ES2335515T3 - Dispositivo para realizar medidas de oscilaciones en una muestra que comprende un rotor y provista de un dispositivo de equilibrado. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de equilibrado para rotores de una pieza de ensayo que presenta al menos un rotor (4), con por lo menos un cuerpo de base (10), con un soporte para la pieza de ensayo (6), con al menos un detector de vibraciones (40) para la medición de las vibraciones causadas por una rotación de al menos un rotor (4) de la pieza de ensayo (6) y con un sistema de equilibrado (18) dispuesto sobre el cuerpo de base (10) para la comprobación y/o eliminación de un desequilibrio del rotor por medio de la evaluación de valores de medición proporcionados por al menos un detector de vibraciones (40), caracterizado porque se prevé una mesa (12), configurada a modo de mesa vibratoria, que se une con capacidad de vibración a una base (20) del cuerpo de base y sobre la cual está fijado el soporte de la pieza de ensayo, y porque se ha previsto además un dispositivo para la medición de vibraciones, así como un dispositivo de control para el control del dispositivo de medición de vibraciones y el sistema de equilibrado de manera que el dispositivo, una vez equilibrado un rotor (4) de una pieza de ensayo, pueda ser conmutado por el dispositivo de control, en un modo de equilibrado por medio de la unidad de equilibrado (18), en un modo de ensayo, en el cual una vibración causada por la rotación de por lo menos un rotor de la pieza de ensayo pueda ser medida por el dispositivo de medición de vibraciones.

Description

Dispositivo para realizar medidas de oscilaciones en una muestra que comprende un rotor y provista de un dispositivo de equilibrado.

La invención se refiere a un dispositivo del tipo citado en el preámbulo de la reivindicación 1 para la realización de mediciones de vibraciones en una pieza de ensayo, especialmente en un engranaje, que presenta, como mínimo, un rotor.

Por las Patentes DE 39 05 983 A1, DE 100 37 412 A1 y DE 102 34 022 A1, se conocen, por ejemplo, dispositivos de este tipo como componentes de bancos de pruebas. Éstos sirven, por ejemplo, para llevar a cabo pruebas funcionales en piezas de ensayo, por ejemplo, en engranajes, accionando mediante giro el rotor de la pieza de ensayo por medio de un accionamiento externo y registrando las vibraciones resultantes. A continuación, mediante una evaluación de las vibraciones registradas es posible valorar si la respectiva pieza de ensayo se encuentra en buen estado o si existen fallos de funcionamiento. Los dispositivos conocidos presentan un cuerpo de base en el que se dispone un dispositivo de sujeción para la pieza de ensayo, y un dispositivo de medición de vibraciones para la medición de las vibraciones causadas por una rotación del rotor de la pieza de ensayo durante un proceso de ensayo.

Por la Patente US-A 5 877 420 se conoce un dispositivo para el equilibrado de una unidad de accionamiento. La Patente DE A1 35 38 229 revela un órgano de soporte de vibración o agitación apoyado de forma fija por medio de ballestas y guiado de manera paralela.

La invención está basada en la tarea de perfeccionar un dispositivo del tipo señalado en el preámbulo de la reivindicación 1, de manera que el control de las piezas de ensayo se pueda llevar a cabo de forma más rápida y eficiente mediante la realización de mediciones de las vibraciones.

Este cometido se resuelve gracias a la teoría señalada en la reivindicación 1.

La idea básica de la teoría según la invención consiste en realizar con ayuda de un dispositivo según la invención, no sólo las mediciones de las vibraciones en la pieza de ensayo, sino además en equilibrar la pieza de ensayo por medio del dispositivo, en especial antes de la realización de las mediciones de vibraciones. Por regla general, es necesario equilibrar la pieza de ensayo antes de la realización de las mediciones de vibraciones, dado que los desequilibrios del rotor de la pieza de ensayo podrían falsear el resultado de ensayo, con lo que éste no se podría utilizar. Por otra parte, el restablecimiento del equilibrio de la pieza de ensayo también puede ser imprescindible para su perfecto funcionamiento.

De acuerdo con la invención, se prevé para ello un dispositivo de equilibrado dispuesto en el cuerpo de base o integrado por lo menos parcialmente en el cuerpo de base para el registro y/o la eliminación de cualquier desequilibrio del rotor. Según la invención, de esta manera es posible tanto equilibrar con un mismo dispositivo el rotor de la pieza de ensayo como también someterlo a mediciones de vibración. Por consiguiente, para la ejecución de estos trabajos ya se necesita solamente un único dispositivo, con lo que también se reduce considerablemente el número de aparatos para el equilibrado y control de una pieza de ensayo necesarios frente a los dispositivos utilizados hasta ahora. Dado que el dispositivo de equilibrado se dispone en el cuerpo de base o se integra al menos en parte en el cuerpo de base, ya no hace falta una máquina de equilibrado separada. Esto permite un notable ahorro de gastos.

Otra ventaja del dispositivo según la invención radica en que el equilibrado y control de piezas de ensayo resulta mucho más eficiente, dado que se puede llevar a cabo tanto el equilibrado como las mediciones de vibraciones sin necesidad de sacar la pieza de ensayo del soporte del dispositivo según la invención. Por lo tanto, la pieza de ensayo puede permanecer en el soporte durante el proceso de equilibrado y además también durante la realización de las mediciones de vibraciones. Se suprimen, por consiguiente, las operaciones adicionales de extracción de la pieza de ensayo del soporte de una máquina de equilibrado y de inserción de la pieza de ensayo en un soporte de un banco de pruebas. De acuerdo con la invención, el coste de los trabajos se reduce especialmente cuando la colocación de la pieza de ensayo en el soporte y la extracción de la pieza de ensayo del soporte se llevan a cabo manualmente.

Otra ventaja del dispositivo según la invención consiste en que el coste de su fabricación se reduce considerablemente frente a los dispositivos tradicionales que se componen de una máquina de equilibrado separada y de un dispositivo separado para la realización de las mediciones de vibraciones.

Por medio del dispositivo de equilibrado dispuesto según la invención en el cuerpo de base o integrado al menos en parte en el cuerpo de base se comprueba en primer lugar si el rotor de una pieza de ensayo presenta un desequilibrio. Si se detecta la existencia de un desequilibrio se procede, acto seguido, a su eliminación o reducción mediante el dispositivo de equilibrado y dentro del marco de las tolerancias preestablecidas. Si la comprobación señala, en cambio, que la pieza de ensayo no presenta ningún desequilibrio o sólo un desequilibrio reducido que no tenga que tenerse en cuenta, no hace falta proceder al equilibrado. En este caso, la medición de las vibraciones se puede llevar a cabo directamente en la pieza de ensayo sin necesidad de un proceso de equilibrado anterior.

\newpage

Con el objeto de obtener una estructura mecánica estable del dispositivo en la que las vibraciones influyan en la medida menor posible, se prevé según un perfeccionamiento de la teoría señalada por la invención que el cuerpo de base presente una mesa en la que se fija el soporte para la pieza de ensayo.

El soporte para la sujeción de la pieza de ensayo durante el proceso de equilibrado y durante el proceso de medición de las vibraciones se puede elegir en función de los requisitos necesarios en cada caso. Un perfeccionamiento ventajoso según la invención prevé en este sentido que el soporte esté dotado de un dispositivo de sujeción para la fijación de la pieza de ensayo. Gracias al dispositivo de sujeción se simplifica considerablemente la inserción de la pieza de ensayo en el soporte y la extracción de la pieza de ensayo del soporte, con lo que además se ahorra tiempo.

Un perfeccionamiento extraordinariamente ventajoso de la teoría según la invención prevé que la mesa se configure a modo de una mesa vibratoria y se una con posibilidad de vibración a una base del cuerpo de base, especialmente que se apoye en la base. En esta forma de realización, la mesa está apoyada en la base con posibilidad de vibración y puede desplazarse con movimientos oscilantes por medio del rotor de la pieza de ensayo. La medición y valoración de las vibraciones de la mesa vibratoria permite, a continuación, especialmente que se saquen conclusiones de si el rotor de la pieza de ensayo presenta un desequilibrio. La mesa vibratoria puede estar suspendida, por ejemplo, en una base a modo de marco del cuerpo de base y apoyarse en la base mediante resortes, por ejemplo, resortes helicoidales que se extienden desde su perímetro exterior hasta la base a modo de marco. En caso de una vibración de la mesa vibratoria, los resortes se comprimen o relajan en dirección de la vibración.

Un perfeccionamiento ventajoso de la forma de realización antes citada prevé que la mesa vibratoria se apoye en la base de forma móvil alrededor de, al menos, un eje articulado y de forma elástica mediante medios elásticos. En el caso de esta forma de realización resulta un apoyo de la mesa vibratoria con posibilidad de vibración y con una estructura mecánica especialmente sencilla.

En la forma de realización antes citada, los medios elásticos pueden elegirse dentro de amplios límites. Un perfeccionamiento especialmente ventajoso de la teoría según la invención prevé que los medios elásticos presenten, al menos, una ballesta, formándose en la zona de los puntos de unión de la ballesta a la mesa y a la base respectivamente un eje articulado. Las ballestas de este tipo están disponibles como componentes estándar sencillos y económicos con constantes elásticas variables dentro de unos límites muy amplios y permiten, por consiguiente, una concepción sencilla del dispositivo según la invención en función de las respectivas necesidades. Por otra parte, las ballestas de este tipo resulta además relativamente económicas.

La forma, el tamaño, el número y la constante elástica de la ballesta o de las ballestas se pueden elegir dentro de unos límites muy amplios. Un perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que se dispongan cuatro ballestas distanciadas entre sí que se sitúan preferiblemente en las esquinas de un rectángulo. Con esta forma de realización, se obtiene, por una parte, un apoyo estático determinado de la mesa vibratoria sobre la base y, por otra parte, una gran estabilidad del dispositivo en la manera necesaria para la realización de las mediciones de vibraciones.

El eje de giro del rotor de la pieza de ensayo puede presentar en principio una orientación cualquiera con respecto al eje articulado o a los ejes articulados, siempre que el giro del rotor provoque la vibración de la mesa vibratoria en una medida necesaria para la detección de desequilibrios. Para facilitar la excitación de la mesa vibratoria en lo que se refiere a las vibraciones por un desequilibrio del rotor, se prevé según otro perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención, que el soporte se disponga con respecto al eje articulado o a los ejes articulados, de manera que en caso de recepción de una pieza de ensayo por el soporte, el eje de giro de su rotor frente al eje articulado o a los ejes articulados, resulte fundamentalmente paralelo.

Otro perfeccionamiento extraordinariamente ventajoso de la teoría según la invención prevé que la frecuencia propia de un dispositivo vibratorio formado por la mesa vibratoria y los medios elásticos se elija de manera que sea mayor que la frecuencia de vibración máxima de la pieza de ensayo fijada por el máximo número de revoluciones de su rotor durante el proceso de ensayo. De esta manera se evita que el dispositivo vibratorio se excite durante el proceso de ensayo por medio de su propia frecuencia, ya que esto podría falsear los resultados de ensayo y causar el deterioro o incluso la destrucción del dispositivo.

Otro perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que el dispositivo de medición de vibraciones presente al menos un sensor de vibraciones que está unido o se puede unir a la pieza de ensayo para la transmisión de las vibraciones. Por medio de este sensor de vibraciones asignado al dispositivo de medición de vibraciones se pueden registrar y evaluar las vibraciones de la pieza de ensayo durante el proceso de ensayo.

Otro perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que el dispositivo de equilibrado presente al menos un sensor de vibraciones unido a la mesa vibratoria para la transmisión de las vibraciones. El sensor de vibraciones asignado al dispositivo de equilibrado sirve en este caso para registrar las vibraciones de la mesa vibratoria, siendo posible sacar conclusiones por medio de una evaluación de la señal de salida del sensor de vibraciones, por ejemplo y en especial, conclusiones sobre un desequilibrio del rotor de la pieza de ensayo.

Otro perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que el sensor de vibraciones sea un sensor que funcione sin contacto, previendo otros perfeccionamientos de esta variante de realización que el sensor de vibraciones se configure a modo de vibrómetro láser o a modo de sensor acústico.

Otro perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que el sensor de vibraciones sea un sensor que funcione con contacto. De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, el sensor de vibraciones se puede fijar o puede estar fijado en la pieza de ensayo. De este modo, las vibraciones de la pieza de ensayo se registran directamente en la pieza de ensayo, con lo que se reducen o evitan las perturbaciones causadas por vibraciones no procedentes de la pieza de ensayo. Como consecuencia se mejora la precisión de los resultados de ensayo. En este caso, el sensor de vibraciones se puede fijar en la pieza de ensayo, por ejemplo, se puede pegar en la pieza de ensayo. Sin embargo, de conformidad con la invención, también es posible disponer el sensor de vibraciones en un soporte que se mueve relativamente con respecto a la pieza de ensayo. El sensor de vibraciones se puede unir, por ejemplo, a un cilindro neumático y ajustarse a través del cilindro neumático a la pieza de ensayo para la realización de las mediciones de vibraciones, eliminándose el contacto con la pieza de ensayo una vez realizadas las mediciones de vibraciones. Con objeto de garantizar en una variante de realización de este tipo, el constante contacto entre el sensor de vibraciones y la pieza de ensayo, es posible tensar el sensor de vibraciones frente a la pieza de ensayo a través de elementos elásticos.

Otro perfeccionamiento ventajoso de las variantes de realización con el sensor que funciona con contacto prevé que el sensor de vibraciones se configure a modo de sensor de aceleración. Tales sensores de aceleración están disponibles como componentes estándar sencillos y relativamente económicos.

En principio, un sensor asignado al dispositivo de medición de vibraciones se puede disponer en la mesa del cuerpo de base. A fin de simplificar la estructura mecánica del dispositivo según la invención, un perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que el sensor de vibraciones se apoye en uno de los resortes de los medios elásticos, en especial en una ballesta. En este caso, el sensor de vibraciones se puede apoyar especialmente en una parte del resorte que durante una vibración de la mesa vibratoria experimenta la mayor desviación posible. De esta manera se facilita el registro preciso de vibraciones de la mesa vibratoria.

Otro perfeccionamiento de las variantes de realización antes citadas prevé que el sensor de vibraciones se sujete en un soporte dispuesto por debajo de la mesa vibratoria. En esta variante de realización, el sensor de vibraciones se dispone por debajo de la mesa vibratoria. Dado que de por sí el espacio por debajo de la mesa vibratoria suele quedar libre, se mejora de este modo incluso el aprovechamiento del espacio.

Para mantener durante la desviación del resorte siempre el contacto entre el sensor de vibraciones y el resorte, se prevé, según uno de los perfeccionamientos ventajosos, que el sensor de vibraciones se tense por medio de elementos elásticos frente al resorte.

La forma, el tamaño, el número y la configuración de los sensores de vibraciones se pueden elegir conforme a las respectivas necesidades dentro de unos límites muy amplios. Un perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que al dispositivo de medición de vibraciones, por una parte, y al dispositivo de equilibrado, por otra parte, se asignen respectivamente, como mínimo, sendos sensores de vibraciones separados. Esta variante de realización ofrece la ventaja de que los sensores de vibraciones se pueden adaptar a la respectiva tarea de registro, adaptándose en concreto el sensor asignado al dispositivo de equilibrado a las vibraciones características para el registro de un desequilibrio del rotor, y el sensor de vibraciones asignado al dispositivo de medición de vibraciones a las vibraciones características para el registro del funcionamiento de la pieza de ensayo.

Otro perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que al dispositivo de medición de vibraciones y al dispositivo de equilibrado se asigne al menos un sensor de vibraciones común. Por consiguiente, en esta variante de realización se registran tanto las vibraciones que caracterizan un desequilibrio, como las vibraciones que caracterizan el funcionamiento de la pieza de ensayo por medio de un mismo sensor. De esta manera se reduce aún más el trabajo constructivo, puesto que en principio ya sólo hace falta un único sensor de vibraciones.

Otro perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé unos elementos de control para el control preferiblemente automático del dispositivo de medición de vibraciones y del dispositivo de equilibrado y/o elementos de evaluación para evaluar las señales de salida del sensor de vibraciones o de los sensores de vibraciones. Gracias a los elementos de control, se pueden llevar a cabo, por ejemplo, de forma automática y especialmente los procesos de control del dispositivo de equilibrado y del dispositivo de medición de vibraciones.

Un perfeccionamiento extraordinariamente ventajoso de la variante de realización precitada prevé que el dispositivo se pueda conmutar después de un equilibrado del rotor de una pieza de ensayo automáticamente, a través de los elementos de control, de una modalidad de equilibrado por medio del dispositivo de equilibrado a una modalidad de control en la que por medio del dispositivo de medición de vibraciones sea posible medir las vibraciones causadas por la rotación del rotor de la pieza de ensayo. En esta variante de realización, el rotor de la pieza de ensayo se puede equilibrar con ayuda del dispositivo según la invención, en la modalidad de equilibrado. Después del equilibrado del rotor de la pieza de ensayo, el dispositivo se puede cambiar automáticamente a la modalidad de control mediante los elementos de control, realizándose en dicha modalidad las mediciones de vibraciones en la pieza de ensayo. Dado que el proceso de equilibrado y el proceso de ensayo se pueden llevar a cabo de este modo directamente uno tras otro, se consigue con esta variante de realización, un ahorro adicional de tiempo.

Por un equilibrado se entiende, según la invención, también un proceso en el que se comprueba si la pieza de ensayo presenta un desequilibrio inferior a los límites establecidos o ningún desequilibrio y si, por consiguiente, no hace falta someter el rotor de la pieza de ensayo al proceso de eliminación del desequilibrio.

Otro perfeccionamiento de la variante de realización con elementos de control prevé que un sensor de vibraciones asignado al dispositivo de equilibrado esté unido a los elementos de control para la transmisión de las señales, de manera que los elementos de control para el equilibrado del rotor de la pieza de ensayo generen señales de control para controlar el dispositivo de equilibrado en función de las señales de salida del sensor de vibraciones asignado al dispositivo de equilibrado. En esta variante de realización, se puede comprobar, por ejemplo, mediante la evaluación de las señales de salida del sensor de vibraciones, el punto del perímetro (punto de desequilibrio) en el que el rotor de la pieza de ensayo presenta el desequilibrio. A continuación, los elementos de control pueden generar señales de control para controlar el dispositivo de equilibrado que acto seguido actúa sobre el rotor para eliminar o reducir el desequilibrio en un punto de equilibrado, aplicando, por ejemplo, un peso necesario para la eliminación o reducción del desequilibrio, o eliminando material del rotor de la pieza de ensayo.

Otro perfeccionamiento ventajoso de la teoría según la invención prevé que un sensor de vibraciones asignado al dispositivo de medición de vibraciones esté unido a los elementos de evaluación para la transmisión de las señales, de manera que los elementos de evaluación evalúen las señales de salida del sensor de vibraciones. A través de la evaluación de las señales de salida del sensor de vibraciones en cuanto a tiempo, frecuencia y lugar, se puede comprobar si la pieza de ensayo funciona perfectamente o si existen fallos en su funcionamiento que se expresen en una diferencia entre un cuadro de vibraciones de la pieza de ensayo que se ha medido frente a un cuadro de vibraciones previamente establecido.

Otra variante ventajosa de la teoría según la invención prevé que el dispositivo de equilibrado esté dotado de medios para la determinación de una situación de giro de referencia del rotor de la pieza de ensayo, de modo que se produzca una localización del punto de desequilibrio del rotor con respecto a la posición de giro de referencia. En esta variante de realización se determina, en primer lugar, la posición de giro de referencia del rotor de la pieza de ensayo, disponiendo, por ejemplo, en el rotor una marca detectable ópticamente por medio de un sensor. A la vista de la posición de giro de referencia así determinada se puede averiguar después, por una parte, la velocidad periférica a la que gira el rotor. Por otra parte es posible determinar a la vista de las señales de salida del sensor de vibraciones asignado al dispositivo de equilibrado, cuál es el punto del perímetro (punto de desequilibrio) en el que el rotor presenta el desequilibrio.

El equilibrado de la pieza de ensayo se puede llevar a cabo de cualquier forma, por ejemplo, mediante la aplicación de material, en especial de por lo menos un peso de compensación sobre el perímetro exterior del rotor. Un perfeccionamiento especialmente ventajoso de la teoría según la invención prevé, sin embargo, que el dispositivo de equilibrado presente una herramienta controlable por medio de elementos de control que arranque material y que elimine material del rotor de la pieza de ensayo en un punto de equilibrado determinado por los elementos de control para equilibrar el rotor de la pieza de ensayo. En esta variante de realización se facilita la automatización del proceso de equilibrado, dado que el equilibrado se lleva a cabo mediante la eliminación de material del rotor de la pieza de ensayo y no a través de la colocación de, por ejemplo, un peso de compensación.

Otro perfeccionamiento ventajoso de la variante de realización antes citada prevé que la herramienta de arranque de material se pueda desplazar relativamente con respecto al rotor, en especial en dirección radial del mismo.

A fin de configurar la herramienta de arranque de material de manera sencilla y económica, se prevé según un perfeccionamiento de las variantes de realización antes citadas, que la herramienta de arranque de material presente una taladradora. En el caso de la taladradora se puede tratar de una taladradora con arranque de virutas de funcionamiento usual. Sin embargo, según la invención, la taladradora también puede consistir en una taladradora láser.

En función de las respectivas necesidades, el dispositivo según la invención puede presentar además otros dispositivos de ensayo para la realización de diferentes controles en la pieza de ensayo. Por ejemplo y en especial se puede prever un dispositivo de ensayo para controlar un diferencial de bloqueo, siendo posible comprobar en particular el efecto del diferencial en una curva simulada y el efecto de bloqueo del diferencial. También se puede prever un control de transmisión para comprobar la transmisión de un engranaje. Además se puede montar un dispositivo de medición para la medición de números de revoluciones, pares de giro (pares de fricción o pares de arrastre) de una holgura de los flancos orientables de los dentados de las piezas de ensayo o de errores de transmisión de giro. Por otra parte se puede prever además un dispositivo para llevar a cabo un control de rodadura para la verificación de flancos. De acuerdo con la invención también resulta posible que el dispositivo esté dotado de sistemas de control para la comprobación de los actuadores mecánicos o eléctricos de la pieza de ensayo.

A continuación, la invención se explica con mayor detalle a la vista de los dibujos muy esquematizados que se adjuntan, en los que se representan ejemplos de realización de un dispositivo según la invención. Todas las características descritas o representadas en los dibujos constituyen por sí solas o en cualquier combinación, el objeto de la invención independientemente de su agrupación en las reivindicaciones o de sus referencias, así como independientemente de su formulación o representación en la memoria o en los dibujos.

\vskip1.000000\baselineskip

Se ve en la

Fig. 1 una vista en perspectiva muy esquematizada de un ejemplo de realización de un dispositivo según la invención que se encuentra en modalidad de equilibrado,

Fig. 2 en la misma representación que en la figura 1, el dispositivo según la figura 1 que se encuentra en modalidad de control y

Fig. 3 una vista muy esquematizada desde arriba del dispositivo según la figura 2 en modalidad de control.

\vskip1.000000\baselineskip

En la figura 1 se representa de forma muy esquematizada un ejemplo de realización de un dispositivo 2 según la invención para la realización de mediciones de vibraciones en una pieza de ensayo 6 que presenta un rotor 4 y que, en este ejemplo de realización, está formado por un engranaje de puente trasero. El rotor 4 de la pieza de ensayo 6 está apoyado en la pieza de ensayo de forma giratoria alrededor de un eje de giro 8.

El dispositivo 2 posee un cuerpo de base 10 que en este ejemplo de realización presenta una mesa 12 en cuya cara superior se fija un soporte para la pieza de ensayo 6 no representada en la figura 1. En la figura 3 que muestra una vista desde arriba del dispositivo 2 según la figura 1, puede verse el soporte que en este ejemplo de realización presenta un dispositivo de sujeción 14 para la sujeción de la pieza de ensayo 6.

El dispositivo 2 presenta un dispositivo de medición de vibraciones para la medición de las vibraciones causadas por una rotación del rotor 4 de la pieza de ensayo 6 que en este ejemplo de realización presenta un sensor de vibraciones 16 que funciona con contacto (primer sensor de vibraciones) que en este ejemplo de realización está montado directamente en la pieza de ensayo 6, estando así unido a ésta para la transmisión de las vibraciones. El primer sensor de vibraciones 16 está unido para la transmisión de las señales a elementos de evaluación no representados en el dibujo, de manera que los elementos de evaluación valoran las señales de salida del sensor de vibraciones de un modo que se explicará más adelante con mayor detalle.

Según la invención, el dispositivo 2 presenta un sistema de equilibrado 18 para la comprobación y/o la eliminación de un desequilibrio del rotor 4 que en este ejemplo de realización está integrado en el cuerpo de base 10 del dispositivo 2.

En este caso, la mesa 10 forma parte integrante del dispositivo de equilibrado 18 y en este ejemplo de realización se configura como mesa vibratoria que se une a una base 20 del cuerpo de base 10 con posibilidad de vibración. Además, en este ejemplo de realización cuatro ballestas 22, 24, 26, 28 forman parte integrante del dispositivo de equilibrado 18, apoyándose la mesa vibratoria 12 en la base a través de las ballestas 22, 24, 26, 28 y apoyándose así elásticamente en la base 20.

Como se puede ver en la figura 1, las ballestas 22, 24, 26, 28 se disponen en este ejemplo de realización en las esquinas de un rectángulo imaginario. En la zona del punto de unión entre la ballesta 22 y la mesa vibratoria 12 se forma un primer eje articulado 30 y en la zona del punto de unión entre la ballesta 22 y la base 20, un segundo eje articulado 32 que son paralelos entre sí. De un modo correspondiente, a la ballesta 24 también se le asignan dos ejes articulados que coinciden con los ejes articulados 30, 32. De un modo correspondiente, a las ballestas 26, 28 se les asignan ejes articulados 34, 36, de manera que la mesa vibratoria 12 se aloja en la base 20 de una manera estática determinada, pero en una dirección de vibración simbolizada en la figura 1 por medio de una flecha 38 de una manera vibratoria alrededor de los ejes articulados 30, 32 ó 34, 36 y elástica paralela a su superficie.

Como se puede ver en la figura 1, el soporte se dispone relativamente con respecto a los ejes articulados 30, 32, 34, 36, por lo que el eje de giro 8 del rotor 4 de la pieza de ensayo 6 es fundamentalmente paralelo a los ejes articulados 30, 32, 34, 36.

En este caso, la frecuencia propia de un dispositivo vibratorio formado por la mesa vibratoria 12 y las ballestas 22, 24, 26, 28 se ha elegido, de manera que sea más alta que una frecuencia de vibración máxima de la pieza de ensayo 6 que está fijada por un número de revoluciones máximo de su rotor 4 durante el proceso de control. De esta forma se evita que el dispositivo vibratorio sea excitado con su frecuencia propia durante el proceso de control a través de las vibraciones de la pieza de ensayo 6.

Al dispositivo de equilibrado 18 se le asigna un sensor de vibraciones 40 (segundo sensor de vibraciones) que está unido a la mesa vibratoria 12 para la transmisión de las vibraciones. En este ejemplo de realización, el segundo sensor de vibraciones 40 está configurado como un sensor de fuerza que funciona con contacto y que está sujeto en un soporte 42 en forma de un brazo de soporte que está dispuesto debajo de la mesa vibratoria 12. A fin de mantener el segundo sensor de vibraciones 40 constantemente en contacto con la ballesta también en caso de una desviación de la ballesta 26, el segundo sensor de vibraciones 40 se pretensa elásticamente contra la ballesta 26 a través de un resorte 44 dispuesto entre el soporte 42 y el segundo sensor de vibraciones 40.

El segundo sensor de vibraciones 40 asignado al dispositivo de equilibrado está unido a elementos de control no representados en los dibujos para la transmisión de señales, de manera que los elementos de control para el equilibrado de la pieza de ensayo 6 generen señales de control de un modo que se describirá más adelante con mayor detalle para el control del dispositivo de equilibrado 18 en función de las señales de salida del segundo sensor de vibraciones 40.

El dispositivo de equilibrado 18 presenta además elementos para la determinación de una posición de giro de referencia del rotor 4 de la pieza de ensayo 6, de manera que se lleva a cabo una determinación de un punto de desequilibrio del rotor 4 relativamente con respecto a la posición de giro de referencia. En este ejemplo de realización, dichos elementos presentan un sensor óptico 46 cuya salida se une a los elementos de control y explora una marcación óptica prevista en el rotor 4 de la pieza de ensayo 6. Mediante la exploración de la marcación óptica es posible determinar en qué posición de giro se encuentra el rotor 4 respectivamente. Por lo tanto, a través de los elementos de control es posible determinar en qué punto periférico del rotor 4 se encuentra un punto de desequilibrio.

En este ejemplo de realización, el dispositivo de equilibrado 18 integrado en el dispositivo 2 presenta además una herramienta de arranque de material que se controla por medio de los elementos de control y que en el caso de este ejemplo de realización consiste en una taladradora mecánica 48 (compárese Fig. 3). La taladradora 48 se puede desplazar en la figura 3 en dirección de una doble flecha 50 frente al rotor 4 y en dirección radial del mismo, siendo posible la eliminación de material del rotor 4 de la pieza de ensayo 6 para el equilibrado del rotor 4 con ayuda de la taladradora 48 y concretamente en el punto de equilibrado determinado por los elementos de control.

En la Fig. 1, los ejes de salida 52, 54 de la pieza de ensayo 6 se pueden accionar para el giro del rotor 4 durante el proceso de equilibrado o de ensayo por medio de motores de accionamiento no representados, tal como se indica en la Fig. 1 mediante las flechas 56, 58.

La Fig. 1 representa el dispositivo 2 en una modalidad de equilibrado en la que el rotor 4 de la pieza de ensayo 6 no está sometido a ninguna carga. La Fig. 2, en cambio, muestra el dispositivo 2 en una modalidad de control en la que un árbol cárdan 60 se acopla sin posibilidad de giro al rotor 4 de la pieza de ensayo para simular una carga.

En la Fig. 3 se pueden reconocer motores de accionamiento 62, 64 para el accionamiento giratorio de los ejes de salida 52, 54 de la pieza de ensayo 6.

En este ejemplo de realización el dispositivo 2 está rodeado por una carcasa 66 que sirve de protección contra el ruido y contra el contacto.

El funcionamiento del dispositivo 2 es el siguiente:

Para la realización de las mediciones de vibraciones en la pieza de ensayo 6, ésta se coloca sobre la mesa 12, por ejemplo por medio de un manipulador o de un robot, y se sujeta de forma fija en la mesa 12 con ayuda del dispositivo de sujeción 14. Inmediatamente después los elementos de control actúan sobre los motores de accionamiento 62, 64 de manera que éstos hagan girar los ejes de salida 52, 54 de la pieza de ensayo 6 con lo que el rotor 4 gira por el eje de giro 8.

Si el rotor 4 presenta un desequilibrio, éste provoca que la mesa de vibraciones 12 vibre en dirección de las vibraciones 38. Estas vibraciones son registradas por el segundo sensor de vibraciones 40, aportándose la señal de salida del segundo sensor de vibraciones 40 a los elementos de control.

Los elementos de control evalúan la señal de salida del segundo sensor de vibraciones 40 en cuanto a tiempo y/o frecuencia y/o lugar a fin de determinar si el rotor 4 presenta un desequilibrio.

Si el rotor 4 no presenta ningún desequilibrio o un desequilibrio por debajo de los límites establecidos se puede dar por finalizado el proceso de equilibrado. Los elementos de control conmutan el dispositivo 2 pasando de la modalidad de equilibrado a la modalidad de control.

Sin embargo, si el rotor 4 presenta un desequilibrio se determina la posición del desequilibrio en dirección periférica del rotor 4 con respecto a la posición de giro de referencia determinada a través del sensor óptico 46. Posteriormente los elementos de control paran los motores de accionamiento 62, 64 para controlarlos después de manera que el rotor 4 adopte una posición de giro en la que la zona de equilibrado, que ha de someterse al arranque de material para la eliminación del desequilibrio, se encuentra exactamente enfrentada a la broca 58 de la taladradora 48. A continuación la taladradora 48, con la broca 58 en funcionamiento, se coloca en dirección radial del rotor 4 contra el mismo de modo que en la superficie periférica exterior del rotor 4 se provoque una perforación de equilibrado y la eliminación de material. La profundidad radial de la perforación de equilibrado depende en este caso de la cantidad de material necesaria para la compensación del desequilibrio y determinada previamente por los elementos de control.

En caso de resultar preciso en función de las respectivas necesidades, se pueden crear también, en lugar de una sola, varias perforaciones de equilibrado en diferentes puntos del rotor 4.

Una vez llevado a cabo el proceso de equilibrado es posible conmutar el dispositivo por medio de los elementos de control y pasarlo a la modalidad de control, siempre que el desequilibrio se hubiera subsanado. Sin embargo, en el supuesto de que el desequilibrio aún no hubiera sido eliminado o sólo hubiera sido eliminado de forma insuficiente, es posible repetir el proceso de equilibrado antes descrito cuantas veces haga falta hasta que el rotor 4 de la pieza de ensayo 6 alcance el equilibrio deseado.

Una vez finalizado el proceso de equilibrado los elementos de control cambian el dispositivo 2 a la modalidad de control. En esta modalidad de control se procede en primer lugar al acoplamiento del árbol cárdan 60 al rotor 4 de la pieza de ensayo 6 para simular una carga, tal como se representa en la Fig. 2. Posteriormente los motores de accionamiento 62, 64 accionan los ejes de salida 52, 54 de la pieza de ensayo 6 de manera que giren el rotor 4 y, con él, el árbol cárdan 60. En este estado, en el que el árbol cárdan 60 simula una carga, las vibraciones de la pieza de ensayo 6 se registran a través del primer sensor de vibraciones 16 aportándose las señales de salida del primer sensor de vibraciones 16 a los elementos de evaluación no representados. En este caso, el árbol cárdan 60 se puede someter a un par de giro adicional a través de otro motor de accionamiento 70 (compárese Fig. 3). Los elementos de evaluación valoran las señales de salida del primer sensor de vibraciones 16 en cuanto a tiempo y/o frecuencia y/o lugar, siendo posible determinar a la vista del esquema de vibraciones resultante de la pieza de ensayo 6 si la pieza de ensayo 6 se encuentra en perfecto estado o si existen defectos en la pieza de ensayo 6 y cuáles.

Dado que el dispositivo 2 según la invención presenta un dispositivo de equilibrado 18 integrado, la pieza de ensayo 6 puede quedar sujeta en el soporte formado por los dispositivos de sujeción 14 de forma permanente durante el proceso de equilibrado y el proceso de control. Sólo hay que extraer la pieza de ensayo 6 después de haber finalizado todos los procesos de control. El dispositivo según la invención 2 permite por consiguiente tanto el equilibrado como la realización de mediciones de vibraciones en la pieza de ensayo con un único dispositivo y de manera sencilla que permite el ahorro de tiempo. Gracias al control realizado por los elementos de control, se pueden realizar de forma totalmente automática tanto la operación de equilibrado como la posterior medición de vibraciones.

Claims (28)

1. Dispositivo de equilibrado para rotores de una pieza de ensayo que presenta al menos un rotor (4), con por lo menos un cuerpo de base (10), con un soporte para la pieza de ensayo (6), con al menos un detector de vibraciones (40) para la medición de las vibraciones causadas por una rotación de al menos un rotor (4) de la pieza de ensayo (6) y con un sistema de equilibrado (18) dispuesto sobre el cuerpo de base (10) para la comprobación y/o eliminación de un desequilibrio del rotor por medio de la evaluación de valores de medición proporcionados por al menos un detector de vibraciones (40),

caracterizado porque

se prevé una mesa (12), configurada a modo de mesa vibratoria, que se une con capacidad de vibración a una base (20) del cuerpo de base y sobre la cual está fijado el soporte de la pieza de ensayo, y porque se ha previsto además un dispositivo para la medición de vibraciones, así como un dispositivo de control para el control del dispositivo de medición de vibraciones y el sistema de equilibrado de manera que el dispositivo, una vez equilibrado un rotor (4) de una pieza de ensayo, pueda ser conmutado por el dispositivo de control, en un modo de equilibrado por medio de la unidad de equilibrado (18), en un modo de ensayo, en el cual una vibración causada por la rotación de por lo menos un rotor de la pieza de ensayo pueda ser medida por el dispositivo de medición de vibraciones.

\vskip1.000000\baselineskip

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte presenta un dispositivo de sujeción (14) para la fijación de las piezas de ensayo (6).

3. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque la mesa vibratoria (12) está montada sobre la base (20) con posibilidad de movimiento alrededor de un eje de articulación (30, 32, 34, 36).

4. Dispositivo, según la reivindicación 3, caracterizado porque unos medios elásticos presentan al menos una ballesta (22, 24, 26, 28), formándose cada vez en la zona de los puntos de unión de las ballestas (22, 24, 26, 28) con la mesa (12) y la base (20) un eje de articulación (30, 32, 34, 36).

5. Dispositivo, según la reivindicación 4, caracterizado porque se han previsto cuatro ballestas distanciadas entre sí (22, 24, 26, 28), dispuestas preferiblemente en las esquinas de un rectángulo.

6. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 3 a 5, caracterizado porque el soporte está dispuesto con respecto al eje o a los ejes de articulación (30, 32, 34, 36) de manera que al colocar una pieza de ensayo (6) en el soporte, el eje de giro (8) de su rotor (4) quede fundamentalmente paralelo al eje o a los ejes de articulación (30, 32, 34, 36).

7. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la frecuencia propia de un sistema de vibraciones formado por la mesa vibratoria (12) y los medios elásticos se elige de modo que resulte superior a una frecuencia de vibraciones de la pieza de ensayo (6) que es fijada por una velocidad de rotación máxima de su rotor (4).

8. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de medición de vibraciones presenta al menos un sensor de vibraciones (16) que está unido o se puede unir en transferencia de vibraciones con la pieza de ensayo (6).

9. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de equilibrado (18) presenta al menos un sensor de vibraciones (40) unido en transferencia de vibraciones con la mesa vibratoria (12).

10. Dispositivo, según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el sensor de vibraciones consiste en un sensor que funciona sin contacto.

11. Dispositivo, según la reivindicación 10, caracterizado porque el sensor de vibraciones está constituido por un vibrómetro láser.

12. Dispositivo, según la reivindicación 10, caracterizado porque el sensor de vibraciones es un sensor acústico.

13. Dispositivo, según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el sensor de vibraciones (16, 40) consiste en un sensor que funciona en contacto.

14. Dispositivo, según las reivindicaciones 8 y 13, caracterizado porque el sensor de vibraciones (16) puede ser llevado o está montado sobre la pieza de ensayo.

15. Dispositivo, según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el sensor de vibraciones (16) está constituido por un sensor de aceleración.

16. Dispositivo, según las reivindicaciones 9 y 13, caracterizado porque el sensor de vibraciones (40) se apoya en un resorte de los medios elásticos, en especial en una ballesta (26).

17. Dispositivo, según la reivindicación 16, caracterizado porque el sensor de vibraciones (40) es sujeto por un soporte (42) dispuesto por debajo de la mesa vibratoria (12).

18. Dispositivo, según la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque el sensor de vibraciones (40) está pretensado contra el resorte de los medios elásticos.

19. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 9 a 17, caracterizado porque por lo menos un sensor de vibraciones (16, 40) individual está afectado al dispositivo de medición de vibraciones, por una parte, y al dispositivo de equilibrado (18), por otra parte.

20. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 9 a 17, caracterizado porque el dispositivo de medición de vibraciones y el dispositivo de equilibrado (18) están equipados de un sensor de vibraciones común.

21. Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por unos medios de control, preferentemente para el control automático del dispositivo de medición de vibraciones y del dispositivo de equilibrado (18) y/o por medios de evaluación para evaluar señales de salida del sensor de vibraciones o de los sensores de vibraciones.

22. Dispositivo, según la reivindicación 21, caracterizado porque el dispositivo, después del equilibrado del rotor (4). de una pieza de ensayo, en una modalidad de equilibrado por medio del dispositivo de equilibrado (18) es conmutado automáticamente por los medios de control a una modalidad de ensayo, en la que por medio del dispositivo de medición de vibraciones se pueden medir las vibraciones causadas por la rotación de al menos un rotor (4) de la pieza de ensayo.

23. Dispositivo, según la reivindicación 21 ó 22, caracterizado porque un sensor de vibraciones (40) que equipa al dispositivo de equilibrado (18) está en comunicación de señales con los medios de control de tal manera que, para equilibrar el rotor (4) de la pieza de ensayo (6), los medios de control generan señales de control para controlar el dispositivo de equilibrado (18) en función de las señales de salida del sensor de vibraciones (40) que equipa el dispositivo de equilibrado (18).

24. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque un sensor de vibraciones (16) asignado al dispositivo de medición de vibraciones está en comunicación de señales con los medios de explotación de manera que los medios de explotación valoren las señales de salida del sensor de vibraciones (16).

25. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de equilibrado (18) presenta medios para detectar una posición de giro de referencia del rotor (4) de la pieza de ensayo (6), de modo que la detección de un punto de desequilibrio del rotor (4) pueda ser determinada con relación a dicha posición de giro de referencia.

26. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de equilibrado (18) presenta una herramienta que puede ser controlada por los medios de control, por medio de la cual puede arrancarse material del rotor (4) de la pieza de ensayo (6), a fin de equilibrar el rotor (4) de la pieza de ensayo (6) en un punto de desequilibrio detectado por los medios de control.

27. Dispositivo, según la reivindicación 26, caracterizado porque la herramienta de arranque de material puede ser desplazada con respecto al rotor (4), especialmente en su dirección transversal.

28. Dispositivo, según la reivindicación 26 ó 27, caracterizado porque la herramienta de arranque de material presenta una taladradora (48).