圖1 通過軸承部位的“簡單數(shù)字化”，不需要大量研發(fā)費(fèi)用，便能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)器生產(chǎn)流程參數(shù)的監(jiān)控
由于軸承是收集數(shù)據(jù)的最佳位置，那么如果企業(yè)運(yùn)行管理人員能夠在機(jī)器的軸承處測量機(jī)器現(xiàn)有的載荷和偏移的話，那么便可有效的評估生產(chǎn)流程中作業(yè)機(jī)器的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)。在此：測量越精準(zhǔn)和所檢測的測量值數(shù)量越多，數(shù)字化影像則越加清晰。在這樣的背景下，Schaeffler 公司在2017年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上介紹了可靈活組態(tài)的FAG-Variosense軸承。在應(yīng)用中，該型軸承能夠與各種不同測量值的測量組合裝置相適配(圖2)。
圖2 Schaeffler公司研制的各種不同規(guī)格的Variosense滾珠軸承
作為機(jī)電一體化研發(fā)專家的Schaeffler公司為了能夠在結(jié)構(gòu)高度僅有7?mm的環(huán)狀外殼內(nèi)集成多個(gè)傳感器元件，以便使可靈活組態(tài)的FAG- Variosense軸承能夠在應(yīng)用中與各種不同測量值的測量組合裝置相適配(圖3)。該傳感器組的結(jié)構(gòu)空間大約相當(dāng)于徑向軸密封圈的空間大小。為了操作控制簡單，該傳感器組的外殼與徑向軸密封圈的外圈固定在一起，而旋轉(zhuǎn)的測量件則與軸承內(nèi)環(huán)固定連接在一起。這樣，便形成了一個(gè)結(jié)構(gòu)很緊湊的單元。
圖3 Schaeffler公司研制的Variosense軸承的具體結(jié)構(gòu)件
客戶可自主選擇傳感器元件組合
在此，傳感器元件組合的一個(gè)重要標(biāo)志是能夠根據(jù)客戶的具體應(yīng)用中個(gè)性化的測量值大小的不同來確定傳感元件組合。迄今為止，客戶使用的是4個(gè)傳感器的組合。該傳感器元件組合所測量的測量值如下：
● -40～125℃范圍內(nèi)的溫度;
● 最大為17000 轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)數(shù)，包括旋轉(zhuǎn)方向的識別;
● 轉(zhuǎn)數(shù)以及每轉(zhuǎn)的56～96脈沖的定位(與結(jié)構(gòu)大小相關(guān));
● 長期趨勢報(bào)告的有效振幅和分辨度為1?μm的最大徑向軸位移。
傳感器軸的徑向軸承力是通過傳感器軸的徑向軸位移的實(shí)時(shí)測量值按照計(jì)算機(jī)的邏輯關(guān)系來進(jìn)行確定的。如果在Schaeffler公司的云計(jì)算服務(wù)里將所涉及到的傳動(dòng)支路作為Bearinx 計(jì)算軟件的計(jì)算原則來進(jìn)行設(shè)置的話，那么由這些數(shù)據(jù)還能間接確定其他軸上的以及機(jī)器元件上力，如齒嚙合和扭矩。這樣便能夠得知所監(jiān)控機(jī)器和設(shè)備的作業(yè)流程參數(shù)的重要數(shù)據(jù)，由此可為企業(yè)的經(jīng)營者帶來額外的益處。如企業(yè)經(jīng)營者可由此很容易的檢測機(jī)器和設(shè)備的過載，并能很容易的實(shí)現(xiàn)機(jī)器和設(shè)備的扭矩限制以及在有些情況下實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置的關(guān)閉。
總的說來，Schaeffler公司提供的Variosense軸承的傳感器部件可用于機(jī)器和設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制，可用于計(jì)算如滾動(dòng)軸承或機(jī)器設(shè)備的剩余使用壽命或是監(jiān)控生產(chǎn)流程中機(jī)器和設(shè)備部件的嚙合度。此外，Schaeffler公司提供的傳感元件組合基本方案還可提供一種選擇，即在結(jié)構(gòu)空間相同的情況下可實(shí)現(xiàn)未來應(yīng)用于檢測其他測量值的可能性。
目前，Schaeffler公司所實(shí)施的第一步是向顧客提供推廣6205～6210系列的Variosense軸承。該公司所提供的產(chǎn)品范圍中還包括有一個(gè)用于機(jī)器和設(shè)備供電、信號處理和聯(lián)網(wǎng)的交互盒(Interfacebox)。Variosense軸承可在12～30?V的電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。
在標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)空間里的通用使用范圍
用戶目前對該項(xiàng)目的咨詢集中在對這些可組態(tài)的軸承通用應(yīng)用領(lǐng)域方面。從農(nóng)業(yè)和建筑機(jī)械、電動(dòng)汽車、堆垛機(jī)和作業(yè)設(shè)備以及輸送技術(shù)裝置的零部件、泵和電動(dòng)機(jī)到各種不同行業(yè)的應(yīng)用。用戶咨詢的不只是涉及到機(jī)器的整個(gè)聯(lián)網(wǎng)，而且也涉及到如整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備或是機(jī)器與上一級控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。許多生產(chǎn)廠家還關(guān)注到在局部運(yùn)行的機(jī)器方面，如局部運(yùn)行的機(jī)器定位控制或是在過載以及溫度過高時(shí)切斷機(jī)器的測量值的調(diào)整范圍，這樣會(huì)給生產(chǎn)廠家?guī)砀郊拥囊嫣幉⒖商嵘涓偁巸?yōu)勢。
例如，Schaeffler公司追蹤著該公司在電動(dòng)機(jī)機(jī)動(dòng)性方面所實(shí)施的Variosense軸承應(yīng)用的具體實(shí)例，也就是在叉車式堆垛機(jī)或是電動(dòng)摩托車方面的具體應(yīng)用實(shí)例。在這些應(yīng)用中的特別要求是要使用堅(jiān)實(shí)耐用的集成進(jìn)軸承的傳感器，以避免其受到環(huán)境因素的影響。這里，最重要的是轉(zhuǎn)數(shù)檢測與區(qū)域調(diào)節(jié)范圍的連接。在傳動(dòng)裝置連接中，Variosense軸承的應(yīng)用是為了檢測負(fù)荷。在此，與通過測量發(fā)動(dòng)機(jī)的電流的方法相比，軸承里的測量位置是最有利的測量位置，且測量不受電流線路的影響。在此類應(yīng)用中，通過負(fù)荷數(shù)據(jù)分類和連接云計(jì)算服務(wù)，也能夠計(jì)算和確定設(shè)備剩余使用壽命。
