SISTEMA PARA EL ACABADO MAGNETOREOLOGICO DE SUSTRATOS.
Un sistema para el acabado magnetoreológico de sustratos, que comprende:
a) una estructura (10'');
b) una rueda portadora (31) montada de manera rotativa sobre dicha estructura, teniendo dicha rueda un interior hueco (35), definiendo la superficie exterior de dicha rueda una superficie portadora (32'') para un fluido magnetoreológico (42'') en una zona (58) de trabajo, siendo dicha rueda portadora una sección ecuatorial de una esfera;
c) un sistema (17) de imanes montado en dicha estructura (10'') para espesar dicho fluido magnetoreológico (42'') sobre dicha superficie portadora (32''), incluyendo dicho sistema (17) de imanes
un electroimán que tiene unos devanados (13'') alrededor de un núcleo,
una primera y segunda piezas (14'', 16'') de culata sujetas a los extremos opuestos de dicho núcleo, que se extienden sustancialmente paralelas y que incluyen
una primera y una segunda piezas polares (34'', 36''), caracterizado porque
dicho sistema (17) de imanes está dispuesto dentro de la envolvente (35) proyectada de dicha esfera, dichas piezas (14'', 16'') de culata están en cercana proximidad con una pared interior de dicha superficie portadora (32'') y dichas piezas (34, 36) polares están sujetas a, y entre, dicha primera y segunda piezas (14'', 16'') de culata respectivamente y se extienden la una hacia la otra para definir un espacio magnético (37) entre las mismas, adyacente a dicha pared interior, para crear un campo magnético en una zona (58) de trabajo de dicha superficie portadora (32'')
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US02/02667.
Solicitante: QED TECHNOLOGIES INTERNATIONAL, INC.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 870 N. COMMONS DRIVE,AURORA, IL 60504.
Inventor/es: KORDONSKI, WILLIAM, HOGAN,STEPHEN. C/O QED TECHNOLOGIES,INC, CARAPELLA,JERRY, PRICE,ANDREW,S.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 2 de Junio de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B24B1/00D
- B24B31/112 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B24 TRABAJO CON MUELA; PULIDO. › B24B MAQUINAS, DISPOSITIVOS O PROCEDIMIENTOS PARA TRABAJAR CON MUELA O PARA PULIR (por electroerosión B23H; tratamiento por chorro abrasivo B24C; grabado o pulido electrolítico C25F 3/00 ); REAVIVACION O ACONDICIONAMIENTO DE SUPERFICIES ABRASIVAS; ALIMENTACION DE MAQUINAS CON MATERIALES DE RECTIFICAR, PULIR O ALISAR. › B24B 31/00 Máquinas o dispositivos para pulir o trabajar por abrasión las superficies en tambor, o por medio de otros aparatos, en los que las piezas a trabajar o los productos abrasivos sean libres; Accesorios a este efecto (para trabajar con muela o pulir por medio de cintas B24C 3/26). › que utilizan polvo abrasivo aglomerado de forma magnética, que se mueve con respecto a la pieza bajo la influencia de la presión.
Clasificación PCT:
- B24B1/00 B24B […] › Procedimientos de trabajo con muela o de pulido; Utilización de equipos auxiliares en relación con estos procedimientos (procedimientos caracterizados por el empleo de máquinas, o dispositivos particulares, ver los lugares apropiados para estas máquinas o dispositivos).
- B24B49/00 B24B […] › Aparatos de medida o de calibrado para el control del movimiento de avance del útil de amolar o de la pieza que va a ser amolada; Disposición de los aparatos de indicación o de medida, p. ej. para indicar el comienzo de la operación de amolado (B24B 33/06, B24B 37/005 tienen prioridad; si el aparato es utilizado entre otras máquinas-herramientas B23Q 15/00 - B23Q 17/00 tienen prioridad).
- B24C9/00 B24 […] › B24C TRATAMIENTO POR CHORRO ABRASIVO O CHORRO ANALOGO, CON MATERIALES EN PARTICULAS. › Accesorios de máquinas o dispositivos de tratamiento al chorro abrasivo, p. ej. áreas de trabajo, dispositivos para el manejo de los abrasivos usados.
Clasificación antigua:
- B24B1/00 B24B […] › Procedimientos de trabajo con muela o de pulido; Utilización de equipos auxiliares en relación con estos procedimientos (procedimientos caracterizados por el empleo de máquinas, o dispositivos particulares, ver los lugares apropiados para estas máquinas o dispositivos).
- B24B49/00 B24B […] › Aparatos de medida o de calibrado para el control del movimiento de avance del útil de amolar o de la pieza que va a ser amolada; Disposición de los aparatos de indicación o de medida, p. ej. para indicar el comienzo de la operación de amolado (B24B 33/06, B24B 37/005 tienen prioridad; si el aparato es utilizado entre otras máquinas-herramientas B23Q 15/00 - B23Q 17/00 tienen prioridad).
- B24C9/00 B24C […] › Accesorios de máquinas o dispositivos de tratamiento al chorro abrasivo, p. ej. áreas de trabajo, dispositivos para el manejo de los abrasivos usados.
Fragmento de la descripción:
Sistema para el acabado magnetoreológico de sustratos.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a sistemas abrasivos de acabado y pulido de tipo slurry para sustratos; más particularmente, a los sistemas que emplean fluidos magnetoreológicos (MRF) e imanes adyacentes a una rueda portadora esférica para espesar magnéticamente el fluido en un área de trabajo de la rueda; y más particularmente, a un sistema mejorado en el cual los imanes de espesamiento están dispuestos dentro la propia rueda.
El uso de fluidos magnetoreológicos espesados magnéticamente para el acabado y el pulido abrasivos de sustratos es común. Tales fluidos, que contienen partículas abrasivas magnéticamente blandas dispersas en un vehículo líquido, exhiben comportamientos plásticos inducidos por magnetismo en presencia de un campo magnético. La viscosidad aparente del fluido puede aumentarse magnéticamente en muchos órdenes de magnitud, de tal modo que la consistencia del fluido cambia de ser prácticamente acuoso a ser prácticamente una pasta muy espesa. Cuando se dirige dicha pasta apropiadamente contra la superficie de un sustrato a conformar o pulir, por ejemplo, un elemento óptico, puede lograrse un alto nivel de calidad, precisión y control del acabado.
La Patente Estadounidense Nº 5.951.369, concedida el 14 de Septiembre de 1999 a Kordonski y otros, describe procedimientos, fluidos, y aparatos para el acabado magnetoreológico determinista de sustratos. Esta patente es aquí denominada "369".
En un sistema de acabado magnetoreológico típico, tal como el descrito en la patente '369, una superficie de trabajo comprende una rueda orientada verticalmente que tiene una corona axialmente ancha que está recortada simétricamente con respecto a un buje. Unas piezas polares magnéticas conformadas especialmente se extienden hacia lados opuestos de la rueda por debajo de la corona recortada para proporcionar una zona magnética de trabajo sobre la superficie de la rueda, preferiblemente cerca de la posición de punto muerto superior. La superficie de la rueda es preferiblemente una sección ecuatorial de una esfera.
Montado sobre la zona de trabajo hay un receptor de sustrato, tal como un plato, para aproximar un sustrato a acabar hasta la zona de trabajo. El plato puede manipularse de manera programada con una pluralidad de modos de movimiento y preferiblemente se controla mediante un controlador programable o un ordenador.
Un fluido magnetoreológico en estado no magnetizado es extruido en forma de cinta desde una boquilla sobre la superficie de trabajo de la rueda, que lo porta hacia la zona de trabajo en la cual se magnetiza y adquiere una consistencia pastosa. En la zona de trabajo, el MRF pastoso efectúa sobre el sustrato una acción abrasiva, conocida como pulido o acabado magnetoreológico. Al abandonar la zona de trabajo, el fluido concentrado se vuelve no magnético nuevamente y es raspado de la superficie de trabajo de la rueda para su recirculación y nuevo uso.
El suministro de fluido a la rueda, y la recuperación del mismo, se administra mediante un sistema de suministro de fluido tal como el descrito en la referencia '369. Se retira el MRF del raspador mediante una bomba de aspiración y se envía a un tanque en donde se mide su temperatura y se ajusta al objetivo. La recirculación desde el tanque hasta la boquilla, y por lo tanto a través de la zona de trabajo, a un caudal específico, se lleva a cabo configurando la velocidad de rotación de una bomba de carga, típicamente una bomba peristáltica. Debido a que la bomba peristáltica exhibe un flujo pulsante, se requiere un amortiguador de pulsaciones aguas abajo de la bomba.
El caudal del MRF suministrado a la zona de trabajo está altamente controlado. Se proporciona un medidor de flujo, en línea con el sistema de recirculación de fluido, que está conectado a un controlador para regular la velocidad de rotación de la bomba.
En el sistema de suministro de fluido se proporciona un viscosímetro capilar a la salida del mismo hacia la superficie de la rueda. Las señales de salida del medidor de flujo y del viscosímetro se introducen en un algoritmo de un ordenador que calcula la viscosidad aparente del MRF que está siendo suministrado a la rueda, y controla la tasa de reposición de fluido transportador al MRF de recirculación en una cámara de mezcla aguas arriba del viscosímetro, para ajustar la viscosidad aparente al objetivo.
El sistema de acabado por MRF de la técnica anterior que acaba de describirse no es adecuado para dos requisitos de acabado que han surgido recientemente.
En primer lugar, debido a que las piezas polares magnéticas están extendidas por debajo del borde de la rueda desde el exterior de la envolvente de la esfera de la que deriva la rueda, de forma sustancialmente tangencial a la superficie esférica, el sistema de la técnica anterior no puede acabar objetos cóncavos grandes tales como lentes grandes que tengan un radio de curvatura del orden del radio de la rueda, debido a la interferencia estérica de las piezas polares.
En segundo lugar, debido a que las piezas polares se extienden radialmente sobre un ángulo central de la rueda comparativamente pequeño, el sistema de la técnica anterior es adecuado para acabar piezas únicamente cuando están dispuestas en, o cerca de, la posición del punto muerto superior de la rueda portadora y por lo tanto está limitado a acabar sustratos que pueden ser montados y manipulados en un plato aéreo.
Se requiere una atención adicional al documento US-A-5 951 369, que describe un sistema mejorado para aumentar la efectividad del acabado magnetoreológico de un sustrato. Un medidor de flujo en línea está unido en lazo cerrado a la velocidad de rotación de una bomba de carga para asegurar que el caudal de fluido magnetereológico (MRF) hacia la zona de trabajo sea constante. Un viscosímetro capilar simplificado está dispuesto en el sistema de suministro de fluido a la salida del mismo hacia la superficie exterior. Se envían las señales de salida del medidor de flujo y del sensor viscosímetro de presión a un ordenador que calcula la viscosidad del MRF que está siendo suministrado a la zona de trabajo, y que provoca la reposición de fluido transportador al MRF hasta la concentración de trabajo para devolver la viscosidad al objetivo para asegurar que se proporcione una concentración constante de sólidos magnéticos a la zona de trabajo. Unas piezas polares asimétricas para electroimán de campo en la zona de trabajo extienden el campo magnético a lo largo de la superficie de la rueda aguas arriba de la zona de trabajo para permitir un espesamiento magnético completo del MRF antes de que alcance la pieza a trabajar, además de minimizar el campo marginal en las cercanías del viscosímetro, y acortar el campo magnético a lo largo de la superficie de la rueda aguas abajo de la zona de trabajo.
De acuerdo con la presente invención se proporciona un sistema para el acabado magnetoreológico de sustratos, tal como se expone en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.
Objetivos de las invenciones
Es un objetivo principal de la invención proporcionar un sistema para el acabado magnetoreológico de sustratos cóncavos en el cual el radio de concavidad sea comparable al radio de la rueda portadora.
Es un objetivo adicional de la invención proporcionar un sistema para el acabado magnetoreológico de sustratos en el cual el acabado pueda llevarse a cabo con cualquier orientación angular deseada de la zona de trabajo en la rueda portadora.
Es otro objetivo adicional de la invención proporcionar un sistema para el acabado magnetoreológico de sustratos grandes en el cual el sustrato esté situado sobre un lecho controlable, la rueda portadora esté situada sobre el sustrato, y se proporcione una zona de trabajo en la posición del punto muerto inferior de la rueda portadora que pueda moverse sobre el sustrato.
Breve descripción de la invención
Brevemente descrito, un sistema mejorado para el acabado magnetoreológico de un sustrato de acuerdo con la invención, tal como se define en las características de la reivindicación 1 comprende una rueda portadora orientada verticalmente que tiene un eje horizontal. La rueda portadora es preferiblemente una sección ecuatorial de una esfera, de manera que la superficie portadora es esférica....
Reivindicaciones:
1. Un sistema para el acabado magnetoreológico de sustratos, que comprende:
2. Un sistema de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual dicha primera y segunda piezas (14', 16') de culata se extienden sobre un ángulo central de dicha rueda portadora (31') de unos 120º.
3. Un sistema de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual dicha zona (58) de trabajo está presente en dicha superficie portadora (32') aproximadamente en una posición de punto muerto superior de dicha rueda portadora (31).
4. Un sistema de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual dicha zona (58) de trabajo está presente en dicha superficie portadora (32') aproximadamente en una posición de punto muerto inferior de dicha rueda portadora (31).
5. Un sistema de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual dicho sistema (17) de imanes está dispuesto dentro de dicha rueda portadora (31).
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