具有定位装置的滚动轴承制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种滚动轴承，具有至少两个轴承环(2，3)，其相对于彼此可旋转地设置，至少一排滚动元件(4)，其设置为能够在所述轴承环(2，3)之间滚动，以及定位装置(5)，其用于确定所述轴承环(2，3)相对于彼此的绝对角度位置。定位装置(5)包括：域图案(6)，其设置在轴承环(2，3)的第一轴承环(2)的表面(19)上并围绕所述第一轴承环的圆周分布，域图案的域(10，11)包括具有离散值的域高。定位装置(5)还包括至少一个涡流传感器(7，8)，其设置在所述轴承环(2，3)的第二轴承环(3)上以扫描域图案(6)，以及评估装置(9)，其配置为将描述第一轴承环(2)和第二轴承环(3)相对于彼此的绝对角度位置的关联角度位置信号分配到每个域图案(6)的扫描。位置信号分配到每个域图案(6)的扫描。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有定位装置的滚动轴承
现有技术
[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的具有定位装置的滚动轴承。
[0002]在滚动轴承的各种应用中，希望能够通过定位装置监测由滚动轴承设定的角度位置，以便例如能够控制位置调整。一个示例应用是确定可相对于底盘旋转的挖掘机结构的位置。其他示例应用可以包括起重机系统或风力涡轮机的叶片轴承。
[0003]位置确定的常见形式是增量编码器的位置确定，增量编码器或者直接通过法兰连接到驱动电机以调整滚动轴承，或者通过支撑架小齿轮从外部驱动。编码器的内侧有刻度盘作为测量标准，该刻度盘通常被光学扫描。例如，通常的分辨率是每转200
‑
400刻度。基于具有感应接近开关的脉冲标记的数字扫描的脉冲计数器也是已知的。
[0004]除了这些设置在滚动轴承外侧的驱动侧上的定位装置之外，例如EP 1 526 362B1还公开了一种滚动轴承，该滚动轴承包含内置的绝对编码器。在扫描正弦变化的磁特性的绝对编码器的情况中，例如，在可获得的测量精度和可检测的测量范围的大小之间存在权衡。为了解决这种冲突，在EP 1 526 362B1中，在一个滚动轴承环上的比正弦曲线更陡峭的磁特性被设置在另一个滚动轴承环上并且在周向方向上偏移的至少两个磁传感器扫描。这种定位装置的缺点在于，为位置确定而扫描的测量数据在外部磁域的影响下或者还由于与老化相关的特性去磁而失真，并且因而传递不准确和不可靠的位置值。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的在于指定一种具有定位装置的滚动轴承，其中，即使在严苛的环境条件下也能够可靠且准确地确定滚动轴承的旋转的绝对角度。
[0006]该目的通过具有权利要求1的特征的滚动轴承来实现。
[0007]这构造一种滚动轴承，器具有相对于彼此可旋转地设置的至少两个轴承环；至少一排滚动元件，其设置为能够在轴承环之间滚动；以及定位装置，其用于确定轴承环的绝对角度位置。定位装置包括：域图案，其设置在轴承环的第一轴承环的表面上并围绕第一轴承环的圆周分布，域图案的域包括具有离散值的域高。定位装置还包括：至少一个涡流传感器，其设置在轴承环的第二轴承环上以扫描域图案；以及评估装置。评估装置配置为将描述轴承环相对于彼此的绝对角度位置的关联角度位置信号分配到每个域图案的扫描。
[0008]根据本专利技术的定位装置集成在滚动轴承中。因此，定位装置受到滚动轴承环的材料的机械保护，是在严苛的环境条件下尤其如此。例如，滚动轴承环由滚动轴承钢制成。通过使用涡流传感器扫描域图案，定位装置还基于对(例如可用于滚动轴承内部的)油脂或油润滑的不敏感的测量原理。通过使用具有离散值域高的域图案，根据被扫描的特定域高生成离散的不同的测量信号，这允许相关的角度位置信号的单独分配。因此，根据本专利技术的定位系统对外部干扰和老化效应不敏感。
[0009]由于对每个域图案进行相关的角度位置信号的单独分配，因此滚动轴承环相对于彼此的绝对角度位置在仅扫描一个域图案之后就被得知。所使用的测量原理还允许快速可靠地扫描域图案，因此即使在超过10rpm的旋转速度期间，无论旋转方向均可以连续确定
当前的角度位置。
[0010]在一定意义上，本专利技术的域图案是预定数量域的固定排列。每个域图案中域的相同排列意味着域的相对于彼此的位置在域图案中是固定的。
[0011]域图案为每个个体域指定的域高不同。每个域位置处的域高可以采用预定义数量的离散的不同值。用于域高的离散值集可以包括正值和/或负值。零域高也明确落入本专利技术的范围内。在域高为正值的情况下，域形成为凸起，而在负值的情况下，域形成为表面中的凹陷。在域高为零时，域处于表面水平。
[0012]优选地，域的域高包括表面中的凹陷和/或凸起。特别优选地，所有域图案的所有域在表面中或是形成为凹陷或是形成为凸起，特别优选地，在每种情况下包括零域高。然而，也可以设想表面中的凸起和凹陷在域图案中组合出现的实施例。
[0013]优选地，每个域图案包含在域图案的指定位置处的索引域，索引域的域高不同于周围的表面。至少在某些区域中，根据索引域的域高与周围表面的最小偏差，甚至是具有零域高的附加域的这种域图案，均可以被可靠地检测到。
[0014]特别优选地，索引域设置在与域图案的其他域轴向和/或径向分隔的索引圆上，以及涡流传感器中的一个涡流传感器专用于索引域，使得该涡流传感器仅在滚动轴承环旋转时越过索引域。在这种情况下，专用于索引域的涡流传感器的测量信号的评估足以检测到存在可以扫描域图案的角度位置。因此，评估装置配置为基于对专用于索引域的涡流传感器的测量信号的评估来指定用于至少一个另外的涡流传感器的测量信号的评估时刻。通过这种方式，因为仅必须连续评估仅仅一个测量信号，所以有利地减少了评估单元的计算工作量。
[0015]优选地，域图案的域高选自包括至少三个离散值的一组值。与具有类似功能的二进制系统相比，这具有以下优点：对于每个域图案的给定数量的域，可以对大量不同的角度位置值进行编码。因此，可以在滚动轴承中以较小的空间需求来实现给定的位置确定精度。离散的域高值的数量上限受到所用涡流传感器的分辨率能力的限制。因此，在特别优选的实施例中，域图案的域高选自包含3至8个不同离散值的一组值。
[0016]优选地，域图案包括预定数量的域，每个域都被准确地分配一个涡流传感器用于扫描。优选地，每个域图案包括在2到5个域的范围内的固定数量的域。涡流传感器与域图案中的域按照1:1分配确保可以同时扫描整个域图案。因此，在输出角度位置信号之前，无需等待涡流传感器经过多个域。这实现了一种对旋转方向变化不敏感的快速测量方法。
[0017]优选地，域图案的域具有比至少一个涡流传感器的有源传感器表面更大的域区域。当有源传感器表面经过域时，当有源传感器表面完全位于域区域内，就会达到测量值稳定。评估单元可以基于达到的测量值稳定单独地识别域。因此，可以独立于可得到的测量的绝对值来检测域。然而，实施例还可以被设想为，其中域区域小于或等于涡流传感器的有源传感器表面。在这种情况下，可以通过极值检测的方式来确定域位置。
[0018]在有利的实施例中，还可以设置为，评估装置配置为使用至少一个涡流传感器的在域图案外侧记录的测量值来确定角度位置信号，以补偿轴承环的负载相关变形。评估单元可以基于与距涡流传感器的最小距离对应的测量值稳定来检测在域图案外侧记录的测量值。根据轴承环的负载变形，该最小距与检测到的域高的波动程度相同。因此，评估装置可以将在域图案外侧记录的测量值用作偏移量，以将负载相关的校正应用于在扫描域图案
期间记录的测量值。
[0019]如果域形成为凹陷，域可以(例如作为具有不同域高度的钻孔的盲孔)直接引入轴承环中。然而，也可以设置为域图案由固定至第一轴承环上的至少一个穿孔片材形成。通过将多个穿孔板相互堆叠，也可以通过穿孔片材的方式实现具有两个以上不同深度的域图案。例如，可以通过采用固定厚度的片材(优选地配合插入)来形成凸起。
[0020]在以下描述和从属权利要求中还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种滚动轴承，其具有相对于彼此可旋转地设置的至少两个轴承环(2，3)；至少一排滚动元件(4)，其设置为能够在所述轴承环(2，3)之间滚动；以及定位装置(5)，其用于确定所述轴承环(2，3)相对于彼此的绝对角度位置；其特征在于，所述定位装置(5)包括：域图案(6)，其设置在所述轴承环(2，3)的第一轴承环(2)的表面(19)上并围绕所述第一轴承环的圆周分布；所述域图案的域(10，11)包括具有离散值的域高(T0，T1，T2，T3，T4)；并且所述定位装置(5)还包括至少一个涡流传感器(7，8)，其设置在所述轴承环(2，3)的第二轴承环(3)上以扫描所述域图案(6)；以及评估装置(9)，其配置为将描述所述第一轴承环(2)和第二轴承环(3)相对于彼此的绝对角度位置的关联角度位置信号(PS)分配到每个所述域图案(6)的扫描。2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述域(10，11)的所述域高(T0，T1，T2，T3，T4)包括所述表面(19)中的凹陷和/或凸起。3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，每个所述域图案(6)在所述域图案(6)的预定位置处包含索引域(10)，所述索引域的域高(L1)不同于周围的表面(19)。4.根据权利要求3所述的滚动轴承，其特征在于，所述索引域(10)设置在与所述域图案(6)的其他域(11)轴向和/或径向分隔开的索引圆(12)上，以及所述涡流传感器(7，8)中的一个涡流传感器(7)专用于所述索引域(10)并且仅在所述滚...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈瑟，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：