Extractor (10) de punzón adaptado para sujetarse a un elemento (2) de retención de punzón de una herramienta (3a,

3b) de prensa que comprende un punzón (1), un pistón (11) de extractor de punzón y una cámara (12a, 12b) de presión, estando diseñada dicha cámara (12a, 12b) de presión para cargar mediante resorte dicho pistón (11) de extractor de punzón, estando definida dicha cámara (12a, 12b) de presión al menos parcialmente por un hueco entre un manguito (13) interior y un manguito (14) exterior, teniendo dicho pistón (11) de extractor de punzón una parte (11b) desplazable que puede desplazarse axialmente en dicho hueco, sustancialmente toda la cámara (12a, 12b) de presión está ubicada entre dicho manguito (13) interior y dicho manguito (14) exterior, caracterizado porque dicha cámara (12a, 12b) de presión incluye además una parte (12a) de guía y una parte (12b) de cámara, estando dicha parte (12a) de guía diseñada para permitir que dicha parte (11b) desplazable de dicho pistón (11) de extractor de punzón se mueva en su interior, estando dicha parte (12b) de cámara separada axialmente de dicha parte (12a) de guía, teniendo dicha parte (12b) de cámara un área de sección transversal mayor que dicha parte (12a) de guía

Extractor de punzón.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un extractor de punzón. Más particularmente, la presente invención va dirigida a un extractor de punzón que está adaptada para sujetarse a un elemento de retención de punzón, que a su vez puede montarse en una pieza de herramienta superior móvil de una prensa.

Antecedentes de la invención

En la industria de conformación de hojas de metal, se usan herramientas de perforación para perforar orificios en hojas de metal. La herramienta de perforación consiste principalmente en un elemento de retención, un punzón y un extractor. La herramienta de perforación funciona como una unidad cerrada y a menudo se monta directamente en herramientas de prensa en las que se conforma la hoja de metal, pero también puede montarse en lanzaderas que funcionan en la herramienta de prensa para perforar orificios en diferentes direcciones.

El objetivo del punzón es perforar un orificio en hojas de metal. Los punzones que se usan son de diferentes tamaños y geometrías. Puesto que el uso de los punzones se ha generalizado, se han convertido en objeto de estandarización. Lo mismo sucede con los elementos de retención de punzón usados en los punzones. El punzón se monta en un elemento de retención de punzón y se retiene en su posición a través de un bloqueo mecánico.

El propio elemento de retención se monta en la herramienta de prensa. En una operación de perforación, la herramienta de perforación, que está ubicada en la herramienta superior, se encuentra en su movimiento descendente con un troquel de perforación estático, ubicado en la pieza de herramienta inferior. Durante el movimiento descendente, el extractor se encuentra con la hoja de metal y entra en contacto con ella. El punzón continúa su movimiento hacia la hoja y se perfora un orificio a través de la hoja de metal. El objetivo principal del extractor es retener la hoja de metal en su posición durante la operación de perforación, tanto durante el movimiento descendente como durante el movimiento de retorno. Otro objetivo del extractor es soportar el punzón durante la operación de perforación. Se requiera una fuerza de extracción grande para permitir que el extractor tire hacia atrás del punzón tras la operación de perforación sin dañar el orificio perforado.

La fuerza de extracción puede generarse usando una pieza elástica, tal como un resorte mecánico o un elemento de poliuretano elásticamente deformable, que se desvía contra la pieza de extractor. La magnitud de la fuerza está determinada por el tamaño y la constante elástica de la pieza elástica que se emplee. Si la operación de perforación se lleva a cabo sin un extractor o con una fuerza de extracción demasiado pequeña, existe un riesgo inmediato de que la hoja de metal se deforme alrededor del orificio perforado durante el movimiento de retorno, puesto que la hoja de metal debido a la fricción tiende a seguir el movimiento del punzón.

Dentro de la industria de conformación de hojas de metal, los requisitos están en constante crecimiento, lo que ha llevado a un aumento de los ritmos de producción. Las consecuencias de este aumento del ritmo de producción son procedimientos de prensa más rápidos con velocidades de prensa más altas y tiempos de inactividad más cortos entre ciclos de prensa, para mantener un alto nivel de eficacia. Además, series de producción más largas (hasta 2 millones es habitual) han dado como resultado un aumento en el tiempo de funcionamiento de las herramientas de prensa, lo que a su vez significa que se imponen requisitos más exigentes tanto en las herramientas de prensa como en los tipos de prensas usados en la industria de conformación de hojas de metal en la actualidad. Las prensas existentes están diseñadas para velocidades considerablemente más altas que las prensas usadas en la industria hace veinte años. Procedimientos de prensa más rápidos también dan como resultado un mayor desgaste de las prensas, herramientas de prensa y componentes de herramienta de prensa, lo que significa que la necesidad de mantenimiento tiene que monitorizarse.

Una consecuencia del aumento de los ritmos de producción es que los requisitos de la herramienta de perforación también se han vuelto más exigentes para cumplir con el aumento de los ritmos de producción y minimizar el mantenimiento.

La última tendencia en la industria del automóvil es hacia un uso extendido de metal de hoja de alta resistencia. Al optimizar cada componente individual de un vehículo con respecto a la función para la que está previsto, es posible reducir el peso y el impacto sobre el medio ambiente. Esta tendencia en la industria del automóvil también afecta a los estándares para las herramientas de perforación considerando que van a perforarse orificios en tales piezas.

En el mercado existente, existen dos tipos de extractores de punzón. Un primer tipo tiene un resorte mecánico incorporado y un segundo tipo tiene un elemento de poliuretano adaptado para generar la fuerza de extracción. Ambas variantes están asociadas con problemas y limitaciones.

Los extractores de punzón con un resorte mecánico funcionan mediante el resorte mecánico, cuyo diámetro interior es concéntrico con el diámetro exterior del cuerpo de punzón, que se monta entre una pieza de extractor y una pieza de extremo, ejerciendo así una presión en la unidad. La pieza de extractor tiene dos diámetros exteriores, uno en el punto de perforación y uno en el extremo del resorte. Ambas superficies guían la pieza de extractor durante su carrera de trabajo. La pieza de extractor tiene una superficie mecanizada, plana para impedir que gire. El extractor de punzón está diseñado como una unidad integrada que puede sustituirse en conexión con el mantenimiento. Si se desea una fuerza de extracción más grande o más pequeña, se sustituyen los resortes. Puesto que las necesidades varían, existe un gran número de diferentes resortes entre los que elegir. Además, el usuario tiene que saber cuánta fuerza se requiere para la operación de perforación. En caso de duda, pueden necesitarse varias variantes de resorte y configuraciones antes de obtener la fuerza correcta. Una limitación adicional es la vida útil de los resortes mecánicos, que puede ser ligeramente demasiado corta para cumplir las demandas crecientes en la industria de conformación de hojas de metal.

El documento US 6.182.545 B1 da a conocer diferentes mecanismos para montar un punzón en un elemento de retención de punzón, en el que el elemento de retención comprende un cuerpo de elemento de retención en el que se prevé un mecanismo de bloqueo para fijar un punzón respecto al elemento de retención de punzón. El mecanismo de bloqueo puede comprender una bola cargada mediante resorte que se acopla con una muesca en el punzón o un mecanismo de cuña que se fija por medio de un tornillo. El elemento de retención de punzón del documento US 6.182.545 B1, a su vez, está adaptado para fijarse respecto a una pieza de herramienta móvil superior.

Los tipos de elementos de retención de punzón mostrados en el documento US 6.182.545 B1 son comunes en el mercado. Ejemplos de extractores de punzón se muestran en el documento EP 1 547 703 A1 y US 4.993.295. Extractores de punzón con un resorte mecánico para su uso con elementos de retención de punzón del tipo dado a conocer en el documento US 6.182.545 B1 se comercializan por, por ejemplo, Moeller Manufacturing Company, Plymouth, Mich., EE. UU., véase www.moellerpunch.com.

Los extractores de punzón con un elemento de poliuretano funcionan de manera similar. Se presentan en dos variantes. Una funciona de la misma manera que los extractores de punzón dotados de un resorte mecánico, pero en lugar de un resorte mecánico usan un elemento de poliuretano. El otro funciona porque el poliuretano forma todo el extractor de punzón. Los dos diseños pueden parecer sencillos, pero los elementos de poliuretano deben adaptarse a la fuerza de extracción requerida para realizar la función prevista. Ya en la fase de diseño, el usuario tiene que saber tanto la longitud que va a usarse como la dimensión/carga inicial que se prevé que proporcione la fuerza deseada. Dependiendo de la fuerza de extracción, existen muchos tamaños entre los que elegir. La vida útil de los elementos de poliuretano generalmente es más corta que la de los resortes mecánicos. Por tanto, la vida útil es una mayor limitación para el poliuretano. Otra limitación es la capacidad del poliuretano...

1. Extractor (10) de punzón adaptado para sujetarse a un elemento (2) de retención de punzón de una herramienta (3a, 3b) de prensa que comprende un punzón (1), un pistón (11) de extractor de punzón y una cámara (12a, 12b) de presión, estando diseñada dicha cámara (12a, 12b) de presión para cargar mediante resorte dicho pistón (11) de extractor de punzón, estando definida dicha cámara (12a, 12b) de presión al menos parcialmente por un hueco entre un manguito (13) interior y un manguito (14) exterior, teniendo dicho pistón (11) de extractor de punzón una parte (11b) desplazable que puede desplazarse axialmente en dicho hueco, sustancialmente toda la cámara (12a, 12b) de presión está ubicada entre dicho manguito (13) interior y dicho manguito (14) exterior, caracterizado porque dicha cámara (12a, 12b) de presión incluye además una parte (12a) de guía y una parte (12b) de cámara, estando dicha parte (12a) de guía diseñada para permitir que dicha parte (11b) desplazable de dicho pistón (11) de extractor de punzón se mueva en su interior, estando dicha parte (12b) de cámara separada axialmente de dicha parte (12a) de guía, teniendo dicha parte (12b) de cámara un área de sección transversal mayor que dicha parte (12a) de guía.

2. Extractor (10) de punzón según la reivindicación 1, en el que dicho manguito (14) exterior tiene una primera parte y segunda parte, teniendo dicha primera parte una primera sección transversal interior que forma una superficie límite de dicha parte (12a) de guía de dicha cámara (12a, 12b) de presión, teniendo dicha segunda parte una segunda sección transversal interior, siendo al menos una parte de dicha segunda sección transversal interior mayor que al menos una parte de dicha primera sección transversal interior, formando dicha segunda parte una superficie límite de dicha parte (12b) de cámara de dicha cámara (12a, 12b) de presión.

3. Extractor (10) de punzón según la reivindicación 2, en el que dicha primera sección transversal interior tiene un área de sección transversal promedio, dicha segunda sección transversal interior tiene un área de sección transversal promedio, siendo dicha área de sección transversal promedio de dicha segunda sección transversal interior mayor que dicha área de sección transversal promedio de dicha primera sección transversal interior.

4. Extractor (10) de punzón según la reivindicación 3, en el que dicha primera sección transversal interior tiene un área de sección transversal sustancialmente constante, dicha segunda sección transversal interior tiene un área de sección transversal sustancialmente constante, o combinaciones de ambas.

5. Extractor (10) de punzón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el manguito (13) interior incluye una primera parte y una segunda parte, estando dichas partes primera y segunda separadas axialmente entre sí, formando dicha primera parte una superficie límite de dicha parte (12a) de guía de dicha cámara (12a, 12b) de presión, formando dicha segunda parte una superficie límite de dicha parte (12b) de cámara de dicha cámara (12a, 12b) de presión, teniendo al menos una parte de dichas partes primera y segunda de dicho manguito interior diferentes áreas de sección transversal.

6. Extractor (10) de punzón según la reivindicación 5, en el que dicha área de sección transversal de dicha primera parte de dicho manguito (13) interior es sustancialmente constante.

7. Extractor (10) de punzón según la reivindicación 5 ó 6, en el que al menos una parte de dicha área de sección transversal de dicha segunda parte es mayor que dicha área de sección transversal de dicha primera parte.

8. Extractor (10) de punzón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho manguito (13) interior está fijado respecto a dicho punzón (1), estando fijado dicho manguito (14) exterior respecto a dicho punzón (1), o combinaciones de ambos.

9. Extractor (10) de punzón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha parte (11b) desplazable de dicho pistón (11) de extractor de punzón está sellada con respecto a dicho manguito (13) interior, dicho manguito (14) exterior, o combinaciones de ambos.

10. Extractor (10) de punzón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho pistón (11) de extractor de punzón incluye al menos parcialmente una disposición que inhibe la rotación para inhibir o impedir que dicho pistón (11) de extractor de punzón gire respecto a dicho manguito (13) interior, dicho manguito (14) exterior, o combinaciones de ambos.

11. Extractor (10) de punzón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que incluye una disposición (20) de indicación de presión para indicar una presión en dicha cámara (12a, 12b) de presión, dicha disposición (20) de indicación de presión está diseñada para indicar que una presión en dicha cámara (12a, 12b) de presión supera un valor predeterminado, cae por debajo de un valor predeterminado, o combinaciones de ambos.

12. Extractor (10) de punzón según la reivindicación 11, en el que dicha disposición (20) de indicación de presión está formada de manera solidaria con dicho extractor (10) de punzón.

13. Extractor (10) de punzón según la reivindicación 11 ó 12, en el que dicha disposición (20) de indicación de presión incluye una pieza (22) cargada mediante resorte que es al menos parcialmente visible desde el exterior de dicho extractor (10) de punzón.

14. Extractor (10) de punzón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicho extractor (10) de punzón está al menos parcialmente conectado a una herramienta (3a, 3b) de prensa por un elemento (2) de retención de punzón.

15. Extractor (10) de punzón según la reivindicación 14, en el que dicho elemento (2) de retención de punzón está al menos parcialmente sujeto a una pieza de carrera de la herramienta (3a, 3b) de prensa.

16. Herramienta de perforación que incluye el extractor (10) de punzón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, y que incluye un segundo extractor de punzón conectado a la herramienta (3a, 3b) de prensa, y las cámaras de presión de dichos dos extractores de punzón están en comunicación de fluido entre sí.

17. Herramienta de perforación que incluye el extractor (10) de punzón según la reivindicación 16, en la que dicha presión en dichas cámaras de presión de dichos dos extractores de punzón es sustancialmente la misma.