[发明专利]用于检测轴承负荷的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的、用于检测具有至少一个轴承环的轴承，尤其是滚动轴承的负荷的装置，以及一种如权利要求10所述的轴承，特别是滚动轴承。

背景技术

从轴承，尤其是滚动轴的实际应用中已知，在轴承的运行中，轴承的至少一个轴承环承受可逆形变。如果轴承的形变利用例如光学方法来检测，那么需要判断轴承运行时在至少一个轴承环上产生的机械负荷。

DE 102004043754B3描述了一种用于检测轴承的轴承环，尤其是滚动轴承的外环的负荷的装置。该装置包括设置在轴承外部的、用于发射可见光范围内的电磁辐射的发射器，并包括用于接收从该发射器发射出的辐射的接收器。在发射器与接收器之间构造有同样设置在轴环外部的光通道，该光通道被构造为缝隙、狭孔或穿孔的形式。如果在轴承环中出现机械形变，那么光通道的形状发生变化，特别是该光通道会缩窄，这样，接收器检测到光强度的减小并能够确定出轴承环的机械形变。缺点在于，该光通道在轴承环的外部需要很大的空间，这也是由于光通道明显垂直于滚动轴承的轴延伸的结果。另外的不利之处在于，光通道的几何形状还会通过其他的、在轴承环中出现的形变而发生改变，比如，塑料的光通道会随时间老化并逐渐变细。不利之处还在于，从发射器发射出的辐射中只有小部分到达接收器并被封锁在光通道上，这样，为了从噪声中获得能够清晰评估的信号，就需要高效的发射器以及非常灵敏的接收器。此外，光通道周围环境的诸如发射器与接收器之间的温度或空气湿度等因素也会影响测量结果。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于检测轴承的轴承环的负荷的、既节省空间又简单易用的装置。

根据本发明，对于上述装置，该目的是通过具有根据权利要求1所述的、用于如权利要求10所述轴承的特征得以实现的。

发射器与接收器之间的光导纤维体能够以尽可能不受周围环境影响的方式传输发射器接入光导纤维体中的辐射。通过在发射器与接收器之间设置光学元件也使得辐射强度不会损失。因此可以确保接收器检测到的光强度的减小是由光导纤维体，而不是其他因素造成的。

在光导纤维体中，全反射发生在其外表面上，从而使光损失在很大程度上得以避免。在全反射的情况下，位于光导纤维体中的辐射在外表面上进入到光学上更纤薄的介质上，并且辐射以与到光导纤维体外表面的距离呈指数关系衰减的方式穿入介质中。对于红外辐射，瞬逝场的有效距离处于辐射波长的数量级，也就是约为几个微米。如果光导纤维体在瞬逝场范围内的周围环境发生改变，那么由接收器检测到的光辐射强度同样发生改变，这样，在垂直于轴承的轴的方向上能够达到高的空间分辨率。

进一步证实有利的是，光导纤维体被十分纤薄地构造，因而在轴承上只需极小的空间，以及进一步地，光导纤维体在制造中费用不大，而在运行中稳定耐用。

为使轴承环处在从光导纤维体出发的瞬逝场的范围中，可以这样设计，即光导纤维体与轴承环的表面保持间距，该间距的处于瞬逝场的有效范围的数量级，也就是说基本上处在光导纤维体的光波长度的数量级中。对此，作为可选方案，可以这样设计：光导纤维体平放在轴承环的表面上，从而在光导纤维体与轴承环之间形成接触面，此时，如果轴承环负荷，则位于光导纤维体与轴承环之间的接触面的数值发生改变。

优选地提出，光导纤维体至少部分地基本上平行于轴承的轴延伸。如果要求轴承内部的滚动面在其与光导纤维体在轴承上的设置相一致的位置上，那么有可能使得轴承的负荷能够沿着轴承的圆周以在空间上得以分辨的形式被检测到，那么光导纤维体尤其能够检测到信号。

对此，作为可选方案，优选地提出，光导纤维体至少部分地以相对于轴承的轴大的、接近直角的角度延伸。因此，光导纤维体可以在局部上或者在多部分上环绕轴承环，从而能够检测到轴承环在其圆周上的平均负荷。还可以仅检测轴承环的微小负荷，或者将装置设置在宽尺寸的轴承环上，轴承环在负荷时，其外部尺寸仅发生微小的改变。

优选提出，光导纤维体被容纳在构造于轴承环的表面中的凹槽中。这样，光导纤维体不会在轴承环的外圆周上突出。