DE3522399C1

DE3522399C1 - Vorrichtung zur Körperschallmessung

Info

Publication number: DE3522399C1
Application number: DE19853522399
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8722 Sulzheim Ahles
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1985-06-22
Filing date: 1985-06-22
Publication date: 1986-04-30

Description

Die handelsüblichen Rundschnur-Ringe sind nahezu in jeder Größe erhältlich und bilden für die erfindungsgemäße Vorrichtung ein preiswertes und gut funktionsfähiges Gummielement mit gleichmäßigen Elastizitätswerten. Die U-förmigen Nuten bilden eine gute Aufnahme im Sinne eines positionsgenauen Sitzes und geben dem Rundschnur-Ring die Möglichkeit einer in ausreichenden Grenzen freien Verformbarkeit in die Eckbereiche. Dadurch wirken in einem bestimmten Bereich der axialen und radialen Verlagerung der Schwingplatte nahezu gleiche Gegenkräfte, so daß in einem begrenzten Bereich die axiale Position des Werkzeugdornes keinen Einfluß auf das Meßergebnis hat. Diese Eigenschaft
ist besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit universellen Antriebseinrichtungen, wie z. B. Ständerbohrmaschinen, manuell betätigt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind das Widerlager und die Schwingplatte in flacher, runder Bauweise mit gegenüber dem Durchmesser geringer Höhc ausgebildet, wobei das Widerlager mit gegenüber dem Wälzlager radial verstellbaren, dieses zentrierenden, radial elastischen Führungsvorsprüngen versehen ist und diese als Rundschnur-Ring bereifte Rädchen ausgebildet sind. Diese vorteilhafte Ausführung ist besonders für universelle Antriebseinrichtungen geeignet und weist eine geringe Gesamthöhe auf. Die flache und runde Ausführung der Schwingplatte ist darüber hinaus durch diese geometrische Form in ihrer Lage nur gering von durch die Belastung hervorgerufenen Kippkräften beeinflußbar. Die beispielsweise als Rädchen ausgebildeten Führungsvorsprünge halten das Wälzlager in einer gegenüber der Schwingplatte und dem Werkzeugdorn zentrischen Lage und bilden darüber hinaus durch die Rundschnur-Ringe auch eine in geringen Grenzen elastische radiale Abstützung. Sie sind radial verstellbar und dadurch auf unterschiedliche Durchmesser anderer Wälzlagertypen einstellbar.
Die Erfindung wird im folgenden an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben.
Die einzige Figur zeigt im Schnitt eine Vorrichtung zur Körperschallmessung eines Kegelrollenlagers 1, wobei der Antrieb und eine eventuelle Auflage für die Vorrichtung nicht dargestellt sind. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Widerlager 2, einer Schwingplatte 3 mit Meßaufnehmer 4 und dem Werkzeugdorn 6 zum Antrieb des Innenringes 5, der mittels eines Werkieugdornes angetrieben und belastet ist. Die Schwingplatte 3 ist rund ausgeführt und in eine entsprechende Ausnehmung des Widerlagers 2 eingesetzt. Sie ruht axial auf einem elastischen Rundschnur-Ring 7, der in einer U-förmig profilierten Nut 8 des Widerlagers 2 konzentrisch zur Achse des Kegelrollenlagers 1 und der Schwingplatte 3 angeordnet ist. In radialer Richtung ist die Schwingplatte 3 über einen weiteren elastischen Rundschnur-Ring 9 gegen das Widerlager 2 abgestützt, wobei eine Nut 10 von der Mantelfläche aus in die Schwingplatte 3 eingearbeitet ist. Sowohl axial als auch radial ist zwischen Schwingplatte 3 und Widerlager 2 ein Spalt 11 freigelassen, der der Schwingplatte 3 eine über die Rundschnur-Ringe 7, 9 elastische Beweglichkeit ermöglicht. Im Zentrum der Schwingplatte 3 ist ein handelsüblicher piezo-elektrischer Meßaufnehmer 4 befestigt, der vorzugsweise axiale Schwingungen in elektrische Spannung umsetzt und diese einem nicht dargestellten Meßgerät zuführt. Das Kegelrollenlager 1 liegt mit einer Seitenfläche des Außenringes 12 auf der Schwingplatte 3 auf und wird durch drei am Umfang verteilte, am Widerlager 2 radial verstellbar befestigte Führungsvorsprünge zentriert. Diese sind als Rundschnur-Ring-bereifte Rädchen 13 ausgeführt. Der kegelförmig ausgeführte Werkzeugdorn 6 ist in die Bohrung des Innenringes 5 eingeführt und versetzt diesen unter axialer Belastung Fin Rotation. Dabei wird unter anderem die Schwingplatte 3 und der Meßaufnehmer 4 in Schwingungen versetzt, die vom nicht dargestellten Meßgerät angezeigt werden.
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Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Körperschallmessung an axial belasteten Wälzlagern, bestehend aus einer den Außenring (12) axial abstützenden, gegenüber einem feststehenden Widerlager (2) beweglichen Schwingplatte (3), einem damit zusammenwirkenden Meßaufnehmer (4) und einem den Innenring (5) axial belastenden und diesen drehend antreibenden Werkzeugdorn (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingplatte (3) über ringförmige, koaxial angeordnete Gummielemente (7, 9) axial und radial gegen das Widerlager (2) abgestützt und der Meßaufnehmer (4) als piezo-elektrischer Beschleunigungsaufnehmer ausgeführt und mit der Schwingplatte (3) fest verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummielemente (7, 9) als Rundschnur-Ringe mit kreisförmigem Profil ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundschnur-Ringe (7, 9) in Nuten (10) mit U-förmigem Profil und einer mindestens dem Radius des kreisförmigen Profils entsprechenden Tiefe eingesetzt sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (2) und die Schwingplatte (3) im wesentlichen als Scheiben mit gegenüber dem Durchmesser geringer Höhe ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (2) mit gegenüber dem Wälzlager (1) radial verstellbaren, dieses zentrierenden, radial elastischen Führungsvorsprüngen (13) versehen ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorsprünge (13) als Rundschnur-Ring-bereifte Rädchen ausgebildet sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Körperschallmessung an Wälzlagern nach dem Oberbegriff des

Hauptanspruches.

Eine solche Vorrichtung ist durch die US-PS 19 92 453 bekannt. Dabei werden die von einem axial belasteten Wälzlager ausgehenden Körperschallschwingungen von einem induktiven Meßaufnehmer in elektrische Spannung umgewandelt, die in bekannter Weise als Meßwert zur Anzeige gebracht wird oder verstärkt akustisch hörbar ist. Die Körperschallschwingungen werden durch die Oberflächenfehler der Laufbahnen von Wälzkörpern und Laufringen, durch deren Formfehler oder durch Fremdpartikel verursacht. Für die Messung wird der Innenring des Wälzlagers über einen Werkzeugdorn in Drehung versetzt, wobei der Außenring in einem Aufnahmeteil abgestützt ist, das mit einer dünnen metallischen Membran verbunden ist. Diese ist in einem Widerlager eingespannt und bildet eine Schwingplatte, die gleichzeitig als Schwinganker für den induktiven Meßaufnehmer dient. Bei der Messung wirkt weiterhin ein vorgegebener axialer Druck über den Werkzeugdorn und den Innenring gegen die Wälzkörper und über diese auf den Außenring. Abhängig vom axialen Druck wird die Membran aus ihrer Position verlagert. Dadurch wird der Abstand zum induktiven Auf- nehmer verändert, wobei es zu Fehlmessungen kommen kann. Darüber hinaus ist die Membran radial unbeweglich im Widerlager eingespannt, wodurch insbesondere bei Formfehlern der Laufbahnen des Wälzlagers Kippschwingungen auftreten, die zu falschen Meßergebnissen führen können.

Durch die DE-OS 29 17 213 ist eine Meßanordnung bekannt, bei der eine Resonanzplatte mit einem Ende an einem zu überprüfenden Motorteil befestigt ist während am anderen Ende ein piezoelektrischer Schwingungsaufnehmer angebracht ist. Diese Resonanzplatte dient als mechanisches Bandpaßfilter mit einer dem charakteristischen, zu messenden Klopfgeräusch angepaßten Resonanzfrequenz.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Körperschallmessung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei unterschiedlichen axialen Belastungswerten für das Wälzlager ausreichend genaue Meßergebnisse liefert und geringe Neigung zu Kippschwingungen aufweist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schwingplatte über ringförmige, koaxial angeordnete Gummielemente gegen das Widerlager abgestützt und der Meßaufnehmer als piezo-elektrischer Beschleunigungsaufnehmer ausgeführt und mit der Schwingplatte fest verbunden ist.

Dadurch wird ein Schwingsystem geschaffen, das aus Wälzlager, Schwingplatte und Meßaufnehmer besteht und gegen das Widerlager in den relevanten Richtungen radial und axial elastisch abgestützt ist. Der piezo-elektrische Wandler ist als Beschleunigungsaufnehmer ausgeführt. Eine mechanische Verbindung mit dem Widerlager und somit eine Verbindung zwischen Schwingsystem und irgendwelchen äußeren Bauteilen ist somit nicht erforderlich. Vorteilhafterweise beeinflußt die axiale Belastung des Wälzlagers dabei nicht mehr das Meßergebnis. Die ringförmigen Gummielemente bewirken durch ihr elastisches Kompressionsverhalten eine relativ positionsstarre, jedoch in engen Grenzen schwingfähige Lagerung der Schwingplatte gegenüber dem Widerlager. Die koaxiale Anordnung gewährleistet ein in allen Richtungen gleichmäßiges Schwingverhalten der Schwingplatte. Die Abstützung mit getrennten Gummielementen in radiale und axiale Richtung gegen das Widerlager bewirkt eine unabhängige, gegenseitig nicht beeinflußte Schwingfähigkeit der Schwingplatte.

Die Ausgangsspannung des piezo-elektrischen Beschleunigungsaufnehmers wird einem bekannten Meßgerät zugeführt, das Bausteine zur frequenzabhängigen Verarbeitung des Meßsignals enthalten kann.

Vorteilhaft sind die Gummielemente als Rundschnur-Ringe mit kreisförmigem Profil ausgebildet, wobei diese in Nuten mit U-förmigem Profil und einer mindestens dem Radius des kreisförmigen Profils entsprechenden Tiefe eingesetzt sein können.