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圖1 通過軸承部位的“簡單數字化”，不需要大量研發費用，便能夠實現對機器生產流程參數的監控

由于軸承是收集數據的最佳位置，那么如果企業運行管理人員能夠在機器的軸承處測量機器現有的載荷和偏移的話，那么便可有效的評估生產流程中作業機器的現實狀態。在此：測量越精準和所檢測的測量值數量越多，數字化影像則越加清晰。在這樣的背景下，Schaeffler 公司在2017年漢諾威工業博覽會上介紹了可靈活組態的FAG-Variosense軸承。在應用中，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格的Variosense滾珠軸承

作為機電一體化研發專家的Schaeffler公司為了能夠在結構高度僅有7?mm的環狀外殼內集成多個傳感器元件，以便使可靈活組態的FAG- Variosense軸承能夠在應用中與各種不同測量值的測量組合裝置相適配(圖3)。該傳感器組的結構空間大約相當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，而旋轉的測量件則與軸承內環固定連接在一起。這樣，便形成了一個結構很緊湊的單元。

圖3  Schaeffler公司研制的Variosense軸承的具體結構件

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重要標志是能夠根據客戶的具體應用中個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℃范圍內的溫度;

● 最大為17000 轉/min的轉數，包括旋轉方向的識別;

● 轉數以及每轉的56～96脈沖的定位(與結構大小相關);

● 長期趨勢報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時測量值按照計算機的邏輯關系來進行確定的。如果在Schaeffler公司的云計算服務里將所涉及到的傳動支路作為Bearinx 計算軟件的計算原則來進行設置的話，那么由這些數據還能間接確定其他軸上的以及機器元件上力，如齒嚙合和扭矩。這樣便能夠得知所監控機器和設備的作業流程參數的重要數據，由此可為企業的經營者帶來額外的益處。如企業經營者可由此很容易的檢測機器和設備的過載，并能很容易的實現機器和設備的扭矩限制以及在有些情況下實現傳動裝置的關閉。

總的說來，Schaeffler公司提供的Variosense軸承的傳感器部件可用于機器和設備傳動系統的調節和控制，可用于計算如滾動軸承或機器設備的剩余使用壽命或是監控生產流程中機器和設備部件的嚙合度。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，即在結構空間相同的情況下可實現未來應用于檢測其他測量值的可能性。

目前，Schaeffler公司所實施的第一步是向顧客提供推廣6205～6210系列的Variosense軸承。該公司所提供的產品范圍中還包括有一個用于機器和設備供電、信號處理和聯網的交互盒(Interfacebox)。Variosense軸承可在12～30?V的電壓范圍內運行。

在標準化的結構空間里的通用使用范圍

用戶目前對該項目的咨詢集中在對這些可組態的軸承通用應用領域方面。從農業和建筑機械、電動汽車、堆垛機和作業設備以及輸送技術裝置的零部件、泵和電動機到各種不同行業的應用。用戶咨詢的不只是涉及到機器的整個聯網，而且也涉及到如整個生產設備或是機器與上一級控制系統的聯網。許多生產廠家還關注到在局部運行的機器方面，如局部運行的機器定位控制或是在過載以及溫度過高時切斷機器的測量值的調整范圍，這樣會給生產廠家帶來附加的益處并可提升其競爭優勢。

例如，Schaeffler公司追蹤著該公司在電動機機動性方面所實施的Variosense軸承應用的具體實例，也就是在叉車式堆垛機或是電動摩托車方面的具體應用實例。在這些應用中的特別要求是要使用堅實耐用的集成進軸承的傳感器，以避免其受到環境因素的影響。這里，最重要的是轉數檢測與區域調節范圍的連接。在傳動裝置連接中，Variosense軸承的應用是為了檢測負荷。在此，與通過測量發動機的電流的方法相比，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。在此類應用中，通過負荷數據分類和連接云計算服務，也能夠計算和確定設備剩余使用壽命。