IT202100003116A1 - Dispositivo per valutare l’usura di un componente di cuscinetto - Google Patents
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Description
Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: DISPOSITIVO PER VALUTARE L?USURA DI UN COMPONENTE DI CUSCINETTO
DESCRIZIONE
Settore Tecnico dell?Invenzione
La presente invenzione riguarda un dispositivo per valutare l?usura di un componente del cuscinetto secondo la rivendicazione 1 e un metodo per valutare l?usura di un componente del cuscinetto secondo la rivendicazione 10.
Tecnica Nota
I componenti dei cuscinetti, per esempio gli anelli esterni dei cuscinetti delle boccole ferroviarie, possono essere affetti da danni da usura o fretting in vari gradi. Il fretting ? di solito irregolare e forma formazioni simili a mappe. Per decidere se un componente del cuscinetto pu? ancora essere usato quando si verifica il fretting, si applicano limiti geometrici e limiti di portata, profondit? o sporgenza e posizione delle formazioni di fretting. Al giorno d'oggi, il componente del cuscinetto viene rimosso dalla sua posizione di installazione e viene ispezionato visivamente da un operaio, che decide soggettivamente sull'estensione, l'intensit? e la posizione del fretting (per esempio, utilizzando i gruppi di componenti del cuscinetto accettabili o inaccettabili). Inoltre, l'operaio misura per esempio il diametro esterno con uno strumento di misurazione tradizionale, che richiede molto tempo e non fornisce risultati affidabili sullo stato dell'intera superficie del componente del cuscinetto.
Sintesi dell?Invenzione
? quindi oggetto della presente invenzione fornire un modo affidabile e automatico di valutare il fretting sui componenti del cuscinetto.
Questo oggetto ? risolto da un dispositivo per la valutazione del fretting di un componente del cuscinetto secondo la rivendicazione 1 e da un metodo per la valutazione del fretting di un componente del cuscinetto secondo la rivendicazione 10.
Il dispositivo per la valutazione del fretting di un componente del cuscinetto comprende un'unit? del sensore, un'unit? di rilevazione e un'unit? di valutazione. Il componente del cuscinetto ? smontato dal cuscinetto e poi ispezionato nel dispositivo per quanto riguarda l'usura.
L'unit? sensore ? configurata per rilevare le distanze tra l'unit? sensore e una superficie del componente del cuscinetto. Queste distanze rilevate possono essere usate come un indicatore per il fretting, poich? il fretting cambia la superficie del componente del cuscinetto e quindi anche i cambiamenti delle distanze tra la superficie del componente del cuscinetto e l'unit? sensore. Poich? il fretting di solito non si verifica in modo uniforme sulla superficie, ma pu? variare sulla superficie, per esempio in punti diversi della superficie del componente del cuscinetto, le distanze variano durante il rilevamento. Inoltre, il fretting pu? portare a rientranze nella superficie del componente del cuscinetto, e quindi anche a sporgenze, che corrispondono alla rimanente superficie originale del componente del cuscinetto prima di qualsiasi fretting o usura. Inoltre, il fretting pu? portare anche a pro-trusioni che si alzano sopra la superficie originale.
Cos?, sulla base delle distanze rilevate, o pi? specificamente, sulla base di diversi valori di distanza attraverso una superficie ispezionata del componente del cuscinetto, l'unit? di determinazione pu? determinare un profilo di superficie della superficie del componente del cuscinetto.
Tale profilo di superficie pu? mappare le distanze variabili dovute ai danni da sfregamento che si verificano attraverso la superficie del componente del cuscinetto e illustrare i danni per esempio in un grafico. Per esempio, i picchi di tale grafico possono corrispondere alla superficie originale e le valli del grafico possono corrispondere alle rientranze o alle fossette della superficie, entrambe causate dal fretting.
L'unit? di valutazione ? allora configurata per valutare il profilo di superficie e rilevare e valutare l'usura del componente del cuscinetto sulla base del profilo di superficie valutato. Questa valutazione pu? essere usata per decidere se il componente del cuscinetto deve essere sostituito o no, cio? se i danni di fretting sono ancora accettabili in modo che il componente del cuscinetto possa essere ulteriormente usato o se i danni di fretting sono troppo grandi in modo che una sostituzione del componente del cuscinetto sia necessaria.
Usando il dispositivo descritto, ? possibile scansionare una superficie di un componente del cuscinetto usando un'unit? sensore e poi interpretare i valori di distanza rilevati e determinare e valutare un'estensione dell'usura. In contrasto con le soluzioni esistenti, il dispositivo fornisce un modo automatico di determinare e valutare il fretting e una potenziale sostituzione invece di un'ispezione visiva da parte di un lavoratore.
Secondo una preferita forma di attuazione, il dispositivo inoltre comprende un'unit? di uscita per l'emissione di un segnale di avvertimento visivo o acustico basato su una rilevazione dell'unit? di valutazione. Cos?, quando ? stata rilevata un'eccessiva usura, in particolare quando i cambiamenti nelle dimensioni o nella forma, che sono causati dall'usura, superano le soglie predefinite, l'unit? di uscita pu? inviare un segnale di avvertimento che indica l'usura rilevata. In una forma, l'unit? di uscita pu? comprendere una luce verde e una rossa e il segnale di avvertimento pu? essere un cambiamento dalla luce verde a quella rossa. In un altro caso, l'unit? di uscita pu? comprendere un display e il segnale di avvertimento pu? essere un avviso visualizzato sul display. In questo caso, il display pu? anche mostrare ulteriori informazioni riguardanti il fretting rilevato, per esempio l'estensione del fretting, la posizione del fretting o simili.
Preferibilmente, viene definita una distanza fissa tra l'unit? sensore e un asse di rotazione del componente del cuscinetto. Questa distanza fissa pu? essere usata come distanza di calibrazione per rilevare i cambiamenti della distanza tra l'unit? sensore e la superficie del componente del cuscinetto.
Secondo un'altra forma, il dispositivo inoltre comprende un'unit? di tenuta, per esempio sotto forma di un piedistallo, per tenere il componente del cuscinetto, in cui l'unit? di tenuta ? configurata per ruotare il componente del cuscinetto passando l'unit? del sensore. Per esempio, l'unit? di supporto pu? comprendere una piastra rotante per ruotare il componente del cuscinetto. L'unit? sensore pu? essere attaccata all'unit? di supporto. In alternativa, l'unit? sensore pu? essere configurata per ruotare intorno al componente del cuscinetto.
Secondo un'ulteriore forma di realizzazione, l'unit? di supporto ? configurata per definire la distanza fissa tra l'unit? sensore e l'asse di rotazione del componente del cuscinetto. Cos?, la distanza di rilevamento dall'unit? sensore alla superficie del componente del cuscinetto ? una distanza definita e costante fornita dalla disposizione relativa dell'unit? sensore e dell'unit? di supporto. Pertanto, le variazioni della distanza di rilevamento dovute al fretting possono essere facilmente determinate come variazioni di questa distanza definita.
Il componente del cuscinetto pu? essere per esempio un anello interno o esterno di un cuscinetto volvente, per esempio un cuscinetto a rulli cilindrici o conici. In un tale cuscinetto, il fretting pu? verificarsi su diverse superfici del componente del cuscinetto, per esempio su una superficie esterna, una superficie interna o un foro o una faccia laterale del componente del cuscinetto. A seconda della superficie da ispezionare, l'unit? sensore pu? essere disposta all'esterno del componente del cuscinetto, sopra il componente del cuscinetto o all'interno del componente del cuscinetto.
In una forma preferita, l'unit? sensore comprende uno o pi? sensori laser. I sensori laser inviano un segnale laser alla superficie e ricevono un segnale riflesso dalla superficie. Sulla base di una misurazione del tempo dall'invio del segnale alla ricezione del segnale, la distanza pu? essere calcolata.
Quando viene usato un solo sensore laser, il sensore laser pu? essere configurato per scansionare la superficie del componente del cuscinetto in modo lineare. Cos?, la superficie passa attraverso il sensore laser, che scansiona la superficie linea per linea. In questo modo, il laser pu? essere spostato o inclinato in una direzione verticale, per esempio dall'alto verso il basso, fino a quando l'intera superficie viene rilevata. In questo caso, ? necessario considerare una differenza nel tempo di esecuzione quando il laser ? inclinato e scansiona diverse porzioni della superficie del componente del cuscinetto. Preferibilmente, viene utilizzata una pluralit? di sensori laser in modo che la superficie possa essere scansionata senza, o almeno con un ridotto, movimento verti-cale dell'unit? sensore.
Secondo un'ulteriore forma di realizzazione, l'unit? di valutazione ? configurata per mappare il profilo della superficie su un paesaggio virtuale del componente del cuscinetto. Invece di valutare soltanto il profilo della superficie sotto forma di un grafico, l'unit? di valutazione pu? generare un paesaggio virtuale che rappresenta l'intera superficie del componente del cuscinetto. Tale paesaggio virtuale pu? per esempio essere mostrato su un display.
In un'ulteriore forma di realizzazione, l'unit? di valutazione ? configurata per confrontare il paesaggio virtuale con soglie di fretting predeterminate. Invece di usare il grafico per determinare il fretting, l'unit? di valutazione pu? anche usare il paesaggio virtuale che include tutte le informazioni dal grafico, cio? il profilo della superficie.
Le soglie predeterminate di fretting possono definire per esempio soglie per una gamma, profondit?, sporgenza e/o posizione di fretting. A seconda del componente del cuscinetto, possono essere applicate soglie diverse. L'unit? di valutazione pu? quindi utilizzare soglie diverse a seconda del componente del cuscinetto ispezionato.
Secondo un ulteriore aspetto, viene fornito un metodo per valutare il fretting di un componente del cuscinetto. Il metodo comprende i seguenti punti: rilevare le distanze fra un'unit? del sensore e una superficie del componente del cuscinetto, determinare almeno un profilo di superficie della superficie del componente del cuscinetto basato sulle distanze rilevate, valutare il profilo di superficie e rilevare e valutare il fretting del componente del cuscinetto basato sul profilo di superficie valutato.
Le caratteristiche descritte con riferimento al dispositivo proposto si applicano anche al metodo proposto.
Un aspetto ancora ulteriore della presente invenzione riguarda un prodotto di programma del calcolatore che comprende un codice di programma del calcolatore che ? adattato per richiamare un'unit? di controllo, per esempio, un calcolatore o un microchip, e/o un calcolatore del dispositivo sopra discusso per effettuare i punti sopra discussi.
Il prodotto di programma per computer pu? essere un fornito come dispositivo di memoria, come una scheda di memoria, chiavetta USB, CD-ROM, DVD e/o pu? essere un file che pu? essere scaricato da un server, particolarmente un server remoto, in una rete. La rete pu? essere una rete di comunicazione senza fili per trasferire il file con il prodotto di programma per computer.
Ulteriori alternative preferite sono definite nelle rivendicazioni dipendenti cos? come nella de-scrizione e nelle figure. Pertanto, gli elementi descritti o mostrati in combinazione con altri elementi possono essere presenti da soli o in combinazione con altri elementi senza allontanarsi dalla portata della protezione.
Breve Descrizione dei Disegni
Qui di seguito, sono descritte le forme di attuazione preferite dell'invenzione in relazione ai disegni, dove i disegni sono solo esemplificativi e non sono intesi a limitare l'ambito della protezione. La portata della protezione ? definita solo dalle rivendicazioni accompagnate.
Le figure mostrano:
? Fig. 1: un diagramma a blocchi schematico di un dispositivo per il rilevamento del fretting di un componente del cuscinetto;
? Fig. 2: una vista prospettica di una prima forma di realizzazione del dispositivo di Fig. 1; e
? Fig. 3: una vista prospettica di una seconda forma di realizzazione del dispositivo di Fig. 1.
Descrizione Dettagliata
La fig. 1 mostra un diagramma a blocchi schematico di un dispositivo 1 per il rilevamento del fretting di un componente del cuscinetto (non mostrato in fig. 1). Il dispositivo 1 comprende un'unit? sensore 2 per rilevare le distanze dall'unit? sensore 2 a una superficie del componente del cuscinetto. Il componente del cuscinetto pu? essere per esempio un anello esterno (Fig. 2) o un anello interno (Fig. 3) di un cuscinetto volvente, per esempio un cuscinetto di una ruota ferroviaria
Quando si verifica il fretting sulla superficie di un componente del cuscinetto, la caratteristica della superficie cambia, e sulla superficie si verificano rientranze o sporgenze causate dal fretting, portando ad una superficie irregolare con sporgenze (essendo la superficie originale o essendo pi? alta della superficie originale) e fossette. Questa superficie irregolare pu? essere percepita dall'unit? sensore 2 che rileva i cambiamenti nella distanza tra il sensore e la superficie del componente del cuscinetto. I cambiamenti corrispondono ai danni da sfregamento della superficie del componente del cuscinetto.
Un'unit? di determinazione 4 determina un profilo di superficie 6 sotto forma di un grafico basato sulle distanze rilevate. I picchi nel profilo di superficie 6 corrispondono alla superficie originale o all'altezza delle formazioni di fretting e le valli del profilo di superficie 6 corrispondono alle dimenzioni nella superficie. Il profilo di superficie 6 pu? consistere in diversi grafici in cui l'asse y corrisponde a un asse verticale del componente del cuscinetto e l'asse x corrisponde a un asse orizzontale del componente del cuscinetto. Preferibilmente, l'unit? sensore 2 rileva le distanze su una circonferenza di 360? del componente del cuscinetto in modo che il profilo di superficie 6 mostri anche la circonferenza di 360? del componente del cuscinetto.
Il profilo di superficie 6 pu? essere usato da un'unit? di valutazione 8 per generare un paesaggio virtuale 10 della superficie del componente del cuscinetto e per valutare il profilo di superficie 6 o il paesaggio virtuale 10 e rilevare e valutare l'usura del componente del cuscinetto.
Come descritto sopra, i cambiamenti nelle distanze corrispondono alle rientranze della superficie del componente del cuscinetto, che a loro volta sono causate dal fretting e quindi indicano le posizioni del fret-ting.
Cos?, sulla base del profilo di superficie 6 e/o del paesaggio virtuale 10, l'unit? di valutazione 8 determina la profondit? e l'estensione del fretting avvenuto, ma anche la posizione del fret-ting. Inoltre, l'unit? di valutazione 8 pu? confrontare le caratteristiche rilevate del fretting con soglie predefinite riguardanti la profondit?, l'altezza sporgente, la gamma o la posizione. Sulla base di questo confronto, l'unit? di valutazione 8 pu? decidere se il componente del cuscinetto deve essere sostituito o se il fretting si verifica in luoghi o all'interno di una gamma (per quanto riguarda la profondit? o l'estensione) che ? ancora accettabile, e il componente del cuscinetto pu? essere utilizzato ulteriormente senza sostituzione.
Un'unit? di uscita 12 pu? emettere un segnale di avvertimento 14 che indica l'usura rilevata, eventualmente in combinazione con ulteriori informazioni come la posizione, la portata ecc. dell'usura del componente del cuscinetto.
Le figg. 2 e 3 mostrano due esempi di dispositivo 1 in una vista prospettica. Il dispositivo 1 comprende un'unit? di supporto, per esempio sotto forma di un piedistallo 16, su cui pu? essere collocato un componente del cuscinetto 26. Il componente del cuscinetto 26 ? mostrato come un anello esterno in Fig. 2 e un anello interno in Fig. 3. Tuttavia, si dovrebbe notare che anche altri tipi di componenti del cuscinetto e anche superfici diverse da quelle che sono mostrate possono essere in-spettati.
Il componente del cuscinetto 26 viene smontato dal punto di installazione all'interno di un cuscinetto e viene posizionato sul piedistallo 16. Il piedistallo 16 comprende una piastra rotante per ruotare il componente portante 26 intorno ad un asse di rotazione X, passando l'unit? sensore 2. In alternativa, l'unit? sensore 2 pu? ruotare intorno al piedistallo 16 o al componente portante 26.
All'accensione tramite l'interruttore on/off 18, la rotazione del componente portante 26 inizia, facendo passare il componente portante 26 dall'unit? sensore 2. Come si pu? vedere nella Fig. 2, l'unit? sensore 2 comprende una pluralit? di sensori laser 24 per la scansione di una superficie esterna del componente del cuscinetto 26. In alternativa, come mostrato in Fig. 3, i sensori laser 24 possono essere ar-rangiati per scansionare una faccia laterale del componente del cuscinetto 26. Altre disposizioni possono essere possibili, per esempio per la scansione di una superficie interna di un componente del cuscinetto 26.
Quando l'unit? di valutazione 8 valuta che la superficie del componente del cuscinetto 26 non mostra alcun segno di eccessivo scorrimento, cio? solo scorrimento al di sotto delle soglie predefinite, come descritto sopra, l'unit? di uscita 12 lo segnala con una luce verde 22. Se l'unit? di valutazione 8 rileva un'usura che supera le soglie predefinite, ci? sar? segnalato da una luce rossa 20. Un'unit? di uscita 12 con una luce rossa e verde 20, 22 ? un modo molto semplice di indicare il fretting. Sulla base di queste informazioni, si pu? decidere se sostituire il componente del cuscinetto 26 o se rimontarlo.
In sintesi, il dispositivo sopra descritto fornisce un modo affidabile e automatico per rilevare e valutare l'usura di un componente del cuscinetto.
Claims (10)
1. Dispositivo per la valutazione del fretting di un componente del cuscinetto, il dispositivo comprende
un'unit? sensore per il rilevamento delle distanze tra l'unit? sensore e una superficie del componente del cuscinetto,
un'unit? di determinazione per determinare almeno un profilo di superficie della superficie del componente portante sulla base delle distanze rilevate, e
un'unit? di valutazione per valutare il profilo di superficie e per rilevare e valutare il fretting del componente del cuscinetto sulla base del profilo di superficie valutato.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente un'unit? di uscita per l'emissione di un segnale di avvertimento basato su un rilevamento dell'unit? di valutazione.
3. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ? definita una distanza fissa tra l'unit? del sensore e un asse di rotazione del componente del cuscinetto.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, ulteriormente comprendente un'unit? di tenuta per tenere il componente del cuscinetto, in cui l'unit? di tenuta ? configurata per ruotare il componente del cuscinetto che passa l'unit? del sensore o in cui l'unit? del sensore ? configurata per ruotare intorno all'unit? di tenuta.
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, dove l'unit? di tenuta ? configurata per definire la distanza fissa tra l'unit? del sensore e l'asse di rotazione del componente del cuscinetto.
6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l'unit? sensore ? composta da uno o pi? sensori laser.
7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, dove l'unit? di valutazione ? configurata per mappare il profilo di superficie su un paesaggio virtuale del componente del cuscinetto.
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, dove l'unit? di valutazione ? configurata per confrontare il paesaggio virtuale con soglie di fretting predeterminate.
9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, dove le soglie predeterminate di fretting definiscono le soglie per una gamma, profondit?, sporgenza e/o posizione di fretting.
10. Metodo per rilevare l'usura di un componente del cuscinetto, il metodo comprendente
il rilevamento delle distanze tra un'unit? sensore e una superficie del componente del cuscinetto,
determinare almeno un profilo di superficie della superficie del componente del cuscinetto sulla base delle distanze rilevate, e
valutando il profilo di superficie e rilevando e valutando il fretting del componente del cuscinetto basato sul profilo di superficie valutato.
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