DISPOSITIVO DE PÉNDULO PARA ENSAYO DE IMPACTO DE BAJA ENERGÍA.

Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía del tipo de las utilizadas para realizar caracterizaciones de materiales por el método Charpy, caracterizado por disponer de un sistema de control que evita el retroceso o rebote y un mayor daño del deseado sobre el material. El dispositivo es compacto y versátil y puede unirse a diferentes utillajes en horizontal, vertical o inclinado, logrando realizar impactos en cualquier dirección. Consta de una bancada

(1) y unas alas (2) sobre las que se apoyan tanto el eje de giro (3) como las pinzas (4) del freno, un brazo (6) que tiene agujeros pasantes (10) y una masa (7) que desliza a través del brazo (6) y se fija en él, y por último un impactador (11) intercambiable que se rosca en la masa (7). El avanzado sistema de control comanda un freno neumático que dispone de un pulsador para liberarlo y un transductor de ángulo (12) para volver a activarlo cuando detecte el sobrepaso de un nivel determinado o el cambio de ángulo de la masa (7).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331897.

Solicitante: FUNDACIÓN CENTRO TECNOLOGIAS AERONAUTICAS.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MADRUGA ANGULO,OSCAR, CALVO GARRIDO,JOSE MARIA, PIÑÁN ALONSO,Javier, SALGADO GARRIDO,Miguel Angel, GUEREDIAGA GARCIA,Jon, ESPINOSA RUIZ DE EGUILAZ,Aitor, RUIZ DE GAONA CORRES,Sergio, FERNANDEZ MURGIONDO,Etor.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación de las propiedades mecánicas de los... > G01N3/32 (aplicando esfuerzos repetidos o pulsatorios)
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DISPOSITIVO DE PÉNDULO PARA ENSAYO DE IMPACTO DE BAJA ENERGÍA.

Fragmento de la descripción:

Campo de la invención La presente invención se engloba dentro del campo de los ensayos realizados mediante un péndulo que impacta sobre un espécimen. Concretamente, el dispositivo de impacto consiste en un péndulo con un sistema de pesos variables que se colocan en distintas posiciones del brazo para dotar de mayor flexibilidad al sistema en cuanto a las energías de impacto que se pueden establecer. El citado dispositivo está dotado de un sistema de frenado que permite controlar la altura del impacto una vez que se ha definido la energía con la que se va a impactar y de igual forma este sistema de frenado evita el rebote tras el impacto.

Antecedentes de la invención En el estado de la técnica actual los dispositivos de impacto tipo péndulo se utilizan principalmente para realizar ensayos destructivos en materiales. Son los péndulos para realizar caracterizaciones de materiales por el método de Charpy donde se mide la resistencia a la rotura de un espécimen cuando es impactado utilizando un péndulo con un martillo en su punta. El martillo está intrumentalizado y el dispositivo tiene un sistema de adquisición de datos. El estado de la técnica lo representan varias invenciones entre las que se destacan las siguientes: La patente ES 2301290 donde se describe un péndulo para ensayos que presenta una configuración modular, con un brazo accionado por un motor reductor y

caracterizado porque su accionamiento se lleva a cabo mediante la puesta en funcionamiento de un electroimán que libera la masa dispuesta en el extremo del brazo. El modelo de utilidad CN 201242519 presenta un péndulo Charpy cuya característica principal es la placa soporte donde se apoyan los actuadores del péndulo. Esta placa es necesaria debido a las grandes dimensiones del péndulo.

En cualquier caso, este y otros dispositivos de péndulo no resuelven convenientemente los problemas asociados a la ubicación del espécimen cuando la pieza que se quiere evaluar es de grandes dimensiones o los problemas en cuanto a la utilización de distintos tipos de brazos y distintos tipos de masas para determinar la inercia más adecuada. De igual forma no se resuelve el problema que puede suponer el rebote de la masa una vez ha impactado contra el espécimen, o el frenado del péndulo antes y después de su actuación, evitando daños mayores en el espécimen en caso de rotura del mismo. Para resolver este y otros problemas se ha desarrollado el impactador de péndulo de la invención.

Descripción de la invención Es un objeto de la invención establecer diferentes parámetros de ensayo en función del tipo de material y de la entalla del martillo, dotando al péndulo de un único brazo adaptado para que la masa de la entalla pueda desplazarse por él y ubicarse en distintas posiciones.

Es otro objeto de la invención que el freno sea neumático, se disponga en torno del eje y que su actuación instantánea aporte mejores rendimientos a los impactos y evite el efecto del rebote tras el golpe con el espécimen. Es otro objeto de la invención que el péndulo se disponga sobre una bancada que es adaptable a cualquier disposición, ya sea horizontal, vertical, inclinada o incluso sobre el

mismo espécimen. Y por último es otro objeto de la invención que el método de ensayo disponga de los sistemas de control necesarios para, en combinación con el freno, evitar daños irreparables en el espécimen.

El freno está compuesto por dos discos de freno unidos al eje y dos pinzas neumáticas. El sistema neumático es de menor consumo y menor tamaño que un sistema de frenado eléctrico. Se han dispuesto las pinzas ancladas en las alas de la bancada para dejar la base de la bancada libre y que pueda amarrarse fácilmente a cualquier superficie.

En relación al brazo y la masa, la masa se desplaza y se fija a lo largo del brazo según la energía de impacto necesitada. La masa se une solidariamente al brazo a través de un perno de unión que atraviesa ambos. De esta manera se consigue que el movimiento de ambos elementos sea solidario. Sobre la masa va atornillada la entalla: una punta intercambiable que permite variar la geometría del impacto.

La bancada tiene un diseño que permite un montaje en cualquier lugar: suelo, pared o techo, e incluso sobre el propio espécimen, lo que resulta ideal para especímenes de gran tamaño. Otros sistemas similares estudiados hasta el momento están pensados para el impacto sobre probetas o especímenes de tamaño pequeño que se colocan en el propio dispositivo de péndulo. En este caso se trata de resolver la necesidad de ampliar el rango y el tipo de especímenes que se pueden impactar. Desde alas de avión, barcos etc. elementos que no se pueden llevar a una instalación y para los que es necesario un sistema que se pueda instalar en la posición deseada.

Las ventajas del dispositivo objeto de la invención son: El establecer diferentes parámetros de ensayo en función del tipo de material gracias al uso de diferentes masas que pueden fijarse en diferentes posiciones, permitiendo de una manera sencilla el cambio de la inercia del péndulo. La flexibilidad en cuanto a su utilización, con fácil adaptación a diferentes lugares donde fijarse, al ser un dispositivo portátil. La adaptabilidad a cualquier lugar de ensayo por la utilización de un eficiente sistema de frenado neumático.

Breve descripción de los dibujos A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de la ejecución de la invención. La Figura 2 muestra otra vista de la invención para dar una visión completa de la misma,

mostrando los elementos que no se ven claramente en la Figura 1. Las Figuras 3 y 4 muestran ejemplos de unión del sistema de impactos en un banco de ensayos.

Descripción detallada de la invención En las figuras 1 y 2 se muestra la base de la bancada (1) totalmente plana para facilitar una fijación sencilla sobre cualquier superficie. Los medios de fijación pueden ser de diferentes tipos siendo válidos los medios de amarre magnéticos, los basados en sargentos o mediante simples uniones atornilladas. El sistema de unión de la bancada se establece en función del espécimen a impactar. En los extremos de dicha bancada (1) se disponen las alas de la bancada (2) donde se monta el eje de rotación (3) y las pinzas de freno (4) . El montaje de las alas (2) ocupa muy poca superficie de la bancada (1) , quedando libre la mayoría de la superficie. Los discos de freno (5) se soportan sobre el eje (3) y se disponen junto a las alas (2) de la bancada. También sobre el eje de rotación (3) se fija el brazo (6) finalizado en una masa (7)

constituyendo todo ello el péndulo. La unión del brazo (6) con el eje (3) se consolida con unos apoyos oblicuos (8) y la parte correspondiente del eje (3) en su unión con el brazo (6) y los dos apoyos oblicuos (8) cambia su diseño cilíndrico por un diseño rectangular donde se establecen los puntos de unión (9) . El brazo (6) tiene agujeros (10) en su superficie marcando las diferentes posiciones en las que puede ir colocada la masa (7) estableciéndose la fijación a través de un perno que atraviesa ambos elementos (no mostrado en la figura) . Las distintas posiciones que puede tomar la masa (7) aumentan la flexibilidad del sistema ya que las distintas energías de impacto se logran trasladando la masa (7) . La punta del impactador (11) es una punta intercambiable que se une a la masa (7) mediante una unión roscada. Su función es lograr

huellas de impacto de diferente geometría con un mínimo cambio. El transductor de ángulo...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía del tipo de los utilizados para realizar validaciones de materiales por el método de Charpy que incluye una bancada sobre la que se yerguen unas alas que albergan el eje de rotación, brazo y sistema de frenado, caracterizado por que:

- la bancada (1) tiene toda la superficie lisa y accesible y las alas (2) dispuestas en sus extremos soportan el eje de rotación (3) ,

- el brazo (6) conectado al eje de rotación (3) tiene agujeros pasantes (10) y una masa (7) que desliza a través del brazo (6) y se fija en él,

- el sistema de frenado es un freno neumático cuyas pinzas (4) están ancladas en las alas

(2) y los discos (5) sobre un eje de rotación (3) , situándose tanto los discos (5) como las pinzas (4) del freno neumático por la cara interior de las alas (2) .

15. dispone de un sistema de control conectado al freno a través de un transductor de ángulo (12) dispuesto sobre el eje de rotación (3) que evita el rebote de un impactador (11) dispuesto en la masa (7) y la perforación del espécimen a impactar.

2. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía según la reivindicación primera, caracterizado por disponer de un pulsador para liberar el freno neumático y sistema de control para activarlo cuando el transductor de ángulo (12) detecta que se sobrepasa un nivel determinado o que se produce un cambio de ángulo de la masa (7) .

3. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía según la reivindicación primera, caracterizado por que el eje de rotación (3) es cilíndrico en la parte correspondiente a las alas (2) y los discos de freno (5) y transiciona a rectangular en la unión al brazo (6) y a unos puntos de apoyo (8) que refuerzan el citado brazo (6) .

4. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía según la reivindicación primera, caracterizado por que el brazo (6) y la masa (7) se unen mediante un pasador y la masa (7) tiene un impactador (11) intercambiable mediante roscado de la punta.

. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía según la reivindicación primera, caracterizado por que los variados medios de fijación de la bancada (1) por fuera 35 de las alas (2) , medios magnéticos, basados en sargentos o uniones atornilladas, permiten

1. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía del tipo de los utilizados para realizar validaciones de materiales por el método de Charpy que incluye una bancada sobre la que se yerguen unas alas que albergan el eje de rotación, brazo y sistema de frenado, caracterizado por que:

- la bancada (1) tiene toda la superficie lisa y accesible y las alas (2) dispuestas en sus extremos soportan el eje de rotación (3) ,

- el brazo (6) conectado al eje de rotación (3) tiene agujeros pasantes (10) y una masa (7) que desliza a través del brazo (6) y se fija en él,

- el sistema de frenado es un freno neumático cuyas pinzas (4) están ancladas en las alas

(2) y los discos (5) sobre un eje de rotación (3) , situándose tanto los discos (5) como las pinzas (4) del freno neumático por la cara interior de las alas (2) .

15. dispone de un sistema de control conectado al freno a través de un transductor de ángulo (12) dispuesto sobre el eje de rotación (3) que evita el rebote de un impactador (11) dispuesto en la masa (7) y la perforación del espécimen a impactar.

2. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía según la reivindicación primera, caracterizado por disponer de un pulsador para liberar el freno neumático y sistema de control para activarlo cuando el transductor de ángulo (12) detecta que se sobrepasa un nivel determinado o que se produce un cambio de ángulo de la masa (7) .

3. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía según la reivindicación primera, caracterizado por que el eje de rotación (3) es cilíndrico en la parte correspondiente a las alas (2) y los discos de freno (5) y transiciona a rectangular en la unión al brazo (6) y a unos puntos de apoyo (8) que refuerzan el citado brazo (6) .

4. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía según la reivindicación primera, caracterizado por que el brazo (6) y la masa (7) se unen mediante un pasador y la masa (7) tiene un impactador (11) intercambiable mediante roscado de la punta.

. Dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía según la reivindicación primera, caracterizado por que los variados medios de fijación de la bancada (1) por fuera 35 de las alas (2) , medios magnéticos, basados en sargentos o uniones atornilladas, permiten su disposición en horizontal, vertical o inclinada e incluso sobre el propio espécimen.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 201331897

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 23.12.2013

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G01N3/32 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

A CN 101603905 A (CHENGDE JINJIAN TESTING INSTR CHENGDE JINJIAN TESTING INSTR CO LTD) 16/12/2009, Resumen y figuras de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. 1-5

A CN 103234844 A (UNIV NORTHEASTERN) 07/08/2013, Resumen y figuras de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. 1-5

A US 5770791 A (MANAHAN SR MICHAEL PETER) 23/06/1998, columna 1, líne.

7. columna 21, línea 25; figuras 1 -23. 1-5

A US 3285060 A (PESSEN DAVID W) 15/11/1966, columna 1, líne.

9. columna 4, línea 66; figuras 1 -5. 1-5

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº :

Fecha de realización del informe 24.06.2014 Examinador B. Tejedor Miralles Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201331897

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01N Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, bases de texto completo, bases de literatura no patente, internet

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201331897

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 24.06.2014

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones Reivindicaciones 1-5 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Reivindicaciones Reivindicaciones 1-5 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201331897

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01 CN 101603905 A (CHENGDE JINJIAN TESTING INSTR CHENGDE JINJIAN TESTING INSTR CO LTD) 16.12.2009

D02 CN 103234844 A (UNIV NORTHEASTERN) 07.08.2013

D03 US 5770791 A (MANAHAN SR MICHAEL PETER) 23.06.1998

D04 US 3285060 A (PESSEN DAVID W) 15.11.1966

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

Reivindicación 1:

Se considera como estado de la técnica más cercano al objeto de la invención el documento D01. Dicho documento divulga un dispositivo de péndulo para ensayo de impactos de baja energía del tipo de los utilizados para realizar validaciones de materiales por el método de Charpy que incluye una bancada sobre la que se yerguen unas alas que albergan el eje de rotación, brazo y sistema de frenado, caracterizado porque: la bancada tiene toda la superficie lisa y accesible y las alas dispuestas en sus extremos soportan el eje de rotación; un brazo conectado al eje de rotación y una masa que se fija en él (D01: figuras 1, 2 y 3; resumen) .

Se diferencia de la primera reivindicación en que el brazo no dispone de agujeros pasantes, tampoco parece disponer de un sistema de frenado, ni de un control del sistema de frenado.

La primera diferencia produce el efecto técnico de variar la inercia del péndulo situando la masa en distintas posiciones. El problema técnico a resolver es cómo establecer diferentes parámetros de ensayo en función del tipo de material. La segunda diferencia produce el efecto técnico de evitar daños mayores en el espécimen en caso de rotura del mismo. La tercera diferencia produce el efecto técnico de evitar el rebote de la masa una vez que ha impactado contra el espécimen. El problema técnico a resolver con la segunda y tercera diferencia es cómo controlar el péndulo para evitar rebotes y roturas sucesivas del espécimen.

En ninguno de los documentos citados, que reflejan el estado de la técnica anterior más próximo al objeto de la solicitud, se han encontrado presentes todas las características técnicas que se definen en la reivindicación 1 de la solicitud. Asimismo, se considera que las características diferenciales no parecen derivarse de una manera evidente de ninguno de los documentos citados, ni de manera individual ni mediante una combinación evidente entre ellos. Por todo lo anterior, se concluye que la reivindicación 1 y las reivindicaciones dependientes satisfarían los requisitos de novedad y actividad inventiva según los artículos 6.1 y 8.1 de la ley de patentes 11/1986.

Reivindicaciones dependientes 2-5:

Las reivindicaciones 2-5 son dependientes de la reivindicación 1 y como ella, también cumplen los requisitos de la ley de patentes 11/1986 con respecto a la novedad y actividad inventiva.

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