 (en) * 2000-11-06 2005-09-27 Nsk Ltd. Rolling bearing device and ring with sensor for the rolling bearing device
JP2003042151A (ja) * 2001-02-22 2003-02-13 Nsk Ltd 転がり軸受装置及びこの軸受装置のセンサ付きリング
CN101675343B (zh) * 2007-03-12 2012-07-18 Skf公司 带有传感器的轴承单元
JP6565454B2 (ja) * 2015-08-05 2019-08-28 日本精工株式会社 組合せ玉軸受、及び主軸装置、並びに工作機械
IT201900011646A1 (it) * 2019-07-12 2021-01-12 Skf Ab Unità cuscinetto a sezione sottile

Also Published As

Publication number Publication date
CN116164043A (zh) 2023-05-26
IT202100029615A1 (it) 2023-05-24
US20230160430A1 (en) 2023-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006028294A1 (de) Radiallageranordnung mit einer diese zentrierenden Spannringanordnung
DE112009001535T5 (de) Zylinder-Rollenlager
DE212013000161U1 (de) Schrägkugellager und Kombinationslager
DE102021203931A1 (de) Lagereinheit mit einem Exzenterklemmkragen
EP2019930A1 (de) Wälzlager mit reduzierter käfigtaschenluft
DE602005000602T2 (de) Wetterfeste Spindel mit geringer Reibung
DE102010000809A1 (de) Kompakte Axial-Radial-Lagerung
DE3118469A1 (de) "fluiddichtung"
DE102005007776A1 (de) Lageranordnung
DE102016213359A1 (de) Lageranordnung
DE2457949C2 (de) Lagereinheit
EP1483081B1 (de) Schnellfrequenzspindel mit speziellem luftlager
DE102022211942A1 (de) Lagereinheit mit Sensorinnenring
EP0543777B1 (de) Lageranordnung mit einem Radialwälzlager
DE102009055151A1 (de) Geteiltes Gleitlager für eine Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor und geteilte Gleitlagervorrichtung
DE102012215967A1 (de) Wälzlager mit integrierter Labyrinthdichtung
DE202012103429U1 (de) Wälzlager mit integrierter Labyrinthdichtung
DE102017111743B3 (de) Vorspannungsmessung mit Kraftmessbolzen
DE102010046016A1 (de) Toroidal-Rollenlager
DE102022211756A1 (de) Lagereinheit mit Sensorabschirmung
DE102017005503A1 (de) Wälzlager sowie Kraftfahrzeug
DE102016122638A1 (de) Wälzlager
DE102010045322A1 (de) Käfig für ein Rollenlager
DE102017124275B4 (de) Elektromotor, bei dem das Eindringen von Fremdkörpern unterdrückt werden kann
EP0985838B1 (de) Stützlager und Verfahren zu seiner Herstellung