ES2714589T3 - Rodamiento con dispositivo de medición de holguras - Google Patents

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Salvatierra Javier Anduaga
Alzuri José María Mitxelena
Cruz Jorge Damian
Agirretxe Igor Reinares
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Abstract

Rodamiento con dispositivo de medición de holguras, que comprende: · un primer anillo (2) que presenta una primera cara (3); · un segundo anillo (4) que presenta una segunda cara (5) opuesta a la primera cara (3), definiéndose entre ambas caras (3, 5) una distancia (dS); · uno o más elementos de rodadura (6) dispuestos entre el primer anillo (2) y el segundo anillo (4), que permiten un movimiento relativo entre ambos anillos (2, 4); y · un sensor de corrientes de Eddy (10) configurado para medir la distancia (dS) entre la primera cara (3) y la segunda cara (5); dicho rodamiento (1) caracterizado por que el sensor de corrientes de Eddy (10) comprende un módulo inductor (20) de configuración plana formado en una placa de circuito impreso (21), que integra al menos una bobina (22); y por que dicho módulo inductor (20) se encuentra dispuesto sobre una de las caras (3, 5) para permitir la medida de la distancia (dS) respecto a la cara (3, 5) opuesta.

Description

DESCRIPCION
Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un rodamiento con dispositivo de medicion de holguras, y en especial a un rodamiento de grandes dimensiones para su aplicacion en aerogeneradores, que incorpora un dispositivo de medicion de holguras altamente compacto y eficaz, facil de colocar sobre las superficies existentes sin la necesidad de realizar agujeros.
Antecedentes de la invencion
La medicion de holguras en los rodamientos del tipo mencionado resulta de gran importancia, a fin de garantizar el correcto funcionamiento y la seguridad que ofrecen dichos rodamientos. Este tipo de rodamientos suelen estar formados por dos anillos concentricos entre los que se disponen elementos de rodadura (bolas, rodillos, etc.) que permiten un movimiento relativo entre los anillos. A su vez, las caras de los anillos definen unas distancias, cuya medicion permite evaluar la evolucion de las holguras existentes entre los elementos de rodadura y la pista. Por otro lado, los rodamientos sufren fenomenos de desgaste y fatiga superficial que son la causa de que se produzcan variaciones de las holguras radiales y axiales entre los dos anillos, cuya medicion y monitorizacion resulta altamente necesaria para prevenir averias y/o planificar tareas de mantenimiento.
Actualmente, una de las formas mas frecuentes de medir estas holguras se lleva a cabo mediante el empleo de sensores inductivos de encapsulado cilindrico, a menudo ubicados en el exterior del rodamiento. Esto supone cambiar las dimensiones exteriores del rodamiento, ademas de ocupar espacios reservados, bien a otros dispositivos, o al paso del personal de mantenimiento. La experiencia ha demostrado el riesgo que existe de que estos sensores externos dejen de funcionar a causa de accidentes. Una solucion a este problema consiste en integrar los elementos de medicion en el propio rodamiento. No obstante, las distancias entre caras de los anillos, cuya medicion permite determinar la existencia de holguras, suelen quedar definidas entre caras interiores opuestas de los anillos del rodamiento, presentado un espacio muy reducido, por lo que resultan de dificil acceso y no permiten disponer elementos en ellas. Asi pues, para aproximar el sensor a la zona de medicion es necesario realizar agujeros sobre los anillos. Estos agujeros se encuentran configurados para alojar el sensor en su interior, dejando su extremo de medicion proximo a la cara interior de uno de los anillos para medir la distancia respecto a la cara interior opuesta del otro anillo. Ejemplos de este modo de realización se pueden apreciar en los documentos EP1528356 A2 y EP2743522 A1.
La necesidad de disponer de agujeros en los anillos del rodamiento conlleva importantes problemas. En primer lugar dificulta la fabricacion del rodamiento, pues requiere un mecanizado adicional que a su vez precisa la realización de agujeros de considerable tamano sobre anillos de gran envergadura. Al mismo tiempo es necesario que los agujeros queden suficientemente alejados de las pistas de rodadura, pues de lo contrario debilitan su resistencia bajo las presiones de contacto de los elementos rodantes. Ademas, la presencia de agujeros debilita la seccion del anillo y aumenta las tensiones tangenciales, pudiendo incluso crear puntos de concentracion de tensiones tangenciales. Finalmente, no todas las zonas son validas para realizar la medida, pues la presencia de las jaulas que mantienen equidistantes los elementos de rodadura imposibilita la utilizacion de esta zona para la medida.
Los documentos US2008/013873A1 y US2006/045406A1 describen otros rodamientos con sensores de holguras inductivos que presentan problemas similares.
El documento WO2014/090347A1 muestra un rodamiento s eelgú pnreambulo de la r 1e,iv quined uicsaación un sensor de corrientes de Eddy integrado de forma similar a la mencionada anteriormente y, por lo tanto, haciendo frente a los mismos problemas.
El documento DE102011112826A1 muestra un sensor de corrientes de Eddy.
La presente invencion comprende un rodamiento con un dispositivo de medicion de holguras se lgaún reivindicacion 1 y resuelve los problemas anteriormente expuestos gracias a un rodamiento que integra un dispositivo de medicion de holguras que presenta un sensor de corrientes de Eddy con un modulo inductor de configuracion plana y grosor reducido. Ello permite disponer dicho modulo inductor dentro del espacio entre anillos cuya distancia se quiere medir, sin necesidad de realizar agujeros en el rodamiento para alojar dicho modulo. Capaz de adaptar su forma (tanto en anchura como en altura) a la superficie interior de las caras del rodamiento, con la finalidad de utilizar el espacio disponible en cada caso y realizar medidas mas eficaces y precisas. Y al mismo tiempo, presentando una configuracion especialmente disenada para reducir su consumo electrico, su rango de medida, y evitar la influencia magnetica de otros elementos que no participen en la medida.
Descripcion de la invencion
El rodamiento para medicion de holguras de la presente invencion comprende:
• un primer anillo que presenta una primera cara;
• un segundo anillo que presenta una segunda cara opuesta a la primera cara, definiendose entre ambas caras una distancia, cuya medida permite conocer la holgura;
• uno o mas elementos de rodadura, tales como bolas o rodillos, dispuestos entre el primer anillo y el segundo anillo, que permiten un movimiento relativo entre ambos anillos; y
• al menos un sensor de corrientes de Eddy configurado para medir la distancia entre la primera y la segunda cara, y en funcion de la misma determinar la dimension radial o axial de la holgura.
El rodamiento de la presente invencion se caracteriza por que el sensor de corrientes de Eddy comprende un modulo inductor de configuracion plana formado en una placa de circuito impreso, que integra al menos una bobina; y por que dicho modulo inductor se encuentra dispuesto sobre una de las caras para permitir la medida de la distancia respecto a la cara opuesta.
Asi pues, dado el reducido tamano del modulo inductor, se puede disponer el mismo en el propio espacio entre las caras cuya distancia se quiere medir, sin necesidad de realizar agujeros en el rodamiento para alojar dicho modulo. Entre las diversas soluciones de montaje de dicho modulo inductor, preferentemente este se encuentra alojado en un rebaje perimetral situado junto a un reten de sellado del rodamiento. Con ello se consigue dar una mayor proteccion al modulo inductor, ademas de ubicar el mismo en una zona mas accesible.
El funcionamiento del sensor de corrientes de Eddy se basa en la deteccion de las variaciones del campo magnetico generado por la bobina del modulo inductor, que se producen al variar la distancia entre los anillos del rodamiento. Concretamente, disponiendo el modulo inductor sobre una primera cara de un primer anillo, se genera un campo magnetico primario que incide sobre una segunda cara, opuesta a la primera cara, de un segundo anillo. Ello provoca la aparicion de corrientes de Eddy en dicha segunda cara, que a su vez generan un campo magnetico que se opone al campo magnetico primario, modificando el comportamiento del circuito magnetico generado por la bobina. Esta modificacion depende del campo magnetico que se opone al primario, siendo su magnitud una funcion de la distancia existente entre la bobina y la superficie sobre la que incide el campo magnetico primario.
El campo magnetico generado por el modulo inductor se dirige en ambos sentidos del eje de la bobina, siendo influido tanto por la cara donde se coloca dicho modulo, como por la cara opuesta cuya distancia se quiere medir. Asi pues, la cara sobre la que se coloca el modulo inductor tiene una mayor influencia sobre la variacion del campo magnetico primario que la cara opuesta. Para evitar dicha influencia, preferentemente el modulo inductor comprende una lamina de material ferritico dispuesta entre la bobina y la cara sobre la que se dispone el mismo. Dicha lamina tiene un doble efecto; a) eliminar la influencia de la cara, o pared, sobre la que se encuentra el modulo inductor, y b) aumentar la intensidad del campo magnetico que incide sobre la cara, o pared, opuesta. Esta lamina de material ferritico presenta un espesor reducido, para evitar que se incremente de forma significativa el grosor del modulo inductor. Espesores inferiores a 1 mm pueden realizar correctamente las funciones descritas.
Dado que la bobina genera un hueco en su centro, se obtiene un espacio vacio cuya altura coincide con la de la placa de circuito impreso. Para aumentar aun mas la intensidad del campo magnetico que incide sobre la cara opuesta cuya distancia se quiere medir, preferentemente el modulo inductor comprende una ferrita dispuesta en el hueco central definido en el centro la bobina. En el caso de una bobina circular, esta ferrita es preferentemente cilindrica, mientras que para bobinas alargadas la ferrita se ensancha para ocupar una mayor parte del hueco. Asi pues, la base de esta ferrita se adapta al perimetro del hueco, mientras que su altura varia en funcion del grosor del modulo inductor.
Las siguientes dimensiones se indican a modo de ejemplo; una bobina circular de 4 mm de diametro interior y 7 mm de diametro exterior, dispuesta en una placa de circuito impreso de 1,5 mm de grosor que presenta una lamina de material ferritico de 0.5 mm. Disponiendo en el hueco central de la bobina de una ferrita con forma cilindrica de 3 mm de diametro y 2 mm de longitud. Todo ello para formar un modulo inductor de entre 2 y 3 mm de grosor, de base cuadrada o rectangular con lados de entre 7 y 10 mm.
Preferentemente el modulo inductor comprende un circuito resonante, formado por la bobina y por la propia capacitancia de la misma, al que se le puede anadir un condensador electrico. Este condensador se materializa tambien dentro de la placa de circuito impreso, para no incrementar el grosor del modulo inductor.
La distancia a medir en la direccion radial de los anillos es muy reducida, situandose generalmente en valores proximos a 10 mm, o inferiores. Por lo que el grosor del modulo inductor debe ser inferior a estos valores, por ejemplo entre 2 y 3 mm. De igual modo, la altura disponible en la primera y en la segunda cara s laegún direccion del eje axial de los anillos, es tambien muy reducida. Ademas, entre los anillos se encuentran los elementos de rodadura, y tambien las jaulas que mantienen equidistantes dichos elementos de rodadura. Asi pues, la altura del modulo inducto sregún el eje axial se encuentra limitada por estas circunstancias. No obstante, la anchura disponible en las caras según el perimetro de los anillos, entendiendose como en la direccion longitudinal de las mismas, puede llegar a varios metros. Es decir, la bobina se puede alargar en esa direccion para obtener una bobina mas grande, que permita medir mayores distancias y/o con mayor precision. Por ello, preferentemente la bobina se encuentra ensanchada en la direccion longitudinal de la cara sobre la que se dispone el modulo inductor, presentado una anchura superior a su altura, que le permite tomar una forma ovalada, eliptica, o substancialmente rectangular (rectangulo de vertices redondeados).
A su vez, la bobina se puede desarrollar utilizando una o varias capas de la placa de circuito impreso, conectando las espiras de una capa con las de la capa anterior y posterior, consiguiendo de esta forma incrementar la inductancia de la bobina resultante al multiplicar el numero de espiras de cada capa por el numero de capas. Preferentemente, la bobina comprende una pluralidad de espiras conectadas en serie que se disponen sobre una pluralidad de capas de la placa de circuito impreso.
El sensor de corrientes de Eddy comprende un modulo de excitacion y medida configurado para excitar la bobina y medir las variaciones del campo magnetico generado por la misma, para obtener el valor de la distancia respecto a la cara opuesta. Preferentemente, el modulo de excitacion y medida se encuentra configurado para hacer funcionar el modulo inductor a la frecuencia de resonancia. Esta frecuencia de resonancia es funcion de la inductancia y capacitancia del circuito, siendo la inductancia funcion de la distancia a la que se encuentra la cara opuesta al modulo inductor, por lo que se determina la distancia a partir de esta frecuencia de oscilacion. Esta forma de hacer funcionar el circuito permite reducir de forma considerable su consumo electrico.
Preferentemente el modulo de excitacion y medida se dispone separado del modulo inductor, por ejemplo en una zona donde no existan limitaciones de espacio, y conectado al mismo mediante cableado, o de forma inalambrica.
De acuerdo a un caso de realización preferente de la presente invencion, el rodamiento comprende dos sensores de corrientes de Eddy, donde:
• un primer sensor de corrientes de Eddy presenta un primer modulo inductor dispuesto sobre una de las caras para permitir la medida de una primera distancia respecto a la cara opuesta, siendo ambas caras paralelas; y
• un segundo sensor de corrientes de Eddy presenta un segundo modulo inductor dispuesto sobre una de las caras para permitir la medida de una segunda distancia respecto a la cara opuesta, siendo una cara oblicua a la otra car saegún una inclinacion conocida.
Cuando dichas caras son paralelas al eje axial del rodamiento, el primer sensor de corrientes de Eddy permite medir la distancia en la direccion radial del rodamiento (o de los anillos), y en funcion de esta determinar la dimension de la holgura en esa direccion, es decir la holgura radial, como un valor que depende directamente de la primera distancia respecto a la cara opuesta.
Cuando una cara es paralela al eje axial del rodamiento, y la cara opuesta es oblicua a la misma una según inclinacion conocida, el segundo sensor de corrientes de Eddy permite medir la distancia en la direccion axial del rodamiento (o de los anillos), y en funcion de esta determinar la dimension de la holgura en esa direccion, es decir la holgura axial, como un valor que se obtiene de la combinacion de la medida del primer sensor de corrientes de Eddy y de la medida del segundo sensor de corrientes de Eddy.
El sensor de corrientes de Eddy para medicion de holguras en general comprende:
• un modulo inductor de configuracion plana formado en una placa de circuito impreso, que integra al menos una bobina; y
• un modulo de excitacion y medida configurado para excitar la bobina y medir las variaciones del campo magnetico generado por la misma, que se dispone separado del modulo inductor y conectado al mismo. Preferentemente, el modulo de excitacion y medida se conecta al modulo inductor mediante cableado, si bien se contempla tambien la opcion de realizar dicha conexion de forma inalambrica.
El campo magnetico generado por el modulo inductor se dirige en ambos sentidos del eje de la bobina, siendo influido tanto por la cara, o pared, donde se coloca dicho modulo, como por la cara, o pared, opuesta cuya distancia se quiere medir. Asi pues, la cara sobre la que se coloca el modulo inductor tiene una mayor influencia sobre la variacion del campo magnetico primario que la cara opuesta. Para evitar dicha influencia, preferentemente el modulo inductor comprende una lamina de material ferritico dispuesta entre la bobina y la cara sobre la que se dispone el mismo. Dicha lamina tiene un doble efecto; a) eliminar la influencia de la cara, o pared, sobre la que se encuentra el modulo inductor, y b) aumentar la intensidad del campo magnetico que incide sobre la cara, o pared, opuesta. Esta lamina de material ferritico presenta un espesor reducido, para evitar que se incremente de forma significativa el grosor del modulo inductor. Espesores inferiores a 1 mm pueden realizar correctamente las funciones descritas.
Dado que la bobina genera un hueco en su centro, se obtiene un espacio vacio cuya altura coincide con la de la placa de circuito impreso. Para aumentar aun mas la intensidad del campo magnetico que incide sobre la cara opuesta cuya distancia se quiere medir, preferentemente el modulo inductor comprende una ferrita dispuesta en el hueco central definido en el centro la bobina. En el caso de una bobina circular, esta ferrita es preferentemente cilindrica, mientras que para bobinas alargadas la ferrita se ensancha para ocupar una mayor parte del hueco. Asi pues, la base de esta ferrita se adapta al perimetro del hueco central, mientras que su longitud varia en funcion del grosor del modulo inductor.
Las siguientes dimensiones se indican a modo de ejemplo; una bobina circular de 4 mm de diametro interior y 7 mm de diametro exterior, dispuesta en una placa de circuito impreso de 1,5 mm de grosor que presenta una lamina de material ferritico de 0.5 mm. Disponiendo en el hueco central de la bobina de una ferrita con forma cilindrica de 3 mm de diametro y 2 mm de longitud. Todo ello para formar un modulo inductor de entre 2 y 3 mm de grosor, de base cuadrada o rectangular con lados de entre 7 y 10 mm.
Preferentemente el modulo inductor comprende un circuito resonante, formado por la bobina y por la propia capacitancia de la misma, al que se le puede anadir un condensador electrico. Este condensador se materializa tambien dentro de la placa de circuito impreso, para no incrementar el grosor del modulo inductor. Segun el caso de aplicacion, la bobina puede presentar una anchura superior a su altura, que le permite tener una forma ovalada, eliptica o substancialmente rectangular. Es decir, la bobina se puede alargar en una direccion determinada para obtener una bobina mas grande, que permita medir mayores distancias y/o con mayor precision.
A su vez, la bobina se puede desarrollar utilizando una o varias capas de la placa de circuito impreso, conectando las espiras de una capa con las de la capa anterior y posterior, consiguiendo de esta forma incrementar la inductancia de la bobina resultante al multiplicar el numero de espiras de cada capa por el numero de capas. Preferentemente, la bobina comprende una pluralidad de espiras conectadas en serie que se disponen sobre una pluralidad de capas de la placa de circuito impreso.
El sensor de corrientes de Eddy comprende un modulo de excitacion y medida configurado para excitar la bobina y medir las variaciones del campo magnetico generado por la misma. Preferentemente, el modulo de excitacion y medida se encuentra configurado para hacer funcionar el modulo inductor a la frecuencia de resonancia. Esta frecuencia de resonancia es funcion de la inductancia y capacitancia del circuito, siendo la inductancia funcion de la distancia a la que se encuentra la cara opuesta al modulo inductor, por lo que se determina la distancia a partir de esta frecuencia de oscilacion. Esta forma de hacer funcionar el circuito permite reducir de forma considerable su consumo electrico.
Breve descripción de los dibujos
A continuacion se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invencion y que se relacionan expresamente con varias realizaciones de dicha invencion que se presentan como ejemplos no limitativos de la misma.
La figura 1 representa una vista seccionada en perspectiva de un rodamiento de grandes dimensiones. La figura 2 representa una seccion transversal parcial del rodamiento de la presente invencion, de acuerdo a un primer caso de realización preferido.
La figura 3 representa una vista del detalle “V” de la figura 2.
La figura 4 representa una vista frontal de la cara interior del primer anillo de la figura 2.
La figura 5 representa una vista esquematica en perspectiva del modulo inductor, de acuerdo a un primer ejemplo de configuracion.
La figura 6 representa una vista esquematica en perspectiva del modulo inductor, de acuerdo a un segundo ejemplo de configuracion.
La figura 7 representa una primera vista esquematica del sensor.
La figura 8 representa una vista esquematica de la bobina, se ugnúan configuracion circular de la misma. La figura 9 representa una vista esquematica de la bobina, se ugnúan configuracion ovalada de la misma. La figura 10 representa una vista esquematica de la bobina, se ugnúan configuracion rectangular redondeada de la misma.
La figura 11 representa una vista esquematica explosionada de una bobina multicapa.
La figura 12 representa una seccion transversal parcial del rodamiento de la presente invencion, de acuerdo a un segundo caso de realización preferido.
La figura 13 representa una vista del detalle “W” de la figura 12.
La figura 14 representa una vista frontal de la cara interior del primer anillo de la figura 12.
La figura 15 representa una segunda vista esquematica del sensor.
Descripcion detallada de la invencion
La figura 1 muestra una vista seccionada en perspectiva de un rodamiento de grandes dimensiones, en el que se aprecia un primer anillo (2) y un segundo anillo (4) concentricos, cuyos ejes axiales y radiales son coincidentes respectivamente con el eje axial (1axi) y con el eje radial (1rad) del rodamiento (1). Entre los anillos (2, 4) se disponen elementos de rodadura (6), alojados en una jaula s eelg púrnesente ejemplo, para permitir un movimiento de rotacion relativo entre ambos anillos (2, 4).
Como se aprecia en las figuras 2-4, el rodamiento (1) con dispositivo de medicion de holguras de la presente invencion, de acuerdo a un primer caso de realización preferido, comprende:
• un primer anillo (2) que presenta una primera cara (3);
• un segundo anillo (4), concentrico al primer anillo (2), que presenta una segunda cara (5) opuesta a la primera cara (3), definiendose entre ambas caras (3, 5) una distancia (dS);
• una pluralidad de elementos de rodadura (6), en este caso bolas, dispuestos entre el primer anillo (2) y el segundo anillo (4), que permiten un movimiento de rotacion relativo entre ambos anillos (2, 4); y
• un sensor de corrientes de Eddy (10) configurado para medir la distancia (dS) entre la primera cara (3) y la segunda cara (5), y en funcion de la misma determinar la variacion de la holgura entre el elemento de rodadura y la pista.
El sensor de corrientes de Eddy (10) comprende un modulo inductor (20) de configuracion plana formado en una placa de circuito impreso (21), que integra al menos una bobina (22), figuras 4-5, y que se encuentra dispuesto sobre la primera cara (3) para permitir la medida de la distancia (dS) respecto a la segunda cara (5).
Asi pues, dado el reducido tamano del modulo inductor (20), este se puede disponer adecuadamente en el propio espacio (S) donde se encuentra la distancia (dS) a medir, sin necesidad de realizar agujeros en el rodamiento (1). De acuerdo al presente ejemplo, el modulo inductor (20) se encuentra alojado en un rebaje perimetral (7) situado junto a un reten (8) de sellado del rodamiento (1). Con ello se consigue dar una mayor proteccion al modulo inductor (20), ademas de ubicarlo en una zona de mayor accesibilidad. El reten (8) se encuentra realizado mediante un material aislante, por lo que no se inducen corrientes de Eddy sobre el mismo, sino que el campo magnetico generado lo atraviesa, de modo que su presencia no tiene influencia en la medida.
El campo magnetico generado por el modulo inductor (20) de la figura 5 se dirige en ambos sentidos del eje (22z) de la bobina (22), pudiendo ser influido tanto por la cara donde se coloca dicho modulo inductor (20), como por la cara opuesta cuya distancia se quiere medir. Para evitar dicha influencia, el modulo inductor (20) comprende una lamina (23) de material ferritico, figura 6, de modo que quede dispuesta entre la bobina (22) y la primera cara (3). Dicha lamina (23) tiene un doble efecto; a) eliminar la influencia de la primera cara (3) sobre la que se encuentra el modulo inductor (20), y b) aumentar la intensidad del campo magnetico que incide sobre la segunda cara (5) cuya distancia se desea medir. Esta lamina (23) de material ferritico presenta un espesor reducido, para evitar que se incremente de forma significativa el grosor del modulo inductor (20).
Como se aprecia en las figuras 5 y 6, dado que la bobina (22) genera un hueco central (25), se obtiene un espacio vacio cuya altura coincide con la de la placa de circuito impreso (21). Para aumentar aun mas la intensidad del campo magnetico que incide sobre la segunda cara (5), el modulo inductor (20) comprende una ferrita (24) dispuesta en el hueco central (25) definido en el centro la bobina (22). En el caso de una bobina (22) circular como la del presente ejemplo, esta ferrita (24) presenta una forma cilindrica.
Como se aprecia en la figura 7, el modulo inductor (20) comprende un circuito resonante, formado por la bobina (22) y por la propia capacitancia de la misma, al que se le anade un condensador electrico (26). Este condensador (26) se materializa tambien dentro de la placa de circuito impreso (21), para no incrementar el grosor del modulo inductor (20).
El sensor de corrientes de Eddy (10) comprende un modulo de excitacion y medida (30) configurado para excitar la bobina (22) y medir las variaciones del campo magnetico generado por la misma, para obtener el valor de la distancia (dS). Este modulo de excitacion y medida (30) se encuentra configurado para hacer funcionar el modulo inductor (20) a la frecuencia de resonancia. El modulo de excitacion y medida (30) se dispone separado del modulo inductor (20), por ejemplo en una zona donde no existan limitaciones de espacio, y conectado al mismo mediante cableado (31).
Las figuras 8, 9 y 10 muestran respectivamente una bobina (22) circular, ovalada y rectangular redondeada. Concretamente en las figuras 9 y 10, se observa que la bobina (22) presenta una anchura (22x) superior a su altura (22y), pudiendose ensanchar en la direccion longitudinal de la primera cara (3), tal y como se muestra en la figura 14.
Como se aprecia en la figura 11, la bobina (22) se puede desarrollar utilizando varias capas de la placa de circuito impreso (21), conectando las espiras de una capa con las de la capa anterior y posterior, consiguiendo de esta forma incrementar la inductancia de la bobina (22) resultante. Segun el ejemplo de la figura 11, la bobina (22) comprende cuatro espiras (22a, 22b, 22c, 22d) conectadas en serie, donde cada una de ellas se dispone en su correspondiente capa (21 a, 21 b, 21 c, 21d) de la placa de circuito impreso (21). Como se aprecia en las figuras 12-14, el rodamiento (1) con dispositivo de medicion de holguras de la presente invencion, de acuerdo a un segundo caso de realización preferido, comprende dos sensores de corrientes de Eddy (10), donde:
• un primer sensor de corrientes de Eddy (10A) presenta un primer modulo inductor (20A) dispuesto sobre la primera cara (3) para permitir la medida de una primera distancia (dSA) respecto a segunda cara (5) opuesta, siendo ambas caras (3, 5) paralelas; y
• un segundo sensor de corrientes de Eddy (10B) presenta un segundo modulo inductor (20B) dispuesto sobre la primera cara (3) para permitir la medida de una segunda distancia (dSB) respecto a la segunda cara (5) opuesta, siendo la primera cara (3) paralela al eje axial (1axi) del rodamiento (1) y la segunda cara (5) opuesta oblicua a la anterior según una inclinacion (9) conocida.
De este modo, el primer sensor de corrientes de Eddy (10A) permite medir la distancia en la direccion radial de los anillos (2, 4), y en funcion de la misma determinar la variacion de la holgura radial, como un valor que depende directamente de la primera distancia (dSA). A su vez, el segundo sensor de corrientes de Eddy (10A) permite medir la distancia en la direccion axial de los anillos (2, 4), y en funcion de la misma determinar la variacion de la holgura axial, como un valor que se obtiene de la combinacion de la medida del primer sensor de corrientes de Eddy (10A) y de la medida del segundo sensor de corrientes de Eddy (10B).
Las flechas que senalan la distancia radial (Srad) y la distancia axial (Saxi) representan los movimientos relativos que se producen entre ambos anillos (2, 4).
Como se aprecia en la figura 14, de acuerdo al presente ejemplo, las bobinas (22) del primer sensor de corrientes de Eddy (10A) y del segundo sensor de corrientes de Eddy (10B) se ensanchan en la direccion longitudinal de la primera cara (3) para formar una forma ovalada.
El sensor de corrientes de Eddy para medicion de holguras en general comprende:
• un modulo inductor (20) de configuracion plana formado en una placa de circuito impreso (21), que integra al menos una bobina (22); y
• un modulo de excitacion y medida (30) configurado para excitar la bobina (22) y medir las variaciones del campo magnetico generado por la misma, que se dispone separado del modulo inductor (20) y conectado al mismo mediante cableado (31).
El campo magnetico generado por el modulo inductor (20) de la figura 5 se dirige en ambos sentidos del eje (22z) de la bobina (22), pudiendo ser influido tanto por la cara donde se coloca dicho modulo inductor (20), como por la cara cuya distancia se quiere medir. Para evitar dicha influencia, el modulo inductor (20) comprende una lamina (23) de material ferritico, figura 6, de modo que una vez dispuesta quede entre la bobina (22) y la cara sobre la que se coloca el modulo inductor (20). Dicha lamina (23) tiene un doble efecto; a) eliminar la influencia de la cara sobre la que se coloca el modulo inductor (20), y b) aumentar la intensidad del campo magnetico que incide sobre la cara cuya distancia se desea medir. Esta lamina (23) de material ferritico presenta un espesor reducido, para evitar que se incremente de forma significativa el grosor del modulo inductor (20).
Como se aprecia en las figuras 5 y 6, dado que la bobina (22) genera un hueco central (25), se obtiene un espacio vacio cuya altura coincide con la de la placa de circuito impreso (21). Para aumentar aun mas la intensidad del campo magnetico que incide sobre la cara cuya distancia se quiere medir, el modulo inductor (20) comprende una ferrita (24) dispuesta en el hueco central (25) definido en el centro la bobina (22). En el caso de una bobina (22) circular como la del presente ejemplo, esta ferrita (24) presenta una forma cilindrica. Como se aprecia en la figura 7, el modulo inductor (20) comprende un circuito resonante, formado por la bobina (22) y por la propia capacitancia de la misma, al que se le anade un condensador electrico (26). Este condensador (26) se materializa tambien dentro de la placa de circuito impreso (21), para no incrementar el grosor del modulo inductor (20).
El sensor de corrientes de Eddy (10) comprende un modulo de excitacion y medida (30) configurado para excitar la bobina (22) y medir las variaciones del campo magnetico generado por la misma. Este modulo de excitacion y medida (30) se encuentra configurado para hacer funcionar el modulo inductor (20) a la frecuencia de resonancia. El modulo de excitacion y medida (30) se dispone separado del modulo inductor (20), por ejemplo en una zona donde no existan limitaciones de espacio, y conectado al mismo mediante cableado (31).
Las figuras 8, 9 y 10 muestran respectivamente una bobina (22) circular, ovalada y rectangular redondeada. Concretamente en las figuras 9 y 10, se observa que la bobina (22) presenta una anchura (22x) superior a su altura (22y), pudiendose ensanchar en la direccion longitudinal de la superficie de apoyo, tal y como se muestra en la figura 14.
Como se aprecia en la figura 11, la bobina (22) se puede desarrollar utilizando varias capas de la placa de circuito impreso (21), conectando las espiras de una capa con las de la capa anterior y posterior, consiguiendo de esta forma incrementar la inductancia de la bobina (22) resultante. Segun el ejemplo de la figura 11, la bobina (22) comprende cuatro espiras (22a, 22b, 22c, 22d) conectadas en serie, donde cada una de ellas se dispone en su correspondiente capa (21 a, 21 b, 21 c, 21d) de la placa de circuito impreso (21).

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1 Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras, que comprende:
    • un primer anillo (2) que presenta una primera cara (3);
    • un segundo anillo (4) que presenta una segunda cara (5) opuesta a la primera cara (3), definiendose entre ambas caras (3, 5) una distancia (dS);
    • uno o mas elementos de rodadura (6) dispuestos entre el primer anillo (2) y el segundo anillo (4), que permiten un movimiento relativo entre ambos anillos (2, 4); y
    • un sensor de corrientes de Eddy (10) configurado para medir la distancia (dS) entre la primera cara (3) y la segunda cara (5);
    dicho rodamiento (1) caracterizado por que el sensor de corrientes de Eddy (10) comprende un modulo inductor (20) de configuracion plana formado en una placa de circuito impreso (21), que integra al menos una bobina (22); y por que dicho modulo inductor (20) se encuentra dispuesto sobre una de las caras (3, 5) para permitir la medida de la distancia (dS) respecto a la cara (3, 5) opuesta.
  2. 2. - Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras seg laún reivin 1d cicaaracciótenrizado por que el modulo inductor (20) se encuentra alojado en un rebaje perimetral (7) situado junto a un reten (8) de sellado del rodamiento (1).
  3. 3. - Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 caracterizado por que el modulo inductor (20) comprende una lamina (23) de material ferritico dispuesta entre la bobina (22) y la cara (3, 5) sobre la que se dispone el mismo.
  4. 4. - Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por que el modulo inductor (20) comprende una ferrita (24) dispuesta en un hueco central (25) definido en el centro la bobina (22).
  5. 5. - Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por que el modulo inductor (20) comprende un circuito resonante formado por la bobina (22) y por un condensador electrico (26).
  6. 6. - Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que la bobina (22) se encuentra ensanchada en la direccion longitudinal de la cara (3, 5) sobre la que se dispone el modulo inductor (20), presentado una anchura (22x) superior a su altura (22y), que le permite tener una forma ovalada, eliptica o substancialmente rectangular.
  7. 7. - Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por que la bobina (22) comprende una pluralidad de espiras (22a, 22b, 22c, 22d) conectadas en serie que se disponen sobre una pluralidad de capas (21a, 21b, 21c, 21d) de la placa de circuito impreso (21).
  8. 8. - Rodamiento con dispositivo de medicion de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por que comprende dos sensores de corrientes de Eddy (10), donde:
    • un primer sensor de corrientes de Eddy (10A) presenta un primer modulo inductor (20A) dispuesto sobre una de las caras (3, 5) para permitir la medida de una primera distancia (dSA) respecto a la cara (3, 5) opuesta, siendo ambas caras (3, 5) paralelas; y
    • un segundo sensor de corrientes de Eddy (10B) presenta un segundo modulo inductor (20B) dispuesto sobre una de las caras (3, 5) para permitir la medida de una segunda distancia (dSB) respecto a la cara (3, 5) opuesta, siendo una cara (3, 5) oblicua a la otra cara (3, 5) se ugnúan inclinacion (9) conocida.
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