DE60110960T2

DE60110960T2 - Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in einem Lager

Info

Publication number: DE60110960T2
Application number: DE60110960T
Authority: DE
Inventors: Federico Perni; Luciano Pizzoni; Brett Master
Original assignee: Umbra Cuscinetti SpA
Current assignee: Umbra Cuscinetti SpA
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: EP1134443B1; ITRM20000134A0; IT1315864B1; ATE296409T1; EP1134443A3; US6508592B1; DE60110960D1; EP1134443A2; ITRM20000134A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in Lagern, beziehungsweise zum Messen und Einstellen der Montage- und Betriebsspannungen in Lagern, welche piezoelektrische und magnetostriktive Mittel zum Anbringen solcher Vorspannungen verwendet. Solch eine Vorrichtung ist bekannt aus dem Dokument EP 0 377 145 A . Wie bekannt ist, ist die Piezoelektrizität das Phänomen, durch welches einige kristalline Körper, allgemein piezoelektrische Kristalle genannt, elektrisch polarisiert werden, und zwar als eine Folge einer mechanischen Verformung elastischer Art, oder umgekehrt werden sie elastisch verformt, wenn sie der Wirkung eines elektrischen Feldes unterzogen werden. Dieser zweite Effekt, bekannt als umgekehrter piezoelektrischer Effekt oder Lippmann-Effekt, ist der in der vorliegenden Erfindung genutzt. Ebenfalls ist es bei derselben Erfindung möglich, das magnetostriktive Phänomen zu nutzen, bestehend in der Tatsache, dass sich die Abmessungen eines Körpers verändern, wenn er magnetisiert ist oder auf jeden Fall die Magnetisierung verändert wird. In der weiteren Beschreibung werden Materialien erwähnt, die dem piezoelektrischen Effekt unterliegen, was aber nicht als begrenzend angesehen werden darf.
Die Eigenschaften dieser Materialien haben unter anderen Bereichen auch in den Mitteln zum Vorspannen von Lagern Anwendung gefunden, wo sie rein mechanische Einstellvorrichtungen ersetzt haben, in der Lage, eine veränderbare Steifheit einer Lagergruppe zu bewirken. Beispiele dieser Art sind dargestellt durch die Bearbeitung mit Elektrospindeln oder Bohrköpfen, wo die Lagergruppe eine hohe Steifheit bei niedriger Drehgeschwindigkeit aufweisen muss, typisch für Schrupparbeiten, und eine geringe Steifheit bei hohen Drehgeschwindigkeiten, typisch für Fertigbearbeitungen. Wie bekannt ist, wird ein anderer Faktor durch die thermische Ausdehnung dargestellt, welche in den Abrollbereichen zu betrieblichen Überlastungen führen kann, welche sich auf die Lebensdauer der Lager auswirken.
Das US-Patent Nr. 4,850,719 auf den Namen Moseley et al. beschreibt zum Beispiel ein Lager mit veränderbarer Steifheit, welcher piezoelektrische Mittel verwendet, um eine veränderbare Vorspannungskraft an dem Lager anzubringen. Die vorzugsweise verwendeten piezoelektrischen Mittel sind piezoelektrische Scheiben, positioniert zwischen zwei Lagern rund um eine Welle und wechselweise angeschlossen an Wechselspannung und an Erde, um es den Scheiben zu erlauben, in einer Weise direkt proportional zu den angewandten Spannungen verwunden zu werden. Die Scheiben sind aufeinanderfolgend Seite an Seite positioniert und üben mit ihrer Verformung, zurückzuführen auf eine Veränderung der angewandten Spannung, eine längsverlaufende Kraft parallel zu der Achse der Lager aus. Die Vorrichtung nach Moseley hat keine Mittel zum Einstellen der Vorspannung und dient somit ausschliesslich zum Regulieren der Steifheit des Lagers.
Es ist auf jeden Fall ebenfalls eine Vorrichtung zum Einstellen der Vorspannung in einem Lager für eine Hauptwelle aus der Veröffentlichung des Japanischen Patentes Nr. 8-35220 auf den Namen Hitachi Seiki Co. Ltd. bekannt. Diese enthält Mittel, generell Federn, um eine Schubkraft in einer einzigen Richtung von einer Seite des äusseren Laufringes eines Lagers auszuüben, Mittel zum Übertragen einer Vorspannung, generell auf den Wälzsupport durch den äusseren Laufring des Lagers, wobei die andere Seite des äusseren Laufringes in die entgegengesetzte Richtung und gegen die Schubmittel gedrückt wird. Ausserdem ist eine Einheit zum Messen der Vorspannung vorgesehen, angebracht an dem äusseren Laufring durch die Einheit zum Übertragen der Vorspannung, sowie Betätigungsmittel, enthaltend Mittel zum Speichern des optimalen Vorspannwertes für die Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle, Mittel zum Vergleich der optimalen Vorspannung, entnommen den Speichermitteln für die der Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle entsprechenden Werte, mit einer effektiven Vorspannung, erfasst durch die Mittel zum Messen der Vorspannung.
Die vorgenannte bekannte Vorrichtung beschreibt eine Vorrichtung zum Einstellen der Vorspannung, in welcher die Schubmittel und die gegenwirkenden oder elastischen Rückholmittel zwei unterschiedliche Bestandteile der Vorrichtung sind, positioniert in jeweiligen entgegengesetzten Teilen des der Versteifung unterzogenen Lagers.
Eine Vorrichtung dieser Art ist besonders komplex und nicht immer an einem Lager von bereits arbeitenden Wellen anbringbar.
Ebenfalls ist eine Vorrichtung zum Einstellen der Vorspannung eines Lagers bekannt, offengelegt in dem Japanischen Patent Nr. 8-25106 auf den Namen Honda Giken Kogyo. Das Einstellen der Vorspannung erfolgt durch Druckmittel in axialer Richtung mit Hilfe eines piezoelektrischen Elementes, positioniert an der Seite des Lagers, das eine Drehwelle trägt. Die Vorrichtung zum Einstellen der Vorspannung enthält einen Fühler zum Messen der Belastung, die auf den äusseren Laufring des Lagers wirkt, und Mittel zum Auslösen einer auf das piezoelektrische Element angewandten Spannung als Funktion der gemessenen Belastung. Die Mittel zum Anbringen der Vorspannung sind dargestellt durch einen Zylinder, dessen Kolben eine Kraft auf einen Schlitten überträgt, angelegt gegen den äusseren Laufring auf der entgegengesetzten Seite des piezoelektrischen Elementes. Bei der Vorrichtung von Honda ist es möglich, die Vorspannung dank jeweiliger Fühler in einem Paar von Lagern einzustellen, jedoch enthält die Vorrichtung Honda, wie auch die Vorrichtung Hitachi, Druckmittel, die verschieden sind von den gegenwirkenden oder elastischen Rückholmitteln, und die im Verhältnis zu den Lagern an entgegengesetzten Seiten positioniert sind. Wie bei der Vorrichtung Hitachi ist auch bei der Vorrichtung Honda das piezoelektrische Mittel in Form von Scheiben ausgebildet, die Seite an Seite zueinander positioniert sind. Diese üben eine direkte Wirkung auf die Lager aus, konzentriert in einigen Punkten des äusseren Laufringes. Die Mittel zum Übertragen der Vorspannung sind von den Druckmitteln getrennt, und somit ist die gesamte Vorspannungsvorrichtung im wesentlichen in zwei Teile unterteilt, angeordnet an den entgegengesetzten Seiten der Lager. Bei der Vorrichtung Honda sind die Fühler Verschiebefühler, angeordnet im Kontakt mit der umlaufenden Oberfläche des äusseren Laufringes des Lagers; diese sind in der Lage, ein Messen der Spannung auf das Lager nur dann zu erlauben, wenn angenommen wird, dass die inneren Laufringe fest in ihrer Position bleiben. Da dies nicht mit Sicherheit überprüft werden kann, führt die unbestimmte Art der Messung zu einem wenig geeigneten Betrieb der gesamten Vorrichtung.
Die Positionierung der Fühler, die in der Nähe der verschie denen Lager angeordnet sind, und deren Zahl erhöhen die Komplexität der Vorrichtung, sei es betreffend die Konstruktion wie auch den Betrieb.
Wie vorstehend festgestellt wurde, macht es solche Komplexität in den bekannten Vorrichtungen unmöglich, diese ohne wesentliche Änderungen und umfangreiche Anpassungen der Bestandteile in vorhandene Lagergruppen einzubauen.
Die vorliegende Erfindung hat daher zum Ziel, die Nachteile der Vorrichtungen zum Einstellen der Vorspannung, wie sie vom Stand der Technik her bekannt sind, zu überwinden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung vom oben erwähnten Typ zu erhalten, insbesondere vom Typ, der piezoelektrische und magnetostriktive Mittel verwendet, und welche eine mechanische kompakte Struktur hat, die an Lagergruppen installiert werden kann und die äusseren Abstandsstücke ersetzt oder diesen hinzugefügt wird, und zwar bei bereits vorhandenen oder neu entwickelten Maschinen.
Ein anderer Zweck der Erfindung ist, eine Vorrichtung zu erhalten, in der Lage, die axiale Belastung an den Lagern zu messen, zurückzuführen auf das Festziehen während des Zusammenbaus, auf die axialen Betriebsdrücke, die Schleuderkräfte und die Wärmeausdehnungen der Maschine, in welcher die Lager montiert sind.
Ein anderer Zweck der Erfindung ist, eine Vorrichtung zu erhalten, in der Lage, die Steifheit der Lagergruppen der Art der Bearbeitung anzupassen (Durchbohren, Ausbohren, Fräsen, Konturenbearbeitung, usw.), dem Typ des verwendeten Werkzeugs, dem Typ des zu bearbeitenden Materials oder der an dem fertigen Teil zu erhaltenden Präzision.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, eine Vorrichtung zu erhalten, die das Regulieren der Spannung dank einem Rückkopplungs-Steuersystem zwischen der laufenden Messung und den vorgegebenen und gespeicherten Spannungswerten erlaubt, und zwar je nach den Grössen, welche die Spannung selbst verändern lassen.
Die Erfindung, wie sie durch die nachstehenden Ansprüche gekennzeichnet ist, löst das Problem, eine Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in von einem Gehäuse umgebenen Lagern vorzusehen, und zwar von dem in Anspruch 1 beschriebenen Typ.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer Ausführung hervor, gezeigt rein als ein nicht begrenzendes Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Stellorgans der Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in Lagern nach der vorliegenden Erfindung ist;
2 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht eines Details des Stellorgans aus 1;
3 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht eines anderen Details des Stellorgans aus 1;
4 zeigt eine schematische Ansicht von oben von einer Ladezelle der Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in Lagern nach der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine Ansicht eines Details der Ladezelle aus 4;
6 zeigt einen schematischen axialen Schnitt einer ersten Ausführung der Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in Lagern nach der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt einen schematischen axialen Schnitt einer zweiten Ausführung der Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in Lagern nach der vorliegenden Erfindung; und
8 zeigt ein Blockdiagramm eines Rückkopplungs-Steuersystems, welche die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwendet.
Unter Bezugnahme auf die Abbildungen wird eine vorgezogene, doch nicht ausschliessliche Ausführung der Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in Lagern nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere in den Abbildungen von 6 bis 8, welche die Anbringung der insgesamt mit 1 bezeichneten Vorrichtung an einer Lager gruppe 10 um eine Hauptwelle 11 zeigen, wird deutlich, dass sie aus einem Stellorgan 2 und aus einer Ladezelle 3 gebildet ist.
Unter Bezugnahme auf die 1, welche eine axonometrische Ansicht des Stellorgans 2 ist, enthalten die beiden Ringelemente 20, 21 zum Verteilen der Vorspannung, die dazu bestimmt sind, sich gegenüberliegend und koaxial an der Hauptwelle 11 montiert zu werden, zwischen sich eine kinematische Kette, welche auf diese einen Schub ausübt, bestimmt durch die Wirkung von zwei oder mehreren piezoelektrischen oder magnetostriktiven Mitteln zum Anbringen der Vorspannung, allgemein bezeichnet mit 22, und Rückholmitteln, allgemein bezeichnet mit 23. Die Rückholmittel 23 sind im wesentlichen Schubmittel, die im wesentlichen dazu dienen, den Mitteln 22 zum Anbringen der Vorspannung entgegenzuwirken. Die Rückholmittel 23 sind Verbindungselementen 24 zwischen den Ringelementen 20, 21 zugeordnet.
Die Mittel 22 zum Anbringen der Vorspannung sind aus einzelnen Elementen oder aus Scheiben aus piezoelektrischem Materialien gebildet, oder aus einem Material, das nach einem bekannten magnetostriktiven Effekt arbeitet. In 1 sind die Mittel 22 zum Anbringen der Vorspannung mit Hilfe eines Beispiels in Form von Stangen mit quadratischen Querschnitten dargestellt, jedoch können sie auch jede andere Form haben, die für den Zweck geeignet ist.
Nach der Erfindung enthält bei der heute vorgezogenen Ausführung das genannte Stellorgan 2, zwischengesetzt zwischen die genannten Ringelemente 20, 21, zwei oder mehrere Vorspannungseinheiten, jede gebildet aus zwei Vorspannungsmitteln 22, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und in konvergierender Weise auf ein Verbindungselement 24 wirken, das insbesondere in 3 gezeigt ist. Jedes Vorspannungsmittel 22 ist in gelenkiger Weise an einem seiner Enden durch das Verbindungselement 24 gehalten und an dem anderen Ende durch eine Strebe, allgemein mit 25 bezeichnet und in 2 insbesondere für sich selbst gezeigt, und zwar in einer möglichen vorgezogenen Ausführung. Vorteilhafterweise ist bei einer Ausführung jede Strebe 25 durch zwei C-förmige Abschnitte gebildet, die entlang ihrem Kern miteinander verbunden sind, oder sie sind in einem Stück von identischer Form ausgebildet. Jede Strebe 25 ist brückenartig zwischen den beiden Ringelementen 20, 21 montiert, so dass sie mit Schrauben 125 starr an dem Ringelement 20 befestigt und an das andere Ringelement 21 nur angelegt wird. Jede Strebe 25 ist bei der gezeigten Ausführung vorteilhafterweise dazu bestimmt, auf gelenkige Weise auf beiden ihrer Seiten zwei entgegengesetzte Vorspannungsmittel 22 zu tragen, betreffend zwei aufeinanderfolgende Vorspannungseinheiten, wobei eine umlaufende kinemati sche Kette der Vorspannungseinheiten in dem Zwischenraum gebildet wird, beschrieben durch die genannten beiden Ringelemente 20, 21.
Jedes Vorspannungsmittel 22 ist zwischen den beiden Ringelementen 20, 21 schräg nur im Verhältnis zu deren Achse oder, wie in 1 gezeigt ist, im Verhältnis zu deren Achse und im Verhältnis zu deren radialer Richtung angeordnet.
Die Vorspannungsmittel 22 sind ebenfalls an ihren jeweiligen Enden an ein Verbindungselement 24 und an eine Strebe 25 angelenkt, und zwar mit Hilfe von Scharnieren 26. Bei einer Ausführung ist jedes dieser Scharniere 26 durch Reduzierung im Querschnitt eines Abschnittes 126 zum Verbinden und Halten der Vorspannungsmittel 22 mit den jeweiligen Verbindungselementen 24 und mit der Strebe 25 erhalten. Die genannten Scharniere 26, mit Hilfe eines Beispiels als virtuelle Scharniere dargestellt und funktionsmässig mit den genannten Rückholmitteln zusammenarbeitend, können konstruktiv natürlich die Form von eigentlichen Scharnieren haben. Jedes Verbindungselement 24 ist zum Beispiel ähnlich einer T-Profilstange geformt, mit dem freien Ende ihres Kerns durch Schrauben 124 an dem Ringelement 20 befestigt und mit den Flügeln, an deren Enden die genannten Verbindungs- und Halteabschnitte 126 hervorstehen, durch Schrauben 127 an dem Ringelement 21. Daher konvergieren die Vorspannungselemente 22 zu den Enden der Flügel des Verbindungselementes 24. Auf diese Weise übt die zunehmende Verformung der Längenabmessung von einem Paar von Vorspannungselementen 20, 21 einer Vorspannungseinheit einen Schub auf die beiden Elemente 20, 21 voneinander fort aus, und zwar gegen die Wirkung der Rückholmittel in Form einer Feder oder anderen elastischen Rückholmitteln. Die geneigte und konvergierende Anordnung der Vorspannungselemente 22 bestimmt an dem Verbindungselement 24 eine resultierende, den Vorspannungsschub multiplizierende Kraft, wodurch die Verschiebewirkung erhöht wird, die erreichbar ist durch eine einfache axiale Anordnung der Vorspannungselemente 22.
Das Rückholmittel 23 ist quer positioniert, um das an dem Ringelement 21 befestigte Verbindungselement 24 und das Ringelement 20 zu vereinen. Das Rückholmittel 23 enthält elastische Mittel, die einen geringeren Zugwiderstand in der Richtung aufweisen, in welcher die beiden Ringelemente 20, 21 voneinander fort bewegt werden, und die ausreichende Eigenschaften des elastischen Rückholens haben.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ist die Ladezelle 3 aus einem ringförmigen Element gebildet, welches an seiner dem äusseren Laufring eines Lagers zugewandten Fläche eine Anzahl von gleichen Trägern enthält, angeordnet aufeinanderfolgend an einem ringförmigen Körper 31. Jeder der genannten Träger 30 weist, fortlaufend mit den anderen, eines seiner Enden 32 mit einem reduzierten Abschnitt auf, und ist entsprechend einer von dem ringförmigen Körper 31 aufgewiesenen Konkavität 33 überstehend geformt. Entsprechend der oberen Kante des genannten überstehenden Endes 32 (5) sind jeweilige Vorsprünge 34 vorgesehen, dazu bestimmt, unter Druck gegen den äusseren Laufring eines Lagers anzuliegen, während beispielsweise der ringförmige Körper 31 einen nützlichen Haltesitz in einer umlaufenden Vertiefung 131 findet, aufgewiesen durch die äussere Oberfläche des ersten Ringelementes 20 des Stellorgans 2 (1). An der Basis eines jeden genannten überstehenden Endes 32, und in entsprechender Anzahl, sind Dehnungsmessfühler 35 vorgesehen, positioniert paarweise und brückenartig auf beiden Seiten des überstehenden Endes 32.
Die Ladezelle 3 ist daher in der Lage, über die genannten Vorsprünge 34 den Vorspannungsdruck zu übertragen, bestimmt durch das angrenzende Stellorgan 2 an dem äusseren Laufring eines Lagers, wobei dessen Wert und alle sich ergebenden Verschiebungen durch das Durchbiegen der genannten überstehenden Enden 32 gemessen werden, erfasst durch das Paar von Dehnungsmessfühlern 35, welche in einer an und für sich bekannten Weise die jeweiligen Signale an ein aussen liegendes Rückkopplungs-Steuersystem aussenden, um die Vorspannung oder die Montage- und Betriebsspan nungen in dem Lager zu messen und einzustellen, wie in dem Diagramm in 8 gezeigt ist.
Die 6 und 7 zeigen zwei Anwendungen der Vorrichtung nach der Erfindung an einer Lagergruppe um die Hauptwelle 11. Unter Bezugnahme auf die 6 ist das Stellorgan 2 zwischen einem fest mit dem die Welle umgebenden Gehäuse 41 verbundenen Abstandsstück 40 und der Ladezelle 3 eingesetzt, die im Kontakt an dem äusseren Laufring 42 eines Lager anliegt. Oben sind die Vorrichtung 1, einschliesslich dem Stellorgan 2 und der Ladezelle 3, mit einfachen gestrichelten Linien gezeigt, während sie unten deutlich und schematisch gezeigt sind, um die wirkliche Form der Vorrichtung darzustellen.
Bezugnehmend auf die 7, ist das Stellorgan 2 zwischen dem äusseren Laufring 43 eines ersten Lagers und dem äusseren Laufring eines zweiten Lagers angeordnet, und zwar unter Zwischensetzen der Ladezelle 3.
Die Vorrichtung, bestehend aus dem Stellorgan 2 und aus der Ladezelle 3, ist Teil eines aussen liegenden Rückkopplungs-Steuersystems zum Messen und Einstellen der Vorspannung, gezeigt in dem Diagramm der 8. Sie enthält ausserdem eine Steuereinheit 4, die stromaufwärts eine Kalibriereinheit 5 hat und stromabwärts eine Speiseeinheit 6 für das Stellorgan 2. Die Ladezelle 3 wiederum ist an die Steuereinheit 4 angeschlossen. Die Ladezelle 3 ist ausserdem an ei ne Einheit 7 zur Aufzeichnung der Spannungszustände angeschlossen.
Die Vorteile der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden nachstehend zusammengefasst.
Die Kompaktheit der Vorrichtung als ein selbständig arbeitendes Organ erlaubt ihre leichte Installierung an bereits vorhandenen oder neu entwickelten Maschinen. Sie hat positive Auswirkungen auf eine Reduzierung der Kosten für Herstellung und Installierung.
Die Vorrichtung ist mit ihrem kinematischen Mechanismus zum Multiplizieren des Vorspannungsschubs in der Lage, dem Bedarf an Bewegung zu entsprechen, um die Hitze- und Schleuderwirkungen sowie die Verformungen in den Kontaktbereichen auszugleichen und somit die Spannung nach nützlichen Werten zu verändern, gesteuert und gewählt in Funktion der vorgenannten Wirkungen.
Die Anordnung der Ladezelle in Linie, eingesetzt zwischen dem äusseren Laufring des Lagers und dem Stellorgan, ermöglicht das Messen der Montagespannungen, zurückzuführen auf das Festziehen der Blockierringe der Lager oder der anderen Elemente, der axialen Betriebsspannungen, zurückzuführen auf die Schübe auf die Werkzeuge, der thermischen Spannungen, zurückzuführen auf die differentiellen Ausdehnungen der Körper. Ausserdem erlaubt die Position der Zelle bei einer anfänglichen Kalibrierung, die aufgrund der Schleuderkräfte erzeugten Spannungen zu messen.
Da die Ladezelle die tatsächlich an den Lagern angebrachten Spannungen misst, ist das Erfassen des gesamten Spannungsverlaufs der Lager möglich. Durch Aufzeichnung dieser Daten wird es dann möglich, die programmierte Wartung an den Lagern durchzuführen und, falls notwendig, nach Erreichen der erwarteten Lebensdauer deren Austausch vorzusehen.

Claims

Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Vorspannung in Lagern, die von einem Gehäuse umgeben sind, vom Typ enthaltend Mittel zum Anbringen einer Vorspannung in Form von einem oder mehreren piezoelektrischen oder magnetostriktiven Elementen, in der Lage, auf den äusseren Laufring der Lager einen eine Vorspannung beschreibenden Druck anzubringen, Reaktionsmittel zum Anbringen einer der Vorspannungskraft entgegenwirkenden Kraft, Fühlermittel zum unverzüglichen Messen der Spannung und ein Steuersystem mit Rückkopplung zum Einstellen der genannten Spannung, wobei die genannten Mittel zum Anbringen einer Vorspannung und die genannten Reaktionsmittel positioniert sind, um ein einziges Stellorgan (2) zu bilden, enthaltend zwei Ringelemente zum Verteilen der Vorspannung, gegenüberliegend und koaxial zu der Welle (11), einen ersten Ring (20) und einen zweiten Ring (21), von denen wenigstens einer dazu bestimmt ist, gegen den äusseren Laufring eines Lagers zu wirken, und die zwischen sich eingesetzt zwei oder mehrere piezoelektrisch oder magnetostriktive Mittel (22) zum Anbringen der Vorspannung enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem Rückholmittel (23) enthält, die Verbindungselementen (24) zwischen den genannten Ringelementen (20, 21) zugeordnet sind; wobei betrieblich angrenzend an das genannte Stellorgan (2) eine ringförmige Ladezelle (3) vorhanden ist, die einen ringförmigen Körper (31) aufweist; wobei die äussere Oberfläche des ersten Ringelementes (20) eine umlaufende Vertiefung (131) aufweist, welche einen Haltesitz für den genannten ringförmigen Körper bildet; und wobei die genannte Ladezelle (3) an ein äusseres Steuersystem mit Rückkopplung zum Messen und Einstellen der genannten Vorspannung angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Stellorgan (2), eingesetzt zwischen die genannten Ringelemente (20, 21), zwei oder mehrere Vorspannungseinheiten enthält, jede gebildet aus zwei Vorspannungsmitteln (22), die einander gegenüberliegend angeordnet sind und in konvergierender Weise auf jeweilige Flügel eines Verbindungselementes (24) wirken, wobei jedes Vorspannungsmittel (22) an einem seiner Enden auf gelenkige Weise durch das genannte Verbindungselement (24) gehalten ist und jeweils an seinem anderen Ende durch eine Strebe (25), die brückenartig zwischen den beiden Ringelementen (20, 21) montiert ist, um mit Schrauben (125) an dem ersten Ringelement (20) befestigt und gegen das zweite Ringelement (21) gelegt zu werden.
Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die genannte Strebe (25) dazu bestimmt ist, in gelenkiger Weise auf beiden ihrer Seiten zwei entgegengesetzte Vorspannungsmittel (22) zu tragen, betreffend zwei aufeinanderfolgende Vorspannungseinheiten, um dadurch eine umlaufende kinematische Kette der Vorspannungseinheiten in dem Zwischenraum zu bilden, der zwischen den genannten beiden Ringelementen (20, 21) beschrieben ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vorspannungsmittel (22) zwischen den beiden Ringelementen (20, 21) schräg im Verhältnis zu deren Achse positioniert ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vorspannungsmittel (22) schräg zwischen den beiden Ringelementen (20, 21) positioniert ist, sei es im Verhältnis zu deren Achsen, wie auch im Verhältnis zu deren radialer Richtung.
Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Scharnier (26) in einem Verbindungsabschnitt (126) zwischen einem jeden Verbindungselement (24) und jedem Vorspannungsmittel (22) und zwischen jeder Strebe (25) und jedem Vorspannungsmittel (22) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Scharnier (26) durch ein Ab schwächen des genannten Verbindungsabschnittes (126) erhalten ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Rückholmittel (23) in Querrichtung angeordnet sind, um das genannte Verbindungselement (24), das mit Schrauben (127) an dem Ringelement (21) befestigt ist, und das mit Schrauben (124) befestigte Ringelement (20) miteinander zu verbinden, wobei die genannten Rückholmittel (23) elastische Mittel enthalten, die einen verringerten Widerstand gegen die Zugrichtung aufweisen, in welcher sich die beiden Ringelemente (20, 21) voneinander entfernen, und mit ausreichenden Eigenschaften der elastischen Rückholung versehen sind.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Ladezelle (3) durch eine Mehrzahl von gleichen umlaufenden Trägern (30) gebildet ist, angeordnet aufeinanderfolgend an einem ringförmigen Körper (31), von welchen Trägern (30) jeder, fortlaufend mit den anderen, eines seiner Enden (32) mit einem reduzierten Abschnitt und entsprechend einer von dem ringförmigen Körper (31) aufgewiesenen Konkavität (33) überstehend geformt aufweist; wobei entsprechend der oberen Kante des genannten überstehenden Endes (32) jeweilige Vorsprünge (34) vorgesehen sind, sowie an der Basis eines jeden überstehenden Endes (32), und in entsprechender Anzahl, Dehnungsmessfühler (35), angeordnet paarweise und brückenartig auf beiden Seiten des überstehenden Endes (32) und angeschlossen an ein äusseres Steuersystem mit Rückkopplung zum Messen und Einstellen der Vorspannung.
Vorrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Vorsprünge (34) dazu bestimmt sind, unter Druck gegen den äusseren Laufring eines Lagers zu wirken.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Stellorgan (2) zwischen einem fest mit dem die Welle (11) umgebenden Gehäuse (41) verbundenen Abstandsstück (40) und dem äusseren Laufring (42) eines Lagers positioniert ist, und zwar unter Zwischensetzen der Ladezelle (3).
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Stellorgan (2) zwischen dem äusseren Laufring (43) eines ersten Lagers und dem äusseren Ring (44) des zweiten Lagers positioniert ist, und zwar unter Zwischensetzen der Ladezelle (3).
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte äussere Steuersystem mit Rückkopplung zum Messen und Einstellen der Vorspannung, zu welchem das genannte Stellorgan (2) und die genannte Ladezelle (3) gehören, eine Steuereinheit (4) enthält, die stromaufwärts eine Kalibriereinheit (5) und stromabwärts eine Speiseeinheit (6) für das Stellorgan (2) hat; wobei die Ladezelle (3) wiederum an die genannte Steuereinheit (4) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezelle (3) ausserdem an eine Einheit (7) zur Aufzeichnung der Ladezustände angeschlossen ist.