11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : B23K 9/ Inventor/es: Billerot, Francis. 74 Agente: Lehmann Novo, María Isabel

Transcripción

1 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : B23K 9/ TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3 86 Número de solicitud europea: Fecha de presentación: Número de publicación de la solicitud: Fecha de publicación de la solicitud: Título: Instalación de corte de metales provista de una antorcha de corte y de una sonda capacitiva detectora. 30 Prioridad: FR Titular/es: Safmatic Zone Industrielle, rue Lavoisier Parthenay Cédex, FR 4 Fecha de publicación de la mención BOPI: Inventor/es: Billerot, Francis 4 Fecha de la publicación del folleto de la patente: Agente: Lehmann Novo, María Isabel ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCIÓN Instalación de corte de metales provista de una antorcha de corte y de una sonda capacitiva detectora. La invención se refiere a una máquina de trabajo, en particular de corte, de piezas metálicas que utiliza, por una parte, una antorcha de trabajo, en particular un soplete o una antorcha de corte de plasma, y, por otra parte, una sonda capacitiva detectora utilizada para determinar y regular la distancia que separa la indicada antorcha de la pieza a trabajar, en particular a cortar. Habitualmente, cuando se desea realizar un corte o una soldadura de una o varias piezas metálicas por medio de una máquina automática que comprende una antorcha de trabajo, dicha antorcha de soldadura o de corte, dispone de un sistema de control y de regulación de la distancia que separa la antorcha de la pieza a cortar o soldar. La operación que trata de determinar y de ajustar la distancia útil/pieza se denomina corrientemente detección. Actualmente, los sistemas de detección utilizados que equipan las instalaciones de corte que incorporan un soplete o una antorcha automática de corte por plasma son captadores en forma de anillos denominados sondas capacitivas. Durante su funcionamiento, estos sistemas no necesitan contacto directo entre el detector y la chapa o la pieza metálica a trabajar, particularmente a cortar. En efecto, el modo de funcionamiento de este tipo de sonda capacitiva está basado en una determinación del valor de capacidad existente en el espacio o intervalo que separa la sonda capacitiva de la chapa a trabajar. Después de la determinación, el valor de capacidad se transmite a un sistema electrónico de accionamiento que tiene en cuenta este valor de capacidad para accionar un dispositivo de servomecanismo que permite desplazar la antorcha y la sonda capacitiva fijada a esta, es decir el conjunto antorcha/sonda capacitiva, en un plano sensiblemente paralelo al plano de la pieza a trabajar, conservando un valor de capacidad sensiblemente constante y por consiguiente una distancia igualmente constante entre la antorcha y la pieza a trabajar. Un sistema de este tipo se describe en Automobil - Industrie - Nº 4, 1982, páginas , un artículo de Karl-Heinz Schmall. El preámbulo de la reivindicación 1 se basa en dicho sistema. En otras palabras, un dispositivo de detección para máquina automática de corte o de soldadura de metales comprende, en general, una sonda capacitiva, habitualmente en forma de anillo, fijada a la antorcha, y un cable eléctrico de conexión que permite la conexión entre la sonda capacitiva y los medios de accionamiento. Ahora bien, con el fin de poder mantener una distancia sensiblemente constante entre el útil, es decir, la antorcha y la pieza metálica, es necesario que el valor de capacitancia de la sonda capacitiva no sea perturbado, durante su funcionamiento, por variaciones de las capacitancias parásitas y esto, no obstante del entorno hostil, a saber, particularmente, la temperatura elevada, el humo generado y las proyecciones de metal en fusión. En efecto, el valor de la capacitancia que reina entre la sonda capacitiva y la pieza a cortar es solamente de algunos picofaradios, lo cual es un valor muy bajo Ahora bien, el valor de la capacitancia parásita de un cable de conexión o de unión es habitualmente de 10 a 100 veces superior al de la medición útil y esto, incluso cuando se tiene cuidado de utilizar cables coaxiales especiales, es decir cables de capacidad muy baja intrínseca. Se comprende pues fácilmente que realizar una medición de capacitancia en estas condiciones no es cosa fácil. Además, durante una operación de corte la sonda capacitiva recibe a menudo, en el momento del inicio del corte, escorias de metal en fusión que pueden fijarse sobre esta produciendo entonces una variación intempestiva del valor de la capacitancia y por consiguiente un desplazamiento no deseado de la antorcha con relación a la pieza, de cuyo desplazamiento puede resultar una baja notable de las calidades del corte, por ejemplo una adherencia indeseable de escorias sobre los bordes del sangrado, una anchura y/o una rectitud inapropiadas o inadecuadas de la ranura de corte. Por otro lado, la sonda capacitiva y su cable de conexión experimentan habitualmente también variaciones de temperatura bastante importantes que producen un cambio de las características de su dieléctrico y por consiguiente, de forma análoga, una variación del valor de capacidad y, por ello mismo, de la altura de detección. El problema que se plantea es por consiguiente poder disponer de un sistema de medición fiable y preciso del valor de capacitancia que no presente los inconvenientes anteriormente mencionados, es decir de poder proponer un sistema de detección eficaz que no sea afectado, en particular, por las capacitancias parásitas producidas por los cables de conexión o análogos. La presente invención se refiere entonces a una instalación de trabajo, en particular de corte o de soldadura, de al menos una pieza metálica, que comprende: - al menos un bastidor-soporte provisto de al menos una antorcha de trabajo móvil; - al menos un dispositivo de detección que comprende al menos una sonda capacitiva y medios de accionamiento; - un primer medio de conexión longilíneo y eléctricamente conductor conectado por un extremo río arriba a los indicados medios de accionamiento y por un extremo río abajo a la indicada sonda capacitiva, caracterizada porque comprende, además: - un segundo medio de conexión longilíneo y eléctricamente conductor, conectado por su extremo río arriba a los indicados medios de accionamiento y cuyo extremo río abajo es libre. Según el caso, la instalación de acuerdo con la invención comprende una o varias de las características siguientes: - los indicados primero y segundos medios de conexión presentan aproximadamente las mismas propiedades o características de dieléctrico, es decir que el dieléctrico del primer medio de conexión es aproximadamente igual o equivalente al dieléctrico del segundo medio de conexión.

3 3 ES T3 4 - el primer medio de conexión tiene una primera longitud L1 y el segundo medio de conexión tiene una segunda longitud L2, siendo las indicadas primera y segunda longitudes L1, L2 sensiblemente iguales; - las primera y segunda longitudes L1, L2 están comprendidas entre 20 cm y 10 cm; - los primero y segundos medios de conexión están separados por una distancia D comprendida entre aproximadamente 2 mm y aproximadamente 30 mm; - los indicados primero y segundos medios de conexión están constituidos por un mismo material y/o tienen una misma sección; - los primero y segundos medios de conexión son elegidos entre los cables y las barras metálicas, de preferencia los primero y segundos medios de conexión son dos barras metálicas paralelas; - al menos una parte de los indicados primero y segundos medios de conexión está situada en el interior de una cubierta de protección, de preferencia un tubo metálico de protección; - la sonda capacitiva está fijada a la antorcha de corte o de soldadura, de preferencia por mediación de una articulación o de una pieza flexible; - la antorcha es elegida entre las antorchas de corte láser, las antorchas de corte por plasma o los sopletes de oxicorte. Además, la invención se refiere igualmente a un conjunto monobloque susceptible de constituir un dispositivo de detección tal como se ha mencionado anteriormente. La invención se describirá ahora con más detalle con la ayuda de dos modos de realización, dados a título ilustrativo pero no limitativo, y haciendo referencia a las figuras adjuntas. La figura 1 representa el esquema de un primer modo de realización de una instalación según la invención, la cual comprende una antorcha de corte 1 móvil según un eje vertical (z, z ) y provista de un dispositivo de detección que comprende, por una parte, una sonda capacitiva 2 de detección y, por otra parte, de medios de accionamiento 3 que comprenden una caja electrónica, es decir un control de altura d que separa la antorcha 1 de la superficie superior de la pieza metálica a trabajar, y un sistema de control clásico que actúa sobre un sistema de desplazamiento motorizado que permite desplazar la antorcha 1 hasta que la sonda 2 conectada con la antorcha 1 mida el valor de capacitancia deseado que representa la altura d deseada y fijada por el control de altura. Como se aprecia en la figura 1, la sonda 2 capacitiva comprende una parte de extremo en forma de anillo 4 que rodea el extremo río debajo de la antorcha 1, es decir el extremo de la antorcha 1 más próximo de la pieza a cortar. La sonda 2 está fijada a la antorcha 1 por mediación de una articulación 6 tal que el extremo río debajo de la antorcha 1 pueda posicionarse en el anillo 4. Un primer cable 7 de conexión está fijado por su extremo río abajo 7 a la sonda 2 capacitiva y por su extremo río arriba 7 a la caja electrónica De forma análoga, un segundo cable 8 de preferencia paralelo al primer cable 7, tiene, en cuanto a él, su extremo río arriba 8 igualmente conectado con la caja electrónica 3 y su extremo río abajo 8 libre. Por paralelo, se entiende que la distancia D de separación de los dos cables 7 y 8 es sensiblemente constante, pero que los dos cables 7 y 8 no son forzosamente rectilíneos. Según la presente invención, se eligen dos cables 7 y 8 que presentan propiedades de dieléctrico respectivas idénticas o muy parecidas una de la otra, de preferencia idénticas una de la otra. De preferencia, la distancia D que separa el primer cable 7 del segundo cable 8 es del orden de 20 a 0 mm, de preferencia del orden de 30 mm, de forma que los dos cables 7 y 8 se encuentren en el mismo entorno local de trabajo, es decir sometidos a las mismas tensiones. La figura 2 representa un segundo modo de realización de una instalación según la invención, en todo punto análoga a la figura 1, a excepción del hecho de que, según la figura 2, los primero y segundo cables 7 y 8 flexibles de la figura 1 han sido sustituidos por dos barras metálicas 17 y 18. Más precisamente, la primera barra 17 permite conectar la sonda capacitiva 2 a la caja electrónica 3, mientras que la segunda barra metálica 18 solo está conectada por su extremo río arriba a la caja 3, estando su extremo río abajo libre. Las dos barras metálicas 17 y 18 están, por otro lado, situadas en paralelo en el interior de una cubierta de protección, tal como un tubo metálico 19, que sirve de pantalla a todo elemento externo que pueda modificar la capacitancia de una u otra de las indicadas barras 17 y 18. De preferencia, las barras 17 y 18 presentan las mismas características de dieléctrico, es decir que se eligen barras 17 y 18 sensiblemente idénticas, a saber barras de idéntico material, por ejemplo barras de acero inoxidable. En otras palabras, las barras 17 y 18 forman, con el tubo 19, dos capacitancias sensiblemente idénticas y experimentan variaciones muy similares en función de las variaciones del entorno local, particularmente las tensiones de temperatura, de humedad, de composición de la atmósfera... Por ejemplo, cuando la temperatura ambiente varía, la temperatura de las dos barras 17 y 18 varía de forma análoga, lo cual tiene por consecuencia no perturbar la medición de capacitancia, ya que los valores de capacitancias respectivas de cada una de las dos barras 17 y 18 varían de la misma manera y en paralelo con relación al tubo 19. Además, se aprecia en la figura 2 que, según este modo de realización, la sonda capacitiva 2 está fijada en el extremo río debajo de la barra metálica 17 por mediación de una pieza 20 metálica flexible, con el fin de evitar las capacitancias parásitas y otros problemas de contacto eléctrico. Por otro lado, se aprecia igualmente que los medios de accionamiento, es decir la electrónica de medición, están introducidos en una caja 3 electrónica, cuya caja 3 electrónica está directamente fijada por encima de las dos barras metálicas 17 y 18, lo cual permite con ello también, evitar o minimizar las capacidades parásitas y otros problemas de contacto eléctrico. De preferencia, el conjunto constituido por la son- 3

4 ES T3 6 da 2 capacitiva, las barras metálicas 17 y 18 y la caja electrónica 3 está fijado en un sistema 10 de subida y bajada según el eje (z, z ), por ejemplo un sistema por gato neumático que permite alejar la sonda capacitiva 2 de la chapa a cortar en el momento del inicio del corte y evitar así que la sonda 2 capacitiva sea deteriorada o perturbada por proyecciones de escorias. En otras palabras, durante le inicio del sistema 10 es accionado para provocar un alejamiento momentáneo del anillo 4 de la chapa a cortar; el dispositivo de detección que queda, en cuanto al mismo, momentáneamente inmovilizado, tal como se ha esquematizado en la figura 3. Así, se puede observar, comparando las figuras 2 y 3, que el anillo 4 de la sonda 2 de detección se encuentra más alejado de la pieza a cortar, cuando la antorcha 1 se encuentra en posición de inicio del corte (figura 3) que cuando ésta se encuentra en posición de trabajo, es decir de corte propiamente dicho (figura 2). En efecto, en posición de inicio la distancia d entre el anillo 4 y la pieza es claramente superior a la distancia d entre el anillo 4 y la pieza, en posición de corte. El modo de realización de la figura 2 presenta una ventaja indiscutible con relación al modo de realización de la figura 1, dado, en el caso de la figura 2, que el conjunto monobloque constituido por la sonda 2 capacitiva, las barras 17 y 18 y la caja 3 electrónica forman un conjunto monobloque que puede colocarse sin modificar el equilibrio de los valores de capacitancia parásita. Hay que notar que una instalación según la presente invención puede estar provista de varios sopletes o antorchas, tales como antorchas de corte láser o plasma. Las figuras 4 y ilustran, en cuanto a las mismas, el principio de funcionamiento de la sonda 2 capacitiva y de la caja 3 electrónica o medios de accionamiento. Así como se ha mencionado, una sonda capacitiva 2 es un órgano de detección que permite detectar el valor de capacitancia en el espacio situado entre el anillo 4 de la sonda y la pieza a trabajar, midiéndose este valor de capacitancia por la caja 3 electrónica de control, transformándose luego en un dato representativo de la tensión eléctrica. Así como se ha representado en la figura, se aprecia que la imagen de la distancia d que separa el anillo 4 de la sonda 2 capacitiva de la pieza puede representarse por un valor de tensión U (en voltios) que aumenta cuando la distancia d (en mm) disminuye. Se aprecia, en la figura, que la tensión U disminuye de 9 voltios a 2 voltios, cuando la distancia d aumenta progresivamente de 0 a 20 mm. Así, para una tensión de aproximadamente voltios, la distancia d es de aproximadamente 3 mm, mientras que para una tensión de 2 voltios, la distancia d es de aproximadamente 20 mm, en este caso. En otras palabras, la tensión eléctrica U varía aumentando brutalmente cuando la distancia d se vuelve muy pequeña. Habida cuenta de lo que antecede, es igualmente posible utilizar la forma geométrica y la posición de la sonda 2 capacitiva como dispositivo de detección de colisión además de la función primera de detección. En efecto, durante una operación de corte de pieza metálica, la antorcha de corte se desplaza habitualmente en un plano paralelo (x, x, y, y ) a la chapa a cortar, y la distancia d entre el extremo de la antorcha 1 de corte, por consiguiente entre la sonda 2 y la chapa a cortar, se encuentra generalmente comprendida entre y 20 mm según la potencia que deba utilizarse. Una operación de corte de este tipo de una pieza en el seno de una chapa de mayores dimensiones, ha sido representada en la figura 6 donde se aprecia una antorcha 1 de corte que realiza una ranura 30 en el seno de la chapa. La indicada antorcha 1 se mantiene a una distancia d sensiblemente constante de la chapa gracias a un sistema de detección que comprende una sonda capacitiva 2 provista de un anillo 4 terminal. Este sistema de detección está directamente fijado al cuerpo de antorcha 1 y se desplaza con la indicada antorcha 1 en el plano (x, x, y, y ) o verticalmente según el eje (z, z ). Se observa que este dispositivo de detección no es según la invención, ya que en la figura 6 no existen segundos medios de conexión. Inmediatamente después de haber sido cortadas, las piezas pueden no estar inmóviles y bascular brutalmente sobre el soporte o la mesa de corte, antes de que el dispositivo de detección 2, 4 haya tenido el tiempo de retroceder la antorcha 1. Pueden entonces producirse colisiones entre la antorcha 1 y/o la sonda 2, 4 y la pieza durante su basculamiento, cuyas colisiones son perjudiciales a la antorcha 1 y/o para la sonda y susceptibles de producir una parada intempestiva de la instalación, un coste de reparación y pérdidas de productividad. Para remediarlo, es posible utilizar la sonda 2 capacitiva como sistema de detección de colisión entre la antorcha 1 y la sonda 2, por otra parte, y la chapa o las piezas a cortar, por otra parte. Para ello, se puede programar, a nivel de la caja electrónica 3 de medición, un umbral de colisión con un valor de tensión U predeterminada, por ejemplo igual a 6 voltios. Entonces, en caso de contacto de la sonda 2 con una pieza a cortar, la tensión pasará brutalmente del valor de trabajo, por ejemplo aproximadamente 3 voltios al valor de contacto, es decir aproximadamente 9 voltios, y disparar la señal de colisión, cuya señal de colisión será inmediatamente usada por la caja electrónica 3 para detener el movimiento de los útiles y evitar así su deterioro. Para ellos, basta con añadir una tarjeta electrónica en la caja electrónica de control 3. En este caso, la sonda capacitiva cumple dos funciones, a saber la función de captador de detección al comienzo y durante la operación de corte y la función de captador de colisión al final de la operación de corte. 6 4

5 7 ES T3 8 REIVINDICACIONES 1. Instalación de trabajo, en particular de corte o de soldadura, de al menos una pieza metálica, que comprende: - al menos un bastidor-soporte fijo provisto de al menos una antorcha (1) de trabajo móvil; - al menos un dispositivo de detección (2, 3, 4) que comprende al menos una sonda capacitiva (2, 4) y medios de accionamiento (3); - un primer medio de conexión (7, 17) longilíneo y eléctricamente conducto conectado por un extremo río arriba (7, 17 ) a los indicados medios de accionamiento (3) y por un extremo río abajo (7, 17 ) a la indicada sonda capacitiva (2,4), caracterizada porque comprende, además: - un segundo medio de conexión (8, 18) longilíneo y eléctricamente conductor, conectado por su extremo río arriba (8, 18 ) a los indicados medios de accionamiento (3) y cuyo extremo río abajo (8, 18 ) es libre. 2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque los indicados primero (7, 17) y segundos (8, 18) medios de conexión presentan unas propiedades dieléctricas respectivas sensiblemente idénticas, de preferencia los indicados primero (7, 17) y segundos (8, 18) medios de conexión están constituidos por un mismo material y/o tienen una misma sección. 3. Instalación según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el primer medio de conexión (7, 17) tiene una primera longitud (L1) y el segundo medio (8, 18) de conexión tiene una segunda longitud (L2), siendo las indicadas primera y segundas longitudes (L1, L2) sensiblemente iguales. 4. Instalación según la reivindicación 3, caracterizada porque las primera y segunda longitudes (L1, L2) se encuentran comprendidas entre 20 cm y 10 cm.. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los primero (7, 17) y segundos (8,18) medios de conexión están separados por una distancia d comprendida entre 2 mm y 0 mm, de preferencia del orden de 30 mm. 6. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a, caracterizada porque los primero (7, 17) y segundos (8, 18) medios de conexión son elegidos entre los cables y las barras metálicas, de preferencia los primero (7, 17) y segundos (8, 18) medios de conexión son dos barras metálicas paralelas y de idéntica longitud. 7. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque al menos una parte de los indicados primero (7, 17) y segundos (8, 18) medios de conexión está situada en el interior de una cubierta (19) de protección, de preferencia un tubo metálico de protección. 8. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la sonda capacitiva (2, 4) está fijada a la antorcha (1) de trabajo, de preferencia por mediación de una articulación (6, 20) o de una pieza flexible. 9. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la antorcha (1) es elegida entre las antorchas de corte láser, las antorchas de corte de por plasma o los sopletes de oxicorte NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del , no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluida en la mencionada reserva.

6 6 ES T3

7 ES T3 7

8 8 ES T3