DE4313862C1

DE4313862C1 - Wellenlagerung mit Kraftaufnehmer

Info

Publication number: DE4313862C1
Application number: DE4313862A
Authority: DE
Inventors: Helmut Baeumel
Original assignee: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Current assignee: Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2013-04-29

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

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.