ES2600634T3 - Sensor de par de giro - Google Patents
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Abstract
Sensor de par de giro que se compone de una primera y de una segunda brida de sujeción (1, 2) en forma de disco que se sitúan una frente a otra de forma paralela axial y que se unen entre sí de forma rígida a través de un elemento de transmisión de pares (3) radialmente situado en el interior, configurándose la segunda brida de sujeción (2) como brida de medición que, en una zona coaxialmente perimetral entre su zona de fijación (10) radial exterior y el elemento de transmisión de pares (3) coaxialmente situado en el interior, presenta varias escotaduras (5, 5'), separadas unas de otras a través de almas de refuerzo radiales (6), y sensores de fuerza de corte (20), caracterizado por que las escotaduras están formadas por, como mínimo, tres bolsas de medición (5, 5') abiertas por un lado axialmente hacia fuera, por que la base (15) de las bolsas de medición (5, 5') se configura como una superficie plana cerrada que representa un cuerpo de deformación que sigue siendo fino y elástico, y por que en las bases (15) o en las superficies exteriores (19) axialmente opuestas de las bolsas de medición (5, 5') se aplican los sensores de fuerza de corte (20).
Description
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DESCRIPCION
Sensor de par de giro
La invencion se refiere a un sensor de par de giro segun el preambulo de la reivindicacion 1.
A menudo en maquinas giratorias es necesario registrar durante el funcionamiento sus pares de giros. Para ello se miden especialmente pares de giro de arboles giratorios en los que los sensores de par de giro giran de forma sincronizada con el arbol, registrandose permanentemente el par de giro transmitido por el arbol. Con esta finalidad se utilizan con frecuencia sensores de par de giro dotados de bandas de medicion del par de giro que se posicionan entre las secciones de arbol que giran y fijandose dichos sensores en estas. Con este objetivo, los sensores de par de giro poseen bridas de sujecion, por lo general anulares, que se atornillan a bridas opuestas de los arboles. En este caso a menudo es necesario fijar los sensores de par de giro en secciones de arboles relativamente cortas o entre bridas existentes, disponiendose solo de poco espacio constructivo axial. En este caso, las fijaciones de este tipo deben realizarse de manera que pueda llegar la menor cantidad posible de tensiones parasitas o fuerzas perturbadoras al cuerpo de medicion de dilataciones o al cuerpo de deformacion, a fin de garantizar una alta precision de medicion.
Por el documento DE 42 08 522 C2 se conoce un sensor de par de giro de construccion muy corta que se configura en forma de disco. Este sensor de par de giro de una sola pieza se compone de un anillo exterior y de un cubo interior concentrico a este que se unen entre sf a traves de cuatro almas de medicion que se desarrollan radialmente. En este caso, las almas de medicion presentan escotaduras en forma de bolsa axialmente opuestas, debido a las cuales permanece en el fondo de la bolsa una superficie frontal de pared delgada, en la que se aplican los sensores de fuerza de corte en forma de bandas de medicion de dilatacion de laminas. Aqrn, los sensores de fuerza de corte registran en los cuerpos de medicion de dilatacion en el fondo de las bolsas, el par de giro transmitido. Para la entrada y salida del par de giro a transmitir, se practican, tanto en el cubo interior como tambien en el anillo exterior, preferiblemente ocho perforaciones en las que se atornillan de forma fija los extremos de los arboles. Dado que las perforaciones de fijacion del cubo interior se disponen relativamente proximas a las almas de medicion, tambien pueden influir, como consecuencia de atornilladuras y tolerancias de fabricacion diferentes, en las tensiones de flexion perturbadoras o en otras fuerzas parasitas en las almas de medicion que falseen el resultado de medicion.
Por el documento EP 1 074 826 B1 se conoce un sensor de par de giro en el que las zonas de fijacion estan relativamente muy separadas del cuerpo de medicion de dilatacion. Este sensor de par de giro se configura en una sola pieza y contiene dos bridas de sujecion axialmente opuestas que se unen entre sf en una zona radialmente interior a traves de un elemento de transmision de pares axial corto. El elemento de transmision de pares se compone de una superficie de revestimiento cilmdrica cerrada hacia dentro y de almas axiales orientadas radialmente hacia fuera, entre las cuales se disponen bolsas de medicion coaxialmente con respecto al eje de giro. A traves de las bolsas de medicion se crean zonas de dilatacion finas, a modo de membranas, como cuerpos de deformacion en los que se aplican bandas de medicion de dilatacion que suministran una serial de medicion exacta que es proporcional al par de giro transmitido. Dado que las dos bridas de sujecion presentan un diametro de igual tamano y que las perforaciones de fijacion se disponen en sus superficies anulares exteriores, se garantiza que las tensiones de flexion perturbadoras u otras fuerzas parasitas apenas actuen sobre los cuerpos de medicion de dilatacion simetricamente intermedios con las bandas de medicion de dilatacion. No obstante, el cuerpo de medicion tubular se dispone en direccion longitudinal entre las dos bridas de sujecion, de modo que la construccion de un sensor de par de giro de este tipo es demasiado larga para muchas aplicaciones y, por este motivo, no se puede utilizar en zonas de arboles cortas.
Por el documento DE 44 30 503 C1 se conoce un sensor de par de giro muy corto en direccion longitudinal que tambien presenta dos bridas de sujecion de igual tamano rotacionalmente simetricas. Estas se disponen de forma paralela y axial una frente a otra, se configuran en forma de disco y se sueldan, situadas radialmente en el interior, la una a la otra a traves de una pieza de transmision masiva anular. Por lo tanto, las dos bridas de sujecion solo se separan axialmente una de otra por medio de una pequena hendidura. En este caso, una de las dos bridas de sujecion se dota de un cuerpo de medicion de dilatacion que gira coaxialmente con respecto al eje de giro, en cuya superficie frontal anular exterior se aplican bandas de medicion de dilatacion en forma de sensores de fuerza de corte. Aqrn, el cuerpo de medicion de dilatacion esta formado por dos ranuras anulares axialmente opuestas y coaxialmente perimetrales que se realizan a partir de la brida de sujecion configurada como brida de medicion. En este caso, el cuerpo de medicion de dilatacion que queda entre las ranuras anulares se dispone radialmente entre la pieza de fijacion anular exterior y la pieza de transmision de fuerza situada en el interior. A causa del efecto de la fuerza tangencial que disminuye radialmente, la pieza de cuerpo de medicion de dilatacion en forma de anillo circular se configura de manera que reduzca su grosor uniformemente desde el interior hacia el exterior. Dado que todo el par de giro se debe transmitir a traves de la pieza de cuerpo de medicion en forma de anillo circular, su grosor axial se dimensiona relativamente grande, reduciendose la sensibilidad de medicion. A traves de la pieza de cuerpo de medicion configurada uniformemente en forma de anillo circular tambien se transmiten, al mismo tiempo, tensiones de flexion perturbadoras u otras fuerzas parasitas, por lo que la precision de medicion puede disminuir adicionalmente. En el documento GB 939 175 se describe otro ejemplo de un sensor de par de giro.
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Por consiguiente, la invencion se basa en la tarea de crear un sensor de par de giro con una construccion lo mas corta posible, mejorando su sensibilidad y precision de medicion.
Esta tarea se resuelve gracias a la invencion indicada en la reivindicacion 1. En las subreivindicaciones se indican perfeccionamientos y ejemplos de realizacion ventajosos.
La invencion tiene la ventaja de que gracias a las bolsas de medicion cerradas coaxialmente perimetrales y a las almas de refuerzo, se logra una elevada rigidez a la torsion del sensor de medicion de dilatacion. Igualmente, los grosores de pared de las bases de bolsa se pueden realizar como cuerpos de dilatacion o cuerpos de deformacion en un grosor a modo de membrana, de manera que se formen zonas de dilatacion elasticas relativamente finas que garanticen una alta sensibilidad de medicion. Adicionalmente, gracias a las almas de refuerzo radiales previstas entre las bolsas de medicion se consigue una gran rigidez a la flexion y axial, manteniendose las fuerzas perturbadoras u otras fuerzas parasitas alejadas de las zonas de deformacion en las bases de bolsa, de modo que se pueda obtener ventajosamente una elevada precision de medicion.
La invencion tiene ademas la ventaja de que mediante las bridas de sujecion cerradas por todos los lados y dotadas de almas de refuerzo, tambien es posible transmitir, en una configuracion fina a modo de disco, pares de giro grandes con una alta rigidez a la torsion. Gracias a los pequenos grosores de material del cuerpo base a modo de disco es igualmente posible conseguir un sensor de par de giro con un momento de inercia de masa reducido que tambien permite ventajosamente numeros de revoluciones de medicion elevados.
En un perfeccionamiento de la idea inventiva se preve fabricar el sensor de par de giro con las bridas de sujecion, con el elemento de transmision del par de giro, asf como con las almas de refuerzo y las bolsas de medicion, como un cuerpo base de una sola pieza con ayuda de trabajos de tornena y de fresado convencionales, mejorandose considerablemente la propiedad de histeresis del sensor de par de giro frente a piezas atornilladas o soldadas. Dado que, como consecuencia, no pueden producirse propiedades de friccion ni de asiento, se garantiza de forma duradera una alta precision de medicion constante.
En otro tipo de realizacion especial se preve disponer las bolsas de medicion axialmente unas frente a otras. Esto tiene la ventaja de que gracias a una disposicion simetrica de este tipo se pueden reducir las tensiones de flexion perturbadoras y las fuerzas parasitas en la zona de medicion de dilatacion de las bases de bolsa, siendo posible, por lo tanto, mejorar la precision de medicion. Especialmente si tambien se aplican sensores de fuerza de corte en las bolsas de medicion opuestas es posible compensar ventajosamente las tensiones de flexion axiales.
En una variante de realizacion preferida se preve disponer las bolsas de medicion concretamente unas frente a otras, aunque respectivamente en una posicion desplazada tangencialmente. De este modo se crea tambien un desarrollo de dilatacion en gran medida simetrico y en gran parte sin tensiones de flexion perturbadoras ni fuerzas parasitas, resultando, no obstante, superficies de aplicacion para los sensores de fuerza de corte que se situan en la cara trasera de la base de bolsa como superficie exterior de bolsa. Esto tiene la ventaja, especialmente en caso de una superficie exterior de bolsa unilateral y orientada hacia fuera, de que la superficie de aplicacion no se encuentra en una cavidad, por lo que es posible mejorar la precision de la aplicacion de bandas de medicion de dilatacion que se puede realizar manualmente.
En otra realizacion especial de la idea inventiva se preve ensanchar las almas de refuerzo en direccion radial con respecto al eje de giro y, en este caso, reducir al mismo tiempo las bolsas de medicion de acuerdo con el eje de medicion. Asf, la fuerza tangencial introducida a traves del par de giro se iguala conforme a la distancia con respecto al eje de giro, de manera que en toda la superficie del cuerpo de medicion sea efectiva ventajosamente una dilatacion de corte constante con un par de giro invariable. La disposicion radial de los sensores de fuerza de corte conduce ventajosamente a una alta precision de medicion tambien en caso de cuerpos de medicion de dilatacion que siguen siendo finos y sensibles.
A fin de desacoplar fuerzas parasitas que falsean el valor de medicion, en otra variante de realizacion preferida se practica una ranura anular axial en la superficie frontal exterior de la brida de medicion entre su anillo exterior y las bolsas de medicion dispuestas de forma coaxialmente perimetral. Como consecuencia de los distintos momentos de apriete de los tornillos de fijacion y de las eventuales imprecisiones de fabricacion de las perforaciones de fijacion, pueden producirse tensiones de flexion perturbadoras y fuerzas parasitas que se mantienen alejadas ventajosamente de las superficies del cuerpo de medicion a traves de la ranura anular perimetral, siendo posible obtener una alta precision de medicion.
Otra realizacion especial de la invencion con una cavidad axial en el espacio interior radial de la brida de medicion radialmente entre el anillo exterior y el eje de giro tiene la ventaja de que, de este modo, todo el sistema electronico de sensores, inclusive las bandas de medicion de dilatacion dispuestas en un solo lado respecto al espacio interior y su cableado, se pueden alojar con posibilidad de cierre hermetico bajo una cubierta atornillada o soldada.
En otra disposicion especial se preve ademas una pieza de antena fundida en un asiento de cola de milano en el penmetro exterior de la brida de medicion, cuya lmea de conexion tambien se grna desde el anillo exterior al espacio interior impermeabilizado. Asf se crea ventajosamente un sensor de par de giro en general hermeticamente impermeabilizado que, a causa del asiento de cola de milano, tambien resulta apropiado para numeros de revoluciones de medicion elevados de hasta 50.000 revoluciones por minuto.
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La invencion se describe mas detalladamente a la vista de un ejemplo de realizacion que se representa en el dibujo. Las distintas figuras muestran en la
Figura 1 una representacion en seccion a traves de un sensor de par de giro con bolsas de medicion dispuestas solo por un lado, y
Figura 2 una representacion en seccion a traves de un sensor de par de giro con bolsas de medicion dispuestas axialmente por dos lados.
En la figura 1 del dibujo se representa en seccion un sensor de par de giro de una sola pieza que se compone de dos bridas de sujecion 1,2 rotacionalmente simetricas y axialmente opuestas en forma de disco que se unen entre sf de forma ngida a traves de un elemento de transmision de pares anular 3, previendose preferiblemente ocho bolsas de medicion 5 en una superficie de disco, orientada hacia fuera, de una brida de sujecion configurada como brida de medicion 2 a una distancia radial constante respecto al eje de giro 4 como escotadura 5, en cuya base 15 se aplican bandas de medicion de dilatacion 20 como sensores de fuerza de corte, separandose las bolsas de medicion 5 unas de otras a traves de ocho almas de refuerzo radiales 6.
El sensor de par de giro representado esta previsto para la medicion de pares de giro hasta un par de giro nominal de 1 kNm entre dos piezas de arbol o de maquina con un numero de revoluciones nominal de hasta 25.000 revoluciones por minuto, siendo tambien posible realizar sensores de par de giro de este tipo para pares de giro nominales de 100 Nm hasta, como mmimo, 10 kNm. En este caso, las piezas de arbol o de maquina para la entrada y salida del par de giro se atornillan con dos bridas de sujecion 1, 2 a traves de perforaciones de fijacion 8, 9 situadas en las mismas. Las perforaciones de fijacion 8, 9 se realizan, en este caso, en la primera brida de sujecion
I preferiblemente como perforacion de paso 9 y en la segunda brida de sujecion 2 como perforacion roscada 8, de manera que el atornillado se pueda llevar a cabo desde una cara axial. Aqrn, ambas bridas de sujecion 1, 2 se refuerzan en su zona radial exterior en su grosor axial y, por lo tanto, se configuran como anillo exterior 10 y se dotan de las perforaciones de fijacion 8, 9. En este caso, los anillos exteriores 10 presentan preferiblemente un diametro exterior de aproximadamente 130 a 150 mm, distribuyendose las perforaciones de fijacion 8, 9 simetricamente respecto al eje de giro 4.
Entre las dos bridas de sujecion 1, 2 se fresa en un cuerpo base 22 hasta el elemento de transmision de pares 3, una ranura distanciadora estrecha 13 radialmente abierta hacia fuera de aproximadamente 2 a 10 mm, de modo que las dos bridas de sujecion 1,2 se situen axialmente una frente a otra y paralelamente distanciadas. En este caso, las bridas de sujecion opuestas 1, 2 en el interior de la ranura distanciadora 13 se configuran como superficies de ranura planas 14. La segunda brida de sujecion 2, que representa una brida de medicion, se dota en su cara exterior axial de una estructura escalonada a traves de la cual se forma una cavidad interior 11. Radialmente situada en el interior respecto al anillo exterior 10, la brida de medicion 2 se dota, frente al anillo exterior 10 en el elemento de disco interior 17, de un espesor de pared fino a traves del cual se transmite el par de giro desde el anillo exterior 10 al elemento de transmision de pares 3 radialmente situado en el interior. En este caso son suficientes preferiblemente espesores de pared en el elemento de disco interior 17 de 5 a 10 mm, aplicandose esta medida en ambas bridas de sujecion 1, 2.
En el centro de la primera brida de sujecion 1 se aplica una perforacion ciega axial 12 simetricamente respecto al eje de giro 4 hasta el interior de la segunda brida de sujecion 2, a traves de la cual se reduce la masa inerte del cuerpo base 22. En la segunda brida de sujecion, es decir, la brida de medicion 2, se aplica, radialmente en el interior respecto al anillo exterior 10, la cavidad axial 11 cilmdrica simetricamente respecto al eje de giro 4 que presenta aproximadamente un diametro de 90 a 110 mm y una profundidad de aproximadamente 5 a 15 mm. En esta cavidad
II se fresan simetricamente respecto al eje de giro 4 preferiblemente ocho bolsas de medicion 5 con una profundidad aproximada de 5 a 10 mm que, respecto a la superficie de ranura 14, dejan un grosor uniforme de 0,2 a 1 mm y forman axialmente hacia fuera una base plana 15.
En este caso, en la base 15 se aplican bandas de medicion de dilatacion en forma de sensores de fuerza de corte 20, previendose al menos cuatro u ocho bandas de medicion de dilatacion 20 simetricamente distribuidas respecto al eje de giro 4. Las bolsas de medicion 5 presentan en su pared interior radial 24 un redondeamiento con un diametro de aproximadamente 35 mm y en la pared exterior radial 25 un redondeamiento con un diametro de aproximadamente 45 mm respecto al eje de giro 4, extendiendose las bolsas de medicion 5 en su longitud a lo largo de una zona angular de aproximadamente 40° y representando, por consiguiente, una seccion de ranura anular 26 alrededor del eje de giro 4.
Entre las bolsas de medicion 5 se dejan unas almas de refuerzo 6 que poseen, por su principio radialmente situado en el interior con una altura de alma aproximada de preferiblemente 5 mm, una anchura de alma de aproximadamente 5 mm y que presentan radialmente respecto al anillo exterior 10 un estrechamiento uniforme de aproximadamente 3 mm. Gracias a esta conformacion de las bolsas de medicion 5 se crea en la base 15, con una carga de par de giro del sensor de par de giro, una zona de dilatacion uniforme que es independiente de la distancia respecto al eje de giro 4. En este caso, mediante las almas de refuerzo 6 se provoca un refuerzo en direccion de giro y en direccion axial, de modo que se pueda conseguir una alta sensibilidad de medicion a traves de las zonas de dilatacion relativamente finas en el interior de las bolsas de medicion 5.
En una realizacion alternativa del sensor de par de giro, este se puede dotar de, al menos, 3, 4, 8, 16 o de hasta 32 bolsas de medicion 5, en cuyas bases 15 se pueden aplicar simetricamente respecto al eje de giro 4 al menos cuatro
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sensores de fuerza de corte en angulos de preferiblemente 90° y 45°. En este caso, especialmente las medidas de las almas de refuerzo 6 y del espesor de base como cuerpo de medicion de dilatacion o cuerpo de deformacion 15 dependen de los pares de giro nominales a transmitir. Los diametros y los grosores de las bridas de sujecion 1, 2 tambien dependen de los pares de giro nominales preestablecidos, de manera que en caso de un par de giro nominal de, por ejemplo, 100 Nm se preve preferiblemente un diametro de brida de aproximadamente l2o mm y en caso de un par de giro nominal de, por ejemplo, 10 kN se preve preferiblemente un diametro de brida de sujecion de aproximadamente 260 mm con grosores de anillo exterior de aproximadamente 15 a 30 mm. Por lo tanto resultan longitudes axiales de los sensores de par de giro de aproximadamente 35 a 65 mm con pares de giro nominales de 100 Nm a 10 kNm que presentan una construccion extremadamente corta y que, por consiguiente, se pueden utilizar practicamente en todos los casos de aplicacion.
En una variante de realizacion no representada del sensor de par de giro antes descrito, las bolsas de medicion 5 tambien se pueden disponer axialmente opuestas, estando separadas respectivamente de sus bases existentes 15 como cuerpo de medicion de dilatacion. Como consecuencia resultan aberturas de las bolsas de medicion 5 que se orientan hacia las superficies de ranura 14, por una parte, y hacia la cavidad 11, por otra parte. En este caso, las bandas de medicion de dilatacion 20 se aplican preferiblemente en las bases 15 que se orientan hacia la cavidad 11, siendo posible impermeabilizar esta realizacion de forma hermetica. Por otra parte, en las bases opuestas que se orientan hacia las superficies de ranura 14 tambien se pueden aplicar sensores de fuerza de corte 20, pudiendose compensar ventajosamente tambien tensiones de flexion perturbadoras.
Para la valoracion y alimentacion de las bandas de medicion de dilatacion 20 se inserta adicionalmente en la cavidad 11 un sistema electronico de medicion no representado, por medio del cual se interconectan los sensores de fuerza de corte 20 especialmente en un puente de Wheatstone, se refuerzan las senales de medicion, se digitalizan y se modulan para la transmision. Para ello, preferiblemente la conexion del sistema electronico de medicion dispuesto en la cavidad prevista 11 se cierra hermeticamente con una cubierta sin derivacion de fuerza no representada a traves de una union por tornillos o soldada impermeabilizada, colocandose los elementos de medicion sensibles de forma libre de humedad y de polvo. Para la transmision de las senales de medicion se funde en el penmetro exterior del anillo exterior 10 de la brida de medicion 2, una antena 16. En este caso, para evitar un desprendimiento en funcion de la fuerza centnfuga, las roscas de antena del sistema de telemetna se funden en una ranura de cola de milano 7 que se estrecha hacia fuera. Por consiguiente, con el sensor de par de giro antes descrito se pueden realizar numeros de revoluciones nominales de, como mmimo, 25.000 hasta 50.000 revoluciones por minuto, sin que con ello se puedan desprender las roscas de antena del sistema de telemetna debido a la fuerza centnfuga.
En la introduccion de un par de giro a traves de la primera brida de sujecion 1, este se dirige a traves del anillo exterior 10 y del elemento de disco 17 radialmente interior, al elemento de transmision de pares 3 y desde este ultimo a la brida de medicion 2. Allf el par de giro se transmite, desde la zona de introduccion situada en el interior del elemento de disco 17, a traves de las almas de refuerzo 6 y de la base 15, como cuerpo de medicion de dilatacion de las bolsas de medicion 5, al anillo exterior 10 de la brida de medicion 2. En este caso, como consecuencia de las fuerzas de transmision tangenciales en las bases a modo de membrana 15 de las bolsas de medicion 5, se crea como mmimo una dilatacion tangencial que se registra por medio de los sensores de fuerza de corte 20 y que es proporcional al par de giro transmitido.
Con ayuda de una conexion de puente de Wheatstone se forma el par de giro transmitido a partir de las senales de medicion registradas. A partir de aqrn, mediante el sistema electronico de medicion se generan las senales de medicion moduladas que se transmiten sin contacto, a traves de la antena en forma de bobina 16 existente en el anillo exterior 10, a un dispositivo de valoracion estacionario donde se pueden mostrar como valor de medicion o donde estan a disposicion, por ejemplo, para su posterior tratamiento en procesos de regulacion.
En la figura 2 del dibujo se representa una variante de realizacion ventajosa de un sensor de par de giro que se diferencia de la realizacion segun la figura 1 fundamentalmente por una disposicion desplazada una contra otra axial y tangencialmente de las bolsas de medicion 5. En este caso, el sensor de par de giro tambien se compone de un cuerpo base 22 con dos bridas de sujecion 1, 2 dispuestas paralelamente una frente a otra que se unen axialmente entre sf a traves de un elemento de transmision de pares anular 3. Aqrn, la brida de medicion, como segunda brida de sujecion 2, tambien presenta una cavidad cilmdrica 11 orientada axialmente desde fuera hacia dentro que adicionalmente se desacopla, a modo de fuerza perturbadora de una ranura de descarga 18 axialmente colocada, del anillo exterior 10. En caso de atornilladuras irregulares de las bridas de sujecion 1, 2 con los extremos de arbol o en caso de otras cargas de tension de flexion axiales, estas perturbaciones se mantienen alejadas, a traves de la ranura de descarga 18, de los cuerpos de deformacion elasticos en la base 15 de las bolsas de medicion 5.
Radialmente situadas en el interior con respecto a la ranura de descarga 18 se disponen alrededor del eje de giro 4 las bolsas de medicion o las secciones de bolsas de medicion coaxialmente perimetrales y que tambien se separan unas de otras a traves de almas de refuerzo 6. Sin embargo, en la realizacion segun la figura 2 del dibujo, las bolsas de medicion 5 se desplazan unas contra otras de forma axial y tangencial alternativamente. En este caso, ocho bolsas de medicion 5 se orientan axialmente hacia fuera y otras ocho bolsas de medicion 5' se disponen axialmente abiertas hacia la ranura distanciadora 13. Aqrn las bolsas de medicion 5, 5' comprenden una seccion circular en forma de ranura como seccion de ranura anular 26 a una distancia preestablecida respecto al eje de giro 4 de aproximadamente 18° a 20°, comprendiendo las almas de refuerzo 6 una seccion circular anular intercalada de aproximadamente 2° a 5°. No obstante, en este caso las secciones circulares de las almas de refuerzo 6 son
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redprocas a las bolsas de medicion 5, 5' y, por consiguiente, mas anchas radialmente en el interior que en el exterior.
A traves de las bolsas de medicion 5, 5' desplazadas alternativamente de forma axial unas contra otras se crean tangencialmente entre las bolsas de medicion 5, 5', secciones de superficie relativamente anchas y planas que fundamentalmente representan la superficie exterior de bolsa 19 axialmente opuesta a la base de bolsa 15 que actua por ambos lados como cuerpo de deformacion elastico a modo de membrana. Por este motivo, las bandas de medicion de dilatacion 20 configuradas como sensores de fuerza de corte se aplican en la superficie exterior de bolsa 19 al menos en el interior de la cavidad 11. Esto resulta, por lo tanto, especialmente ventajoso ya que, de este modo, la colocacion manual de las bandas de medicion de dilatacion 20 se puede realizar de forma simplificada y precisa.
Las bandas de medicion de dilatacion 20 tambien se podnan disponer axialmente opuestas en las superficies exteriores de bolsa 19 respecto a la ranura distanciadora 13, aunque con esta disposicion no sena posible impermeabilizarlas hermeticamente frente a influencias externas. El fresado de las bolsas de medicion 5' orientadas hacia la ranura distanciadora 13 se lleva a cabo a continuacion ventajosamente mediante las perforaciones de acceso 21 previstas adicionalmente en la primera brida de sujecion 1 que se disponen a la distancia radial preestablecida simetricamente con respecto al eje de giro 4, correspondiendo su diametro, como mmimo, a la extension tangencial de las bolsas de medicion 5'.
Gracias a las bolsas de medicion 5, 5' desplazadas tangencial y axialmente, no solo se facilita el montaje de las bandas de medicion de dilatacion 20, sino que tambien se mejora el desacoplamiento de fuerzas de sujecion y de tensiones de flexion perturbadoras, dado que estas se mantienen alejadas en gran medida de las superficies del cuerpo de medicion. Por lo demas, el sensor de par de giro segun la figura 2 del dibujo se configura identico a la realizacion segun la figura 1. En este caso, ambos cuerpos base 22 se realizan en una sola pieza a partir de un material de barra metalica corto redondo que se compone preferiblemente de una aleacion de acero inoxidable que presenta un comportamiento de dilatacion especialmente elastico y una histeresis reducida. No obstante, el cuerpo base 22 tambien se puede componer de aluminio, titanio u otros metales. Como sensores de fuerza de corte tambien se pueden utilizar unos sensores adecuados que se configuran como resonadores de ondas superficiales o como sensores magnetorresistentes o magnetoelasticos y que registran la dilatacion en un cuerpo de deformacion.
Claims (15)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Sensor de par de giro que se compone de una primera y de una segunda brida de sujecion (1, 2) en forma de disco que se situan una frente a otra de forma paralela axial y que se unen entre sf de forma ngida a traves de un elemento de transmision de pares (3) radialmente situado en el interior, configurandose la segunda brida de sujecion (2) como brida de medicion que, en una zona coaxialmente perimetral entre su zona de fijacion (10) radial exterior y el elemento de transmision de pares (3) coaxialmente situado en el interior, presenta varias escotaduras (5, 5'), separadas unas de otras a traves de almas de refuerzo radiales (6), y sensores de fuerza de corte (20), caracterizado por que las escotaduras estan formadas por, como mmimo, tres bolsas de medicion (5, 5') abiertas por un lado axialmente hacia fuera, por que la base (15) de las bolsas de medicion (5, 5') se configura como una superficie plana cerrada que representa un cuerpo de deformacion que sigue siendo fino y elastico, y por que en las bases (15) o en las superficies exteriores (19) axialmente opuestas de las bolsas de medicion (5, 5') se aplican los sensores de fuerza de corte (20).
- 2. Sensor de par de giro segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el sensor de par de giro se compone de un cuerpo base (22) metalico circular de una sola pieza que presenta, aproximadamente en el centro de su longitud axial, una ranura distanciadora (13) perimetral abierta hacia fuera a traves de la cual se forma en la cara axial la primera brida de sujecion (1) y en la otra cara axial la brida de medicion (2).
- 3. Sensor de par de giro segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el cuerpo base (22) se compone de una aleacion de acero, de aluminio o de titanio.
- 4. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la primera y la segunda brida de sujecion (1, 2) se configuran rotacionalmente simetricas respecto al eje de giro (4) y presentan por su zona de fijacion radial exterior respectivamente un anillo exterior (10) que presenta al menos tres perforaciones de fijacion (8, 9) distribuidas de forma axial y simetrica, cuya distancia radial respecto al eje de giro (4) es la misma.
- 5. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que la ranura distanciadora (13) se configura como ranura perimetral radial y simetricamente respecto al eje de giro (4), cuya profundidad comprende al menos la zona de anillo exterior (10) y la zona radial de las bolsas de medicion (5, 5') y de las almas de refuerzo (6) y que llega como mmimo hasta el elemento de transmision de pares (3) en forma de anillo o de disco.
- 6. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la brida de medicion (2) se configura como disco plano circular que en un elemento de disco radial interior (17) y a la misma distancia radial respecto al eje de giro (4) presenta al menos 3, 4, 8, 16 o 32 bolsas de medicion (5, 5').
- 7. Sensor de par de giro segun la reivindicacion 6, caracterizado por que las bolsas de medicion (5, 5') se configuran como secciones de ranura anular circulares (26) de como mmimo 18° a 110° y por que cada una de las almas de refuerzo (6) presenta, entre las bolsas de medicion (5, 5'), una zona de superficies anulares a modo de angulo con una anchura de al menos 1,25° a 15°.
- 8. Sensor de par de giro segun la reivindicacion 7, caracterizado por que las paredes laterales radiales (23) de las bolsas de medicion (5, 5') se desarrollan de forma que se estrechan respecto al eje de giro (4) en un angulo agudo, de manera que las almas de refuerzo (6) presentan una superficie trapezoidal que se estrecha radialmente hacia fuera.
- 9. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los sensores de fuerza de corte (20) se configuran como bandas de medicion de dilatacion.
- 10. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos la brida de medicion (2) presenta una cavidad axial cilmdrica (11) frente al anillo exterior (10) en cuyo espacio interior se fija una conexion del sistema electronico de medicion, siendo posible cerrar hermeticamente el espacio interior con una cubierta conformada colocada sin derivacion de fuerza.
- 11. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las superficies exteriores (19) de las bolsas de medicion (5) se orientan hacia la ranura distanciadora (13) y forman con la superficie de ranura (14) una superficie plana, aplicandose los sensores de fuerza de corte (20) en la base (15) de las bolsas de medicion (5).
- 12. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que las bolsas de medicion (5, 5') se insertan en la brida de medicion (2) orientadas axialmente unas contra otras, estando estas abiertas alternativamente de forma tangencial y axial hacia dentro respecto a la superficie de ranura (14) o hacia fuera respecto a la cavidad (11), aplicandose los sensores de fuerza de corte (20) en la base (15) o en la superficie exterior (19) de las bolsas de medicion (5, 5').
- 13. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que las bolsas de medicion (5, 5') se orientan axialmente unas contra otras, disponiendose las bolsas de medicion (5, 5') orientadas unas contra otras en la misma seccion periferica tangencial de la brida de medicion (2) y situandose sus bases (15) paralelamente unas frente a otras y disponiendose en las mismas los sensores de fuerza de corte (20) al menos en5 las bases (15) orientadas axialmente hacia fuera respecto a la cavidad (11).
- 14. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que radialmente entre el anillo exterior (10) y la zona dotada de bolsas de medicion (5, 5') se inserta al menos una ranura de descarga (18) axial y coaxialmente respecto al eje de giro (4) que sirve para el desacoplamiento de las fuerzas perturbadoras o de10 los pares perturbadores.
- 15. Sensor de par de giro segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la superficie periferica del anillo exterior (10) de la brida de medicion (2) se coloca una ranura de cola de milano perimetral (7) en la que se funde una antena en forma de bobina (16) de un sistema de telemetna para la transmision de la energfa de15 alimentacion y de las senales de medicion.
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