DE3623977A1 - Vorrichtung zum messen der radialluft von waelzlagern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Radialluft von Wälzlagern nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die DD-PS 63 888 bekannt. Dabei wird der äußere Laufring durch eine diametral wechselseitig wirksame Belastungsvorrichtung gegenüber dem feststehenden, inneren Laufring verschoben. Die Differenz der Meßwerte in den Extremstellungen des äußeren gegenüber dem inneren Laufring ergibt die Radialluft dieses Wälzlagers. Um mehrere Meßwerte in verschiedenen diametralen Ebenen des Wälzlagers zu ermitteln, wird dieses nach erfolgter erster Messung um einen festgelegten Winkel geschwenkt. Um ein unkontrolliertes Verdrehen des äußeren gegenüber dem inneren Laufring zu verhindern, ist eine Einrichtung vorgesehen, die ein gemeinsames Schwenken bewirkt. Diese Zusatzeinrichtungen komplizieren die bekannte Vorrichtung in hohem Maß. Weiterhin muß durch die nicht toleranzfrei herstellbaren Einzelteile, insbesondere der zum Schwenken des Wälzlagers, mit ungenauen Meßergebnissen gerechnet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen der Radialluft von Wälzlagern der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit vereinfachten Mitteln eine höhere Meßgenauigkeit ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein um einen Winkel von 90° zum ersten versetztes, zweites Paar diametral wechselseitig wirksamer Belastungselemente mit einer in dieser Richtung wirksamen, zweiten Wegmeßeinrichtung.

Bei dieser Anordnung kann auf alle Zusatzeinrichtungen zum Schwenken des Lagers und zum gegenseitigen Arretieren der Laufringe verzichtet werden. Es sind zwei um 90° versetzte Belastungs- und Meßeinrichtungen vorgesehen, die starr zueinander positioniert sind. Der innere Laufring sitzt auf einem Dorn, der ebenfalls starr mit dem Gestell der Vorrichtung, insbesondere gegenüber der Einspannung der Wegmeßeinrichtung, positioniert ist. Das einzig Bewegliche an der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Belastungselemente, die bei stillstehendem, inneren Laufring eine diametrale Verschiebung und Belastung des äußeren Laufringes bewirken. Zur Ermittlung des ersten Meßwertes bewirkt zunächst ein Belastungselement eine Verschiebung des äußeren Laufringes in eine radiale Richtung. Dabei wird der dem Abstand "Innenring-Außenring" entsprechende Meßwert abgelesen bzw. anderweitig gespeichert. Anschließend wird der äußere Laufring in der gleichen Diametralebene von dem diametral gegenüberliegenden Belastungselement nunmehr in umgekehrter Richtung verschoben, nachdem die vorausgehende Belastung gelöst ist. Die Differenz zwischen dem sich dabei ergebenden Meßwert und dem bereits abgelesenen ergibt die Radialluft in dieser Diametralebene. Die gleiche Vorgehensweise erfolgt anschließend in der um 90° versetzten Diametralebene. Die erhaltenen zwei Meßwerte für die Radialluft sind ein für das betreffende Wälzlager repräsentatives Ergebnis, wobei beispielsweise der Mittelwert der beiden Meßwerte die Kenngröße des Wälzlagers bildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach aufgebaut und zeichnet sich durch hohe Stabilität und wegen der wenigen beweglichen Einzelteile für präzise Messungen aus.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung weisen die Wegmeßeinrichtungen zwei in Summe bzw. in Differenz geschaltete, auf der Mantelfläche des äußeren Laufringes und in derselben Radiuslinie auf der Bohrungsfläche des inneren Laufringes aufliegende, elektronische Meßtaster und ein Anzeigegerät auf. Die direkte Auflage der Meßtaster an den Meßflächen des Wälzlagers erhöht die Präzision des Meßergebnisses, wobei die toleranzbedingten Fehler von Zusatzteilen ausgeschlossen sind. Nicht beispielsweise der Dorn für den Innenring dient als Referenz, sondern die Tastspitze des Meßtasters liegt direkt an dessen Bohrungsfläche auf. Die Differenz- bzw. Summenschaltung der Meßtaster führt darüber hinaus zu dem Vorteil, daß die absolute Lage des Wälzlagers gegenüber dem Gestell nicht in das Meßergebnis eingeht. Ausschließlich die Abstandsänderung der Meßpunkte auf der Bohrungsfläche des inneren und auf der Mantelfläche des äußeren Laufringes bildet das Meßergebnis. Die elektronischen Meßtaster liegen an den Eingängen eines Anzeigegerätes mit Auswerteelektronik, das in bekannter Weise entsprechende Schaltungen zur Speicherung des ersten Meßwertes und zur Differenzbildung mit dem zweiten Meßwert aufweist, um die Radialluft nach der Messung direkt anzuzeigen oder anderweitig weiterzuverarbeiten.

Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Belastungselemente als den äußeren Laufring antreibende Reibrollen ausgebildet. Insbesondere bei Kugellagern ist die Ermittlung der Radialluft bei relativer Drehung der Laufringe zu bevorzugen. Dadurch gehen bei der erfindungsgemäßen Lösung sowohl über den Umfang des Außenringes sich ergebende geringe Toleranzunterschiede als auch geringste Durchmesserabweichungen der Kugeln in das Meßergebnis ein. Es werden somit die maximalen Werte der Radialluft während der Drehung ermittelt. Damit ist es auch möglich, Minimalwerte bzw. Mittelwerte zu bilden. Diese bzw. die Mittelwertbildung aus den beiden Meßwerten in den um 90° versetzten Diametralebenen wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mittels einer im Anzeigegerät enthaltenen Schaltung ausgeführt und kommt direkt zur Anzeige oder wird anderweitig weiterverarbeitet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Anzeigegerät mit Auswerteelektronik eine Schaltung auf, die einen über einen festgelegten Betrag hinausgehenden Unterschied zwischen beiden Meßwerten anzeigt. Durch diese Maßnahme können auf einfache Weise ein Defekt der gesamten Wegmeßeinrichtung, extreme Dimensionsabweichungen der Wälzlagereinzelteile und die Ablagerung von Fremdpartikeln bzw. Schmutz an den Tastspitzen, an den Meßflächen bzw. im Wälzlager signalisiert werden.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist die Achslinie des Dornes für das Wälzlager horizontal angeordnet und die Diametrallinien für die Messung bzw. Belastung sind jeweils um 45° gegenüber einer Vertikalen versetzt. Dadurch wird insbesondere bei Kugellagern ein präziser Lauf bzw. eine präzise Lage der Kugeln auf den Grundlinien der Laufbahnen der Laufringe erzielt. Diese Maßnahme verhindert überraschende Ergebnisse bei den Meßwerten.

Die Erfindung wird im folgenden an den in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die teilweise Seitenansicht einer Vorrichtung zur Messung der Radialluft eines Zylinderrollenlagers bei stillstehenden Laufringen im Schnitt,

Fig. 2 die teilweise Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 3 die teilweise Seitenansicht einer Vorrichtung zur Messung der Radialluft eines Kugellagers bei rotierend angetriebenem, äußeren Laufring im Schnitt und

Fig. 4 die teilweise Draufsicht der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung im Schnitt.

Bei den in den Figuren dargestellten Vorrichtungen sind nur die wesentlichen, zum Verständnis beitragenden Einzelheiten gezeigt. Insbesondere das Gestell, die Antriebe für die Belastungselemente und das Anzeigegerät sind weggelassen, da sie grundsätzliche, allgemein bekannte Einrichtungen sind.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem fest mit dem Gestell 1 verbundenen Dorn 2 zur Aufnahme des Zylinderrollenlagers 3, zwei in zueinander um 90° versetzten Diametrallinien wirksamen Wegmeßeinrichtungen, bestehend aus im wesentlichen Meßtaster 4 und Meßjoch 5 und jeweils in diesen Diametrallinien wechselseitig wirksamen Belastungselementen 6. Diese sind als linear bewegliche Hülsen bzw. Bolzen ausgeführt, von denen im Fall der Belastung jeweils eine gegen die Mantelfläche 7 des äußeren Laufringes 8 gedrückt wird und diesen dadurch gegenüber dem inneren Laufring 9 radial verschiebt, bis die betreffende Zylinderrolle 10 zwischen die Laufbahnen des äußeren Laufringes 8 und des inneren Laufringes 9 eingespannt wird. Die Belastung ist so gering gehalten, daß eine Verformung der Wälzlagerteile 8, 9, 10 vernachlässigbar klein bleibt. Die Wegmeßeinrichtungen bestehen jeweils aus einem U-förmig profilierten Meßjoch 5 , wobei der radial innen angeordnete Schenkel 11 eine an der Bohrungsfläche 12 des inneren Laufringes 9 radial anliegende Tastspitze 13 aufweist. In den anderen, radial außen liegenden Schenkel 14 ist in der radialen Fluchtungslinie zu dieser Tastspitze 13 ein elektronischer, mit seiner Tastspitze 15 auf der Mantelfläche 7 des äußeren Laufringes 8 anliegender Meßtaster 4 eingespannt. Sein verlängerter Taststift 16 führt durch die Bohrung der als Belastungselement 6 wirksamen Hülse. Das Meßjoch 5 ist über axial verlaufende Blattfedern 17 mit dem Gestell 1 verbunden, so daß sich eine leichtgängige Parallelogrammführung in radialer Richtung gegenüber dem Zylinderrollenlager 3 ergibt. Eine in den Meßtaster 4 eingebaute Feder verleiht dem Taststift 16 eine elastische Vorspannung in Richtung zum äußeren Laufring 8, so daß dadurch das Zylinderrollenlager 3 zwischen die Tastspitzen 13, 15 eingespannt wird. Der Dorn 2 weist eine entsprechende Ausnehmung 18 zur Aufnahme des Schenkels 11 des Meßjoches 5 auf mit allseits genügend Freiraum für dessen reaktionsfreie Beweglichkeit. In diametraler Richtung gegenüber dieser Ausnehmung 18 weist der zylindrische Mantel des Dornes 2 jeweils einen kugelförmigen Vorsprung 19 für die punktförmige Auflage der Bohrungsfläche des inneren Laufringes 9 auf. In axialer Richtung ist dieser zwischen einer Bordfläche 20 und der Stirnseite 21 eines axial beweglichen Werkzeuges 22 eingespannt. Bei der Messung werden insgesamt vier Meßwerte ermittelt und von einem Anzeigegerät mit Auswerteelektronik weiterverarbeitet. Zunächst wird das in Fig. 1 unten links dargestellte Belastungselement 6 wirksam und verschiebt unter Druck gegen die Mantelfläche 7 des äußeren Laufringes 8 diesen radial gegenüber dem inneren Laufring 9. Die weiteren drei Belastungselemente 6 sind dabei nicht wirksam und befinden sich im Abstand zur Mantelfläche 7 des äußeren Laufringes 8. In dieser Position wird der erste Meßwert der in dieser Diametrallinie wirksamen Wegmeßeinrichtung 4, 5 vom Anzeigegerät angezeigt bzw. gespeichert. Anschließend wird das in Fig. 1 rechts oben dargestellte Belastungselement 6 in gleicher Weise wirksam, während das gegenüberliegende entlastet wird. Dadurch verschiebt sich der äußere Laufring 8 in entgegengesetzter Richtung. Aus dem Meßwert in dieser Position und dem bereits gespeicherten berechnet das Anzeigegerät die Differenz, die der Radialluft des Zylinderrollenlagers 3 in dieser Diametrallinie entspricht. Diese Differenz wird in bekannter Weise gespeichert. Danach beginnt der Meßvorgang in der anderen Diametrallinie in der gleichen beschriebenen Weise. Aus der dabei ermittelten Radialluft und der des vorangegebenen Wertes bildet das Anzeigegerät den Mittelwert und zeigt diesen an einem Instrument oder dgl. in Wegmeßeinrichtungen an.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung dient der Messung der Radialluft bei rotierend angetriebenem, äußeren Laufring 8. Die Anordnung der Diametrallinie und die Aufnahme des Kugellagers 23 ist mit dem vorher beschriebenen Beispiel gleich. Anstelle der hülsenförmigen Belastungselemente sind angetriebene Reibrollen 24 vorgesehen, deren Antrieb nicht näher dargestellt ist. Die beiden Wegmeßeinrichtungen bestehen jeweils aus zwei in Differenz geschalteten elektronischen Meßtastern 4, auf die die Meßwerte über Meßhebel 25, 26 übertragen werden. Für den an der Bohrungsfläche 12 des inneren Laufringes 9 angeordneten Meßtaster 4 ist ein gerader Meßhebel 25 vorgesehen, dessen freies Ende über eine Blattfeder 27 gelenkig am Dorn 2 befestigt ist. Etwa in der Mitte dieses Meßhebels 25 liegt die Tastspitze 15 des Meßtasters 4 auf. Durch geeignete Verstärkung des Meßsignals wird der geringere Hub des Taststiftes 16 an dieser Stelle gegenüber der Tastspitze 13 am anderen freien Ende des Meßhebels 25 kompensiert. Eine nicht dargestellte Feder spannt den Meßhebel 25 in Richtung Anlage auf der Bohrungsfläche 12 vor. Der Meßhebel 26 für die an der Mantelfläche 7 des äußeren Laufringes 8 anliegende Tastspitze 13 ist rechtwinklig ab­ gebogen. Er ist über ein kreuzförmiges Blattfedergelenk 28 beweglich mit dem Gestell 1 verbunden, an dem auch der zweite Meßtaster 4 eingespannt ist, der die Vorspannung des Meßhebels 26 in Richtung Mantelfläche 7 durch eine eingebaute Feder bewirkt. Wenn sich der Abstand der Tastspitzen 13 an den Meßflächen erhöht, bewegt sich der Taststift 16 des für die Bohrungsfläche 12 zuständigen Meßtasters 4 heraus und der des anderen Meßtasters 14 hinein. Die Meßtaster 4 sind deshalb in Differenz geschaltet. Die absolute Lage der Meßflächen 7, 12 geht dabei nicht in das Meßergebnis ein. Damit die Tastspitze 13 des für den äußeren Laufring 8 zuständigen Meßhebels 26 an die mit der Belastung identische Stelle geführt werden kann, weisen die entsprechenden Reibrollen 24 rillenförmige Einstiche 29 auf. Die Meßvorgänge laufen in der bereits zu Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise ab.

Die dargestellten Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind nur Beispiele. Selbstverständlich können andere Meßwertaufnehmer bzw. für diese eine andere Anordnung gewählt werden. Weiterhin kann anstelle des genannten Anzeigegerätes auch eine Klassifizierung nach Radialluftwerten und eine Gut-Schlecht-Sortierung in beispielsweise automatisch ablaufenden Geräten vorgesehen werden. Darüber hinaus kann die Wegmeßeinrichtung anstelle der elektronischen Meßtaster auch kapazitive, pneumatische oder dgl. Meßsysteme enthalten.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Messen der Radialluft von Wälzlagern, wobei mindestens einer der Laufringe (8, 9) stillsteht, mit einem diametral wechselseitig wirksamen, an der Mantelfläche des Außenringes (8) angreifenden Paar Belastungselementen (6, 24) und einer in der Belastungsrichtung wirksamen, den radialen Freiheitsgrad des wechselseitig belasteten, äußeren Laufringes (8) gegenüber dem inneren Laufring (9) messender Wegmeßeinrichtung, gekennzeichnet durch ein um einen Winkel von 90° zum ersten versetztes, zweites Paar diametral wechselseitig wirksamer Belastungselemente (6, 24) mit einer in dieser Richtung wirksamen zweiten Wegmeßeinrichtung (4, 5, 25, 26).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtungen jeweils zwei in Summe bzw. in Differenz geschaltete, auf der Mantelfläche (7) des Außenringes (8) und in derselben Radiuslinie auf der Bohrungsfläche (12) des Innenringes (97) aufliegende, elektronische Meßtaster (4) und ein Anzeigegerät mit Auswerteelektronik aufweisen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungselemente als den Außenring (8) antreibende Reibrollen (24) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät mit Auswerteelektronik eine Schaltung zur Berechnung des Mittelwertes aus den Meßwerten beider Wegmeßeinrichtungen (4, 5, 25, 26) enthält.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät mit Auswerteelektronik eine Schaltung aufweist, die einen über einen festgelegten Betrag hinausgehenden Unterschied zwischen beiden Meßwerten anzeigt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achslinie des Dornes (2) für das Wälzlager (3, 23) horizontal angeordnet ist und die Diametrallinien für die Messung bzw. Belastung jeweils um 45° gegenüber einer Vertikalen versetzt sind.