Un sistema de chorro de fluido a alta presión que comprende: un conjunto de movimiento (20) para la manipulación de un conjunto de chorro de fluido a alta presión y que tiene una muñeca de cardán configurada para acoplarse a un puente (11) para el movimiento a lo largo de un eje longitudinal (68) del puente (11),

la muñeca de cardán está provista con un primer motor (40) que tiene un primer eje de giro (82) en el que el primer eje de giro (82) es el eje de giro de un árbol de motor respectivo del primer motor y con un segundo motor (41) que tiene un segundo eje de giro (83) en el que el segundo eje de giro (83) es el eje de giro de un árbol de motor respectivo del segundo motor, en el que el primer eje de giro (82) es perpendicular al segundo eje de giro (83), caracterizado porque los ejes primero y segundo de giro (82, 83) no son ni paralelos ni perpendiculares al eje longitudinal (68) del puente (11)

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere a un aparato para generar y manipular un chorro de fluido a alta presión y, más particularmente, a un sistema de chorro de fluido 5 a alta presión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho sistema se

conoce por el documento DE 19 810 333 A1.

Descripción de la técnica relacionada

Los chorros de fluido a alta presión, incluyendo chorros de agua abrasivos a alta presión, se utilizan para cortar una gran variedad de materiales en muchas 10 industrias diferentes. Actualmente hay disponibles sistemas para la generación de chorros de agua abrasivos a alta presión, por ejemplo, el sistema Paser 3 fabricado por Flow International Corporation, el cesionario de la invención. Un sistema de corte por chorro abrasivo de este tipo que se muestra y describe en la Patente de EE.UU. de Flow Nº 5.643.058. En tales sistemas, el fluido a alta presión, por lo general agua, 15 fluye a través de un orificio en un cabezal de corte para formar un chorro a alta presión, en el que las partículas abrasivas son arrastradas a medida que el chorro fluye a través de un tubo de mezcla. El chorro de agua abrasivo a alta presión se descarga desde el tubo de mezcla y se dirige hacia una pieza de trabajo para cortar la pieza de trabajo a lo largo de una trayectoria seleccionada. La técnica anterior

20 relacionada se describe también en el documento EP 0 469 221 A. Actualmente hay disponibles varios sistemas para mover un chorro de fluido a alta presión a lo largo de una trayectoria seleccionada. (Los términos "chorro de fluido a alta presión" y "chorro" utilizados de principio a fin deben entenderse que incorporan todos los tipos de chorros de fluido a alta presión, incluyendo pero no limitado a chorros de agua a alta presión y chorros de agua a alta presión abrasivos.) Tales sistemas se denominan comúnmente como máquinas de dos ejes, tres ejes y cinco ejes. Las máquinas convencionales de tres ejes montan el conjunto de cabezal de corte en un cilindro hidráulico que imparte movimiento vertical a lo largo de un eje Z, es decir, acercándose y alejándose de la pieza de trabajo. El cilindro hidráulico, a su vez, se monta en un puente mediante un carro, el carro se mueve libremente en paralelo a un eje longitudinal del puente en un plano horizontal. El puente se monta deslizante en uno o más carriles para moverse en una dirección perpendicular al eje longitudinal del puente. De esta manera, el chorro de fluido a alta presión generado por el conjunto de cabezal de corte se mueve a lo largo de una trayectoria deseada en un plano X-Y, y se levanta y se baja con relación a la pieza de trabajo, según pueda

desearse. Las máquinas convencionales de cinco ejes trabajan de una manera similar pero permiten el movimiento alrededor de dos ejes de giro adicionales, por lo general alrededor de un eje horizontal y un eje vertical.

La manipulación de un chorro alrededor de cinco ejes puede ser útil por diversas razones, por ejemplo para cortar una figura de tres dimensiones. Tal manipulación también puede ser deseable para corregir las características de corte del chorro o para las características del resultado del corte. Más particularmente, tal como entenderá un experto en la técnica, un corte producido por un chorro, tal como un chorro de agua abrasivo, tiene características que difieren de los cortes producidos por los procesos de mecanizado más tradicionales. Dos de las características de corte que pueden resultar del uso de un chorro de fluido a alta presión se conocen como estrechamiento o rastro posterior. El estrechamiento se refiere al ángulo relativo de un plano de la pared de corte con un plano formado por los vectores del chorro y la dirección transversal.

15 Rastro posterior, también conocido como arrastre, identifica los fenómenos del chorro de fluido que sale de la pieza de trabajo en un punto detrás del punto de entrada del chorro en la pieza de trabajo, en relación con la dirección de desplazamiento. Estas dos características de corte, a saber, el estrechamiento y el rastro posterior, se manifiestan en sí mismas en anomalías geométricas que pueden ser aceptables o no, teniendo en cuenta el producto final deseado. El estrechamiento no suele ser aceptable y es necesario un proceso de mecanizado adicional para enderezar las paredes del corte. El rastro posterior afecta al corte alrededor de esquinas y curvas, el retraso que da como resultado una mordedura no deseable en la parte inferior (salida del chorro) del corte. En situaciones en las que es deseable minimizar o eliminar el estrechamiento y el rastro posterior, los sistemas convencionales de corte 3D se han venido utilizando con velocidades de desplazamiento considerablemente reducidas, principalmente mediante prueba y error, para permitir que el chorro propague características para alterar favorablemente la geometría del corte. Como este proceso se realiza normalmente por prueba y error

30 manual, consume mucho tiempo y a menudo sin éxito. Los solicitantes creen que es deseable y posible proporcionar un mejor sistema para la generación y manipulación de un chorro de fluido a alta velocidad, para el movimiento a lo largo de uno o más ejes. La presente invención proporciona dicha sistema.

35 BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un sistema de fluido a alta presión de acuerdo con la reivindicación 1. En resumen, la presente invención proporciona un sistema mejorado para la generación y manipulación de un chorro de fluido a alta presión, por ejemplo, un chorro de agua abrasivo a alta presión. Preferiblemente, un conjunto portaherramientas se acopla a un cilindro hidráulico para el movimiento a lo largo de un eje vertical que es perpendicular a una pieza de trabajo que va a ser cortada por un chorro de fluido a alta presión. El cilindro hidráulico se acopla deslizante en un puente mediante un carro para el movimiento a lo largo de un eje que es paralelo a un eje longitudinal del puente. El puente a su vez se monta deslizante en

10 uno o más carriles para permitir que el puente se mueva en una dirección perpendicular a su eje longitudinal en un plano horizontal. De esta manera, el conjunto de portaherramientas se mueve selectivamente a lo largo de un eje X, Y y Z, como se conoce en la técnica. El conjunto portaherramientas incluye un conjunto de cabezal de corte que lleva tanto un orificio para generar un chorro de fluido a alta presión como un tubo de mezcla colocado dentro del cuerpo de cabezal de corte aguas abajo del orificio. El cabezal de corte se acopla a un suministro de fluido a alta presión, y también puede acoplarse a un suministro de material abrasivo, para generar un chorro de fluido abrasivo a alta presión o a alta velocidad, como se conoce en la técnica.

20 De acuerdo con una realización preferida, un conjunto de movimiento se acopla al cabezal de corte mediante una pinza que se coloca alrededor del cuerpo del cabezal de corte. En una realización preferida, la pinza se acopla al cabezal de corte aguas abajo de la ubicación del orificio. Mediante el acoplamiento del conjunto de movimiento al cabezal de corte al lado del tubo de mezcla, se consigue mayor

25 precisión en la colocación y la manipulación del chorro. Una superficie interna de la pinza se empareja con una superficie exterior del conjunto de cabezal de corte para soportar y colocar plenamente el cabezal de corte. Un conjunto de cuerpo de boquilla se acopla desmontable al conjunto de cabezal de corte justo aguas arriba del orificio. Dado que la pinza soporta el conjunto

30 de cabezal de corte, el conjunto cuerpo de boquilla puede separarse del cabezal de corte para permitir el acceso al orificio, sin quitar el conjunto de cabezal de corte de la pinza. Como los orificios se desgastan y han de ser sustituidos, esta facilidad de acceso proporciona un beneficio significativo sobre los sistemas convencionales. Del mismo modo, el conjunto de cabezal de corte tiene un fácil acceso y se retira fácilmente del conjunto portaherramientas si así se desea. En una realización preferida, un mecanismo de liberación rápida que acopla una primera parte de la pinza con una segunda parte de la pinza puede liberarse a mano, sin el uso de herramientas, para permitir que la pinza se abra, permitiendo el acceso al cuerpo de cabezal de corte. Una guía dispuesta en la pinza aguas arriba de la primera y segunda partes de la pinza, soporta el conjunto de cuerpo de boquilla de una...

1. Un sistema de chorro de fluido a alta presión que comprende: un conjunto de movimiento (20) para la manipulación de un conjunto de chorro de fluido a alta presión y que tiene una muñeca de cardán configurada para acoplarse a un puente (11) para el movimiento a lo largo de un eje longitudinal (68) del puente (11), la muñeca de cardán está provista con un primer motor (40) que tiene un primer eje de giro (82) en el que el primer eje de giro (82) es el eje de giro de un árbol de motor respectivo del primer motor y con un segundo motor (41) que tiene un segundo eje de giro (83) en el que el segundo eje de giro (83) es el eje de giro de un árbol de motor respectivo del segundo motor, en el que el primer eje de giro (82) es perpendicular al segundo eje de giro

15 (83), caracterizado porque los ejes primero y segundo de giro (82, 83) no son ni paralelos ni perpendiculares al eje longitudinal (68) del puente (11).

2. El sistema de chorro de fluido a alta presión de la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de los ejes de giro primero y segundo (82, 83) forma un ángulo de 45 grados con el eje longitudinal del puente cuando la muñeca de cardán se acopla con el

20 puente (11).

3. El sistema de chorro de fluido a alta presión de la reivindicación 1 ó 2, en el que la muñeca de cardán se configura para montarse en un cilindro hidráulico, el cilindro hidráulico se monta deslizante en el puente (11) para el movimiento a lo largo del eje longitudinal del puente.

25 4. El sistema de chorro de fluido a alta presión de una de las reivindicaciones

anteriores, que comprende además: un conjunto (15) de cabezal de corte acoplado al conjunto de movimiento y que tiene un cuerpo adaptado para recibir un orificio en una ubicación de orificio para generar un chorro de fluido a alta presión.

30 5. El sistema de chorro de fluido a alta presión de la reivindicación 4, que

comprende además: un conjunto de fluido a alta presión acoplado con el conjunto (15) de cabezal de corte, el conjunto de fluido a alta presión tiene un pivote (43) a través del que pasa la tubería de alta presión para suministrar fluido a alta presión al conjunto de cabezal de corte, permitiendo que la tubería de alta presión siga el movimiento impartido por el conjunto de movimiento al conjunto de cabezal de corte.

6. El sistema de chorro de fluido a alta presión de la reivindicación 5, en el que el pivote (43) se configura para girar alrededor de dos ejes de giro.

7. El sistema de chorro de fluido a alta presión de la reivindicación 6 en el que los dos ejes de giro sobre los que se configura el pivote para girar son paralelos a los ejes primero y segundo de giro de los motores primero y segundo (40, 41), respectivamente.

8. El sistema de chorro de fluido a alta presión de acuerdo a una de las

10 reivindicaciones anteriores, en el que cada motor (40, 41) tiene un diámetro de no más de 200 mm y una longitud de no más de 250 mm.

9. El sistema de chorro de fluido a alta presión de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, en el que cada motor (40, 41) tiene una relación de engranajes de reducción de no más de 200:1 y una resolución de codificador de no

15 más de 10.000 impulsos por revolución (PPR).

10. El sistema de chorro de fluido a alta presión de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, en el que cada motor (40, 41) tiene un árbol hueco a través del que pasa la tubería de alta presión para suministrar el fluido a alta presión al cabezal de formación de chorro de fluido.

20 11. El sistema de chorro de fluido a alta presión de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de los motores primero y segundo (40, 41) tiene un par nominal de no más de 51 Nm.

12. El sistema de chorro de fluido a alta presión de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores en el que cada motor (40, 41) tiene una precisión de

25 elemento de accionamiento de no más de 3,0 minutos de arco y una repetibilidad del elemento de accionamiento de más o menos no más de 10 segundos de arco.