[发明专利]具有集成传感器模块的载荷感测轴承

说明书

轴承组件可以包括保持在轴承外壳中的孔内的集成传感器模块。传感器模块包括至少一个应变仪，该应变仪被定向为感测作用在轴承外壳上的压力载荷。传感器模块可以在轴向压力载荷下保持在孔内。传感器模块可以包括电源和用于将指示压力载荷的信息传输到外部仪器或其他系统的有线或无线通信模块。

相关申请的交叉引用

在与本申请一起提交的申请数据表中标识了外国或国内优先权要求的任何和所有申请在此通过引用根据37 CFR 1.57并入本文。

本申请要求于2019年8月6日提交的题为LOAD SENSING BEARING WITH SENSORMODULE的美国临时申请No.62/883,577的权益，其公开内容通过引用整体并入。

技术领域

本发明总体上涉及具有集成传感器的轴承组件，并且特别地涉及具有传感器的轴承组件，该传感器被配置为在轴承组件操作时测量轴承组件上的载荷。

背景技术

经常需要在轴承工作时知道轴承上的载荷量。在一些布置中，轴承上的载荷的测量可能需要在可以进行载荷测量之前将轴承的操作暂停并部分或完全地从安装表面分离或卸载。如果需要轴承机构的连续操作，进行这样的测量可能会导致问题。此外，某些机构的关闭和重新启动可能会对机构的各个组件造成压力。例如，在该机构包括诸如旋转生物收集器的旋转结构的实施例中，停止会导致在旋转部件上的不均匀分布中的不希望的材料堆积，这会影响旋转结构的长期性能。

发明内容

在第一广义方面，提供了一种载荷感测轴承组件，包括：轴承外壳；保持在轴承外壳内的轴承元件；形成在轴承外壳中的传感器孔，该孔位于轴承外壳和轴承外壳的安装表面之间；设置在孔内的传感器模块，传感器模块包括：传感器销，其尺寸设计成适配在传感器孔内；以及应变仪，由传感器销支撑并定向以提供作用在轴承组件上的压力载荷的指示。

在传感器孔和轴承元件之间延伸的轴承外壳的一部分可以是连续结构。轴承组件可以包括至少一个保持机构，该保持机构被配置为当传感器销设置在传感器孔内时保持传感器销上的轴向压力载荷。传感器销可以具有锥形外轮廓。传感器销可以包括至少一个大致平坦的安装表面，并且其中应变仪安装在大致平坦的安装表面上。

应变仪包括多个细长迹线，这些迹线定向在大致垂直于轴承元件的旋转轴线的方向上。传感器孔可以在基本上平行于轴承元件的旋转轴线的方向上延伸。在一些实施例中，传感器孔包括通孔。在某些变型中，传感器孔包括盲孔。

传感器模块还可以包括控制器，其被配置为调节来自应变仪的信号；电源；以及通信模块。通信模块可以包括无线通信模块。传感器模块还可以包括第二应变仪，该第二应变仪被定向为对作用在轴承组件上的压力载荷不响应。

在另一个广义方面，提供了一种传感器模块，该传感器模块被配置为集成地安装在传感器外壳中的传感器孔中，该传感器模块包括：沿纵向轴线延伸的传感器销；安装表面；应变仪，由安装表面支撑并且包括在大致垂直于传感器销的纵向轴线的方向上定向的多个细长迹线，应变仪被配置为提供在垂直于轴承的纵向轴线的方向上作用在传感器销上的压力载荷的输出；电源；以及通信模块，其被配置为传输指示作用在传感器销上的压力载荷的信息。

安装表面可以包括大致平坦的安装表面。传感器销可以具有锥形外轮廓。通信模块可以包括无线通信模块。传感器模块还可以包括第二应变仪，该第二应变仪被定向为对沿垂直于轴承的纵向轴线的方向作用在传感器销上的压力载荷不响应，第二应变仪包括在大致垂直于传感器销的纵向轴线的方向上定向的多个细长迹线。