Dispositivo de contracción de campo transversal con medios para limitar pérdidas de flujo magnético.

Dispositivo para el calentamiento inductivo de un tramo de componente simétrico respecto a un eje de un materialeléctricamente conductivo,

en particular de un tramo de manguito que pertenece a un plato de sujeción deherramientas con un orificio de alojamiento para la sujeción de una herramienta mediante unión por apriete,comprendiendo el dispositivo varias piezas polares de un material que conduce el flujo magnético que estándispuestas en la dirección circunferencial alrededor del eje de simetría del tramo de componente introducido segúnlo previsto en el dispositivo, así como un dispositivo de inducción para la solicitación de las piezas polares con flujomagnético, concretamente de tal modo que el flujo magnético de piezas polares adyacentes en la direccióncircunferencial está orientado en sentidos opuestos, presentando el dispositivo una carcasa que envuelve el eje desimetría del tramo de componente insertado según lo previsto, caracterizado por que cada pieza polar está sujetadade forma giratoria en la carcasa, de modo que cada pieza polar tiene asignado un eje de giro de aproximación quese extiende sustancialmente en paralelo al eje de simetría del tramo de componente, que se distingue de los ejes degiro de aproximación de las otras piezas polares y estando alojada la pieza polar de forma giratoria alrededor deeste eje de giro de aproximación en el dispositivo, de modo que cada pieza polar puede aproximarse mediante ungiro alrededor del eje de giro de aproximación que tiene asignado en dirección a la zona superficial a calentar de lapieza individual.

Dispositivo de contracción de campo transversal con medios para limitar pérdidas de flujo magnético.

La invención se refiere a un dispositivo para el calentamiento inductivo de un tramo de componente simétrico respecto a un eje de un material eléctricamente conductivo, en particular de un tramo de manguito que pertenece a un plato de sujeción de herramientas con un orificio de alojamiento para la sujeción de una herramienta mediante unión por apriete.

Es generalmente conocido calentar componentes, en particular componentes que son rotacionalmente simétricos respecto a un eje, mediante corrientes parásitas, por ejemplo para revenir, recocer o templar la superficie del componente. También es conocido calentar de forma inductiva la unión por contracción de una parte de manguito que envuelve un árbol o un vástago en ajuste prensado, por ejemplo de un anillo de soporte y ensancharlo de este modo de tal forma que la parte de manguito pueda desprenderse del árbol.

Finalmente, también es conocido introducir por contracción el vástago cilíndrico de una herramienta a accionar de forma giratoria, por ejemplo de una broca o una fresa, en un orificio de alojamiento sustancialmente cilíndrico, que está previsto para este fin por lo general en una parte del portaherramientas, que puede denominarse tramo de manguito. Este portaherramientas puede ser parte integrante de un husillo de máquina. No obstante, por otro lado también puede presentar un tramo de acoplamiento, por ejemplo en forma de un tramo final cónico, con el que se fija en el husillo de trabajo.

Para poder introducir el vástago por contracción, es decir, para poder realizar una unión por apriete entre el tramo de manguito del portaherramientas y el vástago de la herramienta, el diámetro interior del orificio de alojamiento tiene una medida inferior en comparación con el diámetro del vástago de las herramientas a sujetar. Para insertar o retirar el vástago de la herramienta, se calienta el tramo de manguito, hasta que el diámetro interior del orificio de alojamiento se haya dilatado por la temperatura hasta tal punto que el vástago de la herramienta pueda insertarse o retirarse. Después del enfriamiento existe una unión por apriete entre la parte de manguito y el vástago de la herramienta.

Por el modelo de utilidad alemán 200 08 675 se conoce un dispositivo para soltar y establecer una unión por apriete entre un portaherramientas y un vástago de la herramienta. Este dispositivo, que también trabaja de forma inductiva, aunque sigue básicamente otro principio, aprovecha un campo longitudinal. El dispositivo está configurado de tal modo que el tramo de manguito a calentar del portaherramientas se introduce en el centro de una bobina de inducción que lo envuelve de forma circular. El tramo de manguito se solicita en la medida necesaria con el campo magnético inducido por corrientes parásitas, porque la bobina de inducción quede solapada en su lado frontal adyacente al extremo libre de la parte de manguito por una zapata polar que presenta un orificio de paso para la herramienta de un material magnéticamente conductivo y eléctricamente no conductivo. Esta zapata polar presenta un orificio central para el paso de la herramienta, que está dimensionado de tal modo que la herramienta puede pasar por este orificio, asentándose la zapata polar, por otro lado, en la zona de este orificio también en el tramo de manguito del portaherramientas.

En la práctica, con un dispositivo de este tipo han de tratarse portaherramientas de tamaños muy distintos, es decir, portaherramientas para sujetar herramientas con un gran diámetro del vástago, que presentan un diámetro correspondientemente grande en la zona de la parte de manguito. Por otro lado, también han de tratarse portaherramientas que sirven para la sujeción de herramientas con diámetros de vástago muy pequeños. Estos portaherramientas se caracterizan porque presentan un tramo de manguito con un diámetro muy pequeño. De ello resulta que al dispositivo conocido pertenece un juego de zapatas polares distintas y, para tratar un portaherramientas determinado, debe elegirse una zapata polar adecuada. Esta necesidad de cambiar la zapata polar perjudica, no obstante, la posibilidad de poder usar un dispositivo de este tipo de forma automatizada. Por otro lado, también cuando el dispositivo se usa manualmente, el cambio de las zapatas polares requiere respectivamente tiempo y representa sobre todo una fuente de errores considerable, al menos cuando el dispositivo debe ser manejado por personal semicualificado. Cuando por falta de atención o pereza no se elige la zapata polar correcta para el portaherramientas que ha de tratarse en un caso concreto, no funciona la sujeción o la retirada o, peor, el portaherramientas y/o la herramienta se sobrecalientan eventualmente quedando inservibles.

Para superar las dificultades de una construcción de este tipo, ya se ha propuesto por ello un dispositivo que también trabaja de forma inductiva, pero que en el lado de la bobina sigue un principio muy distinto. La solicitud de patente correspondiente se publicó bajo el Nº WO 2006/084678 A1. Este dispositivo trabaja según el llamado principio de campo transversal y se llama en la práctica correspondientemente también unidad con bobina de campo transversal. El dispositivo está formado por una carcasa en principio sustancialmente rotacionalmente simétrica, que envuelve un espacio hueco cilíndrico circular. En este espacio hueco se inserta el tramo de manguito a calentar. Existen piezas polares, que son móviles en la dirección radial, hacia el tramo de manguito. En cada pieza polar está

montada una bobina que puede alimentarse con corriente alterna para generar un flujo magnético correspondiente en la pieza polar correspondiente. Las bobinas están conectadas de tal modo que el flujo magnético está orientado en la dirección opuesta desde piezas polares adyacentes visto en la dirección circunferencial.

Para poner en marcha la instalación, las piezas polares se desplazan por lo general en la dirección radial hacia el interior, hasta que asienten contra el tramo de manguito a calentar. Debido al principio, no es necesario un apantallamiento del vástago de la herramienta que sobresale de la parte de manguito a calentar, por lo que ya no son necesarias zapatas polares diferentes.

No obstante, en este dispositivo hay deficiencias en el sentido de que, si bien pueden hacerse asentar las piezas polares contra las partes de manguito más diversas, este asiento, no obstante, está lejos de ser óptimo en todos los casos. Es decir, que en diversos casos no puede aprovecharse de forma óptima el potencial del asiento o que al menos en los casos más extremos deben cambiarse las piezas polares o que deben usarse zapatas polares complicadas con tramos parciales móviles, para permitir así un mejor contacto, por ejemplo piezas polares que pueden desplazarse por segmentos, lejanamente similares a las espigas de cierre de una cerradura de seguridad.

Al menos en determinadas circunstancias (es decir, en función de hasta qué punto deben juntarse las piezas polares en la dirección radial para llegar a la parte de manguito correspondiente) , en este dispositivo pueden producirse cortocircuitos magnéticos entre las piezas polares adyacentes o entre una pieza polar y la carcasa.

Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de crear un dispositivo que permita con medios sencillos un mejor contacto entre las piezas polares y en particular los distintos tramos de manguito de los diversos portaherramientas a calentar con el dispositivo y en el que se consiga en particular al menos reducir las pérdidas por cortocircuitos magnéticos entre las piezas polares y/o entre una pieza polar y la carcasa que lo aloja.

Este objetivo se consigue con las características de la reivindicación 1.

Según la invención, está previsto que las piezas polares estén alojadas respectivamente de forma giratoria alrededor de un eje (eje de giro de aproximación) que se extiende sustancialmente en paralelo al eje de simetría del tramo de componente a calentar en el dispositivo, de modo que cada pieza polar pueda aproximarse mediante un giro alrededor del eje de giro de aproximación que tiene asignado en dirección a la zona superficial a calentar de la pieza individual.

Además, es ventajoso que el dispositivo presente medios para reducir el flujo magnético en cortocircuito indeseado entre piezas polares adyacentes y/o una pieza polar y la carcasa y que estos medios consistan en que sólo se solicita simultáneamente flujo magnético a una parte de las piezas polares existentes en el dispositivo y/o que la carcasa esté abombada entre las posiciones de piezas polares adyacentes de tal modo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el calentamiento inductivo de un tramo de componente simétrico respecto a un eje de un material eléctricamente conductivo, en particular de un tramo de manguito que pertenece a un plato de sujeción de herramientas con un orificio de alojamiento para la sujeción de una herramienta mediante unión por apriete, comprendiendo el dispositivo varias piezas polares de un material que conduce el flujo magnético que están dispuestas en la dirección circunferencial alrededor del eje de simetría del tramo de componente introducido según lo previsto en el dispositivo, así como un dispositivo de inducción para la solicitación de las piezas polares con flujo magnético, concretamente de tal modo que el flujo magnético de piezas polares adyacentes en la dirección circunferencial está orientado en sentidos opuestos, presentando el dispositivo una carcasa que envuelve el eje de simetría del tramo de componente insertado según lo previsto, caracterizado por que cada pieza polar está sujetada de forma giratoria en la carcasa, de modo que cada pieza polar tiene asignado un eje de giro de aproximación que se extiende sustancialmente en paralelo al eje de simetría del tramo de componente, que se distingue de los ejes de giro de aproximación de las otras piezas polares y estando alojada la pieza polar de forma giratoria alrededor de este eje de giro de aproximación en el dispositivo, de modo que cada pieza polar puede aproximarse mediante un giro alrededor del eje de giro de aproximación que tiene asignado en dirección a la zona superficial a calentar de la pieza individual.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo presenta medios para reducir el flujo magnético en cortocircuito indeseado entre piezas polares (11) adyacentes y/o una pieza polar (11) y la carcasa (6) y porque estos medios consisten en que sólo se solicita simultáneamente con flujo magnético de forma activa una parte de las piezas polares (11) existentes en el dispositivo y/o porque la carcasa (6) esté abombada entre las posiciones (7) de piezas polares (11) adyacentes de tal modo en la dirección radial hacia el exterior que el intervalo de aire entre la pieza polar (11) asignada a este abombamiento (A) y el tramo abombado de la pared de la carcasa

(6) es más grande.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el dispositivo está provisto de un abombamiento (A) de acuerdo con la reivindicación 1 y el abombamiento (A) está realizado porque la carcasa presenta entre piezas polares (11) adyacentes un tramo de carcasa que, visto en la dirección radial, queda dispuesto en el exterior de un círculo imaginario que pasa por los puntos de giro (véase 7) de las piezas polares (11) .

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo presenta cuatro piezas polares (11) y está controlado de tal modo que sólo se solicitan dos piezas polares (11) opuestas al mismo tiempo activamente con flujo magnético.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo presenta tres piezas polares (11) y está controlado de tal modo que sólo se solicitan dos piezas polares (11) opuestas al mismo tiempo activamente con flujo magnético.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo presenta sólo dos piezas polares (11) y está controlado de tal modo que las dos piezas polares (11) se solicitan al mismo tiempo con flujo magnético.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada pieza polar está alojada de forma giratoria alrededor de varios ejes en el dispositivo, de modo que cada pieza polar puede aproximarse a la zona superficial a calentar de una pieza individual mediante un giro alrededor de un eje de giro que tiene asignado, pudiendo inclinarse a continuación alrededor de otro eje de giro que tiene asignado respectivamente, de tal modo que asienta con contacto íntimo contra la superficie del tramo del componente a calentar.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada pieza polar está alojada mediante una articulación esférica en el dispositivo.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la altura de una pieza polar aumenta desde su punta hacia su eje de giro de aproximación.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la zona de las piezas polares que según lo previsto asienta contra los tramos de componente a calentar de los distintos componentes está curvado de forma convexa.

11. Dispositivo para el calentamiento de platos de sujeción de herramientas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la zona superficial de las piezas polares que asienta según lo previsto contra los tramos de manguito a calentar de los distintos platos de sujeción de herramientas está formada por una pluralidad de superficies de contacto discretas, dispuestas sustancialmente una tras otra en la dirección de la punta de la pieza

polar hacia el eje de giro de aproximación, de las que cada una está dispuesta y configurada de tal modo que puede ponerse al menos en contacto lineal con el tramo de manguito de al menos uno de los distintos platos de sujeción de herramientas a calentar según lo previsto con el dispositivo.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las piezas polares están pretensadas en la dirección de la aproximación, de modo que, en cuanto se liberen en la posición levantada, asientan automáticamente contra el tramo del componente que ha de calentarse respectivamente.

13. Dispositivo según la reivindicación 12 en relación con la reivindicación 7, caracterizado por que el alojamiento y la tensión previa de las piezas polares están concebidos respectivamente de tal modo que las piezas polares asientan automáticamente contra la pieza correspondiente bajo el efecto de la tensión previa, girando en caso necesario, tras el primer asiento contra la pieza, bajo el efecto de la tensión previa adicionalmente de tal modo respecto a la pieza que aumenta aún más la zona de contacto entre el tramo de componente a calentar y la pieza polar.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que todas las piezas polares están acopladas a un actuador, preferiblemente en forma de una corona de control alojada de forma giratoria en el dispositivo, mediante el cual pueden ser giradas juntas a una posición levantada.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que todas las piezas polares pueden hacerse girar por electromotor, de forma neumática o mediante uno o varios electroimanes de tracción o empuje de forma automatizada a una posición levantada, preferiblemente accionándose el actuador según la reivindicación 13 por electromotor, de forma neumática o magnética.

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo comprende un sensor de valores medidos, que mide la posición en la que las piezas polares asientan contra la pieza a calentar respectivamente, preferiblemente midiéndose el ángulo de giro de al menos una pieza polar, directamente o mediante la medición de la posición del actuador según la reivindicación 13.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo comprende al menos un sensor de valores, cuyo valor medido actual es una medida para una temperatura alcanzada momentáneamente en la zona del tramo del componente a calentar, siendo el sensor de valores medidos preferiblemente un sensor de temperatura que mide sin contacto y que por lo general está orientado hacia una zona del tramo del componente a calentar.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo presenta un dispositivo de refrigeración, mediante el cual se acelera el enfriamiento posterior del tramo de componente calentado, usando el dispositivo de refrigeración preferiblemente agua, aire comprimido, gases enfriados o licuados como refrigerante, que sale de forma ideal de una pluralidad de toberas y enfría de forma sustancialmente uniforme la superficie del tramo de componente calentado.

19. Dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado por que el refrigerante usado se aspira sustancialmente, pulverizándose el agua usada como refrigerante de forma tan finamente distribuida en el tramo de componente calentado que una parte importante de la cantidad de agua usada para el enfriamiento se evapora y se aspira a continuación.

20. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 o 19, caracterizado por que el dispositivo comprende un equipo para recoger y evacuar agua refrigerante que sale o gotea hacia abajo.

21. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado por que las piezas polares presentan canales por los que fluye refrigerante, que están concebidos preferiblemente de tal modo que el refrigerante enfría en primer lugar las piezas polares y desde allí el tramo de componente calentado.

22. Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado por que los canales por los que fluye refrigerante en las piezas polares se extienden en la dirección transversal respecto a las piezas polares, de modo que el refrigerante entra en los lados posteriores no orientados hacia el tramo de componente calentado de las piezas polares en las piezas polares y sale en los lados delanteros orientados hacia el tramo de componente calentado de las piezas polares de éstas, estando provista cada pieza polar preferiblemente de varios canales de refrigeración dispuestos uno al lado del otro, en el caso ideal de tal modo que sustancialmente toda la zona que ha de ponerse en contacto según lo previsto directamente con los tramos de componentes a calentar de cada pieza polar queda en el interior de una zona por la que fluye refrigerante.

23. Dispositivo según la reivindicación 21 o 22, caracterizado por que en los lados posteriores no orientados hacia el tramo de componente calentado de las piezas polares está aplicada respectivamente una cámara de distribución, preferiblemente pegada de forma estanca, que se alimenta con refrigerante mediante una tubería de alimentación que no dificulta sustancialmente los movimientos giratorios de las piezas polares y que alimenta a su vez los orificios de entrada de refrigerante en el lado posterior de las piezas polares.

24. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las bobinas que generan campo magnéticos y/o los soportes que sujetan las piezas polares de forma móvil están estanqueizados contra la entrada de refrigerante, con preferencia respectivamente en forma de un dispositivo de estanqueidad móvil, como por ejemplo un fuelle, estando dispuestos la bobina y/o el soporte de la pieza polar en el lado posterior protegido de la entrada de refrigerante y presentando el dispositivo de estanqueidad un recorte, a través del cual la pieza polar se asoma envuelta de forma estanca a la zona solicitada con refrigerante del tramo de componente calentado.

25. Dispositivo según la reivindicación 24, caracterizado por que el dispositivo de estanqueidad está realizado como fuelle de estanqueidad de una pieza, sustancialmente cerrado en la dirección circunferencial, en el que está incorporado para cada pieza polar un fuelle según la reivindicación 22.

26. Dispositivo automatizado de sujeción de herramientas con un control electrónico y un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de sujeción de herramientas comprende un sensor de valores medidos, que mide la posición en la que las piezas polares asientan contra la parte de manguito del plato de sujeción de herramientas en cuestión y que ajusta en función de la posición medida el tiempo de calefacción individual y/o la potencia calorífica y preferiblemente también la alimentación individual de refrigerante y/o el tiempo de la aplicación de refrigerante del dispositivo de sujeción de herramientas.

27. Dispositivo automatizado de sujeción de herramientas según la reivindicación 26, caracterizado por que el dispositivo de sujeción de herramientas comprende al menos un sensor de valores medidos, cuyo valor medido actual es una medida para una temperatura alcanzada momentáneamente en la zona del tramo de componente a calentar y cuyo valor medido influye en el tiempo de calefacción y/o en la potencia calorífica.