在許多工程設(shè)備的應(yīng)用上，獲取部件在轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng)時(shí)的準(zhǔn)確信息是非常重要的。而隨著各種行業(yè)生產(chǎn)流程正追求更高程度的自動(dòng)化，精確的運(yùn)動(dòng)控制也變得越來(lái)越重要。此外，為降低生產(chǎn)成本，制造商也需要一個(gè)整體的解決方案，以設(shè)計(jì)出更加輕巧簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)(→圖1)，例如通過(guò)傳感器軸承單元，可以得到以下信號(hào)：
1.轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)
2.速度
3.轉(zhuǎn)動(dòng)方向
4.相對(duì)位置/計(jì)數(shù)
5.加速度或減速度
SKF傳感器軸承單元
SKF傳感器軸承單元(→圖2)是機(jī)電合一體化的裝置，包含了傳感器和軸承領(lǐng)域的技術(shù)。實(shí)際上，這種軸承單元是一種用途廣泛的球軸承和屏蔽式傳感器的結(jié)合體。傳感器的主體、脈沖圈和軸承是以機(jī)械方式互相連接，組成一個(gè)可以現(xiàn)成安裝的裝置。
SKF設(shè)計(jì)的專(zhuān)利傳感器軸承單元，是一個(gè)簡(jiǎn)單和堅(jiān)固的裝置，組成部分包括：
·SKF探索者深溝球軸承
·SKF有源傳感器
SKF傳感器軸承單元是一種特殊設(shè)計(jì)的裝置，可以用作電機(jī)和機(jī)械控制中的增量式編碼器。它特別適用于異步電動(dòng)機(jī)的控制，因?yàn)檫@種編碼器可以準(zhǔn)確可靠的提供出大多數(shù)異步電動(dòng)機(jī)控制時(shí)所需要的編碼信號(hào)。這種單元適用于內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)和外圈固定的應(yīng)用，但亦可根據(jù)要求，提供用于內(nèi)圈固定和外圈轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，例如運(yùn)輸帶系統(tǒng)中的應(yīng)用。有關(guān)詳細(xì)信息、請(qǐng)向SKF查詢(xún)。
SKF探索者深溝球軸承
SKF探索者深溝球軸承適用于高轉(zhuǎn)速的應(yīng)用，而且堅(jiān)固耐用，并無(wú)需經(jīng)常維護(hù)。這種軸承不僅可以承受相當(dāng)?shù)膹较蜇?fù)荷，還能同時(shí)承受軸向負(fù)荷，并用作固定端軸承，在兩個(gè)方向上作軸向定位。此外，這種軸承還有高精度、低噪聲和低摩擦等特點(diǎn)。有效的密封和預(yù)裝有高質(zhì)量的潤(rùn)滑脂，能提供軸承終身潤(rùn)滑，而且無(wú)需維護(hù)。
SKF有源傳感器裝置
SKF傳感器軸承單元內(nèi)的有源傳感器，設(shè)計(jì)緊湊和堅(jiān)固，功能有如一個(gè)增量式編碼器。它可以在零速及零速以上提供精確的測(cè)量。其主要組件包括脈沖圈和帶連接電纜的傳感器主體。復(fù)合式的磁化脈沖圈連接在軸承的內(nèi)圈上。根據(jù)不同的軸承尺寸，分成若干數(shù)量的南北極。每一轉(zhuǎn)能輸出32至80個(gè)脈沖信號(hào)。
傳感器主體是采用SKF的專(zhuān)利技術(shù)安裝在軸承的外圈上。傳感器主體有兩個(gè)位置相反的感應(yīng)元件，可以用來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。在一個(gè)很小型的集成電路中包含了作為激發(fā)元件的霍爾發(fā)生器，以及用作信號(hào)放大和轉(zhuǎn)換的電子電路。通過(guò)施密特觸發(fā)器將霍爾傳感器產(chǎn)生的模擬正弦信號(hào)放大和轉(zhuǎn)換為方形波信號(hào)(→圖3)，根據(jù)超前的信號(hào)便可確定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。
兩個(gè)傳感器可以提供雙倍數(shù)量的脈沖，以標(biāo)準(zhǔn)軸承一個(gè)傳感器能提供64個(gè)脈沖計(jì)算，即每一轉(zhuǎn)可提供128個(gè)脈沖。在計(jì)算脈沖的上升邊和下降邊沿時(shí)，最高可得到每轉(zhuǎn)256個(gè)脈沖，即相應(yīng)的分辨率為1,4度。
有源傳感器需要外接電源并通過(guò)集電極開(kāi)路電路將信號(hào)輸出。
一般資料和數(shù)據(jù)
設(shè)計(jì)
SKF傳感器軸承單元(→圖4)包括以下組件：
·SKF探索者深溝球軸承，一側(cè)帶RS1接觸式密封，外圈帶止動(dòng)環(huán)槽(a)
·磁脈沖圈(b)
·傳感器主體(c)
·連接電纜(d)
軸承帶密封圈的另一側(cè)，脈沖圈和傳感器主體形成一個(gè)有效的迷宮式密封。脈沖圈是一個(gè)復(fù)合磁圈，根據(jù)不同的軸承尺寸，有一定數(shù)量的南北極(在32至80之間)。脈沖圈連接裝在軸承的內(nèi)圈上。
傳感器主體內(nèi)有兩個(gè)嵌入式的霍爾感應(yīng)器，并安裝在軸承的外圈上，這方面是SKF的一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)。連接電纜往徑向方向伸出，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度約500mm。為了配合與其它電子裝置之間不同的連接方式，SKF傳感器軸承單元(→圖5)能提供三種不同的設(shè)計(jì)：
·設(shè)計(jì)1：無(wú)連接插頭
·設(shè)計(jì)2：AMP Superseal連接插頭，AMP Nos.282106-1和282404-1
·設(shè)計(jì)3：AMP Mate-N-Lock連接插頭，AMP Nos.350779-1，350811-1和350924-1
尺寸
SKF傳感器軸承單元是基于62系列的SKF探索者深溝球軸承，直徑符合ISO 15:1998標(biāo)準(zhǔn)，但由于軸承的一側(cè)連接著傳感器，因此寬度稍大于標(biāo)準(zhǔn)的軸承。
公差
根據(jù)不同的軸承尺寸，SKF傳感器軸承單元內(nèi)的軸承根據(jù)P5公差(d≤25mm)或P6公差(d≥30mm)制造，公差范圍符合ISO 492:2002標(biāo)準(zhǔn)，參見(jiàn)在129頁(yè)和130頁(yè)的表7和表8。
內(nèi)部游隙
SKF傳感器軸承單元的標(biāo)準(zhǔn)徑向內(nèi)部游隙為C3，符合ISO 5753:1991標(biāo)準(zhǔn)中深溝球軸承的規(guī)定。徑向內(nèi)部游隙范圍列在產(chǎn)品表中，僅適用于未安裝和無(wú)測(cè)量負(fù)荷的軸承。
允許轉(zhuǎn)速
SKF傳感器軸承單元的允許轉(zhuǎn)速符合相應(yīng)于密封軸承的極限轉(zhuǎn)速。如果傳感器軸承單元需要在高于產(chǎn)品表中的極限轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，請(qǐng)先向SKF查詢(xún)。
運(yùn)行溫度范圍
SKF傳感器軸承單元經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)試，適用工作溫度范圍在-40至+120℃之間。如果需要長(zhǎng)時(shí)間在超過(guò)+120℃或最高達(dá)到+150℃的溫度下運(yùn)作，請(qǐng)先向SKF查詢(xún)。
電氣接口數(shù)據(jù)
有源傳感器需要在5至24V之間的穩(wěn)定電壓下才可以工作，并通過(guò)一個(gè)集電極開(kāi)電路將信號(hào)輸出(→圖6)。在供電電壓與輸出信號(hào)之間加上一個(gè)電阻，可以將輸出電流限制在20mA以下(→958頁(yè)的表1)。信號(hào)輸出的特性可參見(jiàn)958頁(yè)的表2。
電磁兼容性
SKF傳感器軸承單元可以在符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50082-2所描述的電磁環(huán)境下運(yùn)作。
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表1 |
| 電氣參數(shù) |
|
| 電壓 |
建議電阻值 |
|
| |
R |
P |
| V |
Ω |
W |
| 5 |
270 |
0,25 |
| 9 |
470 |
0,25 |
| 12 |
680 |
0,25 |
| 24 |
1500 |
0,5 |
| |
表2 |
| 信號(hào)輸出的特性 |
|
| 特性 |
技術(shù)數(shù)據(jù) |
| 信號(hào)類(lèi)型 |
數(shù)字方形波 |
| 信號(hào)數(shù)量 |
2 |
| 相移 |
90度 |
| 工作周期 |
一個(gè)周期的50% |
傳感軸承尺寸的選擇
在考慮軸承的功能時(shí)，選擇SKF傳感器軸承單元的所需尺寸時(shí)，可以根據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)深溝球軸承的方法(參見(jiàn)→從49頁(yè)開(kāi)始的“軸承尺寸的選擇”一節(jié)的說(shuō)明)。
傳感器軸承單元的應(yīng)用
在支承一根軸時(shí)，通常需要兩個(gè)軸承；一個(gè)固定端軸和一個(gè)浮動(dòng)端軸承。由于SKF傳感器軸承單元主要用作固定端軸承，在軸的另一端需要由一個(gè)浮動(dòng)端軸承支承。如果SKF傳感器軸承單元需要承受作用在兩個(gè)方向的重負(fù)荷，在安裝時(shí)，應(yīng)將較重的軸向負(fù)荷作用在軸承裝有傳感器的另一側(cè)。
徑向定位
根據(jù)一般的公差配合，內(nèi)圈與軸之間應(yīng)為過(guò)盈配合，而外圈與軸承座之間應(yīng)為間隙配合。由于軸承單元的連接電纜往徑向方向伸出，基本上已確定了外圈與軸承座之間的相對(duì)位置。在軸承座或軸承座的端蓋罩必須留有足夠空間的電纜槽(→圖7)。建議在軸承座上加工一道寬度約9至15mm的徑向凹槽，以防止連接電纜因過(guò)度轉(zhuǎn)動(dòng)而受到損壞。
軸定位
過(guò)盈配合的內(nèi)圈通?？梢酝ㄟ^(guò)軸肩、隔套或定位環(huán)等，將其在兩個(gè)方向上進(jìn)行定位。根據(jù)不同的軸承尺寸，外圈的軸向定位可以采用不同的方法。
內(nèi)徑25mm或以下的軸承，可以把外圈裝有傳感器的另一側(cè)靠在軸承座的孔肩以作軸向定位。
·如果軸承僅僅承受一個(gè)較輕的軸向負(fù)荷，或者沒(méi)有另一個(gè)方向的軸向負(fù)荷，那么在軸承座內(nèi)用一個(gè)定位環(huán)對(duì)軸承的傳感器一側(cè)進(jìn)行定位便已足夠(→圖7)
·在需要承受重軸向負(fù)荷的情況下，SKF建議通過(guò)以螺栓將端蓋鎖緊在軸承座上對(duì)軸承定位。這里，端蓋和軸承座之間的鎖緊是通過(guò)傳感器軸承外圈的定位環(huán)進(jìn)行
對(duì)于較大的軸承，應(yīng)把外圈裝有傳感器的另一側(cè)靠在軸承座的孔肩。而在裝有傳感器的一側(cè)，可以通過(guò)以下的方法作軸向定位：
·利用一個(gè)薄壁的隔套，并帶開(kāi)槽以讓連接電纜通過(guò)，隔套的一端靠在軸承上，另一端靠在一個(gè)卡環(huán)上(→圖8)
·以螺栓鎖緊在軸承座上的端蓋
擋肩的尺寸可參見(jiàn)產(chǎn)品表。如果需要更詳細(xì)的信息，請(qǐng)參閱“SKF傳感器軸承單元”型錄(SKF Sensor-Bearing Units-concentrate intelligence in your motion control)或向SKF查詢(xún)。
安裝
安裝SKF傳感器軸承單元時(shí)，必須小心避免損壞傳感器和連接電纜。SKF可根據(jù)要求提供有關(guān)安裝和連接的指導(dǎo)和服務(wù)，詳細(xì)情況請(qǐng)向SKF查詢(xún)。
潤(rùn)滑和維護(hù)
SKF傳感器軸承單元是一個(gè)帶密封、可現(xiàn)成安裝和隨時(shí)使用的軸承單元。單元內(nèi)的軸承裝有聚脲基潤(rùn)滑脂，能提供軸承的終身潤(rùn)滑，工作溫度范圍在-40至+120℃之間。潤(rùn)滑脂填充量是根據(jù)軸承的大小而定。SKF傳感器軸承單元本身是無(wú)需維護(hù)的。 
