Resorte de combinación (10) que comprende:

un primer resorte (12);

un segundo resorte (14) que tiene una constante de elasticidad diferente de la de dicho primer resorte;

un émbolo (26) asociado a dicho primer resorte y que se adentra en dicho primer resorte hacia un elemento de reborde intermedio (20);

caracterizadoporque

dicho émbolo tiene un vástago (22) en su interior que se extiende a través de una abertura en un primer extremo de dicho émbolo y a través de una abertura en dicho elemento de reborde intermedio;

dicho resortes primero y segundo están dispuestos extremo con extremo con dicho elemento de reborde intermedio (20) acoplando los extremos yuxtapuestos de dichos resortes primero y segundo;

dicho primer extremo del émbolo está configurado para moverse para hacer tope con dicho elemento de reborde intermedio de modo que dicho émbolo no pueda ir más allá de dicho elemento de reborde intermedio;

dicho émbolo (26) tiene una distancia de recorrido predeterminada y a partir de entonces con un movimiento adicional puede comprimir dicho segundo resorte;

un segundo extremo de dicho émbolo está configurado para comprimir dicho primer resorte hacia dicho elemento de reborde intermedio cuando se aplica una fuerza a dicho émbolo;

y en el que dicho vástago (22) tiene al menos una primer sección (28) y una segunda sección (30), teniendo dicha primer sección un diámetro que impide que dicha primera sección pase a través de dicho elemento de reborde intermedio, y teniendo dicha segunda sección un diámetro que permite que dicha segunda sección pase a través de dicho primer extremo de dicho émbolo y a través de dicho reborde intermedio.

Resorte de combinación de gran fuerza y largo recorrido.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a resortes y más particularmente a resortes de compresión mecánica como los usados para proporcionar una fuerza de retomo tal como en troqueles accionados por levas.

En las herramientas accionadas por levas instaladas en troqueles en prensas de conformado, se acciona un deslizador mediante el movimiento de la prensa para impulsar una herramienta usada para formar una característica en una pieza.

Uno o más resortes de retorno se comprimen según se hace avanzar la herramienta por una actuación de levas producida por el deslizador. Cuando las platinas de prensa se separan, el resorte o los resortes comprimidos actúan para retraer el deslizador.

En el conformado de metal, a veces se necesita una fuerza considerable para extraer una herramienta perforadora de la pieza, de manera que se requiere una gran fuerza de resorte de retorno al inicio del movimiento de retorno. Al mismo tiempo, se requiere un recorrido de deslizamiento sustancial. Los resortes en espiral muy duros tienen limitado el recorrido disponible para un espacio dado debido a la gruesa sección transversal requerida para desarrollar una constante de elasticidad alta.

Esta combinación requerida de largo recorrido y fuerzas de pico muy altas ha conducido al desarrollo y uso de resortes de "nitrógeno" en los que el nitrógeno comprimido se sella en una cámara, y se comprime adicionalmente mediante un pistón que tiene una varilla de proyección sometida a una carga, que crea un resorte de fluido.

Los resortes de nitrógeno pueden generar fuerzas considerables mientras que permiten un recorrido sustancial, y se usan ampliamente como resortes de retorno en unidades de levas de troquel.

Sin embargo, los resortes de nitrógeno tienen varias desventajas, incluyendo su alto coste inicial y su necesidad de reparaciones frecuentes, y el hecho de que no son posibles frecuencias de ciclo altas debido al excesivo calor que se forma.

Estos resortes de nitrógeno deben precargarse con nitrógeno a alta presión para tener una alta constante de elasticidad inicial.

Esta alta constante de elasticidad inicial crea una fuerza de choque alta cuando la unidad de leva se hace impactar por el impulsor de leva dado que existe una resistencia inicial relativamente alta al movimiento de leva provocada por la precarga del resorte de nitrógeno.

Estas desventajas de los resortes de nitrógeno conducen al desarrollo de un conjunto de resortes de fuerza variable descrito en la patente estadounidense nº 5.390.903, asignada al mismo cesionario que la presente solicitud.

El diseño dado a conocer en la patente estadounidense n.º 5.390.903 aloja resortes de durezas diferentes en carcasas telescópicas que se disponen para comprimir sucesivamente los resortes, que se encajan conjuntamente, permitiendo un amplio intervalo de movimientos con pequeñas fuerzas desarrolladas inicialmente y fuerzas muy altas desarrolladas al final de la carrera. Un conjunto de resortes Belleville se usa como resorte de constante alta.

La inclusión de carcasas mecanizadas y otros componentes hace que el dispositivo sea relativamente caro de fabricar, y no se adapta con facilidad a las diversas aplicaciones dado que las carcasas y otros componentes deben rediseñarse para cada aplicación. Además, los resortes Belleville usados no son adecuados para altas frecuencias de ciclo, dado que son habituales los fallos por fatiga cuando los resortes Belleville se someten a tal servicio.

Por este motivo, no ha habido hasta este momento ninguna disposición de resorte mecánico disponible que haya tenido éxito comercial como alternativa a los resortes de nitrógeno.

El objetivo de la presente invención es proporcionar una combinación de resorte mecánico que tenga un gran recorrido, con una constante de elasticidad inicial baja durante un intervalo inicial de compresión y que desarrolle una fuerza de resorte alta a través de un segundo intervalo de compresión más corto de la combinación de resorte.

El documento DE 738 791 C da a conocer un resorte según el preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario de la invención

El objetivo mencionado anteriormente y otros objetivos que resultarán evidentes tras leer la memoria descriptiva y las reivindicaciones siguientes se logran combinando dos resortes en una relación en serie extremo con extremo, teniendo cada resorte una constante de elasticidad sustancialmente diferente.

Un émbolo puede deslizarse dentro del resorte de menor constante cuando el resorte de menor constante se comprime por un reborde en el extremo superior del émbolo. El émbolo a su vez puede deslizarse sobre un vástago que se proyecta desde el otro extremo del resorte de combinación a través del resorte de mayor constante y se adentra en el émbolo. El vástago tiene un primer reborde fijado al mismo que hace tope con el extremo inferior del resorte de constante alta y un reborde intermedio sobre el resorte de mayor constante se sujeta contra el otro extremo del resorte de mayor constante asentándose sobre un apoyo en el vástago.

El émbolo se mueve para hacer tope con el segundo reborde sujeto contra el extremo superior del resorte de mayor constante tras una longitud de recorrido predeterminada, y a partir de entonces comienza a comprimir únicamente el resorte de mayor constante durante el resto de su carrera.

El resorte de mayor constante de elasticidad se precarga normalmente por el segundo reborde hasta un grado tal que no se curve por la presión ejercida por el resorte de menor constante y no se comprima adicionalmente, hasta que el émbolo se acopla con el reborde intermedio. Alternativamente, el resorte de mayor constante puede precargarse en una menor medida para permitir que se curve al mismo tiempo que el resorte de menor constante una vez se alcanza el nivel de precompresión de la constante de elasticidad más alta cuando se influye en una constante de elasticidad compuesta hasta que se produce el tope del émbolo contra el reborde intermedio, ya continuación se comprime el único resorte de mayor constante.

En una segunda realización, unos conjuntos de resortes separados que tienen cada uno un émbolo, vástago conector, y rebordes de precompresión se conectan conjuntamente extremo con extremo según un vástago de acoplamiento de ajuste por presión que se hace coincidir con diámetros interiores en rebordes adyacentes. Esto permite proporcionar fácilmente diferentes combinaciones de diversos resortes para adecuarse a las diferentes aplicaciones.

Descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista lateral de un resorte de combinación según la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección parcial del resorte de combinación mostrado en la figura 1.

La figura 3 es una vista en sección parcial del resorte de combinación mostrado en las figuras 1 y 2 con el émbolo dentro del resorte de menor constante movido para hacer tope con el reborde superior para crear a partir de entonces una compresión del resorte de mayor constante mediante el recorrido continuado del émbolo.

La figura 4 es una vista en sección parcial del resorte de combinación mostrado en las figuras 1-3 con ambos resortes completamente comprimidos.

La figura 5 es una vista en sección parcial de una variación del resorte de combinación mostrado en las figuras 1-4.

La figura 6 es una vista en sección parcial de otra variación del resorte de combinación mostrado en las figuras 1-4.

La figura 7 es una vista en sección parcial de un conjunto de troqueles que tiene un resorte de combinación según la presente invención instalado en el mismo.

La figura 8 es una vista en despiece ordenado en sección parcial de un ejemplo ilustrativo de un resorte de combinación.

La figura 9 es un diagrama que representa las características de fuerza-curvatura de un resorte de combinación habitual según la presente invención y para comparar una característica de un resorte de nitrógeno convencional.

La figura 10 es un diagrama de otra curva de fuerza-curvatura para una combinación de resorte que crea tres etapas de constantes de elasticidad efectivas.

Descripción detallada

En la siguiente... [Seguir leyendo]

1. Resorte de combinación (10) que comprende:

un primer resorte (12);

un segundo resorte (14) que tiene una constante de elasticidad diferente de la de dicho primer resorte;

un émbolo (26) asociado a dicho primer resorte y que se adentra en dicho primer resorte hacia un elemento de reborde intermedio (20);

caracterizado porque

dicho émbolo tiene un vástago (22) en su interior que se extiende a través de una abertura en un primer extremo de dicho émbolo y a través de una abertura en dicho elemento de reborde intermedio;

dicho resortes primero y segundo están dispuestos extremo con extremo con dicho elemento de reborde intermedio (20) acoplando los extremos yuxtapuestos de dichos resortes primero y segundo;

dicho primer extremo del émbolo está configurado para moverse para hacer tope con dicho elemento de reborde intermedio de modo que dicho émbolo no pueda ir más allá de dicho elemento de reborde intermedio;

dicho émbolo (26) tiene una distancia de recorrido predeterminada y a partir de entonces con un movimiento adicional puede comprimir dicho segundo resorte;

un segundo extremo de dicho émbolo está configurado para comprimir dicho primer resorte hacia dicho elemento de reborde intermedio cuando se aplica una fuerza a dicho émbolo;

y en el que dicho vástago (22) tiene al menos una primer sección (28) y una segunda sección (30), teniendo dicha primer sección un diámetro que impide que dicha primera sección pase a través de dicho elemento de reborde intermedio, y teniendo dicha segunda sección un diámetro que permite que dicha segunda sección pase a través de dicho primer extremo de dicho émbolo y a través de dicho reborde intermedio.

2. Resorte de combinación según la reivindicación 1, que comprende además un primer reborde de extremo (16) dispuesto en un extremo de dicho primer resorte opuesto a un extremo de elemento de reborde intermedio de dicho primer resorte.

3. Resorte de combinación según la reivindicación 2, que comprende además un segundo reborde de extremo (18) dispuesto en un extremo de dicho segundo resorte opuesto a un extremo de elemento de reborde intermedio de dicho segundo resorte.

4. Resorte de combinación según la reivindicación 1, en el que la fuerza de dicho segundo resorte sobrepasa la fuerza de dicho primer resorte en algún punto durante la compresión del segundo resorte.

5. Resorte de combinación según la reivindicación 1, en el que la fuerza de dicho segundo resorte nunca sobrepasa la fuerza de dicho primer resorte durante la compresión del segundo resorte de modo que el segundo resorte no se comprime hasta que el primer resorte se comprime sustancialmente por completo según se determina mediante las posiciones relativas de émbolo y reborde.

6. Unidad de leva que tiene un resorte de combinación según la reivindicación 1.