DE10392277T5

DE10392277T5 - Kompaktes Messgerät und Verfahren zur Lagereinstellung

Info

Publication number: DE10392277T5
Application number: DE10392277T
Authority: DE
Inventors: Daniel T. East Sparta Russell; Douglas A. Uhrichsville Link
Original assignee: Timken Co
Current assignee: Timken Co
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2005-04-21
Also published as: WO2003073039A1; AU2003217733A1; US6588119B1

Abstract

In Kombination mit einem inneren und einem äußeren Maschinenteil und einem ersten und einem zweiten Lager zur Aufnahme einer Relativdrehung zwischen den Maschinenteilen um eine Achse, wobei eines der Maschinenteile eine unter einem Winkel in Bezug zur Achse angeordnete Positionierungsfläche aufweist, wobei das erste Lager eine innere und eine äußere konische Lauffläche, die von dem inneren bzw. äußeren Maschinenteil getragen werden, und in einer Reihe zwischen den Laufflächen angeordnete Kegelrollen einschließt, wobei das zweite Lager eine innere und eine äußere konische Lauffläche und entlang der inneren Lauffläche angeordnete Kegelrollen einschließt, wobei die äußere Lauffläche und die Kegelrollen identische konische Hüllflächen definieren, deren Achsen mit der Drehachse zusammenfallen, wobei sich eine der Laufflächen des zweiten Lagers auf einer Lagerringeinheit befindet, die sich auf dem besagten einen Maschinenteil einbauen lässt und eine Positionierungsfläche aufweist, die unter einem Winkel in Bezug zur Achse ausgerichtet ist und zu der Positionierungsfläche auf dem besagten einen...

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft allgemein die Einstellung von Lagern, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, und insbesondere ein kompaktes Messgerät oder ein kompakte Lehre, das/die zur Einstellung solcher Lager verwendet wird, sowie ein Verfahren zur Verwendung dieses Messgeräts bzw. dieser Lehre.
Technischer Hintergrund
Drehende Wellen finden weitverbreitete Anwendung in einer Vielzahl von Maschinen. Typischerweise dreht sich eine Welle in einem Gehäuse auf einem Paar von einreihigen Wälzlagern. Diese Lager können die Form von zwei einreihigen Kegelrollenlagern annehmen, die entgegengesetzt zueinander montiert sind. Bei dieser Art von Lageranordnung wird ein Lager gegen das andere justiert, um die Einstellung der Lager zu steuern, und diese Einstellung kann von Axial- oder Längsspiel, in welchem Falle ein gewisser Spielraum in den Lagern vorhanden ist, bis zu Vorspannung reichen, in welchem Falle kein Spielraum in den Lagern vorhanden ist und die Achse eine höhere Steifigkeit aufweist. Obwohl eine Vorspannung für eine größere Steifigkeit sorgt, kann eine übermäßige Vorspannung die Lager beschädigen, und die Vorspannung kann mit Temperaturänderungen schwanken. Daher werden manche Lager auf Axial- oder Längsspiel eingestellt, um die Möglichkeit einer temperaturbedingten übermäßigen Vorspannung zu vermeiden.
In jedem Fall hängt die Einstellung in einem Paar von entgegengesetzten Kegelrollenlagern häufig von einem Abstandhalter ab – tatsächlich von der Dicke eines Abstandhalters hinter einem der Lagerringe oder an einer anderen Stelle der Lageranordnung. Die Aufnahme genauer Messwerte direkt aus einer Lageranordnung, die das Lager enthält, um die für einen Abstandhalter benötigte Dicke zu ermitteln, welche die Lager mit der richtigen Einstellung versieht, ist jedoch häufig schwierig oder gar unmöglich, weil die Oberflächen, an denen Messwerte genommen werden müssen, häufig unzugänglich sind oder nicht stabil genug sind, um eine genaue Messung durchzuführen.
Es existiert ein Verfahren, um in der Tat eine Lagerfläche praktisch aus einer Lageranordnung heraus zu projizieren, indem das Lagerteil, das normalerweise gegen die Lagerfläche wirkt, gegen die projizierte Fläche zur Anlage gebracht wird, und die Messungen für den Abstandhalter außerhalb der Lageranordnung mit einer Messuhr oder einem linear veränderlichen Bewegungsaufnehmer (LVDT) vorgenommen werden. Dieses Verfahren verwendet ein Messgerät, das ziemlich schwer und umständlich ist und das gewiss bei Benutzung über längere Zeiträume ermüdend ist, wie zum Beispiel auf einer Fertigungsstraße, wo Getriebe oder Zahntriebe zusammengebaut werden. Das US Patent 5,325,599 offenbart ein solches Messgerät.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung besteht aus einem Messgerät bzw. einer Lehre, das/die benutzt wird, um ein Paar Lager, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, mit der richtigen Einstellung zu versehen. Das Messgerät bzw. die Lehre besitzt eine Basis und ein Einführ- und ein Aufnahmeelement, die sich unabhängig voneinander axial auf der Basis verschieben, und die Elemente wiederum besitzen Mess- bzw. Lehrenoberflächen, die gegen getrennte Teile des Lagers anliegen und durch eine Feder auseinander gedrückt werden. Die Distanz zwischen gleichen Durchmessern auf diesen Teilen wird benutzt, um die Größe eines Abstandhalters zu berechnen, der den Lagern die richtige Einstellung verleihen wird, und diese Distanz wird durch Messung der Verformung in der Feder des Messgerätes festgestellt. Die Erfindung besteht auch aus dem Messgerät oder der Lehre, das/die gegen ein Maschinenteil anliegend angebracht ist, aus dem einer der Lagerringe entfernt worden ist, und auch aus einem Verfahren zur Durchführung der Messungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Lageranordnung, die Lager enthält, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingestellt worden sind;
2 ist eine geschnittene Seitenansicht derselben Lageranordnung und eines gegen sie anliegend eingebauten Einstellmessgeräts, wobei das Messgerät gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und diese verkörpert;
3 ist eine geschnittene Seitenansicht des Messgeräts;
4 ist eine bruchstückhafte Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der 3; und
5 ist eine geschnittene Seitenansicht eines modifizierten Messgeräts.
Entsprechende Bezugszeichen zeigen über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg entsprechende Teile an.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Nunmehr Bezug nehmend auf die Zeichnungen, enthält eine Lageranordnung A (1) eine Welle 2, die sich um ihre Achse X in einem Gehäuse 4 dreht, wo sie im Gehäuse 4 auf zwei einreihigen Kegelrollenlagern 6 und 8 abgestützt ist, die entgegengesetzt zueinander angeordnet und auf die gewünschte Einstellung justiert sind. Diese Einstellung kann Axial- oder Längsspiel sein, in welchem Fall in den Lagern 6 und 8 innere Spielräume vorhanden sind, oder Vorspannung, die durch das Fehlen von inneren Spielräumen und eine größere Stabilität für die Achse X gekennzeichnet ist. Die gewünschte Einstellung wird mit einem Messgerät B (2) erhalten, das während der Montage der Lageranordnung A verwendet wird.
Bei näherer Betrachtung des Lagers A besitzt die Welle 2 ein Paar Schultern 12 und zylindrische Lagersitze 14, die von den Schultern 12 weg führen. Zwischen den Schultern 12 kann die Welle 2 ein Zahnrad oder irgend ein anderes drehendes Teil tragen. Die Lager 6 und 8 passen über die Lagersitze 14.
Das Gehäuse 4 umschließt einen Hohlraum 18, in dem sich die Welle 2 dreht. An seinen Enden besitzt das Gehäuse 4 zylindrische Bohrungen 20, die sich aus Stirnseiten 22 heraus öffnen, welche in Bezug zur Achse X im rechten Winkel angeordnet sind. Die Bohrungen 20 nehmen Lagerträger 24 auf. Jeder Träger 24 besitzt einen Flansch 26, der zu der Stirnseite 22 der Gehäusebohrung 20 hin weist, in welcher der Träger 24 aufgenommen wird, und der auch seine eigene Bohrung 28 enthält, die sich an einem Ende in das Gehäuse 4 öffnet und an ihrem anderen Ende an einer Schulter 30 endet. Die Träger 24 sind sicher am Gehäuse 4 befestigt, und zwar durch Maschinenschrauben 32, die durch ihre Flansche 26 hindurch treten und in das Gehäuse 4 eingeschraubt sind. Die Träger 24 stützen die Lager 6 und 8 im Gehäuse 4 dadurch ab, dass die Lager 6 und 8 in den Bohrungen 28 der Träger 24 eingeschlossen sind.
Jedes Lager 6 und 8 (1) schließt einen Innenring oder Kegel 34 mit einer konischen Lauffläche 36, die von der Achse X weg gerichtet ist, sowie eine Druckrippe 38 am großen Ende der Lauffläche 36 ein. Die Druckrippe verläuft entlang von einer Rückseite 40, die in Bezug zur Achse X im rechten Winkel angeordnet ist. Zusätzlich besitzt jedes Lager 6 und 8 einen Außenring oder eine Schale 44, die mit einer konischen Lauffläche 46 versehen ist, welche nach innen zur Achse X und in Richtung der Lauffläche 36 des Innenrings 34 weist. Die Lauffläche 46 erstreckt sich an ihrem kleinen Ende nach außen bis zu einer Rückseite 48, die zur Achse X senkrecht ist. Schließlich weist jedes Lager 6 und 8 Kegelrollen 52 auf, die in einer einzelnen Reihe zwischen den Laufflächen 36 und 46 des Innenrings 34 bzw. des Außenrings 44 angeordnet sind. Die Rollen 52 werden von einem Käfig 54 getrennt gehalten, der weiter die Rollen 52 um den Innenring 34 herum festhält, wenn der Innenring 34 vom Außenring 44 entfernt wird. Im allgemeinen besteht ein Linienkontakt zwischen den Seitenflächen der Rollen 52 und den Laufflächen 36 und 46. Weiterhin liegen die großen Enden der Rollen 52 gegen die Druckrippe 38 an, die verhindert, dass die Rollen 52 aus dem Ringraum zwischen dem Innenring 34 und dem Außenring 44 ausgestoßen werden. Die Rollen 52 stehen auf Scheitel, was bedeutet, dass die konischen Hüllflächen für die Seitenflächen der Rollen 52 – sowie auch für die Laufflächen 36 und 46 – ihre Scheitelpunkte an einem gemeinsamen Punkt entlang der Achse X aufweisen. Das stellt einen reinen Wälzkontakt zwischen den Rollen 52 und den Laufflächen 36 und 46 sicher.
Der Innenring 34 für das Lager 6 passt mit Presssitz auf einen der Lagersitze 14 und liegt mit seiner Rückseite 40 gegen die Schulter 12 am Ende dieses Sitzes 14 an. Der Außenring 44 des Lagers 6 passt mit Presssitz in die Bohrung 28 des umgebendes Trägers 24 und liegt mit seiner Rückseite 48 gegen die Schulter 30 am Ende der Bohrung 28 an. Der Innenring 34 für das Lager 8 passt über den anderen Lagersitz 14, während sein Außenring 44 in den anderen Träger 24 passt, und zwar alle in einer gleichen Weise.
Die Träger 24 passen in ihre jeweiligen Bohrungen 20 im Gehäuse 4, wobei ihre Flansche 26 gegenüber von den Stirnseiten 22 des Gehäuses 4 angeordnet sind. In der Tat sind die Träger 24 mit ihren jeweiligen Außenringen 44 vereinigt, um Lagerringeinheiten zu bilden. Die zwei Lager 6 und 8 sind somit im Gehäuse 4 und um die Welle 2 herum angeordnet, wobei ihre großen Enden zum Inneren des Gehäuses 4 hin weisen, das heißt, wobei die großen Enden der Rollen 52 für das Lager 6 zu den großen Enden der Rollen 52 für das Lager 8 hin weisen. Mit anderen Worten sind die Lager 6 und 8 sind in einer direkten Konfiguration montiert. Typischerweise liegt der Flansch 26 des Trägers 24, der das Lager 6 umgibt, direkt gegen die Stirnseite 22 auf dem Gehäuse 4 an und wird durch Maschinenschrauben 32 eng gegen diese Stirnseite 22 anliegend festgehalten. In Bezug auf dem anderen Träger 24, der das Lager 8 umgibt, ist sein Flansch 26, obwohl er zu der anderen Stirnseite 22 auf dem Gehäuse 4 hin weist, von dieser Stirnseite 22 durch einen Abstandhalter 56 getrennt, der durch die Maschinenschrauben 32, welche durch den Flansch 26 hindurch treten und in das Gehäuse 4 geschraubt sind, eng anliegend zwischen dem Flansch 26 und der Stirnseite 22 festgeklemmt ist. Die Stirnseite 22 und die gegenüberliegende Oberfläche auf dem Flansch 26 dienen somit zusammen mit dem Abstandhalter 56 dazu, den Außenring 44 des Lagers 8 in Bezug zum Außenring 44 des Lagers 6 zu positionieren. In der Tat legt der Abstandhalter 54 die Distanz zwischen den Außenringen 44 der beiden Lager 6 und 8 fest und legt somit die Einstellung für die Lager 6 und 8 fest. Diese Einstellung kann in Abhängigkeit von der Dicke t des Abstandhalters 56 von verschiedenen Graden an Vorspannung bis zu verschiedenen Graden an Axial- bzw. Längsspiel reichen.
Das Einstellmessgerät bzw. die Einstelllehre B ermöglicht es einem, die Abmessung, die erforderlich ist, um das Lager mit null Axial- bzw. Längsspiel (keine Vorspannung, kein Axialspiel) zu versehen, genau zu messen, und von da aus kann man Einstellungen vornehmen, um die Dicke t festzulegen, welche die vorgeschriebene Vorspannung oder das vorgeschriebene Axial- bzw. Längsspiel liefert, je nachdem was gewünscht ist. Es/sie wird benutzt, wobei sich das Lager 6 an seinem Platz um die Welle 2 herum und in seinem Träger 24 befindet, und wobei dieser Träger 24 sicher am Gehäuse 4 befestigt ist, wobei jedoch der Innenring 34 und der Außenring 44 des Lagers 8 voneinander getrennt sind (2). Natürlich ist der Innenring 34 des Lagers 8 mit einer Presspassung über seinen Lagersitz 14 auf der Welle 2 angebracht und liegt mit seiner Rückseite 40 gegen die Schulter 12 am Ende des Sitzes 14 an. Außerdem umgeben die Kegelrollen 52 für das Lager 8 die Lauffläche 36 auf dem Innenring 34, wobei sie vom Käfig 54 gehalten werden. Auch ist der Außenring 44 für das Lager 8 mit einer Presspassung in der Bohrung 20 seines Trägers 24 angebracht und liegt mit seiner Rückseite 48 gegen die Schulter 30 im Träger 24 an, wodurch die beiden zu einer Lagerringeinheit vereinigt werden. Jedoch ist diese Lagerringeinheit vom Gehäuse 4 abgenommen und ist auf dem Messgerät B eingebaut. Das Messgerät B wiederum ist um die Rollen 52 für das Lager 8 herum und gegen die in der Nähe liegende Stirnseite 22 des Gehäuses 4 anliegend eingebaut. In der Tat projiziert das Messgerät B die konische Hüllfläche, die von den nach außen weisenden Oberflächen auf den Rollen 52 gebildet wird, axial aus dem Gehäuse 4 heraus. Unter diesen Umständen wird die Stirnfläche 22 ebenso wie die gegenüberliegende Oberfläche auf dem Flansch 26 des abgenommenen Trägers 24 zu einer Positionierungsfläche.
Das Messgerät B schließt (3) eine Basis 60 und auch ein Einführelement 62 und ein Aufnahmeelement 64 ein, die auf der Basis 60 montiert sind. Alle drei sind um die Achse X herum und entlang derselben angeordnet, wobei das Einführelement 62 vom Aufnahmeelement 64 in axialer Rich tung versetzt ist, sich jedoch beide innerhalb der Basis 60 befinden, die als Verbindungselement dient. In der Tat sind das Einführelement 62 und das Aufnahmeelement 64 mit ihren Stirnenden einander zugewandt angeordnet und können sich unabhängig voneinander in der Basis 60 verschieben: Infolgedessen können das Einführelement 62 und das Aufnahmeelement 64 verschiedene Positionen in verschiedenen Distanzen voneinander entlang der Basis 60 einnehmen: Zudem weist das Messgerät B eine Feder 66 auf, die das Einführelement 62 und das Aufnahmeelement 64 auseinander drückt, sowie Sensoren 68, um die Verformung oder Dehnung in der Feder 66 zu erfassen.
Die Basis 60 besitzt (3) eine röhrenförmige Konfiguration, wobei sie fluchtende große und kleine Bohrungen 72 und 74 aufweist, die sich in axialer Richtung erstrecken und an einer Schulter 76 zusammen treffen. Die große Bohrung 72 öffnet sich aus einer Rückseite 78 heraus, während sich die kleine Bohrung 74 aus einer Stirnseite 80 heraus öffnet. Beide Seiten 78 und 80 sind in Bezug zur Achse X im rechten Winkel angeordnet und weisen eine feste Distanz a voneinander auf (2). Der Durchmesser der großen Bohrung 72 ist etwa derselbe wie der Durchmesser der Bohrung 20 im Gehäuse 4, so dass die große Bohrung 72 den abgenommenen Träger 24 mit etwas Spielraum aufnehmen wird, genau wie dies die Bohrung 20 im Gehäuse 4 tut. Wenn sich der abgenommene Träger 24 in der großen Bohrung 72 befindet, liegt sein Flansch 26 entlang der Positionierungsfläche auf diesem Flansch 26 gegen die Rückseite 78 auf der Basis 60 an. Außerdem beherbergt die Basis 60 längere Maschinenschrauben 82, und sie treten durch den Träger 24 und durch die Basis 60 hindurch und sind in das Gehäuse 4 eingeschraubt. Somit sichern die Schrauben 82 den Träger 24 zeitweilig an der Basis 60 und die Basis 60 am Gehäuse 4. Die Vorderseite 80 ist von einer Größe, die es ermöglicht, sie gegen die Stirnseite 22 auf den Gehäuse 4 anliegend anzubringen, wobei die Achse X des Messgeräts B und die Achse X der Lager 6 und 8 zusammenfallen.
Das Einführelement 62 ist (3) in der großen Bohrung der Basis 60 angeordnet, wo es sich um eine begrenzte Distanz axial verschieben kann.
Es besitzt eine äußere Mess- bzw. Lehrenoberfläche 84, die sich vom Aufnahmeelement 64 weg nach unten konisch verjüngt und klein genug ist, damit sie in den Außenring 44, der sich innerhalb des abgenommenen Trägers 24 befindet, und gegen die Lauffläche 46 des Außenrings 44 anliegend passt. In der Tat, entspricht die Verjüngung der Oberfläche 84 der Verjüngung der Lauffläche 46 im Außenring 44, das heißt, sowohl die konische Oberfläche 84 und die konische Lauffläche 46 liegen in Bezug zur Achse X unter demselben Winkel und definieren eine gemeinsame konische Hüllfläche, die ihren Scheitel entlang der Achse X aufweist. An seinem entgegengesetzten Ende besitzt das Einführelement 62 eine Vertiefung 86 und eine Bezugsfläche 88, die in Bezug zur Achse X im rechten Winkel angeordnet ist. Zwischen der Messfläche 88 und einem willkürlichen Durchmesser c auf der konischen Mess- bzw. Lehrenoberfläche 84 besteht eine feste Distanz b (2). Das Einführelement 62 enthält auch eine axial ausgerichtete Nut 90, in die ein Rollenstift 92 aus der Basis 60 hineinragt. Der Stift 92 verhindert, dass sich das Einführelement 62 in der Basis 60 dreht, hindert es jedoch nicht daran, sich in Bezug zur Basis 60 axial zu verschieben.
Das Aufnahmeelement 64 weist (3) kleine und große zylindrische Oberflächen 94 und 96 auf, die durch eine Schulter 98 getrennt sind. Die kleine Oberfläche 94 passt mit einer losen Passung in die kleine Bohrung 74 der Basis 60, so dass sie sich leicht in der Bohrung 74 verschieben kann, während die große Oberfläche 96 von einem Durchmesser ist, der es ermöglicht, sie lose in die Bohrung 20 des Gehäuses 4 einzupassen, die ansonsten von dem abgenommenen Träger 24 besetzt wird. Das Aufnahmeelement 64 wird am Einführelement 62 mit Schulterschrauben 100 befestigt, die durch das Einführelement 62 hindurch treten und in das Aufnahmeelement 64 eingeschraubt werden. Die Anordnung ist so, dass sie eine beschränkte axiale Verschiebung zwischen den beiden Elementen 62 und 64 erlaubt, aber keine Drehung – und weil der Rollenstift 92 verhindert, dass sich das Einführelement 62 dreht, kann sich das Aufnahmeelement 64 gleichfalls nicht im Gehäuse 4 drehen. Die axiale Verschiebung wird jedoch von den Schultern 76 und 98 auf der Basis 60 bzw. dem Aufnahmeelement 64 begrenzt. Das Auf nahmeelement 64 hat weiter eine innere Mess- bzw. Lehrenoberfläche 102, die sich aus seinem vorderen Ende heraus öffnet und sich vom Einführelement 62 weg konisch verjüngt. Die Verjüngung der inneren Mess- bzw. Lehrenoberfläche 102 entspricht der Verjüngung der äußeren Mess- bzw. Lehrenoberfläche 84 auf dem Einführelement 62 und auch der konischen Hüllfläche, die von den nach außen weisenden Oberflächen der Kegelrollen 52 des Lagers 8 gebildet wird. Schließlich besitzt das Aufnahmeelement 64 eine Bezugsfläche 104, die zur Bezugsfläche 88 auf dem Einführelement 62 hin weist. An einem Punkt entlang der inneren Mess- bzw. Lehrenoberfläche 102 weist die Oberfläche 102 einen Durchmesser c (2) auf, der gleich dem Durchmesser c entlang der äußeren Oberfläche 86 ist, und zwischen dem Durchmesser c auf der inneren Oberfläche 102 und der Bezugsfläche 104 besteht eine feste Distanz d. Wegen der Fähigkeit der beiden Elemente 62 und 64, sich in Bezug zueinander axial zu verschieben, verbleibt damit eine veränderliche Distanz e zwischen den beiden Bezugsflächen 88 und 104. Die Distanz f (2) zwischen den äquivalenten Durchmessern c auf den konischen Oberflächen 84 und 102 wird zu einer gemessenen Distanz, die sich auflöst in: f = b + d + e
Die Feder 66 passt (3) in die Vertiefung 86 des Einführelements 62 und liegt gegen eine kleine Scheibe oder Lasttaste 108 auf dem Aufnahmeelement 64 an, wobei sie die beiden Elemente 62 und 64 auseinander drückt. Die Feder 66, die von der Belleville- bzw. Tellerfeder-Konfiguration ist, weist zwei konische Segmente 110 auf, die Rücken an Rücken zusammenpassen, so dass ihre konkaven Oberflächen einander gegenüber liegen, wobei die konvexen Oberflächen verbleiben, um gegen das Einführelement 62 und das Aufnahmeelement 64 einzuwirken. Die beiden Segmente 110 stehen unter einer kleinen Spannung, wenn das Einführelement 62 und das Aufnahmeelement 64 am weitesten voneinander entfernt sind, das heißt wenn die Distanz e am größten ist – und haben die Tendenz flacher zu werden, wenn sich die Elemente 62 und 64 zusammen bewegen. Dies führt zu einer größeren Belastung in den Segmenten 110. Die größere Belastung spiegelt sich in einer entsprechenden Zunahme der Verformung in radialer Richtung wieder. Die Sensoren 68 messen die Veränderung der Verformung in radialer Richtung (4), und die Veränderung erzeugt ein Signal, das von elektrischen Leitern zu einem Instrument übertragen wird, das sie in Form der axialen Kompression der Feder registriert. In der Tat muss, bevor das Messgerät B in Betrieb genommen wird, das Instrument kalibriert werden, um die wirklichen Abmessung e zwischen den Bezugsflächen 88 und 104 auf den Elementen 62 und 64 wiederzugeben.
Um die Dicke t (2) des Abstandhalters 56 zu bestimmen, die notwendig ist, um die Lager 6 und 8 mit der richtigen Einstellung s in Form einer linearen Abmessung zu versehen, muss man erst die Lageranordnung A teilweise zusammenbauen. Dieser teilweise Zusammenbau schließt ein, die zwei Innenringe 34 über ihren jeweiligen Sitzen 14 auf der Welle 2 anzubringen, wobei die Rückseiten 40 der Innenringe 34 gegen die Schultern 12 an den Enden der Sitze 14 anliegen und wobei die Kegelrollen 52 von den Käfigen 54 um die Innenringe 34 herum festgehalten werden. Auch wird der Außenring 44 für das Lager 6 in seinen Träger 24 eingebaut, wobei seine Rückseite 48 gegen die Schulter 30 im Träger 24 anliegt. Die Welle 2 wird dann in das Gehäuse 4 eingepasst, und der Träger 24 für das Lager 6 wird in seine Bohrung 20 eingepasst, so dass sein Flansch 26 gegen die Stirnseite 22 am Ende dieser Bohrung 20 anliegend sitzt. Der Träger 24 für das Lager 6 wird mit den Maschinenschrauben 32 am Gehäuse 4 befestigt. Wenn die Rollen 52 für das Lager 6 gegen die Laufflächen 36 und 46 auf dem Innenring 34 bzw. dem Außenring 44 anliegend eingepasst sind, sind der Innenring 34 und die Rollen 52 für das Lager 8 in der anderen Bohrung 20 angeordnet, die zu diesem Zeitpunkt ansonsten unbesetzt ist.
Auch wird der Außenring 44 für das Lager 8 in die Bohrung 28 seines Trägers 24 eingepasst, wobei seine Rückseite 48 gegen die Schulter 30 im Träger 24 anliegt, um eine Lagerringeinheit zu bilden, und diese Einheit wird in das Messgerät B eingebaut, das heißt, der Träger 24 wird in die größeren Bohrung 72 der Basis 60 eingepasst, wobei die Positionierungsfläche auf seinem Flansch gegen die Rückseite 78 der Basis 60 anliegend befestigt wird. Infolgedessen umgibt die konische Lauffläche 46 auf dem Außenring 44 die konische äußere Oberfläche 84 auf dem Einführelement 62.
Danach wird das Messgerät B am Gehäuse 4 angebracht. Spezieller wird das Aufnahmeelement 64 des Messgeräts B, an seiner großen zylindrischen Oberfläche 96, in die Bohrung 20 des Gehäuses 4 eingepasst, die vom Innenring 34 und den Rollen 52 für das Lager 8 besetzt wird. Das Messgerät B wird vorwärtsbewegt, bis die Vorderseite 80 auf ihrer Basis 60 dicht gegen die Stirn- oder Positionierungsfläche 22 anliegt, aus der heraus sich die Bohrung 20 im Gehäuse 4 öffnet. Während der Vorwärtsbewegung passt das Aufnahmeelement 64 über die Rollen 52 für das Lager 8. Der abgenommene Träger 24 und Außenring 44 für das Lager 8 bewegen sich ebenfalls in Richtung des Gehäuses 4 und in Richtung des Innenrings 34 für das Lager 8. In der Tat, passt sich die Lauffläche 46 für den Außenring 44 gegen die äußere Mess- bzw. Lehrenoberfläche 84 auf dem Einführelement 62 anliegend ein, während die innere Mess- bzw. Lehrenoberfläche 102 auf dem Aufnahmeelement 64 gegen die Rollen 52 für den Innenring 34 zu liegen kommt, was bewirkt, dass das Aufnahmeelement 64 seinen Endpunkt auf den Rollen 52 erreicht. Infolgedessen bewegt sich das Einführelement 62 in Richtung des am Endpunkt angekommenen Aufnahmeelements 64, und die Feder 66 zwischen den Elementen 62 und 64 wird zusammengedrückt. Die längeren Maschinenschrauben 82 werden durch den Träger 24, der sich auf dem Messgerät B befindet, und durch die Basis 60 des Messgeräts B hindurch eingesetzt und in das Gehäuse 4 eingeschraubt. Wenn sie angezogen sind, klemmen die Schrauben 82 den Träger 24, die Basis 60 und das Gehäuse 4 fest zusammen.
Als nächstes wird die Welle 2 langsam im Gehäuse 4 gedreht, so dass die Rollen 52 des Lagers 6 richtig entlang der Laufflächen 36 und 46 für den Innenring 34 und den Außenring 44 des Lagers 6 sitzen. Die Drehung bewirkt weiter, dass die Rollen 52 für das Lager 8 richtig entlang der Lauffläche 36 für den Innenring 34 dieses Lagers 8 sitzen, und auch richtig entlang der inneren Mess- bzw. Lehrenoberfläche 102 im Aufnahmeelement 64 des Messgeräts B sitzen. Die innere Mess- bzw. Lehrenoberfläche 102 repliziert die Lauffläche 46 des Außenrings 44, der sich in der Basis des Messgeräts B befindet.
Nachdem das Messgerät B mit den längeren Maschinenschrauben 82 gegen das Gehäuse 4 anliegend und um die Rollen 52 des Lagers 8 herum angebracht ist und die Rollen 52 der beiden Lager 6 und 8 richtig in ihre Betriebspositionen eingepasst sind, wird die von den Sensoren 68 registrierte Verformung aufgezeichnet und in die Abmessung e zwischen den Bezugsflächen 88 und 104 auf dem Einführelement 62 bzw. dem Aufnahmeelement 64 umgewandelt. Das ermöglicht es einem, die Distanz f zwischen den äquivalenten Durchmessern c auf der Lauffläche 46 des Außenrings 44 und der inneren Mess- bzw. Lehrenoberfläche 102 auf dem Aufnahmeelement 64 zu berechnen, das heißt: f = b + d + e
Daraus kann man die Distanz berechnen, in der die Positionierungsfläche auf dem Flansch 26 des abgenommenen Trägers 24 jenseits von der Stirn- oder Positionierungsfläche 22 des Gehäuses 4 liegen wird, wenn sie von der Basis 60 des Messgeräts B entfernt ist und im Gehäuse 4 eingebaut ist, wobei die Lauffläche 46 des Außenrings 44 gegen die Rollen 52 für das Lager 8 anliegend eingepasst ist, wobei diese Distanz die Differenz zwischen den Abmessungen a und f ist. Aber das ist nicht das Ende der Berechnungen, weil die Einstellung s ebenfalls enthalten sein muss. Somit löst sich die Dicke t für den Abstandhalter 56 auf zu: t = a – f ± s
Die Einstellung s ist positiv, wenn sie Axial- oder Längsspiel ist, und negativ, wenn sie Vorspannung ist.
Bei einem leicht modifizierten Messgerät C (5) werden das Einführelement 62 und das Aufnahmeelement 64 von einer Schraubendruckfeder 114 auseinandergedrückt, die vorzugsweise aus einem Draht mit einem quadratischen Querschnitt gebildet ist. Das Einführelement 62 weist eine tiefe Vertiefung 116 auf, welche die Feder 114 aufnimmt. Die Sensoren 68 sind auf den Windungen der Feder 114 angeordnet und sind ausgerichtet, um die Verformung in der Umfangsrichtung zu messen.
Die inneren Laufflächen 36 der Lager 6 und 8 können direkt auf der Welle 2 angeordnet sein, und die äußere Lauffläche 46 für das Lager 6 kann direkt auf dem Träger 24 oder sogar auf dem Gehäuse 4 angeordnet sein. Jedoch müssen der Träger 24 oder die Lagerringeinheit für das Lager 8 abnehmbar sein, so dass er/sie an der Basis 60 des Messgeräts B angebracht werden können, und müssen daher ein separates Teil sein. Das Messgerät B kann mit kleinen Änderungen für Lager, oder wenigstens für das Lager 8, verwendet werden, das mit seinem Außenring 44 direkt in seiner Bohrung 20 im Gehäuse 4 eingebaut ist, das heißt ohne den dazwischenliegenden Träger 24.
Weiterhin kann das Konzept zur Einstellung von Lagern 6 und 8 angewandt werden, wenn sie in der indirekten Konfiguration montiert sind. In diesem Falle wird der Außenring 44 für das Lager 8 im Gehäuse 4 befestigt, während der Innenring 34 und die Rollen 52 für das Lager 8 an der Basis des Messgeräts angebracht werden. Das Einführ- und Aufnahmeelement sind umgedreht und umgeben die Basis des Messgeräts. Außerdem können die konischen Mess- bzw. Lehrenoberflächen 84 und 102 in einer festen Distanz voneinander und den Rück- und Vorderseiten 78 und 80 auf den mit ihren Stirnenden einander zugewandten Messgerät- bzw. Lehrenelementen angeordnet sein, die von einer Feder auseinander gedrückt werden, welche einen Dehnungsmessstreifen trägt. Bei dieser Anordnung wird die Distanz zwischen den Seiten 78 und 80 zu der gemessenen Distanz. In jedem Fall wird die Differenz zwischen der festen Distanz und der gemessenen Distanz benutzt, um die Größe des Abstandhalters zu ermitteln, der für die richtige Einstellung der Lager 6 und 8 sorgt.
Zusammenfassung Kompaktes Messgerät und Verfahren zur Lagereinstellung
Ein Messgerät (B, C) für die Einstellung von einem Paar von Kegelrollenlagern (6, 8), die einander gegenüberliegend angeordnet sind, besitzt eine Basis (60), an der einer der Lagerringe für eines der Lager entfernt von seiner üblichen Einbaustelle montiert ist. Weiterhin hat das Messgerät äußere und innere Messgeräteteile (62, 64), die unabhängig voneinander auf der Basis gleiten, und eine Feder (66, 114) um die Teile auseinander zu drängen. Die Feder drängt eines der Teile gegen eine konische Einhüllende an dem entfernten Lagerring und das andere Teil gegen eine konische Einhüllende, die durch die konischen Rollen (52) gebildet ist, die um den anderen Lagerring angeordnet sind, der sich in seiner normalen Betriebsstellung befindet. Sensoren (68) messen die Spannung in der Feder, und aus der Spannung kann man die Entfernung (f) zwischen gleichen Durchmessern (c) an den konischen Einhüllenden errechnen. Die durch das Messgerät ermittelten Messwerte ermöglichen zusammen mit den gewünschten Einstellungen für die Lager die Dicke (t) eines Abstandsringes (56) zu errechnen, der die gewünschte Einstellung für die Lager liefert.

Claims

In Kombination mit einem inneren und einem äußeren Maschinenteil und einem ersten und einem zweiten Lager zur Aufnahme einer Relativdrehung zwischen den Maschinenteilen um eine Achse, wobei eines der Maschinenteile eine unter einem Winkel in Bezug zur Achse angeordnete Positionierungsfläche aufweist, wobei das erste Lager eine innere und eine äußere konische Lauffläche, die von dem inneren bzw. äußeren Maschinenteil getragen werden, und in einer Reihe zwischen den Laufflächen angeordnete Kegelrollen einschließt, wobei das zweite Lager eine innere und eine äußere konische Lauffläche und entlang der inneren Lauffläche angeordnete Kegelrollen einschließt, wobei die äußere Lauffläche und die Kegelrollen identische konische Hüllflächen definieren, deren Achsen mit der Drehachse zusammenfallen, wobei sich eine der Laufflächen des zweiten Lagers auf einer Lagerringeinheit befindet, die sich auf dem besagten einen Maschinenteil einbauen lässt und eine Positionierungsfläche aufweist, die unter einem Winkel in Bezug zur Achse ausgerichtet ist und zu der Positionierungsfläche auf dem besagten einen Maschinenteil hin weist, wobei die andere Lauffläche des zweiten Lagers von dem anderen Maschinenteil getragen wird, wobei die Kegelrollen des ersten und des zweiten Lagers in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind, ein Einstellmessgerät zur Bestimmung der Dicke eines Abstandhalters, der zwischen den Positionierungsflächen eingebaut werden soll, so dass die Lager mit einer gewünschten Einstellung versehen werden, wobei das Einstellmessgerät umfasst: ein erstes, ein zweites und ein drittes Messgeräteelement, von denen zwei allgemein mit einander zugewandten Stirnenden angeordnet sind, um eine gemessene axiale Distanz festzulegen, und von denen sich das andere zwischen den mit ihren Stirnenden einander zugewandten Elementen erstreckt, wo es als Basis dient und eine feste axiale Distanz festlegt, wobei eines der Messgeräteelemente gegen die Positionierungsfläche auf dem besagten einen Maschinenteil anliegt, wobei eines der Messgeräteelemente gegen die Positionierungsfläche auf der Lagerringeinheit anliegt, wobei eines der Messgeräteelemente eine Mess- bzw. Lehrenoberfläche aufweist, die gegen die konische Hüllfläche der Lagerringeinheit anliegt, wobei eines der Messgeräteelemente eine Mess- bzw. Lehrenoberfläche aufweist, die gegen die konische Hüllfläche auf dem anderen Maschinenteil anliegt, derart, dass die Größe eines Abstandhalters, wenn er zwischen der Positionierungsfläche auf dem besagten einen Maschinenteil und die Positionierungsfläche auf der Lagerringeinheit angebracht ist, unter Verwendung der Differenz zwischen der festen Distanz und der gemessenen Distanz bestimmt werden kann; eine Feder, welche die mit ihren Stirnenden einander zugewandten Messgeräteelemente auseinander drückt; und einen Verformungssensor auf der Feder zur Bestimmung der Veränderung einer Verformung, die der Feder vermittelt wird, während sich die Distanz zwischen den mit ihren Stirnenden einander zugewandten Messgeräteelementen verändert, wodurch die gemessene Distanz bestimmt wird.
Kombination nach Anspruch 1, bei welcher die Feder eine Tellerfeder ist.
Kombination nach Anspruch 2, bei welcher der Sensor ausgerichtet ist, um die Verformung in radialer Richtung zu messen.
Kombination nach Anspruch 1, bei welcher die Feder eine Schraubenfeder ist.
Kombination nach Anspruch 1, bei welcher das erste Messgeräteelement eines der mit ihren Stirnenden einander zugewandten Elemente ist und eine Mess- bzw. Lehrenoberfläche besitzt, die gegen die konische Hüllfläche der Lagerringeinheit anliegt; bei welcher das zweite Messgeräteelement das andere von den mit ihren Stirnenden einander zugewandten Messgeräteelementen ist und eine Mess- bzw. Lehrenoberfläche besitzt, die gegen die konische Hüllfläche anliegt, die sich auf dem anderen Maschinen teil befindet; und bei welcher das dritte Messgeräteelement das andere Element ist, das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Element erstreckt und zwischen den Positionierungsflächen auf dem einen Maschinenteil und der Lagerringeinheit liegt, um die Positionierungsflächen mit der festen Distanz im Abstand zu halten.
Kombination nach Anspruch 5, bei welcher die Mess- bzw. Lehrenoberflächen auf dem ersten und dem zweiten Element konische Oberflächen sind, wobei ihre Verjüngungen der Verjüngung der konischen Hüllflächen entsprechen.
In Kombination mit einem inneren und einem äußeren Maschinenteil und einem erstem und einem zweitem Lager, um es zu ermöglichen, dass sich eines der Teile in Bezug zu dem anderen Teil um eine Achse drehen kann, wobei das äußere Teil eine axial ausgerichtete Bohrung und eine unter einem Winkel in Bezug zur Achse angeordnete Positionierungsfläche besitzt, wobei das erste Lager eine vom inneren Teil getragene konische innere Lauffläche und eine vom äußeren Teil getragene konische äußere Lauffläche und in einer Reihe zwischen den Laufflächen angeordnete Kegelrollen einschließt, wobei das zweite Lager eine vom inneren Teil getragene und von der Achse weg nach außen weisende innere Lauffläche und eine äußere Lagerringeinheit, die mit einer nach innen zur Achse hin weisenden äußeren Lauffläche versehen ist, und in einer Reihe um die Lauffläche des Innenrings herum angeordnete Kegelrollen einschließt, wobei sich die äußere Lagerringeinheit in die Bohrung des äußeren Maschinenteiles einpassen lässt und eine unter einem Winkel in Bezug zur Achse angeordnete Positionierungsfläche besitzt, wobei die Laufflächen und die Rollen des ersten Lagers mit ihren großen Enden zu den großen Enden der Laufflächen und Rollen für das zweite Lager hin weisen, so dass sich die Lager in der direkten Konfiguration befinden, ein Einstellmessgerät zur Positionierung der äußeren Lagerringeinheit des zweiten Lagers in der Bohrung des äußeren Teils, wobei die axiale Positionierung zwischen der Positionierungsfläche auf dem äußeren Teil und der Positionierungsfläche auf der äußeren Lagerringeinheit des zweiten Lagers derart ist, dass das direkt montierte erste und zweite La ger eine gewünschte Einstellung aufweisen, wobei das Einstellmessgerät umfasst: eine Basis, die an ihrem einen Stirnende gegen die Positionierungsfläche auf dem äußeren Maschinenteil und an ihrem anderen Stirnende gegen die Positionierungsfläche auf der äußeren Lagerringeinheit anliegend angebracht ist; ein Einführmessgeräteelement, das so in der Basis angeordnet ist, dass es sich axial auf der Basis verschieben kann und eine konische äußere Oberfläche besitzt, die in die äußere Lagerringeinheit passt und gegen die konische Lauffläche der äußeren Lagerringeinheit anliegt; ein Aufnahmemessgeräteelement, das so in der Basis angeordnet ist, dass es sich axial auf der Basis verschieben kann und ein Stirnende aufweist, das in die Bohrung im äußeren Maschinenteil passt, wo es mit einer konischen inneren Oberfläche versehen ist, die über die Rollen des zweiten Lagers passt und gegen sie anliegend sitzt, wobei der Winkel ihrer Verjüngung dem Winkel der Verjüngung auf der Lauffläche für die äußere Lagerringeinheit des zweiten Lagers entspricht; eine Feder, die das Einführ- und das Aufnahmeelement auseinander drückt; und ein Verformungssensor auf der Feder zur Bestimmung der Veränderung einer Verformung, die der Feder vermittelt wird, während sich die Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten Element verändert, so dass die Distanz zwischen den konischen Oberflächen auf dem ersten und dem zweiten Element aus der Verformung abgeleitet werden kann, wodurch der Abstand zwischen den Positionierungsflächen, wenn die äußere Lagerringeinheit in der Bohrung eingebaut ist, bestimmt werden kann.
Kombination nach Anspruch 7, bei welcher die Feder eine Tellerfeder ist.
Kombination nach Anspruch 8, bei welcher der Sensor ausgerichtet ist, um die Verformung in radialer Richtung zu messen.
Kombination nach Anspruch 7, bei welcher die Feder eine Schraubenfeder ist.
Messgerät zur Einstellung eines Paars von Kegelrollenlagern, die entgegengesetzt montiert sind, um eine Drehung um eine Achse aufzunehmen, wobei das Messgerät umfasst: ein erstes und ein zweites Messgeräteelement, die mit ihren Stirnenden einander zugewandten montiert sind, um eine gemessene Distanz festzulegen, wobei sich ein drittes Element zwischen dem ersten und dem zweiten Teil erstreckt und eine feste Distanz festlegt; wobei eines der Elemente eine konischen innere Oberfläche aufweist, wobei eines der Elemente eine konischen äußere Oberfläche aufweist, deren Verjüngung der Verjüngung der inneren Oberfläche entspricht, wobei eines der Elemente eine Vorderseite aufweist, die unter einem Winkel in Bezug zur Achse angeordnet ist, wobei eines der Elemente eine Rückseite aufweist, die unter einem Winkel in Bezug zur Achse angeordnet ist und axial im Abstand von der Vorderseite angeordnet ist; eine Feder, die angeordnet ist, um das erste und das zweite Element auseinander zu drücken; und einen auf der Feder angebrachten Verformungssensor zur Bestimmung der Veränderung der Verformung, die der Feder vermittelt wird, wenn sich die Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten Element verändert.
Messgerät nach Anspruch 11, bei welchem sich die konische innere Oberfläche auf dem ersten Element befindet, sich die konische äußere Oberfläche auf dem zweiten Element befindet, und die Vorder- und Rückseite sich auf dem dritten Element befinden, wobei der Abstand zwischen ihnen die feste Distanz ist.
Messgerät nach Anspruch 11, bei welchem die Feder eine Tellerfeder ist.
Messgerät nach Anspruch 13, bei welchem der Sensor ausgerichtet ist, um die Verformung in radialer Richtung zu messen.
Messgerät nach Anspruch 11, bei welchem die Feder eine Schraubenfeder ist.
Verfahren zur Einstellung eines ersten und eines zweiten Lagers, die eine Relativdrehung zwischen einem inneren und einem äußeren Maschinenteil um eine Achse aufnehmen, wobei eines der Maschinenteile eine Positionierungsfläche aufweist, die unter einem Winkel in Bezug zur Achse angeordnet ist, wobei das erste Lager eine von dem inneren bzw. äußeren Maschinenteil getragene innere und äußere konische Lauffläche und in einer Reihe zwischen den Laufflächen angeordnete Kegelrollen einschließt, wobei das zweite Lager eine innere und äußere konische Lauffläche und entlang der inneren Lauffläche angeordnete Kegelrollen einschließt, wobei die äußere Lauffläche und die Kegelrollen identische konische Hüllflächen definieren, deren Achsen mit der Drehachse zusammenfallen, wobei sich eine der Laufflächen des zweiten Lagers auf einer Lagerringeinheit befindet, die eine unter einem Winkel in Bezug zur Achse ausgerichtete und in axialem Abstand von der Positionierungsfläche auf dem besagten einen Maschinenteil angeordnete Positionierungsfläche aufweist, wobei die andere Lauffläche des zweiten Lagers von dem anderen Maschinenteil getragen wird, wobei die Kegelrollen des ersten und des zweiten Lagers in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind, wobei das Verfahren umfasst: Einsetzen des inneren Maschinenteils in das äußere Maschinenteil; Einpassen der Rollen des ersten Lagers entlang der konischen Oberflächen für das erste Lager, wobei sich das Lager zwischen den Maschinenteilen befindet; Einbauen eines Messgeräts zwischen den Positionierungsflächen auf dem besagten einen Maschinenteil und der Lagerringeinheit des zweiten Lagers und zwischen den konischen Hüllflächen des zweiten Lagers, so dass die konischen Hüllflächen im axialen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei das Messgerät ein erstes, ein zweites und ein drittes Element einschließt, von denen zwei allgemein mit ihren Stirnenden einander zugewandt sind, um eine gemessene Distanz festzulegen, und von denen sich das andere zwischen den mit ihren Stirnenden einander zugewandten Teilen erstreckt und eine feste Distanz festlegt, wobei das Messgerät auch eine Feder einschließt, welche die mit ihren Stirnenden einander zugewandten Elemente auseinander drückt; Messen der Verformung in der Feder, um die gemessene Distanz zu bestimmen; Verwenden der Differenz zwischen der gemessenen und der festen Distanz, um die Dicke eines Abstandhalters zu bestimmen, der wenn er zwischen den Positionierungsflächen eingebaut ist, die Lager mit der richtigen Einstellung versieht.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem das erste Messgeräteelement eines der mit ihren Stirnenden einander zugewandten Elemente ist und gegen eine der konischen Hüllflächen anliegt; bei welchem das zweite Messgeräteelement das andere der mit ihren Stirnenden einander zugewandten Elemente ist und gegen die andere konische Hüllfläche anliegt, bei welchem die gemessene Distanz die Distanz zwischen äquivalenten Durchmessern auf den konischen Hüllflächen ist; und bei welchem sich das dritte Messgeräteelement zwischen dem ersten und dem zweiten Messgeräteelement und auch zwischen den Positionierungsflächen erstreckt, um die Positionierungsflächen mit der festen Distanz im Abstand zu halten.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem die Feder eine Tellerfeder ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem die Verformung in der Feder in radialer Richtung gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem die Feder eine Schraubendruckfeder ist.