ES2253692T3 - Maquina retificadora de un rotor con un cabezal rotatorio de dos muelas. - Google Patents
Maquina retificadora de un rotor con un cabezal rotatorio de dos muelas.Info
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Abstract
La máquina (1) rectificadora de los álabes de un rotor (2) de turbina o de un compresor, tiene un cabezal (6) rotatorio provisto de dos muelas (7,7'') diferentes para el rectificado de rotores (2), tres carros (8,9,10) del cabezal para el desplazamiento lineal y angular del cabezal, una unidad (16) de control de la máquina provista de un control numérico CNC para el cálculo de la posición de rectificado de cada muela, un sensor (19) óptico para la medición del radio R de los álabes, y un dispositivo (12,13) de perfilado individual de cada muela soportado en un carro (14,15) con medios para su desplazamiento lineal (U,C), que actúa automáticamente durante el rectificado sin alteración de la posición de la muela.
Description
Máquina rectificadora de un rotor con un cabezal
rotatorio de dos muelas.
La presente invención está relacionada con
máquinas de rectificado de álabes de turbina o de impulsores o
similares, (ver por ejemplo
US-A-4376357).
El problema que resuelve la presente
invención es la construcción de una máquina rectificadora con
un cabezal rotatorio de dos muelas de rectificado, controlando las
operaciones de rectificado de las puntas de los álabes de un rotor,
y de perfilado de la muela rectificadora simultáneamente durante el
curso del ciclo de rectificado de una etapa de rotor, mediante una
unidad de control para el posicionamiento de las muelas y de los
dispositivos de perfilado, y un sensor óptico para la medición del
radio de los álabes.
Una máquina rectificadora de álabes de rotor de
turbina es conocida desde la publicación
US-A-5704826, en donde el cabezal
está provisto de dos muelas de diferentes características para
rectificar diferentes rotores por su aleación y anchura de álabe,
que evita el reemplazamiento de una muela y el inicio otra vez del
proceso de ajuste de la posición angular y lineal del cabezal de la
nueva muela relativa al nuevo rotor, como es necesario efectuar con
las máquinas con cabezal de una sola muela. En la máquina
rectificadora descrita en la publicación
US-A-5704826, los desplazamientos
angular y lineal del cabezal para posicionar la segunda muela son
controlados por una unidad de control de la máquina provistas de un
CNC, la cual calcula las coordenadas de la nueva posición a partir
de datos geométricos relativos a las dos muelas, con la cooperación
de un sistema óptico de medición para la alineación de la muela y
la medición del radio de las puntas de los álabes.
Un ejemplo de sistema óptico para la alineación
de la muela y la medición del radio de los álabes durante el curso
del rectificado a alta velocidad del rotor, controlado
estroboscópicamente entre 1500 r.p.m. y 3000 r.p.m., es divulgado
en la publicación US-A-4566225,
siendo la intensidad de la luz recibida en el sensor representativa
de la altura o radio de los álabes, pero aquí el sensor óptico
utiliza un haz de luz infrarrojo.
Para obtener en las puntas de los álabes la curva
de perfil deseada, la muela ejecuta desplazamientos incrementales
micrométricos del cabezal de muelas en ambas direcciones axial y
radial relativas al rotor durante el curso del rectificado. La
abrasión debida al uso de la muela de rectificado obliga a
compensar el desgaste y a corregir las irregularidades de su
superficie mediante un dispositivo de perfilado de la muela. Las
irregularidades superficiales de la muela provocan la aparición de
rebabas en las puntas de los álabes, que afectan a la medición del
radio de los álabes llegando a ocasionar un exceso de rectificado.
Una máquina conocida como la divulgada en la publicación
EP-0592112-A, tiene un dispositivo
de perfilado provisto de un rodillo de diamante, soportado sobre un
carro. Esta máquina conocida tiene los inconvenientes de que
dispositivo de perfilado está separado del cabezal de muela y
situado detrás de él, y el perfilado de la muela es ejecutado una
vez terminado el ciclo de rectificado de una etapa de rotor, o
también en el intermedio de un ciclo de rectificado, parando la
operación de rectificado para separar el cabezal de su posición de
trabajo y llevar la muela hasta el rodillo. La máquina conocida
después del perfilado tiene que posicionar ajustadamente de nuevo
la muela en contacto con las puntas de los álabes para continuar el
ciclo de rectifica-
do.
do.
La máquina de rectificado de la presente
invención está definida por las características de la
reivindicación 1. La invención proporciona una máquina de
rectificado de álabes de rotor de compresor o de turbina,
comprendiendo un cabezal de dos muelas diferentes cuyo
posicionamiento es gobernado por una unidad electrónica de control
de la máquina en cooperación con un sistema óptico de medición del
radio de los álabes durante la operación de rectificado, y un
dispositivo de perfilado de la muela asociado al cabezal de muelas,
el cual es accionable automáticamente además de en momentos
prefijados del ciclo de rectificado, durante el curso del
rectificado en respuesta a una indicación de la señal de medición
generada por el sistema óptico.
La unidad de control electrónica además de los
desplazamientos angular y lineal del cabezal de muelas durante el
rectificado, controla el posicionamiento de una u otra muela sobre
cada etapa de rotor, mediante el cálculo basado en las dimensiones
y distancias geométricas de ambas muelas. El sistema óptico de
medida del radio de los álabes, es capaz de detectar continuamente
la presencia de rebabas en las puntas de los álabes, y la unidad de
control acciona automáticamente el dispositivo de perfilado de la
muela durante el curso del rectificado, sin alterar la posición de
la muela y su rotación, y sin la necesidad de la presencia del
operario. El dispositivo de perfilado se desplaza poniéndose el
rodillo de perfilado en contacto con la muela. De esta manera no se
interrumpe el ciclo de rectificado, deteniéndose solamente el
avance de la muela.
La Figura 1 es una vista en planta de una máquina
rectificadora de un rotor de compresor, mostrando el rectificado
de una etapa de rotor.
La Figura 2 es una vista en alzado de la máquina
rectificadora de la figura 1.
Con referencia a las Figuras 1-2,
una realización preferida de máquina (1) de rectificado de los
álabes de un rotor (2) de turbina o de compresor conforme a la
invención, comprende
- -
- una bancada (3) de máquina,
- -
- un carro (4) soportando dos pedestales (5) soporte del rotor (2) desplazables en una dirección axial (Z) del rotor (2),
- -
- un cabezal (6) de muela provisto de dos muelas (7, 7') de rectificado de diferentes características,
- -
- un carro (8) del cabezal para girar el cabezal (6) un desplazamiento angular (B) alrededor de un eje (6a) central vertical, y dos carros (9, 10) del cabezal para moverlo un desplazamiento lineal de posicionamiento en dicha dirección (Z) y un desplazamiento de avance de la muela en una dirección (X) radial del rotor (2),
- -
- un dispositivo de perfilado (12, 13) respectivo de cada muela (7, 7') soportado sobre un carro (14, 15) individual asociado al cabezal de la muela,
- -
- una unidad de control (16) electrónica comprendiendo un control numérico CNC para calcular y controlar los desplazamientos de dichos carros, y
- -
- un sistema (16, 24) para la medición del radio (R) de los álabes comprendiendo un sensor (19) óptico alineado según un eje de referencia (11) (Fig.1) con la etapa (2a) de rotor y la muela (7) que está trabajando, y un instrumento de medida tal como un ordenador PC, que transmite una señal (21) representativa de la alineación de la muela (7) o de la muela (7'), y de la medida obtenida del radio (R) a la unidad de control (16).
El carro (8) del cabezal proporciona al cabezal
(6) una rotación de hasta 180° alrededor de un eje (6a) central
vertical, para la conmutación de una muela (7) (Fig. 1 y 2) por una
segunda muela (7') seleccionada para el rectificado de un segundo
rotor (2) distinto del anteriormente rectificado. Un desplazamiento
angular (B) del carro es efectuado para su inclinación relativa al
radio (R) de los álabes, en dependencia de la curva de perfil de
las puntas (25) de álabes que se rectifican. Para el
posicionamiento de dicha segunda muela (7') enfrentada en contacto
con las puntas (25) de los álabes de un segundo rotor (2), los
carros (9, 10) proporcionan al cabezal (6) los desplazamientos
lineales en las direcciones (Z y X), además de los desplazamientos
incrementales de translación y de avance "W" de la muela
durante el rectificado. El cálculo de la posición de la segunda
muela (7') es realizado por el control numérico CNC en función de
los diámetros (D1 y D2) de las dos muelas (7, 7'), y de la
distancia diagonal (30) entre las superficies de ambas muelas (7,
7') (Fig. 1).
El dispositivo de perfilado
(12-15) comprende un respectivo carro (14, 15)
soportando un rodillo (12, 13) de diamante, los carros (14, 15)
están incorporados al cabezal (6) de muelas para acompañar a una
respectiva muela (7, 7') en sus desplazamientos lineales (X, Z) y
angular (B). Los carros (14, 15) se proyectan por encima del
cabezal (6), y se desplazan verticalmente con su rodillo (12, 13)
para el perfilado de su correspondiente muela (7, 7') efectuando
respectivamente un desplazamiento "U" ó "C" lineal de
aproximación desde una posición retraída por encima de la muela
(7), y de avance del rodillo (12, 13) durante el perfilado. Los
carros (14, 15) están provistos de un husillo (14', 15') para su
desplazamiento lineal gobernado por la unidad de control (16),
efectuando el perfilado sin que la muela (7, 7') tenga que
retirarse de su posición de contacto con la etapa (2a) de rotor que
está rectificando.
En un ejemplo de realización de la máquina (1)
rectificadora, el sensor óptico (19) comprende una fuente (26) de
luz que emite un haz colimado (28) y un fotodetector (27)
electrónico, dispuestos en dos brazos opuestos (19a, 19b) de un
soporte en forma de arco (Fig.2) de mayor dimensión que la
circunferencia de las etapas (2a) de rotor. Los brazos opuestos
(19a, 19b) del sensor se sitúan abarcando la etapa (2a) de rotor
que se rectifica. Para ello el sensor óptico (19) está soportado
sobre un carro (18), que es desplazable en la dirección "Z"
axial para trasladar el sensor (19) de una etapa (2a) de rotor a
otra, y en una dirección "Y" para realizar un avance radial
hacia los álabes (2a) de rotor. El haz colimado (28) ilumina en su
totalidad los álabes que en su rotación pasan entre la fuente (26)
y el fotodetector (27), recibiendo este último una imagen de
sucesivos claros y oscuros de intensidad de luz correspondiente al
cruce de cada álabe (25) con el haz (28). El ordenador PC recibe
una señal eléctrica {21) ondulante (no representada en los dibujos)
en cada revolución, que es representativa del valor absoluto del
radio (R). La señal (21) no es afectada por la altura de los álabes
interpuesta en el haz (28). El ordenador PC adquiere y procesa la
señal (21) y la combina con una señal (24) de la velocidad de
rotación del rotor (2) proveniente de un "encoder" (17) del
eje del rotor, y la señal (22) resultante es conectada a la unidad
de control (16), para el control del rectificado y del perfilado.
Las alteraciones con respecto a los valores de la señal ondulante
(21) provocadas por las rebabas en los álabes son detectadas por la
unidad de control (16) en cada momento del ciclo de rectificado,
actuando automáticamente el dispositivo (12-15) de
perfilado correspondien-
te.
te.
Claims (3)
1. Máquina de rectificado de los álabes de un
rotor de turbina o de compresor comprendiendo,
- una bancada (3) de máquina soportando un rotor
(2) de varias etapas (2a) de álabes rotando a alta velocidad,
- un cabezal (6) de muela provisto de dos muelas
(7, 7') de rectificado conmutables una por otra en la posición de
rectificado enfrentada a los álabes (2a) del rotor para el
rectificado de sucesivos rotores (2),
- un dispositivo (12-15) de
perfilado individual de cada muela (7, 7'), provisto de un
respectivo útil (12-13) de perfilado y de medios
(14-15) para su desplazamiento (U, C) lineal
relativo a la muela,
- una unidad de control (16) electrónica provista
de un control numérico CNC para controlar los desplazamientos del
rotor (2) y del cabezal (6) de muela en una dirección (Z) axial, y
en las direcciones radial (X) relativa al rotor y angular (B), y
dichos desplazamientos (U, C) del dispositivo
(12-15) de perfila-
do,
do,
- un sistema (16-24) óptico de
medición del radio (R) de los álabes de la etapa (2a) de rotor
siendo rectificada, acoplado a la bancada (3) de la máquina y
provisto de un sensor (19) óptico alineado con dicha etapa (2a) de
rotor en rotación y una de dichas muelas (7, 7'),
- dicho cabezal (6) siendo soportado por un carro
(8) rotatorio del cabezal y dos carros (9, 10) del cabezal
lineales efectuando dichos desplazamientos (Z, X, B) del cabezal
(6), calculados a partir de datos geométricos (D1, D2, 30)
relativos a las dos muelas (7, 7'), para el posicionamiento de una
segunda muela (7') para el rectificado de un segundo rotor (2)
consecutivo,
- caracterizado en que dicho sistema
(16-24) para la medición del radio (R) de los
álabes en cooperación con la unidad de control (16) efectúa una
detección continua de rebabas en los álabes (2a) durante el
rectificado, mediante una medida de las perturbaciones de dicho
radio (R), y en que
- dicho dispositivo de perfilado (12, 13)
individual está montado sobre un carro soporte (14, 15) en una
posición relativa al cabezal (6) de muelas asociado con él, y que
actúa automáticamente efectuando el útil de perfilado (12, 13)
dicho emplazamiento (U, C) y perfilando la muela (7, 7') en función
de dicha detección continua de rebabas por el sistema
(16-24) de medición, sin detenerse el proceso de
rectificado del rotor (2) con la muela (7, 7').
2. Máquina de rectificado de los álabes de un
rotor según la reivindicación 1, en donde las dos muelas (7, 7') se
sitúan una a cada lado del cabezal, y dicho útil (12, 13) de
perfilado individual está soportado en un carro (14, 15)
incorporado al cabezal (6) y proyectado por encima de él acoplado a
un husillo (14', 15') propio del carro (14, 15), efectuando los
desplazamientos (U, C) verticales de aproximación a la muela (7,
7') y de avance durante el perfilado.
3. Máquina de rectificado de los álabes de un
rotor según la reivindicación 1, en donde dicho sensor óptico (19)
está soportado sobre un carro (18), que es desplazable en una
dirección "Y" para realizar un avance radial horizontal hacia
la etapa (2a) de álabes de rotor en operación, y tiene dos brazos
opuestos emisor y receptor (19a, 19b) de luz que se sitúan
abarcando la etapa (2a) de rotor.
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