SE524283C2 - Förfarande och anordning för att tillhandahålla dynamisk ultraljudsmätning av parametrar hos rullelementlager - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 524 283 2 kontinuerligt fördelade normala och parallella krafter som har varierande storlek och riktning och verkar på elementarareor genom hela materialet. Spänning kan anges med sträckning, kompression eller skjuvning enligt den töjande verkan.

Ett elastiskt material utsatt för spänning kommer att töjas, dvs deformeras enligt formeln: spänning = (töjning) x (elesticitetsmodul) För lagerstål, till exempel, är elasticitetsmodulen ungefär 30 miljoner pund per kvadrattum och töjning anges i tum deformation per tum ursprunglig storlek.

Tidigare tekniker har tillämpats på mätning av lagerparametrar när dessa inte är i drift. Exempelvis, Womble m.fl. visar i US-patent nummer 4,763,523 att ett par transduktorprober av fast tillstånd kan positioneras för hand av en tekniker för att fastställa defekter i lager i tågvagnsaxlar. En spricka som utvecklar sig i en lagerbana sänder ut en akustisk chockpuls när ett rullelement korsar sprickan. Chockpulsen detekteras sedan av transduktorproberna av fast tillstånd. På liknande sätt visar Bourgeois-Jacquet m.fl. i EP O 856 733 Al att ultraljudssensorer kan sättas in i en yttre eller inre ring i ett lyftkranslager för att detektera skador på och under ytan som resulterar av användning av kranen. En teknik för att bestämma en storlek på förspänning som har anbringats på en bult genom användning av en elektromagnetisk transduktor har också beskrivits av Whaley m.fl. i US-patent nummer 5,499,540.

Förfaranden har även använts för att komma fram till en belastningszon i rullelementlager från kalibrerade 10 15 20 25 30 . . n Q .c 524 283 3 töjningsgivarmätningar såsom beskrivs av Rhodes m.fl. i US-patent nummer 5,952,587 som med denna hänvisning inkorporeras. Emellertid kräver dessa förfaranden modifikationer av lagret på platser där det krävs stöd för den anbringade lasten. Med andra ord måste material avlägsnas från lagret för att töjningsgivare skall få plats. Dessutom beror töjningsmätningstekniker på ett antal faktorer som inte direkt kan förutses, såsom spelrum i systemet samt hållfastheten för stödstrukturen.

Ovanstående illustrerar begränsningar som finns i nuvarande anordningar och förfaranden. Det är alltså uppenbart att det skulle vara fördelaktigt att tillhandahålla ett alternativ som avser att övervinna en eller flera av de begränsningar som presenterats ovan.

Således tillhandahålls ett lämpligt alternativ som innefattar särdrag som visas mer i detalj i det som följer.

Sammanfattning av uppfinningen Enligt en aspekt av uppfinningen uppnås detta med dynamisk detektering av spänning i rullelementlager genom utsändning och detektering av en ultraljudsvåg. Spänning i rullelementlager mäts på plats utan att ingrepp eller skada uppstår, dvs samtidigt som lagret är i drift.

Endast mycket små modifieringar av lagerelementet krävs och det sker ingen förminskning av förmågan att bära last genom att något material tas bort från rullelementlagret.

Ultraljudsmätning av spänning tillhandahåller en avsevärd förbättring i förhållande till töjningsgivarmätning.

Tidsförändringar för en akustisk signal mäts i stället för resistansförändringar i en töjningsgivare för att därmed minska problemen som hör ihop med yttre faktorer 10 15 20 25 524 283 . . .u ~_ I ' , ' . . . ~ .- 4 såsom temperatur samt variationer i resistansen för mätkretsen.

Spänning mäts i ett rullelementlager med en akustisk signalenhet som sänder ut och tar emot en akustisk signal tvärs över rullelementlagret. Genomkorsningstiden för den akustiska signalen bestäms och en spänningsberäknings- enhet beräknar spänning i rullelementlagret ur genomkorsningstiden. En första transduktor genererar en akustisk signal i rullelementlagret som respons på en första elektrisk signal medan en andra transduktor genererar en andra elektrisk signal som respons pà den mottagna akustiska signalen. Den första och den andra elektriska signalen jämförs sedan för att fastställa en skillnad i tid, vilken motsvarar en förändring i lagrets spänning. Spänning i ett rullelementlager beräknas enligt formeln: spänning = K x L x At där K är den akustiska hastighetsspänningskonstanten för rullelementlagret, L är avståndet som den akustiska signalen rört sig tvärs över lagret och At är genomkorsningstiden för den akustiska signalen.

Ovanstående samt andra aspekter kommer att framgå ur den följande detaljerade beskrivningen av uppfinningen när den betraktas tillsammans med de bifogade ritningarna.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Figur l är en vy ovan och från sidan av en lagerbana för ett rullelementlager som stödjer en ultraljudstrans- duktor.

Figur 2 är en sektionsvy ovanifrån av en yttre lagerbana som stödjer ett flertal ultraljudstransduktorer. 10 15 20 25 524 283 1-- I- 5 Figur 3 är en schematisk vy av en bly-zirkonoxid- titanoxid-kristall som uppvisar piezoelektriska egenskaper.

Figur 4 är ett blockdiagram över en anordning för att mäta spänning i ett rullelementlager enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 5 är ett blockdiagram av en dator som används till att beräkna ett spänningsvärde för ett rullelementlager.

Figur 6 är ett blockdiagram över en anordning för att mäta spänning i ett rullelementlager enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 7 är ett detaljerat blockdiagram över en akustisk signalenhet inklusive en signalgenereringsenhet.

Figur 8 är ett detaljerat blockdiagram över en akustisk signalenhet inklusive en signalmottagningsenhet.

Figur 9 är ett etaljerat blockdiagram över en beräkningsenhet.

Figur 10 är en sektionsvy av en lagerbana som stödjer en enda transduktor för ultraljudsmätning av spänning.

Figur ll är ett blockdiagram över en anordning för att mäta spänning i ett rullelementlager med användning av en enda transduktor.

Detaljerad beskrivning av de föredragna utföringsformerna Med hänvisning nu till ritningarna och i synnerhet till figur 1, där en och samma referensnummer pekar ut liknande komponenter, visas och beskrivs en första l0 l5 20 25 30 . an.- . I 2524 283 n u: I» 6 utföringsform som tillhandahåller dynamisk ultraljudsmätning av parametrar i rullelementlager.

Figur 1 är en vy från ovan och från sidan av ett rullelementlager 20 som har ett flertal rullelement 22 belägna mellan en inre lagerbana 24 och en yttre lagerbana 26. En första transduktor 28a är belägen på en första sida av yttre lagerbanan 26 medan en andra transduktor 28b (ej visad i figur l) är belägen på en andra sida av denna.

När lager 20 belastas förändras spänningstillståndet i var och en av den inre lagerbanan 24 och den yttre lagerbanan 26. Transduktorerna kan alltså vara monterade på den inre eller yttre lagarbanan, beroende på tillämpningen för lagret. I allmänhet är transduktorerna företrädesvis monterade på en stationär lagerbana.

Figur 2 är en sektionsvy från ovan av yttre lagerbanan 26 som stödjer ultraljudstransduktorerna 28a och 28b. Som visas har yttre lagerbanan 26 en första sida 26a i form av en yttre yta av en första fläns 26e och en andra sida 26b i form av en yttre yta av en andra fläns 26f.

Radiella kontaktytan 26d är formad som en inre yta av radiella livet 26c. Första transduktorn 28a är anbringad på första sidan 26a medan andra transduktorn 28b är anbringad på andra sidan 26b. Var och en av den första och den andra transduktorn är elektriskt ansluten till pulsgenererande och analyserande hårdvara 30 genom elektriska anslutningsdon 32a och 32b.

I allmänhet används en elektrisk puls till att excitera transduktor 28a varvid en akustisk puls genereras. Tiden som krävs för att den akustiska pulsen skall sändas ut och tas emot på den motsatta lagersidan 28b mäts sedan i l0 15 20 25 30 , , > o av 5 2 4 2 8 3 ._-_:- - 'f 7 form av en genomkorsningstid. När en belastning anbringas på lagret registreras den resulterande förändringen i överföringstid.

Transduktor 38 är företrädesvis en ultraljudstransduktor i form av en kristall som uppvisar en starkt piezoelektrisk effekt. När den exciteras av en sådan elektrisk signal vibrerar transduktorn 28a, varvid en akustisk våg sänds in i det anbringade organet, dvs den yttre lagerbanan 26. Denna akustiska våg rör sig sedan genom organet och kommer i kontakt med andra transduktorn 28b som är anbringad på den motstående sidan. När den akustiska vågen kommer i kontakt med den andra transduktorn 28b exciteras transduktorn mekaniskt vilket sedan får transduktorn att generera en elektrisk signal liknande den som anbringades till den första transduktorn. Tiden mellan den utsända och den mottagna signalen representerar genomkorsningstiden genom organet.

En komprimerande spänning i lagerbanan ökar hastigheten för en akustisk signal i stål varvid tiden för överföring tvärs över lagerbanan minskar. Omvänt, töjningsspänning ökar den akustiska överföringstiden. Denna förändring i akustisk hastighet är proportionell mot en spännings- förändring över ett stort intervall. Med andra ord, när den komprimerande spänningen i stålet ökar, minskar överföringstiden proportionellt mot inversen på spänningsstorleken.

Den akustisk-elastiska egenskapen för ett material är det fenomen som får den akustiska hastigheten för en ljudvåg som överförs genom ett material att förändras med spänningstillstàndet. Föreliggande uppfinning använder sig av materialens akustisk-elastiska egenskap och i 10 15 20 25 30 524 283 v | - . I n _ _ , _, 8 synnerhet den akustisk-elastiska egenskapen för stål för att bestämma spänning i belastade lagerorgan. Denna hastighetsförändring orsakas av införandet av anisotropi i materialet som är isotropiskt i sitt fria tillstånd.

Genomkorsningstiden för en akustisk våg genom ett material är ett praktiskt sätt att fastställa en akustisk hastighet i rullelementlager och därmed att bestämma anbringad spänning. En förändring i genomkorsningstid för en anbringad akustisk våg skapas av två fenomen som på samma gång uppträder i materialet, nämligen: förändringen i hastighet för själva akustiska signalen samt förändringen i avståndet som den akustiska signalen rör sig. Förändringen i avståndet som den rör sig beror på töjning av materialet i en riktning som är vinkelrät mot den anbringade huvudsakliga spänningen.

Poissontöjningen är den töjning i ett material som är vinkelrät mot den anbringade spänningen. I detta avseende kommer Poissontöjningen att orsaka att bredden på en lagerbana ökar med ungefär 0,3 gånger storleken på förminskningen av lagerbanans tjocklek under en pålagd radiell komprimerande spänning. Ökningen i akustisk förflyttningstid som beror på Poissontöjningen i lagerbanan är emellertid 1/4 av tidsförändringen som beror på hastighetsökning. Än viktigare är att dessa effekter sker samtidigt och med samma utsträckning varvid de samtidigt inkorporeras i uppmätta värden.

Spänning i rullelementlager har sitt ursprung i kontakt mellan lastbärande komponenter, inklusive rullelementen, samt inre och yttre lagerbanor. Vid normal drift, dvs när det finns tillräcklig smörjning samt under ändamålsenlig belastning, kommer spänningsnivån i de lastbärande 10 15 20 25 30 . , v « .n 524 283 .- 11,...

. Oil-Ü 9 komponenterna i huvudsak direkt påverka lagrets livslängd. Den anbringade belastningen ger upphov till spänning i de lastbärande komponenterna genom fördelning mellan de rullande elementen, vilka genom kontakt med lagerbanor överför den anbringade lasten till lagerhuset och basen. Den anbringade lasten överförs slutligen till marken.

Den användbara livslängden för rullelementlagerkompo- nenter avgörs i huvudsak av spänning. Via återkommande anbringande av spänning upplever komponenterna ett ändligt antal spänningscykler innan de börjar utmattas och, slutligen, misslyckas med att ge stöd för den anbringade lasten. Lundberg- och Palmgrenförutsägelser kan användas till att förutse ett antal spänningscykler som ett material kan stå emot. Lundberg- och Palmgren- förutsägelserna antyder att antalet spänningscykler är proportionellt mot en kvot mellan utformad kapacitet och anbringad last, upphöjt till en exponent på 3 eller 3 l/3. Vilken exponent som används beror på huruvida rullelementen är respektive kulor eller rullar.

Figur 3 är en schematisk vy över en ultraljudstransduktor 38 som kan användas som den första transduktorn 28a och den andra transduktorn 28b. Transduktor 38 har en piezoelektrisk kropp 40 som är fäst vid en elektrodyta 42. Företrädesvis genereras en ultraljudsvåg med användning av en skjuvningstransduktor. Med andra ord, transduktorn 38 är företrädesvis polariserad i en riktning 34 som är vinkelrät mot riktningen för det anbringade elektriska fältet 36 vid exciteringen av transduktorn. 10 15 20 25 30 i 524 283 n I ° ' ' o» ,o ø» ,, 10 Transduktorerna 28a och 28b är företrädesvis 0,180” i kvadrat gånger 0,008” tjocka piezoelektriska PZT- kristaller monterade pà motsatta sidor av en lagerbana.

Transduktorerna är fästa på lagerbanan med ett epoxiharts och en epoxihärdare. Denna epoxi tillhandahåller i huvudsak en film av noll tjocklek mellan transduktorn och lagerytan för att åstadkomma en elektrisk jordanslutning över ojämnheter i ytan.

Vid tillverkningen av transduktorn 38 anbringas ett elektriskt fält i polarisationsriktningen 34. Vid användning av transduktorn anbringas en spänning som ger upphov till ett elektriskt fält 36. Såsom visas i figur 3 sänds det elektriska fältet 36 i riktning 37. Med andra ord, transduktorn 38 är företrädesvis polariserad i en riktning 34 som är vinkelrät mot transduktorns tjocklek.

Polarisationsriktningen 34 avgör riktningen för partikel- rörelse i den genererade akustiska vågen. Transduktorn 38 vibrerar i polarisationsriktningen 34 vinkelrät mot det elektriska fältet 36 såsom visas. Transduktorn 38 är monterad på lagret med polarisationsriktningen 34 parallell med huvudriktningen för spänningen, vilken i huvudsak är den radiella riktningen i lagret. Därför rör sig den genererade ultraljudvågen tvärs över lagret med riktningen för partikelrörelse parallell med den anbringade radiella belastningen.

Naturligtvis rör sig inte den akustiska vågen i själva transduktorn 38, utan transduktorn 38 vibrerar i polarisationsriktningen, vilket sänder ut en akustisk våg i materialet i riktningen 37 som visas i figur 3.

När piezoelektriska kristaller används för att detektera radiell spänning i rullelementlager, mäts företrädesvis lO 15 20 25 30 524 283 ll radiell spänning med användning av en tvärgående våg, dvs en skjuvningsvåg. I den tvärgående vågen rör sig partiklarna vinkelrätt mot vägens rörelseriktning. I både longitudinella och tvärgâende vågor påverkas vàgens hastighet starkt av den anbringade spänningen i riktningen för partikelrörelsen. I en longitudinell våg är riktningen för partikelrörelsen samma som vågens rörelseriktning. I en skjuvningsvág är riktningen för partikelrörelsen vinkelrätt mot vägens rörelseriktning.

Genom att använda skjuvningsmodtransduktorer monterade på motsatta sidor av lagret kommer den akustiska vågen att påverkas kraftigt av den radiella spänningen i lagret, där radiell spänning är den mest signifikanta komponenten av spänningen i lagret. Direkt mätning av radiell spänning fås ur genomkorsningstiden för den tvärsgående akustiska vågen.

Genomkorsningstiden som en akustisk våg behöver för att genomkorsa bredden av ett organ är relaterad till den anbringade lasten på två sätt. För det första, när organet belastas, kommer organets dimensioner att förändras. Alltså kommer den tid som krävs för signalen att röra sig över organet att ändras på grund av förändringar i signalvägens längd. För det andra, när organet belastas, kommer hastigheten med vilken den akustiska signalen rör sig över organet att förändras.

Detta beror på spänningen i organets material. Med kunskap om förhållandet mellan spänningen i lagret, den associerade förändringen i lagrets bredd samt den akustiska hastigheten är det alltså möjligt att beräkna spänningen.

Eftersom genomkorsningstiden är direkt relaterad till spänning, som diskuterats ovan, kan en konstant användas 10 15 20 25 30 u. II ,. nu n.. I ", , n I ,..n~: _", n øzz, . n -;-::. -- u. .----:: I ' I Ü I O I u .. , 1 ,. | i" '. - -' '.."-- n I ' ' 12 för att direkt konvertera genomkorsningstid till spänning. Experimentella försök har exempelvis fastställt att den tid som en akustisk signal behöver för att röra sig genom 1 tum lagerstål av typen American Iron and Steel Institute (”AISI”) 52100 vid noll spänning är 7,585 us. Med andra ord, hastigheten för den akustiska vågen genom lagerstålet är 131839 tum/s. Experimentella försök har fastställt att genomkorsningstiden minskar med en nanosekund för varje 3333 psi enaxlad komprimerande spänning som anbringas i polarisationsriktningen för den akustiska skjuvningsvågen. Konverteringskonstanten för akustisk hastighetsspänning i lagerstål av typen AISI 52100 bestäms alltså till 3333 psi/(ns-tum) eller 3333 pund/(ns~tum3).

Med hänsyn till ovanstående bestämning av den akustiska hastighetsspänningskonstanten K, kan spänning beräknas enligt följande: spänning = K x L x At där K är den akustiska hastighetsspänningskonstanten för stålet, L är avståndet som den akustiska signalen rör sig över stålet och At är genomkorsningstiden för den akustiska signalen.

Töjning, dvs deformering, av stålet kommer att förändra avståndet som den akustiska signalen L rör sig. Töjningen i vägens rörelseriktning orsakad av anbringad spänning beräknas ur elasticitetsmodulen och Poissonförhållandet för lagerstålet, vilka är ungefär 30 x 106 respektive 0,3. Poissonförhållandet representerar den andel av töjningen som ett material kommer att deformeras i riktningen som är vinkelrät mot den anbringade 10 15 20 25 .

,, ..- . .I -"~ I " . .-.;",',. -z ,' .o;_}§. ~ u - - - . v o» I' u V' u i 244 Qfš L--~ w = --- .u'" ~ - . - ;“, n v- . 13 spänningen. Vid 3333 psi i spänningens huvudriktning kommer alltså materialet att töjas enligt följande: töjning (spänning)/(elasticitetsmodul) töjning 3333/30x1O6 = 0,000ll1 tum, dvs lll ptum Därför är töjningen i vågrörelseriktningen, vilken är vinkelrät mot huvudriktningen för spänningen: lll ptum x 0,3 = 0,00033 tum, dvs 33 utum Förändringen i genomkorsningstid beroende på denna ökning av väglängd är: 3,3x1o* tum X 7,585 us/tum = 2,5x1o* us Värdet är alltså 0,250 nanosekunder, dvs ungefär l/4 av den 1 nanosekunders förändring som beror på den anbringade spänningen. Med andra ord, för varje 3333 psi anbringad spänning minskar genomkorsningstiden med ungefär 1,25 nanosekunder på grund av spänning inom stålet och ökar med ungefär 0,25 nanosekund på grund av töjning av stålet.

Varje ultraljudstransduktor, såsom schematiskt illustrerade i figur 3, är företrädesvis gjorda av PZT- (”bly-zirkonoxid-titanoxid-”) kristaller vilka uppvisar piezoelektriska egenskaper. PZT-kristallerna ändrar sin fysiska storlek när de utsätts för ett elektriskt fält.

För att tillverka en transduktor från en rå kristall, polariseras kristallen med avseende på en vibrations- riktning. För att polarisera kristallen anbringas ett elektriskt fält på kristallen vid en hög temperatur för att upplinjera de piezoelektriska domänerna. 10 15 20 25 30 nu nu n . ,, n I IIII - ' Q I Ü ,. n. - g .". I *2 ', . - ' ' .z- :zh °' 'nu ""=:= n ' n i q u I n, nu' vi: . 0-"1 v' ' I _ u ~ 14 Transduktorns mod bestäms av inriktningen på polarisationsriktningen relativt den akustiska vågens rörelseriktning. I en skjuvningsmodtransduktor är polarisationsriktningen vinkelrät mot anslutningarna så att kristallen vibrerar i en riktning som är vinkelrät mot vågens rörelseriktning. Med andra ord, vågen rör sig i anslutningarnas riktning medan partiklarna i vågen rör sig i polarisationsriktningen. Mer detaljer kring tekniker som används för att polarisera transduktorer kan fås ur A. R. Selfridge, ”The design and fabrication of ultrasonic transducers and transducer arrays”, Ph.D. dissertation, 1983.

Stanford University, Om en enda kortvarig puls appliceras på transduktorn kommer transduktorn att vibrera med alla frekvenser som finns i den akustiska pulssignalen. Emellertid kommer amplituden för vibrationen att vara störst vid resonansfrekvensen för transduktorn. Dessutom kommer amplituden för vibrationen att vara störst för grundfrekvensen för den akustiska pulssignalen. Det är alltså önskvärt att grundpulsfrekvensen väljs så att den överensstämmer med transduktorns resonansfrekvens.

Resonansfrekvensen för transduktorn avgörs i huvudsak av transduktorns tjocklek. I allmänhet är transduktorns tjocklek lika med halva våglängden för en signal som oscillerar vid dess resonansfrekvens. För en 0,0055” tjock transduktor motsvarar alltså en våglängd av 0,011” en frekvens på 16 MHz enligt följande: f = c/ë c akustisk hastighet, i tum/s 4500 m/s = 1,77x1o5 tum/s, för en PzT-kristall 10 15 20 25 524 285 ...anno 1 ...nv- 15 f = frekvens, i Hz ë = akustisk våglängd, i tum Efter det att transduktorn tillverkats, verifieras dess funktion genom analys av impedansen. Sedan bestäms transduktorns resonansfrekvens.

Det föredragna värdet på transduktorns resonansfrekvens för rullelementlagren enligt föreliggande uppfinning är 10 MHz. En transduktor som har en resonansfrekvens på lO MHz är att föredra av två orsaker: l. Storleken på transduktorn avgör dess resonansfrekvens.

En 10 MHz transduktor passar i lageromslutningen med endast mindre modifieringar av lagret samtidigt som den är av hanterbar storlek för att vara lätt att hantera och anordna på lagerytan. 2. En frekvens på 10 MHz resulterar i en akustisk våg som är ganska väl fokuserad. Det vill säga, den akustiska vågen sprids inte allt för mycket mellan utsändnings- platsen och mottagningsplatsen så att dess amplitud vid mottagningsplatsen minskar dramatiskt.

Varaktigheten för pulsen som appliceras på transduktorn 28a är företrädesvis 20 nanosekunder. Vid en resonans- frekvens på 10 MHz är alltså varaktigheten för en hel cykel för exciteringsspänningen för kristallen 100 nanosekunder. Dessutom, för att excitera kristallen till dess hela utsträckning skulle det krävas en fjärdedel av en hel period, dvs 25 nanosekunder. Därför föredras en 20 nanosekunders puls för att excitera kristallen, vilket är precis under den tid som krävs för att excitera kristallen fullständigt. 10 15 20 25 30 5:24 ZÉ33 . . . . N - . n n n. «uo o. 16 Tiden mellan pulserna väljs så att det är möjligt för alla reflektioner som finns i form av oscilleringar i lagerbanan 26 att dämpas innan en efterföljande puls ankommer. En frekvens för pulserna på 500 Hz föredras.

När resonansfrekvensen har fastställts används sedan en teknik för att bestämma genomkorsningstiden för signalen över ett avstånd som motsvarar bredden på lagerbanan. Ett flertal olika signaltyper kan sändas över lagerbanan 26.

Emellertid är typen av signal som sänds över lagret relaterad till tekniken som används för att sända och ta emot signalen och även till förfarandet för mätningen av genomkorsningstid. I allmänhet, om en puls används som typen av utsänd signal, mäts genomkorsningstiden direkt genom att en timer triggas att slå på när signalen sänds och att slå från när signalen tas emot.

Figur 4 visar en anordning 50 för att mäta en parameter för ett rullelementlager enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. I allmänhet genereras en akustisk signal av en akustisk signalenhet 52a, skickas över rullelementlager 20 och tas sedan emot av en akustisk signalenhet 52b. Tillsammans bildar akustiska signalenheten 52a och akustiska signalenheten 52b den akustiska signalenheten 52. Den akustiska signalen är företrädesvis en akustisk ultraljudsignal. Information som motsvarar utsändningstiden för den akustiska signalen sänds från den akustiska signalenheten 52 till beräkningsenheten 54. På samma sätt skickas information som motsvarar tidpunkten för mottagningen av den akustiska signalen från den akustiska signalenheten 52 till beräkningsenheten 54. Sammantaget tillhandahåller tidpunkten för utsändningen och tidpunkten för mottag- ningen av den akustiska signalen genomkorsnings- 10 15 20 25 30 . . - . .- non a- 17 tidsinformation till beräkningsenheten 54. Beräknings- enheten 54 beräknar sedan en utmatning som motsvarar spänningen i rullelementlagret 20 ur genomkorsningstids- informationen.

Utmatningen från beräkningsenheten 54 kan anta ett antal olika former, vilka av en användare kan kännas igen som spänningsindikatorer. Exempelvis, och beroende på tillämpningen, är utmatningen från beräkningsenheten 54 en analog spänning som direkt motsvarar spänning. Värdet på den analoga spänningne kan användas direkt för att indikera en spänningsnivå eller kan konverteras till spänningsenheter. Konverteringen kan utföras manuellt genom att en omvandlingstabell konsulteras, exempelvis vid mätning ute på fältet, eller kan utföras via en anslutning till en dator. Alternativt kan den analoga spänningsutmaningen tas emot av en analog voltmätare som har en skala som indikerar spänningsenheter.

En användare vid ett försök ute på fältet skulle känna igen en spänningsnivå som en parameter som indikerar en nivå för spänningen i ett lager och skulle därför använda denna information direkt för analys och eventuell justering av lagret. Ett exempel på lagerjustering skulle vara att justera en storlek på en för-belastning som anbringas på lagret.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning matar beräkningsenheten 54 ut ett värde för en lagerparameter, såsom spänning, temperatur eller fart. En detaljerad beskrivning av beräkning av temperatur och fart följer nedan.

Figur 5 visar en dator 60 som används i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning. Figur 5 visar 10 15 20 25 30 | - n | nu 524 283 18 dator 60, som innefattar en central processorenhet (”CPU") 62, bildskärm 64, läs- och skrivminne (”RAM”) 66, tangentbord 68, läsminne ("ROM”) 70, mus 72, skrivare/- plotter 74, analog-till-digitalomvandlare (”A/D”) 76, digital ingång 78 (som kan vara seriell eller parallell) samt skivminne 80. Komponenterna i datorn 60 är elektriskt sammankopplade av databuss 82.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning matas genomkorsningstid ut från akustiska signalenheten 52 och tas emot av datorn 60. Datorn 60 analyserar sedan informationen i enlighet med ekvationerna som visats ovan för att komma fram till ett värde för spänning i önskade enheter. Spänningsvärdet matas sedan selektivt ut från bildskärmen 64, skrivare/plotter 74 eller lagras på skivminnet 80 för senare analys. Enligt olika utföringsformer av föreliggande uppfinning kan genomkorsningstidsinformationen vara digital eller analog när den matas ut från den akustiska signalenheten 52. Om genomkorsningstidsinformationen är digital, tas informationen emot i de digitala ingången 78 på datorn 82. Å andra sidan, om genomkorsningstidsinformationen är analog, tas genomkorsningstidsinformationen emot av A/D 76 och sedan konverteras till digital form innan analys och beräkning av datorn 60. Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning matas utmatningen från beräkningsenheten 54 in till A/D 76 för analys av datorn 60.

Figur 6 visar en anordning 50 för mätning av en parameter hos ett rullelementlager enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning. Som visas innefattar anordningen 50 en akustisk signalenhet 52 som innefattar en akustisk signalenhet 52a och akustisk signalenhet 52b. Akustisk 10 15 20 25 30 . n ø v nu u . u n u I | - - f .n nu I- l9 signalenhet 52a genererar en akustisk signal medan akustisk signalenhet 52b tar emot den akustiska signalen efter det att den sänts över lagret 20. Beräkningsenheten 54 bestämmer genomkorsningstiden för den akustiska signalen från utmatningarna från akustiska signalenheten 72.

Som visas i figur 6 innefattar akustiska signalenheten 52a en signalgenereringsenhet 90 som genererar en elektrisk signal och matar ut den elektriska signalen till transduktor 92. Transduktor 92 är företrädesvis en PZT-piezoelektrisk transduktor såsom beskrivits ovan.

Transduktor 92 är direkt fastsatt på lagret 20 och genererar en akustisk signal som respons på den elek- triska signalen som matas ut från signalgenererings- enheten 90. Den akustiska signalenheten 52b innefattar en transduktor 94 som är fastsatt på lagret 20 och tar emot den akustiska signalen som sänts över lagret 20.

Transduktor 94 är företrädesvis en PZT-piezoelektrisk transduktor såsom beskrivits ovan. Transduktor 94 omvandlar den mottagna akustiska signalen till en elektrisk signal som i sin tur tas emot och förstärks av signalmottagningsenhet 96.

Beräkningsenheten 54 tar emot en första elektrisk signal från signalgenereringsenheten 90, vilken motsvarar inledningen på den akustiska signalen av transduktor 92.

På liknande sätt tar spänningsberäkningsenheten 54 emot en andra elektrisk signal från signalmottagningsenhet 96 som motsvarar en tidpunkt för mottagningen av den akustiska signalen av transduktor 94. Spänningsberäk- ningsenheten 54 innefattar en jämförelseenhet 98 som jämför var och en av den första och den andra elektriska signalen för att bestämma en skillnad i tid. Skillnaden i 10 15 20 25 30 524 283 20 tid mellan den första och den andra elektriska signalen motsvarar en genomkorsningstid för den akustiska signalen över lagret 20. Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning matar jämförelseenheten 98 ut en signal som motsvarar genomkorsningstiden för den akustiska signalen.

Som visats ovan är utmatningen i form av en spänning.

Enligt en alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning kan utmatningen vara digital för avläsning och analys av en dator. Utmatningen motsvarar rullelement- lagerparametrar såsom spänning, temperatur och fart.

Figurerna 7, 8 och 9 visar i synnerhet detaljerade schematiska vyer av akustiska signalenheten 52a, akustiska signalenheten 52b samt spänningsberäknings- enheten 54 enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. I allmänhet används en spänningsimpuls för att driva transduktor 92, som är i form av en PZT-kristall. Den akustiska signalen tas emot av transduktor 94 och matas ut som en dämpad sinusformad puls. Denna puls bearbetas sedan för att extrahera tidpunkten för den första nollgenomgången efter den första toppen för signalen sedan föregående mätning.

Tidsintervallet mellan inledningen av sändningspulsen och denna nollgenomgång omvandlas sedan till en spänningsutmatning som skalas och förskjuts för att tillhandahålla hög upplösning av de små variationerna i övergångstid som uppkommer som resultat av anbringad spänning.

Enligt figur 7 innefattar akustiska signalenheten 52a signalgenereringsenhet 100 och transduktor 92.

Signalgenereringsenheten 100 innefattar klocka 102, som företrädesvis är en 20 MHz kristalloscillator. Klockan 102 driver en räknare 104 som ställer in en 10 15 20 25 30 524 283 .nu ~~ 21 pulsrepeteringsrat för systemet. Räknaren 104 genererar en 40 ns puls som förstärks av pulsgeneratorn 106 och matas sedan till transduktorn 92. Eftersom transduktor 92 uppvisar en stor kapacitiv last krävs en avsevärd mängd ström för att uppnå den önskade spänningsförändringen.

Pulsgeneratorn 106 kan implementeras med kommersiellt tillgängliga integrerade kretsar för att tillhandahålla ett kostnadseffektivt förfarande att generera signalen. I allmänhet är det fördelaktigt att använda en mindre transduktorarea för att minimera kapacitansen för transduktorn. Emellertid verkar det inte finnas någon fördel med att använda en lägre sändningsfrekvens eftersom detta kräver mer energi för sändningspulsen, tillsammans med den resulterande osäkerheten avseende var nollgenomgàngarna för den mottagna signalen är belägna.

Räknaren 104 matar även ut en signal för mottagning av beräkningsenheten 54 (figur 9).

Som visas i figur 8 innefattar akustiska signalenheten 52b transduktorn 94 samt signalmottagningsenheten 106.

Transduktor 94 omvandlar den mottagna akustiska signalen till en elektrisk signal, som i sin tur förstärks av för- förstärkare 108. Toppdetekteringsenhet 110 extraherar och lagrar toppvärdet som matas ut av för-förstärkaren 108.

Begränsande förstärkare 112 skapar en avhuggen version av utmatningen från för-förstärkaren. Spänningsdelare 114 multiplicerar utmatningen från toppdetekteringsenheten 110 med ungefär ”0,65” av de orsaker som kommer att beskrivas nedan. Komparator 116 jämför sedan det ögonblickliga värdet på utmatningen från för-förstärkaren 108 med 0,65-värdet som matas ut från spänningsdelaren 114. 10 15 20 25 30 524 283 '''' " :nu nu 22 Transduktor 94 tar emot en ”ringande” sinusvåg från lagret 20 som orsakats av efter varandra följande dämpade oscilleringar hos den ursprungliga utsända akustiska signalen. Eftersom den ringande sinusvàgsutmatningen från mottagningstransduktor 94 är kraftigt dämpad kommer endast den första halvcykeln av den mottagna pulsen att överstiga 65% av sitt toppvärde. Komparator 116 triggas därför endast under den första halvcykeln hos den mottagna pulsen. Komparator 116 triggar en-försöks 118, som genererar en kortvarig puls. Den kortvariga pulsen som mats ut från en-försök 118, i kombination med grind 120, maskerar alla nollgenomgàngar utom den nollgenomgàng som följer omedelbart efter den första halvcykeln av den mottagna pulsen. Pulsekon och bakgrundsbrus har avsevärt lägre amplitud än den primära mottagna pulsen och ignoreras därför av systemet. Grind 120 matar sedan ut signalen till beräkningsenheten 54.

Figur 9 visar beräkningsenhet 54 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Beräkningsenheten 54 innefattar justerbar fördröjning 122, rampgenerator 124 samt utmatningskonditionerare 126. En användare ställer in justerbar fördröjning 122 så att den är något mindre än en förväntad övergångstid för en akustisk signalpuls.

Vid slutet av fördröjningsperioden triggas rampgeneratorn 124. Rampgeneratorn 124 använder en strömkälla för att ladda en kondensator med en reglerbar rat. Spännings- rampen på kondensatorn fortsätter tills en signal känns av grind 120, motsvarande ankomsten för den avsedda nollgenomgàngen för den mottagna pulsen. Värdet på spänningsrampen hålls sedan tills precis innan inled- ningen på nästa ramp, när den snabbt återställs till noll för att förberedas för nästa ramp. Utmatningskonditio- 10 15 20 25 30 524 283 '''' " 23 neringskrets 126 skalar, förskjuter och buffrar rampspän- ningen för användning av andra instrument.

Enligt den föredragna utföringsformen av föreliggande uppfinning, med särskild hänvisning till figurerna 7, 8 och 9, skapar anordningen en puls med en övergångstid på 500 ns för att skapa ett utmatningsintervall på 20 Volt.

Brus på utgången har observerats vara mindre än 0,4 millivolt RMS, som motsvarar 10 ps RMS brus med avseende på ingången.

Figur 10 är en schematisk vy av lagerbanan 26 som stödjer en enda transduktor 130 enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning. Enligt den visade utförings- formen mäts genomkorsningstiden för en akustisk puls över lagerbanan 26 enligt ett puls-ekoförfarande. Puls-ekot använder sig av en enda transduktor 130 som företrädesvis är en PZT-piezoelektrisk kristall. Genom att sända och ta emot signalerna från samma sida av lagret används en enda elektrisk anslutning 132.

Enligt puls-ekoförfarandet, som illustreras i figur 10, sänds en akustisk signalpuls 134 från en transduktor 130 och reflekteras från en andra sida 26b på lagerbanan 26.

Tiden som krävs för signalens utbredning divideras sedan med två för att bestämma genomkorsningstiden över ett avstånd som motsvarar bredden på lagerbanan 26.

Figur 11 visar en anordning 135 för att mäta spänning i ett rullelementlager enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Anordningen 135 innefattar en akustisk signalenhet 136 som innefattar en transduktor 130. Den akustiska signalenheten 136 genererar en akustisk signal och tar emot den reflekterade akustiska signalen från lagret 20. Genomkorsningstiden för den 10 15 20 25 30 24 akustiska signalen över ett avstånd som motsvarar bredden på lagerbanan är alltså lika med halva tidsskillnaden mellan den utsända pulsen och den mottagna pulsen.

Tidsinformationen matas ut till beräkningsenhet 138 som skapar en utmatningsvärde som indikerar spänningen i lagret 20. Utmatningsvärdet kan vara analogt eller digitalt och kan tolkas direkt eller användas med analys av en dator. En detaljerad beskrivning av komponenterna som används för att generera och detektera den akustiska signalen från lagret 20 har visats ovan med hänvisning till figurerna 7, 8 och 9.

Förståelse därav fås av fackmannen på området och ytterligare beskrivning utelämnas lämpligen.

Många lagerparametrar kan bestämmas ur en akustisk ultraljudssignal. Spänningsbestämning visas ovan. Andra lagerparametrar som kan bestämmas ur en akustisk ultraljudssignal innefattar temperatur och fart.

Temperatur är en viktig parameter för rullelementlager.

Hastigheten för den akustiska signalen och, i mindre omfattning, storleken på lagerkomponenten påverkas av komponentens temperatur likväl som dess spännings- tillstànd. Emellertid förändras mängden spänning periodiskt pà grund av passagen av rullande element över lagerbanan. Därför kommer utmatningen att ha cykliska förändringar i förhållande till en basnivá, dvs en DC- nivå. Den cykliska förändringen är därför spänningen från passagen av rullelement, vilket är en parameter som är av intresse, medan basnivån representerar spänningen i komponenten vid noll anbringad last likväl som dess aktuella temperatur. Förändringar i basnivàn, dvs DC- förskjutning, matas ut från en spänningsberäkningsenhet för att tillhandahålla temperaturinformation för lagret. l0 15 20 25 30 n | . = o- 524 283 o v. o. 25 Med ett fåtal ord, DC-komponenten förändras med temperaturen och AC-komponenten förändras med spänningen.

Temperatur är en viktig driftparameter i lager och ger information om driftstillståndet. Temperaturinformation kan användas för att tillhandahålla en indikation om att lagret används på ett felaktigt sätt eller att det närmar sig ett farligt och potentiellt livshotande tillstànd. I sig kan kännedom om driftstemperatur användas på ett antal viktiga sätt. Den kan användas i samverkan med en spänningsmätning för att bedöma hur lämpligt det är att använda lagret i den aktuella tillämpningen. Alternativt kan temperaturinformation användas till att uppmärksamma användaren angående behovet att ändra driftsvillkoren som kanske orsakar skada på lagret eller att utföra underhàllsarbete på lagret.

Fart är också en viktig parameter för rullelementlager.

Frekvensen för rullelementpassager i rullelementlagret, dvs frekvensen för spänningsförändringar, är direkt relaterad till lagrets fart och ger därför ytterligare information relaterad till lageranalys. Lagerfart kan därmed beräknas direkt ur frekvensen för rullelementpassager och lagergeometri.

Såsom visats ovan kan mätningar av genomkorsningstid användas till att bestämma ett antal viktiga realtids- driftparametrar i lager, inklusive men inte begränsat till spänning (och ur denna, belastning), temperatur och fart.

Rullelementbelastningar kan bestämmas ur mätning av genomkorsningstid för en akustisk signal. Genom att utföra en kalibreringsprocedur, m.fl., såsom visas i Rhodes kan rullelement- US-patent nummer 5,952,587, 10 15 20 . n ...- . n u: s I ", "Ü f: u. I ° “ ' n en v n o I . , , | o I 0 . n L I g: 2 ß . - 1 : ;I: 2 2 »u - - i Ä 'f '.»' ';.' -H H " ' 26 belastning i lagret fås direkt ur den ovan beskrivna spänningsmätningen. Kalibreringsproceduren från Rhodes m.fl. tillämpas alltså pà den fastställda spänningen i lagret för att därmed fastställa lasten. Belastningar på rullelement är användbara vid uppskattning av lämplig- heten för tillämpningen för lagret som används, övervak- ning och observation av förändringar i fördelningen av lagerbelastningen, uppskattning av strukturen som bär upp lagret och bestämning av belastningarna i utrustningen i vilken lagret är installerat, eller systembelastningar.

Kännedom om systembelastningar kan användas till att övervaka och styra processen som utförs av utrustningen i vilken lagret är installerat.

Det ovanstående betraktas endast som illustrativt avseende uppfinningens principer och eftersom ett flertal modifieringar och förändringar omedelbart inses av en fackman inom området, är det inte önskvärt att begränsa uppfinningen till den exakta utformningen och funktionen som visas och beskrivs och följaktligen kan alla lämpliga modifieringar och ekvivalenter användas vilka är inom omfånget för föreliggande uppfinning.

Claims (17)

10 15 20 25 30 524 283 27 PATENTKRÄV

1. En anordning för att mäta spänning i ett rullelement- lager, innefattande: en akustisk signalenhet för att sända en akustisk signal över rullelementlagret, för att ta emot den akustiska signalen och för att mata ut information motsvarande en genomkorsningstid för den akustiska signalen, varvid nämnda akustiska signalenhet innefattar en signalgenereringsenhet för att generera en första elektrisk signal, A en första transduktor för att generera den akustiska signalen som respons på den första elektriska signalen, samt en andra transduktor för att generera en andra elektrisk signal som respons pà den mottagna akustiska signalen, samt en beräkningsenhet för att beräkna spänning i rullelementlagret ur den utmatade informationen, varvid nämnda beräkningsenhet innefattar en jämförelseenhet för att jämföra den första och den andra elektriska signalen för att bestämma genomkorsningstiden för den akustiska signalen, varvid genomkorsningstiden motsvarar spänningen i rullelementlagret, varvid nämnda jämförelseenhet beräknar spänningen enligt formeln spänning = K x L x At där K är den akustiska hastighetsspänningskonstanten för rullelementlagret, L är avståndet som den akustiska signalen rör sig över rullelementlagret och At är genomkorsningstiden för den akustiska signalen över rullelementlagret. rßüä-10-03 11:2 LLP\PATeNT&_NeF 1.d0c 2 V:\__tlofirganisat.iOnXLF-aïl FIFM MICHAEL BEST FRIEDIKICH amily\5E\20]8¿79ï20l8I7ë Applicaticnteztïoäuthority MLfl 2003-lü-03 lO 15 20 25 30 524 283 28

2. En anordning för att mäta spänning i ett rullelement- lager, innefattande: en akustisk signalenhet för att sända en akustisk signal över rullelementlagret, för att ta emot den akustiska signalen och för att mata ut information motsvarande en genomkorsningstid för den akustiska signalen, varvid nämnda akustiska signalenhet innefattar en signalgenereringsenhet för att generera en första elektrisk signal, en första transduktor för att generera den akustiska signalen som respons på den första elektriska signalen, samt en andra transduktor för att generera en andra elektrisk signal som respons på den mottagna akustiska signalen, samt en beräkningsenhet för att beräkna spänning i rullelementlagret ur den utmatade informationen, varvid nämnda beräkningsenhet innefattar en jämförelseenhet för att jämföra den första och den andra elektriska signalen för att bestämma genomkorsningstiden för den akustiska signalen, varvid genomkorsningstiden motsvarar spänningen i rullelementlagret, varvid nämnda jämförelseenhet beräknar spänningen genom att multiplicera den akustiska tidskonstanten för rullelementlagret med avståndet som den akustiska signalen rör sig över rullelementlagret och med genomkorsningstiden fastställd av nämnda jämförelseenhet.

3. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 1, där nämnda första och andra transduktorer är fästa på alternerande sidor på en bana hos rullelementlagret. ZÜÛB-lf-'JB 11:22 V:\_NcOrganiSatiorfläïi FIEM MICHAEL BEST FRIEDFICH LLF-.PATI-ZèITX ï~ïoF.arf1il'-_."=.SE'~.2'C=1ê2?9\2'J18279 App-iicaticnteztToAutluority MLN ZOÛB-lü-ÜE; ludC-c 10 15 20 25 30 524 283 29

4. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav l, där nämnda första och andra transduktorer är fästa på alternerande sidor på en bana hos rullelementlagret med epoxiharts.

5. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav l, där nämnda första och andra transduktorer är fästa pà alternerande sidor på en bana hos rullelementlagret, varvid lagerbanan är en i gruppen som består av en inre lagerbana och en yttre lagerbana.

6. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav l, varvid nämnda akustiska signalenhet genererar en första elektrisk signal samt innefattande en transduktor fäst på en sida av en bana hos rullelementlagret för att generera en akustisk signal som respons på den första elektriska signalen, där nämnda transduktor genererar en andra elektrisk signal som respons på mottagning av en reflektion av den genererade akustiska signalen samt matar ut den andra elektriska signalen.

7. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 6, nämnda beräkningsenhet för att ta emot och jämföra den första och den andra elektriska signalen för att bestämma en skillnad i tid, där skillnaden i tid motsvarar två gånger genomkorsningstiden för den akustiska signalen över rullelementlagret och genomkorsningstiden motsvarar spänningen i lagret.

8. En anordning för att mäta spänning i ett rullelement- lager, innefattande: en akustisk signalenhet för att sända en akustisk signal över rullelementlagret, för att ta emot den 2003-104213 11:22 'i:\_t~ïoOrganisationïhlävl FIBM MICHAEL BEST FRIEDRICH _ LLP"-.PATEr~IT\.__{~1-^:FamilyXSECÛIEZTEWZGIEQH ApplicatienteztToAuthcrity MLN ZOIJB-lü-Oš lfdr-c 10 15 20 25 30 524 283 30 akustiska signalen och för att mata ut information motsvarande en genomkorsningstid för den akustiska signalen, varvid nämnda akustiska signalenhet genererar en första elektrisk signal och innefattar en transduktor fäst pà en sida pà en bana hos rullelementlagret för att generera en akustisk signal som respons på den första elektriska signalen, där nämnda transduktor genererar en andra elektrisk signal som respons på mottagningen av en reflektion av den genererade akustiska signalen och matar ut den andra elektriska signalen, samt en beräkningsenhet för att beräkna spänning i rullelementlagret ur den utmatade informationen, varvid nämnda beräkningsenhet beräknar spänningen genom att multiplicera den akustiska tidskonstanten för rullelementlagret med avståndet över rullelementlagret och med genomkorsningstiden för den akustiska signalen över rullelementlagret.

9. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 6, där nämnda transduktor är fäst på en sida av en bana hos rullelementlagret.

10. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 9, där lagerbanan är en i gruppen som består av en inre lagerbana och en yttre lagerbana.

11. ll. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 1, varvid nämnda beräkningsenhet innefattar en jämförelseenhet för att jämföra tidpunkten för utsändning och tidpunkten för mottagning av den akustiska signalen för att bestämma genomkorsningstiden för den akustiska signalen över rullelementlagret som den utmatade _=. ijffåflzêül-“tfíïæ åp-plícationtextToALxtn-:rlty 351,14 ZCÛE--lwl-üll l. dÛ-C 10 15 20 25 30 524 283 31 informationen, där genomkorsningstiden motsvarar spänningen i rullelementlagret.

12. Anordningen för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 1, där den akustiska signalen är en akustisk ultraljudsignal.

13. Ett förfarande för att mäta spänning i ett rullelementlager, innefattande att: sända en akustisk signal över rullelementlagret, ta emot den sända akustiska signalen från rullelementlagret, bestämma en genomkorsningstid för den akustiska signalen över rullelementlagret ur tidpunkten för utsändning och tidpunkten för mottagning, samt beräkna spänning i rullelementlagret ur den bestämda genomkorsningstiden, där spänningen beräknas enligt formeln A spänning = K x L x At där K är den akustiska hastighetsspänningskonstanten för rullelementlagret, L är avståndet som den akustiska signalen rör sig över rullelementlagret och At är genomkorsningstiden för den akustiska signalen över rullelementlagret.

14. Förfarandet för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 13, vidare innefattande att: generera en första elektrisk signal, generera den akustiska signalen som respons på den första elektriska signalen, generera en andra elektrisk signal som respons på den mottagna akustiska signalen, samt jämföra den första och den andra elektriska signalen för att bestämma en skillnad i tid, där skillnaden i tid ZÜÛS-IÜ-GB 11:22 27:'\_N<3GrganiSatiGTRLÄFJ FIRM MICHAEL BEST FFÄIEDRICH LL'r“-KFATENT“~. bIQF-anLilyXSEYI-illëï?9\201B279 .äpplicationtextTošautlfiority MLN 2003-10-03 lud-:fic 10 15 20 25 30 524 283 32 motsvarar genomkorsningstiden för den akustiska signalen över rullelementlagret.

15. Förfarandet för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 13, vidare innefattande att: generera en första elektrisk signal, generera den akustiska signalen som respons på den första elektriska signalen, generera en andra elektrisk signal som respons på en reflektion av den genererade akustiska signalen över rullelementlagret, samt jämföra den första och den andra elektriska signalen för att bestämma en skillnad i tid, där skillnaden i tid motsvarar tvâ gånger genomkorsningstiden för den akustiska signalen över rullelementlagret.

16. Förfarandet för att mäta spänning i ett rullelement- lager enligt krav 13, där den akustiska signalen är en akustisk ultraljudsignal.

17. En anordning för att mäta spänning i ett rullelement- lager, innefattande: en signalgenererande enhet för att generera en första elektrisk signal, en första transduktor fäst vid en bana hos rullelementlagret för att generera en akustisk signal som respons på den första elektriska signalen, en andra transduktor fäst vid banan hos rullelementlagret alternerad från nämnda första transduktor för att generera en andra elektrisk signal som respons på den mottagna akustiska signalen, samt en jämförelseenhet för att jämföra den första och den andra elektriska signalen för att bestämma en skillnad i tid, där skillnaden i tid motsvarar en 2003-10-03 11:22 V:\__EloOrg-aniSatiOn\LAï~I FIRM MICHAEL BEST FRIEDFICH LLP“«,E'_=~.T=¿HT\ NošïanxilgfaSE'\2Ûlê3'?9\2Dl8i7ë ApplicfatiexxteztToälithority MLH 2063-20-03 1.dC»C 524 283 33 genomkorsningstid för den akustiska signalen över rullelementlagret och genomkorsningstiden motsvarar spänningen i rullelementlagret, varvid nämnda jämförelseenhet beräknar spänningen genom att multiplicera den akustiska tidskonstanten för banan hos rullelementlagret med avståndet som den akustiska signalen rört sig över banan och skillnaden i tid som bestämts av nämnda jämförelseenhet. 2303-15-03 ll : 2 2 V: \_t1oOr-3 LLPR E'ATEI«TT'=__E~IC:Familßfxßš* I' l .ÖÖC nisatiorfiLAïü FII-'M MICHAEL BEST FRIEÛRICH '279\2018279 .åpfJlicatienteztTfaAuthcritj; MLN ZQÛIJ-flív-G-E: