DE2716024B2 - Wälzlagergehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlagergehäuse, eingerichtet zum Messen der auf das Wälzlager einwirkenden Radialkraft mittels elastisch verformbarer Glieder und eines elektrischen Signalgebers.

Derartige Wälzlagergehäuse werden dort benötigt, wo Lagerdrücke erfaßt werden sollen, wie z. B. bei Walzwerken zur Kontrolle der Walzen-Anpressung, bei Beschichtungsmaschinen zur Überwachung des Bandzuges in der Materialbahn oder bei Transportmitteln zur Ermittlung von Gewichtsbelastungen.

Es sind drei grundsätzlich verschiedene Arten bekannter Vorrichtungen zum Messen radialer Lagerdrücke zu unterscheiden, nämlich solche, wo:

a) der Innenring des Wälzlagers auf einem nicht umlaufenden Wellenzapfen sitzt, dessen Beanspruchung entweder unmittelbar (DE-OS 2211598) oder am Halter (DE-OS 2510913) gemessen wird,

b) ein handelsübliches Stehlager auf einem hierzu passenden Kraftmeßgerät befestigt (DE-OS 2552576) und

c) das Wälzlager in einem zu Meßzwecken ausgebildeten Gehäuse eingebaut ist (DE-OS 2452925).

Art a) ist nicht universell anwendbar. So kann z. B. die erwähnte Walzen-Anpressung bei Walzwerken (auch Kalandern, Quetschen u. a. m) nach diesem System nicht gemessen werden.

Kombinationen nach Art b) sind aufwendig, platzraubend und ungeeignet zum Anflanschen an Maschinenwände. Gerade dies aber wünscht der Maschinenbauer. Von den kraftmessenden Lagern verlangt er die gleichen Anbaufähigkeiten wie von den üblichen Flansch- und Stehlagern, ja sogar eine gegenseitige Autauschbarkeit.

Nur die Bauart c), zu welcher auch der Erfindungsgegenstand gehört, kann solchen Wünschen entgegenkommen.

Der Ausführung nach DE-OS 2452925 haftet der Nachteil eines komplizierten und kostspieligen Aufbaues an. Auch gehen die axialen Abmessungen weit über die der normalen Lagergehäuse hinaus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des kraftmessenden Wälzlagergehäuses wesentlich zu vereinfachen und sein Längenmaß zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das einzige elastisch verformbare Glied ein senkrecht zur Kraftrichtung verlaufender kurzer Radialsteg ist, welcher den äußeren, Befestigungszwekken dienenden Flansch mit dem inneren, das Wälzlager tragenden Halter fest verbindet.

Um den Schwenkweg des Halters auf die einfachste Weise zu begrenzen, liegen nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung zwei kalibrierte gehärtete Stahlbolzen in aus Bohrungen entstandenen Aussparungen des Flansches sowie des Halters und dienen als Anschläge für den letzteren.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß anstelle mehrerer einzeln anzufertigender und zusammenzufügender Präzisionsteile des kraftmessenden Wälzlagergehäuses jetzt nur noch eine einzige Stahlscheibe als Werkstück zu bearbeiten ist. Dabei sind nur zwei Bohrungen erforderlich, um ein in jeder Beziehung einwandfreies elastisches Glied auszubilden. Alle Abmessungen bleiben im Rahmen der gewöhnlichen Wälzlagergehäuse. Die Herstellungskosten sind wesentlich geringer als bei den vergleichbaren bekannten Bauarten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Querschnitt dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Eine Stahlscheibe, deren Stärke der Breite des einzusetzenden Wälzlagers angepaßt ist, wird durch vorgängiges Bohren und anschließendes Ausfräsen so bearbeitet, daß zwei eingeschachtelte Teile 1 und 2 entstehen, die durch einen radial verlaufenden Steg 3 miteinander verbunden bleiben. Der äußere Flansch 1 dient zum Befestigen mit Hilfe der Bohrungen 4. Der innere Halter 2 trägt das Wälzlager 5, welches mit Rücksicht auf seine funktionsbedingte Schwenkbewegung, meistens ein Pendelkugellager ist.

Wird nun dieses Wälzlager 5 durch eine radiale Kraft F belastet, so schwenkt der Halter 2, je nach dem Richtungssinn dieser Kraft, nach rechts oder links. Hierbei gelten die bekannten Biegungsgesetze eines einseitig eingespannten Trägers, welche besagen, daß sowohl die Druckfederung des Halters 2 als auch die im Steg 3 auftretenden Zug- und Druckspannungen der Kraft F proportional sind. Um den Steg vor Überlastungen zu schützen, sind als Anschläge die beiden kalibrierten Bolzen 6 in die hierfür vorgesehenen Aussparungen der Teile 1 und 2 eingelegt.

Diese Aussparungen sind aus Bohrungen entstanden, welche in der Stahlscheibe vor den Ausfräsungen angebracht wurden. Dies ist eine bemerkenswert einfache und preiswerte Art, präzise Anschläge herzustellen.

Man könnte aufgrund der besagten Biegungsgesetze den Schwenkweg des Halters 2 als Maß für die Kraft F heranziehen und über geeignete Mittel auf einen Signalgeber übertragen, der z. B. nach kapazitiver, induktiver oder magnetelastischer Methode arbeitet.

Günstiger erscheint hier aber der Einsatz von Dehnungsmeßstreifen 7 an den beiden der Biegebcan-

spruchung unterworfenen Seiten des Steges 3, weil bei dieser Lösung keinerlei Übertragungsmittel vorfanden sind, die eine Hysterese verursachen könnten.

Durch Einwirkung der Kraft F wird der eine Meßstreifen gestreckt und der andere gesiaucht. Beide Meßstreifen ergeben zusammen eine halbe Meßbrücke. Die Vollbriicke entsteht durch elektrische Verbindung von zwei Wälzlagergehäusen. Dies wäre der Normalfall, weil ja eine Welle oder Walze, deren Krafteinwirkuiig zu messen ist, üblicherweise in zwei Wälzlagern läuft. Will man aber die Kraft nur an einer Lagerstelle messen, so müßten zur Schaffung der Vollbrücke je 2 Dehnungsmeßstreifen an jeder Seite des Steges 3 angebracht sein.

Eine senkrecht zu Feinwirkende Kraft, herrührend beispielsweise vom Walzengewicht, beeinträchtigt nicht die Messung der Nutzkraft F, weil alle am Steg 3 angebrachten Meßstreifen 7 durch eine solche Tara-Kraft gleichermaßen gestreckt oder gestaucht werden, was keine Brückenverstimmung zur Folge hat.

Hervorzuheben ist die überaus zweckmäßige Ausbildung des Steges 3 lediglich durch zwei Bohrungen, welche in der Stahlscheibe vor den Ausfräsungen angebracht wurden. Es ist wohl die billigste Herstel-

lungsart eines Funktionselementes, dazu noch mit optimalem Festigkeitsverhalten. Außerdem gestattet sie, den Durchmesser des Flansches 1 klein zu halten. Im übrigen könnte dieser Flansch auch dreieckig oder viereckig sein, entsprechend den üblichen Formender Flanschlager.

Es ist denkbar, die beschriebene Herstellungsart durch andere Verfahren zu ersetzen, wie Warm- oder Kaltverformung, Ausbrennen, Gießen, Schmieden oder Funken-Erosion.

Statt aus Stahl, könnte das Wälzlagergehäuse auch aus anderen geeigneten Materialien hergestellt werden, wie Federbronze, Kupfer-Beryllium, Titan und sonstigen NE-Metallen.

In der Zeichnung nicht dargestellt ist die Abdekkung an den beiden Stirnseiten des beschriebenen Gehäuses, speziell zum Schutz des elektrischen Signalgebers. Es handelt sich um zwei Deckel mit Zentrierung und durchgehenden Bohrungen 4, wobei an einem dieser Deckel die genormte Steckerbuchse für den Anschluß des Signalgebers angebracht ist.

Ohne Schwierigkeiten läßt sich ein solches Flansch-Gehäuse zu einem Stehlager ergänzen, indem es an ein Stück Winkeleisen bzw. an einen entsprechenden Gußkörper angeschraubt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wälzlagergehäuse, eingerichtet zum Messen der auf das Wälzlager einwirkenden Radialkraft mittels elastisch verformbarer Glieder und eines elektrischen Signalgebers, dadurch gekennzeichnet, daß das einzige elastisch verformbare Glied ein senkrecht zur Kraftrichtung (F) verlaufender kurzer Radialsteg (3) ist, welcher den äußeren Befestigungszwecken dienenden Flansch (1) mit dem inneren, das Wälzlager (5) tragenden Halter (2) fest verbindet.

2. Wälzlagergehäuse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei kalibrierte gehärtete Stahlbolzen (6), welche in aus Bohrungen entstandenen Aussparungen des Flansches (1) sowie des Halters (2) liegen und als Anschläge für den letzterem dienen.

3. Wälzlagergehäuse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Signalgeber aus mindestens je einem Dehnungsmeßstreifen (7) an den beiden der Biegebeanspruchung unterworfenen Seiten des Radialsteges (3) besteht.