IT202100014804A1 - Metodo di riscaldamento a induzione di un corpo metallico e apparato che attua tale metodo - Google Patents

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo ?METODO DI RISCALDAMENTO A INDUZIONE DI UN CORPO METALLICO E APPARATO CHE ATTUA TALE METODO?

DESCRIZIONE

Ambito dell?invenzione

[0001] La presente invenzione riguarda un metodo per riscaldare un pezzo metallico inducendo in esso delle correnti riscaldanti per induzione elettromagnetica, e a un apparato riscaldatore ad induzione per attuare tale metodo.

[0002] Pi? precisamente, l?invenzione si riferisce un metodo per raffreddare un dispositivo riscaldatore a induzione.

Descrizione della tecnica anteriore

[0003] Sono noti vari riscaldatori ad induzione raffreddati ad acqua come per esempio descritti in US3495063, US3022368, WO2017186963. Questi strumenti servono per riscaldare temporaneamente corpi meccanici, per esempio bulloni da svitare o pezzi da lavorare. I riscaldatori comprendono un manipolo che contiene un?elettronica di potenza e un puntale che, per induzione elettromagnetica pilotata dall?elettronica, scalda il corpo metallico da lavorare.

[0004] In particolare, l?alimentatore, che pu? essere realizzato con varie tecnologie note, ? connesso con un puntale formato da un tubo in rame che termina con almeno una spira, sempre formata da una porzione di tubo in rame, di varia forma a seconda del tipo e della forma dei materiali da riscaldare. Sulla spira terminale pu? essere montato un nucleo in ferrite che aumenta l?efficienza del riscaldamento a induzione.

[0005] Internamente, questi dispositivi prevedono un circuito di passaggio di un liquido di raffreddamento, normalmente contenente acqua. In particolare, il tubo in rame del puntale ? percorso dal liquido di raffreddamento.

[0006] Il raffreddamento a liquido ? richiesto per dissipare la potenza elettrica che si converte in calore e che rischierebbe di rovinare l?elettronica di potenza che alimenta l?elemento riscaldante. Inoltre, il raffreddamento serve per poter impugnare in sicurezza lo strumento, cosa che sarebbe impossibile se questo superasse temperature dell?ordine di 50-60?C.

[0007] Il raffreddamento a liquido, tuttavia, richiede di collegare il circuito di raffreddamento a un serbatoio per alimentare e raccogliere il liquido di raffreddamento, che inoltre deve essere a sua volta raffreddato. Pertanto, ? necessario prevedere uno scambiatore di calore come un radiatore. Tutto ci? comporta un peso e un ingombro notevole dell?apparecchiatura completa del circuito di alimentazione e del sistema di scambio termico, oltre a complicarne il trasporto da un punto di utilizzo a un altro di un ambiente di lavoro come un?officina. ? altres? richiesta una sorveglianza della disponibilit? di liquido nel serbatoio.

[0008] Inoltre, la compresenza di un circuito del liquido di raffreddamento, in particolare acqua, e di connessioni elettriche nel dispositivo, in particolare l?uso del medesimo tubo per far passare i cavi di potenza e per convogliare il liquido di raffreddamento richiede una notevole cura nel realizzare collegamenti sigillati e isolati, per garantire un uso sicuro.

Sintesi dell?invenzione

[0009] ? quindi scopo della presente invenzione fornire un metodo e un apparato per il riscaldamento a induzione di un corpo meccanico che non richieda l?impiego di accessori ingombranti come serbatoi di accumulo/alimentazione e scambiatori di calore, in modo da semplificare il trasporto, l?installazione, l?uso e la manutenzione del dispositivo rispetto alle apparecchiature di tecnica anteriore

[0010] ? anche scopo dell?invenzione fornire un siffatto apparato che sia di costruzione pi? semplice rispetto ai dispositivi di tecnica anteriore, in particolare, in relazione agli isolamenti elettrici necessari.

[0011] ? poi scopo dell?invenzione fornire un siffatto apparato che sia intrinsecamente pi? sicuro rispetto ai dispositivi di tecnica anteriore.

[0012] Gli scopi sopra indicati sono raggiunti da un metodo e da un apparato per riscaldare a induzione un corpo metallico, per esempio un bullone da svitare o un pezzo da lavorare, come definiti rispettivamente nelle rivendicazioni 1 e 7. Varianti e forme realizzative vantaggiose di detto metodo e di detto dispositivo sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.

[0013] Secondo un aspetto dell?invenzione, un metodo per eseguire un riscaldamento di un corpo metallico a induzione prevede le fasi di:

- predisposizione di un apparato riscaldatore a induzione comprendente:

- una porzione d?impugnatura cava;

- un circuito elettrico induttore in cui almeno una spira induttrice cava ? disposta in corrispondenza di una porzione di estremit? di un supporto allungato 21 che si estende dalla porzione d?impugnatura cava;

- un percorso di raffreddamento ovvero una via di passaggio di raffreddamento definita internamente alla porzione d?impugnatura cava e all?almeno una spira induttrice cava;

- un?unit? di generazione elettrica disposta per alimentare una corrente alternata al circuito elettrico induttore;

- un trasformatore di corrente tra l?unit? di generazione elettrica e il circuito elettrico induttore, disposto all?interno della porzione d?impugnatura cava,

- un elemento di comando di attivazione/arresto azionabile da un operatore e configurato per generare une segnale di attivazione/arresto riscaldamento;

il metodo comprendendo inoltre le fasi di:

- definizione di:

- un tempo massimo di riscaldamento per ciclo di riscaldamento e di

- un tempo di inibizione massimo;

- identificazione di una potenza elettrica necessaria per il riscaldamento;

- attivazione, attraverso l?elemento di comando, di un ciclo di riscaldamento comprendente le fasi di:

- convogliamento di un flusso di aria compressa di raffreddamento avente una pressione predeterminata attraverso il percorso di raffreddamento;

- alimentazione elettrica di una corrente alternata di lavoro attraverso il circuito elettrico induttore, la corrente alternata di lavoro avendo: - una frequenza di lavoro prossima a una frequenza di risonanza di una combinazione del circuito elettrico induttore e del corpo metallico;

- un?intensit? di lavoro tale da determinare un?erogazione della potenza elettrica attraverso l?almeno una spira induttrice cava; la fase di convogliamento del flusso di aria compressa di raffreddamento essendo mantenuta durante la fase di alimentazione elettrica, - conteggio di un tempo di riscaldamento trascorso a partire da quando ha inizio la fase di alimentazione elettrica;

- verifica di presenza del segnale di arresto riscaldamento;

- confronto del tempo di riscaldamento trascorso con il tempo massimo di riscaldamento,

in cui, al verificarsi di almeno una condizione scelta tra:

- una condizione in cui il tempo di riscaldamento trascorso eguaglia o supera il tempo massimo di riscaldamento;

- una condizione in cui ? presente il segnale di arresto riscaldamento,

vengono eseguite fasi di:

- interruzione dell?alimentazione elettrica, e

- disabilitazione dell?elemento di comando;

in cui sono previste ulteriori fasi di:

- conteggio di un tempo di inibizione trascorso a partire dalla fase di interruzione dell?alimentazione elettrica;

- confronto del tempo di inibizione trascorso con il tempo di inibizione massimo

in cui, al verificarsi di una condizione in cui il tempo di inibizione trascorso eguaglia o supera il tempo di inibizione massimo, viene eseguita una fase di riabilitazione dell?elemento di comando.

[0014] Secondo un altro aspetto dell?invenzione, un apparato per eseguire un riscaldamento di un corpo metallico a induzione comprende:

- una porzione d?impugnatura cava;

- un supporto allungato 21 che si estende dalla porzione d?impugnatura cava;

- un circuito elettrico induttore comprendente almeno una spira induttrice cava disposta in corrispondenza di una porzione di estremit? del supporto allungato 21;

- un percorso di raffreddamento ovvero una via di passaggio di raffreddamento definita internamente alla porzione d?impugnatura cava e all?almeno una spira induttrice cava;

- un?unit? di generazione elettrica disposta per alimentare una corrente alternata al circuito elettrico induttore;

- un trasformatore di corrente tra l?unit? di generazione elettrica e il circuito elettrico induttore, disposto all?interno della porzione d?impugnatura cava,

- una sezione di alimentazione di aria compressa di raffreddamento nel percorso di raffreddamento, comprendente un dispositivo attuatore di flusso configurato per consentire/impedire il trasferimento di un flusso di aria compressa di raffreddamento da una sorgente di aria compressa al percorso di raffreddamento;

- un elemento di comando di attivazione/arresto azionabile da un operatore e configurato per generare un segnale di attivazione/arresto del riscaldamento; - un?unit? di controllo configurata per ricevere il segnale di attivazione/arresto del riscaldamento dall?elemento di comando,

l?unit? di controllo essendo configurata per:

- ricevere impostazioni di

- un tempo massimo di riscaldamento per ciclo di riscaldamento, e di

- un tempo di inibizione massimo;

- ricevere il segnale di attivazione/arresto riscaldamento dall?elemento di comando;

- al ricevimento del segnale di attivazione riscaldamento,

- trasferire un segnale di apertura al dispositivo attuatore di flusso per convogliare il flusso di aria compressa di raffreddamento attraverso il percorso di raffreddamento, e

- trasferire un segnale di alimentazione elettrica all?unit? di generazione elettrica per alimentare una corrente alternata di lavoro attraverso il circuito elettrico induttore, la corrente alternata di lavoro avendo:

- una frequenza di lavoro prossima a una frequenza di risonanza di una combinazione del circuito elettrico induttore e del corpo metallico;

- un?intensit? di lavoro tale da determinare un?erogazione della potenza elettrica attraverso l?almeno una spira induttrice cava; - conteggiare un tempo di riscaldamento trascorso; - verificare una ricezione del segnale di arresto;

- confrontare il tempo di riscaldamento trascorso con il tempo massimo di riscaldamento

l?unit? di controllo essendo inoltre configurata, al verificarsi di almeno una condizione scelta tra una condizione in cui il tempo di riscaldamento trascorso eguaglia o supera il tempo massimo di riscaldamento, e una condizione in cui viene ricevuto il segnale di arresto, per: - trasferire un segnale di interruzione di alimentazione elettrica all?unit? di generazione elettrica per interrompere la corrente alternata di lavoro;

- disabilitare l?elemento di comando;

- conteggiare un tempo di inibizione trascorso;

- confrontare il tempo di inibizione trascorso con il tempo di inibizione massimo

l?unit? di controllo essendo inoltre configurata, al verificarsi di una condizione in cui il tempo di inibizione trascorso eguaglia o supera il tempo di inibizione massimo, per:

- riabilitare l?elemento di comando.

[0015] Al verificarsi di una condizione in cui il tempo di inibizione trascorso eguaglia o supera il tempo di inibizione massimo, pu? inoltre essere eseguita una fase di interruzione della fase di convogliamento del flusso di aria compressa di raffreddamento. A tal fine, l?unit? di controllo dell?apparato sopra definito pu? inoltre essere configurata per trasferire un segnale di chiusura al dispositivo attuatore di flusso per interrompere il flusso di aria compressa di raffreddamento, al verificarsi della condizione in cui il tempo di inibizione trascorso eguaglia o supera il tempo di inibizione massimo. Si evita in tal modo un inutile consumo di aria compressa e di eventuali associati costi di compressione.

[0016] Il metodo e l?apparato sopra definiti si basano sull?impiego di aria compressa come fluido di raffreddamento, e permettono quindi di evitare gli inconvenienti, sopra descritti, connessi con l?impiego di un liquido per raffreddare, in particolare, la porzione di impugnatura e i componenti elettrici/elettronici ivi contenuti. Al tempo stesso, il metodo e l?apparato della presente invenzione permettono di contenere la temperatura del dispositivo induttore entro limiti accettabili per preservare la funzionalit? dei componenti elettrici e la manovrabilit? da parte dell?operatore, a dispetto del coefficiente di scambio limitato che un gas come l?aria pu? offrire rispetto a un liquido.

[0017] Ci? ? reso possibile grazie all?effetto combinato di almeno due caratteristiche.

[0018] Da un lato, l?uso di aria compressa, per esempio alle pressioni specificate pi? avanti, permette di ottenere coefficienti di scambio termico ragionevoli, anche se inferiori a quelli caratteristici dell?impiego di un liquido come fluido di raffreddamento.

[0019] Da un altro lato, la limitazione imposta alla durata della fase di riscaldamento a un tempo massimo di poche decine di secondi, impedisce che si raggiungano temperature troppo elevate pur utilizzando aria per raffreddare, anzich? per esempio acqua. Il tempo di inibizione massimo che segue il tempo di riscaldamento, durante il quale l?operatore non ha la possibilit? di far passare corrente nel circuito induttore, permette poi un raffreddamento sufficiente per poter eseguire un nuovo ciclo di riscaldamento a induzione in sicurezza.

[0020] Gli inventori hanno infatti rilevato che un tempo di riscaldamento quale quello sopra indicato ? ampiamente sufficiente per svolgere la maggior parte delle operazioni di riscaldamento per induzione che si svolgono in un?officina, per esempio il riscaldamento di bulloni da svitare.

[0021] Inoltre, il tempo di inibizione massimo imposto all?operatore non costituisce un impedimento o un limite all?operabilit? dell?apparato, rispetto ai tradizionali dispositivi raffreddati ad acqua. Infatti Gli inventori hanno anche considerato che normalmente, anche in caso di lavori che richiedono il riscaldamento in tempi ravvicinati di pi? componenti, per esempio una pluralit? di bulloni che uniscono due pezzi meccanici, le fasi di riscalamento sono in genere seguite da fasi di trattamento dei pezzi, per esempio la battitura e/o lo svitamento stesso dei bulloni, per cui non ? in genere necessaria la nuova disponibilit? immediata del riscaldamento a induzione dopo ogni singola fase di riscaldamento.

[0022] L?elemento di comando ha preferibilmente la forma di un pulsante disposto per esempio in corrispondenza della porzione d?impugnatura cava o manipolo. In particolare, pu? essere previsto un medesimo pulsante per l?attivazione e per l?interruzione volontaria del ciclo di riscaldamento. In partica, l?alimentazione della corrente alternata di lavoro al circuito di indizione si interrompe con una nuova pressione sul pulsante o al raggiungimento del tempo massimo di riscaldamento preimpostato nell?unit? di controllo dell?apparato. In quest?ultimo caso, Il sistema rimane in uno stato di ?recupero? o ?recovery? per un tempo necessario al raffreddamento dei componenti elettrici contenuti nel manipolo, e del manipolo stesso. Tale stato di recupero viene preferibilmente segnalato dall?elettronica di comando. Al termine del tempo di recupero, l?elettrovalvola dell?aria compressa di raffreddamento pu? vantaggiosamente ma non necessariamente chiudersi, e il pulsante di attivazione viene riabilitato, per cui l?apparato torna ad essere nuovamente a disposizione per un nuovo ciclo di riscaldamento a induzione. Ance questo evento pu? essere vantaggiosamente oggetto di un messaggio di notifica, per esempio, sull?elettronica di comando.

[0023] L?alimentazione della corrente alternata di lavoro al circuito di induzione pu? comunque anche vantaggiosamente interrompersi, come descritto nel seguito, al raggiungimento di una temperatura massima di sicurezza per l?elettronica e/o per il trasformatore contenuto nel manipolo.

[0024] Il manipolo pu? essere inoltre dotato di un pulsante per il comando dell?erogazione di potenza. In tal modo, tramite l?elettronica di comando, pu? essere impostato il livello di potenza con il quale riscaldare il pezzo metallico in lavorazione.

[0025] Per esempio, la sorgente di aria compressa pu? essere una rete di aria compressa disponibile in un?officina o in uno stabilimento, o una bombola di aria compressa provvista di riduttore di pressione, o un compressore, e, nei primi due casi il dispositivo attuatore di flusso pu? essere una valvola di intercettazione 62 provvista di attuatore elettrico a solenoide, mentre nell?ultimo caso il dispositivo attuatore di flusso pu? essere un rel? configurato per azionare un compressore.

[0026] In particolare, la pressione dell?aria compressa ? compresa tra 1 e 4 bar relativi, pi? in particolare tra 1 e 2 bar relativi. Tali pressioni sono facilmente ottenibili da una comune rete di aria compressa disponibile in un?officina o in uno stabilimento, o, in mancanza, da una bombola di aria compressa provvista di riduttore di pressione, o anche impiegando macchine di costo limitato come piccoli compressori.

[0027] Preferibilmente, il tempo massimo di riscaldamento per ciclo di riscaldamento ? compreso tra 10 e 30 secondi, pi? preferibilmente tra 15 e 25 secondi, ancor pi? preferibilmente tale tempo massimo di riscaldamento ? prossimo a 20 secondi.

[0028] Preferibilmente, il tempo di inibizione massimo ? compreso tra 40 e 80 secondi, pi? preferibilmente tra 50 e 70 secondi, ancor pi? preferibilmente tale tempo di inibizione massimo ? prossimo a 60 secondi.

[0029] Vantaggiosamente, il ciclo di riscaldamento prevede inoltre, prima della fase di alimentazione della corrente alternata di lavoro, una fase di controllo di connessione del carico al circuito elettrico induttore, comprendente a sua volta fasi di:

- verifica di presenza del corpo metallico in corrispondenza della spira induttrice cava mediante alimentazione di una corrente di prova predeterminata nel circuito elettrico induttore, la corrente di prova avendo un?intensit? inferiore alla intensit? di lavoro; - al verificarsi di una condizione di mancata presenza del corpo metallico, blocco della fase di alimentazione elettrica e, preferibilmente, generazione di un relativo messaggio di notifica.

[0030] Preferibilmente, durante il ciclo di riscaldamento, viene eseguita una fase di verifica del flusso di aria compressa di raffreddamento, comprendente a sua volta le fasi di:

- rilevazione della pressione o della portata d?aria in una sezione del percorso di raffreddamento, preferibilmente in corrispondenza dell?uscita del percorso di raffreddamento,

- confronto della pressione o della portata con un rispettivo valore minimo predeterminato;

- al verificarsi di una condizione di difetto di flusso, in cui la pressione o portata ? inferiore al rispettivo valore minimo, arresto o blocco dell?alimentazione elettrica e, preferibilmente, generazione di un relativo messaggio di notifica.

[0031] A tal fine, l?apparato sopra definito pu? inoltre comprendere un sensore configurato per operare come uno strumento di misura scelto tra un pressostato e un flussostato, disposto lungo il percorso di raffreddamento, in particolare in corrispondenza di un?uscita del percorso di raffreddamento, il sensore essendo configurato per trasferire all?unit? di controllo un segnale di allarme scelto rispettivamente tra un segnale di bassa pressione e un segnale di bassa portata d?aria nel percorso di raffreddamento, e l?unit? di controllo ? inoltre configurata per:

- verificare la presenza del segnale di allarme;

- in presenza del segnale di allarme, disabilitare il segnale di alimentazione elettrica all?unit? di generazione, interrompendo quindi l?alimentazione elettrica al circuito induttore e, vantaggiosamente, generare un relativo messaggio di notifica.

[0032] In tal modo, se si verifica un?interruzione o un?anomalia del flusso di aria compressa di raffreddamento, in qualsiasi momento del processo di riscaldamento per induzione, viene interrotta l?erogazione della corrente al circuito di induzione evitando surriscaldamenti locali che possono compromettere il trasformatore contenuto nel manipolo ed eventualmente creare disagio o infortunio all?operatore che impugna il manipolo.

[0033] Il sensore pu? essere un pressostato o un flussostato, o una combinazione dei due, oppure un misuratore di pressione e/o di portata dalle cui misure continue, acquisite dall?unit? di controllo dell?apparato, possano essere estratte soglie di pressione o portata corrispondenti alla condizione di difetto di flusso.

[0034] Disponendo tale sensore sul ramo di ritorno del circuito dell?aria compressa di raffreddamento, ? possibile intervenire in varie condizioni, in particolare se manca l?aria in ingresso, se l?elettrovalvola non funziona a dovere, se ci sono problemi sul circuito di andata, se ci sono perdite sul manipolo o se ci sono problemi sul circuito di ritorno.

[0035] In particolare, se la fase di verifica di flusso di aria compressa di raffreddamento viene eseguita immediatamente dopo la fase di attivazione del ciclo di riscaldamento, sono previste fasi di:

- conteggio di un tempo di prova raffreddamento trascorso a partire da quando ha inizio la fase di convogliamento; - confronto del tempo di prova raffreddamento trascorso con un predeterminato tempo limite di prova di raffreddamento;

e la fase di blocco dell?alimentazione elettrica viene eseguita al verificarsi contemporaneo della condizione di difetto di flusso e di una condizione in cui il tempo di prova raffreddamento trascorso eguaglia o ? superiore al tempo limite di prova di raffreddamento. In altre parole, se entro pochi secondi il pressostato o il flussostato, preferibilmente montato al ramo di ritorno del percorso dell?aria compressa di raffreddamento, non segnala il corretto passaggio di aria compressa, l?erogazione della corrente al circuito elettrico induttore si interrompe.

[0036] A tal fine, l?unit? di controllo dell?apparato ? inoltre configurata, al ricevimento del segnale di attivazione, per:

- conteggiare un tempo di prova raffreddamento trascorso a partire dal ricevimento del segnale di attivazione; - confrontare il tempo di prova raffreddamento trascorso con un predeterminato tempo limite di prova di raffreddamento;

- al verificarsi contemporaneo della condizione di difetto di flusso e di una condizione in cui il tempo di prova raffreddamento trascorso eguaglia o ? superiore al tempo limite di prova di raffreddamento, disabilitare il segnale di alimentazione elettrica e, vantaggiosamente, generare un relativo messaggio di notifica.

[0037] Anche in questo caso, tale evento pu? essere accompagnato da una notifica percepibile dall?operatore, ovvero un messaggio di anomalia e/o di allarme generico o provvisto di specificazione dell?evento causante il blocco.

[0038] Preferibilmente, il tempo limite di prova di raffreddamento ? compreso tra 3 e 10 secondi, pi? preferibilmente tra 5 e 8 secondi.

[0039] In particolare, prima della fase di alimentazione elettrica, ? prevista una fase di identificazione ovvero ricerca della frequenza di lavoro da assegnare alla corrente alternata che alimenta il circuito elettrico induttore, comprendente a sua volta fasi di:

- alimentazione di una corrente di ricerca predeterminata nel circuito elettrico induttore, la corrente di ricerca avendo un?intensit? inferiore alla intensit? di lavoro e una frequenza di ricerca superiore a una frequenza di risonanza attesa;

- diminuzione progressiva della frequenza di ricerca, durante la quale vengono eseguite fasi di:

- misura di uno sfasamento tra la corrente di ricerca e un a corrispondente tensione applicata al circuito elettrico induttore;

- confronto dello sfasamento con un valore massimo ammissibile di sfasamento, tale da poter considerare tale sfasamento come sostanzialmente nullo;

e, al verificarsi di una condizione scelta tra una condizione in cui lo sfasamento ? inferiore al valore massimo ammissibile di sfasamento e una condizione in cui ? raggiunto un valore minimo ammissibile di sfasamento, vengono eseguite fasi di:

- interruzione della fase di diminuzione progressiva della frequenza di ricerca;

- aumento della intensit? della corrente di ricerca fino a raggiungere l?intensit? di lavoro.

[0040] Preferibilmente, la frequenza di lavoro della corrente alternata alimentata al circuito induttore viene controllata o ?inseguito? durante l?intera fase di alimentazione elettrica, adottando con lo stesso criterio di realizzare uno sfasamento tecnicamente uguale a zero tra la corrente alimentata e la tensione applicata al circuito induttore.

[0041] Vantaggiosamente, durante il ciclo di riscaldamento ? comunque prevista una routine controllo della temperatura raggiunta dall?elettronica di potenza, ovvero dal trasformatore contenuto del manipolo impugnabile dall?operatore, tenendo presente una temperatura limite di sicurezza predefinita per tale elettronica. A tale scopo, l?apparato prevede un sensore di temperatura predisposto in corrispondenza del manipolo. La routine di controllo della temperatura prevede in particolare le fasi di:

- rilevazione della temperatura dell?elettronica di potenza;

- confronto della temperatura dell?elettronica di potenza con la temperatura limite di sicurezza predeterminata; - al verificarsi di una condizione in cui la temperatura dell?elettronica di potenza supera la temperatura limite di sicurezza, interruzione della fase di alimentazione della corrente alternata di lavoro, e, preferibilmente, generazione di un relativo messaggio di notifica;

- confronto della temperatura dell?elettronica di potenza con una temperatura di ripristino predeterminata, inferiore di una quantit? predeterminata alla temperatura limite di sicurezza;

- al verificarsi di una condizione in cui la temperatura dell?elettronica di potenza diventa inferiore alla temperatura di ripristino, interruzione della fase di alimentazione della corrente alternata di lavoro, riabilitazione dell?elemento di comando e, preferibilmente, generazione di un relativo messaggio di notifica.

[0042] Pertanto, la macchina torna pienamente funzionante quando la temperatura dell?elettronica ? scesa di una quantit? predeterminata al di sotto della temperatura di sicurezza.

[0043] Preferibilmente la temperatura di sicurezza ? scelta tra 45 e 65?C, pi? preferibilmente tra 50?C e 60?C.

Breve descrizione dei disegni

[0044] Ulteriori caratteristiche e/o vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiaramente con la descrizione che segue di varianti e forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

? La figura 1 ? uno schema a blocchi di un apparato per riscaldare a induzione un corpo metallico, secondo l?invenzione;

? la figura 2 ? un diagramma di flusso di un metodo per riscaldare a induzione un corpo metallico, secondo l?invenzione;

? la figura 3 ? un diagramma di flusso di una fase di verifica preliminare della regolarit? del flusso di aria compressa di raffreddamento, in accordo con una variante del metodo secondo l?invenzione;

? la figura 4 ? un diagramma di flusso di una fase di verifica preliminare della regolarit? del flusso di aria compressa di raffreddamento, in accordo con una variante del metodo secondo l?invenzione;

? la figura 5 ? un diagramma di flusso di una fase preliminare di fase di determinazione della frequenza della corrente alternata di lavoro, in accordo con un?ulteriore variante del metodo secondo l?invenzione; ? la figura 6 ? una vista in sezione longitudinale schematica di un dispositivo mobile di riscaldamento di un apparato secondo in accordo con una forma realizzativa dell?invenzione;

? le figure 7 e 8 sono viste in sezione longitudinale parziali ingrandite di dettagli del dispositivo di figura 6;

? la figura 9 ? un diagramma a blocchi che mostra un?unit? di generazione elettrica e una sezione di alimentazione e scarico di un apparato secondo l?invenzione;

? la figura 7 ? un diagramma che mostra l?andamento della temperatura misurata in corrispondenza dell?elettronica del dispositivo in un ciclo di riscaldamento.

Descrizione di alcune forme realizzative preferite [0045] Con riferimento alla figura 1, un apparato per riscaldare un corpo metallico a induzione, tipicamente un pezzo meccanico da lavorare, comprende un dispositivo portatile 1 di riscaldamento per induzione, un?unit? di generazione elettrica 40 e una sezione 60 di alimentazione e scarico di aria compressa di raffreddamento 2,3.

[0046] Il dispositivo portatile 1 comprende una porzione d?impugnatura cava o manipolo 10, un supporto allungato 21 che si estende dal manipolo 10 e almeno una spira induttrice cava 32 disposta in corrispondenza di un?estremit? del supporto allungato 21 opposta al manipolo 10. La spira induttrice cava 32 fa parte di un circuito elettrico induttore 30 che riceve un?alimentazione elettrica da un trasformatore di corrente 50 alloggiato nel manipolo 10. All?interno del manipolo 10 e della spira induttrice cava 32 ? prevista una via di passaggio di raffreddamento 70 ovvero ? previsto un percorso di flusso di raffreddamento 70 per il passaggio di aria compressa di raffreddamento 2, per asportare almeno in parte il calore generato dalla corrente che circola negli avvolgimenti del trasformatore 50 e nella spira induttrice 32, oltre al calore che la spira induttrice 32 riceve dal corpo sottoposto a riscaldamento per induzione.

[0047] La sezione 60 di alimentazione e scarico di aria compressa di raffreddamento comprende un dispositivo attuatore di flusso 62 configurato per consentire/impedire il trasferimento di un flusso di aria compressa di raffreddamento 2 da una sorgente 4 di aria compressa al percorso di raffreddamento 70. La sorgente di aria compressa pu? essere un qualsiasi dispositivo in grado di erogare aria compressa, in particolare, a una pressione compresa tra 1 e 4 bar relativi, preferibilmente compresa tra 1 e 2 bar relativi. Per esempio, la sorgente 4 di aria compressa pu? essere una comune rete di aria compressa disponibile in un?officina o in uno stabilimento, o una bombola di aria compressa provvista di riduttore di pressione, o un compressore. Nei primi due casi il dispositivo attuatore di flusso pu? essere, come mostrato per esempio in figura 9, una valvola di intercettazione 62 provvista di attuatore elettrico a solenoide, mentre nell?ultimo caso pu? essere un rel? configurato per azionare un compressore.

[0048] La sezione 60 di alimentazione e scarico di aria compressa ? inoltre configurata per trasferire aria compressa usata 3 in uscita dal percorso di raffreddamento 70 a un dispositivo di scarico 5, normalmente atmosferico.

[0049] L?unit? di generazione elettrica 40, mostrata in figura 9, ? disposta per alimentare una corrente alternata al trasformatore di corrente 50 attraverso conduttori di connessione 49, e insieme al trasformatore di corrente 50 ? configurata per alimentare una corrente alternata di lavoro al circuito induttore 30.

[0050] L?apparato prevede inoltre un elemento di comando 41 di attivazione/arresto azionabile da un operatore, preferibilmente disposto o sul manipolo 10, in particolare nella forma di un pulsante, e configurato per generare segnali 48 di attivazione/arresto del riscaldamento, e un?unit? di controllo 80 configurata per ricevere tali segnali 48 di attivazione/arresto dall?elemento di comando 41.

[0051] L?unit? di controllo 80 ? configurata per eseguire le fasi del metodo per riscaldare un corpo metallico mediante induzione in esso di correnti parassite rappresentato nel diagramma di flusso di figura 2 e descritto nel seguito.

[0052] Il metodo prevede una fase preliminare 101 di definizione di un tempo massimo di riscaldamento ?H per ciclo di riscaldamento e di un tempo di inibizione massimo ?I. Nell?apparato secondo l?invenzione, l?unit? di controllo 80 ? configurata per ricevere e memorizzare le impostazioni di tali parametri. Il metodo prevede poi un?ulteriore fase preliminare 102 di identificazione della potenza elettrica richiesta per eseguire il riscaldamento del pezzo metallico in lavorazione, non mostrato, al fine di predisporre un?elettronica di comando 42 dell?unit? di generazione elettrica 40 all?erogazione di detta potenza.

[0053] ? poi prevista una fase di attivazione 103 del ciclo di riscaldamento, cio? del riscaldamento a induzione del corpo o pezzo metallico, attraverso l?elemento o pulsante di comando 41 di attivazione/arresto.

[0054] Il ciclo di riscaldamento comprende fondamentalmente una fase di convogliamento 110 di un flusso dell?aria compressa di raffreddamento 2 attraverso il percorso di raffreddamento 70, e una fase di alimentazione 150 di una corrente alternata di lavoro attraverso il circuito elettrico induttore 30, durante la quale viene mantenuta attiva la fase di convogliamento 110 dell?aria compressa.

[0055] In particolare, l?unit? di controllo 80 ? configurata per recepire un segnale 48 di attivazione riscaldamento dall?elemento di comando di attivazione/arresto 41 e per azionare, da un lato, il dispositivo attuatore di flusso 62 della sezione 60 di alimentazione dell?aria compressa, per esempio, nella forma realizzativa rappresentata schematicamente in figura 9, trasferendo un segnale 81 di apertura alla valvola di intercettazione 62 in modo da attivare il flusso di aria compressa di raffreddamento 2. Da un altro lato l?unit? di controllo 80 ? configurata per azionare l?elettronica di potenza 42 in modo da erogare la corrente alternata di lavoro al circuito induttore 30 attraverso i conduttori 49 e il trasformatore di corrente 50 (figura 1).

[0056] Come descritto pi? avanti, prima dell?attivazione della fase di alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro, alcune varianti del metodo e corrispondenti forme realizzative dell?apparato possono prevedere delle fasi di verifica per salvaguardare l?apparato e/o renderne pi? sicuro ed efficiente l?esercizio.

[0057] Come noto nella tecnica del riscaldamento per induzione, la corrente alternata di lavoro ha preferibilmente una frequenza di lavoro sostanzialmente uguale alla frequenza di risonanza dell?assieme formato dal circuito elettrico induttore 30 e dal corpo metallico sottoposto a riscaldamento, non mostrato. L?intensit? della corrente alternata di lavoro ? scelta in modo da ottenere un?erogazione della potenza elettrica precedentemente determinata, attraverso il circuito induttore 30, pi? in particolare attraverso la spira induttrice 32 o le spire induttrici 32.

[0058] La fase di alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro, per ciascun ciclo di riscaldamento o ciclo di riscaldamento, ha una durata massima prefissata, pari al tempo massimo di riscaldamento ?H, precedentemente impostato (fase 101).

[0059] Insieme alla fase di alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro ? infatti prevista l?attivazione di un timer, in particolare residente nell?unit? di controllo 80, per eseguire una fase di conteggio 160 del tempo di riscaldamento trascorso ?eH da quando ha avuto inizio l?alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro.

[0060] Il ciclo di riscaldamento pu? essere tuttavia interrotto dall?operatore prima dello scadere del tempo massimo di riscaldamento ?H, in particolare, agendo una seconda volta sull?elemento di comando 41 di attivazione/arresto. In tal caso, in particolare, viene emesso un segnale 48 di arresto riscaldamento che l?unit? di controllo 80 ? configurata per ricevere.

[0061] In altre parole, al verificarsi di almeno una condizione tra lo scadere del tempo massimo di riscaldamento ?H e la presenza del segnale 48 di arresto riscaldamento il metodo prevede una fase di interruzione 168 dell?alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro. Pi? in dettaglio, come mostra la figura 2, sono previste fasi di verifica 161 della presenza del segnale 48 di arresto riscaldamento e di confronto 162 del tempo di riscaldamento trascorso ?eH con il tempo massimo di riscaldamento ?H. Al verificarsi di una condizione in cui ? presente il segnale 48 di arresto riscaldamento e/o di una condizione in cui il tempo di riscaldamento trascorso ?eH ha raggiunto il tempo massimo di riscaldamento ?H, viene eseguita la fase di interruzione 168 dell?alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro.

[0062] In particolare, al verificarsi di almeno una di tali condizioni, l?unit? di controllo 80 ? configurata per trasferire un segnale 83 di interruzione di alimentazione elettrica all?elettronica di potenza 42 per interrompere la corrente alternata di lavoro e per disabilitare l?elemento di comando 41 di attivazione/arresto, in modo che un?ulteriore azione di un operatore sull?elemento di comando 41 non dia luogo a una nuova fase di alimentazione di corrente alternata al trasformatore di corrente 50 e al circuito induttore 30.

[0063] Il tempo massimo di riscaldamento ?H per ciclo di riscaldamento ? preferibilmente compreso tra 10 e 30 secondi, pi? preferibilmente tra 15 e 25 secondi, in particolare il tempo massimo di riscaldamento ? prossimo a 20 secondi.

[0064] Tale massima durata ?H della fase di alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro e, quindi, del riscaldamento per induzione ? infatti sufficiente, nella quasi totalit? dei casi pratici, per raggiungere una temperatura del pezzo riscaldato idonea per la successiva operazione cui questo deve essere sottoposto, per esempio un bullone che debba essere svitato. Al tempo stesso, il raffreddamento che l?aria compressa di raffreddamento 2 compie attraversando il percorso di raffreddamento 70 ? sufficiente ad evitare che nel dispositivo portatile 1 di riscaldamento per induzione, in particolare nel manipolo 10 e nella spira induttrice 32, si raggiungano temperature tali da impedire la presa del manipolo da parte dell?operatore, o addirittura tali da causare ustioni a quest?ultimo, e tali da compromettere la funzionalit? della spira induttrice 32.

[0065] Inoltre, la disattivazione dell?elemento di comando 41 di attivazione/arresto impedisce di procedere ad una nuova fase di riscalamento e, quindi, impedisce il surriscaldamento del dispositivo portatile 1.

[0066] Dopo l?interruzione 168 dell?alimentazione della corrente alternata di lavoro e la disabilitazione 169 dell?elemento di comando 41, quest?ultimo rimane disabilitato per una durata pari al tempo di inibizione massimo ?I precedentemente impostato. Tale stato viene indicato come condizione di ?recupero? dell?apparato.

[0067] A tal fine, quando hanno luogo le fasi di interruzione 168 dell?alimentazione elettrica e di disabilitazione 169 dell?elemento di comando 41, ? prevista l?attivazione di un ulteriore timer, in particolare residente nell?unit? di controllo 80, per eseguire una fase di conteggio 170 del tempo di inibizione trascorso ?eI da quando hanno avuto luogo tali due eventi.

[0068] Allo scadere del tempo massimo di riscaldamento ?H, il metodo prevede una fase di riabilitazione 178 dell?elemento di comando 41 di attivazione/arresto. Pi? in dettaglio, come mostra la figura 2, ? prevista una fase di confronto 171 del tempo di inibizione trascorso ?eI con il tempo massimo di inibizione ?I. Al verificarsi di una condizione in cui il tempo di riscaldamento trascorso ?eI ha raggiunto il tempo di inibizione massimo ?HI, viene eseguita almeno una fase di riabilitazione 178 dell?elemento di comando 41 di marcia/arresto.

[0069] In particolare, al verificarsi di tale condizione, l?unit? di controllo 80 ? configurata per riabilitare l?elemento di comando 41 di attivazione/arresto, in modo che l?operatore possa dare inizio a un nuovo ciclo di riscaldamento a induzione. Preferibilmente, l?unit? di controllo 80 ? configurata per emettere una segnalazione di detta riabilitazione avvenuta.

[0070] Il tempo di inibizione massimo ?I ? preferibilmente compreso tra 40 e 80 secondi, pi? preferibilmente tra 50 e 70 secondi, in particolare il tempo di inibizione massimo ? prossimo a 60 secondi. Tale durata ?I della fase di non utilizzabilit? dell?apparato non risulta infatti penalizzante nella quasi totalit? dei casi pratici, poich? in genere l?operatore, prima di dover procedere a un nuovo ciclo di riscaldamento di un pezzo, deve eseguire la lavorazione cui ? destinato il pezzo appena riscaldato. Inoltre, il coefficiente di scambio termico realizzato con l?aria compressa ? sufficiente a riportare il dispositivo mobile 1, e in particolare il manipolo 10, a una temperatura con la quale il manipolo 10 pu? essere impugnato con sicurezza dall?operatore, senza n? rischio di ustioni n? disagio alla mano.

[0071] In una variante del metodo, al verificarsi di una condizione in cui il tempo di riscaldamento trascorso ?eI ha raggiunto il tempo di inibizione massimo ?HI, pu? essere eseguita anche una fase di interruzione 179 del convogliamento 110 del flusso di aria compressa di raffreddamento 2 attraverso il percorso di raffreddamento 70.

[0072] In particolare, in tal caso, l?unit? di controllo 80 ? configurata per disattivare il dispositivo attuatore di flusso 62 della sezione 60 di alimentazione dell?aria compressa, per esempio, nella forma realizzativa rappresentata schematicamente in figura 9, trasferendo un segnale 81 di chiusura alla valvola di intercettazione 62 per interrompere il flusso di aria compressa di raffreddamento 2.

[0073] La figura 10 riporta un andamento qualitativo della temperatura del manipolo 10 in una fase di riscaldamento tra gli istanti t1 e t2, cio? durante un?operazione di riscaldamento della durata pari al tempo massimo di riscaldamento ?H, e poi durante una fase di inibizione del riscaldamento o recupero o ?recovery?, tra gli istanti t2 e t3, l?istante t1 essendo l?istante in cui viene emesso il comando di attivazione riscaldamento 48 attraverso l?elemento di comando 41. Gli inventori hanno constatato che, con l?apparato secondo l?invenzione, la temperatura massima Tmax raggiunta in corrispondenza del manipolo al tempo t2 non supera valori di sicurezza per l?operatore e per i componenti elettrici 50 contenuti nel manipolo 10 stesso.

[0074] Con riferimento alla figura 3, in una variante del metodo, ? prevista una verifica 120 del flusso di aria compressa di raffreddamento 2/3, ovvero una verifica dello stato del sistema di convogliamento dell?aria compressa. Tale verifica, eseguita in particolare prima della fase di alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro al circuito induttore, consiste nel verificare se entro un tempo limite ?C dell?ordine di alcuni secondi, indicato come tempo limite di prova-raffreddamento, il flusso d?aria 2/3 diventa sufficiente a raffreddare il dispositivo mobile 1 in modo adeguato. In caso affermativo, il ciclo di riscaldamento del pezzo pu? proseguire con la fase di alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro al circuito induttore 30. Se invece ci? non si verifica, l?alimentazione della corrente alternata di lavoro viene bloccata e il ciclo di riscaldamento si interrompe, con eventuale messaggio di notifica di ci?.

[0075] Il tempo limite ?C pu? essere per esempio compreso tra 3 e 10 secondi, pi? in particolare tra 5 e 8 secondi.

[0076] Pi? in dettaglio, la verifica 120 prevede l?attivazione di un timer per eseguire una fase di conteggio 121 del tempo di prova di raffreddamento trascorso ?eC dall?inizio del convogliamento 110 dell?aria compressa di raffreddamento 2, e la rilevazione ciclica 122 di una grandezza sensibile allo stato del sistema di convogliamento dell?aria, in particolare della pressione e/o della portata d?aria, in una sezione del percorso di raffreddamento 70. Preferibilmente, tale rilevazione viene eseguita in prossimit? dell?uscita del percorso 70. Una volta trascorso il tempo limite ?C di prova di raffreddamento, il valore di pressione e/o portata rilevato viene sottoposto a una fase di confronto 124 con un valore minimo predeterminato, al di sotto del quale il flusso di aria compressa 2 ? considerato insufficiente a garantire il raffreddamento desiderato.

[0077] Una bassa pressione o portata pu? essere indizio di un?ostruzione del percorso di raffreddamento 70, di una perdita di aria dal percorso di raffreddamento 70 o dalla sezione 60 di alimentazione dell?aria compressa, di un?anomalia di un componente dalla sezione 60 di alimentazione dell?aria compressa, per esempio la chiusura di una valvola di intercettazione, il guasto di un compressore, una bassa pressione della sorgente di aria compressa e cos? via.

[0078] Se la portata o la pressione P rilevata risulta superiore a un predeterminato valore minimo Pmin, il ciclo pu? proseguire con la fase di alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro. In caso contrario, il ciclo si interrompe con una fase di blocco 124 dell?alimentazione 150, ed eventualmente con una fase 126 di notifica del blocco dell?alimentazione elettrica al circuito induttore 30.

[0079] In particolare, l?apparato comprende un sensore scelto tra un flussostato e un pressostato 63, come mostrato per esempio in figura 9, o comunque comprende un dispositivo configurato per operare come un flussostato o un pressostato, disposto lungo il percorso di raffreddamento 70, in particolare in corrispondenza di un?uscita 18 del percorso di raffreddamento 70. Il sensore 63 ? configurato per trasferire all?unit? di controllo 80 un segnale di allarme scelto rispettivamente tra un segnale di bassa pressione e un segnale di bassa portata d?aria nel percorso di raffreddamento 70. Il timer per il conteggio del tempo di prova di raffreddamento trascorso ?eC pu? essere residente nell?unit? di controllo 80, che ? inoltre configurata per recepire e memorizzare il tempo limite ?C di prova di raffreddamento, oltre che la pressione o la portata rilevata negli istanti successivi della fase di prova di raffreddamento 120. Inoltre, L?unit? di controllo 80 ? inoltre configurata, al ricevimento del segnale 48 di attivazione riscaldamento, per disabilitare il segnale di alimentazione elettrica e, in particolare, generare un relativo messaggio di notifica.

[0080] Con riferimento alla figura 4, in una variante del metodo, prima della fase di alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro, ? prevista una verifica 120 della connessione del carico, cio? della presenza del corpo metallico in corrispondenza della spira induttrice cava 32. Tale verifica prevede una fase di alimentazione 131 di una corrente alternata di prova di bassa intensit? al circuito induttore 30, cio? di una corrente alternata di intensit? notevolmente inferiore all?intensit? di corrente alternata di lavoro. In caso il ciclo di riscaldamento viene interrotto con una fase di blocco 133 dell?alimentazione 150, ed eventualmente con una fase 134 di notifica del blocco dell?alimentazione elettrica al circuito induttore 30.

[0081] Con riferimento alla figura 5, in una variante del metodo, prima dell?inizio dell?alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro, ? prevista una fase di determinazione 140 della frequenza di lavoro, cio? della frequenza della corrente di lavoro. Tale determinazione prevede una fase 141 di generazione e alimentazione di stimoli di corrente, cio? di una corrente di ricerca di bassa intensit?, cio? inferiore all?intensit? della corrente di lavoro, e di frequenza superiore a una frequenza di risonanza attesa per il circuito connesso ai terminali dell?unit? di generazione 40, cio? per la combinazione del circuito induttore 30 e del corpo metallico da riscaldare. Segue una pluralit? di fasi successive di diminuzione progressiva 142 della frequenza della corrente di ricerca, e di misura 143 dello sfasamento tra l?intensit? della corrente di ricerca e la corrispondente tensione ai terminali dell?unit? di generazione, e di confronto 144 dello sfasamento misurato con una quantit? molto piccola, per verificare se tale sfasamento ? tecnicamente nullo. Le iterazioni delle fasi 142, 143, 144 sono fatte proseguire finch? non si verifica tale condizione.

[0082] Una volta determinata la condizione di sfasamento nullo, o una condizione in cui la frequenza ha un valore minimo ammissibile, si interrompe la diminuzione 142 della frequenza della corrente di prova, e viene mantenuto il valore di frequenza attuale, che ? considerato essere la frequenza di risonanza ricercata. Tale valore di frequenza viene assegnato conne frequenza di lavoro alla corrente alternata di lavoro. Segue poi una fase di aumento 145 dell?intensit? della corrente fino a raggiungere il valore dell?intensit? di lavoro IL, iniziando cos? la fase di alimentazione 150 della corrente di lavoro e l?erogazione della potenza desiderata.

[0083] Il procedimento di ?inseguimento? della frequenza di risonanza sopra descritto pu? comunque essere mantenuto operativo durante tutto il ciclo di riscaldamento.

[0100] Con riferimento alle figure 6-8, in un apparato secondo una forma realizzativa preferita dell?invenzione, il supporto allungato 21 comprende un elemento tubolare esterno 22 e un elemento tubolare interno 23 coassiali l?uno all?altro, per cui il supporto allungato 21 racchiude un lume anulare esterno 25 e un lume tubolare interno 26. La spira induttrice cava 32 ? preferibilmente in comunicazione pneumatica con il lume tubolare interno 26, attraverso una propria prima porzione di estremit?, e con il lume anulare esterno 25 attraverso una propria seconda porzione di estremit? opposta alla prima.

[0101] La spira o le spire induttrici 32 formano un concentratore di flusso di campo magnetico 31. L?assieme formato dal supporto allungato 21 e dal concentratore di flusso di campo magnetico 31 prende comunemente il nome di puntale 20 del dispositivo portatile 1 di riscaldamento per induzione.

[0102] Similmente, in una forma realizzativa, il manipolo 10 comprende un corpo tubolare esterno 12 e un corpo tubolare interno 13 coassiali l?uno all?altro, per cui il manipolo 10 racchiude un vano anulare esterno 15 e un vano tubolare interno 16. Nel vano anulare esterno 15 ? disposto il trasformatore 50, comprendente avvolgimenti, non mostrati, disposti a formare una struttura anulare coassiale ai corpi tubolari interno 13 ed esterno 12. Tali avvolgimenti sono vantaggiosamente incorporati in un blocco di resina anulare. In particolare, tra la superficie esterna del trasformatore 50 e la superficie interna del corpo tubolare esterno 12 del manipolo 10 ? definita un?intercapedine anulare 15?.

[0103] Il supporto tubolare 21 e il manipolo 10 da cui esso si estende sono preferibilmente montati tra loro in modo coassiale, attorno quindi a un medesimo asse longitudinale 9.

[0104] L?intercapedine anulare 15? tra il trasformatore 50 e il corpo tubolare esterno 12 ? preferibilmente in comunicazione pneumatica, attraverso una propria prima porzione di estremit?, con il lume anulare esterno 25 del supporto allungato 21, e ha una seconda porzione di estremit? in comunicazione con un primo raccordo di connessione pneumatica 10? che fuoriesce da una base del manipolo 10 opposta alla base 10? da cui si estende preferibilmente il supporto allungato 21, in particolare, eccentricamente rispetto all?asse comune 9 dei corpi tubolari esterno e interno 12,13. Il corpo tubolare interno 13 ha preferibilmente un diametro sostanzialmente uguale al diametro dell?elemento tubolare interno 23 del supporto allungato 21 ed ? in comunicazione pneumatica attraverso una propria prima porzione di estremit? con l?elemento tubolare interno 23 del supporto allungato 21, preferibilmente anche attraverso un raccordo di connessione pneumatica interno 19?, mentre l?estremit? opposta ? provvista di un secondo raccordo di connessione pneumatica 18, che fuoriesce coassialmente dalla stessa base 10? del manipolo 10.

[0105] Come mostra la figura 9, il primo raccordo di comunicazione pneumatica 11 ? preferibilmente connesso con la sorgente 4 dell?aria compressa di raffreddamento 2, mentre il secondo raccordo di comunicazione pneumatica 18 ? connesso con lo scarico 5 dell?aria compressa usata 3, preferibilmente provvisto di un silenziatore 65, e di qui, normalmente, con l?atmosfera. Pertanto, il percorso di raffreddamento 70 dell?aria compressa 2,3 comprende, in sequenza, il primo raccordo di connessione pneumatica 11, l?intercapedine anulare 15? interna al manipolo 10, il lume anulare esterno 25 del supporto allungato 21, una cavit? interna 36 dell?almeno una spira induttrice cava 32, ovvero le cavit? interne delle spire 32 del concentratore 30 di flusso di campo magnetico, il lume tubolare interno 26 del supporto allungato 21, il vano tubolare interno 16 del manipolo 10 e il secondo raccordo di connessione pneumatica 18.

[0106] Sul manipolo 10 ? prevista poi un?aperura, preferibilmente nella forma di un terzo raccordo di connessione 19 per il passaggio dei cavi elettrici 49 ci alimentazione al trasformatore 50 provenienti dall?unit? di generazione elettrica 40. Preferibilmente, il terzo raccordo 19 si estende anch?esso dalla base 10? del manipolo 10, preferibilmente in una posizione eccentrica come il secondo raccordo di connessione pneumatica 18, e in particolare ? disposto parallelo al primo e al secondo raccordo di connessione pneumatica 11,18.

[0107] Preferibilmente, nel lume tubolare interno 26 del supporto allungato 21 sono disposti cavi di connessione, non mostrati, del trasformatore 50 all?almeno una spira induttrice cava 32.

[0108] In particolare, Il supporto allungato 21 ? innestato nella base 10? del manipolo 10 attraverso un coperchio a tenuta pneumatica 19. Un elemento di tenuta 29 ? anche previsto, all?interno del manipolo 10 e in prossimit? di detto coperchio a tenuta 17, tra l?intercapedine anulare 15? del manipolo 10 e il complesso del corpo tubolare interno 13 del manipolo 10 e dell?elemento tubolare del supporto allungato 21.

[0109] Con riferimento alla figura 9, in un apparato secondo una forma realizzativa dell?invenzione, l?unit? di generazione 40 comprende un?elettronica di potenza 42, e un?elettronica di comando 43.

[0110] L?elettronica di potenza 42 ai ? connessa cavi 49 che connettono il trasformatore di corrente 50 contenuto nel manipolo 10 del dispositivo mobile 1 mediante due gruppi di condensatori risonanti 44, disposti in serie al circuito, uno per ciascun cavo 49.

[0111] Il circuito equivalente visto dall?elettronica di potenza 42 ? schematizzabile come un circuito risonante serie che, alla frequenza di risonanza sopra menzionata realizza la minima impedenza cui alimentare potenza. Lo stadio finale dell?elettronica di potenza 42 ? costituito da un ponte intero o full bridge, non mostrato, che lavora a sfasamento di apertura sui due conduttori 49. Su ciascun conduttore 49 ? poi presente l?elettronica di misura 45 della corrente di maglia del circuito.

[0112] Un meccanismo hardware di protezione delle componenti di potenza, non mostrato, si attiva se l?intensit? della corrente alternata di lavoro supera un valore di soglia di sicurezza, impostato dalla condizione di utilizzo dello strumento. Un meccanismo firmware di protezione, non mostrato, si attiva quando la corrente misurata dal sensore 45 posto su un conduttore 49 di uscita del ponte supera una soglia impostata, definita in base all?applicazione. Lo stesso sensore di corrente 45 ? impiegato per regolare la potenza erogata durante il normale funzionamento dell?apparato.

[0113] In figura 9 ? inoltre mostrata la sezione 60 di alimentazione/scarico dell?aria compressa di raffreddamento, comprendente in questo caso un?elettrovalvola 62 come attuatore di flusso per consentire/impedire il trasferimento del flusso di aria compressa di raffreddamento 2 da una sorgente 4 di aria compressa al percorso di raffreddamento 70 del dispositivo mobile 1 (figura 6). In tal caso la sorgente 4 di aria compressa pu essere una rete di aria compressa o anche una bombola. In una forma realizzativa alternativa, non mostrata, l?attuatore di flusso 62 pu? essere per esempio un compressore. In questa forma realizzativa, indipendentemente da quanto sopra, la sezione di alimentazione/scarico dell?aria compressa di raffreddamento comprende un pressostato 63 per la fase 120 di verifica del flusso di aria compressa. ? inoltre mostrato un silenziatore 65 in corrispondenza dello scarico 5.

[0114] Nella fase di verifica 120 del flusso di aria compressa, mentre l?elettrovalvola 62 consente il passaggio dell?aria compressa di raffreddamento 2, viene monitorato lo stato del pressostato 63. Un mancato consenso del pressostato 63 innesca il blocco dell?alimentazione 150 della corrente alternata di lavoro, ed eventualmente la segnalazione del problema. Come anticipato, il posizionamento del pressostato 63 sul circuito di ritorno dell?aria compressa usata 3 permette di intervenire se manca l?aria compressa 2 in ingresso, se l?elettrovalvola 62 non funziona a dovere, se ci sono problemi sul circuito di andata, se ci sono perdite nel manipolo 10 o se vi sono problemi di altra natura come ostruzioni nel ramo di ritorno del percorso 70 dell?aria compressa di raffreddamento 2/3.

[0115] In una variante vantaggiosa del metodo, durante tutto il funzionamento dell?apparato, e in particolare durante il ciclo di riscaldamento, ? prevista una routine di controllo della temperatura dell?elettronica di potenza 42 ovvero dal trasformatore 50 contenuto nel manipolo 10 impugnabile dall?operatore. Il raggiungimento di una temperatura limite di sicurezza Ts in tali componenti innesca il blocco dell?apparato e, preferibilmente, anche la segnalazione del problema. L?apparato ritorna pienamente funzionante quando la temperatura dell?elettronica torna al di sotto della soglia di ripristino.

[0116] Pi? in dettaglio, l?apparato comprende un sensore di temperatura, non mostrato, disposto in corrispondenza del manipolo 10. La routine di controllo della temperatura prevede in particolare fasi di rilevazione di tale temperatura, confronto di detta temperatura con la temperatura limite di sicurezza predeterminata Ts e, al verificarsi di una condizione in cui la temperatura dell?elettronica di potenza 42 e/o del trasformatore 50 supera la temperatura limite di sicurezza Ts, interruzione della fase 150 di alimentazione della corrente alternata di lavoro, disabilitazione dell?elemento di comando 41 e, preferibilmente, generazione di un relativo messaggio di notifica. Per consentire il ripristino dell?apparato, la routine comprende anche una fase di confronto della temperatura dell?elettronica di potenza 42 e/o del trasformatore 50 con una temperatura di ripristino predeterminata, inferiore di una quantit? predeterminata alla temperatura limite di sicurezza Ts. Al verificarsi di una condizione in cui la temperatura dell?elettronica di potenza ovvero del trasformatore 50 ? inferiore alla temperatura di ripristino, ha luogo una fase di riabilitazione dell?elemento di comando 41 e, preferibilmente, di generazione di un relativo messaggio di notifica.

[0117] Pertanto, la macchina torna pienamente funzionante quando la temperatura dell?elettronica ? scesa di una quantit? predeterminata al di sotto della temperatura di sicurezza.

[0118] Preferibilmente la temperatura di sicurezza ? scelta tra 45 e 65?C, pi? preferibilmente tra 50?C e 60?C.

[0119] La descrizione di cui sopra di alcune forme realizzative specifiche ? in grado di mostrare l?invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e, per questo, non limitativo.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Un metodo per eseguire un riscaldamento di un corpo metallico a induzione in cui sono previste fasi di: - predisposizione (100) di un apparato riscaldatore a induzione comprendente:

- una porzione d?impugnatura cava (10);

- un circuito elettrico induttore (30) in cui almeno una spira induttrice cava (32) ? disposta in corrispondenza di una porzione di estremit? di un supporto allungato (21) che si estende da detta porzione d?impugnatura cava (10);

- un percorso di raffreddamento (70) definito internamente a detta porzione d?impugnatura cava (10) e a detta almeno una spira induttrice cava (32);

- un?unit? di generazione elettrica (40) disposta per alimentare una corrente alternata a detto circuito elettrico induttore (30);

- un trasformatore di corrente (50) tra detta unit? di generazione elettrica (40) e detto circuito elettrico induttore (30), disposto all?interno di detta porzione d?impugnatura cava (10),

- un elemento di comando (41) di attivazione/arresto azionabile da un operatore e configurato per generare un segnale (48) di attivazione/arresto riscaldamento;

detto metodo comprendendo inoltre le fasi di:

- definizione (101) di:

- un tempo massimo di riscaldamento (?H) per ciclo di riscaldamento e di

- un tempo di inibizione massimo (?I);

- identificazione (102) di una potenza elettrica necessaria per detto riscaldamento a induzione; - attivazione (103), attraverso detto elemento di comando (41), di un ciclo di riscaldamento comprendente le fasi di:

- convogliamento (110) di un flusso di aria compressa di raffreddamento (2) avente una pressione predeterminata attraverso detto percorso di raffreddamento (70);

- alimentazione (150) di una corrente alternata di lavoro attraverso detto circuito elettrico induttore (30), detta corrente alternata di lavoro avendo:

- una frequenza di lavoro prossima a una frequenza di risonanza di una combinazione di detto circuito elettrico induttore (30) e di detto corpo metallico;

- un?intensit? di lavoro tale da determinare un?erogazione di detta potenza elettrica attraverso detta almeno una spira induttrice cava (32);

detta fase di convogliamento (110) di detto flusso di aria compressa di raffreddamento (2) essendo mantenuta durante detta fase di alimentazione (150) di detta corrente alternata di lavoro,

- conteggio (160) di un tempo di riscaldamento trascorso (?eH) a partire da quando ha inizio detta fase di alimentazione (150) di detta corrente alternata di lavoro;

- verifica (161) di presenza di detto segnale (48) di arresto riscaldamento;

- confronto (162) di detto tempo di riscaldamento trascorso (?eH) con detto tempo massimo di riscaldamento (?H),

in cui, al verificarsi di almeno una condizione scelta tra:

- una condizione in cui detto tempo di riscaldamento trascorso (?eH) eguaglia o supera detto tempo massimo di riscaldamento (?H);

- una condizione in cui ? presente detto segnale (48) di arresto riscaldamento,

vengono eseguite fasi di:

- interruzione (168) di detta alimentazione (150) di detta corrente alternata di lavoro, e

- disabilitazione (169) di detto elemento di comando (41);

in cui sono previste ulteriori fasi di:

- conteggio (170) di un tempo di inibizione trascorso (?eI) a partire da detta fase di interruzione di detta alimentazione di detta corrente alternata di lavoro;

- confronto (171) di detto tempo di inibizione trascorso (?eI) con detto tempo di inibizione massimo (?I)

in cui, al verificarsi di una condizione in cui detto tempo di inibizione trascorso (?eI) eguaglia o supera detto tempo di inibizione massimo (?I), viene eseguita una fase di:

- riabilitazione (178) di detto elemento di comando (41).

2. Il metodo come da rivendicazione 1, in cui, al verificarsi di una condizione in cui detto tempo di inibizione trascorso (?eI) eguaglia o supera detto tempo di inibizione massimo (?I), viene inoltre eseguita una fase di:

- interruzione (178) di detta fase di convogliamento (110) di detto flusso di aria compressa di raffreddamento (2).

3. Il metodo come da rivendicazione 1, in cui detto tempo massimo di riscaldamento (?H) per ciclo di riscaldamento ? compreso tra 10 e 30 secondi, in particolare tra 15 e 25 secondi, pi? in particolare detto tempo massimo di riscaldamento ? prossimo a 20 secondi, e

detto tempo di inibizione massimo (?I) ? compreso tra 40 e 80 secondi, in particolare tra 50 e 70 secondi, pi? in particolare detto tempo di inibizione massimo ? prossimo a 60 secondi.

4. Il metodo come da rivendicazione 1, in cui durante detto ciclo di riscaldamento, viene eseguita una fase di verifica (120) di detto flusso di aria compressa di raffreddamento (2), comprendente le fasi di:

- rilevazione (121) una pressione o una portata d?aria in una sezione di detto percorso di raffreddamento (70), in particolare in corrispondenza di un?uscita (18) di detto percorso di raffreddamento, - confronto (124) di detta pressione o portata con un rispettivo valore minimo predeterminato;

- al verificarsi di una condizione di difetto di flusso, in cui detta pressione o portata ? inferiore a detto rispettivo valore minimo, arresto o blocco (125) di detta alimentazione (150) di detta corrente alternata di lavoro e, in particolare, generazione (126) di un relativo messaggio di notifica, in particolare, detta fase di verifica (120) di flusso di aria compressa di raffreddamento viene eseguita immediatamente dopo detta fase di attivazione (103) di detto ciclo di riscaldamento e sono previste fasi di: - conteggio (122) di un tempo di prova raffreddamento trascorso a partire da quando ha inizio detta fase di convogliamento (110);

- confronto (124) di detto tempo di prova raffreddamento trascorso con un predeterminato tempo limite di prova di raffreddamento (?C);

e detta fase di blocco (124) di detta alimentazione (150) di detta corrente alternata di lavoro viene eseguita al verificarsi contemporaneo di detta condizione di difetto di flusso e di una condizione in cui detto tempo di prova raffreddamento trascorso (?eC) eguaglia o ? superiore a detto tempo limite di prova di raffreddamento (?C),

in particolare, detto tempo limite di prova di raffreddamento (?C) ? compreso tra 3 e 10 secondi, pi? in particolare tra 5 e 8 secondi.

5. Il metodo come da rivendicazione 1, in cui detto ciclo di riscaldamento prevede inoltre, prima di detta fase di alimentazione (150) di detta corrente alternata di lavoro, fasi di:

- verifica (130) di presenza di detto corpo metallico in corrispondenza di detta spira induttrice cava (32) mediante alimentazione (131) di una corrente di prova predeterminata in detto circuito elettrico induttore (30), detta corrente di prova avendo un?intensit? di prova inferiore a detta intensit? di lavoro;

- al verificarsi di una condizione di mancata presenza di detto corpo metallico, blocco (133) di detta fase di alimentazione (150) di detta corrente alternata di lavoro e, in particolare, generazione (134) di un relativo messaggio di notifica.

6. Il metodo come da rivendicazione 1, in cui, prima di detta fase di alimentazione (150) di detta corrente alternata di lavoro, ? prevista una fase (140) di determinazione di detta frequenza di lavoro, comprendente a sua volta fasi di:

- alimentazione (141) di una corrente di ricerca predeterminata in detto circuito elettrico induttore (30), detta corrente di ricerca avendo un?intensit? inferiore a detta intensit? di lavoro e una frequenza di ricerca superiore a una frequenza di risonanza attesa;

- diminuzione progressiva (142) di detta frequenza di ricerca;

- durante detta fase di diminuzione progressiva di detta frequenza di ricerca,

- misura (143) di uno sfasamento tra detta corrente di ricerca e una corrispondente tensione applicata a detto circuito elettrico induttore (30);

- confronto (144) di detto sfasamento con un valore massimo ammissibile di sfasamento; al verificarsi di una condizione scelta tra una condizione in cui detto sfasamento ? inferiore a detto valore massimo ammissibile di sfasamento e una condizione in cui ? raggiunto un valore minimo ammissibile di sfasamento,

- interruzione di detta fase di diminuzione progressiva di detta frequenza di ricerca;

- aumento (145) di detta intensit? di detta corrente di ricerca fino a raggiungere detta intensit? di lavoro, alimentando cos? detta corrente di lavoro a detto circuito induttore.

7. Un apparato per eseguire un riscaldamento di un corpo metallico a induzione, detto apparato comprendendo:

- una porzione d?impugnatura cava (10);

- un supporto allungato (21) che si estende da detta porzione d?impugnatura cava (10);

- un circuito elettrico induttore (30) comprendente almeno una spira induttrice cava (32) disposta in corrispondenza di una porzione di estremit? di detto supporto allungato (21);

- un percorso di raffreddamento (70) definito internamente a detta porzione d?impugnatura cava (10) e a detta almeno una spira induttrice cava (32);

- un?unit? di generazione elettrica (40) disposta per alimentare una corrente alternata a detto circuito elettrico induttore (30);

- un trasformatore di corrente (50) tra detta unit? di generazione elettrica (40) e detto circuito elettrico induttore (30), disposto all?interno di detta porzione d?impugnatura cava (10),

- una sezione (60) di alimentazione di aria compressa di raffreddamento (2), comprendente un dispositivo attuatore di flusso (62) configurato per consentire/impedire il trasferimento di un flusso di aria compressa di raffreddamento (2) da una sorgente (4) di aria compressa in detto percorso di raffreddamento (70);

- un elemento di comando (41) di attivazione/arresto azionabile da un operatore e configurato per generare un segnale (48) di attivazione/arresto di detto riscaldamento;

- un?unit? di controllo (80) configurata per:

- ricevere un?impostazione di un tempo massimo di riscaldamento (?H) per ciclo di riscaldamento; - ricevere un?impostazione di un tempo di inibizione massimo (?I);

- ricevere detto segnale (48) di attivazione/arresto di riscaldamento da detto elemento di comando (41);

detta unit? di controllo (80) essendo inoltre configurata per

- trasferire, al ricevimento di detto segnale (48) di attivazione riscaldamento, un segnale di apertura (81) a detto dispositivo attuatore di flusso (62) per convogliare detto flusso di aria compressa di raffreddamento (2,3) attraverso detto percorso di raffreddamento (70), e per

- trasferire un segnale (83) di alimentazione elettrica a detta unit? di generazione elettrica (40) per alimentare una corrente alternata di lavoro a detto circuito elettrico induttore (30), detta corrente alternata di lavoro avendo:

- una frequenza di lavoro prossima a una frequenza di risonanza di una combinazione di detto circuito elettrico induttore (30) e di detto corpo metallico;

- un?intensit? di lavoro tale da determinare un?erogazione di detta potenza elettrica attraverso detta almeno una spira induttrice cava (32);

- conteggiare un tempo di riscaldamento trascorso (?eH);

- verificare una ricezione di detto segnale (48) di arresto riscaldamento;

- confrontare detto tempo di riscaldamento trascorso (?eI) con detto tempo massimo di riscaldamento (?H), detta unit? di controllo (80) essendo inoltre configurata, al verificarsi di almeno una condizione scelta tra una condizione in cui detto tempo di riscaldamento trascorso eguaglia o supera detto tempo massimo di riscaldamento (?H), e una condizione in cui viene ricevuto detto segnale (48) di arresto riscaldamento, per:

- trasferire un segnale (83) di interruzione di alimentazione elettrica a detta unit? di generazione elettrica (40) per interrompere detta corrente alternata di lavoro;

- disabilitare detto elemento di comando (41);

- conteggiare un tempo di inibizione trascorso;

- confrontare detto tempo di inibizione trascorso con detto tempo di inibizione massimo (?I)

detta unit? di controllo essendo inoltre configurata, al verificarsi di una condizione in cui detto tempo di inibizione trascorso eguaglia o supera detto tempo di inibizione massimo (?I), per:

- riabilitare detto elemento di comando (41).

8. L?apparato come da rivendicazione 7, in cui, al verificarsi di detta condizione in cui detto tempo di inibizione trascorso eguaglia o supera detto tempo di inibizione massimo (?I), detta unit? di controllo (80) ? inoltre configurata per:

- trasferire un segnale di chiusura (81) a detto dispositivo attuatore di flusso (62) per interrompere detto flusso di aria compressa di raffreddamento (2).

9. L?apparato come da rivendicazione 7, comprendente inoltre un sensore configurato per operare come uno strumento di misura scelto tra un pressostato (63) e un flussostato, detto sensore (63) essendo disposto lungo detto percorso di raffreddamento (70), in particolare in corrispondenza di un?uscita (18) di detto percorso di raffreddamento, detto sensore (63) essendo configurato per trasferire a detta unit? di controllo (80) un segnale di allarme scelto rispettivamente tra un segnale di bassa pressione e un segnale di bassa portata d?aria in detto percorso di raffreddamento (70), e

detta unit? di controllo (80) ? inoltre configurata per: - verificare una presenza di detto segnale di allarme; - in presenza di detto segnale di allarme, disabilitare detto segnale (83) di alimentazione elettrica e, in particolare, generare un relativo messaggio di notifica.

10. L?apparato come da rivendicazione 9, in cui detta unit? di controllo (80) ? inoltre configurata, al ricevimento di detto segnale (48) di attivazione riscaldamento, per: - conteggiare un tempo di prova raffreddamento trascorso (?eC) a partire da detto ricevimento di detto segnale (48) di attivazione riscaldamento; - confrontare detto tempo di prova raffreddamento trascorso (?eC) con un predeterminato tempo limite di prova di raffreddamento (?C);

- al verificarsi contemporaneo di detta condizione di difetto di flusso e di una condizione in cui detto tempo di prova raffreddamento trascorso (?eC) eguaglia o ? superiore a detto tempo limite di prova di raffreddamento (?C), disabilitare detto segnale (83) di alimentazione elettrica e, in particolare, generare un relativo messaggio di notifica,

in particolare, detto tempo limite di prova di raffreddamento (?C) ? compreso tra 3 e 10 secondi, pi? in particolare tra 5 e 8 secondi.