MECANISMO DE IMPACTO NEUMÁTICO.

La presente invención se refiere a un mecanismo de impacto neumático, en particular, a un mecanismo de impacto neumático, accionado eléctricamente, para una máquina herramienta, en particular una máquina herramienta manual, por ejemplo un martillo cincelador. Descripción del estado de la técnica Un martillo cincelador accionado eléctricamente con un mecanismo de impacto neumático se conoce, entre otros, a partir del documento EP 1 779 980 A2, cuya representación esquemática del mecanismo de impacto 501 de la figura 6 se transfiere a la figura 1. En un tubo de guía 530 está dispuesto un pistón volante 569 entre un pistón de excitación 520 y una pieza extrema de una herramienta 599. El pistón volante 569 y el pistón de excitación 520 terminan de manera hermética al aire con una pared del tubo de guía, de manera que se configura un espacio 580 cerrado de forma hermética al aire entre el pistón volante 569 y el pistón de excitación 520. El espacio 580 se llama a continuación espacio neumático 580. El pistón de excitación 520 se mueve, accionado por un accionamiento de excéntrica 522, 523, 531, periódicamente en vaivén en el tubo de guía 530. El pistón volante 569 es excitado en virtud de su acoplamiento en el pistón de excitación 520 por medio del espacio neumático de la misma manera en un movimiento periódico entre el pistón de excitación 520 y la pieza extrema de la herramienta 599. La figura 2 muestra de forma esquemática el desarrollo del movimiento del pistón de excitación 520 y del pistón volante 580 sobre el tiempo t; el desarrollo se representa, entre otros, también en la figuras 13A del documento EP 1 779 980 A2. El eje local x indica la distancia con respecto a la pieza extrema de la herramienta 599. Cuando el pistón de excitación 520 se mueve con su velocidad máxima en dirección a la herramienta 599 (hacia valores-x pequeños), se aproximan el pistón de excitación 520 y el pistón volante 569. El espacio neumático 569 se comprime en este caso fuertemente y, como consecuencia de ello, acelera el pistón volante 569 en dirección a la herramienta 599. El pistón volante 569 impacta a continuación sin amortiguar sobre la pieza extrema de la herramienta 599. Una parte de la energía cinética del pistón volante 569 se transmite en este caso sobre la herramienta. Como en el caso de un impacto parcialmente elástico con una contra parte de impacto pesada, el pistón volante 569, el pistón volante 569 invierte su dirección de movimiento y se mueve con velocidad reducida en dirección al pistón de excitación 520. La carrera H del pistón de excitación 520, la velocidad del pistón de excitación 520 y la longitud máxima `a del espacio neumático 580 están adaptadas entre sí de tal forma que el movimiento del pistón volante 569, como se representa, es excitado de forma resonante a través del pistón de excitación 520. Existe la necesidad de elevar adicionalmente la acción de impacto del martillo cincelador sin elevar en este caso un consumo de potencia del martillo cincelador. La acción de impacto del martillo cincelador resulta esencialmente a partir de la energía cedida durante un impacto en una pieza de trabajo. El consumo de potencia resulta a partir del producto de la energía cedida por impacto y de la frecuencia de impacto de los impactos. Por consiguiente, debe reducirse la frecuencia de impacto de los impactos. La energía cedida por impacto depende de la energía cinética, que el pistón volante 569 absorbe hasta el impacto. El trabajo de aceleración es producido por el pistón de excitación 520, que se incrementa a medida que aumenta la velocidad del pistón de excitación 520 en el tubo de guía 530. La velocidad del pistón de excitación 520 está predeterminada por la velocidad angular y por la carrera H del pistón de excitación 520. En efecto, una elevación de la velocidad angular en virtud de la frecuencia de impacto que se incrementa de esta manera no es adecuada, pero se puede elevar la carrera H del pistón de excitación 520. Esto requiere, sin embargo, una longitud máxima mayor `a del espacio neumático 580 y, por lo tanto, un mecanismo de impacto más largo, para garantizar una excitación resonante del pistón volante 569. Pero para que el martillo cincelador pueda ser agarrado de forma ergonómica por un usuario, las dimensiones del martillo cincelador y, por lo tanto, también del mecanismo de impacto están limitadas. La energía cinética del pistón volante 569 se puede conseguir también a través de una elevación de su masa, pero un usuario experimenta un retroceso más elevado durante la aceleración del pistón volante 569 a través del pistón de excitación 520. Publicación de la invención Un cometido consiste en preparar una máquina herramienta de impacto, que posibilita un efecto de impacto 2 E09100088 22-11-2011   mejorado, teniendo en cuenta los puntos de vista ergonómicos. El mecanismo de impacto neumático presenta un pistón volante, que es móvil a lo largo de un eje de impacto; una superficie de impacto, que limita un movimiento del pistón volante a lo largo del eje de impacto en una dirección de impacto; un pistón de excitación, que limita un movimiento del pistón volante a lo largo del eje de impacto en contra de la dirección de impacto; un espacio neumático entre el pistón volante y el pistón de excitación, un accionamiento para el movimiento periódico del pistón de excitación con una carrera H a lo largo del eje de impacto, con lo que el pistón volante es excitado para un movimiento periódico entre la superficie de impacto y una aproximación mínima al pistón de excitación. En este caso, la masa m2 del pistón volante, un área de la sección transversal A del espacio neumático, la longitud máxima L del espacio neumático, la carrera H del pistón de excitación y un coeficiente de restitución q cumplen la siguiente inecuación, cuando el mecanismo de impacto presenta en el funcionamiento de impacto una frecuencia de impacto f: en la que el parámetro N es al menos 4, p0 designa la presión ambiental y k designa el coeficiente de isentropía del gas en el espacio neumático. La longitud máxima del espacio neumático es la distancia entre el pistón de excitación y el pistón volante, cuando el pistón de excitación está dispuesto en su posición más alejada del soporte de la herramienta y el pistón volante está dispuesto adyacente a la superficie de tope. La longitud máxima sirve como variable para el diseño y caracterización del mecanismo de impacto. Durante el funcionamiento, el espacio neumático no adopta, en general, en ningún instante la longitud máxima. El coeficiente de restitución q designa la relación de las velocidades del pistón volante desde atrás hacia delante del pistón. El coeficiente de restitución está determinado esencialmente sólo por las masas y forma del pistón volante y del cuerpo de impacto. Una revolución del pistón volante en el mecanismo de impacto se compone de una primera fase con un movimiento de la aproximación mínima al pistón de excitación para el impacto y de una segunda fase con un movimiento desde la posición de impacto hacia la siguiente aproximación mínima al pistón de excitación. La primera fase y la segunda fase se terminan conjuntamente dentro de un periodo de tiempo, que está predeterminado por la duración periódica del movimiento del pistón de excitación. En virtud del frenado del pistón volante hasta la parada de corta duración, se eleva la duración de la segunda fase a corta de la duración de la primera fase. El pistón volante salva la distancia entre la aproximación mínima y el impacto en menos tiempo, por lo tanto, como se desea, con una velocidad más elevada. El frenado del pistón volante durante la segunda fase se realiza cuando las dimensiones de la carrera y de la longitud máxima del espacio neumático están seleccionadas de forma adecuada. Al comienzo de la segunda fase se comprime el espacio neumático, puesto que el pistón de excitación se mueve después del impacto todavía en la dirección del impacto o el pistón volante se mueve al principio con una velocidad mayor en contra de la dirección de impacto que el pistón de excitación. En este caso, resulta una subida de la presión en el espacio neumático, que frena el pistón volante. La subida de la presión es tanto mayor cuando menor es el volumen del espacio neumático o cuanto mayor es el movimiento de carrera todavía remanente del pistón de excitación en dirección de la superficie de impacto. Apoyado por mecanismos de impacto y simulaciones numéricas realizadas se ha reconocido que con parámetros típicos con respecto a la masa del pistón volante, de un diámetro del espacio neumático y de una frecuencia de impacto en el funcionamiento con la relación 1,55 mencionada, se consigue una elevación de la energía... [Seguir leyendo]

un pistón volante (13), que es móvil a lo largo de un eje de impacto (8); una superficie de impacto (27), que limita un movimiento del pistón volante (13) a lo largo del eje de impacto (8) en una dirección de impacto (99); un pistón de excitación (12), que limita un movimiento del pistón volante (13) a lo largo del eje de impacto (8) en contra de la dirección de impacto (99); un espacio neumático (19) entre el pistón volante (13) y el pistón de excitación (12), un accionamiento (3) para el movimiento periódico del pistón de excitación (12) con una carrera (H) a lo largo del eje de impacto, con lo que el pistón volante es excitado para un movimiento periódico entre la superficie de impacto (27) y una aproximación mínima al pistón de excitación (12), caracterizado porque la masa (m2) del pistón volante (13), un área de la sección transversal (A) del espacio neumático, la longitud máxima (L) del espacio neumático, la carrera (H) del pistón de excitación (12) y un coeficiente de restitución (q) cumplen la siguiente inecuación, cuando el mecanismo de impacto presenta en el funcionamiento de impacto una frecuencia de impacto (f): en la que el parámetro N es al menos 4, p0 designa la presión ambiental y k designa el coeficiente de isentropía del gas en el espacio neumático (19). 2.- Mecanismo de impacto neumático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se selecciona una relación de la longitud máxima (L) con respecto a la carrera (H) menor que 1,55. 3.- Mecanismo de impacto neumático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la masa (m2) del pistón volante (13) es mayor que 400 g, la relación de longitudes se selecciona menor que 1,55 y cuando la masa (m2) del pistón volante (13) es menor que 400, la relación de longitudes se selecciona menor que 1,40. 4.- Mecanismo de impacto neumático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cuando una relación m1/m2 de la masa (m1) del juego remachador con respecto a la masa (m2) del pistón volante (13) es menor que 1,2, la relación de longitudes se selecciona menor que 1,40. 5.- Mecanismo de impacto neumático de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el coeficiente de restitución (q) se selecciona en 0,22, cuando una relación m1/m2 de la masa (m1) del juego remachador con respecto a la masa (m2) del pistón volante (13) es mayor que 1,2, y en otro caso se selecciona el coeficiente de restitución (q) en 0,12. 6.- Mecanismo de impacto neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 ó 5, en el que el parámetro N se selecciona mayor que 5. 9 E09100088 22-11-2011   E09100088 22-11-2011   11 E09100088 22-11-2011   12 E09100088 22-11-2011   13 E09100088 22-11-2011   14 E09100088 22-11-2011   E09100088 22-11-2011