DE10313060A1 - Rolling contact bearing e.g. for machine control and motor vehicle wheel bearings force measurement, has tribological layer designed for force- and/or temperature measurement - Google Patents

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Abstract

A roller bearing or friction-type bearing has a sensor for determining the loading on the bearing and a tribological layer between surfaces moving on/over one another. The tribological layer or coating is designed as a force- and/or temperature- sensitive measurement layer. Independent claims are included for (a) a method for determining the loading on a roller- or friction-bearing and for (b) using a roller- or friction-type bearing.

Description

Die Erfindung betrifft Wälz- oder Gleitlager mit einem Sensor zur Bestimmung der Beanspruchung des Lagers und einer tribologischen Beschichtung zwischen sich gegeneinander oder aufeinander bewegenden Flächen.The Invention relates to rolling or plain bearing with a sensor to determine the load of the bearing and a tribological coating between each other or moving surfaces.

Aus der EP 0 022 285 B1 ist eine Kohlenstoff enthaltende Gleitschicht bekannt, welche auf mindestens einer der Gleitflächen festhaftend angebracht ist. Diese Schicht ist 10 Nanometer bis 10 um dick und besteht aus Kohlenstoff mit diamantähnlicher Struktur.From the EP 0 022 285 B1 a sliding layer containing carbon is known, which is firmly adhered to at least one of the sliding surfaces. This layer is 10 nanometers to 10 μm thick and consists of carbon with a diamond-like structure.

Zur Bestimmung der Beanspruchung eines Gleit- oder Wälzlagers sind diskret aufgebaute Sensoren, wie z.B. Dehnungsmesssensoren (DMS) gebräuchlich. Aus der EP 1 148 261 A2 ist weiterhin bekannt, im Wälzlager auftretende Kräfte dadurch zu messen, dass die Verformung der Lagerschalen des Wälzlagers mit einem Oberflächenwellensensor (SAW) gemessen wird. Diese Sensoren werden als separates Bauteil mit dem Lagerring verbunden. All diese Lösungen haben jedoch den erheblichen Nachteil, dass die Messung der Kraft- und/oder Temperatur nur indirekt erfolgt. Die Bestimmung der realen Beanspruchung aus den Messgrößen ist aufwändig und fehlenanfällig, da die Messstelle weit vom Ort der Hauptbelastung entfernt ist.Discrete sensors, such as strain gauges (DMS), are commonly used to determine the stress on a plain or roller bearing. From the EP 1 148 261 A2 it is also known to measure forces occurring in the rolling bearing by measuring the deformation of the bearing shells of the rolling bearing using a surface wave sensor (SAW). These sensors are connected to the bearing ring as a separate component. However, all of these solutions have the considerable disadvantage that the measurement of the force and / or temperature is carried out only indirectly. The determination of the real load from the measured variables is complex and prone to missing, since the measuring point is far from the location of the main load.

Die oben genannten Nachteile lassen sich durch eine direkt in das Lager integrierte Dünnschichtsensorik verhindern. Die EP 1 058 106 A1 sowie die DE 199 25 460 C2 offenbaren einen Dünnschichtsensor, welcher in Form von geometrischstrukturierten Mehrlagenschichten an der Innenfläche eines Lagers erzeugt wird. Damit können die interessierenden Messgrößen direkt im Laufkontakt des Wälzkörpers gemessen werden. Der Nachteil dieses Sensors liegt vor allem darin, dass die Herstellung aufwändig ist und das zusätzliche Schichten in die kritischen Laufflächen der Lager einbracht werden müssen. Durch diese Zusatzschichten werden die tribologischen Eigenschaften des Lagers verschlechtert. Durch den aufwändigen Mehrlagenaufbau ist die Gefahr des Schichtversagens im Wälzkontakt deutlich erhöht. Diese Nachteile lassen sich durch zusätzlich aufgebrachte Isolationsschichten und tribologische Deckschichten nur in begrenztem Umfang kompensieren. Darüber hinaus wird die Wärmeabfuhr aus der Wälzbahn behindert und somit sind die Eigenschaften des Lagers ungünstig beeinflusst.The disadvantages mentioned above can be prevented by a thin-film sensor system integrated directly into the bearing. The EP 1 058 106 A1 as well as the DE 199 25 460 C2 disclose a thin-film sensor which is generated in the form of geometrically structured multilayer layers on the inner surface of a bearing. This means that the measurement parameters of interest can be measured directly in the rolling contact of the rolling element. The main disadvantage of this sensor is that it is expensive to manufacture and that additional layers have to be introduced into the critical running surfaces of the bearings. The tribological properties of the bearing are deteriorated by these additional layers. Due to the complex multi-layer structure, the risk of layer failure in rolling contact is significantly increased. These disadvantages can only be compensated for to a limited extent by additionally applied insulation layers and tribological cover layers. In addition, the heat dissipation from the roller track is hindered and thus the properties of the bearing are adversely affected.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Lager mit guten tribologischen Eigenschaften bereit zu stellen, welches eine einfache und verschleißfeste Sensorik mit direkter Messung der einwirkenden Kräfte und Temperaturen in der Wälzbahn aufweist.The The object of the present invention is therefore a bearing with good tribological properties to provide which a simple and wear-resistant Sensor technology with direct measurement of the forces and Temperatures in the roller track having.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälz- oder Gleitlager mit einem Sensor zur Bestimmung der Beanspruchung des Lagers und einer tribologischen Beschichtung zwischen sich gegeneinander oder aufeinander bewegenden Flächen, bei welchem die tribologische Beschichtung als kraft- und/oder temperatursensitive Messschicht ausgebildet ist. Weiterhin besteht die Lösung in einem Verfahren, bei welchem die tribologische Beschichtung eines Wälz- oder Gleitlagers als Sensor zur Bestimmung der Temperatur oder der einwirkenden Kraft verwendet wird.The The object is achieved by a rolling or plain bearing with a sensor to determine the load of the bearing and a tribological coating between each other or moving surfaces, at which the tribological coating as force and / or temperature sensitive Measuring layer is formed. Furthermore, the solution is in a method in which the tribological coating of a Rolling or Plain bearing as a sensor for determining the temperature or the acting Force is used.

Ein Wälz- oder Gleitlager im Sinne dieser Erfindung ist ein Lager für geschmierte oder trockene Verwendung, welches mindestens zwei Lagerschalen aufweist. Fallweise können dazwischen mehrere Wälzkörper angeordnet sein.On Rolling or Slide bearing in the sense of this invention is a bearing for lubricated or dry use, which has at least two bearing shells. Occasionally you can arranged between several rolling elements his.

Die zu bestimmende Beanspruchung des Lagers besteht zum einen in der Messung der Temperatur in der Laufbahn. Weiterhin sollen die auf das Lager einwirkenden Kräfte und die dadurch hervorgerufenen mechanischen Spannungen bestimmt werden.The the load to be determined on the bearing consists in the Measurement of the temperature in the career. Furthermore, the on forces acting on the bearing and the mechanical stresses caused thereby are determined.

Bei der anzubringenden Beschichtung handelt es sich um eine verschleißfeste sensorische Einzelschicht, welche mit oder ohne zusätzliche Isolationsschichten direkt auf die Wälz- oder Gleitflächen aufgebracht werden kann. Dabei kann die Beschichtung auf den Innenring, dem Außenring oder beidseitig ausgeführt werden.at the coating to be applied is a wear-resistant sensory Single layer, with or without additional insulation layers applied directly to the rolling or sliding surfaces can be. The coating on the inner ring, the outer ring or executed on both sides become.

Besonders bevorzugt ist die Beschichtung der Außenseite des Innenrings. Dazu kann eine Vorrichtung nach 1 verwendet werden. Diese besteht aus einer im Vakuum rotierenden Achse (1), welche von einem Drehmotor (8) angetrieben wird. Auf dieser Achse sind die Lager-Innenringe (2) befestigt. Durch eine seitlich angeordnete Beschichtungsquelle (3) erfolgt eine homogene Beschichtung der Wälz- oder Gleitfläche des Innenrings.The coating of the outside of the inner ring is particularly preferred. A device can be used for this purpose 1 be used. This consists of an axis rotating in a vacuum ( 1 ), which is powered by a rotary motor ( 8th ) is driven. The inner bearing rings ( 2 ) attached. With a coating source on the side ( 3 ) there is a homogeneous coating of the rolling or sliding surface of the inner ring.

Die verwendete Schicht ist im Detail in der DE 199 54 164 A1 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird und die zum Inhalt der vorliegenden Patentanmeldung gemacht wird.The layer used is in detail in the DE 199 54 164 A1 to which express reference is made and which is made the content of the present patent application.

Bei der bekannten Schicht handelt es sich um eine Schicht aus diamantartigem Kohlenstoff. Bevorzugt sind hierbei amorphe Kohlenwasserstoffschichten (a-C:H-Schichten), Wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschichten (a-C-Schichten), Kohlenwasserstoffschichten mit einem Element X der dritten oder vierten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente (X-C:H-Schichten), oder metallhaltige Kohlenwasserstoffschichten (Me-C:H-Schichten). Weiterhin können die Schichten auch Anteile von Sauerstoff, Stickstoff oder Fluor enthalten.The known layer is a layer of diamond-like carbon. Amorphous hydrocarbon layers (aC: H layers), hydrogen-free amorphous carbon layers (aC layers), hydrocarbon layers with an element X of the third are preferred or fourth main group of the Periodic Table of the Elements (XC: H layers), or metal-containing hydrocarbon layers (Me-C: H layers). Furthermore, the layers can also contain proportions of oxygen, nitrogen or fluorine.

In der DE 102 53 178 wird beschrieben, dass der elektrische Widerstand der vorbezeichneten Schichten in charakteristischer Weise von der Temperatur und der aufgeprägten Kraft abhängt. Somit kann an beschichteten Stellen, auf welche eine bekannte Kraft aufgeprägt wird, die Temperatur bestimmt werden. Andererseits ist es bei bekannter Temperatur der Schicht möglich, die aufgeprägte Kraft zu bestimmen.In the DE 102 53 178 it is described that the electrical resistance of the above-mentioned layers depends in a characteristic manner on the temperature and the applied force. In this way, the temperature can be determined at coated locations to which a known force is applied. On the other hand, it is possible to determine the applied force at a known temperature of the layer.

Auf Grund der bekannt guten Reibeigenschaften und der hohen Härte der dargestellten Schichten eignen sich diese direkt zur Verwendung auf den Wälz- oder Gleitflächen, ohne dass :weitere tribologische Beschichtungen notwendig sind. Die Beschichtung kann sehr dünn ausgeführt werden, mit Schichtdicken zwischen 0,1 μm und 100 μm, bevorzugt 0,5 μm bis 10 μm. Besonders bevorzugt sind Schichtdicken zwischen 1 μm und 5 μm. Dabei versteht es sich von selbst, dass die Schichtdicke an die jeweilige Verwendung des Lagers angepasst werden kann. Da die Beschichtung die Maßhaltigkeit der Lagerkomponenten nicht verändert, kann diese auch auf andere Teile der Lagerkomponenten aufgebracht werden, ohne dass eine Abdeckung oder Maskierung erfolgen muss.On Because of the well-known good friction properties and the high hardness of the illustrated layers, these are directly suitable for use the rolling or sliding surfaces, without: further tribological coatings are necessary. The coating can be very thin accomplished with layer thicknesses between 0.1 μm and 100 μm, preferably 0.5 μm to 10 μm. Especially layer thicknesses between 1 μm and 5 μm are preferred. It goes without saying itself that the layer thickness depends on the particular use of the bearing can be customized. Because the coating is true to size the bearing components have not changed, it can also be applied to other parts of the bearing components, without covering or masking.

Die Haftfähigkeit der Beschichtung lässt sich durch Anbringen einer dünnen Haft- und Gradientenschicht weiter erhöhen.The adhesiveness the coating leaves yourself by attaching a thin Increase the adhesive and gradient layers further.

Zu diesem Zweck wird Cr, W oder Ti-Schicht von 1 – 2 μm auf die Bauteiloberfläche aufgesputtert. Danach erfolgt unverzüglich das Wachstum der oben genannten amorphen Kohlenstoffschicht.To For this purpose, Cr, W or Ti layers of 1 - 2 μm are sputtered onto the component surface. After that takes place immediately the growth of the above amorphous carbon layer.

Eine besonders einfache Auswertung des Widerstandswertes R der Messschicht (4) ergibt sich dadurch, dass der Widerstand zwischen Innen- (2) und Außenring (6) eines Wälzlagers (5) über die Wälzkörper hinweg gemessen wird, vgl. 2. Dazu muss lediglich ein Lagerring durch eine Isolation von der elektrischen Masse der Maschinenkomponente getrennt werden. Diese Isolation kann besonders einfach durch eine elektrisch isolierende Beschichtung erreicht werden. Dazu eignen sich Schichten aus Al2O3, AlN, SiOx, SiO2, Sicon oder BN. Die Schichtdicke beträgt hierbei bevorzugt 2 – 8 μm. Alternativ können zur Isolierung auch bekannte Lacke oder andere Polymere wie zum Beispiel plasmadeponierte Polymerschichten eingesetzt werden.A particularly simple evaluation of the resistance value R of the measuring layer ( 4 ) results from the fact that the resistance between indoor ( 2 ) and outer ring ( 6 ) of a rolling bearing ( 5 ) is measured across the rolling elements, cf. 2 , All that is required is to isolate a bearing ring from the electrical mass of the machine component by means of insulation. This insulation can be achieved particularly easily by means of an electrically insulating coating. Layers of Al 2 O 3 , AlN, SiO x , SiO 2 , Sicon or BN are suitable for this. The layer thickness is preferably 2-8 μm. Alternatively, known lacquers or other polymers such as, for example, plasma-deposited polymer layers can also be used for insulation.

Eine bevorzugte Messanordnung zur Bestimmung des Widerstandes zwischen Innen- (2) und Außenring (6) besteht darin, dass der statische Teil des Lagers einen von der Masse elektrisch isolierten Kontakt aufweist und der rotierende Teil des Lagers auf Masse liegt. Somit kann mit nur mit einer isolierten Leitung der Innen- und Außenring des Lagers mit einer Vorrichtung zur Messung des elektrischen Widerstandes verbunden werden.A preferred measuring arrangement for determining the resistance between indoor ( 2 ) and outer ring ( 6 ) is that the static part of the bearing has a contact that is electrically insulated from the ground and the rotating part of the bearing lies on ground. Thus, the inner and outer ring of the bearing can be connected to a device for measuring the electrical resistance with only one insulated line.

Besonders bevorzugt ist die Beschichtung des Außenrings (6) mit einer Isolationsschicht. Dazu kann wiederum die 1 gezeigte Vorrichtung verwendet werden. Lediglich die Beschichtungsquelle (3) muss dazu angepasst werden.The coating of the outer ring ( 6 ) with an insulation layer. In addition, the 1 shown device can be used. Only the coating source ( 3 ) has to be adjusted.

Wenn eine potentialfreie Messung des elektrischen Widerstandes der kraftsensorischen Schicht benötigt wird, kann eine Telemetrieeinrichtung zur kontaktfreien Übertragung der Signale und der Versorgungsspannung verwendet werden. Eine Telemetrieeinrichtung im Sinne dieser Erfindung ist dabei jede Form drahtloser Übertragung, wobei die Übertragung der Versorgungsspannung und der Signale auch mit unterschiedlichen Verfahren, z.B. kapazitiv für die Signale und induktiv für die Versorgungsspannung, erfolgen kann. Zur Übertragung der Nutzsignale kann auch eine Transpondertechnik vorgesehen werden. Dabei erfolgt die Datenübertragung über einen Schwingkreis, wobei die kraftsensorische Schicht als Widerstand Bestandteil dieses Schwingkreises ist.If a potential-free measurement of the electrical resistance of the force sensor Layer needed is a telemetry device for contactless transmission the signals and the supply voltage are used. A telemetry facility For the purposes of this invention, any form of wireless transmission is being the transfer the supply voltage and the signals with different Methods, e.g. capacitive for the signals and inductive for the supply voltage can take place. For transmission of the useful signals a transponder technology can also be provided. This is done the data transmission over a Resonant circuit, the force-sensory layer acting as a resistor Is part of this resonant circuit.

4 zeigt den Widerstand R einer kraftsensorischen Beschichtung, wie er mit einer Messanordnung gemäß 2 bestimmt wurde. Auf der y-Achse ist der Widerstand R aufgetragen, auf der x-Achse die Zeit von 0 bis 10 Minuten. Die Drehfrequenz des Lagers beträgt bei allen Messreihen 1,25 Hz. 4 shows the resistance R of a force-sensitive coating, as it is according to a measuring arrangement 2 was determined. The resistance R is plotted on the y-axis and the time from 0 to 10 minutes on the x-axis. The rotational frequency of the bearing is 1.25 Hz for all series of measurements.

Bei den größten dargestellten Widerstandswerten wurde das Lager mit 0.5 N belastet. Eine Verdoppelung der Last auf 1.0 N bewirkt eine Verringerung des mittleren Widerstands der kraftsensorischen Beschichtung um 50 MΩ. Eine weitere Verdoppelung des aufgeprägten Kraft auf 2.0 N bewirkt eine nochmalige Verringerung des mittleren Widerstands um 50 MΩ. Wie aus 4 ersichtlich, bleiben die gemessenen Widerstandswerte über die Zeit konstant. Die Wiederholung der Messreihen (i, ii, iii) zeigt die Hysteresefreiheit der Widerstandswerte.For the largest resistance values shown, the bearing was loaded with 0.5 N. If the load is doubled to 1.0 N, the mean resistance of the force-sensitive coating is reduced by 50 MΩ. A further doubling of the applied force to 2.0 N results in a further reduction of the average resistance by 50 MΩ. How out 4 can be seen, the measured resistance values remain constant over time. The repetition of the series of measurements (i, ii, iii) shows that the resistance values are free from hysteresis.

5 zeigt wiederum den Widerstand R einer kraftsensorischen Beschichtung in einem erfindungsgemäßen Wälzlager. Auf der X-Achse ist wiederum die Zeit von 0 bis 10 Minuten aufgetragen. 5 again shows the resistance R of a force-sensitive coating in a roller bearing according to the invention. The time from 0 to 10 minutes is again plotted on the X axis.

In 5 ist eine Messung bei konstanter Kraft von 100 N und zwei verschiedenen Drehzahlen von 500 1/min und 1000 1/min. dargestellt. Deutlich ersichtlich ist bei höherer Drehzahl der Widerstandswert der Messschicht um etwa 100 kΩ niedriger.In 5 is a measurement at constant force of 100 N and two different speeds of 500 1 / min and 1000 1 / min. shown. At higher speeds, the resistance value of the measuring layer is clearly visible by about 100 kΩ lower.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, hängt der Widerstand der kraftsensorischen Schicht sowohl von der Temperatur als auch von der eingeleiteten Kraft ab. Demnach muss immer eine von beiden Größen bekannt sein, um die Andere zu bestimmen. Daher wird in einer Weiterentwicklung der Erfindung eine Dünnschichtelektrode (7) vorgesehen, welche innerhalb der Beschichtung bis an die Laufbahn der Wälzkörper herangeführt wird, diese aber nicht berührt. Dadurch bleibt der Verschleißschutz dieser Dünnschichtelektrode gewahrt. Durch die lokale Widerstandsmessung an einer bestimmten Stelle des Lagers kann somit die Temperatur des Lagers unabhängig von der eingeleiteten Kraft bestimmt werden, vgl. 3.As already stated above, the resistance of the force-sensitive layer depends on both the temperature and the force introduced. Accordingly, one of both variables must always be known in order to determine the other. Therefore, in a further development of the invention, a thin-film electrode ( 7 ) is provided, which is brought up to the raceway of the rolling elements within the coating, but does not touch it. This protects the wear protection of this thin film electrode. By measuring the local resistance at a certain point on the bearing, the temperature of the bearing can thus be determined independently of the force applied, cf. 3 ,

Eine nochmals höhere Messgenauigkeit ergibt sich, wenn mehrere Dünnschichtelektroden (7,7') in unterschiedlicher Lage zur Laufbahn angeordnet werden. 3 zeigt solche lokal aufgebrachten Dünnschichtelektroden. Die Auslese mehrer lokaler Widerstandswerte kann, unterstützt durch finite Elementrechnungen (FEM) zur Bestimmung der Temperaturverteilung verwandt werden.The measuring accuracy is even higher if several thin-film electrodes ( 7 . 7 ' ) are arranged in different positions to the career. 3 shows such locally applied thin-film electrodes. The readout of several local resistance values can be used to determine the temperature distribution, supported by finite element calculations (FEM).

Besonders einfach kann eine Entfaltung der Messwerte für Temperatur und Kraft erreicht werden, wenn Temperatur und Kraft nicht zeitgleich gemessen werden. Zur Temperaturmessung bietet sich insbesondere der Zeitpunkt an, in dem das Lager von einer bekannten Kraftkomponente entlastet ist. Dies ist beispielsweise bei Spindellagern in Werkzeugmaschinen der Fall. Wird z.B. bei der Zerspanung das Werkzeug vom Werkstück entfernt, so ist das Lager in diesem Moment von den Schnittkräften befreit und eine ungestörte Temperaturmessung möglich. Wird die Zerspanung im unterbrochenen Schnitt ausgeführt, tritt diese Entlastung zyklisch auf. Somit kann auch die Temperatur zyklisch gemessen werden.Especially The measured values for temperature and force can easily be developed if temperature and force are not measured at the same time. The time is particularly useful for temperature measurement, in which the bearing is relieved of a known force component. This is the case with spindle bearings in machine tools, for example Case. E.g. the tool is removed from the workpiece during machining, so the bearing is released from the cutting forces at this moment and an undisturbed Temperature measurement possible. If the machining is carried out in an interrupted cut, occurs this relief cyclically. This means that the temperature can also be cyclical be measured.

Die erfindungsgemäße Lehre umfasst weiterhin die Verwendung eines beschriebenen Wälz- oder Gleitlagers, wobei die Temperatur- und Kraftsignale zur Steuerung einer Maschine verwendet werden.The teaching according to the invention also includes the use of a rolling or Plain bearing, the temperature and force signals for control machine.

Dies können die bereits beschriebenen Werkzeugmaschinen sein, bei welchen das erfindungsgemäße Lager die Bestimmung der Schnittkräfte erlaubt. Ein weiteres Beispiel ist die Verwendung des Erfindungsgemäßen Lagers in Kraftfahrzeugen, wo die Messung der auftretenden Kräfte in den Radlagerungen die Bestimmung des Fahrzustands ermöglicht.This can the machine tools already described, in which the bearing according to the invention the determination of the cutting forces allowed. Another example is the use of the bearing according to the invention in motor vehicles, where the measurement of the forces occurring in the Wheel bearings enables the determination of the driving condition.

In einer weiteren Verwendung können die Signale der Sensorschicht dazu verwendet werden, die Schmierung des Lagers zu optimieren. Hierbei wird ein unerwünschter Trockenlauf durch einen starken Anstieg der Temperatur an der Laufbahn und der auftretenden Kräfte angezeigt. Dieser Betriebszustand kann nun als Warnung an den Benutzer ausgegeben werden, so dass dieser erforderliche Maßnahmen einleiten kann. Alternativ kann über ein Magnetventil automatisch Schmierstoff in den Lagerspalten zugeführt werden.In another use the signals from the sensor layer are used to lubricate to optimize the warehouse. Here, an undesirable dry run by a sharp rise in temperature at the career and the occurring personnel displayed. This operating state can now be a warning to the user be issued so that it can take the necessary measures can. Alternatively, over a solenoid valve will automatically feed lubricant into the bearing gaps.

Auch ein veschlissenes Lager wird durch einen Anstieg der auftretenden Kräfte und der Temperatur bemerkt. Bei weiterer Schmierstoffzugabe wird jedoch lediglich die Temperatur gesenkt. Die durch die abweichende Geometrie des Lagers verursachte Krafterhöhung bleibt bestehen. Somit kann eine Warnung an den Benutzer ausgegeben oder die Maschine in einen sicheren Betriebszustand gebracht werden.Also a worn-out bearing is caused by an increase in the personnel and noticed the temperature. However, with further addition of lubricant just lowered the temperature. Because of the different geometry increased force caused by the bearing remains. Thus, a warning can be issued to the user or the machine is brought into a safe operating state.

Anwendungsbeispiele für eine solche Überwachung einer Lagerung sind z.B. Windkraftanlagen. Die Wellenlager dieser Maschinen sind stark beansprucht. Die große Höhe des Turmes und der oft entlegene Aufstellungsort dieser Anlagen, z.B. im offenen Meer vor der Küste, machen die Fernüberwachung der Lagerungen notwendig, um Schäden frühzeitig zu erkennen und Folgeschäden und Betriebsausfälle zu verhindern.applications for one such surveillance storage are e.g. Wind turbines. The shaft bearings of this Machines are stressed. The great height of the tower and the often remote one Location of these systems, e.g. in the open sea off the coast remote monitoring the bearings necessary to prevent damage early detect and consequential damage and breakdowns to prevent.

Claims (19)

Wälz- oder Gleitlager mit einem Sensor zur Bestimmung der Beanspruchung des Lagers und einer tribologischen Beschichtung zwischen sich gegeneinander oder aufeinander bewegenden Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologische Beschichtung als kraft- und/oder temperatursensitive Messschicht ausgebildet ist.Rolling or plain bearing with a sensor for determining the load on the bearing and a tribological coating between surfaces moving towards or against each other, characterized in that the tribological coating is designed as a force and / or temperature sensitive measuring layer. Wälz- oder Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologische Beschichtung aus einer Haft- und Gradientenschicht und einer homogenen Funktionsschicht aufgebaut ist.rolling or plain bearing according to claim 1, characterized in that the tribological coating from an adhesive and gradient layer and a homogeneous functional layer is built up. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologische Beschichtung eine amorphe Kohlenstoffschicht ist.rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized in that that the tribological coating is an amorphous carbon layer is. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die amorphe Kohlenstoffschicht eine Dicke von 0,1 bis 100 μm aufweist.rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized in that that the amorphous carbon layer has a thickness of 0.1 to 100 μm. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die amorphe Kohlenstoffschicht eine Dicke von 0,5 bis 10 μm aufweist.rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized in that that the amorphous carbon layer has a thickness of 0.5 to 10 μm. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die amorphe Kohlenstoffschicht eine Dicke von 1 bis 5 μm aufweist.Rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized in that that the amorphous carbon layer has a thickness of 1 to 5 μm. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Teilen des Lagers eine zusätzliche, elektrisch isolierende Beschichtung vorgesehen ist.rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized in that that an additional, electrically insulating part of the bearing Coating is provided. Wälz- oder Gleitlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Beschichtung an der Außenseite des Außenrings angebracht wird.rolling or plain bearing according to claim 7, characterized in that the electrically insulating coating attached to the outside of the outer ring becomes. Wälz- oder Gleitlager nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schicht aus Al2O3, AlN, SIOx, BN aufgebaut ist.Rolling or sliding bearing according to one of claims 7 or 8, characterized in that the insulating layer is made of Al 2 O 3 , AlN, SIO x , BN. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dünnschichtelektrode bis an die Laufbahn der Wälzkörper herangeführt wird, diese aber nicht berührt.rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized characterized that a thin film electrode up to the raceway of the rolling elements, but this does not affect. Wälz- oder Gleitlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dünnschichtelektroden in unterschiedlicher Lage zur Laufbahn angeordnet werden.rolling or plain bearing according to claim 10, characterized in that several thin film electrodes be arranged in different positions to the career. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand zwischen Innen- und Außenring des Lagers messbar ist.rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized characterized that the electrical resistance between indoor and outer ring of the bearing is measurable. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Teil des Lagers einen von der Masse elektrisch isolierten Kontakt aufweist und der rotierende Teil auf Masse liegt.rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized characterized that the static part of the bearing one from the mass has electrically insulated contact and the rotating part Mass lies. Wälz- oder Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Telemetrieeinrichtung zur kontaktfreien Übertragung der Signale und der Versorgungsspannung vorgesehen ist.rolling or plain bearing according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a telemetry device for contactless transmission the signals and the supply voltage is provided. Verfahren zur Bestimmung der Beanspruchung eines Wälz- oder Gleitlagers mit einer tribologischen Beschichtung zwischen sich gegeneinander oder aufeinander bewegenden Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologische Beschichtung als Sensor zur Bestimmung der Temperatur und/oder der einwirkenden Kraft verwendet wird.Procedure for determining the stress on a Rolling or plain bearing with a tribological coating between each other or surfaces moving towards each other, characterized in that the tribological coating as Sensor for determining the temperature and / or the applied force is used. Verfahren zur Bestimmung der Beanspruchung eines Wälz- oder Gleitlagers nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatur und Kraft nicht zeitgleich gemessen werden.Procedure for determining the stress on a Rolling or plain bearing according to claim 15, characterized in that temperature and force cannot be measured at the same time. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessung erfolgt, wenn das Lager von einer vorgebbaren Kraftkomponente entlastet ist.A method according to claim 15 or 16, characterized in that that the temperature measurement takes place when the bearing of a predeterminable Force component is relieved. Verwendung eines Wälz- oder Gleitlagers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur- und/oder Kraftsignale zur Steuerung einer Maschine verwendet werden.Use of a roller or plain bearing after one of claims 1 to 14, characterized in that the temperature and / or Force signals can be used to control a machine. Verwendung eines Wälz- oder Gleitlagers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von den Temperatur- und/oder Kraftsignalen die Lager geschmiert werden.Use of a roller or plain bearing after one of claims 1 to 14, characterized in that depending on the temperature and / or Force signals the bearings are lubricated.
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