DE4313862C1 - Wellenlagerung mit Kraftaufnehmer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wellenlagerung mit einem abge
dichteten Lagergehäuse zur Aufnahme des Lagers und einem
das Lager tragenden Kraftaufnehmer zum Messen der Lagerbe
lastung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Wellenlagerungen der angegebenen Art werden beispielsweise
in Druck- oder Folienmaschinen zur Lagerung von Meßwalzen
verwendet, um deren Belastung zu messen und anhand des Meß
signals die Spannung von Papier- oder Folienbahnen zu kon
trollieren oder zu regeln.
Bei den bekannten Wellenlagerungen der angegebenen Art sind
das Lager und der Kraftaufnehmer in einem gemeinsamen
Lagergehäuse angeordnet, das mit einem Dichtring gegenüber
dem Wellenende abgedichtet ist, der das Austreten von
Schmiermittel aus dem Lagergehäuse verhindert und das Lager
vor Verschmutzung schützt. Diese Anordnung hat den Nach
teil, daß die mit Hilfe des Kraftaufnehmers meßbare Bela
stung des Lagers je nach Verformungswiderstand des Dicht
rings mehr oder weniger von der Belastung durch die Welle
abweicht. Hierdurch wird die Meßgenauigkeit verringert und
die Ausbildung einer wirksamen Abdichtung wird erheblich
erschwert.
Aus der DE-OS 41 27 683 ist eine abgedichtete Meßvorrichtung bekannt,
bei welcher ein solcher Kraftnebenschluß über den Dichtring auftritt,
was fehlerhafte Meßergebnisse zur Folge hat. Weitere Meßlager sind
aus der DE-OS 27 29 699 und aus DE-GM 92 12 928 bekannt.
Aus der DE-OS 29 30 520 ist weiterhin ein Kraftmeßlager
bekannt, bei dem in einer ein Wälz- oder Gleitlager aufneh
menden Scheibe zwei gegenüberliegende Schubkraft-Meßstellen
gebildet sind, wobei zur Erzeugung hoher Elastizität an den
Meßstellen in der Scheibe Einschnitte vorhanden sind, die
in Lastrichtung biegeweiche Parallelführungen ergeben, die
verhindern, daß die Lagerfassung aus der Ebene der Scheibe
herausgedreht werden kann und dadurch die Meßstellen vor
Beschädigung schützt. Bei diesem bekannten Kraftmeßlager
ist eine Abdichtung nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenlage
rung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die
von dem Kraftaufnehmer gemessene Lagerbelastung durch die
Abdichtung des Lagers nicht beeinflußt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Lager mit dem Lagergehäuse und der Abdichtung eine bauliche
Einheit bildet, die nur über das Lagergehäuse an dem
Kraftaufnehmer abgestützt ist. Bei der erfindungsgemäßen
Ausgestaltung der Wellenlagerung erfaßt der Kraftaufnehmer
auch die Wellenbelastung, die nicht über das Lager sondern
über die Abdichtung auf das Lagergehäuse übertragen wird.
Das Meßergebnis wird daher nicht durch den Widerstand der
Abdichtung verfälscht, so daß die Abdichtung entsprechend
den jeweiligen Erfordernissen in üblicher Weise ausgebildet
sein kann. Radiale Bewegungen der Welle gegenüber der
Abdichtung bleiben auf das Lagerspiel beschränkt, wodurch
die Wirksamkeit der Abdichtung verbessert wird. Die erfin
dungsgemäße Wellenlagerung hat weiterhin den Vorteil, daß
das Lager unabhängig vom Kraftaufnehmer herstellbar ist,
wodurch die Verwendung kostengünstiger Standardlager ermög
licht wird. Auch die Erneuerung des Lagers ist einfach und
ohne Erneuerung des Kraftaufnehmers möglich.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Wellenla
gerung, bei der der Kraftaufnehmer einen zentralen Aufnah
meflansch zur Befestigung des Lagergehäuses und einen die
sen umgebenden Befestigungsflansch aufweist, wobei der Auf
nahmeflansch und der Befestigungsflansch durch Meßstege
miteinander verbunden sind, an denen Dehnungsmeßstreifen
angebracht sind. Eine solche Ausgestaltung des Kraftaufneh
mers ist einfach und genau herstellbar und ermöglicht eine
günstige Montage des Lagergehäuses einerseits und des
Kraftaufnehmers in einem Maschinengehäuse andererseits.
Erfindungsgemäß kann hierbei weiterhin vorgesehen sein, daß
der Aufnahmeflansch eine Durchgangsbohrung für das Wellen
ende hat. Hierdurch wird eine Montage des Lagergehäuses auf
der der Welle abgekehrten Außenseite des Kraftaufnehmers
ermöglicht, so daß Schmier- und Wartungsarbeiten leicht
durchgeführt werden können. Eine Montage des Lagergehäuses
auf der Innenseite des Kraftaufnehmers ist jedoch bei ent
sprechenden Voraussetzungen am Maschinengehäuse ebenfalls
möglich.
Eine hohe Meßgenauigkeit des Kraftaufnehmers in Verbindung
mit einer ausreichenden Steifigkeit gegen Herausbiegen des
Aufnahmeflansches aus der Meßebene des Kraftaufnehmers wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Meßstege in einer
gemeinsamen Mittelebene liegen, und daß parallel zu den
Meßstegen Zusatzstege vorgesehen sind, die den Aufnahme
flansch mit dem Befestigungsflansch verbinden. Vorzugsweise
sind die Zusatzstege an zwei entgegengesetzten Enden des
Aufnahmeflansches angeordnet. Weiterhin kann vorgesehen
sein, daß der Aufnahmeflansch, der Befestigungsflansch und
die Meß- und Zusatzstege durch Ausnehmungen in einem schei
benförmigen Körper gebildet sind.
Das Lagergehäuse kann erfindungsgemäß seitlich an den Auf
nahmeflansch angeflanscht sein. Hierzu eignen sich bei
spielsweise Flanschlagergehäuse üblicher Bauart. Bei
geeigneten Größenverhältnisse ist es jedoch auch möglich,
das Lagergehäuse in einer Aufnahmebohrung des Auf
nahmeflansches anzuordnen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spieles näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt
ist. Es zeigen
Fig. 1 eine Ansicht des Kraftaufnehmers für eine erfin
dungsgemäße Wellenlagerung und
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Wellenlagerung mit einem Kraftaufnehmer gemäß
Fig. 1.
Der in Fig. 1 dargestellte Kraftaufnehmer 1 besteht aus
einer kreisrunden Scheibe aus elastischem Werkstoff, bei
spielsweise Stahl, die durch Schlitze 2, 3 und an die
Schlitze 3 angegrenzende, im wesentlichen quadratische Aus
nehmungen 4 in einen äußeren Befestigungsflansch 5 und
einen inneren Aufnahmeflansch 6 unterteilt ist. Der Befe
stigungsflansch weist Befestigungsbohrungen 7 zur Befe
stigung des Kraftaufnehmers an einem Maschinenrahmen auf.
Der Aufnahmeflansch ist mit Befestigungsbohrung 8 zur Befe
stigung eines Flanschlagers und mit einer zentralen Durch
gangsbohrung 9 versehen. Durch die Ausnehmungen 4 werden
zwei in einer gemeinsamen Mittelebene angeordnete Meßstege
10 gebildet, die mit Dehnungsmeßstreifen 11 versehen sind
und die den Aufnahmeflansch 6 mit dem Befestigungsflansch 5
verbinden. Parallel zu den Meßstegen 10 sind an den entge
gengesetzten Enden des Aufnahmeflanschs 6 Zusatzstege 12
durch die Schlitze 2, 3 gebildet, die den Aufnahmeflansch 6
ebenfalls mit dem Befestigungsflansch 5 verbinden. Die Meß
stege 10 und die Zusatzstege 12 sind quer zu ihrer Längs
richtung elastisch verformbar, wenn der Aufnahmeflansch 6
durch die Wirkung einer Kraft F aus seiner dargestellten
Mittellage gedrückt wird. Die Verformung der Meßstege 10
wird mit Hilfe der Dehnungsmeßstreifen 11 gemessen und ihre
Größe ist der Belastung des Aufnahmeflanschs durch eine
Kraft F direkt proportional. Durch die Zusatzstege 12 wird
der Aufnahmeflansch 6 in seiner Lage gegenüber dem Befesti
gungsflansch 5 derart stabilisiert, daß die Meßstege 10 nur
quer zu ihrer Längsrichtung verformt werden können und auf
den Aufnahmeflansch 6 einwirkende Dreh- und Biegemomente
das Meßergebnis nicht verfälschen.
Fig. 2 zeigt die Lagerung einer Meßwalze 13 in einem
Maschinenrahmen 14 unter Verwendung des Kraftaufnehmers 1
und eines Flanschkugellagers 15, dessen Lagergehäuse 16 mit
dem Aufnahmeflansch 6 des Kraftaufnehmers 1 verbunden ist.
Hierbei ist der Befestigungsflansch 5 des Kraftaufnehmers 1
von außen an den Maschinenrahmen 14 angeflanscht und mit
die Befestigungsbohrungen 7 durchdringenden Schrauben
gehalten. Das Flanschkugellager 15 ist auf der dem Maschi
nenrahmen abgekehrten Seite des Aufnahmeflanschs 6 angeord
net und trägt mit seinem Innenring 17 ein sich durch die
Durchgangsbohrung 9 erstreckendes Wellenende 18 der Meß
walze 13. Zwischen dem Lagergehäuse 16 und dem Wellenende
18 ist eine Dichtung 19 angeordnet, die die Kugeln und die
Laufbahnen des Flanschkugellagers 15 nach außen abdichten.
Wird die Meßwalze 13 belastet, so wird die auf das Flansch
kugellager 15 einwirkende Kraft F über das Lagergehäuse 16
vollständig auf den Aufnahmeflansch 6 des Kraftaufnehmers 1
übertragen, so daß die Messung des Kraftaufnehmers 1 der
tatsächlichen Lagerbelastung entspricht. Parallele Kraft
wege, die das Meßergebnis verfälschen könnten, sind nicht
vorhanden, da auch die von der Dichtung 19 aufgenommenen
Kräfte auf das Lagergehäuse 16 übertagen werden. Besondere
Maßnahmen zur Herabsetzung der Verformungskräfte an den
Dichtungen 19 sind daher nicht erforderlich und die radia
len Verformungswege der Dichtungen 19 sind gering.
Claims (6)
1. Wellenlagerung mit einem abgedichteten Lagergehäuse zur
Aufnahme des Lagers und einem das Lager tragenden
Kraftaufnehmer zum Messen der Lagerbelastung, dadurch
gekennzeichnet, daß das Lager (15) mit dem Lagergehäuse
(16) und der Abdichtung (19) eine bauliche Einheit bil
det, die nur über das Lagergehäuse (16) an dem Kraft
aufnehmer (1) abgestützt ist.
2. Wellenlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kraftaufnehmer (1) einen zentralen Aufnahme
flansch (6) zur Befestigung des Lagergehäuses (16) und
einen diesen umgebenden Befestigungsflansch (5) auf
weist, und daß der Aufnahmeflansch (6) und der Befesti
gungsflansch (5) durch mindestens einen Meßsteg (10)
miteinander verbunden sind, an dem Dehnungsmeßstreifen
(11) angebracht sind.
3. Wellenlagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufnahmeflansch (6) eine Durchgangsbohrung (9)
für ein Wellenende (18) hat.
4. Wellenlagerung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstege (10) in einer
gemeinsamen Mittelebene liegen, und daß parallel zu den
Meßstegen (10) ein oder mehrere Zusatzstege (12) vorge
sehen sind, die den Aufnahmeflansch (6) mit dem Befe
stigungsflansch (5) verbinden.
5. Wellenlagerung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeflansch (6),
der Befestigungsflansch (5) und die Meß- (10) oder
Zusatzstege (12) durch Ausnehmungen (2 bis 4) in einem
scheibenförmigen Körper gebildet sind.
6. Wellenlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (16) seit
lich an den Aufnahmeflansch (6) des Kraftaufnehmers (1)
anflanschbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4313862A DE4313862C1 (de) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Wellenlagerung mit Kraftaufnehmer |
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