DE69107873T2

DE69107873T2 - Apparat zur Überwachung eines Lagers.

Info

Publication number: DE69107873T2
Application number: DE69107873T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Konishi
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2011-02-20
Also published as: KR0140978B1; JPH0686883B2; EP0443514B1; EP0443514A3; KR910021576A; EP0443514A2; DE69107873D1; JPH03244824A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der axialen und radialen Verschiebungen einer Drehwelle, um beispielsweise die Abnutzung von für gekapselte Pumpenaggregate und ähnliches verwendeten Gleitlagern zu überwachen.
Allgemein ist ein gekapseltes Pumpenaggregat vollständig in eine Behandlungsflüssigkeit eingetaucht und weist keinerlei Dichtabschnitte auf, damit eine vollständige Dichtigkeit erreicht werden kann; dies wurde zur Verwendung bei verschiedenen Verarbeitungspumpen empfohlen. Bei einem solchen Typ von gekapselten Pumpenaggregaten können alle radialen Lasten und Schublasten der Drehabschnitte während des Betriebs durch das Gleitlager aufgenommen werden, das die Drehwelle in dem Drehabschnitt stützt. Da das Lager, wie oben erwähnt, in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht ist, sollte eine spezielle Überwachungsvorrichtung vorgesehen sein, um die Abnutzung des Lagers zu überwachen.
Im folgenden wird kurz eine solche Überwachungsanordnung beschrieben. Die Überwachungsvorrichtung kann allgemein mechanisch oder elektrisch realisiert sein; eine mechanische Ausführungsform der Vorrichtung wird unter Bezug auf Fig. 18 beschreiben.
Die Überwachungsvorrichtung weist ein Gleitlager 10 zum Stützen einer gekapselten Motorwelle 12 auf, die an ihrem Ende mit einer Endmutter 14 versehen ist, in deren hohlen Abschnitt 16 ein Erfassungsabschnitt 20 eines Detektors 18 angeordnet ist. Der Erfassungsabschnitt 20 ist unter Druck versiegelt. Bei einer solchen Konstruktion erzeugt die radiale Abnutzung des Lagers 10 eine exzentrische Bewegung der Welle 12, während die Schubabnutzung des Lagers 10 die Welle axial verschiebt, wodurch der Erfassungsabschnitt 20 mit einer Innenwand oder Endfläche des hohlen Abschnitts 16 in Kontakt gelangen (und damit brechen) kann. Man läßt demnach den Innendruck des Erfassungabschnitts 20 schwanken, um die Grenzabnutzung in der radialen und der Schubrichtung des Lagers 10 zu erfassen. Andererseits sind bei der nicht speziell gezeigten, elektrischen Konstruktion mehrere Spulen zum Erfassen eines Magnetflusses in Reihe geschaltet und beispielsweise in einem Stator angeordnet. Bei einer solchen Konstruktion veranlaßt die Abnutzung des Lagers die Welle und einen Rotor, sich exzentrisch zu drehen, womit die elektromotorische Kraft in der Erfassungsspule erhöht und damit ein Abnutzungsgrad des Lagers erfaßt wird.
Die herkömmlichen Überwachungsvorrichtungen für das oben beschriebene Lager weisen allerdings einige Nachteile und Probleme auf. Zunächst kann die mechanische Konstruktion sowohl die radiale Abnutzung als auch die Schubabnutzung im Verhältnis zur Grenzabnutzung erfassen, aber nicht einen Abnutzungsgrad, der zur Grenzabnutzung oder der Restlebensdauer führt. Andererseits kann die elektrische Konstruktion den Abnutzungsgrad in dem Lager nur in radialer Richtung, aber nicht in Schubrichtung erfassen. Darüberhinaus ist es bei einem solchen Typ einer Überwachungsvorrichtung für ein Lager wünschenswert, daß sowohl die Dreh- als auch die Schubrichtung des Lagers erfaßt werden. Eine solche Erfassung läßt sich mit der herkömmlichen, oben beschriebenen Vorrichtung nicht erreichen.
Allerdings beschreibt die US-A-3 488 581 eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, die in der Lage ist, durch kontaktlose Elemente radiale und axiale Komponenten von Vibrationen zu überwachen. Die Welle der Überwachungsanordnung weist einen Kalibrierungsring auf, der zwei Segmente mit Sägezahneinschnitten umfaßt, die sich einerseits parallel zu der Achse der Welle und andererseits von der Welle radial nach außen erstrekken. Dreht sich die Welle, dann ergibt sich eine offensichtliche periodische Änderung in der axialen Position der Oberfläche des einen Segments und andererseits eine ähnliche Änderung in der radialen Position des Bezugsoberflächensegments.
Darüberhinaus ist es aus dem Stand der Technik bekannt (NTIS Technical Notes 1986, S. 690), die Axialverschiebung einer Welle sowie ihre Drehzahl zu erfassen, wobei diese Anordnung zur Pumpensteuerung verwendet werden kann. Nach dieser Anordnung sind an der Welle abgeschrägte Lappen vorgesehen, so daß die Sensorspitze den Abstand zwischen ihr und der Welle bzw. den abgeschrägten Lappen mißt, wobei Spannungen erzeugt werden, so daß die erzeugte Wellenform ein Maß für die axiale Verschiebung sowie die Drehzahl ist.
Andere Anordnungen, z.B. nach der FR-A-2 185 452, erfassen mittels einer Bezugswelle optisch, elektrostatisch oder magnetisch eine Welle, so daß der Abstand der beiden parallelen Wellen ein Maß der zu erfassenden radialen Verschiebung ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wie oben beschriebene Anordnung bereitzustellen, die nicht nur den Grad der radialen und der Schubabnutzung eines Lagers, sondern auch durch einfache Mittel die Dreh- und Schubrichtung der Welle erfassen kann.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 gekennzeichnet, und bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Nach der Erfindung können die an oder in der Oberfläche der Welle vorgesehenen Markierungen als ein Signalerzeugungsmittel zum Erzeugen von Signalen angesehen werden, die einer axialen Position der Welle entsprechen. Der in einem Abstand von den Markierungen angeordnete Detektor reagiert auf den Durchgang einer Markierung und gibt ein Signal aus, das den Abstand der Markierung zu dem Detektor angibt. Erfindungsgemäß nimmt der Winkelabstand zwischen den Markierungen in Axialrichtung der Welle zu. Die Markierungen werden von dem Detektor kontaktlos erfaßt. Die Markierungen werden von dem Detektor kontaktlos erfaßt. Die Markierungen können eine oder mehrere konkave Nuten und/oder konvexe Rippen aufwisen, die sowohl axial als auch schraubenförmig an der Welle angeordnet sein können. Die Markierungen können einen an einer Oberfläche der Welle vorgesehenen Permanentmagneten oder eine lineare Lichtquelle aufweisen, die innerhalb eines Abschnitts der Drehwelle vorgesehen ist, während die Erfassungseinrichtung einen Photosensor aufweist; oder aber die Markierungen können eine reflektierende Platte und eine diese beleuchtende Lichtquelle, während die Erfassungseinrichtung einen Photosensor aufweist.
Zum besseren Verständnis wird der Betrieb der Überwachungsvorrichtung für das Lager nach der Erfindung unter Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben, bei dem die signalerzeugenden Markierungen eine einzige konvexe, zu einer Achse parallele Rippe sowie eine einzige schraubenförmige, konvexe Rippe aufweisen, wobei beide Rippen in der gleichen halbzylindrichen Oberfläche der Welle angeordnet sind und unterschiedliche Höhen aufweisen.
Zunächst laufen bei jeder Drehung der Welle beide konvexe Rippen durch die nächste Position von dem Abstandssensor. Damit können von dem Abstandssensor synchron mit einem Drehzyklus der Welle zwei Einheitsimpulse erzeugt werden. Da beide Impulssignale so eingestellt sind, daß sie unterschiedliche Amplituden aufweisen, ermöglicht die Überprüfung einer Signalfolge jedes Impulses gleichzeitig die Erfassung der Drehrichtung der Welle.
Bei radialer Abnutzung des Lagers wird die Welle dann einer exzentrischen Bewegung unterworfen, die proportional zu einem Abnutzungsgrad ist, wodurch der kürzeste Abstand zwischen den Rippen und dem Abstandssensor reduziert wird. Als Ergebnis wird die Amplitude des Impulssignals von dem Abstandssensor in Abhängigkeit von dem Abnutzungsgrad erhöht. So läßt sich also der Grad der radialen Abnutzung des Lagers erfassen.
Andererseits wird das Lager bei Druckabnutzung einer Verschiebung in axialer Richtung unterworfen, die einem Abnutzungsgrad proportional ist, wodurch der Oberflächenabstand zwischen beiden Rippen in einer axial senkrechten Ebene durch den Abstandssensor erhöht oder reduziert wird. Als Ergebnis wird das Zeitintervall zwischen beiden Impulssignalen von den Rippen in Abhängigkeit von dem Grad und der Richtung der Lagerabnutzung erhöht oder reduziert. Damit lassen sich gleichzeitig der Grad und die Richtung der Schubabnutzung erfassen.
Nun wird die Überwachungsvorrichtung für das Lager nach der Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Fig. 1(a) und (b) sind eine End- bzw. Perspektivansicht einer Ausführungsform der Überwachungsanordnung nach der Erfindung;
Fig. 2(a) und (b) sind Schnittansichten längs der Linie II-II von Fig. 1, die einen normalen Zustand bzw. einen Zustand radialer Abnutzung des Lagers in der Überwachungsvorrichtung zeigen;
Fig. 3(a) und (b) sind Seitenansichten in einem normalen Zustand bzw. im Schubabnutzungszustand des Lagers der Überwachungsvorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 4(a) und (b) sind eine End- bzw. Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 5(a) und (b) sind Endansichten bei normaler bzw. bei Rückwärtsdrehung der Drehwelle in einer modifizierten Ausführungsform der in Fig. 1(a) und (b) gezeigten Überwachungsvorrichtung;
Fig. 6 ist eine Perspektivansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform der in Fig. 1(a) und (b) gezeigten Überwachungsvorrichtung;
Fig. 7(a) und (b) sind Endansichten bei normaler bzw. bei Rückwärtsdrehung der Drehwelle in der in Fig. 6 gezeigten Überwachungsvorrichtung;
Fig. 8(a) und (b) sind eine End- bzw. Perspektivansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform der in Fig. 1(a) und (b) gezeigten Überwachungsvorrichtung;
Fig. 9(a) und (b) sind eine End- bzw. Perspektivansicht einer anderen Ausführungsform der in Fig. 1(a) und (b) gezeigten Überwachungsvorrichtung;
Fig. 10 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 11(a) und (b) sind Seitenansichten bei normalem bzw. bei Schubabnutzungszustand des Lagers in der in Fig. 10 gezeigten Überwachungsvorrichtung;
Fig. 12(a) und (b) sind Schnittansichten in einer Ebene senkrecht zur Drehachse bzw. einer Ebene durch die Achse in der modifizierten Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung von Fig. 4(a) und (b);
Fig. 13 ist eine Schnittansicht durch die Drehachse der Drehwelle in einer weiteren Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 14(a) und (b) sind Seitenansichten bei normalem Zustand bzw. bei Schubabnutzungszustand des Lagers der in Fig. 13 gezeigten Überwachungsvorrichtung;
Fig. 15 ist eine Schnittansicht durch die Drehachse in einer weiteren Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 16(a) und (b) sind Seitenansichten bei normalem Zustand bzw. bei Schubabnutzungszustand des Lagers der in Fig. 15 gezeigten Überwachungsvorrichtung;
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm, das eine Ausführungsform einer Signalverarbeitungseinrichtung in der Überwachungsvorrichtung nach der Erfindung zeigt; und
Fig. 18 ist eine teilweise abgeschnittene Schnittansicht einer herkömmlichen Überwachungsvorrichtung für das Lagers.
Unter Bezug auf Fig. 1 ist eine Überwachungsvorrichtung nach der Erfindung an einer Endmutter 32 ausgebildet, die an einem Ende einer Drehwelle 30 in einem gekapselten Pumpenaggregat oder ähnlichem vorgesehen ist, die von einem (nicht gezeigten) Gleitlager gestützt wird. Mit anderen Worten, an einer Oberfläche der Endmutter 32 sind Markierungen als Erzeugungsmittel angeordnet, die eine zu der Achse der Drehwelle 30 parallele lineare Rippe 34 sowie eine axial gekrümmte, schraubenförmige Rippe 36 aufweisen, während ein Abstandssensor 38 wie eine kontaktlose Verschiebungsmeßeinrichtung in einer den Markierungen entgegengesetzten Position vorgesehen ist, um erfaßte Signale in eine (nicht gezeigte) Signalverarbeitungseinrichtung einzugeben. In diesem Fall sind beide Rippen innerhalb der gleichen halbzylindrischen Oberfläche der Endmutter 32 angeordnet.
Nun wird die Überwachungsvorrichtung mit dieser Konstruktion bezüglich ihres Betriebs beschrieben. Dreht sich die Drehwelle 30 (oder die Endmutter 32), wie dies aus Fig. 2(a) deutlich wird, dann laufen beide Markierungen, nämlich die Rippen 34 und 36 bei jeder Drehung durch eine dem Abstandssensor 38 am nächsten liegende Position L. Damit werden, wie veranschaulicht, von dem Abstandssensor 38 synchron mit einem Drehzyklus zwei Impulssignale mit einer Amplitude &epsi;&sub1; erzeugt. Wird das Lager einer radialen Abnutzung unterworfen, dann erzeugt die Drehwelle 30 (oder die Endmutter 32) eine exzentrische Bewegung mit einer Amplitude von M, die einem Abnutzungsgrad proportional ist, wie dies in Fig. 2(b) gezeigt ist, wobei der kürzeste Abstand zwischen den Rippen 34, 36 und dem Abstandssensor 38 von L&sub1; auf L&sub2; = L&sub1; - M reduziert ist. Wie dies veranschaulicht ist, werden damit von dem Abstandssensor Impulssignale mit einer Amplitude &epsi;&sub2; erzeugt, die in Entsprechung zu dem Abnutzungsgrad erhöht ist, womit die Erfassung des radialen Abnutzungsgrades möglich wird.
Während der Drehung der Drehwelle 30 (oder der Endmutter 32) werden die beiden Rippen 34 und 36 entsprechenden Drehsignale von dem Abstandssensor 38 erzeugt, und ein Zeitintervall t der Signale [vgl. Fig. 3(a)] wird auf eine konstante Position innerhalb 1/2 eines Drehzyklus T bei normaler Drehung gesetzt, da beide Rippen 34 und 36 innerhalb der gleichen halbzylindrischen Oberfläche angeordnet sind. Wird das Lager der Schubabnutzung unterworfen, dann wird die Drehwelle 30 (oder die Endmutter 32) um einen Abstand N verschoben, der dem Abnutzungsgrad entspricht, nämlich nach links, wie dies in Fig. 3(b) mit einem Pfeil gezeigt ist. Als Ergebnis lassen sich, wie gezeigt, von dem Abstandssensor 38 Signale mit einem reduzierten Zeitintervall t&sub2; erzeugen, die dem Grad und der Richtung der Abnutzung entsprechen, womit die gleichzeitige Erfassung der Richtung und des Grades der Schubabnutzung möglich wird. Ist der Drehzyklus T konstant, dann kann die Erfassung nur durch die Messung der Zeitintervalle t&sub1;, t&sub2; ... durchgeführt werden. Ändert sich aber der Drehzyklus T, dann sollte für die Erfassung ein Zeitverhältnis t/T gemessen werden.
Nun wird unter Bezug auf Fig. 4(a) und (b) eine weitere Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung nach der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 darin, daß anstelle der Rippen Permanentmagneten als Signalerzeugungsmittel verwendet werden, während anstelle des kontaktlosen Abstandssensors ein magnetischer Sensor verwendet wird. An der Oberfläche der Endmutter 32 sind nämlich ein linear paralleler Permanentmagnet 40 und ein schraubenförmiger Permanentmagnet 42 einstückig oder eingebettet ausgebildet, um die Signalerzeugungsmittel zu bilden, während der Magnetsensor 44 mit einem Hall-Element oder einem magnetischen Widerstandselement an einer Position gegenüber der Signalerzeugungsmittel angeordnet ist, um erfaßte Signale in eine (nicht gezeigte) Signalverarbeitungseinrichtung einzugeben. Nach dieser Ausführungsform wird man einschätzen können, daß sich die gleiche Wirkung wie bei der vorhergehenden Ausführungsform erreichen läßt.
Eine weitere Ausführungsform nach Fig. 5(a) und (b) unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 dadurch, daß die lineare Rippe 34 höher als die schraubenförmige Rippe 36 ist. Nach dieser Konstruktion kann zusätzlich zu der durch die Ausführungsform von Fig. 1 zu erhaltenden Wirkung leicht die Drehrichtung der Drehwelle erfaßt werden. Eine Amplitude &epsi;&sub3; des Impulssignals, das der höheren linearen Rippe 46 entspricht, ist höher als die Amplitude &epsi;&sub4; der schraubenförmigen Rippe 36 eingestellt. Unter der Annahme, daß das höhere Signal &epsi;&sub3; das Basissignal und das niedrigere Signal &epsi;&sub4; ein Bezugssignal sind, kann die Drehrichtung der Welle im Uhrzeigersinn [Fig. 5(a)] oder gegen den Uhrzeigersinn [Fig. 5(b)] bequem dadurch erfaßt werden, daß gemessen wird, ob ein Zeitintervall t von dem Signal &epsi;&sub3; bis &epsi;&sub4; innerhalb 1/2 des Drehzyklus T gesetzt ist.
Die Ausführungsform von Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 darin, daß die lineare Rippe 34 durch zwei zueinander parallele lineare Rippen 48, 50 ersetzt ist. Mit dieser Ausführungsform läßt sich die Drehrichtung der Welle wie bei Fig. 5(a) und (b) leicht erfassen. Unter Bezug auf Fig. 7(a) und (b) werden die den beiden Rippen 48, 50 entsprechenden Impulssignale als Zweierseriensignal (Basissignal) erzeugt, dem ein Bezugssignal folgt. Durch die Messung, ob ein Zeitintervall t zwischen dem Basis- und dem Bezugssignal innerhalb 1/2 des Drehzyklus T gesetzt ist oder nicht, läßt sich bequem erfassen, ob sich die Welle im Uhrzeigersinn [Fig. 7(a)] oder gegen den Uhrzeigersinn [Fig. 7(b)] dreht.
Die Ausführungsform von Fig. 8(a) und (b) unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 darin, daß die lineare Rippe 34 und die schraubenförmige Rippe 36 durch eine konkave Nut 52 bzw. 54 ersetzt sind. Andererseits unterscheidet sich die Ausführungsform von Fig. 9(a) und (b) von derjenigen von Fig. 1 darin, daß die lineare Nut 34 bzw. die schraubenförmige Nut 36 durch die Nut 58 bzw. 60 ersetzt sind, die an einer Innenfläche eines hohlen Abschnitts 56 der Endmutter 32 ausgebildet sind, während der Abstandssensor 38 in einer Sensormontagewelle 62 montiert ist, die zu der Drehwelle 30 (oder dem hohlen Abschnitt 56 der Endmutter 32) konzentrisch angeordnet ist. Mit der Anordnung der beiden oben beschriebenen Typen läßt sich eine ähnliche Wirkung wie in Fig. 1 erreichen.
Die Ausführungsform von Fig. 10 unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 dadurch, daß die linearen und schraubenförmigen Rippen 34 und 36 als Signalerzeugungsmittel durch einen konvexen Sektorabschnitt 64 mit sich axial ändernder Breite ersetzt sind. Mit einer solchen Konstruktion kann die Erfassung des Grades der radialen Abnutzung in dem Lager nach dem Vorschlag der Ausführungsform von Fig. 1 wie folgt durchgeführt werden: befindet sich ein Ausgang der Überwachungsvorrichtung im Normalzustand des Lagers in dem in Fig. 11(a) gezeigten Zustand, und wird die Drehwelle 30, wie in Fig. 11(b) gezeigt, wegen der Schubabnutzung des Lagers um einen Abstand N nach links verschoben, dann wird die Impulszeit t des Impulssiqnals von dem Abstandssensor 38, die dem Sektorabschnitt 64 entspricht, von t&sub1; auf t&sub2; reduziert. Da diese Impulszeiten t&sub1;, t&sub2; ..., die in Abhängigkeit von dem Grad und der Richtung der Lagerabnutzung verändert werden können, ermöglicht schon die Messung der Impulszeiten t&sub1;, t&sub2; wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 die Erfassung des Grades und der Richtung der Schubabnutzung. Wird der Drehzyklus T verändert, dann sollte zur Erfassung ein Zeitverhältnis t/T gemessen werden. Alternativ kann eine konvexer Sektorabschnitt durch einen konkaven Sektor ersetzt sein, um eine ähnliche Wirkung zu erreichen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen von Fig. 5 und 11 können ferner der konkave und der konvexe Abschnitt sowie der Abstandssensor als Signalerzeugungsmittel sowie die Erfassungseinrichtung im Prinzip durch einen Permanentmagneten bzw. einen Magnetsensor ersetzt sein. Als Sensor können ferner ein Ultraschall- oder Photosensor und ähnliches verwendet werden.
Die Ausführungsform von Fig. 12(a) und (b) ist derjenigen von Fig. 4 ähnlich, davon abgesehen, daß eine Fläche der Endmutter 32 von einem dünnen unmagnetischen Schutzzylinder 66 überdeckt und versiegelt ist, um die linearen und schraubenförmigen Permanentmagneten 40 und 42 zu schützen. Bei einer solchen Konstruktion können die Permanentmagneten 40 und 42 gegen eine Umgebungsatmosphäre geschützt werden, womit sich eine Verlängerung ihrer Lebensdauer ergibt.
Bei den Ausführungsformen von Fig. 13 sowie von Fig. 14(a) und (b) besteht das Signalerzeugungsmittel aus einer linearen Lichtquelle, während das Erfassungsmittel aus einem Photosensor besteht. Die Endmutter 32 ist nämlich an ihrem Hauptkörper mit einem transparenten Block 68 ausgebildet, von dem eine Fläche mit einer Abdeckmembran 70 beschichtet ist, und sie ist im Inneren mit einer linearen Lichtquelle 72 versehen. Die Abdeckmembran 70 ist teilweise ausgeschnitten und mit zwei linearen, axial geneigten, konvergenten und durchlässigen Schlitzen 74 und 76 versehen, um ein Signalerzeugungsmittel zu bilden während ein Photosensor 78 an einer Position gegenüber angeordnet ist.
Bei einer solchen Konstruktion können nicht nur die radiale Abnutzung des Lagers, sondern auch der Grad und die Richtung der Schubabnutzung wie folgt erfaßt werden: befindet sich ein Ausgang der Überwachungsvorrichtung im Normalzustand des Lagers in dem in Fig. 14(a) gezeigten Zustand, dann ist das Zeitintervall t zwischen beiden von dem Photosensor 78 erzeugten Impulssignalen, die den durchlässigen Schlitzen 74, 76 entsprechen, bei Schubabnutzung des Lagers und damit einer Verschiebung der Drehwelle 30 um einen Abstand N nach links, wie dies in Fig. 14(b) bezeigt ist, von t&sub1; auf t&sub2; reduziert. Damit ermöglicht die Messung des Zeitintervalls t&sub1;, t&sub2; ... oder des Zeitverhältnisses t/T die gleichzeitige Erfassung des Grades und der Richtung der Schubabnutzung des Lagers.
Die Ausführungsformen von Fig. 15 und Fig. 16(a), (b) unterscheiden sich von denjenigen von Fig. 13 und 14(a), (b) darin, daß die lineare Lichtquelle als Signalerzeugungsmittel durch eine reflektierende Platte und eine Lichtquelle ersetzt ist.
Mit anderen Worten, das Signalerzeugungsmittel umfaßt die reflektierende Platte 80 vom Typ eines konvexen Sektors mit einer sich axial ändernden Breite, die an einer Fläche der Endmutter 32 vorgesehen ist, sowie die Lichtquelle 82, die an einer Position gegenüber der reflektierenden Platte 80 angeordnet ist, während ein Photosensor 78 an die Lichtquelle 82 angrenzend angeordnet ist. Man wird anerkennen, daß mit einer solchen Konstruktion die gleiche Wirkung wie bei den Ausführungsformen von Fig. 10, 11, 13 und 14 unter verständigem Bezug auf die Zeichnungen erreicht werden kann.
Schließlich ist in Fig. 17 eine Ausführungsform einer Signalverarbeitungseinrichtung gezeigt. Diese Ausführungsform betrifft die Vorrichtung zur Überwachung des Lagers von Fig. 5 oder die Signalverarbeitungseinrichtung für die Signalerzeugungseinrichtung, die aus der höheren linearen Rippe 46 und der niedrigeren schraubenförmigen Rippe 36 zeigt, wobei ihr Ausgangssignal bei einer Drehung im Uhrzeigersinn gezeigt ist [Fig. 5(a)].
Unter Bezug auf Fig. 17 wird das Ausgangssiqnal 84 über einen Signalausgang 86 in einen Detektor 88 ausgegeben, um das Zeitintervall t zwischen dem Drehzyklus T und dem Basissignal der Drehwelle einerseits und dem Bezugssignal andererseits zu erfassen, es wird zu einem Komparator 90 zum Vergleich der Zeit T/2 mit t sowie zu einem Detektor 92 ausgegeben, um den Maximalwert einer Signalamplitude E zu erfassen; dann werden seine Daten an einer Anzeigeeinrichtung 64 angezeigt. Damit werden an der Anzeigeeinrichtung 94 die Position der Drehwelle in ihrer Schubrichtung oder der Grad und die Richtung der Schubabnutzung des Lagers über den Detektor 88 angezeigt, während die Drehrichtung der Drehwelle über den Komparator 90 und der Grad der radialen Abnutzung des Lagers über den Detektor 92 angezeigt werden. Ein Detektor 96 zum Erfassen eines Durchschnittswertes der Signalamplitude E kann anstelle des Detektors 92 oder zusätzlich dazu angeordnet sein.
Die Erfindung wurde zwar nur zur Veranschaulichung unter Bezug auf ihre nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele beschrieben, aber es versteht sich, daß zahlreiche Modifizierungen und Veränderungen vorgesehen sein können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er durch die Ansprüche definiert ist.
So können beispielsweise wie bei den durchlässigen Schlitzen 74 und 76 von Fig. 14 sowohl lineare als auch schraubenförmige Rippen 34 und 36 angeordnet sein.

Claims

1. Anordnung zur Überwachung der axialen sowie der radialen Verschiebung einer Drehwelle (30) zur Überwachung der axialen sowie der radialen Abnutzung eines Lagers, das die Welle (30) drehbar stützt, die folgendes aufweist:

- wenigstens zwei Markierungen, die an oder in der Oberfläche der Welle (30) vorgesehen sind und sich entlang ihrer Länge erstrecken;

- einen Detektor (38, 44, 78, 82), der von der Welle (30) beabstandet ist und auf den Durchgang einer Markierung reagiert, indem er ein Signal ausgibt, dessen Amplitude den Abstand zwischen der Markierung und dem Detektor (38, 44, 78, 82) angibt, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Winkelabstand zwischen den Markierungen in Axialrichtung der Welle (30) zunimmt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (38; 44; 78; 82) auch die Drehrichtung ableitet, indem von den Markierungen an der Drehwelle (30) abgeleitete Signale verglichen werden, wobei die Markierungen in der Lage sind, für unterschiedliche Markierungen unterschiedliche Signale zu erzeugen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen Rippen (34, 36, 46, 48, 50) an der Drehwelle (30) sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen Nuten (40, 43, 52, 54, 58, 60) in der Drehwelle (30) sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen einen Permanentmagneten aufweisen.

6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen eine Lichtquelle aufweisen.

7. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen ein Licht reflektierendes Element aufweisen.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen konkav oder konvex und/oder schraubenförmig entlang der Drehwelle (30) ausgebildet sind.