ES2317425T3 - Dispositivo y procedimiento de prueba combinada de ruedas dentadas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de prueba del comportamiento de rodadura de las ruedas dentadas (13, 14) de un par de ruedas dentadas o de un juego de ruedas que se encuentran engranadas una con otra, en el que se realiza durante una rotación de las ruedas dentadas (13, 14), con ayuda de un sensor (20) de sonido estructural, una prueba de sonido estructural o una medición de la aceleración de giro en posiciones de montaje diferentes de las ruedas dentadas (13, 14), caracterizado porque - a partir de resultados de medida de la prueba de sonido estructural o de la medición de la aceleración de giro se obtiene una posición de montaje específica que satisface al menos un criterio prefijado de sonido estructural con respecto al comportamiento de rodadura, - por medio de una sensórica (23, 24) de número de revoluciones se realiza una prueba de rodadura monoflanco en la posición de montaje específica de las ruedas dentadas (13, 14) del mismo par de ruedas dentadas, - se realiza una evaluación cuantitativa de resultados de medida de la prueba de rodadura monoflanco y - empleando un criterio de rodadura monoflanco se determina si el comportamiento de rodadura de las ruedas dentadas (13, 14) corresponde a un parámetro de consigna.
Description
Dispositivo y procedimiento de prueba combinada
de ruedas dentadas.
La invención concierne a dispositivos y
procedimientos correspondientes de prueba de pares de ruedas
dentadas.
Las ruedas dentadas se utilizan en muchos campos
técnicos diferentes. Usualmente, una primera rueda dentada engrana
con una segunda rueda dentada. Para garantizar un comportamiento de
rodadura deseado es importante que, al efectuar el montaje, las dos
ruedas dentadas se pongan en relación una con otra de una manera
adecuada en un sistema de coordenadas espaciales.
El comportamiento de rodadura de ruedas dentadas
y de emparejamientos de ruedas dentadas viene determinado
sustancialmente por el diseño. Debido a los defectos de fabricación
que se presenten durante la construcción de los dentados, resultan
desviaciones entre la geometría nominal y la geometría real de las
ruedas dentadas, lo que tiene en general como consecuencia una
variación del comportamiento de rodadura.
Los defectos de fabricación influyen, entre
otras cosas, sobre la capacidad portante, la estabilidad de rodadura
y la intercambiabilidad de ruedas dentadas y trastornan la
uniformidad de la transmisión de movimiento.
Existen procedimientos de prueba para ensayar
ruedas dentadas o pares de ruedas dentadas. Se diferencian aquí
básicamente dos clases de procedimientos de medida y de prueba: la
prueba de defectos individuales y la prueba de la suma de defectos
(llamada también prueba de defectos colectivos).
Pertenece a los procedimientos de prueba de
defectos individuales, por ejemplo, la medición de la geometría del
dentado en una máquina de coordenadas 3D, en la que se determinan
las desviaciones entre la geometría nominal y la real, por ejemplo
en micrómetros. Estas desviaciones se emiten después directamente
como diferencia nominal-real de puntos individuales
o bien se representan en forma de valores característicos
calculados, tal como, por ejemplo, una desviación angular de una
línea de flanco.
En la prueba de defectos individuales es
desventajoso el hecho de que tan sólo se puede valorar entonces
insuficientemente la cooperación de las desviaciones individuales
de dos ruedas dentadas emparejadas y su influencia sobre el
comportamiento de rodadura. Sin embargo, dado que para la valoración
de la calidad de las ruedas dentadas y de los emparejamientos de
ruedas dentadas es decisivo en último término que se consigan la
estabilidad de rodadura y la duración de vida requeridas, se tiene
que, aparte de la medición de defectos individuales, se utilizan
también procedimientos de prueba de suma de defectos que permiten
una valoración de esta clase.
En el sector de fabricación de ruedas cónicas se
ha establecido muy ampliamente a este respecto en los últimos años
la llamada prueba de rodadura monoflanco (EWP). En la prueba de
rodadura monoflanco se hace que la rueda y la rueda antagonista
rueden cuasiestáticamente una con otra en contacto monoflanco y se
obtiene entonces la desviación de la rodadura monoflanco o la
fluctuación de la relación de multiplicación. El número de
revoluciones de prueba está en general en un intervalo de 30 a 200
revoluciones por minuto para excluir efectos dinámicos. Se elige el
par de prueba de modo que quede garantizado el contacto de los
flancos de los dientes.
La fluctuación de la relación de multiplicación
resulta del diseño del dentado y de las desviaciones de fabricación
y de posición de montaje. Como consecuencia de la fluctuación de la
multiplicación, se producen estimulaciones de vibración y de ruido.
Ayudándose de la EWP se pueden sacar conclusiones sobre el
comportamiento de rodadura del emparejamiento de ruedas
dentadas.
La EWP puede realizarse como medición en
posiciones de montaje definidas o como medición durante una
variación continua de la posición de montaje.
En la EWP en una posición de montaje definida se
prueba y valora el comportamiento de rodadura del juego de ruedas
para exactamente esta posición de montaje. Dado que la posición de
montaje del juego de ruedas en el engranaje se desvía de la
posición de montaje nominal debido a defectos geométricos de la
carcasa del engranaje y/o debido a deformaciones originadas por la
carga, se producen variaciones de las relaciones de contacto en el
engrane de los dientes. Esto significa que los flancos de los
dientes al rodar el juego de ruedas se tocan en un sitio diferente
del sitio en que se tocan al rodar sobre el banco de pruebas, lo que
conduce a una variación de la fluctuación de la multiplicación y,
por tanto, del comportamiento de rodadura. Por tanto, para ensayar
esta llamada sensibilidad al desplazamiento del juego de ruedas es
generalmente usual que la EWP se realice no sólo en una posición de
montaje, sino en varias posiciones de montaje.
Dado que esta medición EWP en varias posiciones
puede tener una duración relativamente larga según cual sea el
número de puntos de medida, existe, además, en las modernas máquinas
de pruebas de rodadura la posibilidad de realizar una medición
continua. En el procedimiento continuo se varía continuamente en
paralelo con la captación de valores de medida la posición de
montaje del emparejamiento de ruedas dentadas. En la solicitud de
patente con el número de publicación EP 1 241 462 A1 pueden
encontrarse detalles sobre una EWP continua.
Sin embargo, junto con la comprobación de la
sensibilidad al desplazamiento, la variación de la posición de
montaje de un juego de ruedas puede aprovecharse también para
compensar desviaciones originadas por la fabricación en la
geometría de los dentados y su repercusión sobre el comportamiento
de rodadura. En el montaje de engranajes de ruedas cónicas se tiene
en general la posibilidad de variar la medida de montaje del piñón
dentro de determinados límites. Por tanto, la EWP se realiza
frecuentemente en la práctica industrial en varias posiciones
diferentes de montaje de un piñón y, basándose en ella, se obtiene
la medida de instalación para el montaje subsiguiente en el que el
juego de ruedas gira con la máxima estabilidad. Como criterio para
la determinación de la posición de máxima estabilidad de rodadura
se evalúa, por ejemplo, el primer orden de la evolución - promediada
a lo largo de un engrane de dientes - de la porción de onda corta
de la desviación de rodadura, tal como se muestra en la figura 1.
La posición de montaje de las dos ruedas dentadas emparejadas una
con otra está indicada en mm en el eje horizontal y la desviación
de rodadura está indicada en \murad (microrradianes) en el eje
vertical.
La medida óptima de montaje de un piñón -
llamada también ajuste óptimo (best fit) - es la posición (de
montaje) en la que este valor característico logra su mínimo. En el
ejemplo mostrado de la figura 1 ésta sería la posición (de montaje)
en -0,06 mm.
Aparte de la EWP, se utiliza en la industria la
prueba de sonido estructural (KSP) para vigilar la calidad del
comportamiento de rodadura. Se realiza con la mayor frecuencia un
análisis del orden de la señal de sonido estructural para obtener
así una información exacta sobre las causas de la estimulación del
ruido. La KSP, al igual que la EWP, puede efectuarse de forma
secuencial o continua en varias posiciones de montaje. El número de
revoluciones de prueba está en general netamente por encima del de
la EWP en varios centenares de revoluciones por minuto. En la
solicitud de patente ya citada con el número de publicación EP 1 241
462 A1 pueden encontrarse detalles sobre una KSP continua.
Aparte de la prueba de sonido estructural, se
conoce también, como una posibilidad de prueba igualmente rápida y
cualitativa, la llamada medición de la aceleración de giro. La
medición de la aceleración de giro se basa también en una medición
del sonido estructural o de la aceleración. En contraste con la KSP
normal, en la que el sensor está montado en algún sitio del
husillo, en la medición de la aceleración de giro los sensores de
sonido estructural están montados tangencialmente en el árbol del
piñón y de la rueda y giran con los husillos durante la prueba. La
transmisión de señales se efectúa por medio de telemetría.
Si se confrontan las ventajas y desventajas de
la EWP y la KSP (o de la medición de la aceleración de giro), se
pueden encontrar entonces las siguientes manifestaciones esenciales.
Debido a los parámetros de prueba cuasiestáticos, la EWP es un
procedimiento de prueba cuyos resultados se pueden reproducir muy
bien, aun cuando la duración de medida es más bien relativamente
larga. En el marco de ensayos de repetibilidad se ha visto que la
dispersión del primer orden del engrane de los dientes está por
debajo de 2 microrradianes.
En contraste con la EWP, la KSP (o la medición
de la aceleración de giro) consiste en un procedimiento de prueba
dinámico que es, por su duración de prueba, sensiblemente más corto
que la EWP. Sin embargo, esta ventaja se contrapone a una
deficiente reproducibilidad del procedimiento de prueba. La causa de
ello es que los resultados de la KSP (o de la medición de la
aceleración de giro) dependen no sólo de las propiedades del juego
de ruedas, sino también de los medios de sujeción y las propiedades
de vibración de la máquina de prueba o de medida. Otra desventaja
de la KSP (o de la medición de la aceleración de giro) reside en que
la KSP (o la medición de la aceleración de giro) depende de la
sujeción actual de los pares de ruedas dentadas y en que en aparatos
de medida diferentes se obtienen frecuentemente resultados
diferentes para un mismo par de ruedas.
Por tanto, en cuanto a una prueba de calidad con
un proceso seguro, las ventajas están claramente del lado de la
EWP. Sin embargo, ocurre desgraciadamente que, como se ha
mencionado, la EWP consume relativamente mucho tiempo.
Para asegurar que en el montaje del engranaje se
instalen solamente ruedas dentadas y emparejamientos de ruedas
dentadas que correspondan a los parámetros de consigna, por ejemplo
en lo que se refiere a la estabilidad de rodadura, es necesaria una
vigilancia correspondiente de la calidad de fabricación. Sin
embargo, los procedimientos conocidos hasta ahora son demasiado
imprecisos y no proporcionan resultados reproducibles, o bien
consumen mucho tiempo y, por tanto, sólo condicionalmente son
adecuados para su utilización durante la fabricación.
Por tanto, se plantea el problema de desarrollar
un enfoque de medida que haga posible una obtención más rápida y
más fiable de la posición de montaje adecuada de pares constitutivos
de juegos de ruedas o una prueba de calidad rápida y fiable de
pares constitutivos de juegos de ruedas.
Otro problema de la presente invención consiste
en proporcionar un sistema de medida que sea adecuado para la
obtención rápida y fiable de la posición de montaje adecuada de
pares constitutivos de juegos de ruedas o para la prueba de calidad
rápida y fiable de pares constitutivos de juegos de ruedas.
Otro problema de la invención consiste en
proporcionar un procedimiento, un dispositivo, una unidad de
evaluación y/o un módulo de software que sean adecuados para
obtener del modo más rápido y fiable posible una posición de
montaje adecuada para montar pares constitutivos de juegos de
ruedas.
Otro problema de la invención consiste en
proporcionar un procedimiento, un dispositivo, una unidad de
evaluación y/o un módulo de software que sean adecuados para que se
pueda realizar del modo más rápido y fiable posible una prueba de
calidad de pares constitutivos de juegos de ruedas.
El problema se resuelve según la invención por
medio de un dispositivo conforme a la reivindicación 8 y un
procedimiento conforme a la reivindicación 1.
Otras formas de realización ventajosas pueden
deducirse de las reivindicaciones subordinadas.
En lo que sigue se describen con más detalle
ejemplos de realización de la invención haciendo referencia a los
dibujos. Muestran:
La figura 1, un diagrama a título de ejemplo que
representa la evolución de la porción de onda corta de la
desviación de rodadura que se ha obtenido por medio de una EWP;
La figura 2, otro diagrama a título de ejemplo
que representa la evolución de la porción de onda corta de la
desviación de rodadura EWP y la evolución de una línea poligonal
medida por medio de KSP;
La figura 3A, un diagrama a título de ejemplo
que ilustra un primer paso del procedimiento según la invención;
La figura 3B, un diagrama a título de ejemplo
que ilustra un segundo paso del procedimiento según la
invención;
La figura 4A, un diagrama a título de ejemplo
que ilustra un primer paso de un procedimiento adicional según la
invención;
La figura 4B, un diagrama a título de ejemplo
que ilustra un segundo paso del procedimiento adicional según la
invención,
La figura 5, un sistema a título de ejemplo,
esquemáticamente representado, según la presente invención; y
La figura 6, un aspecto parcial de un sistema
según la presente invención.
En aras de una mayor claridad, en la presente
invención se habla principalmente de juegos de ruedas y pares
constitutivos de juegos de ruedas. El término de juego de ruedas se
emplea en la descripción como concepto genérico para cualquier
clase de ruedas dentadas, como, por ejemplo, ruedas cilíndricas,
ruedas cónicas (por ejemplo, ruedas cónicas helicoidales), ruedas
de plato, piñones, etc. La presente invención es adecuada
especialmente para el ensayo de engranajes de ruedas cónicas
axialmente desplazados y no axialmente desplazados, pero también
puede aplicarse para todas las demás clases de ruedas dentadas. Es
aquí irrelevante si se trata de ruedas dentadas con dentado
interior o con dentado exterior o si las ruedas dentadas tienen
dentado recto, oblicuo o en forma de arco.
Sin embargo, la invención se puede aplicar no
sólo a juegos de ruedas, sino que puede utilizarse también en
emparejamientos de ruedas dentadas (por ejemplo un emparejamiento de
ruedas dentadas como combinación de "rueda contra rueda
maestra" o "piñón contra rueda maestra").
En la presente descripción se habla varias veces
del posicionamiento adecuado de un par constitutivo de un juego de
ruedas (por ejemplo, dos ruedas dentadas de un engranaje) o de un
emparejamiento de ruedas dentadas (por ejemplo, rueda contra rueda
maestra). Cabe hacer notar que el posicionamiento adecuado puede
depender de diferentes parámetros de consigna. Si se trata de un
engranaje de ruedas cónicas que está destinado, por ejemplo, a su
incorporación en un camión, se aplican para la valoración criterios
diferentes de los aplicados en el caso de un engranaje de ruedas
cónicas para su incorporación en un coche pequeño. Además, cada
usuario tiene otros parámetros de consigna o definiciones que se
aplican para la obtención del posicionamiento adecuado de pares
constitutivos de juegos de ruedas o para el ensayo de calidad de los
mismos. Otros criterios pueden a su vez desempeñar su papel cuando
se deba probar una rueda contra una rueda maestra o un piñón contra
una rueda maestra.
En la presente descripción se habla varias veces
de la prueba de sonido estructural. El término de prueba de sonido
estructural pretende cubrir aquí tanto la prueba de sonido
estructural normal, es decir, la prueba en la que un sensor de
sonido estructural está montado en algún sitio del husillo, como la
medición de la aceleración de giro mencionada al principio.
Expresado en otras palabras, la medición de la aceleración de giro
se considera como una alternativa rápida y cualitativa a la KSP
normal y, por consiguiente, puede utilizarse también como
alternativa en relación con la presente invención.
Una posición de montaje adecuada (ajuste óptimo)
puede presentarse, por ejemplo, cuando el sonido estructural es muy
pequeño, garantizando normalmente un sonido estructural pequeño una
buena estabilidad de rodadura. Otros campos de uso dictan
eventualmente otros parámetros de consigna en cuanto a la posición
de montaje adecuada. Así, por ejemplo, la seguridad de
funcionamiento puede ser un criterio importante para la definición
de la posición de montaje adecuada.
Como se ha descrito al principio, en la prueba
de rodadura se emparejan dentados con contradentados y se obtienen
como desviaciones de rodadura las repercusiones comunes de sus
desviaciones individuales sobre el proceso de rodadura. En la
prueba de rodadura monoflanco se encuentran engranadas dos ruedas
dentadas a una distancia constante a entre ejes. Se tocan
constantemente los flancos izquierdos o los flancos derechos. Un
freno en la salida de fuerza o un accionamiento que genere un par
de giro negativo garantiza en cualquier momento una aplicación de
los flancos de diente uno a otro. Para la medición de un par de
ruedas dentadas se necesita al menos una revolución de la rueda
dentada con el mayor número de dientes del emparejamiento y se puede
trabajar solamente con pequeños números de revoluciones. Esto
quiere decir que esta EWP consume relativamente mucho tiempo. Sin
embargo, se ha podido realizar hasta ahora a pesar de todo, antes
del montaje del engranaje, una EWP para obtener la posición de
montaje más adecuada (ajuste óptimo).
La presente invención se basa, pues, en el
siguiente conocimiento. Si se comparan los resultados de medida de
una EWP continua con los de una KSP continua (o una medición de la
aceleración de giro), se pueden establecer entonces ciertas
concordancias de una manera interesante, tal como puede apreciarse
con ayuda de la figura 2. Sin embargo, estas concordancias se hacen
visibles solamente con una realización adecuada de las mediciones y
una representación gráfica adecuada de los resultados de medición.
En la figura 2 se han dibujado en un diagrama el resultado de
medida de la EWP como una línea continua 1 y el resultado de medida
de la KSP como una línea de trazos 2. Ambas mediciones se
realizaron en el mismo par de ruedas dentadas en una máquina de
medida que está diseñada tanto para la KSP como para la EWP. La
posición de montaje de las dos ruedas dentadas emparejadas una con
otra está indicada en mm sobre el eje horizontal y la desviación de
rodadura de la medición EWP está indicada en \murad
(microrradianes) sobre el eje vertical. En el ejemplo mostrado el
eje horizontal está subdividido en pasos de 0,02 mm, ya que en el
montaje posterior de las ruedas dentadas se utilizan arandelas o
discos distanciadores de 0,02 mm de espesor. Además de los puntos
EWP y KSP, se ha dibujado también en la representación por medio de
barras verticales el campo de dispersión para los distintos puntos
de medida. La dispersión es de aproximadamente 2 \murad
(microrradianes) en un ensayo de repetibilidad EWP. Por el
contrario, los resultados de la prueba de sonido estructural tienen
frecuentemente una dispersión de 100 mV y más, tal como se muestra
en la figura 2. La representación del sonido estructural en forma de
mV no es ciertamente correcta en el aspecto físico y tendría que
indicarse como valor de aceleración (como fracción de la
aceleración terrestre g); sin embargo, en la práctica industrial se
prescinde en general de una calibración correspondiente de la señal
de medida y se emiten los resultados directamente en forma de una
tensión medida. En lugar de emplear mV o g para la representación
del sonido estructural, se puede emplear también un llamado factor
de calidad (denominado también valor Q). Los valores Q pueden
obtenerse con un software por medio de una correlación formal y de
factores de ponderación seleccionables por el usuario.
A pesar de la gran dispersión de los resultados
KSP, se puede apreciar con ayuda de la representación especial
mostrada en la figura 2 que las evoluciones cualitativas de la línea
EWP 1 y la línea KSP 2 concuerdan bastante bien. El mínimo del
primer orden del engrane de los dientes está situado en ambos casos
en la posición de montaje relativa del piñón de -0,06 mm.
Este conocimiento se emplea ahora según la
invención para proporcionar nuevos procedimientos de ensayo y
dispositivos correspondientes. Para combinar unas con otras las
ventajas de ambos procedimientos, sin tener que aceptar sus
desventajas, se ha desarrollado por parte de los inventores un
enfoque combinado que se explicará en lo que sigue con ayuda de
ejemplos.
Según la invención, se hace uso, por un lado,
del ciclo de medida relativamente corto (en el sentido de la
duración en tiempo) de una KSP y, por otro lado, de la precisión
cuantitativa de la EWP.
Según la invención, después de la producción o
antes del montaje de ruedas de plato y piñones de un diseño
determinado se realiza un análisis de sonido estructural para buscar
la dimensión de montaje óptima respecto de la emisión de ruido
(este proceso se denomina aquí también rodadura de búsqueda). Se
efectúa después en un paso pospuesto una EWP, ejecutándose esta EWP
en una estrecha ventana que se ha encontrado por medio de la KSP, o
bien se efectúa dicha EWP solamente en la posición de montaje
específica obtenida por KSP. La prueba de rodadura monoflanco
consiste en un método de medida absoluto que admite manifestaciones
cuantitativas más precisas que en el caso de la KSP.
Por tanto, expresado con otras palabras, se hace
primero una rodadura de búsqueda para obtener una posición de
montaje adecuada (aquí llamada posición de montaje específica) con
ayuda de una KSP de funcionamiento cualitativo y se realiza después
una EWP cuantitativa en solamente un punto (posición de montaje
específica) o en una pequeña zona que comprende este punto.
En una implementación preferida de la invención
se tienen en cuenta también otros criterios para la KSP. Si, por
ejemplo, la línea poligonal obtenida no muestra una evolución que
sea semejante a la evolución mostrada en la figura 2, se parte
entonces de la consideración de que están presentes otros problemas
(como, por ejemplo, inestabilidad) y que el par de ruedas es
inadecuado para realizar el emparejamiento. En este caso, se
interrumpe la rodadura de búsqueda y no se admite el montaje del
par de ruedas.
Es evidente que solamente se montan como par los
juegos de ruedas que han pasado con éxito el novedoso proceso de
pruebas.
En lo que sigue se explica con más detalle un
procedimiento según la invención ayudándose de las figuras 3A y 3B.
En estas dos figuras se ilustra el procedimiento para probar el
comportamiento de rodadura de las ruedas dentadas de un par de
ruedas dentadas. En un primer paso se realiza con ayuda de un sensor
de sonido estructural una prueba de sonido estructural
(cualitativa) (o una medición de la aceleración de giro) en
diferentes posiciones de montaje fijamente preestablecidas de las
ruedas dentadas. Durante esta prueba de sonido estructural giran
las ruedas dentadas a un número de revoluciones de, por ejemplo,
1000 rpm. Se ajustan diferentes posiciones de montaje discretas
(por ejemplo, como medida de montaje de un piñón en pasos de 0,02
mm) para medir allí el respectivo sonido estructural, o bien se
recorre continuamente una zona mientras se mide el sonido
estructural. Se registran, por ejemplo, pares de valores para
permitir una coordinación (correlación) entre los resultados de
medida obtenidos a partir del sonido estructural y la respectiva
posición de montaje. En el presente ejemplo se fija como criterio
de sonido estructural el hecho de que hay que obtener el mínimo
absoluto del sonido estructural. A este fin, se comparan los pares
de valores para obtener el valor más pequeño del sonido estructural
o bien se obtiene la pendiente de la curva 4 y se encuentra el
mínimo obteniendo el punto cero. Como se insinúa en la figura 3A
por medio de una flecha 3 que apunta verticalmente hacia abajo, se
obtiene en el mínimo la posición de montaje correspondiente. Esta
posición de montaje se denomina también posición de montaje
específica. La posición de montaje específica (posición de ajuste
óptimo) está en
-0,06 mm.
-0,06 mm.
Se realiza ahora una prueba de rodadura
monoflanco preferiblemente sobre el mismo sistema o aparato de
medida por medio de una sensórica de número de revoluciones. Esto
se lleva a cabo exactamente, según la invención, en la posición de
montaje específica de las ruedas dentadas, es decir, en el presente
ejemplo exactamente en -0,06 mm. En la figura 3B se muestra el
resultado de esta prueba local de rodadura monoflanco. La EWP da
como resultado un valor de medida de aproximadamente 8 \murad.
Este valor de medida permite una manifestación cuantitativa de la
prueba de rodadura monoflanco. Se puede aplicar entonces un llamado
criterio de rodadura monoflanco. En el presente ejemplo se fija
como criterio de rodadura monoflanco el hecho de que valor de medida
de la EWP tiene que ser más pequeño que 10 \murad. A este fin, se
compara el valor de medida con el criterio de rodadura monoflanco
para determinar el cumplimiento de dicho criterio de rodadura
monoflanco. En otra forma de realización se puede obtener, por
ejemplo, la pendiente de una curva de medida y se puede encontrar
el mínimo obteniendo el punto cero. La posición de montaje así
encontrada se denomina también posición de montaje ideal. La
posición de montaje ideal está en -0,06 mm.
En lo que sigue se explica un procedimiento algo
modificado según la invención ayudándose de las figuras 4A y 4B. En
un primer paso se realiza con ayuda de un sensor de sonido
estructural una prueba de sonido estructural en diferentes
posiciones de montaje de las ruedas dentadas. Durante esta prueba de
sonido estructural las ruedas dentadas giran a un número de
revoluciones de, por ejemplo 800, rpm. Se ajustan diferentes
posiciones de montaje discretas para medir allí el respectivo
sonido estructural, o bien se recorre continuamente una zona
mientras se mide el sonido estructural. Se registran, por ejemplo,
pares de valores para permitir una coordinación entre los
resultados de medida y la respectiva posición de montaje. En el
presente ejemplo se fija como criterio de sonido estructural el
hecho de que ha de obtenerse el mínimo absoluto del sonido
estructural. A este fin, se comparan los pares de valores para
obtener el valor más pequeño del sonido estructural, o bien se
obtiene la pendiente de la curva y se encuentra el mínimo obteniendo
el punto cero. Como se insinúa en la figura 4A por medio de una
flecha que apunta verticalmente hacia abajo, se obtiene en el mínimo
la posición de montaje correspondiente. Esta posición de montaje
específica está, en el ejemplo mostrado, en -0,02 mm.
Se realiza ahora una prueba de rodadura
monoflanco preferiblemente sobre el mismo sistema o aparato de
medida por medio de una sensórica de número de revoluciones. Esto
se lleva a cabo según la invención en la zona de la posición de
montaje específica de las ruedas dentadas. En la figura 4B se
muestra el resultado de esta prueba local de rodadura monoflanco.
La EWP se ha limitado a una pequeña zona a la derecha y a la
izquierda de la posición de montaje específica. Sigue ahora una
evaluación cuantitativa de los resultados de medida (o de la curva
1) de la prueba de rodadura monoflanco. Se aplica aquí el criterio
de rodadura monoflanco. En el presente ejemplo se fija como
criterio de rodadura monoflanco el hecho de que hay que obtener el
mínimo absoluto de los resultados de medida (o de la curva 1) de la
EWP. A este fin, se comparan los valores para obtener el valor de
medida más pequeño, o bien se obtiene la pendiente de la curva 1 y
se encuentra el mínimo obteniendo el punto cero. Como se insinúa en
la figura 4B por medio de una flecha 4 que apunta verticalmente
hacia abajo, se obtiene en el mínimo la posición de montaje
correspondiente. Esta posición de montaje se denomina también
posición de montaje ideal. La posición de montaje ideal está en
-0,018 mm. Al mismo tiempo, se puede comprobar opcionalmente, por
ejemplo, si el valor de medida absoluto en \murad está por debajo
de 10 \murad (parámetro de consigna).
En caso de que la posición de montaje ideal así
obtenida no sea un elemento de la cantidad de posiciones de montaje
fijamente preestablecidas, se puede aplicar la posición de montaje
que se encuentre más próxima. En este caso, la cantidad de
posiciones de montaje fijamente preestablecidas comprende los
valores siguientes: 0,06 mm;
0,04 mm; 0,02 mm; 0 mm; -0,02 mm; -0,04 mm; -0,06 mm. Dado que -0,018 mm está más cerca de -0,02 mm que de 0 mm, se elige el valor -0,02 mm como posición de montaje.
0,04 mm; 0,02 mm; 0 mm; -0,02 mm; -0,04 mm; -0,06 mm. Dado que -0,018 mm está más cerca de -0,02 mm que de 0 mm, se elige el valor -0,02 mm como posición de montaje.
Por tanto, en este ejemplo se ha podido obtener
la posición de montaje ideal con más precisión que la que hubiera
sido posible con una KSP pura o con una medición de la aceleración
de giro, pero sin perder demasiado tiempo para la medición
precisa.
El criterio de rodadura monoflanco puede
utilizarse para determinar si el comportamiento de rodadura del par
de ruedas dentadas que se acaban de probar satisface los requisitos
(parámetros de consigna) prefijados (por ejemplo, por el
fabricante).
En otra forma de realización preferida existe
una función de "zoom-in" (aproximación de
imagen). Se procede en este caso de la manera siguiente. Se realiza
al principio la rodadura de búsqueda por medio del sensor 20 de
sonido estructural en posiciones de montaje discretas y se evalúan
inmediatamente (al vuelo) los resultados de medida de la prueba de
sonido estructural para establecer una aproximación al criterio de
sonido estructural. A partir de la posición de montaje así obtenida
tiene lugar entonces una transición de una medición discreta de
sonido estructural (o una medición discreta de la aceleración de
giro) a una medición continua de sonido estructural (o una medición
continua de la aceleración de giro) y se realiza en el entorno
alrededor del punto así encontrado una medición continua de sonido
estructural (o una medición continua de la aceleración de giro)
dotada de una mayor resolución. Únicamente entonces sigue la prueba
de rodadura monoflanco, tal como ya se ha descrito.
Se describe un primer ejemplo de realización de
la presente invención con ayuda de la representación esquemática de
la figura 5. En esta figura se muestra un sistema 10 o aparato de
medida que comprende sustancialmente una unidad de evaluación 11,
un dispositivo de rodadura 12 y un controlador de desarrollo 30.
Este sistema 10 puede utilizarse, por ejemplo, para ensayar un par
de ruedas dentadas 13, 14. En el ensayo según la invención se
obtiene un posicionamiento adecuado (preferiblemente el mejor
posible) de la primera rueda dentada 13 con respecto a la segunda
rueda dentada 14.
El dispositivo de rodadura mostrado 12 comprende
un primer husillo 15 sobre el cual puede fijarse la primera rueda
dentada 13. El primer husillo 15 es puesto en rotación alrededor de
su eje por un accionamiento 17. La segunda rueda dentada 14 está
asentada sobre un segundo husillo 16. Está previsto un segundo
accionamiento 18 en el segundo husillo 16 para solicitar dicho
segundo husillo 16 con un par de giro positivo (estado de tracción)
o con un par de giro negativo (estado de empuje). Para poder
engranar las dos ruedas dentadas 13 y 14, el dispositivo de
rodadura presenta una unidad de posicionamiento 19 que puede
utilizarse para variar deliberadamente el posicionamiento de las
dos ruedas dentadas 13, 14 una con respecto a otra. Como se insinúa
gráficamente por medio del sistema de coordenadas X, Y, Z, el
posicionamiento puede efectuarse en el espacio tridimensional.
Usualmente, la posición de las dos ruedas dentadas 13 y 14 una con
respecto a otra no se describe en el sistema de coordenadas
cartesianas, sino en el sistema de coordenadas V, H, J.
Dado que no es esencial para la invención el
sistema de coordenadas que se utilice para describir las posiciones
de las ruedas dentadas 13, 14, se emplean en lo que sigue
principalmente los términos de posicionamiento y posición de
montaje, que pretenden expresar que lo que importa en último término
es la posición de una rueda dentada 13 con respecto a la posición
de la otra rueda dentada 14.
El dispositivo de rodadura mostrado 12 está en
condiciones de transmitir señales S(X, Y, Z) a la unidad de
evaluación 11 a través de un enlace de comunicación 21. Las señales
S(X, Y, Z) describen el posicionamiento del par constitutivo
de un juego de ruedas a ensayar. El empleo de los símbolos X, Y, Z
pretende indicar que también aquí se puede describir el
posicionamiento por medio de las coordenadas de un sistema de
coordenadas. Además, el dispositivo de rodadura 12 comprende un
emisor 20 de valores de medida que transmite una señal de medida
SM(t) dependiente del tiempo a la unidad de evaluación 11 a
través de un enlace de comunicación 22. Preferiblemente, el enlace
de comunicación 22 consiste en un enlace por medio de un cable
blindado. Según la forma de realización de la invención, se puede
tratar, por ejemplo, de un sensor 20 de sonido estructural de tipo
activo o de tipo pasivo. Este sensor 20 de sonido estructural genera
una señal de medida analógica SM(t) dependiente del tiempo
que da información sobre el comportamiento de ruido o sobre la
aceleración de las dos ruedas dentadas 13, 14 mientras éstas ruedan
una contra otra. Por tanto, el sensor 20 de sonido estructural mide
el comportamiento de vibración o de aceleración y admite así una
manifestación sobre el comportamiento de las piezas en prueba 13,
14. La señal SM(t) del sensor 20 de sonido estructural es
típicamente proporcional a las fuerzas actuantes sobre éste y es
preparada preferiblemente por un amplificador de medida y/u otros
componentes de adaptación de señales. El amplificador puede estar
antepuesto a la unidad de evaluación 11 o bien puede estar
integrado en ésta. Como se insinúa esquemáticamente en la figura 5,
además del emisor 20 de valores de medida está previsto en cada
husillo 15, 16 un respectivo emisor de giro 23 ó 24.
Preferiblemente, se trata aquí de emisores de giro de alta
resolución.
En la figura 6 pueden encontrarse detalles de la
disposición típica de dos emisores de giro 23 y 24, mostrándose en
esta figura dos ruedas cónicas 16, 14 en lugar de dos ruedas
cilíndricas (véase la figura 5). Como se muestra en la figura 6,
los emisores de giro 23, 24 pueden acoplarse directamente a los
husillos 15 y 16, respectivamente. Los discos ópticos mostrados
23.1, 24.1 de los emisores de giro 23, 24 tienen preferiblemente una
resolución de varios millares de impulsos. Los emisores de giro 23,
24 pueden ofrecer, por ejemplo, los canales A1, B1 y A2, B2,
típicos de emisores de impulsos, para contar impulsos y para
reconocer direcciones de posición y de giro. Como se muestra, los
emisores de giro 23, 24 pueden estar unidos mecánicamente con los
husillos 15, 16 o bien pueden estar acoplados con éstos por vía
inductiva o por vía óptica.
Además de los componentes descritos hasta ahora,
el sistema 10 presenta un controlador de desarrollo 30
(preferiblemente basado en software) que preferiblemente está en
condiciones de ejecutar los pasos siguientes:
\newpage
- -
- Traslación de las ruedas dentadas 13, 14 una hacia otra hasta que éstas se encuentren engranadas y se alcance una posición de partida (llamada también posición cero).
- -
- Accionamiento de una de las dos ruedas dentadas 13 ó 14 para someterla a un movimiento de rotación en el que ambas ruedas dentadas 13, 14 ruedan una contra otra. Las ruedas dentadas 13, 14 pueden ser accionadas entonces con un número de revoluciones constante n (por ejemplo, n = 800 ó 1000 rpm) o con un número de revoluciones n(t) variable en el tiempo.
- -
- Traslación de las ruedas dentadas 13, 14 una hacia otra, viniendo prefijada la traslación por un vector de traslación (monodimensional, bidimensional o tridimensional). Según la forma de realización de la invención, al trasladar las ruedas dentadas 13, 14 se pueden alcanzar varias posiciones de montaje como posiciones discretas fijamente preestablecidas, o bien se puede realizar una traslación continua de la posición de montaje.
- -
- Realización de la prueba de sonido estructural en diferentes posiciones de montaje discretas o bien continuamente, según se ha descrito.
- -
- Se obtiene entonces, como se ha descrito, una posición de montaje específica (como se ha descrito en relación con la figura 3A o la figura 4A) y se miden cuantitativamente las ruedas dentadas 13, 14 con ayuda de una EWP exactamente en esta posición de montaje (como se ha descrito en relación con la figura 3B) o en una zona (como se ha descrito en relación con la figura 4B) que comprende la posición de montaje específica. Se captan y evalúan para ello las señales de los emisores de giro 23, 24 con relación a la posición de montaje.
\vskip1.000000\baselineskip
El controlador de desarrollo 30 según la
invención puede comprender otros componentes, módulos o rutinas de
software. Puede estar previsto, por ejemplo, un módulo de
normalización o una rutina de normalización para hacer comparables
las mediciones de sonido estructural que se hayan obtenido en
máquinas diferentes. Para la normalización se emplea también la
posición de ajuste óptimo y se desplazan las curvas KSP de
diferentes mediciones KSP hasta que concuerda la posición vertical
en el punto de ajuste óptimo.
Un sistema según la invención permite mediciones
y análisis muy precisos y reproducibles de pares constitutivos de
juegos de ruedas y de pares de ruedas dentadas. La invención se
puede utilizar de manera especialmente ventajosa en la producción en
serie.
La invención puede estar implementada en una
máquina de prueba de rodadura o máquina de medida especialmente
configurada, por ejemplo un probador de ruedas cónicas CNC.
Preferiblemente, se implementa la invención de modo que sea
adecuada para la prueba en serie de juegos de ruedas (de
automóviles). El usuario de una máquina según la invención puede
prefijar ciertos criterios que ha de satisfacer un juego de ruedas
antes de que llegue a montarse.
Sin embargo, la invención puede utilizarse
también para reconocer en diferentes posiciones de montaje un daño
de las ruedas dentadas de un juego de ruedas o de un par de ruedas
dentadas.
Una máquina según la invención dispone
preferiblemente de tres ejes lineales (en la figura 5 se muestran
solamente, en aras de una mayor sencillez, dos ejes, concretamente
los dos ejes de husillo) para ajustar las medidas de montaje del
juego de ruedas y el decalaje entre ejes. Opcionalmente, la máquina
puede estar equipada con un eje de ajuste para variar el ángulo
entre ejes a fin de poder probar también juegos de ruedas cónicas
con un ángulo entre ejes diferente de 90º. La construcción de la
máquina 10, el controlador de desarrollo 30 y su software están
diseñados preferiblemente de modo que la prueba de rodadura
completamente automática de juegos de ruedas dentadas (por ejemplo,
juegos de ruedas cónicas) por medio de una medición de sonido
estructural y una prueba de rodadura monoflanco subsiguiente
limitada a una posición de montaje específica obtenida con ayuda de
la KSP sea posible en condiciones de producción en serie. Según la
forma de realización de la máquina 10, esta medición combinada
puede efectuarse en posiciones de montaje definidas y/o en forma
continua.
Preferiblemente, se establece mediante la
elección del par de giro de prueba, del número de revoluciones y de
las diferentes señales de sonido estructural disponibles una
correlación con los ruidos determinados del engranaje o del
vehículo. Un software de evaluación especial (por ejemplo, como
parte de la unidad de evaluación 11) hace posible, según la
invención, que se realice una manifestación sobre pares de ruedas
buenos o menos buenos con muchísima más rapidez y fiabilidad que
hasta ahora. Esto se efectúa, como se ha descrito, preferiblemente
con ayuda de criterios archivados.
En el caso preferido, se realizan rodaduras de
medida KSP a través de varias medidas de montaje de piñón, por
ejemplo de +0,6 mm a -0,6 mm, para obtener la posición de montaje
que resulta como un compromiso óptimo entre el lado de empuje y el
lado de tracción y para alimentar esta posición a la EWP
subsiguiente. La EWP subsiguiente se realiza después solamente en
la posición de montaje específica o bien se realiza una EWP, por
ejemplo, en la zona de la posición de montaje específica \pm0,02
mm (véase la figura 4B).
\newpage
Con la KSP y EWP combinadas se puede hacer
también, según la invención, una excelente valoración de las piezas
siguientes: por ejemplo, tornillos sinfín, ruedas helicoidales,
ruedas dentadas, ruedas cilíndricas, bombas centrífugas, etc.
Una ventaja de la invención consiste en que,
debido a la novedosa combinación de dos procedimientos en sí
conocidos y debido a la ejecución especial de los dos
procedimientos, se hace posible una medición muy rápida,
reproducible y fiable. Se puede aminorar así la enorme presión de
los costes que reina en la producción en serie, sin obtener peores
emparejamientos. Por el contrario, la calidad de la medición y la
estimación resultan netamente mejores, lo que conduce a una
cantidad de desechos netamente menor en la producción en serie.
En una forma de realización preferida el
dispositivo 10 está diseñado de modo que pueda utilizarse para
medir/valorar trenes de engranajes con más de dos ruedas dentadas.
Por tanto, se pueden medir trenes enteros de engranajes antes del
montaje definitivo.
Claims (11)
1. Procedimiento de prueba del comportamiento de
rodadura de las ruedas dentadas (13, 14) de un par de ruedas
dentadas o de un juego de ruedas que se encuentran engranadas una
con otra, en el que se realiza durante una rotación de las ruedas
dentadas (13, 14), con ayuda de un sensor (20) de sonido
estructural, una prueba de sonido estructural o una medición de la
aceleración de giro en posiciones de montaje diferentes de las
ruedas dentadas (13, 14), caracterizado porque
- -
- a partir de resultados de medida de la prueba de sonido estructural o de la medición de la aceleración de giro se obtiene una posición de montaje específica que satisface al menos un criterio prefijado de sonido estructural con respecto al comportamiento de rodadura,
- -
- por medio de una sensórica (23, 24) de número de revoluciones se realiza una prueba de rodadura monoflanco en la posición de montaje específica de las ruedas dentadas (13, 14) del mismo par de ruedas dentadas,
- -
- se realiza una evaluación cuantitativa de resultados de medida de la prueba de rodadura monoflanco y
- -
- empleando un criterio de rodadura monoflanco se determina si el comportamiento de rodadura de las ruedas dentadas (13, 14) corresponde a un parámetro de consigna.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se obtiene una posición de montaje
adecuada con ayuda de la prueba de sonido estructural o de la
medición de la aceleración de giro y porque se realiza la prueba de
rodadura monoflanco solamente en esta posición de montaje para
verificar que se respeta el parámetro de consigna.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se varían continuamente las posiciones
de montaje de las ruedas dentadas (13, 14) una respecto de otra
durante la prueba de sonido estructural o la medición de la
aceleración de giro realizadas por medio del sensor (20) de sonido
estructural y se captan y almacenan en sincronismo temporal la
posición de montaje y las señales de salida del sensor (20) de
sonido estructural para hacer posible una coordinación entre los
resultados de medida de la prueba de sonido estructural o de la
medición de la aceleración de giro y las respectivas posiciones de
montaje.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se obtiene la posición de montaje de
las ruedas dentadas (13, 14) en posiciones de montaje discretas
durante la prueba de sonido estructural o la medición de la
aceleración de giro ejecutadas por medio del sensor (20) de sonido
estructural y se evalúan los resultados de medición de la prueba de
sonido estructural o de la medición de la aceleración de giro para
verificar que existe una aproximación al criterio de sonido
estructural, efectuándose entonces a partir de la posición de
montaje así obtenida una transición de una medición discreta de
sonido estructural o una medición discreta de la aceleración de
giro a una medición continua de sonido estructural o una medición
continua de la aceleración de giro.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque con ayuda de la
prueba de rodadura monoflanco en la posición de montaje específica
de las ruedas dentadas (13, 14) se obtiene la situación de la
posición de montaje específica con más precisión que la que sería
posible con ayuda de los resultados de medida de la prueba de
sonido estructural o de la medición de la aceleración de giro.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se realiza un
paso de normalización con ayuda de al menos un resultado de medida
de la prueba de sonido estructural o de la medición de la
aceleración de giro en o sobre la zona de la posición de montaje
específica para hacer que sean comparables los resultados de medida
de pruebas de sonido estructural o de mediciones de la aceleración
de giro en sistemas o aparatos diferentes de medida de sonido
estructural.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se preestablece
fijamente una pluralidad de posiciones de montaje y se efectúa una
correlación de resultados de medida de la prueba de sonido
estructural o de la medición de la aceleración de giro y/o de
resultados de medida de la prueba de rodadura monoflanco con las
posiciones de montaje fijamente preestablecidas para obtener a
partir de la pluralidad de posiciones de montaje fijamente
preestablecidas la posición de montaje más adecuada.
8. Dispositivo (10) para medir el comportamiento
de rodadura de un par de ruedas dentadas o de un juego de ruedas
con un dispositivo de rodadura (12) que comprende un husillo (15,
16) por cada rueda dentada (13, 14) y que presenta al menos un
accionamiento (17; 18) para accionar una de las ruedas dentadas (13,
14), estando previstos un sensor (20) de sonido estructural y un
controlador de desarrollo (30), caracterizado porque el
dispositivo (10) comprende, además, una sensórica (23, 24) de número
de revoluciones y porque el controlador de desarrollo (30) está
diseñado de modo que se puede realizar una prueba combinada de las
ruedas dentadas (13, 14), en la que se obtiene en una primera
rodadura de búsqueda una posición de montaje específica por medio
de una prueba de sonido estructural o una medición de la aceleración
de giro y a continuación se efectúa una prueba de rodadura
monoflanco en la posición de montaje específica.
9. Dispositivo (10) según la reivindicación 8,
caracterizado porque el accionamiento (17; 18) está diseñado
de modo que, durante la prueba de sonido estructural o la medición
de la aceleración de giro, al menos una de las ruedas dentadas (13,
14) sea accionada con un primer número de revoluciones y, durante la
prueba de rodadura monoflanco, al menos una de las ruedas dentadas
(13, 14) sea accionada con un segundo número de revoluciones,
estando el segundo número de revoluciones en el intervalo de 10 a
1000 rpm, preferiblemente 30 a 200 rpm, y siendo el primer número
de revoluciones superior a 500 rpm, preferiblemente superior a 1000
rpm.
10. Dispositivo (10) según la reivindicación 8 ó
9, caracterizado porque el dispositivo de rodadura (12)
puede poner las dos ruedas dentadas (13, 14) en una relación
espacial de una con otra tal que la prueba de sonido estructural o
la medición de la aceleración de giro y/o la prueba de rodadura
monoflanco se realicen en una pluralidad de posiciones de montaje
fijamente preestablecidas.
11. Dispositivo (10) según la reivindicación 8,
9 ó 10, caracterizado porque comprende una función de
normalización que le permite que, empleando una prueba de rodadura
monoflanco, se normalicen los resultados de medida de pruebas de
sonido estructural o de mediciones de la aceleración de giro que se
hayan obtenido en dispositivos diferentes.
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