OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención, tal y como se 'expresa en el enunciado de esta memoria, se refiere a un sistema de temple o calentamiento por inducción que es capaz de realizar temples de piezas sin que exista movimiento de rotación de las mismas. Este novedoso sistema de temple consiste básicamente en un transformador de salida que es capaz de transmitir la energía necesaria para el temple sin que exista unión física entre el primario y el secundario de dicho transformador con un primario fijo y un secundario con movimiento síncrono con un inductor de calentamiento, a través de un sistema mecánico que es capaz de proveer de un movimiento lineal y angular al conjunto formado por el secundario del transformador (5) y el inductor (3), un eje de transmisión (8) con capacidad tanto para ducha como para refrigeración, y un inductor que será el responsable de transmitir la energía que necesita la pieza a templar. Mediante el sistema objeto de la presente invención, se puede independizar el sistema de temple del tipo de pieza a templar, puesto que contiene tanto el inductor de calentamiento como el movimiento necesario para realizar el temple. Al independizar el sistema de temple del tipo de pieza, se consiguen dos grandes avances que son, por una parte la mejora de la calidad de algunos temples, y por otra parte la posibilidad de realizar temples con movimiento cilindrico donde antes no podía ser realizado.

Por medio de este sistema se puede mejorar la calidad del temple de las piezas que requieren un temple con simetría cilindrica en una zona muy alejada del centro de masas de la pieza; la rotación de la pieza en torno a un eje alejado del centro de masas genera grandes vibraciones en la máquina y limita la velocidad de rotación de la pieza, por lo que el temple se realiza a bajas revoluciones. Estas bajas revoluciones implican baja densidad de potencia en el inductor, incrementando el tiempo de ciclo del proceso de temple. El sistema objeto de la presente invención también permite la realización de temples con simetría cilindrica en piezas donde el centro de masas tiene un movimiento relativo con respecto a la zona de temple durante todo el proceso de temple. Estos tipos de temples no podían ser realizados hasta ahora con simetría cilindrica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los procesos de temple se están realizando actualmente por medio del giro de la pieza, permaneciendo estático el inductor. Este método tiene un buen rendimiento cuando el radio de la pieza es igual o inferior al radio del inductor, sin embargo, es un método que necesita grandes máquinas y grandes motores para el caso de realizar el temple de una parte pequeña sobre una pieza grande. Mediante estos métodos se puede obtener un temple adecuado dentro de unas especificaciones determinadas. Sin embargo, si los requerimientos del temple son muy estrictos, tanto la velocidad de giro como la posición de la pieza tienen que ser extraordinariamente exactos, por lo que la complej idad de la máquina va en aumento conforme aumenta el tamaño de la pieza a templar. Las técnicas más parecidas de movimiento del inductor con respecto a la pieza se muestran a continuación:

Inductores y temple de cigüeñales, donde el inductor intenta seguir a la pieza en un plano, una dirección hacia arriba y hacia abajo y la otra adelante y atrás, cuando el cigüeñal realiza un movimiento de giro, y cada cigüeñal realiza un movimiento de traslación en torno a su propio eje, cuyo radio depende del tamaño del cigüeñal. En relación con este tipo de inductores que tienen una cierta libertad de movimientos para seguir a la pieza mientras esta realiza movimientos de giro cabe destacar el documento del estado de la técnica US 3,967,089 "Apparatus for the inductive hardening of workpieces rotatable around a rotational axis" , y también el documento US4,538,041 "Rotating induction heating apparatus" .

Inductores de temple de asientos de válvulas. Estos inductores tienen un movimiento vertical hacia arriba para dejar que la pieza se coloque en su sitio, una vez que los inductores bajan, lo hacen hasta hacer contacto con la pieza, posteriormente se produce un movimiento ascendente de unas pocas décimas de milímetro (de altura ajustable) . Mediante este tipo de inductores se busca obtener la posición exacta, independientemente de cuál sea la altura de la pieza a templar. En relación con este tipo de inductores que se posicionan en torno a un punto de la pieza cabe destacar el documento del estado de la técnica US 3,789,180 "Modified inductor for inductively heating valve seats" , y también el documento US 4,700,036 "Induction heating device with improved locking mechanism for slidable inductors" .

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención consiste en un sistema de calentamiento por inducción que consta básicamente de los siguientes elementos: un transformador de salida, un inductor (3) de calentamiento, un sistema de medios motores (6) , y un eje de transmisión (8) que une el sistema de medios motores al conjunto móvil inductor- secundario.

El transformador de salida está formado por un primario (4) que está unido solidariamente al banco de condensadores (1) y que permanece inmóvil, y de un secundario (5) que está solidario con el inductor (3) y que no tiene contacto físico con el primario. El secundario del transformador (5) se encuentra separado físicamente del primario (4) lo cual permite su movilidad. El primario del transformador de salida (4) está formado por una o más espiras (10) , las cuales pueden ser de relación fija o variable. El secundario del transformador de salida está formado por una o más espiras de relación fija y cuyos extremos están unidos a través de conexiones especiales al inductor de temple (3) . Las conexiones (11) entre el secundario del transformador de salida y el inductor tienen forma triangular para mantener constante la densidad de corriente por dichas conexiones. Al igual que las espiras del transformador de salida están divididas en dos partes, lo mismo ocurre con el núcleo del transformador. La primera parte del núcleo del transformador de salida (12) , también denominada núcleo del primario, se encuentra unida físicamente al primario de dicho transformador, y por tanto, permanece inmóvil y unido a los condensadores. El núcleo del transformador de salida tiene una segunda parte que es móvil (13) , también denominada núcleo del secundario, y que se encuentra unida a las espiras del secundario. La longitud del núcleo que se encuentra en la parte del primario del transformador de salida (12) depende del movimiento lineal que se desee a lo largo del eje longitudinal de simetría del conjunto inductor- secundario. La longitud total del núcleo que se encuentra en la parte del primario debe de ser de al menos 1,5 cm por cada parte mayor que el movimiento lineal que vaya a recorrer el inductor para realizar un temple longitudinal. Cuanto mayor sea la longitud del núcleo del primario menor inductancia de dispersión presentará el transformador, y por tanto, podrá transferir mayor energía. La longitud del núcleo que se encuentra unido al secundario del transformador de salida no depende del movimiento lineal que vaya a realizar el inductor, sin embargo debe ser de al menos 1,5 cm por cada parte más largo que las espiras del secundario. La longitud que excede el núcleo de las espiras del secundario determina la inductancia de dispersión de este transformador. Cuanto mayor sea esta longitud menor será la inductancia de dispersión del transformador y mayor potencia será capaz de transferir. La segunda parte del núcleo del secundario del transformador (12) de salida debe tener un orificio central, por el cual tienen que pasar tanto el eje de transmisión (8) que une la parte de los medios motores con el conjunto inductor- secundario (5) , como las conexiones eléctricas (11) entre el secundario (5) y el inductor (3) . Estas conexiones eléctricas entre el secundario del transformador y el inductor se realizan por el interior del secundario y son de forma triangular para mantener constante la densidad de corriente. El secundario (5) del transformador de salida y su correspondiente núcleo (13) deben tener simetría cilindrica y el centro de masas debe estar situado en el eje longitudinal de simetría del secundario.

El inductor de temple tiene una forma que depende de la pieza (9) que se vaya a tratar y los únicos requisitos que debe cumplir son que tenga una simetría lo más cilindrica posible y que su centro de masas se encuentre en el eje longitudinal de simetría del secundario. La movilidad de que dispone el sistema, tanto el movimiento lineal a lo largo del eje longitudinal de simetría como de rotación en torno a dicho eje, se la proporcionan los medios motores mediante dos motores, uno que realiza el movimiento angular y otro que realiza el movimiento lineal. Estos dos motores tienen que permitir la variación tanto de la velocidad lineal como de la velocidad angular.

La transmisión del movimiento desde los motores hasta el conjunto formado por el secundario del transformador de salida y el inductor de temple se realiza por medio de un eje de transmisión (8) . Este eje de transmisión (8) debe de transmitir el movimiento de los motores y además conducir tanto el agua de refrigeración del secundario del transformador y del inductor como el agua de la ducha necesaria para realizar el temple. Este eje de transmisión (8) contiene las juntas necesarias que permiten el paso del agua desde un sistema que se encuentra estático hasta el eje de transmisión (8) que se encuentra girando.

La separación necesaria entre el primario (4) del transformador y el secundario (5) del transformador para que se puede producir el movimiento de rotación del conjunto inductor-secundario respecto del primario está comprendida entre 0,1 mm y 100 mm, preferiblemente entre

0,5 mm y 10 mm, y más preferiblemente entre 1 mm y 3 mm.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1.- Representa el diagrama de elementos que componen el conjunto del sistema objeto de la presente invención. El conjunto está formado por el primario del transformador de salida (4) unido solidariamente a los condensadores (1) , el secundario del transformador de salida (5) que se encuentra unido solidariamente a través del eje de transmisión (8) a los medios motores (6) y al inductor (3) a través de las conexiones de salida (11) .

Figura 2. - Representa el conjunto formado por el primario del transformador (4), el secundario del transformador (5), el inductor (3) y la pieza (9) .

Figura 3. - Muestra una sección del transformador de salida, parte de la presente invención, donde se puede apreciar la separación (14) que existe entre el primario del transformador (4) y el secundario del transformador (5) . Las líneas de campo magnético atraviesan el entrehierro que existe entre el núcleo del primario del transformador (12) y el núcleo del secundario del transformador (13) . Figura 4. - Muestra la misma sección del transformador de salida de la figura 3, parte de la presente invención, pero con un desplazamiento longitudinal a lo largo del eje longitudinal de simetría del secundario de .dicho transformador, donde se aprecian el primario del transformador (4) y el secundario del transformador (5) . Figura 5. - Muestra la conexión (11) entre el secundario del transformador de salida (5) y el inductor

(3) . Esta conexión tiene una superficie triangular para mantener la densidad de corriente constante a lo largo de la conexión en el interior del secundario del transformador (5) .Se aprecia el núcleo del primario del transformador (12) y las espiras del primario del transformador (10) .

Figura 6. - Muestra una sección del eje de transmisión (8) del movimiento entre los medios motores y el secundario del transformador (5) . Se aprecian los taladros (15) que se han realizado en el interior del eje de transmisión (8) para poder refrigerar tanto el secundario del transformador (5) como el inductor (3) así como el taladro para el agua de ducha (16) . Figura 7. - Muestra un ejemplo de una pieza (9) que se va a templar siguiendo el método de la presente invención. La zona a templar se encuentra en el interior de la zona mecanizada (17) . DESCRIPCIÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN Seguidamente se realizará la descripción del sistema desarrollado a través de un ejemplo de temple de una pieza, figura 7, donde el movimiento de rotación de dicha pieza resulta complejo al no tener el centro de masas en el eje de simetría de la zona a templar. La zona a templar de la pieza está en el interior del cilindro mecanizado. Este cilindro se encuentra en uno de los extremos de la pieza, mientras que el centro de masas de la misma se encuentra aproximadamente en la mitad de su longitud. Para realizar el temple adecuadamente mediante los sistemas utilizados hasta ahora, la pieza debería de girar en torno al eje longitudinal del cilindro que debe ser templado, por lo que su centro de masas realizaría un movimiento de traslación en torno a este eje. Si la pieza no girase las asimetrías cilindricas que presenta el inductor se verían reflejadas en la zona a templar. Estas asimetrías cilindricas son irremediables dado que el inductor necesita tener dos conexiones eléctricas por sus extremos. Estas asimetrías de las conexiones deben ser aplicadas a todo el contorno de la pieza. Este reparto de la asimetría se consigue por medio de la rotación de la pieza con respecto al inductor (3) .

Mediante la utilización del sistema objeto de la presente invención se puede realizar el temple sin que la pieza realice ningún movimiento. Simplemente se posiciona en el inductor y comienza un movimiento de rotación del secundario del transformador que contiene solidariamente al. inductor de temple en torno al eje longitudinal del cilindro de la pieza que va a ser templada que coincide con el eje longitudinal del conjunto inductor- secundario. La rotación del conjunto inductor- secundario tiene el mismo efecto que la rotación de la pieza, puesto que este movimiento es necesario para que las asimetrías del inductor no aparezcan en la pieza. La rotación del conjunto inductor- secundario se realiza en torno al eje longitudinal que contiene su centro de masas, por lo que no aparecen vibraciones debidas a movimientos de traslación. Desde el punto de vista del temple se puede mejorar la calidad del mismo puesto que la velocidad de rotación del conjunto inductor-secundario puede ser superior a la de la pieza.

Si la zona a templar fuese mayor que la zona afectada por el inductor se realizaría un movimiento longitudinal a lo largo del eje longitudinal de simetría del conjunto inductor- secundario para realizar un temple denominado "al desfile" .

El núcleo del transformador del secundario está fabricado con ferritas de tipo "I", dejando una separación (14) necesaria entre el primario (4) del transformador y el secundario del transformador (5) de entre 1 y 3 mm para que pueda producirse el movimiento de rotación del secundario del transformador. La relación del transformador de salida es fija en este ejemplo y el primario consta de dos espiras y el secundario de una.