集成光纤传感器的滚动轴承制造技术

本发明专利技术提供一种滚动轴承，包含第一圈(14)、第二圈(12)和设置在第一圈与第二圈之间的至少一列滚动体(16)。所述第一和第二圈中的每一个均设置有内孔(14a、12a)、外表面(14b、12b)和形成在所述内孔与所述外表面两者之一上的用于所述至少一列滚动体的至少一列滚道(42、32)。所述第一圈(14)包含用于限定所述滚道的至少一个部分圈(36)和能够可靠固定在所述部分圈上的至少一个套筒(40)。所述套筒(40)至少部分限定第一圈的所述内孔与所述外表面两者之中的另外一个。所述滚动轴承进一步包含至少一个光纤传感器(24)，安装在形成于所述第一圈上的至少一个圆周槽(46)内，并且穿过开口于所述圆周槽的至少一个光纤传感器通道(50)。

【技术实现步骤摘要】
集成光纤传感器的滚动轴承
本专利技术涉及对滚动轴承的状态监测，尤其是负荷传感(/载荷感测)(loadsensing)。具体而言，本专利技术涉及集成有光纤传感器的滚动轴承。
技术介绍
为评估滚动轴承承载的负荷，已知方法是将应变传感器(strainsensor)集成在轴承的固定(静止)圈上。为在不设任何本地电源的情况下能够以可靠的方式测量滚动轴承的不同参数并且监测其状态，另外一种已知的方法是使用光纤传感器。比方说，可以参照专利EP2507603B1(SKF)。所述光纤传感器可以设置在形成于非旋转外圈外表面上的圆周槽(circumferentialgrooves)内。所述外圈上还设置有用于光纤进出的通道。一般而言，这类通道具有复杂的形状，比方说，类似于曲线形状。传统而言，所述槽和光纤传感器通道通过机械加工形成在经过热处理的轴承外圈上。这种方案的主要缺点在于其运营成本，因为微小的铣削工具(millingtool)需要很长的机械加工时间。比方说，单光纤传感器通道的机械加工时间就需要几个小时。
技术实现思路
本专利技术的一个目的就是为了克服上述缺点。在一种实施方式下，滚动轴承包含第一圈、第二圈和设置在第一和第二圈之间的至少一列滚动体。所述第一和第二圈中的每一个均设置有内孔、外表面以及形成在内孔和外表面两者之一上的用于所述至少一列滚动体的至少一列滚道。根据一个通用特征，第一圈包含至少一个部分圈(partring)，限定形成在内孔和外表面两者之一上的所述滚道。第一圈还包含能够可靠固定在所述部分圈上的至少一个套筒(sleeve)，所述套筒至少部分限定第一圈的内孔与外表面两者之中的另外一个。套筒由比所述部分圈软的材料制成。根据另外一个通用特征，所述滚动轴承进一步包含至少一个光纤传感器，所述传感器安装在形成于第一圈上的至少一个圆周槽内，并且穿过开口于所述圆周槽内的至少一个光纤传感器通道。至少所述的光纤传感器通道形成在第一圈的套筒上。采用这样的设置，光纤传感器通道(比如具有弯曲形状)的复杂的机械加工可以在软质的套筒上进行。如果软质套筒可以由，比方说，塑料材质通过模具加工而成(molding，简称“模制”)，那么光纤传感器通道也可以通过模制获得。增材制造(additivemanufacturing，俗称“3D打印”)也可以用于获得所述的套筒。除上述情形以外，轴承的性能相对于传统轴承而言并无变化，因为限定第一圈滚道的仍然是由硬质材料构成的所述部分圈。有利的是，第一圈的所述套筒和所述部分圈在径向上彼此接触安装。所述光纤传感器在径向上处于第一圈的所述套筒和所述部分圈两者之间。因此，光纤传感器处在所述的第一圈内。在一种实施方式下，所述圆周槽可以形成在在径向上接触安装在述所部分圈上的所述套筒的内孔或者外表面上。在另外一种实施方式下，所述圆周槽可以形成在不与所述部分圈在径向上接触安装的所述套筒的内孔或者外表面上。在这种实施方式下，所述圆周槽可被充以填充树脂(pottingresin)。在上述两种实施方式下，光纤传感器通道和圆周槽均设置在所述套筒上，这再度促进生产作业的便利性。所述光纤传感器通道的延伸可源自套筒的一个正向表面(详见后文描述)。作为另外一种选择，圆周槽可以形成在在径向上接触安装在所述套筒上的所述部分圈的内孔或者外表面上。因此，光纤传感器可以更深地设置在滚动轴承中更高应力的区域中，这使得测量结果具有更高的敏感性。有利的是，考虑轴承的一个径向平面(详见后文说明)，所述圆周槽在套筒或者部分圈上所处的轴向位置使其刚好位于滚动体列与第一和第二圈的滚道之间接触点的连线的位置上。因此，光纤传感器可以处于综合负载(combinedload)从一个滚道传递到另外一个轨道的那条线上。在一个具体实施方式中，第一圈包含至少两个在轴向上彼此接触安装的部分圈。在这种情况下，所述部分圈分裂为并列的圈部件(ringsegments)。有利的是，在这样的实施方式中，套筒将第一圈的部分圈保持在一起。因此，套筒用于将所述部分圈锁定在一起，而无需额外设置钻孔和栓销。滚动轴承可以包含设置在第一和第二圈之间的至少两列滚动体，第一圈的所述部分圈分别为两列滚动体中的每一列限定出一条滚道。在一种具体实施方式下，第一圈的所述套筒设置有沿径向向第二圈突伸的至少一处凸起，所述圆周槽就形成在所述突起上。因此，光纤传感器也可以更深地放置在滚动轴承中具有更高应力的区域中。当内圈为转动圈时，滚动轴承的第一圈为外圈；或者，当外圈为转动圈时，滚动轴承的第一圈为内圈。通过阅读以下详细描述的以非限制性范例和附图说明的具体实施方式，本专利技术及其优点将能够被更好地理解。附图说明图1是本专利技术第一实施例所述滚动轴承的透视图；图2是图1所示滚动轴承的正视图；图3是图2中沿III-III的截面图；图4是图3的局部放大图；图5是图2中沿V-V的截面图；图6是本专利技术第二实施例所述滚动轴承的截面图；图7是图6的局部放大图；图8是本专利技术第三实施例所述滚动轴承的截面图；图9是图8的局部放大图；图10是本专利技术第四实施例所述滚动轴承的截面图；以及图11是图10的局部放大图。具体实施方式图1和图2中所示的滚动轴承10包含内圈12和外圈14，所述内、外圈12和14同轴并沿轴承的旋转轴线X-X’(图3)在轴向上延伸。图3更清楚地显示滚动轴承10还包含两列滚动体16和18，均以球(滚珠)的形式提供，设置在内圈12和外圈14之间。滚动轴承10还包含用于使每列滚动体16、18均保持规则圆周间距的保持架20、22。后文将描述，滚动轴承10进一步包含设置在外圈14上的两个光纤传感器24、26。在上述实施例中，内圈12形成为分裂圈，由在轴向上彼此接触安装的两个环形的部分圈28和30组合而成。换言之，内圈12在轴向上细分为两个部分圈28和30，两个部分圈28和30彼此相同，而且相对于穿过滚动轴承中心的径向截面对称。内圈12包含圆筒形的内孔12a和与所述内孔反向设置的圆筒形的外表面12b。圆筒形外表面12b上形成有用于滚动体16、18的环面形状(toroidal)的圆周滚道32、34，所述滚道32、34径向朝外。内圈12进一步包含两个(在轴向上)反向设置的沿径向延伸的正向(所述正向为图2中的视角方向，以下同)侧表面12c和12d，所述侧表面12c和12d在轴向上限定内圈的内孔12a和外表面12b。在上述实施例中，外圈14也包含两个环形的部分圈36和38。这两个部分圈36和38在轴向上彼此接触安装。两个部分圈36和38是相同的，而且相对于穿过滚动轴承10的中心的径向截面对称。内、外圈的部分圈28、30和36、38均由金属，比方说硬化钢(hardenedsteel)，制成。作为另外一种选择，仅设置在所述部分圈上的滚道才经过硬化处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滚动轴承，包含第一圈(14)、第二圈(12)和设置在第一圈与第二圈之间的至少一列滚动体(16)，各所述第一和第二圈(14、12)均设置有内孔(14a、12a)、外表面(14b、12b)和形成在所述内孔与所述外表面两者之一上的用于所述至少一列滚动体的至少一列滚道(42、32)，其特征在于：/n所述第一圈(14)包含用于限定所述滚道的至少一个部分圈(36)和能够可靠固定在所述部分圈上的至少一个套筒(40)，所述套筒(40)至少部分限定第一圈的所述内孔与所述外表面两者之中的另外一个，所述套筒(40)由比所述部分圈(36)软的材料制成；/n所述滚动轴承进一步包含至少一个光纤传感器(24)，安装在形成于所述第一圈上的至少一个圆周槽(46)内，并且穿过开口于所述圆周槽的至少一个光纤传感器通道(50)，至少所述光纤传感器通道(50)形成在第一圈的所述套筒上。/n

【技术特征摘要】
20190705 DE 102019209910.61.一种滚动轴承，包含第一圈(14)、第二圈(12)和设置在第一圈与第二圈之间的至少一列滚动体(16)，各所述第一和第二圈(14、12)均设置有内孔(14a、12a)、外表面(14b、12b)和形成在所述内孔与所述外表面两者之一上的用于所述至少一列滚动体的至少一列滚道(42、32)，其特征在于：
所述第一圈(14)包含用于限定所述滚道的至少一个部分圈(36)和能够可靠固定在所述部分圈上的至少一个套筒(40)，所述套筒(40)至少部分限定第一圈的所述内孔与所述外表面两者之中的另外一个，所述套筒(40)由比所述部分圈(36)软的材料制成；
所述滚动轴承进一步包含至少一个光纤传感器(24)，安装在形成于所述第一圈上的至少一个圆周槽(46)内，并且穿过开口于所述圆周槽的至少一个光纤传感器通道(50)，至少所述光纤传感器通道(50)形成在第一圈的所述套筒上。


2.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：第一圈的所述套筒(40)和所述部分圈(36)在径向上彼此接触安装。


3.如权利要求2所述的滚动轴承，其特征在于：所述光纤传感器(24)在径向上设置在第一圈的所述套筒(40)与所述部分圈(36)之间。


4.如权利要求2或3所述的滚动轴承，其特征在于：所述圆周槽(46)形成在在径向上接触安装在所述部分圈(36)上的所述套筒(40)的内孔或者外表面上。

【专利技术属性】
技术研发人员：伊夫·安德烈·利弗拉托，亚历山大·莫克尼克，奥利维尔·韦伯，马蒂亚斯·扎纳，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE