DE19739397C1 - Einrichtung bei Großwälzlagern zum Feststellen der Winkelverdrehung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung bei Großwälzlagern zum Feststellen der Win­ kelverdrehung der Lagerringe gegeneinander. Großwälzlager nach der Erfindung werden nachfolgend definiert. Es handelt sich um Wälzlager (Kugellager, Rollen­ lager oder eine Kombination aus beiden), deren Innendurchmesser frei bleibt und nicht von einer im wesentlichen massiven Welle verschlossen wird. Wenigstens ein Lagerring wird über parallel zur Drehachse des Lagers angeordnete Schraubverbin­ dungen mit der Anschlußkonstruktion verbunden.

Derartige Großwälzlager werden auch häufig als Schwenklager eingesetzt. Im Be­ trieb verdrehen sich die Lagerringe gegeneinander dann maximal um 360°, in Son­ derfällen auch um bis zu 3 Umdrehungen gegeneinander.

Weiterhin ist es manchmal erforderlich, daß die Verdrehung der Lagerringe gegen­ einander festgestellt wird, um von daher Steuerungen zu beeinflußen oder auch nur die Lage eines Anschlußteils gegenüber der Lage des anderen (verdrehbar ange­ bundenen) Anschlußteils anzuzeigen. Dabei kommt es bei Großwälzlagern häufig vor, daß sie und ihre Anschlußkonstruktionen aggressiven äußeren Bedingungen unterworfen sind. Auch werden Großwälzlager häufig unzugängig oder schwer zu­ gängig eingebaut, wie dieses beispielsweise bei Flügelverstellagern von Windkraft­ anlagen, bei Andockplattformen an off-shore-Inseln oder beim Einsatz an Abraumge­ räten im Kohle- oder Erztagebau der Fall ist. Von daher ist es nicht möglich, eine von außen ungeschützte Anzeigevorrichtung einzusetzen, wenn diese eine große Präzision haben soll. Für derartige Anwendungsfälle werden Einrichtungen zum Feststellen der Winkelverdrehung von Lagerringen bei Großwälzlagern, die eine hohe Genauigkeit und eine Wartungssicherheit aufweisen sollen, sehr aufwendig in das Lager selbst eingebaut. Vorzugsweise wird die Verdrehung indirekt über die Antriebsorgane gemessen oder es werden Leseköpfe eingesetzt, die Zählimpulse von Verzahnungen oder photoelektrisch von Markierungsbändern erhalten. Diese Geräte benötigen eine aufwendige Elektrik und Elektronik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung bei Großwälzlagern zum Feststellen der Winkelverdrehung der Lagerringe gegeneinander zu finden, die mit einfachen Mitteln eine genaue Anzeige der Winkelverdrehung ermöglicht und auch durch äußere aggressive Einflüsse nicht beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Win­ kelstellung zwischen den Lagerringen eines Großwälzlagers mit einfachen Mitteln genau gemessen werden kann und diese Einrichtung keinen äußeren Einflüssen ausgesetzt ist. Weiterhin weist die Erfindung den Vorteil auf, daß sich das axiale oder radiale Lagerspiel nicht wesentlich auf das Lagemeßergebnis auswirkt.

Zwar ist es nach der DE 38 14 592 A1 bekannt, Drehwinkelpositionen von Achsen gegenüber einer ortsfesten Aufnahme dadurch festzustellen, daß auf der Achse ein flexibles Zugelement liegt und das freie Ende dieses Elements zu einem Meßauf­ nehmer geführt wird, welches von Federn gehalten ist und den entsprechenden Wert der Winkelverdrehung der Achse gegenüber der ortsfesten Anschlußkonstruk­ tion mißt. Eine derartige Meßvorrichtung ist jedoch nur bei kleinen Achsen, bei­ spielsweise zur Feststellung des Lenkwinkels an Kraftfahrzeugen, einsetzbar. Sie ist nicht auf den Einsatz bei Großwälzlagern übertragbar.

Aus der DE 195 20 388 A1 ist ein Meßaufnehmer bekannt, der als Meßseil-Wegsen­ sor die Wegänderung eines angeschlossenen flexiblen Zugelements in ein elektri­ sches Signal umzuwandeln in der Lage ist. Bei diesem Meßaufnehmer läuft das an­ geschlossene flexible Zugelement auf eine mit einem Drehmeßgerät verbundene Wickeltrommel, wobei das flexible Zugelement die Wickeltrommel mehrfach um­ schlingt.

Ein derartiger Meßaufnehmer ist jedoch nicht geeignet, die Winkelverdrehung der Lagerringe eines Großwälzlagers festzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen radialen Schnitt durch ein Großwälzlager,

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch eine Großwälzlagerhälfte und

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 1.

Großwälzlager weisen einen inneren Lagerring 1 und einen äußeren Lagerring 2 auf, zwischen denen Wälzkörper 3 angeordnet sind. Diese Wälzkörper 3 können kugel-, rollen- oder tonnenförmig ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel sind als Wälzkörper 3 Kugeln vorgesehen. Der innere Lagerring 1 und/oder der äußere La­ gerring 2 können aus mehreren Einzelringen oder Ringsegmenten zusammenge­ setzt sein.

Großwälzlager nach der Erfindung werden dadurch definiert, daß die Mittenbohrung 5 des inneren Lagerringes 1 normalerweise im wesentlichen frei bleibt. Der innere Lagerring 1 umgibt somit üblicherweise nicht eine massive Achse. Von daher wird bei Großwälzlagern wenigstens ein Lagerring über parallel zur Drehachse 6 ange­ ordnete Schraubverbindungen mit der Anschlußkonstruktion verbunden. Im Ausfüh­ rungsbeispiel ist diesbezüglich im inneren Lagerring 1 eine von mehreren auf einem Schraubenkreis angeordnete Befestigungsbohrung 7 gezeigt.

Der die Wälzkörper 3 aufnehmende Wälzkörperraum ist üblicherweise mit Schmiermittel, wie Fett, gefüllt und wird durch Dichtungen 8 begrenzt, die den La­ gerspalt 9 zwischen dem inneren Lagerring 1 und dem äußeren Lagerring 2 abdich­ ten. Von daher kann kein Schmiermittel aus dem Wälzkörperraum ausdringen und es können auch keine Verunreinigungen in den Wälzkörperraum eindringen.

Außerhalb der den Wälzkörperraum abdichtenden Dichtungen 8 ist ein flexibles Zugelement 10 im Lagerspalt 9 angeordnet. Dieses Zugelement 10 umschlingt den inneren Lagerring 1 und ist mit einem Ende an diesem befestigt. Im Ausführungsbei­ spiel weist der innere Lagerring 1 an seinem Außendurchmesser eine umlaufende Nut 11 auf, in der das Zugelement 10 liegt. Durch diese Nut 11 wird das Zugelement 10 seitlich geführt. Je nach den Erfordernissen der Bewegung der Lagerringe 1, 2 des Großwälzlagers gegeneinander kann das Zugelement 10 den inneren Lagerring 1 mit bis zu drei Lagen umschließen. Dann können Winkelbewegungen von bis zu etwa 1000 Winkelgraden gemessen werden. Üblicherweise wird die erfindungsge­ mäße Einrichtung zum Messen der Winkelverdrehung jedoch nur bis zu maximal 360° eingesetzt.

Der äußere Lagerring 2 weist einen Durchbruch 12 auf, durch den das flexible Zug­ element 10 nach außen geführt wird. Dieser Durchbruch 12 durchdringt den äußeren Lagerring 2 tangential auf den Außendurchmesser des inneren Lagerringes 1 zu.

An der äußeren Öffnung des Durchbruchs 12 ist eine Haltevorrichtung 13 zum Hal­ ten eines Meßaufnehmers 14 angebracht. Als Meßaufnehmer 14 können verschie­ denste im Handel übliche Meßgeräte Verwendung finden, wie beispielsweise Win­ kelschrittgeber. Der Meßaufnehmer 14 weist eine Wickelrolle 15 auf, auf die das freie Ende des Zugelementes 10 entsprechend aufgewickelt wird.

Eine weitere Dichtung 16 dichtet den Lagerspalt 9 oberhalb des Zugelements 10 nach außen ab. So wird erreicht, daß das Zugelement 10 auch keinen äußeren Ein­ flüssen ausgesetzt ist.

Zur vollständigen Abdichtung der Einrichtung zum Feststellen der Winkelverdrehung zwischen den Lagerringen eines Großwälzlagers gegen äußere Einflüsse ist es vorteilhaft, den Meßaufnehmer 14 mit einem Gehäuse 17 zu umgeben, welches ab­ gedichtet auf dem äußeren Lagerring 2 aufliegt und den Durchbruch 12 durch den äußeren Lagerring 2 vollständig überdeckt.

Die vom Meßaufnehmer 14 ermittelten Werte können beispielsweise über elektri­ sche Leitungen 18 einer Anzeige- oder Regeleinrichtung zugeführt werden.

Bei der Ausbildung nach Fig. 3 durchdringt der Durchbruch 12 den äußeren Lager­ ring 2 radial. Bei einer derartigen Ausbildung ist es erforderlich, daß am Innenmantel des äußeren Lagerringes 2 ein Umlenkelement 19 zum Umlenken des Zugelements 10 aus der Umschlingung um den inneren Lagerring 1 in die radiale Richtung des Durchbruchs 12 vorgesehen wird. Dieses Umlenkelement 19 kann beispielsweise eine Umlenkrolle sein.

Bezugszeichenliste

1.

innerer Lagerring

2.

äußerer Lagerring

3.

Wälzkörper

4.

Laufkreisdurchmesser

5.

Mittenbohrung

6.

Drehachse

7.

Befestigungsbohrung

8.

Dichtung

9.

Lagerspalt

10.

Zugelement

11.

Nut

12.

Durchbruch

13.

Haltevorrichtung

14.

Meßaufnehmer

15.

Wickelrolle

16.

Dichtung

17.

Gehäuse

18.

elektrische Leitung

19.

Umlenkelement

Claims (11)

1. Einrichtung bei Großwälzlagern, bestehend aus zwei Lagerringen (1, 2) und zwischen ihnen angeordneten Wälzkörpern (3) und den durch sie gebildeten Wälzkörperraum abdichtenden Dichtungen (8), zum Feststellen der Winkelver­ drehung der Lagerringe (1, 2) gegeneinander, wobei ein mit einem Ende am inneren Lagerring (1) befestigtes, diesen umschlingendes flexibles Zugelement (10) im Lagerspalt (9) zwischen den Lagerringen (1, 2) angeordnet ist, dessen anderes Ende durch einen den äußeren Lagerring (2) durchdringenden Durch­ bruch (12) nach außen verläuft und hier an einem mit dem äußeren Lagerring (2) verbundenen Meßaufnehmer (14) befestigt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Zug­ element (10) im Lagerspalt (9) außerhalb der den Wälzkörperraum abdichten­ den Dichtungen (8) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (12) den äußeren Lagerring (2) tangential zum Außendurch­ messer des inneren Lagerringes (1) durchdringt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (12) den äußeren Lagerring (2) unter einem von der Tangente abweichenden Winkel, vorzugsweise radial durchdringt und das flexible Zug­ element (10) durch ein Umlenkelement (19), vorzugsweise eine Umlenkrolle, am Innenmantel des äußeren Lagerringes (2) aus der Umschlingung umgelenkt wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Zugelement (10) ein Seil ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Zugelement (10) ein flexibles Flachband ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Außendurchmesser des inneren Lagerringes (1) eine umlaufende, das Zugelement (10) seitlich führende Nut (11) eingebracht ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Dichtung (16) an der vom Wälzkörperraum abgewandten Seite des Zugelementes (10) den Lagerspalt (9) nach außen ab­ dichtet.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Durchbruch (12) durch den äußeren Lagerring (2) eine Dichtung angeordnet ist, die das Zugelement (10) gegenüber dem äußeren Lagerring (2) abdichtet.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer (14) mit einer Wickelrolle (15) zum Aufrollen des Zugelements (10) ausgebildet ist.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßaufnehmer (14) ein Winkelschrittgeber einge­ setzt wird.