DE4040198A1

DE4040198A1 - Messlager

Info

Publication number: DE4040198A1
Application number: DE19904040198
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Busch
Original assignee: Sucker & Franz Mueller GmbH
Current assignee: Sucker & Franz Mueller GmbH
Priority date: 1990-12-15
Filing date: 1990-12-15
Publication date: 1992-06-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßlager mit einem in ein Gehäuse eingebauten Wälzlager, wobei das Gehäuse aus einem das Wälz lager unmittelbar aufnehmenden Innenring und einem am Ma schinenständer befestigten Außenring besteht und wobei der Innen- und Außenring über einen Steg elastisch miteinander verbunden sind.

Aus einem Meßgehäuse und einem darin eingebauten Wälzlager bestehendende Meßlager mit den vorgenannten Merkmalen sollen zugleich zwei Aufgaben erfüllen: Erstens sollen sie Wellen oder Walzen lagern, zweitens sollen sie Mittel zum Messen der Belastungen, beispielsweise der Zugkraft von über die Walzen oder Wellen laufenden Bahnen oder Bändern aufweisen. In der Praxis eingeführte, als sogenannte Kraft-Meßlager ausgebildete Vorrichtungen dieser Art werden am Maschinenständer direkt festgeschraubt oder mit Lagerböcken am Maschinenrahmen befestigt.

Der den Innenring und äußeren Ring elastisch verbindende Steg liegt vorzugsweise im wesentlichen radial in Bezug auf das aufgenommene Wälzlager. Der Innenring kann auf diese Weise innerhalb des äußeren Rings um einen gewissen Betrag um eine Linie hin- und hergeschwenkt werden, die innerhalb des Stegs liegt. Die Amplitude der Schwankung hängt von der Elastizität des Stegs und der einwirkenden Kraft ab.

In einem bisher bereits verwendeten Kraft-Meßlager bildet der Steg das eigentliche Meßglied. Wird nämlich das Wälzlager durch eine Kraft belastet, so wird der Steg auf Biegung beansprucht. Die Biegung führt zur Dehnung bzw. Stauchung an den Flanken des Stegs. Die Dehnung bzw. Stauchung ist der auf das Lager einwirkenden Kraft propor tional und wird in der Praxis zur Messung derselben benutzt. Im Bekannten erfolgt die Messung mit Hilfe von auf die Flan ken des Stegs aufgeklebten Dehnungsmeßstreifen. Diese setzen die Dehnung bzw. Stauchung in elektrische Signale um.

Dehnungsmeßstreifen mit nachgeschalteten Verstärkern sind außerordentlich empfindliche Kraft-Meßwertgeber, die auf kleinste Dehnungen oder Stauchungen der Flanken des Stegs exakte Signale geben können. Es handelt sich aber um sehr teure Kraftmeß-Einrichtungen, deren Einsatz nur bei entspre chend hohen Genauigkeitsanforderungen gerechtfertigt ist. Wesentlich weniger aufwendig sind Wegmeßeinrichtungen; sol che Meßwertgeber, z. B. induktive Wegtaster, erfordern einen um eine Größenordnung geringeren Investitionsaufwand, sind aber für Messungen an dem Steg bisheriger Meßlager nicht em pfindlich genug. Wegaufnehmer setzen für eine ausreichende Meßgenauigkeit größere Steg-Auslenkungen pro Einheitskraft als die Messung mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen voraus. Das bedeutet gegebenenfalls eine entsprechende Verminderung der Lagerstabilität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßlager ein gangs genannter Art zu bauen, bei dem die Messung der elastischen Auslenkung des Stegs mit Hilfe preiswerter Wegmeßwertgeber, z. B. induktiver Wegtaster, mit einer für den Betrieb in einer Schlichtmaschine ausreichenden Genauigkeit möglich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ist für das Meßlager mit einem das fragliche Wälzlager unmittelbar aufnehmenden Innenring und einem am Maschinenständer befestigten Außenring sowie einem den Innen- und Außenring elastisch miteinander verbin denden Steg gekennzeichnet durch einen zwischen Außen- und Innenring, dem Steg diametral gegenüberliegend angeordneten Wegaufnehmer.

Die Erfindung macht sich zunutze, daß die Auslenkung des Stegs an der diesem diametral gegenüberliegenden Seite des Innenrings durch den Hebelarm, der proportional zum Ring durchmesser vergrößert wird. Die bei einer bestimmten Kraft wirkung auftretende Auslenkung des Stegs wird also entspre chend der durch den Ringdurchmesser gegebenen Hebellänge schon geometrisch so vergrößert, daß die Auslenkung mit einem preiswerten Wegaufnehmer und nicht nur mit einem auf wendigen Kraftaufnehmer-System (dem Meßstreifen-System) aus zuwerten ist.

Wenn es bei dem erfindungsgemäß bevorzugten Einsatz auf ei ner Schlichtmaschine nicht auf ein 100%ig exaktes Positio nieren des mit dem Meßlager ausgestatteten Elements ankommt, kann außerdem die Rückstell-Federkraft des Stegs so ge schwächt werden, daß ein und derselben Kraft eine verstärkte Stegauslenkung entspricht. Auf diese Weise wird die Relativ bewegung zwischen Innen- und Außenring in Folge einer Bela stung durch eine auf das Lager wirkende Kraft nicht nur geo metrisch durch Verlegen der Meßstelle weitab vom Steg, son dern auch physikalisch durch Schwächen des Stegs vergrößert. Es ist dann mit einfachsten Mitteln möglich, den einer be stimmten Kraftwirkung entsprechenden Weg des Innenrings re lativ zum Außenring aufzunehmen.

Gemäß weiterer Erfindung wird die Messung erleichtert, wenn der Innenring an seiner dem Steg gegenüberliegenden Seite eine etwa radial in Bezug auf die Lagerachse verlaufende Flanke besitzt und wenn angrenzend an die Flanke im Außenring der Wegaufnehmer eingebaut wird. Mit Hilfe eines Wegaufnehmers für Relativbewegungen von größenordnungsmäßig 0,3 bis 0,6 mm lassen sich erfindungsgemäß die Relativbewe gung von Innen- und Außenring proportional zur Lagerbela stung mit Hilfe eines abtastenden Wegmeßgeräts, insbesondere mit Hilfe eines induktiven Wegtasters, kontinuierlich mes sen. Der Meßbereich läßt sich nach Bedarf auf Werte von 0 bis 2000 N oder mehr auslegen. Die Gesamtkosten eines erfindungsgemäßen Wegmeßsystems einschließlich Spannungsver sorgung und Folgeelektronik belaufen sich auf weniger als 20% der Kosten eines herkömmlichen Kraftmeßsystems.

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbei spiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.

Das erfindungsgemäße Meßlager besteht aus einem in ein ins gesamt mit 1 bezeichnetes Gehäuse eingebauten Wälzlager 2, wobei das Gehäuse 1 aus einem das Wälzlager 2 unmittelbar aufnehmenden Innenring 3 und einem am (nicht gezeichneten) Maschinenständer zu befestigenden Außenring 4 besteht und wobei der Innen- und Außenring 3, 4 über einen Steg 5 elastisch miteinander verbunden sind. Wenn auf eine in dem Wälzlager 2 gehaltene Walze oder dergleichen eine Kraft 6 in der eingezeichneten Pfeilrichtung wirkt, kann sich der In nenring 3 durch die Federwirkung des Stegs 5 relativ zum Au ßenring 4 in der gezeichneten Pfeilrichtung hin- oder herbe wegen. Der der einwirkenden Kraft 6 entsprechende Federweg wird erfindungsgemäß mit Hilfe eines Wegaufnehmers 7 an ei ner dem Steg 5 diametral gegenüberliegenden Position des In nenrings 3 bzw. zwischen Innen- und Außenring 3, 4 erfaßt. Wichtig ist dabei die geometrische Verstärkung des Federwegs durch Messung der Stegauslenkung an einer dem Steg diametral gegenüberliegenden, also maximal vom Steg entfernten Stelle zwischen Innen- und Außenring 3, 4.

Die maximale Auslenkung des Innenrings 3 relativ zum Außen ring 4 wird durch die Breite eines Schlitzes 8 gegeben, der zwischen Innen- und Außenring 3, 4 konstruktiv vorzusehen ist. Wenn die maximale Auslenkung des Stegs 5 beschränkt werden soll, können entsprechende Anschlagschrauben 9 und 10 oder dergleichen vorgesehen und bis zur gewünschten Posi tion verstellt werden.

Die Messung der Auslenkung des Stegs an der dem Steg 5 dia metral gegenüberliegenden Seite des Innenrings 3 wird er leichtert, wenn der Innenring in diesem Bereich mit einer radial in Bezug auf die Lagerachse 11 verlaufenden Flanke 12 ausgestattet wird und wenn angrenzend an die Flanke 12 im Außenring 4 der Wegaufnehmer 7, vorzugsweise in der in der Zeichnung dargestellten Weise, eingebaut wird.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Wälzlager
3 Innenring
4 Außenring
5 Steg
6 Kraft
7 Wegaufnehmer
8 Schlitz
9 Anschlagschraube
10 Anschlagschraube
11 Lagerachse
12 Flanke

Claims

1. Meßlager mit einem in ein Gehäuse (1) eingebauten Wälzla ger (2), wobei das Gehäuse (1) aus einem das Wälzlager (2) unmittelbar aufnehmenden Innenring (3) und einem am Maschi nenständer befestigten Außenring (4) besteht und wobei der Innen- und Außenring (3, 4) über einen Steg (5) elastisch miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch einen zwischen Außen- und Innenring, dem Steg (5) diametral gegenüberliegend angeordneten Wegaufnehmer (7).

2. Meßlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Innenring (3) an seiner dem Steg (5) gegenüberlie genden Seite eine etwa radial in Bezug auf die Lagerachse (11) verlaufende Flanke (12) besitzt und daß angrenzend an die Flanke (12) im Außenring (4) der Wegaufnehmer (7) einge baut ist.

3. Meßlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß als Wegaufnehmer (7) ein die Relativbewegung von Innen- und Außenring (3, 4) proportional zur Lagerbelastung abta stendes Meßgerät, insbesondere ein induktiver Wegtaster, vorgesehen ist.

4. Meßlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (7) für Relativbewegungen von 0,3 bis 0,6 mm ausgelegt ist.

5. Meßlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Meßbereich von 0 bis 2000 N oder mehr.