ES2567196T3

ES2567196T3 - Procedimiento de mecanización térmica de una pieza de trabajo, máquina de mecanización térmica para dicho procedimiento

Info

Publication number: ES2567196T3
Application number: ES04014916.3T
Authority: ES
Inventors: Josef Faust; Hans-Joachim Albert; Burkard Fenner
Original assignee: Messer Cutting Sys GmbH; Messer Cutting Systems GmbH
Current assignee: Messer Cutting Sys GmbH; Messer Cutting Systems GmbH
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: EP1498209A2; EP1498209B1; PL1498209T3; EP1498209A3; SI1498209T1; DK1498209T3; DE10332422A1; DE10332422B4; HUE028757T2; US6903300B2; US20050011866A1

Abstract

Procedimiento de mecanización térmica de una pieza de trabajo de un material ferromagnético mediante una herramienta de mecanización térmica (1) que se puede desplazar a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo (7), caracterizado porque para regular la distancia de trabajo (A) entre la herramienta de mecanización (1) y la superficie de la pieza de trabajo (7) se genera un campo magnético alternante que actúa tanto en el área de la superficie de la pieza de trabajo (7) como en un cuerpo de sensor de propiedades ferromagnéticas por encima de la superficie de la pieza de trabajo (7), registrándose el campo magnético alternante o las variaciones del mismo mediante un dispositivo de medida (9; 10), evaluándose las señales de medición del dispositivo de medida (9; 10) para regular la distancia de trabajo (A), y utilizándose como cuerpo de sensor (2; 3; 4; 5) un cabezal quemador (2) y al menos una de las herramientas de corte o soldadura (3; 4; 5).

Description

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que el material del cuerpo de sensor sea polarizable magnéticamente en total en un campo eléctrico alternante y que la intensidad del campo magnético sea mensurable en el área de la superficie de la pieza de trabajo y sea atenuada por ésta.

5 Mediante el cuerpo de sensor se transmite la polarización magnética desde el lugar de excitación hacia la superficie de la pieza de trabajo, lo que se puede representar esquemáticamente mediante líneas de campo magnético, que se extienden en una vía cerrada desde el lugar de excitación a través del cabezal quemador y la punta de sensor y que, en su camino de vuelta, interaccionan con

10 la pieza de trabajo de modo que el campo magnético se atenúa. Por consiguiente, un cambio de la distancia entre la punta de sensor y la superficie de la pieza de trabajo se hace perceptible como un cambio de las propiedades del campo magnético. Este cambio de las propiedades del campo magnético se utiliza para regular distancias, tal como se explica con mayor detalle más abajo.

15 El cuerpo de sensor está formado por el cabezal quemador y la punta de sensor y, gracias a él, el campo magnético generado se lleva hasta la superficie de la pieza de trabajo y se enfoca así en el área del proceso de corte. De este modo se facilita una regulación de distancias con exactitud puntual. Aquí no es necesario un cuerpo sensor independiente que se deba disponer fuera del cabezal de

20 quemador (como se propone en el estado actual de la técnica).

La excitación del campo magnético tiene lugar a una distancia de la superficie de la pieza de trabajo que, por un lado, perjudica poco al medio de excitación debido a la temperatura de proceso y que, por otro lado, asegura una intensidad de campo magnético en la zona de la superficie de trabajo lo suficientemente grande 25 como para la evaluación. El lugar de la excitación de campo magnético está en el área del cabezal quemador o fuera. En vista de la exactitud de medida, resulta favorable que el cabezal quemador tenga unas dimensiones relativamente grandes en las herramientas de mecanización habituales y que, por tanto, por encima del cabezal quemador se pueda proporcionar una sección transversal

30 grande de material ferromagnético para que las pérdidas en el campo eléctrico alternante sean pequeñas.

Un perfeccionamiento del procedimiento según la invención se logra generando el campo magnético con una bobina de excitación a través de la cual se extiende el cuerpo de sensor, de modo que éste es atravesado por las líneas de campo 35 magnético por encima y por debajo de un plano de sección transversal por el que

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En lo que respecta a la herramienta de mecanización térmica, el objetivo arriba mencionado se resuelve según la invención a partir de la herramienta de mecanización genérica de la siguiente manera: el cabezal quemador y al menos una de las herramientas de corte o soldadura contienen material ferromagnético y constituyen al menos una parte del cuerpo de sensor.

De acuerdo con la invención, para regular la distancia de trabajo entre la superficie de la pieza de trabajo y la herramienta de mecanización térmica se utiliza un sistema magnético en el que el cuerpo de sensor está formado por el cabezal quemador y al menos una de las herramientas de corte o soldadura fijadas en el mismo.

Por tanto, el cabezal quemador y la o las herramientas de corte o soldadura correspondientes tienen propiedades ferromagnéticas. Estas piezas están hechas total o parcialmente de un material ferromagnético. Un revestimiento de las piezas, por ejemplo como protección antioxidante, no perjudica esencialmente al resultado.

Las herramientas de corte o soldadura conectadas en total con el cabezal quemador son, en general, una boquilla de corte rodeada por una boquilla de calentamiento. Con frecuencia, las boquillas de corte y calentamiento se fijan al cabezal quemador mediante un anillo de sujeción que rodea las boquillas a modo de caperuza. En caso de un soplete de plasma, el electrodo constituye una herramienta de corte o soldadura en el sentido de la invención. Una de estas piezas entre el cabezal quemador y la superficie de la pieza de trabajo, varias de estas piezas o todas ellas tienen propiedades ferromagnéticas y también se denominan en adelante "punta de sensor".

La pérdida de intensidad de campo magnético es menor cuanto mayor es la sección transversal del material ferromagnético desde el punto de excitación hasta la superficie de la pieza de trabajo. El material de propiedades ferromagnéticas en general es hierro o una aleación ferrosa. El cabezal quemador y la punta de sensor son del mismo material o de materiales diferentes. Es esencial que el material del cuerpo de sensor sea polarizable magnéticamente en total en un campo eléctrico alternante y que la intensidad de campo magnético sea mensurable en el área de la superficie de la pieza de trabajo y sea atenuada por la pieza de trabajo.

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superior en el área situada por encima del plano medio de bobina y el elemento de medida inferior en el área situada por debajo del plano medio de bobina.

De acuerdo con la invención, el elemento de excitación está configurado como una bobina de excitación que rodea el cuerpo de sensor. El cuerpo de sensor está dispuesto dentro de la bobina de excitación de modo que en él se genera una polarización magnética con líneas de campo por encima y por debajo de una superficie de sección transversal en la que se encuentra el plano medio de la bobina de excitación. Por encima y por debajo de este plano de bobina están previstos un elemento de medida superior y un elemento de medida inferior que forman parte del dispositivo de medición. El elemento de medida superior se extiende al menos en parte a lo largo del cuerpo de sensor en la zona por encima del plano medio de bobina, y el elemento de medida inferior se extiende al menos en parte a lo largo del área situada por debajo del plano medio de bobina. En el caso más simple, el elemento de medida superior está dispuesto por encima de la bobina de excitación y el elemento de medida inferior está dispuesto por debajo de la misma. Al disponer las bobinas de excitación y los elementos de medida uno sobre otro resulta una construcción lateral reducida, lo que posibilita una herramienta de mecanización especialmente delgada. Alternativamente, los dos elementos de medida están dispuestos por ejemplo directamente uno sobre otro delante o detrás de la bobina de excitación.

El dispositivo de medición permite evaluar señales de medida utilizando el desplazamiento de fase de la señal de medición, tal como se explica con mayor detalle más arriba en relación con el procedimiento según la invención.

Los elementos de medida están dispuestos por ejemplo lateralmente con respecto al cuerpo de sensor. No obstante, en una forma de realización especialmente preferente de la herramienta de mecanización según la invención, los elementos de medida están configurados en forma de una bobina de medida superior y una bobina de medida inferior, presentando la bobina de medida superior, la bobina de medida inferior y la bobina de excitación un eje central común en el que se extiende el cuerpo de sensor.

La configuración de los dispositivos de medición en forma de bobinas de medida en lugar de otros dispositivos de medición de campo magnético, como sensores Hall o sensores de campo magnético, tiene la ventaja de que la medida obtenida es esencialmente independiente de la temperatura.

La disposición coaxial de la bobina de excitación y las bobinas de medida alrededor de un eje central común en el que se extiende el cuerpo de sensor posibilita la generación y evaluación de un campo magnético con simetría de rotación, que está enfocado en el punto del proceso de corte, así como un registro simétrico a éste del campo magnético mediante las bobinas de medida.

Cuando la bobina de medidasuperior y la bobina de medida inferior están dimensionadas de modo que las tensiones generadas en las bobinas se compensan en la posición de trabajo de la herramienta de mecanización se obtienen resultados especialmente buenos.

El número de espiras y el tamaño de las bobinas son tales que, en la posición de trabajo, las amplitudes de las tensiones generadas en las bobinas de medida suman aproximadamente cero. De este modo se asegura que, en caso de cambiar la posición de trabajo, las señales de medición de las dos bobinas de medida varían de forma aproximadamente proporcional, lo que facilita evaluar el desplazamiento de fase tal como se ha descrito más arriba en relación con el procedimiento según la invención.

Ventajosamente, el cabezal quemador y la o las herramientas de corte o soldadura están hechas por completo de un material ferromagnético.

En vista de la exactitud de medición, resulta favorable que mediante el cabezal quemador se proporcione una sección transversal grande de material ferromagnético, para que las pérdidas en el campo eléctrico alternante sean pequeñas. Un cabezal quemador de material ferromagnético puede estar provisto de un revestimiento, por ejemplo como protección antioxidante del material ferroso. Esto es igualmente aplicable a la o las herramientas de corte o soldadura.

Ejemplo de realización

La invención se describe más detalladamente a continuación por medio de ejemplos de realización y figuras. Las figuras muestran, en concreto en representación esquemática,

Figura 1:: una forma de realización de la herramienta de mecanización

según la invención en forma de soplete de oxicorte;

Figura 2:: una representación esquemática del desarrollo de las líneas de

campo magnético dentro y fuera del soplete; y

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rodean el cabezal quemador 2 también en dirección coaxial con respecto a su eje central 8, lo que posibilita un registro con simetría de rotación de las líneas de campo magnético 13, tal como se puede ver en la Figura 2. Debido a la disposición asimétrica de la bobina de excitación 6 con respecto a la altura del 5 cuerpo de sensor (piezas 2, 3, 4, 5), también se produce una asimetría inicial correspondiente en la distribución de las líneas de campo. Las dos bobinas de medida 9, 10 están dimensionadas y conectadas eléctricamente entre sí de modo que, a pesar de dicha asimetría, las amplitudes de sus señales de salida con la distancia de trabajo "A" predeterminada se compensan más o menos. La bobina

10 de excitación 6 presenta un plano medio de bobina 14 por encima del cual se extiende una parte de las líneas de campo 13, cuya intensidad de campo es registrada por la bobina de medida superior, y por debajo del cual se extiende una parte de las líneas de campo 13 cuya intensidad de campo es registrada por la bobina de medida inferior 10.

15 A continuación, se describe el procedimiento según la invención para la mecanización de una pieza de trabajo ilustrativa con referencia a la Figura 3.

En la Figura 3, para identificar los componentes del soplete de oxicorte según la invención 1 se utilizan los mismos números de referencia que en la Figura 1. Mediante el generador de tensión alterna 20, en el área de la bobina de excitación 20 6 se genera un campo eléctrico alternante de baja frecuencia, que produce a su vez una polarización magnética del material ferromagnético del cabezal quemador 2, donde el polo norte y el polo sur se alternan con la misma frecuencia. Las líneas de campo magnético 13 generadas por la magnetización alternante fluyen a través del soplete de oxicorte y la pieza de trabajo 7. Así, en las dos bobinas de

25 medida 9, 10 se genera una señal eléctrica con una amplitud opuesta y una posición de fase determinada del paso por cero.

En caso de cambios de la distancia entre el soplete de oxicorte 1 y la pieza de trabajo 7, las líneas de campo se alargan o acortan. De este modo, para las dos bobinas de medida 9, 10 no sólo se produce una variación de la amplitud de la

30 señal respectiva, sino también un desplazamiento de la posición de fase. Para regular la distancia de trabajo no se evalúa la amplitud de la señal de las bobinas de medida 9, 10, sino únicamente los desplazamientos de fase de las tensiones generadas en estas bobinas 9, 10.

La Figura 3 muestra una forma de realización para este tipo de evaluación de la 35 posición de fase de las señales de medición obtenidas mediante el dispositivo

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Claims

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