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Vorrichtung zum Messen des Spiels bei Radialwälzlagern Bei Wälzlagern
benötigt man. unterschiedliche Spielgruppen, um den verschiedenartigen Passungen
des Wälzlagers und den von Fall zu Fall unterschiedlichen Betriebsbedingungen Rechnung
zu tragen. Mit unterschiedlichen Spielgruppen soll erreicht werden, daß in jedem,
Fall das Betriebsspiel des Lagers während des Laufes möglichst klein ist. Durch
ein geringes Spiel ergibt sich eine gute Lastverteilung im Lager und eine gute Rundlaufgenauigkeit
der gelagerten Teile. In manchen Fällen, z. B. bei der Lagerung von Werkzeugmaschinenspindeln,
wo neben einer hohen Präzision und Rundlaufgenauigkeit auch noch eine möglichst
große Starrheit gefordert wird, sieht man den Einbau so vor, daß die Lager im Betriebszustand
sogar unter einer bestimmten Vorspannung laufen. Dabei ist der Abstand der Laufbahnen
voneinander kleiner als der Wälzkörperdurchmesser im unbelasteten Zustand. Besonders
bei vorgespannten Lagern bewirkt schon eine kleine .Änderung der Vorspannung eine
große .Änderung der an den Kontaktstellen zwischen den Laufbahnringen und den Wälzkörpern
übertragenen Kräfte, weil das Wälzlager eine sehr harte Feder darstellt.
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Es ist bekannt, das Spiel von eingebauten und auch nicht eingebauten
Wälzlagern bei stillstehendem Lager zeit Fühllehren, sogenannten Spionen, zu messen.
Bei eingebauten Lagern bewegt man auch die Welle radial oder axial hin und her und
rnißt den Verschiebeweg mit Meßuhren oder in anderer an sich bekannter Weise. Bei
Wälzlagern, die im Betrieb sind, oder bei. denen die Lager eine Vorspannung oder
sogenanntes negatives Spiel aufweisen, versagen jedoch diese Meßmethoden, bzw. sie
sind nicht anwendbar, ebensowenig zur Spielmessung in der Größenordnung von einigen
tausendstel Millimetern.
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Diese Mängel werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen
des Spiels bei Radialwälzlagern behoben, welche durch zwischen den Laufringen des
Lagers stationär eingebaute ein- oder mehrteilige Meßfühler gekennzeichnet ist.
Dabei arbeiten die Meßfühler in an sich bekannter Weise mechanisch, optisch, elektrisch,
elektronisch oder pneumatisch und ermöglichen eine genaue Messung des Abstandes
zwischen den Laufbahnen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen diese
Meßfühler aus stiftförmigen Körpern, die im Käfig des Wälzlagers in radialer Richtung
beweglich angeordnet und deren beide Meßflächen als Kugelflächen ausgebildet sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Meßstifte kürzer sind als der Wälzkörperdurchmessen
und sie nur während des Meßvorganges anliegen, und wenn sie durch Blattfedern spielfrei
geführt sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Meßfühler anstatt
im Käfig im stillstehenden Laufring untergebracht sein, wo er gegen die Laufbahn
des umlaufenden Laufrings oder gegen einen Wälzkörper wirkt. Die Meßfühler sind
dabei in an sich bekannter Weise so eingerichtet, daß sie Steuersignale zur Spiel-
oder Vorspannungsermittlung des Wälzlagers geben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind aus der Zeichnung, die Schnitte
durch mit Meßfühlern versehene Wälzlager zeigt, ersichtlich. F i g. 1 ist eine Ausführungsform
bei einem Zylinderrollenlager mit einteiligem Meßfühler. F i g. 2 ist ein Zylinderrollenlager
mit einem zweiteiligen Meßfühler. Diese beiden Anordnungen sind zur Spiel und Vorspannungsmessung
im Stillstand bestimmt. F i g. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung,
die sich zur Spiel- und Vorspannungsmessung während des Laufes und im Stillstand
eignet. Bei F i g. 4 wirkt der Meßfühler gegen den Ansatz eines Wälzkörpers.
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In F i g. 1 ist zwischen einem Außenring 1 und einem Innenring 2 ein
Rollenkranz angeordnet, von
dem die Rolle 3 sichtbar ist. Ein Käfig
4 hält die Rollen in Umfangsrichtung auf gleichen Abstand. Der Käfig
4 ist zwischen zwei Rollen mit mindestens einer radialen Bohrung 5 versehen,
in der ein Meßstift 6 angeordnet ist, der die Wandung der Bohrung 5 nicht berührt.
Der Meßstift 6 ist mit einer Blattfeder 7 verbunden, die am äußeren Umfang 8 des
Käfigs in der Nähe der Stirnfläche 9 mit einer Schraube 10 befestigt ist.
Das freie Ende der Blattfeder 7 ragt über die andere Stirnfläche 11 des Käfigs hinaus
und ist mit einer Schraube 12 an die Stirnfläche 11 geklemmt. Der Meßstift 6, dessen
Meßflächen mit 13 und 14 bezeichnet sind, hat eine Länge, die kleiner
ist-- als der Durchmesser der Rolle 3. Die Bestimmung des Spieles oder der Vorspannung
des eingebauten Lagers wird in folgender Weise vorgenommen: Nach Lösen der Schraube
12
wird der Meßstift 6 mit seiner Meßfläche 13 durch die Kraft der gegen den
Außenring 1 des Rollenlagers vorgespannten Blattfeder 7 gegen die Laufbahn
15 des Außenringes 1 gedrückt. Die Länge des Meßstiftes 6 ist so festgelegt,
daß der Abstand zwischen der Meßfläche 14 und der Laufbahn 16 des Innenringes 2
mit einem Innenmeßgerät an sich bekannter Konstruktion, das eine auf 1/looo mm genaue
Messung zulä.ßt, bestimmt werden kann. Da die Länge des Meßstiftes 6 und der Durchmesser
der Rolle 3 bekannt sind, kann nun der Abstand der beiden Laufbahnen 15 und 16 genau
angegeben werden. Auf diese Art kann das Spiel oder die Vorspannung des Lagers ermittelt
werden. Nach durchgeführter Messung wird mittels der Schraube 12 die Blattfeder
7 wieder so am Käfig festgeklemmt, daß der Meßstift 6 mit seinen Meßflächen
13 und 14
die Laufbahnen 15 und 16 nicht mehr berührt, bevor das Lager
in Gang gesetzt wird.
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F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel mit zweiteiligem Meßfühler an
einem Zylinderrollenlager. In der Bohrung 30 des Käfigs 31 ist ein zweiteiliger
Meßfühler angeordnet, der aus zwei Kugeln 17 und 18 besteht. Die Kugeln 17 und 18
sind je in einer Blattfeder 19 und 20 befestigt, die mit Schrauben
21
und 22 am Außendurchmesser 23 und Innendurchmesser 24 des Käfigs
31 in der Nähe der Stirnfläche 25 befestigt sind. Die freien Enden der Blattfedern
19 und 20 können an der anderen Stirnfläche 26
des Käfigs 31 beispielsweise
durch Schrauben 27 und 28 geklemmt werden. Von der Stirnseite 26 erstreckt sich
eine axiale Bohrung 30. Die Summe der Durchmesser der beiden Kugeln 17 und
18 ist kleiner als der Durchmesser der Rolle 32. Zur Spiel- oder Vorspannungsmessung
löst man die beiden Schrauben 27 und 28, so daß sich die beiden Kugeln 17 und 18
gegen die Innenringlaufbahn 33 und die Außenringlaufbahn 34 anlegen können. Zwischen
den beiden Kugeln 17 und 18 ist jetzt genügend Platz zur Einführung eines Innenmeßgerätes
bekannter Konstruktion. Nach beendeter Messung werden durch die Schrauben 27 und
28 die beiden Federenden wieder so geklemmt, daß die Kugeln 17 und 18 keine Berührung
mit den Laufbahnen 33 und 34 haben.
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F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, die sich zur Spiel- und Vorspannungsmessung
auch während des Laufes eignet. Im Außenring 35 sind zwei Meßdüsen 36 und 37 radial
angeordnet. Sie wirken gegen die zylindrisch ausgebildete Fläche 38 des umlaufenden
Innenringes 39; in diesem Falle gegen die Laufbahn selbst. Die Meßdüsen 36 und 37
sind Teile eines an sich bekannten pneumatischen Meßkreises 40. Je nach der
Größe des Spaltes 41 und 42 zwischen den Meßdüsen 36 und 37 und der
Laufbahn 38 stellt sich im Meßkreis ein bestimmter Druck ein, der am Manometer 43
angezeigt wird. Die Schaltung der Düsen ist so gewählt, daß in bekannter Weise eine
Mittelwertbildung der Spaltweiten vorgenommen wird. Die Justierung der Meßdüsen
wird beispielsweise so vorgenommen, daß der Anzeige O des Manometers ein Laufbahnabstand
entspricht, der dem Wälzkörperdurchmesser gleich ist.
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In besonderen Fällen kann es wünschenswert sein, die Vorspannung des
Wälzlagers durch eine Abstandsmessung zwischen dem stillstehenden Außenring und
einem Wälzkörper zu ermitteln. In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel hierfür an
einem Zylinderrollenlager dargestellt. In diesem Fall ist die Rolle 44 an
einem Ende mit einem zylindrischen Ansatz 45 versehen, der einen kleineren Durchmesser
aufweist als die Rolle. Der Käfig 46 des Lagers ist hier als Kammkäfig ausgebildet.
Der Meßfühler 47 ist im Außenring 48 angeordnet und arbeitet gegen den zylindrischen
Mantel 49 des Ansatzes 45.
Der Meßfühler kann in an sich bekannter
Weise elektronisch, beispielsweise berührungslos kapazitiv, oder auch pneumatisch
arbeiten.
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Es empfiehlt sich, die Meßdüsen paarweise an mehreren Stellen des
Umfangs anzuordnen. In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können
in den Meßkreis in an sich bekannter Weise Signalgeber eingebaut werden, die während
des Betriebes bei Erreichung eines unerwünschten Zustandes, z. B. unzulässig hoher
Vorspannung, die Maschine stillsetzen oder Maßnahmen einleiten, die das Lager wieder
in den Normalzustand zurückführen. Eine solche Maßnahme wäre beispielsweise das
Einblasen von Kühlluft in das Lager. Statt der pneumatischen Meßfühler können auch
elektronische, optische oder elektrische Fühler verwendet werden.