ES2307397A1 - Cabezal con rodillo para inspeccion ultrasonica de piezas por pulso-eco, para una instalacion automatica de inspeccion de piezas. - Google Patents
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Abstract
Cabezal para inspección ultrasónica con sistema de acoplamiento semiseco con un rodillo (4) con un palpador de ultrasonidos que rueda sobre una superficie (5) de una pieza a inspeccionar, que comprende un primer bastidor (1) en el que está conectado el rodillo (4) el cual pivota alrededor de un eje estacionario (4a) perpendicular al sentido de desplazamiento del cabezal (A); un segundo bastidor (2) del que emergen guías lineales verticales (6) y basculablemente conectado al primer bastidor (1) en un eje de basculación (11a) perpendicular al eje estacionario (4a); un tercer bastidor (3) verticalmente deslizante en las guías lineales (6); al menos dos actuadores de ajuste vertical (9) anclados al tercer bastidor (3) y al segundo bastidor (2); sendos ejes de pivotación (10) laterales alineados, giratoriamente conectados al primer bastidor (1) paralelamente e inferiormente al plano del eje estacionario (4a), y a los respectivos extremos del eje estacionario (4a).
Description
Cabezal con rodillo para inspección ultrasónica
de piezas por pulso-eco, para una instalación
automática de inspección de piezas.
La presente invención pertenece al campo técnico
de la inspección no destructiva de piezas de materiales compuestos
por medio de técnicas de ultrasonidos y, más particularmente, la
presente invención se refiere a un cabezal con rodillo para la
inspección ultrasónica por pulso-eco, acoplable a
instalaciones automáticas de inspección de piezas fabricadas en
material compuesto de grandes dimensiones, especialmente de piezas
utilizadas en el campo de la aeronáutica.
La inspección ultrasónica es hoy en día un
proceso muy empleado para la inspección no destructiva de piezas de
fibra de carbono. En particular, la técnica de inspección
ultrasónica por pulso-eco está basada en la
introducción de ondas mecánicas elásticas en el material a
inspeccionar, las cuales se propagan y sufren fenómenos de
reflexión, refracción, atenuación, difracción, etc. Así resulta
que, cuando se tiene un material homogéneo no se manifestará
ninguna discontinuidad en la propagación de las ondas mientras que
en el caso que el material tuviera algún defecto, las ondas no son
continuas. Para la adecuada transmisión de las ondas de
ultrasonidos es necesario un medio acoplante, como por ejemplo el
agua. Los procesos de inspección ultrasónica por
pulso-eco convencionales se basan esencialmente en
máquinas automáticas con múltiples canales para la inspección de
grandes superficies planas, y en sistemas manuales monocanales y
multicanales para inspección de pequeñas superficies.
En los sistemas automáticos empleados hasta
ahora para la inspección ultrasónica se utilizaban cabezales
rígidos o semirígidos formados por uno o más palpadores con
acoplamiento por inmersión local a la pieza a inspeccionar, por lo
que su funcionamiento era adecuado para piezas planas o semiplanas,
pero en piezas curvas planteaba el inconveniente de que este
cabezal rígido no se podía adaptar adecuadamente a las variaciones
de la superficie a inspeccionar, y por tanto, dicho cabezal rígido
no conseguía mantener el contacto con la superficie, impidiendo el
acoplamiento ultrasónico y por tanto el correcto análisis completo
de la pieza.
Por otra parte, también se conocen sistemas de
acoplamiento semiseco a la pieza a inspeccionar, que comprenden un
palpador ultrasónico dispuesto en el interior de un rodillo
fabricado en o envuelto por una goma especial hidrófila con
propiedades ultrasónicas similares a las del agua, que permiten
optimizar el acoplamiento ultrasónico entre la pieza y el palpador
y por lo tanto maximizar la energía que entra y sale del palpador.
Rodillos con palpadores ultrasónicos de este tipo han sido
desarrollados por la empresa NDT SOLUTIONS. Sin embargo, en
relación con este tipo de sistemas de acoplamiento semiseco se
presenta el problema de que todavía no existen cabezales de
rodillos con palpadores, que se puedan acoplar eficazmente a las
instalaciones destinadas a la inspección automática y completa de
piezas con grandes superficies, tales como las piezas aeronáuticas
de grandes superficies aerodinámicas, como pueden ser las alas,
estabilizadores y secciones de fuselaje de un avión.
La presente invención tiene por objeto superar
los inconvenientes del estado de la técnica más arriba
identificados mediante un cabezal que comprende al menos un
palpador ultrasónico convencional o multielemento (phased array)
alojado en un rodillo susceptible de rodar sobre una superficie de
una pieza a inspeccionar para la inspección ultrasónica por
pulso-eco de piezas de fibra de carbono, que
comprende un primer bastidor en el que pivota el rodillo alrededor
de un eje estacionario dispuesto perpendicularmente al sentido de
desplazamiento del cabezal, un segundo bastidor del que emergen
guías lineales verticales y basculablemente conectado al primer
bastidor, un tercer bastidor verticalmente deslizante en las guías
lineales, y medios de acoplamiento para acoplar el tercer bastidor
a una instalación de desplazamiento automático, cuyo cabezal
presenta además las características que se expondrán
seguidamente.
seguidamente.
Los extremos del eje estacionario del rodillo
están conectados a sendos medios de conexión verticales que, a su
vez, están giratoriamente conectados al primer bastidor mediante
sendos ejes de pivotación laterales alineados y localizados en un
plano inferior al plano del eje estacionario. De esta manera los
ejes de pivotación conforman un eje de pivotación desplazado hacia
abajo, lo cual permite posicionar el palpador o los palpadores de
ultrasonidos alojados en el interior del rodillo en posición
perpendicular a la superficie sobre la que se apoya el rodillo,
siendo esa posición perpendicular la posición óptima para la
inspección ultrasónica. Los medios de conexión verticales pueden
ser sendas pletinas verticales que comprenden cada una, una parte
superior conectada a un extremo del respectivo eje estacionario y
una parte inferior conectada a uno de los ejes de pivotación, de
tal manera que cada eje de pivotación queda conectado entre una
pletina vertical y la parte vecina correspondiente del primer
bastidor. Asimismo, los medios de conexión verticales pueden estar
provistos de medios amortiguadores a efectos de minimizar las
oscilaciones mecánicas producidas sobre el rodillo. Estas
oscilaciones se producen, por ejemplo, en las fases de aceleración
y deceleración del barrido, y pueden conducir a pequeños cambios en
la perpendicularidad del palpador o palpadores respecto de la
superficie sobre la que rueda el rodillo. La presencia de los
medios amortiguadores minimiza o hasta anula estas oscilaciones y,
por tanto, los registros tomados por el palpador o los palpadores
no se ven afectados por esas oscilaciones. Los medios
amortiguadores pueden ser, por ejemplo, rodamientos de bolas a
rótula de la serie SNL fabricados por la firma SKF, Suecia.
El primer bastidor está conectado con el segundo
bastidor mediante medios de articulación de manera que estos
bastidores son basculables entre sí en al menos un eje de
basculación perpendicular al eje estacionario, de manera que el
rodillo se mantiene en contacto con la superficie de la pieza que
está inspeccionando incluso cuando ésta presenta una inclinación
lateral. En una realización preferida de la invención, el primer
bastidor es un marco cuadrangular que comprende dos primeros lados
opuestos de los que emergen hacia abajo sendas placas verticales en
cada una de las que está giratoriamente conectado uno de los ejes
de pivotación y dos segundos lados opuestos en los que están
dispuestos sendos primeros medios de articulación, complementarios
a respectivos segundos medios de articulación dispuestos en el
segundo bastidor. Los primeros medios de articulación pueden
comprender sendos ejes de articulación dispuestos en lados opuestos
del primer bastidor, en cuyo caso los segundos medios de
articulación pueden comprender alojamientos complementarios en
sendas placas inferiormente emergentes en lados opuestos del
segundo bastidor. Alternativamente, los primeros medios de
articulación pueden comprender alojamientos en sendas placas
superiormente emergentes del primer bastidor, en cuyo caso los
segundos medios de articulación pueden comprender sendos ejes de
articulación dispuestos en lados opuestos del segundo bastidor.
El segundo bastidor está conectado al tercer
bastidor mediante al menos dos actuadores de ajuste vertical, que
pueden ser neumáticos, hidráulicos o electromecánicos, y que están
conectados cada uno por su parte extrema superior a una parte
extrema del tercer bastidor y por su parte extrema inferior al una
parte extrema del segundo bastidor. Cada actuador neumático puede
comprender un cuerpo de actuador anclado en el tercer bastidor y un
vástago accionador acoplado por su parte extrema libre al segundo
bastidor. D esta manera, a través del vástago de accionamiento, el
segundo bastidor puede acercarse a o alejarse del tercer bastidor
y, por tanto, el rodillo acoplado en el primer bastidor puede
presionarse contra, o alejarse de la superficie de la pieza sobre la
que rueda. Adicionalmente, cuando el rodillo con palpador o
palpadores ultrasónicos es del tipo de los que están fabricados de
o comprenden una envoltura de goma hidrófila elásticamente
deformable, la presión ejercida por los actuadores neumáticos sirve
para presionar dicha goma contra la superficie sobre la que rueda
el rodillo, de manera que se consigue, a través de la deformación
correspondiente de la goma, un acoplamiento optimizado con dicha
superficie. Preferentemente, cada actuador neumático está dispuesto
en una posición intermedia entre una pareja de guías lineales.
Asimismo, a fin de permitir que la tercera placa se deslice con
gran suavidad en las guías lineales cuando se accionan los
actuadores neumáticos, la tercera placa puede estar provista de
rodamientos lineales por los que se extienden las respectivas guías
lineales. Para el control de la presión de los actuadores
neumáticos, el cabezal puede estar dotado de un regulador de
presión controlado por un circuito de control gobernado por un
programa informático. Este regulador controla la presión de los
actuadores neumáticos y está alimentado por una red de aire
comprimido en sí convencional. Asimismo, el cabezal puede estar
dotado de un barómetro que indica la presión en los cilindros, cuya
presión se puede modificar mediante un mando regulador de presión
existente en el sistema neumático.
La unión del rodillo al primer bastidor por el
"eje de pivotación desplazado" permite obtener, con la ayuda
de la presión ejercida por los actuadores neumáticos, la
perpendicularidad del palpador o de los palpadores ultrasónicos
alojados en el interior del rodillo respecto a la superficie de
inspección (así como la deformación óptima de la goma del rodillo
cuando éste lo comprende), que permite obtener un acoplamiento
necesario para la obtención de los datos ultrasónicos. Así, el eje
de pivotación desplazado reduce los requerimientos de la
instalación automática en lo que se refiere a la creación y
realización de trayectorias, precisamente porque se consigue
optimizar la perpendicularidad del palpador o de los palpadores
ultrasónicos, y por tanto de los haces de ultrasonidos, respecto de
la superficie de la pieza que se inspecciona. Además, de acuerdo
con lo más arriba indicado, la placa que une el eje desplazado con
el primer bastidor contiene medios adicionales para garantizar la
perpendicularidad, basados en rodamientos de bolas a rótula que
proporcionan la libertad necesaria para el movimiento suave del
rodillo sobre la superficie a inspeccionar. Por otra parte, el
conjunto guías - placas de sujeción dota al conjunto de la rigidez
necesaria para que el segundo bastidor y por lo tanto el primer
bastidor que porta el rodillo, suban y bajen de forma suave, siendo
esto condición necesaria para que las características del
acoplamiento ultrasónico no varíen durante la inspección. Por otra
parte, el hecho de que el segundo bastidor bascule en el primer
bastidor en un eje de basculación coaxial con el sentido del
desplazamiento del rodillo, proporciona unos grados de libertad
necesarios para la inspección de diferentes configuraciones
geométricas de las superficies a inspeccionar.
En una realización preferida de la invención, el
cabezal comprende además al menos un sensor de basculación máxima
dispuesto en el primer bastidor y conectado a un sistema de control
electrónico. Preferentemente, se disponen dos de estos sensores uno
delante y otro detrás del rodillo. Los sensores de basculación
máxima se emplean para detectar una inclinación excesiva de la
superficie inspeccionada, que se traduciría en una limitación en la
calidad de los registros obtenidos. Así, si el rodillo está
posicionado en una pieza o en una zona en la que el palpador o los
palpadores no se pueden situar perpendicular a la superficie a
inspeccionar, los sensores de basculación máxima detectan este
evento y emiten la señal correspondiente que se transmite a una
unidad de control que lleva instalada una herramienta informática
que en ese caso no permite el comienzo de la inspección. Otra
finalidad de los sensores de basculación máxima es la de evitar
posibles daños en la pieza y/o en el rodillo cuando, por las
condiciones geométricas de la superficie de inspección, el rodillo
alcanza los límites máximos de basculación, en cuyo caso los
sensores de basculación máxima emiten la señal correspondiente que
es procesada por el programa en la unidad de control que entonces
ordena una parada de emergencia y provoca que los actuadores suban
el segundo bastidor y, por tanto, el rodillo. Los sensores de
basculación máxima también actúan al pasar el rodillo sobre
escalones o ventanas en la pieza, y como detectores del final de la
pieza inspeccionada. También en estos casos, los sensores de
basculación máxima emiten la señal correspondiente que es procesada
por el programa en la unidad de control que entonces ordena una
parada de emergencia y provoca que los actuadores suban el segundo
bastidor y, por tanto, que el rodillo se aparte de la superficie de
la pieza de inspección.
En otra realización de la invención, el cabezal
comprende además al menos un sistema de bloqueo de movimientos
basculantes que evita y/o al menos limita la basculación entre el
primer bastidor y el segundo bastidor. Este sistema es útil cuando
la flexibilidad de movimientos proporcionada por la basculación del
primer bastidor en el segundo bastidor no permite obtener los
resultados esperados en la inspección de la pieza, cuando se
inspeccionan zonas de la pieza en las que el rodillo no apoya
totalmente en la superficie de inspección, lo cual puede ser el
caso por ejemplo en la inspección de bordes de piezas, bordes de
ventanas, stages, etc. El sistema actúa bloqueando o, según sea
necesario, sólo limitando, la basculación del primer bastidor en el
segundo bastidor, de manera que queda posibilitado sólo o
básicamente sólo, el giro del rodillo y el movimiento según el eje
desplazado.
El sistema de bloqueo de movimientos basculantes
entre el primer bastidor y el segundo bastidor puede comprender al
menos una placa de bloqueo que emerge lateralmente del segundo
bastidor y que está dispuesta de tal forma que topa con el primer
bastidor cuando la basculación entre el primer bastidor y el
segundo bastidor llega a un ángulo de basculación máxima
predeterminado. Alternativa o complementariamente el sistema de
bloqueo puede comprender al menos un soporte de elementos
auxiliares limitador de basculación que emerge de uno de los
segundos lados del primer bastidor en dirección hacia uno de los
primera lados del bastidor, de tal forma que topa con el segundo
bastidor cuando la basculación entre el primer bastidor y el
segundo bastidor llega a un ángulo de basculación máxima
predeterminado.
También alternativa o complementariamente, el
sistema de bloqueo puede comprender al menos un sistema bloqueador
de basculación ajustable que comprende un actuador seleccionado
entre actuadores neumáticos, actuadores electromecánicos y
actuadores hidráulicos conectado por su extremo inferior a uno de
los primeros lados del primer bastidor y por su extremo superior al
segundo bastidor. El actuador permite la libre basculación del
primer bastidor con respecto al segundo bastidor en tanto en cuanto
no está activado. El accionamiento del actuador, independientemente
de la posición en la que se encuentre el primer bastidor respecto
del segundo bastidor, impide el movimiento de basculación y
garantiza que la posición relativa entre el primer bastidor y el
segundo bastidor se mantiene constante. Al dejar de accionar el
actuador, se permite de nuevo la libre basculación del primer
bastidor respecto del segundo bastidor. Actuadores de bloqueo
adecuados para el uso en el cabezal de la presente invención son,
por ejemplo, los comercializados por la empresa Provindus.
El segundo bastidor puede comprender además al
menos un sensor de basculación máxima dispuesto en el segundo
bastidor y conectado a un sistema de control electrónico que
reacciona en condiciones similares a lo descrito para el sensor de
basculación máxima instalado en el primer bastidor.
Convenientemente, el cabezal también puede estar
dotado de boquillas difusoras de pulverización de agua, conectadas
a un sistema de suministro de agua a presión y dispuestas en el
primer bastidor y orientadas para pulverizar agua sobre el rodillo y
sobre la superficie de la pieza a inspeccionar en dirección del
desplazamiento del rodillo, lo cual es aplicable para cuando se
emplea un rodillo fabricado o que comprende una envoltura de
material plástico hidrófilo y elásticamente deformable del tipo más
arriba descrito, para las inspecciones por acoplamiento semiseco
del rodillo en la superficie de la pieza que se inspecciona. El
agua es el acoplante ultrasónico que se emplea de acuerdo con la
presente invención. En este caso, también es conveniente disponer
debajo del segundo bastidor, una cobertura, por ejemplo de
plástico, que evita el acceso accidental del agua aportada por los
difusores al segundo bastidor y a los elementos en él dispuestos,
minimizándose así los posibles efectos de una corrosión sobre los
elementos metálicos del conjunto. Preferentemente, las boquillas
son de conexión rápida de manera que puedan cambiarse fácilmente.
En dependencia del tipo de verificación que se deba realizar,
pueden emplearse boquillas con diferentes tipos de salidas para
aportar la cantidad de agua necesaria para garantizar un buen
acoplamiento ultrasónico y están provistas de conexiones rápidas a
un circuito de agua de baja presión, como por ejemplo con tubos de
plástico transparente de 5 mm de sección. El control de la bomba de
agua se realiza desde el sistema de control. El circuito puede
estar dotado además de al menos un filtro y, preferentemente
comprende un circuito que permita trabajar reutilizando el agua que
ha salido de las boquillas mediante un circuito de recogida de agua
conectado a la bomba.
Para acoplar el cabezal de la presente invención
a una instalación automática de inspección ultrasónica, el tercer
bastidor puede estar provisto de medios de anclaje directo, o puede
emplearse un dispositivo de anclaje intermedio que se fija al
tercer bastidor y a la instalación.
A continuación, se describirán aspectos de la
invención sobre la base de unos dibujos que forman parte integrante
de la presente memoria descriptiva, y en los que
la figura 1 es una vista esquemática en alzado
lateral de una instalación automática de inspección de tipo gantry
de piezas en la que está montado un cabezal correspondiente al
objeto de la presente invención;
la figura 2 es una vista esquemática lateral de
una realización del cabezal de la presente invención;
la figura 3 es una vista esquemática en alzado
frontal del cabezal mostrado en la figura 2;
la figura 4 es una vista esquemática en planta
inferior del primer bastidor del cabezal mostrado en la figura
2;
la figura 5 es una vista esquemática frontal del
primer bastidor del cabezal mostrado en la figura 2;
la figura 6 es una vista esquemática lateral del
primer bastidor del cabezal mostrado en la figura 2;
la figura 7 es una vista esquemática en planta
superior del segundo bastidor del cabezal mostrado en la figura
2;
la figura 8 es una vista esquemática frontal del
segundo bastidor del cabezal mostrado en la figura 2;
la figura 9 es una vista esquemática lateral del
segundo bastidor del cabezal mostrado en la figura 2;
la figura 10 es una vista esquemática en planta
superior del tercer bastidor del cabezal mostrado en la figura
2;
la figura 11 es una vista esquemática frontal
del tercer bastidor del cabezal mostrado en la figura 2;
la figura 12 es una vista esquemática lateral
del tercer bastidor del cabezal mostrado en la figura 2;
la figura 13 es una vista esquemática en alzado
frontal del rodillo del cabezal mostrado en la figura 2;
la figura 14 es una vista parcial lateral de la
parte izquierda del rodillo mostrado en la figura 13;
la figura 15 es una vista parcial lateral de la
parte derecha del rodillo mostrado en la figura 13;
la figura 16 es una vista esquemática de una
realización del sistema de suministro de agua para cabezales según
la presente invención:
\vskip1.000000\baselineskip
En estas figuras aparecen elementos
identificados con referencias numéricas que tienen los siguientes
significados:
- A.
- Cabezal
- 1
- primer bastidor
- 1a, 1b
- primeros lados del primer bastidor
- 1c, 1d
- placas verticales
- 1e, 1f
- segundos lados del primer bastidor
- 2
- segundo bastidor
- 2a
- parte central del segundo bastidor
- 2b
- partes extremas del segundo bastidor
- 2c
- orificios de anclaje para guías verticales
- 2d
- anclajes inferiores para actuadores neumáticos
- 3
- tercer bastidor
- 3a
- parte central del tercer bastidor
- 3b
- partes extremas del tercer bastidor
- 4
- rodillo
- 4a
- eje estacionario
- 4b
- envoltura de material elástico y hidrófilo
- 5
- superficie de una pieza a inspeccionar
- 6
- guías lineales verticales
- 7
- medios de acoplamiento
- 8
- instalación automática de inspección
- 9
- actuador neumático
- 9a
- cuerpo de actuador
- 9b
- vástago accionador
- 10
- ejes de pivotación laterales
- 10a
- alojamientos de los ejes de pivotación
- 10b, 10c
- pletinas verticales
- 11a
- eje de basculación
- 11b, 11c
- primeros medios de articulación
- 11d, 11e
- segundos medios de articulación
- 12
- placas inferiormente emergentes
- 13
- rodamientos lineales
- 14
- Medios ajustadores para garantizar la perpendicularidad/rodamientos de bolas a rótula
- 15
- sensor de basculación máxima
- 16
- boquillas difusoras de pulverización de agua
- 17a
- placa de limitación máxima de basculación
- 17b
- sistema bloqueador de basculación
- 17c
- soporte de elementos auxiliares y limitador de basculación
- 18
- cobertura de plástico
- 19
- ranura para cables del palpador
- 20
- bomba de agua
- 20a
- entrada de agua usada
- 20b
- entrada de agua fresca
- 20c
- salida de agua
- 21
- grifo de suministro de agua a las boquillas
- 22
- filtro de agua
- 23
- distribuidor
- 24
- conducto de agua recogida
- 25
- conducto de agua fresca
- 26
- conducto de alimentación de agua
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra de forma general una
instalación automática 8 de inspección de tipo pórtico móvil en el
que está montado un cabezal A según una realización de la presente
invención. Evidentemente, la instalación del cabezal 8 no queda
limitada a este tipo de instalaciones automáticas sino que también
puede montarse en otros sistemas en sí convencionales, como lo son,
por ejemplo, los sistemas de puente móvil, sistemas de brazo robot
y sistemas en los que la pieza a inspeccionar se desplaza respecto
del cabezal. Puede observarse que en la realización mostrada en la
figura 1, el cabezal A está acoplado a la instalación 8 mediante
medios de acoplamiento 7, de manera que el cabezal A puede
desplazarse sobre la superficie 5 de una pieza a inspeccionar.
En la realización del cabezal A mostrada en las
figuras 2 a 16, éste comprende un rodillo 4 susceptible de rodar
sobre la superficie 5 de la pieza a inspeccionar. El rodillo 4
comprende una envoltura 4b de material plástico hidrófilo 4b y
elásticamente deformable. En el interior del rodillo 4 se aloja al
menos un palpador de ultrasonidos (no mostrado en las figuras) para
la inspección ultrasónica por pulso-eco de las
piezas a inspeccionar. El rodillo pivota alrededor de un eje
estacionario 4a dispuesto perpendicularmente al sentido de
desplazamiento del cabezal (A). El conjunto
rodillo/palpador(es) es en sí convencional.
El rodillo 4 está conectado a un primer bastidor
1 que a su vez está basculablemente conectado a un segundo bastidor
2 del que emergen guías lineales 6 verticales en las que se desliza
un tercer bastidor 3. El tercer bastidor comprende los medios de
acoplamiento 7 para acoplar el cabezal A a la instalación
automática de inspección. El segundo bastidor 2 y el tercer
bastidor 3 están conectados entre sí además mediante dos actuadores
de ajuste vertical 9 neumáticos conectados a un sistema neumático
de suministro de aire comprimido en sí convencional (no mostrado en
las figuras).
Como muestran las figuras 2 a 6, el primer
bastidor 1 es un marco cuadrangular dos primeros lados 1a, 1b
opuestos de los que emergen hacia abajo sendas placas verticales
1c, 1d y dos segundos lados opuestos 1e, 1f de los que emergen
sendos ejes de articulación 11b, 11c. En el interior de los
segundos lados 1e, 1f y cerca del primer lado 1c del primer
bastidor 1, están montados sendos sensores de basculamiento 15 cuya
función es la que se ha descrito previamente en el capítulo
"Descripción de la invención" de la presente memoria
descriptiva. En el lado la del primer bastidor 1 están prevista un
entrante 19 en forma de "T" invertida por los que pueden
introducirse los cables de conexión (no mostrados en las figuras)
al palpador del interior del rodillo 4.
En las figuras 2, 3 y 7 a 9 puede apreciarse que
el segundo bastidor 2 que comprende una parte central 2a y sendas
partes extremas 2b. En cada una de las partes extremas 2b se
encuentran dos orificios de anclaje 2c (en forma de orificios
ciegos con rosca interior en sendos bloques) en lados opuestos para
el anclaje de las dos guías lineales verticales 6 y, entre dichos
orificio de anclaje 2c y desplazado hacía fuera, un anclaje
inferior 2d para el anclaje de la parte inferior del vástago
accionador 9a del actuador neumático 9. Entre cada parte extrema 2b
y la parte central 2a del segundo bastidor 2, emerge inferiormente
una placa 12, en cuya parte inferior está provisto un alojamiento
11d, 11e complementario al respectivo eje 11b, 11c del primer
bastidor 1. El acoplamiento articulado de los ejes 11b, 11c
respectivamente en los alojamientos 11d, 11e permite que el primer
bastidor 1 y el segundo bastidor 2 basculen entre sí sobre el eje
de basculación 11a el cual es perpendicular al eje estacionario 4a
del rodillo 4. De acuerdo con lo que puede apreciarse en las
figuras 3 y 7 a 9, el segundo bastidor 2 también está dotado de una
placa de bloqueo 17a que emerge lateralmente del segundo bastidor
2. La placa de bloqueo 17a está dispuesta de tal forma que topa con
el primer bastidor 1 cuando la basculación entre el primer bastidor
1 y el segundo bastidor 1 llega a un ángulo de basculación máxima
predeterminado. La figura 2 ilustra además que en la parte inferior
del segundo bastidor 2, están montados dos boquillas difusoras 16
de pulverización de agua, una de ellas orientada para pulverizar
agua sobre el rodillo 4 desde la parte delantera del cabezal A, y
otra para pulverizar agua sobre el rodillo 4 desde la parte trasera
del cabezal A. De esta manera, la envoltura 4a del rodillo 4 se
impregna de agua y la superficie 5 de la pieza a inspeccionar
también se moja, creándose así un medio líquido que facilita el
acoplamiento acústico entre el palpador y la pieza. Para evitar
salpicaduras de agua, entre el primer bastidor 1 y el segundo
bastidor 2 está prevista una cobertura de plástico 18 (figuras 2 y
3) que encierra superior y lateralmente el rodillo 4 y las
boquillas 16. Como muestra la figura 16, las boquillas 16 están
conectadas a un circuito de suministro de agua que comprende una
bomba 20 que con una entrada de agua usada 20a, una entrada de agua
fresca 20b y una salida 20c de agua a suministrar a las boquillas
16. La entrada de agua usada 20a recibe, a través del conducto 24,
agua que había sido pulverizada por las boquillas y recogida en
bandejas (no mostradas en las figuras) dispuestas por debajo de la
pieza a inspeccionar mientras que la entrada 20b recibe agua fresca
desde la red. La bomba 20 expulsa agua por la salida 20c al
conducto 26 que se separa mediante un elemento distribuidor 23 en
dos ramales de los que cada uno está conectado a una de las
boquillas 16. Antes de llegar a las boquillas 16, el agua pasa por
un filtro 22 para evitar que el agua que llegue a las boquillas 16
lleve partículas que puedan obstruir las boquillas, o agentes
químicos o físicos que pudieran tener efectos distorsionadores
sobre las mediciones tomadas o afectar negativamente las
propiedades de la pieza a inspeccionar. Asimismo, en el conducto 26
está dispuesto un grifo que permite cerrar el suministro de agua a
las
boquillas.
boquillas.
De acuerdo con lo que puede verse en las figuras
2, 3 y 10-12, el tercer bastidor 3 comprende una
parte central 3a delimitada entre sendas partes extremas 3b. En
lados opuestos de cada una de las partes extremas 3a del tercer
bastidor 3 están dispuestos sendos rodamientos lineales 13 por los
que se extienden las respectivas guías lineales 6. Las partes
extremas 3b comprenden sendos entrantes 3c, En cada entrante 3c se
inmoviliza la parte inferior del cuerpo 9a de uno de los dos
actuadores 9 de manera en sí convencional, mediante una pareja de
pletinas 9d superior e inferior que tienen un ancho mayor que el
entrante 9 y que quedan aprisionadas entre dos tuercas 9c que
respectivamente roscan en la parte inferior del cuerpo 9a encima y
debajo de la parte extrema 3b del tercer bastidor 3. Asimismo, de
cada borde de la parte central 3a emergen horizontalmente dos
piezas planas 7 distanciadas entre sí por un intersticio 3d, que
sirven para acoplar el cabezal A a la instalación automática de
inspección, o a un elemento intermedio (no mostrado en las figuras)
en el que acopla el cabezal A y que a su vez se monta en la
instalación 8.
De acuerdo con lo que puede apreciarse en las
figuras 2, 13 a 15, los extremos del eje estacionario 4a del
rodillo 4 están conectados a sendos medios de conexión verticales
en forma de pletinas verticales 10b,10c. Cada una de las pletinas
verticales 10b,10c comprende una parte superior conectada al
extremo del respectivo eje estacionario y una parte inferior
conectada a un eje de pivotación 10, de tal manera que cada eje de
pivotación 10 queda conectado entre una pletina vertical 10b,10c y
la parte vecina en forma de placa vertical 1c, 1d que emerge
inferiormente del respectivo lateral 1a, 1b del primer bastidor 1.
Los ejes de pivotación 10 están alineados entre sí y giratoriamente
conectados a las pletinas verticales 1c, 1d del primer bastidor 1
mediante sendos ejes de pivotación laterales 10 alineados y
localizados en un plano inferior al plano del eje estacionario 4a.
De esta manera los ejes de pivotación 10 conforman un eje de
pivotación para el rodillo 4, desplazado hacia abajo. Esto permite
posicionar el palpador de ultrasonidos alojado en el interior del
rodillo 4 en posición perpendicular a la superficie 5 sobre la que
se apoya el rodillo 4. Esta posición perpendicular del palpador es
la posición óptima para la inspección ultrasónica. Los ejes de
pivotación 10 están acoplados al primer bastidor mediante medios
ajustadores en forma de rodamientos de bolas a rótula 14, para así
garantizar en cada momento la perpendicularidad del rodillo 4
frente a la superficie 5 de la pieza a inspeccionar durante su
desplazamiento por dicha superficie.
En la realización de la invención mostrada en
las figuras 2 a 15, el cabezal A comprende además varios sistemas
de bloqueo de movimientos basculantes entre el primer bastidor 1 y
el segundo bastidor 2. Así, de acuerdo con lo que puede apreciarse
en las figuras 3 y 7 a 9, el segundo bastidor 2 está dotado de una
placa de bloqueo 17a que emerge lateralmente del segundo bastidor
2. La placa de bloqueo 17a está dispuesta de tal forma que topa con
el primer bastidor 1 cuando la basculación entre el primer bastidor
1 y el segundo bastidor 1 llega a un ángulo de basculación máxima
predeterminado. Por otra parte, y de acuerdo con lo que puede
apreciarse en las figuras 3 y 7 a 9, el segundo bastidor 2 también
está dotado de una placa de bloqueo 17a que emerge lateralmente del
segundo bastidor 2. La placa de bloqueo 17a está dispuesta de tal
forma que topa con el primer bastidor 1 cuando la basculación entre
el primer bastidor 1 y el segundo bastidor 1 llega a un ángulo de
basculación máxima predeterminado. El soporte de elementos
auxiliares 17c, limitador de basculación que, como puede verse en
las 5 y 6, que emerge del lado le del primer bastidor 1 en
dirección hacia el lado 1b del bastidor tiene, en cuanto a la
limitación de la basculación, una función análoga a la de la placa
de bloqueo 17a, es decir, el soporte de bloqueo 17c topa con el
segundo bastidor 2 cuando la basculación entre el primer bastidor 1
y el segundo bastidor 2 llega a un ángulo de basculación máxima
predeterminado. Adicionalmente, el soporte 17c puede emplearse para
anclar en él, elementos auxiliarse tales como líneas eléctricas,
conductos de agua, etc. Finalmente, las figuras 2 y 3 muestran
también un sistema bloqueador de basculación ajustable 17b que
comprende un actuador bloqueador neumático, conectado por su
extremo inferior a al lado la del primer bastidor 1 y por su
extremo superior a la parte extrema vecina del segundo bastidor 2.
El actuador permite la libre basculación del primer bastidor 1 con
respecto al segundo bastidor 2 en tanto cuando no está activado. El
accionamiento del actuador, independientemente de la posición en la
que se encuentre el primer bastidor 1 respecto del segundo bastidor
2, impide el movimiento de basculación y, por lo tanto, asegura
que la posición relativa entre el primer bastidor 1 y el segundo
bastidor 2 se mantenga constante. Al dejar de accionar el actuador,
se permite de nuevo la libre basculación del primer bastidor 1
respecto del segundo bastidor 2.
Claims (14)
1. Cabezal para inspección ultrasónica que
comprende un sistema de acoplamiento semiseco formado por un
rodillo (4) susceptible de rodar sobre una superficie (5) de una
pieza a inspeccionar y en cuyo interior se aloja al menos un
palpador de ultrasonidos para la inspección ultrasónica por
pulso-eco para piezas de fibras de carbono, en una
instalación automática de inspección (8), que comprende un primer
bastidor (1) en el que está conectado el rodillo (4) el cual pivota
alrededor de un eje estacionario (4a) dispuesto perpendicularmente
al sentido de desplazamiento del cabezal (A); un segundo bastidor
(2) del que emergen guías lineales verticales (6) y basculablemente
conectado al primer bastidor (1); un tercer bastidor (3)
verticalmente deslizante en las guías lineales (6); medios de
acoplamiento (7) para acoplar el tercer bastidor (3) a una
instalación automática de inspección (8); caracterizado
porque comprende además
al menos dos actuadores de ajuste vertical (9)
seleccionados entre actuadores neumáticos, actuadores
electromecánicos y actuadores hidráulicos anclados cada uno por su
parte extrema superior en el tercer bastidor (3) y por su parte
extrema inferior al segundo bastidor (2);
sendos ejes de pivotación (10) laterales
alineados, giratoriamente conectados al primer bastidor (1)
paralelamente a y en un plano inferior al plano de dicho eje
estacionario (4a), y a los respectivos extremos del eje
estacionario (4a) del rodillo (4) a través de sendos medios de
conexión verticales (10, 10a, 10b, 10c, 1c, 1d);
medios de articulación (11b, 11c, 11d, 11e) que
conectan el primer bastidor (1) con el segundo bastidor (2) de
forma que el primer y el segundo bastidor (1,2) son basculables
entre sí en un eje de basculación (11a) perpendicular al eje
estacionario (4a).
2. Cabezal según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer bastidor (1) es un marco
cuadrangular que comprende
dos primeros lados (1a, 1b) opuestos de los que
emergen hacia abajo sendas placas verticales (1c, 1d) en cada una
de las que está giratoriamente conectado uno de los ejes de
pivotación (10);
dos segundos lados opuestos (1e, 1f) en los que
están dispuestos sendos primeros medios de articulación (11b, 11c),
complementarios a respectivos segundos medios de articulación
(11d, 11e) dispuestos en el segundo bastidor (2).
3. Cabezal según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque los primeros medios de articulación
(11b, 11c) son sendos ejes de articulación emergentes de lados
opuestos (1e, 1f) del primer bastidor (1), y porque los segundos
medios de articulación son alojamientos complementarios (11d, 11e)
en sendas placas (12) inferiormente emergentes en lados opuestos
(2b) del segundo bastidor (2).
4. Cabezal según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tercer
bastidor (3) comprende una parte central (3a) delimitada entre
sendas partes extremas (3a), y porque en lados opuestos de cada una
de las partes extremas (3a) del tercer bastidor están dispuestos
sendos rodamientos lineales (13) por los que se extienden las
respectivas guías lineales (6).
5. Cabezal según una cualquier de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada
actuador neumático (9) está dispuesto en una posición intermedia
entre una pareja de guías lineales (6).
6. Cabezal según una cualquier de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
medios de conexión vertical (10, 10a, 10b, 10c) comprenden
sendas pletinas verticales (10b, 10c) que
comprenden cada una, una parte superior conectada a un extremo
respectivo del eje estacionario (4a) y una parte inferior
giratoriamente conectada a uno de los ejes de pivotación (10);
sendos alojamientos (10a) en los que giran los
ejes de pivotación (10).
7. Cabezal según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los ejes
de pivotación (10) están acoplados al primer bastidor mediante
medios ajustadores (14) para garantizar la perpendicularidad del
rodillo (4).
8. Cabezal según la reivindicación 7,
caracterizado porque los medios ajustadores (14) son
rodamientos de bolas a rótula.
9. Cabezal según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
al menos un sensor de basculación máxima (15) dispuesto en el
primer bastidor (1) y conectado a un sistema de control
electrónico.
10. Cabezal según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
boquillas difusoras (16) de pulverización de agua dispuestas en el
segundo bastidor (1) y orientadas para pulverizar agua al menos
sobre el rodillo (4), y porque el rodillo (4) comprende una
envoltura de material plástico hidrófilo y elásticamente
deformable.
11. Cabezal según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
al menos un sistema de bloqueo (17a, 17b, 17c) de movimientos
basculantes entre el primer bastidor (1) y el segundo bastidor
(2).
12. Cabezal según la reivindicación 11,
caracterizado porque el sistema de bloque comprende al menos
una placa de bloqueo (17a) que emerge lateralmente del segundo
bastidor (2) y que está dispuesta de tal forma que topa con el
primer bastidor (1) cuando la basculación entre el primer bastidor
(1) y el segundo bastidor (2) llega a un ángulo de basculación
máxima predeterminado.
13. Cabezal según la reivindicación 11 o 12,
caracterizado porque el sistema de bloqueo comprende al
menos un sistema bloqueador de basculación ajustable (17b) que
comprende un actuador bloqueador seleccionado entre actuadores
neumáticos, actuadores electromecánicos y actuadores hidráulicos
conectado por su extremo inferior a uno de los primeros lados (1a,
1b) del primer bastidor y por su extremo superior al segundo
bastidor (2).
14. Cabezal según la reivindicación 11 o 12,
caracterizado porque el sistema de bloqueo comprende al
menos un soporte de elementos auxiliares limitador de basculación
que emerge de uno de los segundos lados (1e, 1f) del primer
bastidor en dirección hacia uno de los primera lados (1a, 1b) del
bastidor, de tal forma que topa con el segundo bastidor (2) cuando
la basculación entre el primer bastidor (1) y el segundo bastidor
(2) llega a un ángulo de basculación máxima predeterminado.
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- 2007-03-07 EP EP07380067.4A patent/EP1914544B1/en not_active Not-in-force
- 2007-03-12 US US11/716,602 patent/US7677102B2/en not_active Expired - Fee Related
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