ES2921723T3 - Máquina de deposición de material para fabricación de piezas - Google Patents

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Abstract

Máquina de deposición de material para fabricación de piezas, que comprende una carcasa estructural (1) con una cámara (2) interior en la que actúa una antorcha por arco (3) para fundir un hilo de material con el que se forman piezas (5) sobre una mesa soporte (6); la antorcha por arco (3) va incorporada en un bastidor (7) dispuesto horizontalmente en la parte superior de la cámara (2), sobre el cual dicha antorcha por arco (3) va montada con un sistema de desplazamiento que es accionado por unos medios actuadores (10) situados en el exterior de la carcasa estructural (1), yendo dispuesta la mesa soporte (6) por debajo del bastidor (7) en un montaje de movimiento relativo de aproximación y separación respecto del mismo; mientras que enfrente de la mesa soporte (6) se halla definida una subcámara lateral (21) provista con una tapa (22) de apertura al exterior, hacia la cual es basculante en volteo la mesa soporte (6) para extraer las piezas (5).

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina de deposición de material para fabricación de piezas
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con la fabricación de piezas por deposición capa a capa de material fundido hasta crear el volumen de la pieza a realizar, proponiéndose a tal efecto una máquina de deposición de material desarrollada con unas características constructivas y funcionales que la hacen ventajosa para llevar a cabo esa función.
Estado de la técnica
Es conocida la fabricación de piezas de formas complicadas con materiales caros, como titanio, inconel, etc., mediante deposición del material de formación fundiéndole en el momento de la deposición, mediante técnicas como las de soldadura por arco, para aplicar el material fundido en la zona correspondiente, creando así directamente el volumen de la pieza a realizar con un óptimo aprovechamiento del material. La técnica anterior según el preámbulo de la reivindicación 1 se desvela en el documento WO 2011/019287 A2.
Se utiliza para ello una antorcha de fusión del material a depositar, el cual se alimenta por medio de un hilo que se suministra en continuo hasta la antorcha de fusión, la cual se tiene que mover sobre las zonas de trabajo para ir formando el volumen de la pieza a realizar mediante capas de deposición del material de formación.
Dicha técnica tiene, por un lado, el problema de la realización de los movimientos necesarios, de la antorcha de fusión y/o de la pieza en formación, para lograr las formas deseadas, ya que se tienen que lograr movimientos precisos y con un total campo de maniobra, no siendo recomendable que los medios actuadores (como motores, etc.) estén cerca del punto de fusión del material de formación de las piezas, dado que las altas temperaturas necesarias para fundir el material de formación son altamente perjudiciales para dichos medios actuadores de los movimientos.
Por otro lado, debido a que algunos materiales de formación, como por ejemplo el titanio, tienden a oxidarse rápidamente al entrar en contacto con la atmósfera, en el espacio donde se funde el material para formar las piezas a realizar, se tiene que establecer una atmósfera artificial con gases inertes (como Argón o Helio), lo cual requiere un ambiente de dichos gases que es compleja de realizar y mantener, como se desvela, por ejemplo, en el documento WO 2011/019287 A2, y que supone una gran pérdida de tiempo, además de un elevado coste económico si cada vez que se retira una pieza fabricada se pierde el gas inerte y se tiene que reponer para la fabricación de otra pieza.
Objeto de la invención
De acuerdo con la invención se propone una máquina de fusión y deposición de material para la fabricación de piezas, la cual se ha desarrollado con unas características que solucionan de una manera eficiente y práctica los movimientos necesarios para efectuar la deposición del material en las zonas necesarias de deposición en las piezas a fabricar, así como el establecimiento de una atmósfera artificial mediante gases inertes, con una mínima pérdida de tiempo y bajo consumo de los gases inertes en la formación de dicha atmósfera artificial para fabricar piezas sucesivas. En la reivindicación 1 se desvela una máquina de deposición de material según la invención. Esta máquina objeto de la invención comprende una carcasa estructural que determina en su interior una cámara, en donde superiormente se dispone un bastidor horizontal en el que va incorporada una antorcha basada en tecnología por arco hasta la que se alimenta un hilo de material a fundir, estando montada dicha antorcha con un sistema de desplazamiento que permite llevarla a cualquier punto de la superficie interna del bastidor, mientras que por debajo va dispuesta una mesa soporte de las piezas a fabricar, la cual es susceptible de movimiento relativo en aproximación y separación respecto del bastidor superior, yendo en un lateral de dicha cámara interior de la carcasa estructural una subcámara provista con una tapa practicable de apertura al exterior, hacia cuya subcámara es basculante en volteo la mesa soporte de las piezas a fabricar, facilitando así la carga y extracción de la pieza a fabricar.
Según una realización, el sistema de desplazamiento de la antorcha por arco se prevé formado por dos traviesas perpendiculares que van dispuestas en montaje de desplazamiento en sendos sentidos ortogonales mediante unos actuadores lineales que son accionados por correspondientes medios actuadores que se disponen en el exterior de la carcasa estructural de la máquina; estando la antorcha por arco a su vez unida a las traviesas portantes mediante un sistema actuador de giro que permite la orientación de la misma.
Se obtiene así una máquina en la que el montaje de la antorcha por arco permite situarla con precisión en cualquier punto para deposición del material de formación de las piezas a realizar, el volumen de las cuales se puede formar mediante superposición de capas de material que son realizables merced al desplazamiento relativo entre la mesa soporte de las piezas y el bastidor portante de la antorcha por arco de fusión del material; todo ello con los medios actuadores de los desplazamientos situados fuera de la cámara en la que se forman las piezas, de manera que las altas temperaturas de fusión del material de formación de las piezas, no afectan a dichos medios actuadores de los movimientos, lo cual evita deterioros, lográndose que la máquina resulta más duradera en buen estado para la función práctica de su aplicación.
Por otro lado, la basculación en volteo de la mesa soporte de las piezas que se fabrican hacia la subcámara lateral, permite la descarga de las piezas fabricadas, a través de dicha subcámara, ya que en esa operación la propia mesa soporte de las piezas establece un cierre de la subcámara por la parte interior, de manera que el gas inerte contenido en la cámara de formación de las piezas para evitar la oxidación del material, queda retenido dentro de la cámara y no se pierde, lo cual evita el coste económico de pérdida del gas, así como de tiempo para efectuar la reposición de dicho gas entre operaciones sucesivas de formación de distintas piezas.
Por todo ello, la máquina preconizada resulta de unas características muy ventajosas para la función práctica de la formación de piezas por deposición de material a la que está destinada, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de las máquinas convencionales de la misma aplicación.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra en perspectiva exterior un ejemplo de realización de la máquina objeto de la invención. La figura 2 es una perspectiva como la de la figura anterior, con la subcámara lateral de la máquina abierta en disposición de descarga de una pieza fabricada.
La figura 3 es una vista lateral seccionada de la máquina en una posición de inicio para la fabricación de una pieza.
La figura 4 es una vista lateral seccionada de la máquina en una posición de terminación de la fabricación de una pieza.
La figura 5 es una vista lateral seccionada de la máquina en una posición de descarga de una pieza fabricada. La figura 6 muestra en perspectiva un ejemplo de realización del bastidor portante de la antorcha de fusión del material de formación de las piezas en la máquina objeto de la invención.
Descripción detallada de la invención
El objeto de la invención se refiere a una máquina para formar piezas mediante deposición directa de un material fundido, permitiendo realizar con precisión y efectividad piezas complejas, en unas condiciones ventajosas.
La máquina preconizada comprende una carcasa estructural (1), la cual determina en su interior una cámara (2) en donde actúa una antorcha por arco (3), hasta la que se alimenta un hilo (4) de material a fundir para formar piezas (5) sobre una mesa soporte (6) mediante acumulación del material fundido en capas superpuestas.
La antorcha por arco (3) va incorporada en un bastidor (7) dispuesto horizontalmente en la parte superior de la cámara (2), yendo dispuesta dicha antorcha por arco (3) en el bastidor (7) mediante un sistema de desplazamiento que permite situarla en cualquier punto del espacio interior del mencionado bastidor (7).
Según una realización práctica, el sistema de desplazamiento de la antorcha por arco (3) comprende dos traviesas (8) perpendiculares, las cuales son desplazables en sendos sentidos ortogonales, estando montadas cada una de ellas sobre dos largueros opuestos del bastidor (7). Las dos traviesas (8) son desplazables sobre los largueros mediante unos actuadores lineales (9) que son accionados por correspondientes medios actuadores (10), que pueden ser motores de cualquier tipo; extendiéndose los actuadores lineales (9) hasta el exterior de la carcasa estructural (1), que es donde se sitúan los medios actuadores (10), los cuales quedan por lo tanto fuera de la influencia de las altas temperaturas que se producen en la cámara (2) por la fusión del material destinado para formar las piezas (5) a fabricar.
La antorcha por arco (3) va unida a las traviesas (8) mediante un acoplamiento deslizante sobre cada una de ellas, de manera que mediante un desplazamiento combinado de dichas traviesas (8), el conjunto actúa como un pantógrafo, permitiendo situar a la antorcha por arco (3) en cualquier punto del espacio interior del bastidor (7) para formar las distintas partes de las piezas (5) a fabricar.
En esa disposición, la antorcha por arco (3) va incorporada además sobre un soporte (11), que es el que va unido a las traviesas (8), sobre el cual dicha antorcha por arco (3) va dispuesta en montaje giratorio, de manera que mediante un correspondiente actuador (12) puede ser orientada para depositar el material fundido en forma adecuada para configurar las distintas partes de las piezas (5) a fabricar.
La mesa soporte (6) sobre la que se forman las piezas (5) a fabricar, va incorporada por su parte en un montaje de desplazamiento relativo en aproximación y separación respecto del bastidor (7), de manera que partiendo de una posición de inicio para formación de una pieza (5), con la mesa soporte (6) situada en una posición próxima a la antorcha por arco (3), mediante sucesivos desplazamientos de separación de la mesa soporte (6) respecto de la antorcha por arco (3) se pueden ir depositando capas sucesivas del material fundido para formar la parte que corresponda de la pieza (5) a fabricar.
Para ello, la mesa soporte (6) puede ser desplazable respecto del bastidor (7) permaneciendo éste fijo, o viceversa, o pueden ser desplazables tanto la mesa soporte (6) como el bastidor (7), en aproximación y separación entre ambos, pero por simplicidad del montaje se prevé que la mesa soporte (6) sea desplazable y el bastidor (7) fijo, yendo para ello la mesa soporte (6) montada sobre un husillo (13) acoplado por medio de una transmisión (14) a un motor actuador (15) que a su vez queda en el exterior de la carcasa estructural (1), sin resultar por lo tanto influenciado por las altas temperaturas que se producen en la cámara (2). En relación con la mesa soporte (6) se dispone un fuelle de protección (16) que es extensible y encogible en función de los momentos de elevación y descenso de la mesa soporte (6), de manera que el fuelle de protección (16) protege al husillo (13) del material a fundir con el que se forman las piezas (5).
La mesa soporte (6) se halla provista en la parte superior con una plataforma (17), la cual va unida al extremo de dicha mesa soporte (6) mediante una articulación (18) en la que va dispuesto un piñón (19), mientras que en una posición de engrane con dicho piñón (19) cuando la mesa soporte (6) se encuentra en la posición inferior de su desplazamiento, va dispuesto un piñón actuador (20) que se halla asociado a un medio de accionamiento de giro (no representado), de manera que mediante dicho piñón actuador (20) puede aplicarse un accionamiento que permite bascular la plataforma (17) en volteo entre una posición abatida sobre la mesa soporte (6) y una posición basculada hacia delante. También, según el diseño, se ha previsto que el medio de accionamiento de giro de dicho piñón actuador (20) quede dispuesto en el exterior de la carcasa estructural (1).
Por otra parte, enfrente de la posición de la mesa soporte (6) se halla definida una subcámara lateral (21), abierta por la parte interior hacia la cámara (2) y por la parte exterior cerrada con una tapa (22) practicable.
De este modo, cuando sobre la mesa soporte (6) se ha terminado la formación de una pieza (5), situando la mesa soporte (6) en la posición inferior, en la que el piñón (19) engrana con el piñón actuador (20), mediante el accionamiento de dicho piñón actuador (20) se puede accionar el basculamiento de la plataforma (17) hacia la subcámara lateral (21), de forma que la pieza (5) se introduce en dicha subcámara lateral (21), quedando la plataforma (17) acoplada sobre la embocadura interior de dicha subcámara lateral (21), como se observa en la figura 5, de forma que abriendo la tapa (22) se puede retirar la pieza (5), como se observa en la figura 2.
Dicha disposición permite llenar la cámara (2) con un gas inerte, como Argón o Helio, para evitar la oxidación del material que se funde para formar las piezas (5) a fabricar, permitiendo descargar las piezas (5) fabricadas, desde la subcámara lateral (21), sin que el gas contenido en la cámara (2) escape y se pierda, ya que el acoplamiento de la plataforma (17) sobre la embocadura interior de la subcámara lateral (21) en la operación de descarga, establece un cierre hermético que permite abrir dicha subcámara lateral (21) para extraer la pieza (5) a retirar, sin que el gas de la cámara (2) salga.
Se logra así una máquina que resulta funcionalmente ventajosa para la formación de piezas (5) mediante deposición directa de material fundido en las zonas a configurar, con una arquitectura de la máquina que resulta dimensionalmente optimizada, de manera que, por ejemplo, con unas dimensiones de la máquina de 2850 milímetros de altura y 2126 milímetros de ancho y de largo, se pueden fabricar piezas de 500 milímetros de alto por 1000 milímetros de ancho y de largo, en unas condiciones de óptimo aprovechamiento del espacio.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Máquina de deposición de material para fabricación de piezas, que comprende una carcasa estructural (1) que determina en su interior una cámara (2) en la que actúa una antorcha por arco (3) para fundir un hilo (4) de material con el que se forman piezas (5) sobre una mesa soporte (6), caracterizada por que la antorcha por arco (3) va incorporada en un bastidor (7) dispuesto horizontalmente en la parte superior de la cámara (2), sobre el cual dicha antorcha por arco (3) va montada con un sistema de desplazamiento que es accionado por unos medios actuadores (10) situados en el exterior de la carcasa estructural (1), yendo dispuesta la mesa soporte (6) por debajo del bastidor (7) en un montaje de movimiento relativo de aproximación y separación respecto del mismo; mientras que enfrente de la posición de la mesa soporte (6) se halla definida una subcámara lateral (21) provista con una tapa (22) practicable de apertura al exterior, hacia la cual es basculante en volteo la mesa soporte (6) para extraer las piezas (5) que se forman sobre ella.
2. Máquina de deposición de material para fabricación de piezas, según la reivindicación 1, caracterizada por que el sistema de desplazamiento de la antorcha por arco (3) comprende dos traviesas (8) perpendiculares, cada una de las cuales está montada sobre dos largueros opuestos del bastidor (7), en disposición de desplazamiento a lo largo de los mismos mediante unos actuadores lineales (9), que son accionados por los medios actuadores (10) situados en el exterior de la carcasa estructural (1).
3. Máquina de deposición de material para fabricación de piezas, según la reivindicación anterior, caracterizada por que la antorcha por arco (3) va unida en acoplamiento deslizante sobre cada una de las traviesas (8), mediante un soporte (11) sobre el que dicha antorcha por arco (3) está dispuesta en montaje giratorio de orientación mediante un actuador (12).
4. Máquina de deposición de material para fabricación de piezas, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la mesa soporte (6) va incorporada en montaje de desplazamiento sobre un husillo (13) que es accionado por un motor actuador (15) situado en el exterior de la carcasa estructural (1).
5. Máquina de deposición de material para fabricación de piezas, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la mesa soporte (6) posee en la parte superior una plataforma (17), la cual está unida al extremo de dicha mesa soporte (6) mediante una articulación (18) en la que está dispuesto un piñón (19) que engrana con un piñón actuador (20) cuando la mesa soporte (6) está en la posición inferior de su desplazamiento de separación respecto del bastidor (7), para el volteo de la plataforma (17) hacia la subcámara lateral (21).
6. Máquina de deposición de material para fabricación de piezas, según la reivindicación anterior, caracterizada por que en el volteo hacia la subcámara lateral (21) la plataforma (17) de la mesa soporte (6) establece un cierre hermético sobre la embocadura interior de dicha subcámara lateral (21).
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