APARATO PARA CONFORMADO ASISTIDO POR LASER.

Aparato para conformado asistido por láser, que comprende una matriz (1) sobre la que se posiciona un material (10) maleable,

un útil (2) que actúa sobre dicho material (10) para conformarlo, y un emisor láser (3) que emite un haz de luz que calienta el material (10). El útil (2) actúa sobre la zona de dicho material (10) calentada, y el emisor láser (3) está dispuesto de tal manera que el haz de luz incide sobre una superficie del material (10) opuesta a la superficie sobre la que actúa el útil (2), permitiéndose que dicho útil (2) actúe sobre dicho material (10) a la misma vez que es calentado mediante el haz de luz del emisor láser (3). La matriz (1) está formada por un material tal, que el haz de luz emitido por dicho emisor láser (3) puede atravesar dicha matriz (1) y llegar hasta el material (10)

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200800325.

Solicitante: MONDRAGON GOI ESKOLA POLITEKNIKOA JOSE MARIA ARIZMENDIARRIETA, S.COOP.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: GUIPÚZCOA.

Inventor/es: GARCIA CRESPO,CARLOS, TATO VEGA,GUILSON, PE ASIN,MIRIAN, ORTUBAY IBABE,RAFAEL MARIA, ORUNA OTALORA,ANGEL.

Fecha de Solicitud: 7 de Febrero de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 19 de Enero de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B21D5/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO.B21D TRABAJO MECANICO O TRATAMIENTO DE CHAPAS, TUBOS, BARRAS O PERFILES METALICOS SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DE METALES POR PUNZONADO (trabajo mecánico o tratamiento de alambre B21F). › Curvado de chapas a lo largo de líneas rectas, p. ej. para formar un pliegue simple (B21D 11/06 - B21D 11/18 tiene prioridad).
  • B21J1/06 B21 […] › B21J FORJADO; MARTILLADO; PRENSADO DE METALES; REMACHADO; HORNOS DE FORJA (laminado de metales B21B; fabricación de productos particulares por forjado o prensado B21K; chapeado B23K; tratamiento o acabado de superficies por martillado B23P 9/04; aumento de la compacidad de superficies por chorro de materiales en partículas B24C 1/10; características generales de las prensas, prensas para compactar los residuos B30B; hornos en general F27). › B21J 1/00 Preparación de piezas en estado bruto. › Métodos o dispositivos de calefacción o de enfriamiento especialmente adaptados a las operaciones de forjado o prensado.

Clasificación PCT:

  • B21D5/00 B21D […] › Curvado de chapas a lo largo de líneas rectas, p. ej. para formar un pliegue simple (B21D 11/06 - B21D 11/18 tiene prioridad).
  • B21J1/06 B21J 1/00 […] › Métodos o dispositivos de calefacción o de enfriamiento especialmente adaptados a las operaciones de forjado o prensado.
APARATO PARA CONFORMADO ASISTIDO POR LASER.

Fragmento de la descripción:

Aparato para conformado asistido por láser.

Sector de la técnica

La presente invención se relaciona con aparatos para conformado de materiales, y más concretamente, con aparatos para conformados asistidos por láser.

Estado anterior de la técnica

Son conocidas del estado de la técnica diversas técnicas para el conformado de un material maleable en una aparato de conformado como puede ser, por ejemplo, una prensa. Es conocido también que algunos materiales modifican su plasticidad, y por tanto su conformabilidad, con la temperatura, siendo más fácil y óptimo el conformado de dichos materiales (aleaciones de aluminio y de magnesio, por ejemplo) cuando el material maleable es calentado previamente.

Existen diversas formas de calentar el material, siendo una técnica muy extendida el empleo de un emisor láser. Este tipo de conformados comprende la ventaja de ser de fácil integración en sistemas robóticos, por ejemplo, de tal manera que es posible generar un movimiento del emisor láser, pudiendo controlar los puntos del material maleable sobre los que actúa dicho emisor. Esto a su vez permite una mayor flexibilidad en el conformado, es decir, mayor adaptabilidad a aplicaciones con mayor diversidad en cuanto a dimensiones geométricas y tipo de material. Además, al emitir dicho emisor un haz de luz, el efecto térmico sobre el material maleable es mayor que con otra fuente de calor, pudiendo conseguirse una calidad de conformado alta, a velocidades elevadas.

Las aplicaciones conocidas de conformado pueden agruparse en dos:

- Conformado láser: donde toda la operación de conformado se realiza mediante el propio emisor láser, y

- Conformado asistido por láser, donde el calentamiento del material maleable se realiza mediante el láser pero el conformado se realiza con métodos convencionales como por ejemplo la actuación de un punzón.

Uno de los objetivos actuales es en el conformado de materiales es producir piezas terminadas con la forma, geometría y dimensiones correctas en el menor número de aplicaciones posibles. El conformado asistido por láser es, además, ampliamente empleado para conseguir este objetivo.

El documento japonés JP 5096329 A divulga, por ejemplo, un aparato para el conformado de un material maleable mediante un procedimiento de conformado asistido por láser, que comprende un emisor láser, un punzón y una matriz. El material maleable se dispone sobre la matriz, y es calentada por el emisor láser. Una vez calentada, el punzón actúa sobre la zona del material maleable calentada por dicho emisor láser, conformando dicho material maleable. El haz de luz del emisor láser actúa sobre la superficie inferior del material maleable, opuesta a la superficie superior sobre la que actúa el punzón, y para ello la matriz comprende un orificio pasante a través del cuál pasa dicho haz de luz. Así, la matriz necesita un mecanizado adicional para obtener el orificio, y dicho orificio tienen que tener unas características (forma, tamaño) especiales acorde con el emisor láser y sobretodo con la forma del conformado.

Exposición de la invención

El objeto de la invención es proporcionar un aparato para el conformado asistido por láser, que solvente algunos de los inconvenientes del estado de la técnica.

El aparato de la invención se emplea generalmente para el conformado asistido por láser de materiales maleables. Dicho aparato comprende una matriz sobre la que se posiciona un material maleable a conformar, un útil de conformado que actúa sobre dicho material maleable para conformarlo, y un emisor láser que emite un haz de luz con una longitud de onda determinada hacia el material maleable para calentarlo. El útil actúa sobre la zona de dicho material maleable calentada por dicho emisor láser, facilitándose así el conformado. El emisor láser está dispuesto de tal manera que el haz de luz incide sobre una superficie del material maleable opuesta a la superficie sobre la que actúa el útil, permitiéndose que dicho útil actúe sobre dicho material maleable a la misma vez que es calentado mediante el haz de luz del emisor láser.

De esta manera, al poder realizar simultáneamente el calentamiento y el conformado de un material maleable se agiliza el proceso conformado, pudiéndose aumentar la producción.

La matriz está formada por un material sustancialmente transparente a la longitud de onda del emisor láser, de tal manera que el haz de luz emitido por dicho emisor láser puede atravesar dicha matriz y llegar hasta el material maleable para calentarlo.

Así, no se necesita realizar ningún mecanizado adicional en la matriz para el paso del haz de luz del emisor láser por ejemplo, que comprendería además unas dimensiones determinadas.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

Descripción de los dibujos

La Fig. 1 muestra una realización del aparato de la invención.

La Fig. 2 muestra el grado de transparencia de un material como el zafiro, ante haces de luz de diferentes longitudes de onda.

Exposición detallada de la invención

En la figura 1 se muestra una realización del aparato 100 de la invención, que comprende preferentemente una prensa por ejemplo, empleado preferentemente para el conformado asistido por láser. Dicho aparato 100 comprende una matriz 1 sobre la que se posiciona un material maleable 10 a conformar, un útil 2 de conformado que actúa sobre dicho material maleable 10 para conformarlo, y un emisor láser 3 que emite un haz de luz con una longitud de onda determinada hacia el material maleable 10 para calentarlo y facilitar así su conformado. El útil 2 actúa sobre la zona de dicho material maleable 10 calentada por el emisor láser 3, y dicho emisor láser 3 está dispuesto de tal manera que el haz de luz incide directamente sobre una superficie del material maleable 10 opuesta a la superficie sobre la que actúa el útil 2, permitiéndose que dicho útil 2 actúe sobre dicho material maleable 10 a la misma vez que es calentado mediante el haz de luz del emisor láser 3.

El útil 2 puede comprender un punzón, que es actuado mediante un cilindro (no representado en las figuras) del propio aparato 100, por ejemplo. Dicho aparato 100 comprende unos medios de control (no representados en las figuras) para controlar el movimiento de dicho útil 2 y poder controlar así mismo el emisor láser 3, que comprenden por ejemplo un microcontrolador, un microprocesador o un elemento equivalente. El emisor láser 3 puede ser estático, controlando dichos medios de control únicamente cuándo emitir el haz de luz y cuándo no, o bien puede desplazarse, controlando además dichos medios de control dicho desplazamiento. Con un emisor láser 3 móvil se pueden obtener formas variadas durante el conformado al poder calentarse las zonas (o formas) deseadas del material maleable 10. El desplazamiento de dicho emisor láser 3 puede realzarse mediante un robot por ejemplo, u otros medios equivalentes convencionales, estando dicho robot o dichos medios equivalentes controlados por lo medios de control.

La matriz 1 está formada por un material que tiene un alto grado de transparencia, es decir, que permite a través suyo al menos gran parte de la intensidad del haz de luz emitido por el emisor láser 3, pudiendo así calentarse el material maleable 10 a través de dicha matriz 1. El grado de transparencia puede ser, preferentemente, de al menos un 70% para la longitud de onda del haz de luz del emisor láser 3, de tal manera que la intensidad de dicho haz de luz que se emplee no tenga que ser demasiado elevada y no afecte por tanto a dicha matriz 1, pudiendo incluso utilizarse grados de transparencia menores en función del material empleado para dicha matriz 1. A mayor grado de transparencia, por tanto, menor es la intensidad necesaria en el haz de luz y menor es el riesgo de que dicha intensidad afecte a la propia matriz 1. Así, al atravesar el haz de luz emitido por el emisor láser 3 la matriz 1, el calentamiento y el conformado del material maleable 10 se pueden realizar simultáneamente de una manera sencilla. El material empleado para dicha matriz 1, además, es resistente a temperaturas elevadas cuyo valor depende de la intensidad del haz de luz y que pueden llegar a valores como 600ºC por ejemplo, o ...

 


Reivindicaciones:

1. Aparato para conformado asistido por láser, que comprende una matriz (1) sobre la que se posiciona un material maleable (10) a conformar, un útil (2) de conformado que actúa sobre dicho material maleable (10) para conformarlo, y un emisor láser (3) que emite un haz de luz de una longitud de onda determinada hacia el material maleable (10) para calentarlo, actuando el útil (2) sobre la zona de dicho material maleable (10) calentada por dicho emisor láser (3), estando el emisor láser (3) dispuesto de tal manera que el haz de luz incide sobre una superficie del material maleable (10) opuesta a la superficie sobre la que actúa el útil (2), permitiéndose que dicho útil (2) actúe sobre dicho material maleable (10) y que sea calentado mediante el haz de luz del emisor láser (3) simultáneamente,

caracterizado porque

la matriz (1) está formada por un material sustancialmente transparente a la longitud de onda del haz de luz emitido por el emisor láser (3), de tal manera que el haz de luz emitido por dicho emisor láser (3) puede atravesar dicha matriz (1) y llegar hasta el material maleable (10) para calentarlo.

2. Aparato según la reivindicación 1 en donde la matriz (1) está formada por un material que tiene un grado de transparencia de al menos en un 70% para la longitud de onda del haz de luz emitido por el emisor láser (3).

3. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la matriz (1) está formada por un material resistente a altas temperaturas.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la matriz (1) es de zafiro, y el láser (3) es un láser de diodos.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la matriz (1) es de zafiro, y el láser (3) es un láser de Nd-Yag.

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el láser (3) está dispuesto directamente debajo de la matriz (1), incidiendo el haz de luz emitido por dicho emisor láser (3) directamente sobe el material maleable (10).


 

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