具有传感器化遮蔽件的轴承单元

技术领域

本发明涉及一种设置有传感器化(/带传感器的)(sensorized)遮蔽件(/防护罩)(shield)的轴承单元。这种轴承单元适用于制造领域(/制造部门)中的应用，特别是适用于大理石切割行业中的应用。

背景技术

在制造行业中，特别是在大理石切割行业中的应用中，由于已知类型的轴承单元在轴向上彼此相邻地(/邻近地)安装以形成轴承单元的“组(/包)(pack)”，因此它们必须具有很受限制的轴向尺寸，并且该尺寸限制使得需要使用在轴承单元的组件的选择方面特别复杂、甚至昂贵的技术方案，这些组件虽然具有小的总轴向尺寸，但仍必须具有高水平的性能。

因此，在上述背景中，轴承单元通常具有固定到旋转元件(大理石行业中的典型旋转速度为约750r.p.m.)的第一组件(例如，径向外圈)以及固定到固定元件的第二组件(例如，径向内圈)。如已知的，在通常情况下，径向内圈是可旋转的并且径向外圈是固定的(/静止的)(stationary)，但是在其他应用(诸如，所描述的应用)中，外圈旋转而内圈是固定的。在任何情况下，在滚动轴承单元中，一个圈相对于另一个圈的旋转通过位于第一组件的圆柱形表面与第二组件的圆柱形表面之间的多个滚动体来实现，这些表面通常被称为滚道。滚动体可以是球、圆柱形或圆锥形滚子、滚针滚子或类似的滚动体。

还已知的是，轴承单元具有密封部件，用于防止外部污染物并且用于相对于润滑剂进行密封。通常，密封部件由过盈配合(/干涉配合)(interference fitted)在轴承单元的圈中(例如，径向外圈中)的座(seat)中的成形遮蔽件(/防护罩)(shield)构成，并且可以由金属材料、塑料材料(例如，PTFE)或复合材料制成。

大理石切割机的轴承单元经受(/承受)高温。轴承单元以“组”形式组装的事实使得难以消散(/散发)由在轴承单元的圈的相对旋转期间生成的滚动摩擦产生的热量。显然，在轴承单元组(bearing unit pack)的最里面的轴承单元中，由于这些中央单元与外部环境隔离程度较高，因此散热更困难。

大理石切割机的用户必须不使他们的机器在高于110℃的温度下运行，因此必须控制温度。为此目的，使用相当大体积的冷却水，以去除尽可能多的热量，但是无法确定将在控制下减小到使得用于保持机器温度的最小水量的水的精确体积或正确(/合适)温度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种没有上述缺点的轴承单元。

该目的通过为轴承单元的密封部件的遮蔽件提供成型在其中的传感器来实现，出于监测轴承单元中的温度水平的目的，该传感器优选是以温度传感器。

出于监测最高温度水平的目的，以这种方式传感器化的轴承单元可以安装在相对于轴承单元组(/包)(pack)的中间位置。

实时知晓轴承单元的温度，使得在大理石切割机的优化或使用期间操作者能够增加或减少轴内的水的流量(/流速)(flow rate)，从而允许移除的热量随着水的流量升高而增加。这使得可以避免始终使用尽可能多的水，这在消耗和浪费方面显然是不经济且低效的解决方案。

根据本发明，提供了一种具有在所附权利要求书中限定的特征的轴承单元。

附图说明

现在将参照示出了轴承单元的实施方式的一些非限制性示例的附图来描述本发明，在附图中：

图1是用于大理石切割机的轴承单元的装配的局部示意图；

图2是根据本发明的轴承单元的优选实施方式的截面图；

图3以放大比例和截面示出了图2的轴承单元的细节；

图4a和4b以两个正交视图示出了图2的轴承单元的传感器。

具体实施方式

参照图1，数字20以简单和示意性的方式(为了清楚起见，移除(/去除)了一些部件)指示大理石切割机(marble cutting machine)，该大理石切割机适于生产厚度大幅减小(/厚度非常小)(换言之，厚度为约13mm)的大理石板(slabs)(已知且未示出)。

机器20包括多个滑轮(/带轮)(pulleys)22(仅示出了其中的四个)，用于移动和返回用于切割大理石的相应切割线(/切割丝)(cutting wires)(已知且未示出)。

滑轮22被定位为在轴向上彼此相邻(邻近)，并且它们的轴向间隔确定所述大理石板的厚度。

每个滑轮22的旋转由相应轴承单元10实现，将在下文中具体参照轴承单元10(描述)本发明的特定目的。

轴承单元10包括径向内圈33和带凸缘的径向外圈31，径向外圈31通过多个滚动体32的插入而相对于内圈33旋转，并且设置有径向外凸缘25，相应的滑轮22通过连接部件24(优选为螺丝形式)附接到径向外凸缘25。

每个轴承单元10安装为与在轴向上相邻的轴承单元10紧密轴向接触，以尽可能地减小厚度非常小的大理石板的两根相邻切割线之间的轴向距离，并且避免轴承单元之间的任何可能的轴向游隙。特别地，固定的(/静止的)(stationary)径向内圈被定位为紧密轴向接触，并且具有比径向外圈(其必须是可旋转的)的轴向厚度大的轴向厚度。

参照图2，为了确保所述大理石板的厚度大幅减小，用于大理石切割机的轴承单元10具有其自身及其组件(即，径向内圈33和带凸缘的径向外圈31)的轴向厚度在从18mm至30mm的范围内的基本特征，并且尤其地，在径向内圈33中具有内径D为至少150mm或优选为约200mm的通孔30，使得内径D的尺寸与径向内圈33中的轴向厚度t的尺寸之间的比在从6.7至11.1的范围内。该范围首先确保了合适的轴向厚度，并且组合多个相同的轴承单元10以获得厚度大幅减小的所述大理石板，因此提供了该应用所需的刚度和强度参数。此外，考虑到产生例如大理石和金刚石的磨料粉尘(/磨屑)(abrasive dust)的应用的类型，并且考虑到切割操作需要使用冷却液(基本上是水)的事实，轴承单元在两侧包括保护轴承单元10的有效密封部件35，以防止这样的污染物进入轴承单元10，并赋予轴承单元10高的强度和长的使用寿命。总之，用于大理石切割行业中的应用的轴承单元10包括：

-径向外圈31，可绕着轴承单元10的中心旋转轴线X旋转，

-固定的径向内圈33，

-成列滚动体32，介于径向外圈31与径向内圈33之间以允许径向外圈31与径向内圈33的相对旋转，滚动体32在这种情况下为球，

-保持架34，用于容纳滚动体，以将成列的滚动体32中的滚动体保持就位，

-两个密封部件35，在轴向上位于所述轴承单元10的相对侧，以将轴承单元10与外部环境密封。

在整个本说明书和权利要求书中，指示位置和取向的术语和表述(诸如，“径向”和“轴向”)应被解释为相对于轴承单元10的旋转轴线X。

为了简化说明，附图标记32将应用于单个滚动体和成列滚动体两者。

密封部件35(如图2或图3所示)介于径向内圈33与径向外圈31之间，并且包括遮蔽件(/防护罩)40，遮蔽件40抵着径向外圈31的第一座31a的支撑表面31'在轴向上朝向内侧形成密封。因此，遮蔽件40稳定地固定到径向外圈31，并且因此可与其一起旋转。

遮蔽件40包括：

-圆柱形部分41，位于径向内部，与径向内圈33创建迷宫式密封(labyrinthseal)；

-凸缘部分42，位于径向外部，稳定地装配在径向外圈31的表面31'上；

-基本上环形的中央部分43；

-截头圆锥形状的连接部分44，将凸缘部分42连接到中央部分43。

有利地，为了最佳地利用可用于密封部件的小轴向空间，遮蔽件40由复合材料制成。举例来说，可以使用的一类复合材料是非常硬的聚氨酯或POM(聚甲醛)聚缩醛树脂。

遮蔽件40通过锚固元件60(例如，金属材料的卡环(snap ring)60)保持在稳定位置。卡环60在相对于第一座31a的轴向外部位置中过盈配合到径向外圈31的第二座31b中，以在轴向上朝向外圈31的表面31'推遮蔽件40(特别是遮蔽件40的第一凸缘部分42)。

还参照图4a和图4b，根据本发明，遮蔽件40设置有传感器50，传感器50优选为用于温度测量的传感器。

有利地，传感器50经由无线电波传输数据，并且是WiFi兼容装置。通过选择WiFi技术，可以避免由遮蔽件40可旋转的事实引起的结构复杂性，因此使用布线(/电线)的解决方案将不容易实现。显然，存在用于传输传感器50的信号的其他可行的选项，例如，使用蓝牙技术。然而，应记住，根据蓝牙标准的信号具有比WiFi信号的范围低得多的范围(通常为约10m，而WiFi信号的范围为100m)。WiFi传感器的另一个优点是蓝牙传感器一次只能连接到一个装置，而WiFi传感器允许多个连接。

传感器50具有基本上平行六面体形状，并且成型在遮蔽件40的中央部分43中。传感器50具有可以从0.5mm至0.7mm变化的厚度t。该厚度范围允许传感器保持在遮蔽件40内，而不会过度弱化遮蔽件40。优选地，传感器的厚度t为0.6mm。

出于同样的原因，换言之，为了保持在具有轴对称形状的遮蔽件40内，传感器的长度L必须不超出30mm并且宽度W必须不超出7mm。

传感器的平行六面体形状实质上是由于经济考虑(而选择的)：遵循(followed)遮蔽件的圆形(circularity)的圆形传感器(round sensor)将太昂贵。

传感器50的厚度t的限制也是由于在设计阶段做出的选择，以在遮蔽件40的中央部分43内且在其轴向内侧(也就是说，面向滚动体32)留下环形边缘45。该环形边缘必须具有不小于0.2mm的厚度s，以不会不利地影响遮蔽件40在传感器50所在区域中的刚度(/刚性)。当遵循这种方法时，传感器50将不会完全成型在遮蔽件40内，而是将具有使其对用户可见的轴向外表面51。

初步测试已经证明了该解决方案的可行性：将传感器稳定地胶合到轴承单元的遮蔽件上，并且进行了用于检查大理石切割机用的新轴承单元设计的标准测试(在750r.p.m.下，8小时)。测试的结果是正面的(/肯定的)(positive)，因为它允许在整个测试期间监测遮蔽件的温度并因此监测轴承单元的温度。遮蔽件可旋转(稳定地固定到径向外圈)的事实对由传感器传输的测量结果的质量没有影响。

使用传感器化的轴承单元的解决方案具有相当大的优点。首先，它允许检查温度：用户可以将传感器化的轴承单元安装在任何特定位置(例如，轴承单元组的中央)。因此，可以监测和检查整个轴承单元组的温度，因为中央位置在热方面是最差的，因为它更难以消散由轴承单元产生的热量。如果发现温度过高，则用户可以关停机器或者可以增加冷却水的流量，而不会引起烧坏一个或多个轴承单元的风险。此外，由于用户直接检查温度，因此他可以增加进水的流量(/流速)(flow rate)或降低进水的温度，以增加能够由水消散的热量。这改善了机器的性能，并且不需要关停机器。

大理石切割机的制造商可以向终端用户提供已经利用最佳冷却水流优化的机器，以尽可能地改善机器的性能，同时降低轴承单元组(bearing unit pack)的温度。

所提出的使用传感器化的遮蔽件的解决方案是非常灵活的：具有传感器化的径向内圈的轴承单元可以根据需要与用于测量温度的系统一起提供，并且用户可以在他认为需要的任何地方自由使用这种传感器化的轴承单元。出于该目的，将优选的是采用明确标准(例如，通过使用不同的颜色)来区分传感器化遮蔽件与没有传感器的遮蔽件。

由于密封部件的设计方式(设计有通过容易移除的卡环附接的遮蔽件)，用户可以使用标准轴承单元，移除标准遮蔽件，并装配传感器化遮蔽件。这具有以下优点：不需要定制的(即，传感器化的)轴承单元，而是简单地需要传感器化遮蔽件，这显然节省了成本。此外，传感器化遮蔽件可以用在如由用户自由选择的放置在不同位置的一个或多个轴承单元中。此外，由于传感器具有寿命为几年的电池，因此即使当轴承陈旧并且必须更换时，用户也可以重复使用传感器化遮蔽件。

应理解的是，除了如上所述的本发明的实施方式之外，存在许多其他变型。还应理解的是，所述实施方式仅作为示例提供，并且不限制本发明的目的或其应用或其可行的构造。相反，尽管上面给出的描述使得本领域技术人员能够根据本发明的构造的至少一个示例来实现本发明，但应理解的是，可以设想所描述的组件的许多变型，而不会脱离如所附权利要求中限定的按照字面(/文字)上和/或根据其法律等同物解释的本发明的目的。