[发明专利]具有定位装置的滚动轴承

说明书

本发明涉及一种滚动轴承，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。

现有技术

本发明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。

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。

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。

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。

发明内容

因此，本发明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。

该目的通过具有权利要求1的特征的滚动轴承来实现。

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。

根据本发明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，根据本发明的定位系统对外部干扰和老化效应不敏感。

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。

在一定意义上，本发明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。