RESORTE CON POCA FUERZA DE CONTACTO.

Un conjunto de resorte (620) para su uso en un conjunto de prensa para deformar una pieza de trabajo,

comprendiendo dicho conjunto de resorte: un cuerpo (624) que tiene una parte inferior (632) y un conducto receptor (656) para un pistón en su interior; un miembro de soporte (664) localizado en dicho conducto receptor para un pistón (656) separado de dicha parte inferior (632) y que define un conducto de paso; un pistón (630) recibido de forma deslizable en el interior de dicho conducto receptor para un pistón (656); un vástago de pistón (640) sujeto de forma deslizable en el interior de dicho conducto de paso de dicho miembro de soporte (664), teniendo dicho vástago de pistón (640) uno de sus extremos unido a dicho pistón y su otro extremo sobresaliendo de dicho cuerpo para engranar con un objeto generador de fuerza; un cámara de fluido (660) definida entre dicho miembro de soporte (664) y dicha parte inferior (664) de dicho cuerpo (624); un material fluido presurizado en el interior de dicha cámara de fluido (660); y un miembro de presión (692) formado de un cuerpo elastomérico entre dicho miembro de soporte y dicho pistón; dicho pistón móvil a lo largo de una distancia total desde una posición adyacente a dicho miembro de soporte hasta una posición separada de dicho miembro de soporte, caracterizado porque el material fluido de la cámara de fluido (660) tiene una presión en el intervalo de 4826,5x10 3 Pa a 18616,5x10 3 Pa cuando el pistón está en dicha posición adyacente a dicho miembro de soporte (664); dicho pistón (638) está fijado de forma rígida de un modo no flotante a dicho un extremo de dicho vástago de pistón (640) de forma que dicho pistón (638) y vástago de pistón (640) funcionan oscilando como una unidad en dicha cámara (600) entre dicho miembro de soporte (664) y dicha parte inferior (632) de dicho cuerpo (634), y porque dicho miembro de presión está adaptado para actuar directamente sobre e fuerza a dicho pistón a alejarse de dicho miembro de soporte hacia dicha parte inferior de dicho cuerpo al menos un 3% y menos del 50% de la distancia total y con una fuerza que es del 30% al 80% de la presión del material fluido de la cámara de fluido cuando dicho pistón se localiza adyacente a dicho miembro de soporte para reducir una fuerza de contacto requerida en dicho extremo que sobresale de dicho vástago de pistón para mover dicho pistón desde dicha posición adyacente a dicho miembro de soporte hacia dicha parte inferior de dicho cuerpo.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato para su uso en un conjunto de prensa y, más concretamente, a una unidad de amortiguación que proporciona una fuerza flexible durante la operación del conjunto de prensa entre una condición abierta y una condición cerrada.

Descripción de los antecedentes de la invención

Se conocen conjuntos de amortiguación. Por ejemplo, el documento JP-A-63167130 divulga un amortiguador que tiene un pistón móvil en una cámara de fluido, y otra cámara de fluido superior.

Una variedad de productos y componentes diferentes se fabrican utilizando aparatos denominados “matrices”. Una matriz puede comprender un complejo y costoso dispositivo que perfora agujeros, corta, dobla, conforma, etc. materia prima (por ejemplo, chapa metálica o similar) que está colocada dentro de la matriz.

Por ejemplo, los parachoques de los automóviles, los paneles laterales, etc. están típicamente formados de chapa metálica colocada dentro de una matriz.

Una matriz funciona típicamente mediante un mecanismo de prensado mecánico que puede generar grandes cantidades de fuerza para prensar juntos los componentes de la matriz cuando la materia prima está colocada dentro de la misma. Una típica prensa mecánica puede generar toneladas de fuerza de prensado dependiendo de su diseño. La mayoría de las prensas mecánicas emplean una disposición de volante rotativo grande y usan un cigüeñal o árbol excéntrico para convertir el movimiento rotativo del volante en un movimiento rectilíneo de prensado que se aplica a una corredera que hace contacto con una porción de la matriz. La geometría de esta combinación de piezas provoca una ventaja mecánica cambiante entre la transmisión y la corredera. Por ejemplo, la ventaja mecánica del brazo de manivela y el conjunto de conexión puede variar desde uno, en un punto cercano a la mitad de la carrera, hasta infinito, en la parte inferior de la carrera.

Las fuerzas de impacto y las cargas de choque asociadas creadas durante el proceso de prensado pueden provocar un desgaste y un deterioro indeseables varios componentes de la matriz y la prensa. Así pues, para reducir el desgaste y el deterioro de la matriz, que puede dar lugar a una costosa disminución del tiempo y al mantenimiento de los gastos, se han empleado conjuntos de amortiguación para sujetar la matriz en la máquina y absorber una porción de las fuerzas de choque creadas por la misma. La patente de EE.UU. nº 4.792.128 y la patente de EE.UU. nº 4.838.527 de Holley desvelan varios tipos de conjuntos de amortiguación.

Una unidad de amortiguación conocida, esto es, un resorte de gas también se representa en la Figura 1. Como puede verse en la Figura 1, el conjunto de amortiguación 10 comprende un cuerpo 12 que sujeta de forma deslizante un pistón ubicado en el mismo. El pistón 16 está acoplado a un vástago del pistón 18 que está orientado en la prensa mecánica para engranar con la parte inferior de la matriz o una mesa móvil (conocida como placa de púas) que sujeta la matriz. El cuerpo 12 es hueco y está tapado en un extremo por una tapa 14. La tapa 14 y la parte inferior del pistón 16 cooperan para definir una cámara de gas 20. La cámara de gas 20 está cargada con un gas compresible, tal como nitrógeno, a través de una válvula de presión convencional 22 situada en la tapa 14. El vástago del pistón 18 está sujeto de forma deslizante dentro del cuerpo 12 mediante un miembro rígido de sujeción del vástago 24 que está típicamente fabricado de un metal como el bronce. El extremo superior 13 del cuerpo 12 está sellado con una tapa de retención 26 que está fijada en su posición con un anillo de retención convencional 28. Como se ilustra mediante la flecha “A” en la Figura 1, la presión del gas dentro de la cámara 20 sirve para empujar el vástago del pistón 18 hacia fuera del cuerpo 12 hasta que el pistón 16 hace contacto con el retén rígido 24. Dicha construcción provoca el pretensado del vástago del pistón 18 de tal modo que se requiere el desarrollo de una fuerza de contacto (esto es, la fuerza requerida para iniciar el movimiento del resorte desde la posición totalmente extendida) en el extremo del vástago del pistón 18 para comprimir el resorte de gas 10. Los diseños de los conjuntos de amortiguación convencionales administran una fuerza casi total en contacto y tienen un aumento de la fuerza relativamente pequeño a medida que se comprime el conjunto de amortiguación. Esto provoca la aplicación de fuerzas elevadas instantáneamente en contacto con el vástago 18. Esta carga de fuerza instantánea se transfiere a los otros componentes de la prensa y provoca una carga de choque indeseable de la prensa y la matriz.

La Figura 2 es una curva de tonelaje de la prensa de una típica prensa mecánica en la que se emplean conjuntos de amortiguación conocidas del tipo descrito anteriormente. El eje vertical representa la cantidad de fuerza (tonelaje) generada por la prensa y el eje horizontal representa la distancia a la que se encuentra la corredera de la prensa del límite inferior de su desplazamiento. Como puede verse a partir de ese gráfico, la capacidad de carga de la prensa aumenta a lo largo de una pendiente arqueada hasta un determinado punto a medida que aumenta la distancia entre la corredera de la prensa y su posición inferior. La signatura del tonelaje es la aplicación real de las fuerzas por la prensa durante la operación y tiene en cuenta diversas variables del proceso como la velocidad, la sobrecarga, etc. El pretensado de los conjuntos de amortiguación puede provocar la sobrecarga de choque indeseable representada en la Figura 2, en la que la carga real excede la capacidad de carga de la prensa. Dicha carga de choque puede provocar el desgaste y el fallo de la matriz y la prensa, un ruido excesivo y un rebote indeseable de la almohadilla.

Las características de pretensado de los conjuntos de amortiguación convencionales o resortes de gas del tipo que se muestra en la Figura 1 son un factor principal que contribuye a la generación de cargas de choque y ruido, así como a un rebote excesivo de la almohadilla en la carrera de retroceso. En un esfuerzo por reducir la magnitud de las fuerzas de contacto iniciales aplicadas al vástago del pistón, se han desarrollado conjuntos de amortiguación que emplean un pistón flotante (esto es, un pistón que no está acoplado al vástago del pistón) y una disposición de cámara de gas dual. La cámara de gas adicional supuestamente sirve para equilibrar la fuerza neta en el vástago del pistón en su posición totalmente extendida.

La patente sueca nº 9401119-4 desvela una unidad de amortiguación que emplea un pistón flotante y una disposición de cámara de gas dual. Esta referencia enseña también enseña que puede emplearse igualmente un cuerpo de amortiguamiento para “amortiguar en mayor medida cualquier ruido residual”. Una unidad de amortiguación semejante requiere el empleo de miembros adicionales de sellado y produce efectos dinámicos indeseables debido a la inercia del pistón flotante y la fricción estática de las juntas estancas.

La Figura 3 es una comparación gráfica de las curvas de fuerza teórica de una unidad de amortiguación convencional o un resorte de gas del tipo representado en la Figura 1 y el resorte anteriormente mencionado que emplea un pistón flotante. Como puede verse en esa Figura, el pistón flotante representa una modesta mejora con respecto al resorte de gas estándar en la medida en que su curva inicial (tras el contacto) está ligeramente inclinada en comparación con la curva esencialmente vertical del resorte de gas convencional.

Otro enfoque que se ha empleado para reducir la fuerza de contacto del resorte de gas implica el uso de conjuntos de amortiguación, esto es, resortes de gas que tienen pistones escalonados. Un resorte semejante se desvela en la patente de EE.UU. nº 5.129.635 de Holley. La Figura 4 es una comparación gráfica de las curvas de fuerza de un resorte de gas convencional del tipo representado en la Figura 1 y un resorte de gas convencional que emplea un pistón escalonado. Sin embargo, como puede verse en esa Figura, la función de escalón instantánea indeseable de la carga del resorte no se elimina al utilizar un resorte con una disposición de pistón semejante.

Así pues, se necesita una unidad de amortiguación que tenga características mejoradas de carga de choque durante la operación de un conjunto de prensa.

Además, se necesita un... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de resorte (620) para su uso en un conjunto de prensa para deformar una pieza de trabajo, comprendiendo dicho conjunto de resorte:

un cuerpo (624) que tiene una parte inferior (632) y un conducto receptor (656) para un pistón en su interior;

un miembro de soporte (664) localizado en dicho conducto receptor para un pistón (656) separado de dicha parte inferior (632) y que define un conducto de paso;

un pistón (630) recibido de forma deslizable en el interior de dicho conducto receptor para un pistón (656);

un vástago de pistón (640) sujeto de forma deslizable en el interior de dicho conducto de paso de dicho miembro de soporte (664), teniendo dicho vástago de pistón (640) uno de sus extremos unido a dicho pistón y su otro extremo sobresaliendo de dicho cuerpo para engranar con un objeto generador de fuerza;

un cámara de fluido (660) definida entre dicho miembro de soporte (664) y dicha parte inferior (664) de dicho cuerpo (624);

un material fluido presurizado en el interior de dicha cámara de fluido (660); y

un miembro de presión (692) formado de un cuerpo elastomérico entre dicho miembro de soporte y dicho pistón;

dicho pistón móvil a lo largo de una distancia total desde una posición adyacente a dicho miembro de soporte hasta una posición separada de dicho miembro de soporte, caracterizado porque

el material fluido de la cámara de fluido (660) tiene una presión en el intervalo de 4826,5x103 Pa a 18616,5x103 Pa cuando el pistón está en dicha posición adyacente a dicho miembro de soporte (664);

dicho pistón (638) está fijado de forma rígida de un modo no flotante a dicho un extremo de dicho vástago de pistón (640) de forma que dicho pistón (638) y vástago de pistón (640) funcionan oscilando como una unidad en dicha cámara (600) entre dicho miembro de soporte (664) y dicha parte inferior (632) de dicho cuerpo (634), y

porque dicho miembro de presión está adaptado para actuar directamente sobre e fuerza a dicho pistón a alejarse de dicho miembro de soporte hacia dicha parte inferior de dicho cuerpo al menos un 3% y menos del 50% de la distancia total y con una fuerza que es del 30% al 80% de la presión del material fluido de la cámara de fluido cuando dicho pistón se localiza adyacente a dicho miembro de soporte para reducir una fuerza de contacto requerida en dicho extremo que sobresale de dicho vástago de pistón para mover dicho pistón desde dicha posición adyacente a dicho miembro de soporte hacia dicha parte inferior de dicho cuerpo.

2. El conjunto de resorte de la reivindicación 1, en el que dicho pistón está construido para permitir que dicho fluido pase a través del mismo.

3. El conjunto de resorte de la reivindicación 1 o 2, en el que dicho miembro de presión comprende un material elastomérico que tiene un porcentaje de rebote de Bayshore de al menos un 40% y no más de un 70%.

4. El conjunto de resorte de la reivindicación 3, en el que dicho material elastomérico comprende uretano.

5. El conjunto de resorte de la reivindicación 1 o 2, en el que dicho material fluido comprende gas nitrógeno.

6. El conjunto de resorte de la reivindicación 1, en el que dicho pistón comprende una junta estanca apoyada sobre el mismo y engranada con dicho pistón y dicho conducto de dicho cuerpo de forma que parte de dicha cámara de fluido (660) está separada y definida como una segunda cámara de fluido aislada en cuanto a fluidos de dicha cámara de fluido (660), dicha segunda cámara de fluido está definida entre una superficie superior de dicho pistón

(638) y dicho miembro de soporte(664), y en el que dicho miembro de presión comprende un segundo volumen de material fluido contenido en el interior de dicha segunda cámara de fluido.

7. El conjunto de resorte de la reivindicación 1 o 2, en el que dicho vástago de pistón (640) tiene un reborde (654) formado en el mismo y en el que dicho pistón (638) comprende una primera y una segunda parte de pistón (650, 652) configurada cada una para engranar dicho reborde sobre dicho vástago de pistón de forma que cuando dicho vástago de pistón y partes de pistón son recibidas en dicho conducto, dichas primera y segunda partes de pistón quedan retenidas en dicho reborde.

8. El conjunto de resorte de una cualquiera de la reivindicaciones anteriores, en el que dicho vástago de pistón está fabricado de acero endurecido y cromado.