FRENO-EMBRAGUE SIN HOLGURA.

Freno-embrague sin holgura.

Dispositivo de embrague y/o freno para máquina,

que comprende al menos un elemento axialmente móvil a lo largo de un eje axial y al menos un cuerpo del dispositivo caracterizado porque el elemento axialmente móvil y el cuerpo del dispositivo quedan conectados mediante un dispositivo de unión que, resultando el dispositivo de unión rígido con respecto a un esfuerzo de torsión alrededor del eje axial entre el elemento axialmente móvil y el cuerpo, comprende al menos un elemento flexible fijado por uno de sus puntos al elemento axial móvil y por otro de sus puntos al citado cuerpo, de tal manera que un movimiento relativo entre el cuerpo axialmente móvil y el cuerpo provoca una flexión del elemento flexible.

Freno-embrague sin holgura.

La presente invención hace referencia a un embrague o un embrague y freno combinado preferentemente destinado a prensas rápidas y otros tipos de máquinas, que permite conseguir sensibles ventajas sobre lo actualmente conocido.

En una prensa clásica de accionamiento mecánico, de tipo conocido, el volante de inercia acumula la energía necesaria para acelerar en cada ciclo -bajada y subida del carro-los componentes de la cadena cinemática que transforman el movimiento giratorio de entrada en alternativo a la salida y, sobre todo, aporta la energía que se utiliza para la realización del trabajo de la prensa: embutición, corte, estampado, etc.

Uno de los elementos clave en la cadena cinemática de una prensa mecánica es la parte embrague-freno. El embrague hace posible la transmisión de la potencia del volante al resto de la cadena cinemática y el freno posibilita la parada y posicionamiento del carro en el punto de inicio de ciclo, todo esto a voluntad, separando el conjunto motor-volante del resto de la cadena. El sistema de frenado y embragado puede materializarse en un conjunto compacto de freno y embrague combinado o en un sistema de freno y embrague separados.

En una prensa mecánica convencional, de tipo conocido, el ciclo de funcionamiento comienza con el embrague desacoplado y el freno actuado manteniendo el carro en su posición de máxima apertura y el volante, accionado por el motor, girando a su velocidad nominal. La orden de inicio de ciclo desacopla el freno y acopla el embrague que actúa transmitiendo del volante la energía que acelera las masas de la cadena cinemática haciendo que el carro avance en su recorrido de cierre. Durante este periodo de aceleración el embrague transmite el máximo par que es capaz produciéndose un deslizamiento hasta alcanzar la velocidad de sincronismo de ambos lados de la cadena de transmisión. Este deslizamiento produce una pérdida de energía en forma de calor en el embrague. La velocidad de sincronismo es inferior a la nominal, ya que el volante ha cedido la energía a costa de perder velocidad, siendo el motor el encargado de restaurar la velocidad nominal del sistema antes de llegar a la posición de trabajo del carro, momento en que el embrague va a tener que transmitir el par que sea necesario para la realización del proceso, que no debe superar su máximo admisible para evitar que se produzca un deslizamiento. Una vez que el carro termina su recorrido de trabajo tras pasar por el punto de máximo cierre comienza su recorrido de retroceso y apertura para volver a su posición inicial y detenerse. Para ello, se desacopla el embrague separando el volante del resto de la cadena de transmisión y haciendo posible que el motor restaure su velocidad, perdida al ceder su energía en la fase de trabajo, sin afectar al resto, y se actúa el freno. En el frenado de las masas se produce un deslizamiento hasta conseguir detener el carro en el punto de inicio, transformándose toda la energía cinética de las inercias en calor. El calor generado en el embrague en la operación de aceleración como en el freno en el frenado producen su calentamiento y debe ser disipado para mantener una temperatura de estabilización adecuada para la correcta transmisión del par. El no poder sobrepasar una temperatura de funcionamiento puede llegar a limitar la cadencia de trabajo de la prensa.

La maniobra descrita corresponde a un trabajo “golpe a golpe” en donde el carro debe detenerse en cada ciclo, y los componentes del freno embrague sufren la carga correspondiente en cada operación de frenado y embragado.

También es posible que la prensa trabaje “en continuo” y entonces el carro no debe esperar al inicio de cada ciclo. En este caso no se realizan las maniobras de embragado y frenado con deslizamiento, salvo en la puesta en marcha y paro de la prensa o ante una parada de emergencia, por lo que no se produce calentamiento. Es decir, una vez aceleradas las masas y alcanzada la velocidad de trabajo, el eje de salida (que directamente produce el desplazamiento lineal del carro) gira a velocidad constante sin cesar, coincidiendo la frecuencia de los golpes (piezas manufacturadas) con el giro de dicho eje.

La presente invención se centra en este tipo de máquinas, cuya característica principal es que el eje de salida gira a alta velocidad, y en consecuencia, el movimiento alternativo -bajada y subida-del carro se realiza en alta frecuencia. Esta configuración de prensa se dedica habitualmente a trabajos ligeros como embutición de latas, corte de componentes electrónicos, etc., donde prima el volumen de la producción llegando a alcanzar velocidades del cigüeñal de hasta 250 revoluciones por minuto, lo que implica 250 piezas al minuto.

Los embragues y frenos utilizados para la transmisión de par en la mayoría de las prensas mecánicas convencionales son dispositivos ampliamente conocidos, que pueden ser accionadas mediante aire a presión o por medio de otro fluido como aceite.

Las figuras 1 y 2 muestran una realización de un sistema de embrague y freno según la técnica anterior.

La transmisión del par de embrague se efectúa por fricción acoplando el disco (o discos) -1-de fricción del lado embrague, desplazable axialmente y que gira solidario a la parte conductora, (generalmente el volante) con la parte conducida. La transmisión del par de freno se efectúa también por fricción acoplando el disco (o discos) -2de fricción del lado freno, desplazable axialmente y unido al armazón de la máquina, con la parte conducida. El freno-embrague propiamente dicho va fijado en el eje, siendo el pistón -3-el elemento desplazable axialmente, mediante la acción de un fluido por un lado y de los resortes -6-por otro; el pistón empuja alternativamente a los discos de fricción. La tapa -4-lado embrague y tapa -5-lado freno, ambos unidos fijamente al eje de la máquina, completan el conjunto freno-embrague. Estas unidades tienen siempre una serie de holguras, necesarias para su correcto funcionamiento. En todos ellas, la filosofía de funcionamiento es la misma: mediante bulones o nervios se restringe el movimiento rotacional (para poder transmitir el par) mientras que se permite el movimiento axial.

En concreto, los frenos embragues neumáticos convencionales tienen tres puntos, donde la holgura es necesaria para garantizar un movimiento relativo entre dos piezas.

1. La holgura -7-entre el pistón y la tapa lado embrague.

2. La holgura -8-entre el casquillo del disco de fricción lado embrague y el bulón o bulones solidarios al volante. Generalmente son 2 bulones dispuestos a 180 grados.

3. La holgura -9-entre el casquillo del disco de fricción lado freno y el bulón o bulones solidarios al armazón de la máquina. Generalmente son 2 bulones a 180 grados.

Para máquinas que trabajen a cadencias altas y en continuo, estas holguras son un inconveniente que afecta a la durabilidad de los componentes que entran en juego. La propia definición de máquinas funcionando en continuo implica que el frenado se produce muy de vez en cuando (en casos de emergencia y de paradas técnicas) , por lo que, en este sentido, las holguras existentes en la posición de frenado no son importantes. Sin embargo, las holguras implicadas en el lado embrague adquieren una importancia relevante ya que en funcionamiento normal de la máquina, el par fluctuante generado por la propia cinemática de la máquina hace que se crucen las holguras con una frecuencia proporcional a la velocidad de giro del eje de salida de la máquina. El par fluctuante es originado sobre todo por dos fenómenos:

1. Liberación de fuerza o snap-through: Una vez que la pieza en bruto se separa de la hoja, las fuerzas de compresión se liberan de los componentes del troquel provocando un cambio brusco de las fuerzas de la prensa de positivo a negativo. Es decir, cuando la prensa comienza a cortar la hoja de metal, toda la energía necesaria para ello, se almacena en la estructura de la prensa. Una vez que la hoja es cortada, instantáneamente esta energía empuja el carro induciendo una fuerza inversa. Esta fuerza se transmite a freno embrague como un par inverso.

2. Par de inercia: Especialmente en prensas de alta velocidad y alta inercia, el par necesario para acelerar y decelerar el carro genera en el freno embrague un par alternativo. El par de inercia cambia además de un valor alto positivo a un valor alto negativo, y a la inversa, de un valor alto negativo a un valor alto positivo. Este...

1. Dispositivo de embrague y/o freno para máquina, que comprende al menos un elemento axialmente

móvil a lo largo de un eje axial y al menos un cuerpo del dispositivo

caracterizado porque

el elemento axialmente móvil y el cuerpo del dispositivo quedan conectados mediante un dispositivo de unión que permite un recorrido relativo del elemento axialmente móvil con respecto al cuerpo a lo largo del eje axial y resulta rígido con respecto a un esfuerzo de torsión alrededor del eje axial entre el elemento axialmente móvil y el cuerpo.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el citado dispositivo de unión comprende al menos un elemento flexible fijado por uno de sus puntos al elemento axial móvil y por otro de sus puntos al citado cuerpo, de tal manera que un movimiento relativo entre el cuerpo axialmente móvil y el cuerpo provoca una flexión del elemento flexible.

3.Dispositivo, según la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento flexible es una placa alargada de un material con propiedades elásticas.

4. Dispositivo, según la reivindicación 3, caracterizado porque la placa es multicapa.

5. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la línea que une los dos puntos de unión del elemento flexible antes citado forma ángulos oblicuos con respecto a los radios imaginarios que unirían dichos puntos de unión con el citado eje axial.

6. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque comprende más de un elemento flexible como el citado.

7. Dispositivo, según la reivindicación 6, caracterizado porque los citados elementos flexibles se concatenan unos con otros, de tal manera que dos elementos flexibles contiguos comparten uno de sus citados puntos de unión.

8. Dispositivo, según la reivindicación 7, caracterizado porque los elementos flexibles concatenados están dispuestos formando una forma poligonal.

9. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el elemento axialmente móvil es un pistón y el cuerpo corresponde con una tapa del lado del embrague.

10. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el elemento axialmente móvil es un disco de fricción y el cuerpo es un elemento solidario con un volante de inercia.

11. Dispositivo, según las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado porque presenta al menos dos de los citados dispositivos, conectando uno de los dispositivos a un pistón y una tapa del lado del embrague y el otro de los dispositivos a un disco de fricción con un elemento solidario con un volante de inercia.

12. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 11, caracterizado porque la unión de la placa o placas a la pieza axialmente móvil y/o al citado cuerpo comprende un muñón o resalte dispuesto en la pieza axialmente móvil y/o en el citado cuerpo y una unión atornillada que fija la placa al muñón o resalte.

13. Dispositivo, según la reivindicación 12, caracterizado porque la unión comprende también un casquillo de guiado para un tornillo de la unión atornillada.

14. Dispositivo, según la reivindicación 10, caracterizado porque dispone de un sistema de ajuste de la posición axial del disco de fricción.