Procedimiento y configuración para determinar el estado de un rodamiento.

Procedimiento para averiguar y para vigilar el estado de un rodamiento (W), en el que durante el funcionamiento del rodamiento

(W)

- se capta una primera señal de sensor (S1) en forma de una señal de emisión acústica en una primera banda de frecuencias en la gama de los ultrasonidos,

- se capta una segunda señal de sensor (S2) en una segunda banda de frecuencias correspondiente a una frecuencia inferior en la gama de los ultrasonidos,

- se determina a partir de la forma de señal de la primera señal de sensor (S1) al menos un primer valor característico (K1) relativo a un daño del rodamiento (W) que tiene lugar en ese momento,

- se determina a partir de la forma de señal de la segunda señal de sensor (S2) al menos un segundo valor característico (K2) relativo a un daño del rodamiento (W) que ya ha tenido lugar y

- realizándose una comparación

- del primer valor característico (K1), de los que al menos hay uno, con al menos un primer valor de referencia (R1) que depende de la velocidad de giro del rodamiento (W), así como

- del segundo valor característico (K2), de los que al menos hay uno, con al menos un segundo valor de referencia (R2) que depende de la velocidad de giro del rodamiento (W),

se determina el estado del rodamiento (W),

caracterizado porque en un rodamiento (W) de acero se capta la primera señal de sensor (S1) en una frecuencia de resonancia entre 100 kHz y 120 kHz y

la segunda señal de sensor (S2) en una segunda frecuencia de resonancia en la gama de frecuencias entre 25 kHz y 50 kHz.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/006388.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: SCHERER, STEFAN, MULLER, KLAUS-DIETER, KLOS,HANS-HENNING, ZINECKER,MIKE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS... > Ensayo de piezas de máquinas > G01M13/04 (Ensayo de rodamientos)

PDF original: ES-2456047_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y configuración para determinar el estado de un rodamiento.

La vigilancia del estado y del desgaste de rodamientos tiene gran importancia en la práctica, ya que la experiencia indica que aproximadamente un 70% de las averías que se presentan en los equipos de fabricación y de proceso son originados por daños en rodamientos.

En el documento US 2007/118333 se describe ya un procedimiento para vigilar el estado de un rodamiento, en el que los daños que se presentan se detectan en tiempo real en una banda de frecuencias, en particular en la gama de los ultrasonidos.

La presente invención tiene como tarea básica indicar un procedimiento especialmente sencillo y potente para averiguar y vigilar el estado de un rodamiento. Además tiene la presente invención como tarea básica indicar una configuración que apoye un tal procedimiento especialmente sencillo y potente.

Esta tarea se resuelve en el marco de la invención en cuanto al procedimiento mediante un procedimiento para averiguar y para vigilar el estado de un rodamiento de acero, captándose durante el funcionamiento del rodamiento una primera señal de sensor en forma de una señal de emisión acústica en una primera banda de frecuencias en la gama de los ultrasonidos, una segunda señal de sensor en una segunda banda de frecuencias correspondiente a una frecuencia inferior en la gama de los ultrasonidos, determinándose a partir de la forma de señal de la primera señal de sensor al menos un primer valor característico relativo a un daño del rodamiento que tiene lugar en ese momento, determinándose a partir de la forma de señal de la segunda señal de sensor al menos un segundo valor característico relativo a un daño del rodamiento que ya ha tenido lugar y realizándose una comparación del primer valor característico, de los que al menos hay uno, con al menos un primer valor de referencia que depende de la velocidad de giro del rodamiento, así como del segundo valor característico, de los que al menos hay uno, con al menos un segundo valor de referencia que depende de la velocidad de giro del rodamiento, se determina el estado del rodamiento. Al respecto se capta la primera señal de sensor en una frecuencia de resonancia entre 100 kHz y 120 kHz y la segunda señal de sensor en una segunda frecuencia de resonancia en la gama de frecuencias entre 25 kHz y 50 kHz.

Según el procedimiento correspondiente a la invención, se capta una primera señal de sensor en forma de una señal de emisión acústica en una primera banda de frecuencias en la gama de los ultrasonidos. Bajo "emisión acústica", que en inglés se denomina "acoustic emission (AE) ", se entiende aquí un fenómeno en el que se generan ondas elásticas mediante una excitación repentina debido a una liberación brusca de energía dentro de un cuerpo sólido. Las correspondientes señales de emisión acústica que se propagan en forma de sonido estructural por el cuerpo sólido, se presentan usualmente en una gama de frecuencias de unos 100 kHz hasta 1 MHz. Aquí presentan las señales de emisión acústica una elevada sensibilidad en relación con daños mecánicos en un cuerpo sólido o bien en un objeto. Esto significa que por ejemplo cuando se destruye un rodamiento de acero se genera una señal de emisión que según la primera característica del procedimiento correspondiente a la invención, se detecta en una primera banda de frecuencias en la gama de los ultrasonidos.

Además se capta según la invención una segunda señal de sensor en una segunda banda de frecuencias correspondiente a una frecuencia inferior, es decir, en una banda de frecuencias <100 kHz, en la gama de los ultrasonidos. La segunda señal de sensor detecta en particular las llamadas frecuencias del daño, que en el caso de un daño ya existente, que ha tenido lugar, se presentan en un rodamiento que gira debido a excitaciones de resonancia.

A partir de la forma de señal de la primera señal de sensor se determina a continuación al menos un primer valor característico relativo a un daño en el rodamiento que está teniendo lugar en ese momento. En función de las explicaciones anteriores, origina por ejemplo la destrucción del acero, es decir, en el caso presente del acero del rodamiento, una señal de emisión acústica de frecuencia típica, que indica así un daño en el rodamiento que está teniendo lugar en ese momento, es decir, que progresa activamente. Además, se determina a partir de la forma de la señal correspondiente a la segunda señal de sensor al menos un segundo valor característico relativo a un daño del rodamiento que ya ha tenido lugar. Entonces se determinan preferiblemente tanto el primer valor característico, de los que al menos hay uno, como también el segundo valor característico, de los que al menos hay uno, a partir de la curva envolvente de la correspondiente señal de sensor, ya que de esta manera se reduce la cantidad de datos a procesar y con ello se simplifica el procedimiento.

Realizando una comparación del primer valor característico, de los que al menos hay uno, con al menos un primer valor de referencia que depende de la velocidad de giro del rodamiento, así como del segundo valor característico, de los que al menos hay uno, con al menos un valor de referencia que depende de la velocidad de giro del rodamiento, se determina a continuación el estado del rodamiento. Aquí es posible ventajosamente tanto un dictamen sobre el estado real como también sobre la evolución futura del estado del rodamiento. Tanto el primer como también el segundo valor de referencia dependen de la correspondiente velocidad de giro del rodamiento, ya que se ha comprobado que las amplitudes de la primera así como de la segunda señal de sensor son proporcionales en cada caso a la velocidad de giro del rodamiento.

Los valores de referencia utilizados para la comparación con los correspondientes valores característicos pueden ser preferiblemente valores que se han obtenido mediante mediciones de referencia en rodamientos que se han averiado o dañado de manera conocida. En este caso el que el valor característico llegue al correspondiente valor de referencia o sobrepase el mismo indica directamente el correspondiente daño del rodamiento, con lo que es posible un dictamen preciso relativo al estado del rodamiento. Alternativamente a ello pueden no obstante utilizarse también valores medidos cuando el rodamiento no está dañado como valores de referencia. En este caso se considera que el rodamiento por ejemplo se encuentra en peligro de fallo o bien puede considerarse su estado como crítico cuando al menos uno de los valores característicos sobrepasa el correspondiente valor de referencia en una medida predeterminada o bien que puede prescribirse.

Generalmente ofrece el procedimiento correspondiente a la invención la ventaja de que la vigilancia de un rodamiento es posible de una forma especialmente sencilla. Así puede realizarse el procedimiento correspondiente a la invención por ejemplo utilizando un único sensor, pudiendo utilizarse ventajosamente y con independencia del tipo o tamaño del rodamiento el mismo sensor. Además, posibilita la detección y evaluación combinada de la primera y de la segunda señal de sensor una determinación del estado del rodamiento especialmente potente, es decir, en particular especialmente expresiva. Esto trae como consecuencia que la vigilancia del estado del rodamiento pueda utilizarse de manera especialmente fiable para decidir si es necesario o reparar o sustituir el rodamiento, o bien cuándo dado el caso será necesaria previsiblemente una tal reparación o bien una tal sustitución.

En una forma de ejecución especialmente preferente del procedimiento correspondiente a la invención, se compara el primer valor característico, de los que al menos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para averiguar y para vigilar el estado de un rodamiento (W) , en el que durante el funcionamiento del rodamiento (W) -se capta una primera señal de sensor (S1) en forma de una señal de emisión acústica en una primera banda de frecuencias en la gama de los ultrasonidos, -se capta una segunda señal de sensor (S2) en una segunda banda de frecuencias correspondiente a una frecuencia inferior en la gama de los ultrasonidos, -se determina a partir de la forma de señal de la primera señal de sensor (S1) al menos un primer valor característico (K1) relativo a un daño del rodamiento (W) que tiene lugar en ese momento, -se determina a partir de la forma de señal de la segunda señal de sensor (S2) al menos un segundo valor característico (K2) relativo a un daño del rodamiento (W) que ya ha tenido lugar y

- realizándose una comparación -del primer valor característico (K1) , de los que al menos hay uno, con al menos un primer valor de referencia (R1) que depende de la velocidad de giro del rodamiento (W) , así como

-del segundo valor característico (K2) , de los que al menos hay uno, con al menos un segundo valor de referencia (R2) que depende de la velocidad de giro del rodamiento (W) , se determina el estado del rodamiento (W) ,

caracterizado porque en un rodamiento (W) de acero se capta la primera señal de sensor (S1) en una frecuencia de resonancia entre 100 kHz y 120 kHz y la segunda señal de sensor (S2) en una segunda frecuencia de resonancia en la gama de frecuencias entre 25 kHz y 50 kHz.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer valor característico (K1) , de los que al menos hay uno, se compara con al menos un primer valor de referencia (R1) que depende del material, del tamaño, de la masa y/o del tipo de rodamiento (W) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el segundo valor característico (K2) , de los que al menos hay uno, se compara con al menos un segundo valor de referencia (R2) que depende del material, del tamaño, de la masa y/o del tipo de rodamiento (W) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera señal de sensor (S1) se capta mediante un primer sistema que puede oscilar mecánicamente a una primera frecuencia de resonancia que depende del material del rodamiento (W) y que es independiente del tamaño y de la velocidad de giro del rodamiento (W) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera señal de sensor (S1) se capta en una primera banda de frecuencias de una anchura de banda de 4 kHz a 8 kHz.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la segunda señal de sensor (S2) se capta mediante un segundo sistema que puede oscilar mecánicamente en una segunda frecuencia de resonancia, independientemente del material, tamaño y velocidad de giro del rodamiento (W) .

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la segunda señal de sensor (S2) se capta en una segunda banda de frecuencias de una anchura de banda de 3 kHz a 7 kHz.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para determinar el primer valor característico (K1) y el segundo valor característico (K2) se averigua el producto del valor máximo por el valor efectivo de la correspondiente señal de sensor (K1, K2) .

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se emite una señal de alarma cuando el primer valor característico (K1) , de los que al menos hay uno, y/o el segundo valor característico (K2) , de los que al menos hay uno, se desvían a lo largo de un periodo de tiempo definido (TA) del correspondiente valor de referencia (R1, R2) .

10. Configuración para determinar y para vigilar el estado de un rodamiento (W) durante su funcionamiento con

- un primer dispositivo sensor (SE1) para captar una primera señal de sensor (S1) en forma de una señal de emisión acústica en una primera banda de frecuencias en la gama de los ultrasonidos, estando configurado el primer dispositivo sensor (SE1) para detectar el estado de un rodamiento (W) de acero para captar la primera señal de sensor (S1) en una primera frecuencia de resonancia entre 100 kHz y 120 kHz,

-un segundo dispositivo sensor (SE2) para detectar una segunda señal de sensor (S2) en una segunda banda de frecuencias correspondiente a una frecuencia inferior en la gama de frecuencias entre 25 kHz y 50 kHz,

-primeros medios para procesar la señal (F1) para determinar al menos un primer valor característico (K1) para un daño que tiene lugar precisamente en ese momento en el rodamiento (W) , a partir de la forma de señal de la primera señal de sensor (S1) ,

-segundos medios para procesar la señal (F2) para determinar al menos un segundo valor característico (K2) para un daño ya realizado en el rodamiento (W) , a partir de la forma de señal de la segunda señal de sensor (S2) y

-un dispositivo evaluador (μ) para determinar el estado del rodamiento (W) comparando -el primer valor característico (K1) , de los que al menos hay uno, con al menos un primer valor de referencia (R1) que depende al menos de la velocidad de giro del rodamiento (W) , así como -el segundo valor característico (K2) , de los que al menos hay uno, con al menos un segundo valor de referencia (R2) que depende de la velocidad de giro del rodamiento (W) .

11. Configuración según la reivindicación 10, caracterizada porque el dispositivo evaluador (μ) está configurado para comparar el primer valor característico (K1) , de los que al menos hay uno, con al menos un primer valor de referencia (R1) que depende también del material, del tamaño, de la masa y/o del tipo de rodamiento (W) .

12. Configuración según la reivindicación 10 u 11,

caracterizada porque el dispositivo evaluador (μ) está configurado para comparar el segundo valor característico (K2) , de los que al menos hay uno, con al menos un segundo valor de referencia (R2) que depende del material, del tamaño, de la masa y/o del tipo de rodamiento (W) .

13. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque el primer dispositivo sensor (SE1) presenta, para detectar la primera señal de sensor (S1) que depende del material del rodamiento (W) y que es independiente del tamaño y de la velocidad de giro del rodamiento (W) , un primer sistema que puede oscilar mecánicamente con una primera frecuencia de resonancia.

14. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizada porque el primer dispositivo sensor (SE1) está previsto para captar la primera señal de sensor (S1) en una primera banda de frecuencias de una anchura de banda de 4 kHz a 8 kHz.

15. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizada porque el segundo dispositivo sensor (SE2) presenta, para la detección de la segunda señal de sensor (S2) independiente del material, tamaño y velocidad de giro del rodamiento (W) , un segundo sistema que puede oscilar mecánicamente.

16. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizada porque el segundo dispositivo sensor (SE2) está previsto para captar la segunda señal de sensor (S2) en una segunda banda de frecuencias de una anchura de banda de 3 kHz a 7 kHz.

17. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizada porque los primeros y los segundos medios para procesar las señales (F1, F2) están configurados respectivamente para determinar el primer (K1) y el segundo (K2) valor característico para determinar el producto del valor máximo por el valor efectivo de la correspondiente señal de sensor.

18. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizada porque el dispositivo evaluador (μ) está previsto para emitir una señal de alarma cuando el primer valor característico (K1) , de los que al menos hay uno, y/o el segundo valor característico (K2) , de los que al menos hay uno, se desvían durante un periodo de tiempo definido del respectivo valor de referencia (R1, R2) .

19. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 18, caracterizada porque el primer y segundo dispositivo sensor (SE1, SE2) están configurados como sistema micromecánico conjunto.

20. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 19, caracterizada porque el primer y/o el segundo dispositivo sensor (SE1, SE2) están realizados como unidades sensóricas piezoeléctricas, piezorresistivas, capacitivas o inductivas.

21. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 20, caracterizada porque los primeros medios para el procesamiento de señales (F1) , los segundos medios para el procesamiento de señales (F2) y el dispositivo evaluador (μ) están reunidos en un circuito eléctrico integrado.

22. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 21,

caracterizada porque el primer y segundo dispositivo sensor (SE1, SE2) están reunidos en un circuito eléctrico integrado.

23. Configuración según una de las reivindicaciones 10 a 22,

caracterizada porque

-está prevista una unidad amplificadora (V) para amplificar la primera y/o la segunda señal de sensor (S1, S2) y

- el dispositivo evaluador (μ) está previsto para ajustar la amplificación de la unidad amplificadora (V) .