具有距离测量系统和相关联的槽的轴承的制作方法

本发明涉及轴承领域。

本发明尤其是涉及大直径滚动轴承的领域，大直径滚动轴承能够适应(accommodate)轴向载荷和径向载荷，并且具有绕着在轴向方向上延伸的旋转轴线同心地配置的内圈和外圈。

背景技术：

这种大直径滚动轴承可以用于例如隧道掘进机、采矿机或风力涡轮机中。

大直径滚动轴承包括两个同心的内圈和外圈以及配置在内圈与外圈之间的至少两列滚动元件，诸如滚子。这种滚动轴承通常在轴向和径向上均被加载，往往被加载相对大的载荷。在这种情况下，参考定向滚子轴承(orientationrollerbearing)或回转滚子轴承(slewingrollerbearing)。

由于重载荷，滚动轴承的部件(更特别地是滚动元件的滚道)磨损。圈和滚动元件的磨损导致初始轴承间隙的显著增加。超过特定值的磨损可能会导致严重的轴承故障。

通过间隙增加(引起圈的相对轴向和径向位移)来测量轴承的磨损有助于预测轴承的剩余寿命。

这种不希望的运动影响轴承和应用的正确功能，存在轴承圈接触和碰撞的风险。附接到轴承圈的其他元件也可能碰撞。

当轴承磨损时更换轴承是常见的。这种维护干预是昂贵的，尤其是因为机器或设施需要停机。因此，期望在轴承圈之间产生任何接触之前及时地执行这种维护干预，但也不要太早。

为了在轴承的使用寿命期间监测轴承状况，在专利申请fr-a1-3041396中公开的滚动轴承包括固定到内圈的环形磁性靶(/目标)(target)以及安装在外圈上并且面对磁性靶的传感器。由此，可以检测内圈与外圈之间的轴向相对运动和角相对运动。

然而，这需要将环形磁性靶安装在可能有几米直径的内圈上。

还可以参考专利us-b2-10041545中公开并且包括编码器的滚动轴承，该编码器设置有以平坦方式抵靠外圈附接的磁性条带部分并且与固定到内圈的传感器配合。

然而，利用这种配置，无法在不考虑圈的旋转位置的情况下测量内圈与外圈之间的轴向相对运动，而只有在外圈处于磁性条带部分位于内圈的传感器前方的旋转位置时才能测量内圈与外圈之间的轴向相对运动。

此外，在使用如在上述文件中公开的这种磁性靶的情况下，内圈与外圈之间的轴向位移的测量受到径向位移的影响。事实上，当测量磁性靶的轴向位移时，靶与传感器之间的气隙随着圈之间的径向相对运动而变化，使得测量精度降低，甚至无法测量。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于克服这些缺点。

本发明涉及一种轴承，所述轴承包括能够相对于彼此同心地旋转的第一圈和第二圈。

根据总体特征，至少一个环形槽形成在所述第二圈上并且朝向(orientedtowards)所述第一圈取向。

根据另一总体特征，所述轴承还包括至少一个测量系统，所述至少一个测量系统安装在所述第一圈上并且包括：

-至少一个导轨(guideway)；

-至少一个滑动架(slidingcarriage)，安装在所述导轨上并且能够相对于所述导轨在轴向上运动；

-至少一个传感器，布置在所述滑动架和所述导轨中的一者上，并且适于(/被适配成)检测所述滑动架相对于所述导轨的轴向位置；

-抵接元件，附接在所述滑动架上并且至少在轴向方向上与所述第二圈的槽的至少一个壁接触；以及

-预应力元件(pre-stressingelement)，用于保持所述抵接元件与所述槽的所述壁之间的接触。

所述预应力元件施加永久力，以确保所述抵接元件与所述槽的所述壁的接触。

所述槽的所述壁可以是所述槽的侧壁、或相对于所述轴承的轴线倾斜的任何其他壁或部分。

由于本发明，可以精确地检测圈(第一圈和第二圈)之间的轴向相对位移，而无论圈的旋转位置如何。事实上，通过传感器检测在轴向上与接触抵靠所述第二圈的槽的抵接元件一起运动的滑动架的轴向位置。此外，不需要在圈中的一个圈上安装环形的磁性靶。可以在相关联的圈上容易地加工所述槽。

有利地，所述第一圈包括在径向上面对所述第二圈的槽的径向孔，并且所述测量系统部分地布置在所述径向孔内。所述孔可以从所述第一圈的在径向上面对所述第二圈的轴向圆柱形表面径向地延伸，并且于在径向上位于与所述第二圈相对的一侧的相对的轴向圆柱形表面上敞开。因此，所述测量系统以简单的方式插入到通孔(即，径向孔)中并且配置在其最终位置。所述第一圈还可以包括密封所述孔的塞子。

在一个实施方式中，所述测量系统的所述导轨固定到所述第一圈。在这种情况下，所述预应力元件可以在轴向上布置在所述导轨与所述滑动架之间。

在可选的实施方式中，所述测量系统可以包括：

-第一导轨和第一滑动架，所述第一导轨固定到所述第一圈，所述第一滑动架安装在所述第一导轨上并且能够相对于所述第一导轨在径向上运动，

-第一传感器，布置在所述第一滑动架和所述第一导轨中的一者上，并且适于检测所述第一滑动架相对于所述第一导轨的径向位置，

-第二导轨和第二滑动架，所述第二导轨固定到所述第一滑动架，所述第二滑动架安装在所述第二导轨上并且能够相对于所述第二导轨在轴向上运动，以及

-第二传感器，布置在所述第二滑动架和所述第二导轨中的一者上，并且适于检测所述第二滑动架相对于所述第二导轨的轴向位置，

-所述抵接元件附接在所述第二滑动架上。

在这种实施方式的情况下，可以利用所述第二滑动架支撑所述抵接元件的轴向位置来检测所述第一圈与所述第二圈之间的轴向相对位移。此外，还可以利用所述第一滑动架支撑所述第二滑动架的径向位置来检测所述第一圈与所述第二圈之间的径向相对位移。

所述预应力元件可以在径向上布置在所述第一导轨与所述第一滑动架之间。

在该实施方式中，所述抵接元件可以包括锥形滚子，所述锥形滚子接合到所述第二圈的槽中，并且所述槽具有互补的锥形形状。

在一个实施方式中，所述轴承还包括配置在设置于所述第一圈和所述第二圈上的滚道之间的至少一列滚动元件。

所述轴承还可以包括第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和所述第二密封件布置在所述第一圈与所述第二圈之间并且一起界定封闭的滚动空间，滚动元件的列以及所述测量系统的至少一部分被容纳在所述封闭的滚动空间内部。

在一个实施方式中，所述轴承还可以包括至少一个附加密封件，所述至少一个附加密封件位于所述封闭的滚动空间内部并且与所述第一密封件和所述第二密封件中的一者一起界定封闭的检测空间，所述封闭的检测空间内部通向所述槽。

在一个实施方式中，所述轴承包括配置在设置于所述第一圈和所述第二圈上的径向滚道之间的至少一列轴向滚动元件以及配置在设置于所述第一圈和所述第二圈上的轴向滚道之间的至少一列径向滚动元件，所述第二圈包括突出的鼻部(nose)，所述突出的鼻部接合到所述第一圈的环形槽中并且在径向上从所述第二圈的轴向圆柱形表面突出，所述槽形成到所述轴向圆柱形表面上。

术语“轴向滚动元件”被理解为是指适于适应轴向载荷的滚动元件，而术语“径向滚动元件”被理解为是指适于适应径向载荷的滚动元件。

所述第二圈的鼻部还可以设置有在轴向上界定所述轴向圆柱形表面的两个背对的径向侧面(/侧翼)(flank)，所述径向侧面中的一个径向侧面至少部分地界定所述第二圈的径向滚道。

在一个实施方式中，所述轴承包括分别配置在设置于所述第一圈和所述第二圈上的径向滚道之间的至少两列轴向滚动元件，所述至少两列轴向滚动元件在轴向上布置在所述第二圈的鼻部的两侧。

在一个实施方式中，所述(多个)传感器可以是近距离传感器，尤其是感应传感器、超声波传感器或光学传感器。

附图说明

通过研究以非限制性示例的方式给出并且由附图示出的具体实施方式的详细描述，将更好地理解本发明及其优点，在附图上：

-图1是根据本发明的第一示例的滚动轴承的局部截面，以及

-图2是根据本发明的第二示例的滚动轴承的局部截面。

具体实施方式

如图1示出的滚动轴承是包括第一圈10和第二圈12的大直径滚动轴承。在示出的示例中，第一圈10是外圈，而第二圈12是内圈。滚动轴承可以例如用于隧道掘进机、风力涡轮机或使用大直径滚动轴承的任何其他应用中。

外圈10和内圈12是同心的并且在轴向上沿着在轴向方向上延伸的轴承旋转轴线x-x'延伸。圈10、12是实心型的。

外圈10形成为分体式圈并且包括在轴向方向上相对于彼此堆叠的第一圈14和第二圈16。外圈的第一圈14和第二圈16中的每个圈设置有多个对齐通孔(未示出)，以通过装配螺栓进行接合。

在示出的示例中，滚动轴承包括配置在外圈10与内圈12之间以形成轴向推力的两列轴向滚子18、20，以及配置在外圈10与内圈12之间以形成径向推力的一列径向滚子22。

如稍后将描述的，滚动轴承还包括用于检测外圈10和内圈12之间的轴向相对位移的测量系统24。在示出的示例中，测量系统24安装在外圈10上。

一列中的滚子18、20、22彼此相同。每个滚子18、20、22包括圆柱形外滚动表面和界定该外滚动表面的两个背对的前端表面。每个滚子22的旋转轴线平行于轴承的轴线x-x'并且垂直于每个滚子18、20的轴线。在示出的示例中，滚子18的轴向长度大于滚子20的轴向长度。作为另一种选择，滚子18的轴向长度可以小于或可以等于滚子20的轴向长度。

滚子18在轴向上配置在分别形成在内圈12和外圈10上的环形径向滚道26、28之间。每个径向滚道26、28在截面中具有与滚子18的滚动表面接触的直的内部轮廓。滚道26、28在轴向方向上彼此面对。

滚子20在轴向上配置在分别形成在内圈12和外圈10上的环形径向滚道30、32之间。每个径向滚道30、32在截面中具有与滚子20的滚动表面接触的直的内部轮廓。滚道30、32在轴向上彼此面对。滚子18、20的列在轴向方向上彼此间隔开。

滚子22在径向上配置在分别形成在内圈12和外圈10上的环形轴向滚道34、36之间。每个轴向滚道34、36在截面中具有与滚子22的滚动表面接触的直的内部轮廓。滚道34、36在径向方向上彼此面对。滚子22的列相对于滚子18、20的列在径向上向外错开(/偏移)。滚子22的列在轴向上位于滚子18的列与滚子20的列之间。

外圈10包括在径向方向上向内朝向内圈12敞开的环形槽38。外圈10包括阶梯形内圆柱形表面或孔10a，槽38由阶梯形内圆柱形表面或孔10a形成。外圈10还包括与孔10a在径向上相对(/背对)的外圆柱形表面10b。外圈10还包括两个背对的径向前表面10c、10d，径向前表面10c、10d在轴向上界定所述圈的孔10a和外表面10b。

内圈12包括接合到外圈的环形槽38中的环形的突出的鼻部40。鼻部40在径向上向外延伸。

内圈12包括内圆柱形孔12a和与孔12a在径向上相对的阶梯形外圆柱形表面12b。在示出的示例中，内圈的孔12a设置有齿轮齿(未标示)。内圈12还包括两个背对的径向前表面12c、12d，径向前表面12c、12d在轴向上界定孔12a和外圆柱形表面12b。突出的鼻部40在径向上从外圆柱形表面12b突出。

滚子18、20的列在轴向上配置在内圈的鼻部40与外圈的槽38之间。滚子18、20的列布置在内圈的鼻部40的两侧。径向滚道26位于鼻部40上并且位于内圈的阶梯形外圆柱形表面12b的径向部分上。作为另一种选择，径向滚道26可以完全位于鼻部40上。径向滚道30位于鼻部40上。径向滚道28、32位于外圈的槽38上。

更确切地，鼻部40的第一径向侧面(/侧翼)部分地界定用于滚子18的径向滚道26。槽38的在轴向上面对鼻部40的第一径向侧面的第一径向侧面界定用于滚子18的径向滚道28。鼻部40的第二侧面和槽38的面对的第二侧面分别界定用于滚子20的径向滚道30、32。鼻部40的背对的第一侧面和第二侧面在轴向上界定所述鼻部。类似地，槽38的相对的第一侧面和第二侧面在轴向上界定所述槽。鼻部40的第一侧面和第二侧面中的每个侧面在径向上从内圈的外圆柱形表面12b延伸。

滚子22的列在径向上配置在内圈的鼻部40与外圈的槽38之间。轴向滚道34、36分别位于鼻部40和槽38上。鼻部40的外圆柱形表面界定轴向滚道34。鼻部40的所述外圆柱形表面和外圆柱形表面12b在径向上错开。结果，轴向滚道34和外圆柱形表面12b也在径向上错开。鼻部40的外圆柱形表面在轴向上在所述鼻部的背对的径向侧面之间延伸。

槽38的轴向底部界定轴向滚道36。在示出的示例中，环形狭槽(annularslot)41形成在槽38的底部中并且界定轴向滚道36。轴向滚道36在径向上面对鼻部40的其上形成轴向滚道34的外圆柱形表面。

在示出的示例中，内圈12被制成一体件。作为另一种选择，内圈12可以在轴向方向上被分成固定在一起的至少两个单独的部分。在另一变型中，鼻部40可以与内圈的主部分分开制造。

如前所述，外圈10在轴向方向上被分成两个单独的部分，即，第一圈14和第二圈16。第一圈14和第二圈16一起界定槽38。径向滚道28位于第一圈14上，并且径向滚道32位于外圈的第二圈16上。

滚动轴承还在两侧包括环形密封件42、44，环形密封件42、44安装在内圈12上并且设置为封闭存在于圈10、12之间的径向空间。该径向空间限定在外圈的孔10a与内圈的外圆柱形表面12b和鼻部40的外表面之间。

封闭空间46限定在内圈12和外圈14与密封件42、44之间，滚动元件18、20和22的列以及测量系统24被容纳在封闭空间46中。

每个密封件42、44安装到形成在内圈的外圆柱形表面12b上的槽(未标示)中并且与外圈10接触。密封件42与外圈的径向前表面10c接触。密封件44在轴向上在滚子18的列附近接触外圈的孔10a。作为另一种选择，可以为密封件42、44中的至少一者提供相反的配置，使所述密封件安装在外圈10上并且与内圈12摩擦接触。

如前所述，测量系统24设置为检测外圈10与内圈12之间的轴向相对位移。为此，在内圈12上还形成环形槽50。

在示出的示例中，槽50形成在内圈的外圆柱形表面12b上。槽50在径向上从外圆柱形表面12b向内延伸。槽50在轴向上由两个环形侧边缘或侧壁50a、50b界定。侧壁50a、50b在轴向上彼此面对。侧壁50a、50b在轴向上彼此间隔开。槽50还包括连接到侧壁50a、50b的环形底部50c。内圈的外圆柱形表面12b和槽的底部50c在径向上错开(/偏移)(offset)。

在示出的示例中，槽的侧壁50a、50b在径向上延伸，并且底部50c在轴向上延伸。槽50具有矩形的截面。作为另一种选择，槽可以包括连接到侧壁的环形的锥形底部。

外圈10设置有径向通孔(/径向孔)52，测量系统24位于径向通孔52内。通孔52从外圈的孔10a延伸并且在外表面10b上敞开。通孔52在径向上面对内圈的槽50。

外圈10还包括塞子54，塞子54封闭并密封通孔52。塞子54在径向上位于通孔52中。塞子54通过任何适当的方式(例如通过压配)固定在通孔52内部。塞子54与外圈的外圆柱形表面10b齐平。

测量系统24包括固定到外圈10的导轨(/导路)(guideway)56、在轴向上可滑动地安装在导轨上的滑动架58以及用于检测架58相对于导轨56的轴向位置的传感器(不可见)。

传感器集成到架58中。传感器可以是光学传感器。导轨56具有在轴向方向上编码并且朝向传感器取向的轨道。轨道可以在轴向方向上以连续标记进行编码，诸如，轨道可以是增量轨道(incrementaltrack)。作为另一种选择，可以预见传感器在导轨56上并且轨道在架58上的相反布置。传感器连接到滚动轴承的控制单元(未示出)，以传输感测到的测量值。

测量系统24还包括固定到滑动架58的接触触针(contactstylus)60。触针60可以通过任何适当的方式固定到滑动架58。

触针60在径向上突出到内圈的槽50中。触针60从滑动架58延伸并且部分地位于外圈的孔52内。触针60在径向上向内延伸。触针60在轴向上与槽的侧壁50a接触。在示出的示例中，触针60设置有圆形的自由端，以在内圈12旋转时减小与所述内圈12的摩擦。作为另一种选择，触针60可以具有其他形状以在轴向上与槽的侧壁50a接触。

测量系统24还包括弹簧62，以始终保持触针60与槽的侧壁50a之间的轴向接触。

在该示例中，弹簧62在轴向上介于架58与导轨56之间。弹簧62在架58上施加轴向预应力永久力，以确保触针60与槽的侧壁50a之间的恒定接触。弹簧62用作预应力元件。弹簧62的第一端部支承抵靠导轨56，并且相对的第二端部支承抵靠架58。在示出的示例中，弹簧62是压缩弹簧。作为另一种选择，可以提供其他预应力元件以在架58上施加永久力，例如，其他预应力元件为弹性垫片，诸如蝶形垫片(bellevillewasher)。

导轨56通过任何适当的方式(例如通过压配)固定在通孔52内部。导轨56可以固定到孔52或塞子54。导轨56完全地位于孔52内。

架58位于外圈的通孔52内。架58在轴向方向上可滑动地安装在导轨60上。例如，架58和导轨60可以具有与施耐博格(schneeberger)商业化的minislidemsq测量系统的构造类型相同的构造类型。

当内圈12相对于外圈发生轴向位移时，这导致测量系统的触针60发生对应的轴向位移。架58与触针60一起相对于导轨56在轴向上运动。架58的轴向位移由集成的传感器检测。

连接到测量系统24的传感器的控制单元计算内圈12相对于外圈10的轴向位移的对应值。

在示出的示例中，滚动轴承还包括设置在由密封件42、44界定的封闭空间46内部的附加密封件66。密封件66在轴向上位于密封件42附近。密封件66在轴向上布置在密封件42与轴向滚子20的列之间。在示出的示例中，密封件66安装到形成在内圈的外圆柱形表面12b上的槽(未标示)中，并且与外圈10接触。密封件66在孔52附近与外圈的孔10a接触。作为另一种选择，密封件66可以安装在外圈14上并且与内圈12摩擦接触。

密封件66在径向上在外圈10与内圈12之间与密封件42一起界定封闭的检测空间(未标示)，检测空间的内部通向内圈的槽50和外圈的孔52。只有槽50、孔52和测量系统24位于检测空间的内部。在检测空间的内部不存在滚子列。这降低诸如脂(/油脂)、灰尘、水的污染物到达测量系统24的传感器的风险。

在图2示出的示例中，其中，相同的部分被赋予相同的附图标记，该测量系统24的设计与第一示例的测量系统的设计不同。

测量系统24包括固定到外圈10的第一导轨70、在径向上可滑动地安装在第一导轨上的第一滑动架72、以及用于检测架72相对于导轨70的径向位置的第一传感器(不可见)。如在第一示例中所描述的，传感器集成到架72或导轨70中。导轨70固定在外圈的通孔52内部。导轨70可以固定到孔52或塞子54。架72在径向方向上可滑动地安装在导轨70上。

测量系统24还包括第二导轨74、在轴向上可滑动地安装在第二导轨上的第二滑动架76、以及用于检测架76相对于导轨74的轴向位置的第二传感器(不可见)。第二导轨74固定到第一架72。架76在轴向方向上可滑动地安装在第二导轨74上。

测量系统24还包括附接在第二滑动架76上的接触滚子78。测量系统24还包括用于将滚子78附接在滑动架76上的轴承80。

滚子78的旋转轴线在轴向上延伸，即平行于轴承的轴线x-x'。滚子78部分地位于外圈的孔52内。滚子78在径向上突出到内圈的槽50中。滚子的外表面具有与槽50互补的锥形形状。

在该示例中，槽50具有v形截面。槽的侧壁50a、50b倾斜地延伸。在该示例中，锥形槽50没有圆柱形底部。作为另一种选择，槽50可以设置有圆柱形底部。滚子78在轴向方向上和在径向方向上与槽的侧壁50a、50b接触。

测量系统24还包括弹簧82，以始终保持滚子78与槽的侧壁50a、50b之间在轴向方向和径向方向上的接触。在该示例中，弹簧82在径向上介于第一导轨70与第一滑动架72之间。

弹簧82在架72上施加径向预应力永久力，以确保滚子78与槽的侧壁50a、50b之间的恒定接触。弹簧82用作预应力元件。弹簧82的第一端部支承抵靠导轨(guideway)70，并且相对的第二端部支承抵靠架(carriage)72。在示出的示例中，弹簧82是压缩弹簧。作为另一种选择，可以提供其他预应力元件以在架72上施加永久力，例如，其他预应力元件为弹性垫片，诸如蝶形垫片(bellevillewasher)。

当内圈12相对于外圈发生轴向位移时，这导致测量系统的滚子78和第二架76相对于第二导轨74发生对应的轴向位移，该轴向位移由第二传感器检测。

当内圈12相对于外圈发生径向位移时，这导致测量系统的滚子78、第二架76、第二导轨74和第一架72相对于第一导轨70发生对应的径向位移。第一架72相对于第一导轨70的径向位移由第一传感器检测。

在示出的示例中，槽50形成在内圈的在轴向上位于轴向滚子20的列与密封件42之间的外圆柱形表面12b上。作为另一种选择，根据滚动轴承的设计，可以在外圆柱形表面12b的另一区域上设置槽50，或者在内圈的鼻部40的其上形成轴向滚道34的外圆柱形表面上设置槽50。在这后一种情况下，测量系统24在轴向上位于径向滚子22的列与轴向滚子20或18的列之间。

或者，如前所述，在这些示出的示例中，滚动轴承的第一圈是外圈10，而第二圈是内圈12。

作为替代方案，可以提供相反的配置，使第一圈形成内圈并且第二圈形成外圈。在这种情况下，槽50形成在外圈的轴向内圆柱形表面上，外圈的轴向内圆柱形表面形成所述外圈的孔，并且测量系统24安装在内圈上。

在描述的示例中，滚动轴承设置有三列滚动元件。作为另一种选择，滚动轴承可以包括仅一列滚动元件，或两列滚动元件，或四列或更多列滚动元件。在示出的示例中，滚动元件是滚子。滚动轴承可以包括其他类型的滚动元件，例如球。在另一变型中，轴承还可以是不具有滚动元件的滑动轴承。