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ES2559114B1 - Máquina de deposición de material para fabricación de piezas - Google Patents

Máquina de deposición de material para fabricación de piezas Download PDF

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ES2559114B1
ES2559114B1 ES201531501A ES201531501A ES2559114B1 ES 2559114 B1 ES2559114 B1 ES 2559114B1 ES 201531501 A ES201531501 A ES 201531501A ES 201531501 A ES201531501 A ES 201531501A ES 2559114 B1 ES2559114 B1 ES 2559114B1
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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

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DESCRIPCION
MAQUINA DE DEPOSICION DE MATERIAL PARA FABRICACION DE PIEZAS Sector de la tecnica
La presente invencion esta relacionada con la fabricacion de piezas por deposicion capa a capa de material fundido hasta crear el volumen de la pieza a realizar, proponiendose a tal efecto una maquina de deposicion de material desarrollada con unas caracterfsticas constructivas y funcionales que la hacen ventajosa para llevar a cabo esa funcion.
Estado de la tecnica
Es conocida la fabricacion de piezas de formas complicadas con materiales caros, como titanio, inconel, etc., mediante deposicion del material de formacion fundiendole en el momento de la deposicion, mediante tecnicas como las de soldadura por arco, para aplicar el material fundido en la zona correspondiente, creando asf directamente el volumen de la pieza a realizar con un optimo aprovechamiento del material.
Se utiliza para ello una antorcha de fusion del material a depositar, el cual se alimenta por medio de un hilo que se suministra en continuo hasta la antorcha de fusion, la cual se tiene que mover sobre las zonas de trabajo para ir formando el volumen de la pieza a realizar mediante capas de deposicion del material de formacion.
Dicha tecnica tiene, por un lado, el problema de la realizacion de los movimientos necesarios, de la antorcha de fusion y/o de la pieza en formacion, 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.) esten cerca del punto de fusion del material de formacion de las piezas, dado que las altas temperaturas necesarias para fundir el material de formacion son altamente perjudiciales para dichos medios actuadores de los movimientos.
Por otro lado, debido a que algunos materiales de formacion, como por ejemplo el titanio, tienden a oxidarse rapidamente al entrar en contacto con la atmosfera, en el espacio donde se funde el material para formar las piezas a realizar, se tiene que establecer una atmosfera
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artificial con gases inertes (como Argon o Helio), lo cual requiere un ambiente de dichos gases que es compleja de realizar y mantener, y que supone una gran perdida de tiempo, ademas de un elevado coste economico si cada vez que se retira una pieza fabricada se pierde el gas inerte y se tiene que reponer para la fabricacion de otra pieza.
Objeto de la invencion
De acuerdo con la invencion se propone una maquina de fusion y deposicion de material para la fabricacion de piezas, la cual se ha desarrollado con unas caracterfsticas que solucionan de una manera eficiente y practica los movimientos necesarios para efectuar la deposicion del material en las zonas necesarias de deposicion en las piezas a fabricar, asf como el establecimiento de una atmosfera artificial mediante gases inertes, con una minima perdida de tiempo y bajo consumo de los gases inertes en la formacion de dicha atmosfera artificial para fabricar piezas sucesivas.
Esta maquina objeto de la invencion comprende una carcasa estructural que determina en su interior una camara, en donde superiormente se dispone un bastidor horizontal en el que va incorporada una antorcha basada en tecnologfa 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 aproximacion y separacion respecto del bastidor superior, yendo en un lateral de dicha camara interior de la carcasa estructural una subcamara provista con una tapa practicable de apertura al exterior, hacia cuya subcamara es basculante en volteo la mesa soporte de las piezas a fabricar, facilitando asf la carga y extraccion de la pieza a fabricar.
Segun una realizacion, el sistema de desplazamiento de la antorcha por arco se preve 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 maquina; estando la antorcha por arco a su vez unida a las traviesas portantes mediante un sistema actuador de giro que permite la orientacion de la misma.
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Se obtiene asf una maquina en la que el montaje de la antorcha por arco permite situarla con precision en cualquier punto para deposicion del material de formacion de las piezas a realizar, el volumen de las cuales se puede formar mediante superposicion 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 fusion del material; todo ello con los medios actuadores de los desplazamientos situados fuera de la camara en la que se forman las piezas, de manera que las altas temperaturas de fusion del material de formacion de las piezas, no afectan a dichos medios actuadores de los movimientos, lo cual evita deterioros, lograndose que la maquina resulta mas duradera en buen estado para la funcion practica de su aplicacion.
Por otro lado, la basculacion en volteo de la mesa soporte de las piezas que se fabrican, hacia la subcamara lateral, permite la descarga de las piezas fabricadas, a traves de dicha subcamara, ya que en esa operacion la propia mesa soporte de las piezas establece un cierre de la subcamara por la parte interior, de manera que el gas inerte contenido en la camara de formacion de las piezas para evitar la oxidacion del material, queda retenido dentro de la camara y no se pierde, lo cual evita el coste economico de perdida del gas, asf como de tiempo para efectuar la reposicion de dicho gas entre operaciones sucesivas de formacion de distintas piezas.
Por todo ello, la maquina preconizada resulta de unas caracterfsticas muy ventajosas para la funcion practica de la formacion de piezas por deposicion de material a la que esta destinada, adquiriendo vida propia y caracter preferente respecto de las maquinas convencionales de la misma aplicacion.
Descripcion de las figuras
La figura 1 muestra en perspectiva exterior un ejemplo de realizacion de la maquina objeto de la invencion.
La figura 2 es una perspectiva como la de la figura anterior, con la subcamara lateral de la maquina abierta en disposicion de descarga de una pieza fabricada.
La figura 3 es una vista lateral seccionada de la maquina en una posicion de inicio para la fabricacion de una pieza.
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La figura 4 es una vista lateral seccionada de la maquina en una posicion de terminacion de la fabricacion de una pieza.
La figura 5 es una vista lateral seccionada de la maquina en una posicion de descarga de una pieza fabricada.
La figura 6 muestra en perspectiva un ejemplo de realizacion del bastidor portante de la antorcha de fusion del material de formacion de las piezas en la maquina objeto de la invencion.
Descripcion detallada de la invencion
El objeto de la invencion se refiere a una maquina para formar piezas mediante deposicion directa de un material fundido, permitiendo realizar con precision y efectividad piezas complejas, en unas condiciones ventajosas.
La maquina preconizada comprende una carcasa estructural (1), la cual determina en su interior una camara (2) en donde actua 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 acumulacion 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 camara (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).
Segun una realizacion practica, 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; extendiendose los actuadores lineales (9) hasta el exterior de la carcasa estructural (1), que es donde se situan los medios actuadores (10), los cuales quedan por lo tanto fuera de la influencia de las altas temperaturas que se producen en la camara (2) por la fusion del material destinado para formar las piezas (5) a
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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 actua como un pantografo, 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 disposicion la antorcha por arco (3) va incorporada ademas 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 aproximacion y separacion respecto del bastidor (7), de manera que partiendo de una posicion de inicio para formacion de una pieza (5), con la mesa soporte (6) situada en una posicion proxima a la antorcha por arco (3), mediante sucesivos desplazamientos de separacion 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 este fijo, o viceversa, o pueden ser desplazables tanto la mesa soporte (6) como el bastidor (7), en aproximacion y separacion entre ambos, pero por simplicidad del montaje se preve 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 transmision (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 camara (2). En relacion con la mesa soporte (6) se dispone un fuelle de proteccion (16) que es extensible y encogible en funcion de los momentos de elevacion y descenso de la mesa soporte (6), de manera que el fuelle de proteccion (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
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unida al extremo de dicha mesa soporte (6) mediante una articulacion (18) en la que va dispuesto un pinon (19), mientras que en una posicion de engrane con dicho pinon (19) cuando la mesa soporte (6) se encuentra en la posicion inferior de su desplazamiento, va dispuesto un pinon actuador (20) que se halla asociado a un medio de accionamiento de giro (no representado), de manera que mediante dicho pinon actuador (20) puede aplicarse un accionamiento que permite bascular la plataforma (17) en volteo entre una posicion abatida sobre la mesa soporte (6) y una posicion basculada hacia delante. Tambien se ha previsto que el medio de accionamiento de giro de dicho pinon actuador (20) quede dispuesto en el exterior de la carcasa estructural (1).
Por otra parte, enfrente de la posicion de la mesa soporte (6) se halla definida una subcamara lateral (21), abierta por la parte interior hacia la camara (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 formacion de una pieza (5), situando la mesa soporte (6) en la posicion inferior, en la que el pinon (19) engrana con el pinon actuador (20), mediante el accionamiento de dicho pinon actuador (20) se puede accionar el basculamiento de la plataforma (17) hacia la subcamara lateral (21), de forma que la pieza (5) se introduce en dicha subcamara lateral (21), quedando la plataforma (17) acoplada sobre la embocadura interior de dicha subcamara 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 disposicion permite llenar la camara (2) con un gas inerte, como Argon o Helio, para evitar la oxidacion del material que se funde para formar las piezas (5) a fabricar, permitiendo descargar las piezas (5) fabricadas, desde la subcamara lateral (21), sin que el gas contenido en la camara (2) escape y se pierda, ya que el acoplamiento de la plataforma (17) sobre la embocadura interior de la subcamara lateral (21) en la operacion de descarga, establece un cierre hermetico que permite abrir dicha subcamara lateral (21) para extraer la pieza (5) a retirar, sin que el gas de la camara (2) salga.
Se logra asf una maquina que resulta funcionalmente ventajosa para la formacion de piezas (5) mediante deposicion directa de material fundido en las zonas a configurar, con una arquitectura de la maquina que resulta dimensionalmente optimizada, de manera que, por ejemplo, con unas dimensiones de la maquina de 2850 milfmetros de altura y 2126
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milimetros de ancho y de largo, se pueden fabricar piezas de 500 milimetros de alto por 1000 milimetros de ancho y de largo, en unas condiciones de optimo aprovechamiento del espacio.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Maquina de deposicion de material para fabricacion de piezas, que comprende una carcasa estructural (1) que determina en su interior una camara (2) en la que actua 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 porque la antorcha por arco (3) va incorporada en un bastidor (7) dispuesto horizontalmente en la parte superior de la camara (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 aproximacion y separacion respecto del mismo; mientras que enfrente de la posicion de la mesa soporte (6) se halla definida una subcamara 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. 2. - Maquina de deposicion de material para fabricacion de piezas, segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el sistema de desplazamiento de la antorcha por arco (3) comprende dos traviesas (8) perpendiculares, cada una de las cuales esta montada sobre dos largueros opuestos del bastidor (7), en disposicion 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. 3. - Maquina de deposicion de material para fabricacion de piezas, segun la reivindicacion anterior, caracterizada porque 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) esta dispuesta en montaje giratorio de orientacion mediante un actuador (12).
  4. 4. - Maquina de deposicion de material para fabricacion de piezas, segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque 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. 5. - Maquina de deposicion de material para fabricacion de piezas, segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la mesa soporte (6) posee en la parte superior una plataforma (17), la cual esta unida al extremo de dicha mesa soporte (6)
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    mediante una articulacion (18) en la que esta dispuesto un pinon (19) que engrana con un pinon actuador (20) cuando la mesa soporte (6) esta en la posicion inferior de su desplazamiento de separacion respecto del bastidor (7), para el volteo de la plataforma (17) hacia la subcamara lateral (21).
  6. 6.- Maquina de deposicion de material para fabricacion de piezas, segun la reivindicacion anterior, caracterizada porque en el volteo hacia la subcamara lateral (21) la plataforma (17) de la mesa soporte (6) establece un cierre hermetico sobre la embocadura interior de dicha subcamara lateral (21).
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