Dispositivo para el tratamiento térmico de una pieza de trabajo.

Dispositivo para el tratamiento térmico de una pieza de trabajo con una herramienta de tratamiento térmico regulable perpendicularmente con respecto a la superficie de la pieza de trabajo (16),

y con un accionamiento (1; 21) para ajustar una distancia de trabajo (A), estando el accionamiento (1; 21) para el ajuste de la distancia de trabajo en conexión activa con la herramienta de tratamiento (13) o con una parte de la misma (8) y configurado como un accionamiento de bobina móvil (1; 21) que presenta un imán (3), que genera un campo magnético, y que está provisto de una bobina (5a; 5b) dispuesta en el campo magnético, pudiendo moverse el imán (3) y la bobina (5a; 5b) el uno con respecto al otro a lo largo de un eje de desplazamiento (10) en función de una corriente eléctrica, presentando el imán (3) una cavidad (7) en la que está dispuesta la herramienta de tratamiento (13), o una parte de la misma (8), que está conectada mecánicamente con el accionamiento de bobina móvil (1; 21), caracterizado porque la conexión mecánica tiene lugar mediante un casquillo (9) que entra en la cavidad (7), y porque el casquillo (9) está dispuesto en un soporte (4) que solapa el imán (3) a modo de estribo y sobre el que está fijada la bobina móvil (5a; 5b).

Dispositivo para el tratamiento térmico de una pieza de trabajo La presente invención se refiere a un dispositivo para el tratamiento térmico de una pieza de trabajo con una herramienta de tratamiento térmico regulable perpendicularmente con respecto a la superficie de la pieza de trabajo, y con un accionamiento para ajustar una distancia de trabajo, estando el accionamiento para el ajuste de la distancia de trabajo en conexión activa con la herramienta o con una parte de la misma y estando configurado dicho accionamiento como un accionamiento de bobina móvil que presenta un imán, que genera un campo magnético, y con una bobina dispuesta en el campo magnético, pudiendo moverse el imán y la bobina relativamente entre sí a lo largo de un eje de movimiento en función de una corriente eléctrica.

El tratamiento térmico de piezas de trabajo incluye en particular la soldadura, el corte y el tratamiento superficial para producir marcados. Dependiendo de la tarea en cuestión se utilizan diferentes máquinas y diferentes tipos de herramientas de tratamiento. Para el corte térmico de piezas de trabajo existen diferentes herramientas de tratamiento, tales como sopletes de autógena, sopletes de plasma o láser.

El corte térmico de materiales utilizando un soplete de autógena tiene lugar mediante el empleo combinado de un chorro de gas combustible y un chorro de gas de oxígeno. La separación del material tiene lugar de la siguiente manera: el calor de combustión funde el material en la zona del punto de ataque y el chorro de gas de corte lo expulsa del punto de ataque.

El corte térmico de materiales mediante rayo láser tiene lugar mediante el empleo combinado de un rayo láser enfocado y un chorro de gas. Dependiendo del mecanismo de separación se distingue entre corte por fusión con rayo láser, corte por evaporación con rayo láser o corte por soplete con láser. Para un corte preciso de una pieza de trabajo es importante mantener una distancia predeterminada entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo. La distancia óptima depende de diversos factores, entre los que se cuentan por ejemplo la calidad de la pieza de trabajo y el grosor de la misma. Esto es aplicable tanto al corte mediante soplete de autógena, en el que la llama generada por el soplete presenta una distribución de temperaturas característica, como a la posición focal del rayo láser en el corte térmico mediante rayo láser.

Estado Actual de la Técnica Ya se conocen numerosos tratamientos y dispositivos para ajustar y mantener constante la distancia óptima.

Por ejemplo, el documento DE 195 03 758 A1 da a conocer un dispositivo de accionamiento para la regulación en altura de un soplete de una máquina de oxicorte, en el que se utiliza un accionamiento por electromotor para ajustar la distancia entre la herramienta (cabeza de corte) y la pieza de trabajo. Como accionamiento se emplea un electromotor junto con un husillo roscado.

El documento DE 699 26 679 T2 da a conocer un procedimiento para ajustar la posición focal del rayo láser de una máquina de corte por láser, lo que se logra modificando la distancia entre una lente convergente y una boquilla de salida. La lente convergente está fijada localmente. Un mecanismo de accionamiento mueve la cabeza del láser arriba y abajo independientemente de la lente convergente, con lo que se ajusta la distancia entre la lente convergente y la boquilla de salida. Como dispositivo de accionamiento para la cabeza del láser se utiliza un motor que acciona un husillo de rosca de bolas.

Los motores eléctricos requieren un espacio determinado, causan desequilibrios y aumentan la forma constructiva del dispositivo, con lo que conducen a una menor dinámica de máquina.

Como alternativa a los motores eléctricos se han impuesto los, así llamados, accionamientos de bobina móvil (también designados como accionamientos voice-coil) , sobre todo cuando se trata de generar movimientos lineales precisos.

Por ejemplo, en el documento EP 0 868 962 A2 se propone un accionamiento de bobina móvil de este tipo para el movimiento tridimensional de una herramienta. Para el movimiento en el plano horizontal están previstas unas mesas de desplazamiento que están dispuestas en cada caso entre dos accionamientos de bobina móvil. Para el movimiento en dirección vertical solo está previsto un accionamiento de bobina móvil en el que está montada la herramienta.

El documento US 2010/0044355 A1 da a conocer un dispositivo conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

El documento US 2005/0184036 A1 da a conocer un procedimiento y un dispositivo de este tipo en forma de una máquina de tratamiento térmico para el tratamiento de obleas mediante láser. En este caso, el accionamiento de bobina móvil para enfocar el sistema de lentes está previsto a lo largo del eje óptico, estando dispuestos accionamientos de bobina móvil tanto junto al sistema de lentes como por encima y por debajo de éste.

Objetivo Técnico Tanto la disposición de la herramienta entre dos accionamientos de bobina móvil como la disposición independiente de bobinas móviles por encima, por debajo o junto a la lente requieren mucho espacio y pueden conducir a desequilibrios en caso de movimientos rápidos.

Por ello, la invención tiene por objetivo proponer un accionamiento para una máquina de tratamiento térmico que posibilite una forma constructiva compacta y una alta dinámica de máquina.

Descripción General de la Invención Dicho objetivo se alcanza según la invención, a partir de un dispositivo del tipo mencionado en la introducción, mediante un dispositivo con las características indicadas en la reivindicación 1.

En el dispositivo según la invención se ha previsto un accionamiento de bobina móvil para ajustar la distancia de trabajo en el tratamiento térmico de piezas de trabajo. Los accionamientos de bobina móvil son conocidos en sí en el estado actual de la técnica. El movimiento de accionamiento se basa en que una bobina atravesada por corriente se puede mover en un campo magnético en relación con las líneas del campo magnético. El movimiento de accionamiento se ejecuta mediante un movimiento de la propia bobina o del imán que genera el campo magnético. A diferencia de la regulación de la distancia mediante, por ejemplo, motor y husillo roscado, utilizando el accionamiento de bobina móvil se posibilita una forma constructiva del dispositivo especialmente compacta y ligera. Los accionamientos de bobina móvil sufren poco desgaste, no provocan abrasión y permiten un ajuste rápido y dinámico de la distancia de trabajo.

Una característica esencial de la invención consiste en que el accionamiento de bobina móvil presenta una cavidad en la que está dispuesta la herramienta de tratamiento, o una parte de la misma, que está en conexión activa con el accionamiento de bobina móvil. De lo contrario, la parte de la herramienta que está alojada dentro de la cavidad tendría que estar dispuesta fuera del accionamiento de bobina móvil. Por ello, esta disposición posibilita una forma constructiva especialmente compacta. La bobina móvil rodea por completo la herramienta de tratamiento o una parte de la misma; pero ésta también puede sobresalir de la cavidad.

La herramienta de tratamiento consiste por ejemplo en un láser o un soplete. La bobina está realizada en una sola pieza o en varias piezas. En el caso más sencillo, el imán consiste en un imán anular. No obstante, el imán también puede estar formado por varios imanes anulares o varios componentes magnéticos. El imán también puede consistir en una bobina.

Para lograr una alta dinámica de máquina y evitar desequilibrios se ha comprobado que resulta especialmente favorable que la herramienta de tratamiento o una parte de la misma esté guiada a lo largo de un eje de desplazamiento y que el accionamiento de bobina móvil esté dispuesto simétricamente alrededor de este eje de desplazamiento.

La conexión mecánica tiene lugar mediante un casquillo que entra en la cavidad.

El casquillo sirve para fijar la herramienta de tratamiento o una parte de la misma y al mismo tiempo se puede utilizar como adaptador para diferentes dimensiones de la herramienta de tratamiento o una parte de la misma.

En una variante preferente del dispositivo está previsto que la cavidad esté configurada como un taladro interior de un imán permanente.

A diferencia de la generación de un campo magnético por ejemplo mediante electroimanes, cuando se utiliza un imán permanente no se requiere ninguna alimentación eléctrica adicional ni ningún control para los imanes.

Para ajustar la distancia de trabajo preferentemente están previstos un primer dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el tratamiento térmico de una pieza de trabajo con una herramienta de tratamiento térmico regulable perpendicularmente con respecto a la superficie de la pieza de trabajo (16) , y con un accionamiento (1; 21) para ajustar una distancia de trabajo (A) , estando el accionamiento (1; 21) para el ajuste de la distancia de trabajo en conexión activa con la herramienta de tratamiento (13) o con una parte de la misma (8) y configurado como un accionamiento de bobina móvil (1; 21) que presenta un imán (3) , que genera un campo magnético, y que está provisto de una bobina (5a; 5b) dispuesta en el campo magnético, pudiendo moverse el imán (3) y la bobina (5a; 5b) el uno con respecto al otro a lo largo de un eje de desplazamiento (10) en función de una corriente eléctrica, presentando el imán (3) una cavidad (7) en la que está dispuesta la herramienta de tratamiento (13) , o una parte de la misma (8) , que está conectada mecánicamente con el accionamiento de bobina móvil (1; 21) , caracterizado porque la conexión mecánica tiene lugar mediante un casquillo (9) que entra en la cavidad (7) , y porque el casquillo (9) está dispuesto en un soporte (4) que solapa el imán (3) a modo de estribo y sobre el que está fijada la bobina móvil (5a; 5b) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la herramienta de tratamiento (13) o una parte de la misma (8) está guiada a lo largo del eje de desplazamiento (10) y porque el accionamiento de bobina móvil (1; 21) está dispuesto simétricamente alrededor de este eje de desplazamiento (10) .

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cavidad (7) está configurada como un taladro interior de un imán permanente.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para ajustar la distancia de trabajo (A) están previstos un primer dispositivo para el ajuste aproximado y un segundo dispositivo para el ajuste fino, presentando el primer dispositivo un accionamiento de ajuste aproximado y el segundo dispositivo un accionamiento de ajuste fino que está constituido por la bobina móvil (1; 21) .

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cavidad (7) está realizada con una forma cilíndrica continua y presenta un diámetro entre 20 mm y 70 mm.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para el accionamiento de bobina móvil (1; 21) está previsto un margen de carrera de 5 a 30 mm.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la herramienta de tratamiento consiste en un láser que presenta al menos una lente (8) , que, como parte de la herramienta de trabajo, está conectada mecánicamente con el accionamiento de bobina móvil (1) y dispuesta en la cavidad (7) .

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque la lente (8) está unida a la bobina móvil (5a; 5b) del accionamiento de bobina móvil (1) .

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque el accionamiento de bobina móvil (1; 21) presenta una ventana de presión (11) que hermetiza la cavidad (7) con respecto al exterior.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la herramienta de tratamiento consiste en un soplete (13) que presenta un eje de soplete

(14) y una cabeza de soplete (15) conectada al eje de soplete (14) , estando éste último conectado mecánicamente con el accionamiento de bobina móvil (21) y atravesando la cavidad (7) .