ES2243533T3

ES2243533T3 - Maquina de impactos y metodo para formar un cuerpo.

Info

Publication number: ES2243533T3
Application number: ES01958798T
Authority: ES
Inventors: Hakan Olsson
Original assignee: Morphic Technologies AB
Current assignee: Morphic Technologies AB
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: EP1318882B1; DE60111246T2; AU2001280414A1; US7368075B2; ATE296695T1; SE0003279L; US20030167938A1; WO2002022289A1; SE522259C2; EP1318882A1; SE0003279D0; DE60111246D1; US20050189672A1

Abstract

Máquina de impactos para formar un cuerpo con una forma deseada a partir de una materia prima formable mediante una acción de impactos en una operación de formación, comprendiendo dicha máquina de impactos un pedestal (6) de la máquina, una unidad superior que comprende una unidad (2) de impactos con un martinete (14) superior y un punzón (17) superior, una unidad inferior que comprende bien una unidad (3) inferior de impactos que comprende un dispositivo de contrarresto de impactos, bien un yunque estacionario, y una unidad (4) central entre las unidades superior e inferior.

Description

Máquina de impactos y método para formar un cuerpo.

Campo técnico

La invención se refiere a una máquina de impactos para formar un cuerpo con una forma deseada a partir de una materia prima formable a través de la acción de impactos en una operación de formación, comprendiendo dicha máquina de impactos un pedestal de máquina, una unidad superior que comprende una unidad superior de impactos con un martinete superior y un punzón superior, una unidad inferior que comprende bien un dispositivo de contrarresto de impactos, bien un yunque estacionario, y una unidad central entre la unidad superior y la inferior. La invención también se refiere a un método de formación de un cuerpo de materia prima formable de una máquina así.

Estado de la técnica

Las máquinas de impactos para funcionar con el uso de energía cinética elevada son máquinas para trabajar, en primer lugar, metal, tal como el corte y el punzonamiento, y para moldear plásticamente componentes en polvo, para la compactación de polvos y operaciones similares, en las que la velocidad de un martinete, que puede consistir en un pistón de compresión, puede ser fundamentalmente mayor que en las prensas convencionales. También pueden concebirse materias primas poliméricas y cerámicas, así como varios materiales compuestos de metales, polímeros y materiales cerámicos. El principio rector se basa en el desarrollo de una energía cinética muy elevada de corta duración, en vez de una fuerza estática de compresión elevada. Las fuerzas dinámicas de corta duración que se generan durante el impacto del martinete, y que en las máquinas de impactos de la técnica anterior se transmiten por el sistema a través del pedestal y la base, pueden ser varios miles de veces más grandes que en las prensas convencionales y esto implica que se pierdan cantidades considerables de energía en los pedestales y la base en vez de emplearse de manera óptima para un trabajo efectivo. Para poder absorber grandes impulsos de fuerza, las máquinas de impactos de la técnica anterior están equipadas con pedestales y bases muy pesados y resistentes según principios que son comunes en relación con las prensas convencionales. Sin embargo, los pulsos de fuerza dinámicos de tipo choque que se desarrollan en las máquinas de impactos no se amortiguan en tales sistemas convencionales pesados. Por tanto, la tensión se vuelve muy grande en todas las juntas, así como en los componentes sensibles, por ejemplo, los componentes electrónicos para controlar aquellas válvulas hidráulicas que normalmente forman parte de las máquinas de impactos, lo que puede ocasionar un grave riesgo de fallo. Los pedestales grandes y rígidos también dan lugar a problemas en relación con el mantenimiento, el cambio de unidad de herramienta o de piezas de inserción de herramienta en la unida de herramienta, el cambio de la altura de la unidad de impactos por encima de la unidad de herramienta, etc.

El documento WO 99/51426 da a conocer un proceso y un aparato para producir artículos sólidos a partir de un material formado de partículas sueltas. Una carga puede formarse cargando una masa de material en partículas sueltas en la cavidad de una matriz entre un primer y un segundo punzón estampador opuesto en forma de un punzón estampador superior y un punzón estampador inferior. Los punzones estampadores opuestos se precargan frente a la carga dentro de la cavidad, y se aplican simultáneamente primeras y segundas fuerzas de impacto correspondientes, cíclicas, al primer y segundo punzón estampador, respectivamente, a lo largo de la dirección lineal, mientras la matriz se sujeta fija.

El documento DE-U-296 23 943 da a conocer un dispositivo de prensado en frío que tiene una matriz fija en la que una pieza de trabajo puede ser prensada por una estampadora. El dispositivo comprende varias estaciones de trabajo y matrices situadas sobre una mesa giratoria.

El documento DE-A-38 27 769 da a conocer una prensa para prensar en particular baldosas cerámicas ("piso de losas") a partir de material en polvo ("material pulverizado"). La prensa comprende un pedestal de prensado, un mandril ("punzón") superior y uno inferior y matrices ("matrices"). Para contrarrestar las vibraciones se emplean medios elásticos.

Otro problema de las máquinas de impactos conocidas de dicho tipo es que tienen una capacidad de producción relativamente baja. Esto se debe básicamente a la tosquedad de las máquinas, lo que dificulta dotar a la máquina de dispositivos que posibilitarían una producción racional.

Descripción de la invención

Es un primer fin de la invención tratar y resolver el último problema mencionado, es decir, proporcionar una máquina que permita una fabricación racional de cuerpos con una forma deseada a partir de una materia prima formable.

Este y otros objetivos de la invención pueden conseguirse allí porque la unidad central comprende uno o más carros que contienen y transportan una o una pluralidad de unidades de herramienta idénticamente iguales, cada una de las cuales comprende una matriz que tiene una cavidad de molde para la materia prima que se moldeará, incluyendo dichos carros al menos un carro que es estacionario durante la operación de formación y que contiene al menos una unidad de herramienta tal; porque se proporcionan dispositivos de movimiento para graduar el carro o carros en un plano horizontal a fin de colocar las unidades de herramienta en diferentes estaciones de función; porque dichas estaciones de función comprenden una estación de formación en la que la matriz es coaxial con el punzón superior, y al menos una estación más que es bien una estación para llenar una cavidad de molde en la matriz con materia prima que se formará dando lugar a dicho cuerpo con una forma deseada en la estación de formación, o bien una estación para la expulsión del cuerpo formado fuera de la matriz; porque el dispositivo de contrarresto, o dicho yunque, se dispone debajo del carro en la región de la estación de formación; porque las energías cinéticas de las masas móviles durante la operación de formación, que comprende un solo golpe del martinete superior, se transfieren fundamentalmente a la materia prima en la cavidad del molde y son tan elevadas que la materia prima se plastifica y fluye hacia fuera para llenar todas las partes de la cavidad del molde, cuando los punzones se junten al máximo para formar dicho cuerpo con una forma deseada; y porque el dispositivo de contrarresto de la unidad inferior, o dicho yunque estacionario, se dispone en la región de la estación de formación, debajo del carro, el cual está estacionario durante la operación de formación. La materia prima puede consistir en, por ejemplo, un polvo o uno o más agentes completa o incompletamente porosos o macizos de, en primer lugar, metal o posiblemente un material polimérico o cerámico o de varios materiales compuestos de materiales metálicos, poliméricos o
cerámicos.

Entre los aspectos adicionales de la invención, puede mencionarse que la invención busca también conseguir una o más de las siguientes ventajas:

- aislar fundamentalmente el carro de la unidad central, que está estacionario durante la operación de formación, de la fuerzas de impacto en la operación de formación y de ondas de choque del impacto, con lo que el carro puede diseñarse para que sea ligero y no requiera ninguna resistencia mecánica elevada,

- contrarrestar las ondas de choque del impacto a través del pedestal de la máquina, lo que a su vez posibilita usar un carro ligero en la unidad central, y eliminar bases pesadas, las cuales, según la técnica anterior, han tenido la finalidad de absorber ondas de choque,

- reducir la masa total de la máquina en comparación con máquinas de impactos comparables conocidas, incluyendo reducir los tamaños de la unidad de impactos o unidades de impactos, al mismo tiempo que pueden emplearse velocidades de golpeo inferiores para la consecución de un funcionamiento deseado y puede lograrse una gran capacidad de producción,

- prever que la energía cinética de los martinetes pueda utilizarse fundamentalmente para un trabajo efectivo en relación con el trabajo de una materia prima en vez de perderse en las herramientas y equipos auxiliares, tal como en el carro de la unidad central y en el pedestal y la base, lo que a su vez puede crear unas posibilidades mejoradas de trabajar y/o formar materiales que anteriormente no ha sido posible trabajar y/o formar en un grado deseado,

- posibilitar la compactación de polvos de metal u otros polvos maleables, tales como polvos cerámicos o polvos de materiales compuestos que se componen principalmente de polvos metálicos, cerámicos y/o poliméricos, para obtener una densidad mayor y más uniforme de lo que ha sido posible por medio de la técnica anterior debido a las pérdidas de energía en las herramientas y equipos auxiliares,

- permitir un ajuste fácil y rápido de la distancia de la unidad de impactos o unidades de impactos, respectivamente, por encima y debajo de la unidad central, respectivamente, para posibilitar el diseño de las unidades de impactos, o la unidad de impactos y el dispositivo de contrarresto de impactos, respectivamente, de manera que las ondas de choque se superpongan, lo que mejora el efecto de las unidades móviles sobre la materia prima, y

- posibilitar la fabricación de cuerpos compactados en la máquina con una forma deseada a partir de polvo de metal, fundamentalmente sin poros comunicantes y con una resistencia tan grande que pueden empujarse fuera de su cavidad de molde sin dañarse y moverse hasta un horno a fin de, en un tratamiento posterior, calentarse hasta una temperatura de sinterización, con lo que los granos de polvo, que se ablandaron y cambiaron en cuanto a su forma en la máquina, se soldarán juntos (sinterizarán, fusionarán) para la consecución de un cuerpo muy denso con una resistencia
elevada.

Según una primera realización, la máquina de impactos comprende una unidad superior de impactos con un martinete superior, una unidad inferior de impactos con un martinete inferior y un punzón inferior que, junto con el punzón superior y la matriz, que tiene un agujero pasante, definen la cavidad de molde para la materia prima. Resulta un rasgo característico del modo de funcionamiento de la máquina según esta primera realización que se haga que el martinete superior y el martinete inferior realicen un solo golpe con una velocidad tal contra un cuerpo superior de impactos, el cual está integrado con o presionado contra el punzón superior y contra un cuerpo inferior de impactos, respectivamente, estando dicho cuerpo inferior de impactos integrado con o presionado contra el punzón inferior, que aquellas masas que se mueven hacia abajo, incluyendo el punzón superior, alcanzarán una velocidad v_{1} dirigida hacia abajo y aquellas masas que se mueven hacia arriba, incluyendo el punzón inferior, alcanzarán una velocidad v_{2} dirigida hacia arriba, teniendo dichos elementos móviles tales masas y siendo dichas velocidades tan elevadas que los impulsos de las masas móviles hacia abajo y de las masas móviles hacia arriba serán fundamentalmente iguales, es decir, de manera que se aplique la siguiente condición:

m_{1} \ x \ v_{1} \approx m_{2} \ x \ v_{2}

donde m_{1} es la masa total de las masas que se mueven hacia abajo y m_{2} es la masa total de las masas que se mueven hacia arriba durante el impacto; que las energías cinéticas de las masas móviles, es decir, \frac{m_{1}v^{2}_{1}}{2} y \frac{m_{2}v^{2}_{2}}{2}, respectivamente, se transfieran fundamentalmente a la materia prima en la cavidad de molde y sean tan elevadas que la materia prima se plastifique y fluya hacia fuera para llenar todas las partes de la cavidad de molde, cuando los punzones se junten al máximo para la formación de dicho cuerpo con una forma deseada; y que la matriz esté fundamentalmente estacionaria durante dicho golpe. En la publicación de patente sueca Nº 516734 se dan a conocer aspectos adicionales de este comportamiento.

Según una segunda realización imaginable, la unidad inferior comprende un dispositivo de contrarresto en forma de una unidad de yunque, incluyendo dicha unidad un yunque y una unidad de herramienta con una herramienta y un objeto a trabajar, proporcionándose elementos para mover la unidad de yunque hacia arriba hacia el martinete que se incluye en la unidad superior y se mueve hacia abajo durante la operación de formación, para encontrarse con el martinete mientras la unidad de yunque se mueve, simultáneamente con el martinete que se mueve hacia abajo.

Según una tercera realización, que puede combinarse con dicha primera o dicha segunda realización, o con un yunque estacionario debajo de la unidad central en la región de la primera estación de formación, la unidad superior de impactos y la unidad inferior de impactos, o la unidad superior de impactos, respectivamente, en el caso en el que se proporciona un yunque móvil o estacionario debajo de la unidad central, está/n suspendida/s mediante amortiguadores, además de los cuales se proporcionan dispositivos de elevación a fin de subir o bajar ajustablemente las unidades de impactos o la unidad de impactos, respectivamente.

A partir de las reivindicaciones de patente adjuntas, la descripción detallada de la invención y lo que se da a conocer en la anteriormente mencionada solicitud de patente sueca, que se ha incluido en la presente solicitud de patente como referencia, resultarán evidentes más rasgos y aspectos característicos de la invención.

Breve descripción de los dibujos

En la siguiente descripción detallada de la invención se describirán dos realizaciones preferidas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina de impactos según dicha primera realización, una estación de formación orientada hacia el espectador;

la figura 2 es la misma máquina de impactos en una vista en perspectiva desde el sentido opuesto;

la figura 3 es una vista en perspectiva en la misma dirección que la figura 1 que ilustra las unidades de impactos y la unidad central de la máquina de impactos con sus varias estaciones de función con equipos auxiliares y elementos de movimiento de dichas unidades;

la figura 4 muestra dichas unidades, componentes de equipo y elementos de movimiento según la figura 3 en una vista en perspectiva en el sentido opuesto;

la figura 5 es una vista en aproximadamente la misma dirección que en la figura 1 que muestra un pedestal de máquina que se incluye en la máquina;

la figura 6 es una vista en perspectiva que muestra cinco unidades de herramienta que son transportadas por la unidad central en la máquina;

la figura 7 muestra una unidad de herramienta en corte transversal en una vista a lo largo de la línea VII-VII de la figura 6;

las figuras 8A y 8B muestran partes de una unidad de impactos superior y una inferior y una parte de una unidad de herramienta en la estación de formación en dos momentos diferentes antes de la operación de formación;

la figura 9 muestra una unidad de herramienta en corte transversal en otra de las estaciones de formación;

la figura 10 muestra la unidad central con el carro y sus equipos auxiliares en una vista desde arriba;

la figura 11 muestra la unidad de herramienta en corte transversal en otra más de las estaciones de función;

la figura 12 y la figura 13 muestran un diagrama de una máquina de impactos según una segunda realización en dos vistas en perspectiva diferentes, máquina de impactos que comprende un martinete superior encima de dicha unidad central y un elemento de contrarresto de impactos en forma de yunque móvil debajo de la unidad central;

la figura 14 muestra la máquina según la figura 12 y la figura 13 en corte transversal y un circuito hidráulico para subir el yunque;

la figura 15 es una vista a lo largo de la línea XV-XV de la figura 14; y

la figura 16 es una vista a lo largo de la línea XVI-XVI de la figura 15 a mayor escala.

Descripción detallada de la invención

Realización según la figura 1 - figura 11

En primer lugar, con referencia a las figuras 1 y 2, una máquina de impactos se designa generalmente con 1. Sus partes principales, figuras 3 y 4, consisten en una unidad 2 superior de impactos, una unidad 3 inferior de impactos, una unidad 4 central, que comprende una mesa 30 giratoria que puede girarse en un plano horizontal, unos elementos 7 de movimiento para la mesa 30 giratoria y un pedestal, figura 5.

El pedestal 6 consiste en una placa 100 de acero resistente que tiene cuatro patas 101, que están ancladas a una base 5, dos pares de columnas 102a, 102b; y 103a, 103b, que se extienden hacia arriba desde la placa 100, cuatro barras (guías) verticales, que discurren verticalmente hacia arriba desde las columnas 102, 103, un bloque 105 sobre la placa 100 y una columna 106 tubular sobre el bloque 105.

La mesa 30 giratoria, que es concéntrica con la columna 106, descansa sobre la columna 106 a través de unos cojinetes de empuje, no mostrados, y puede girarse a través de un eje 108 de rotación alrededor de un centro de rotación vertical por medio de dichos elementos 7 de movimiento debajo de la placa 100, eje que se extiende giratoriamente a través de la placa 100, el bloque 105 y la columna 106 tubular. La mesa 30 giratoria está también sostenida lateralmente por una placa 109 horizontal, rectangular, que está montada estacionariamente entre las columnas 102a y 103a, por un lado, y entre las columnas 102b y 103b, por el otro lado. Por tanto, puede decirse que la mesa 30 giratoria está articulada radialmente sobre la placa 109. Un material adecuado para la mesa 30 giratoria es el aluminio o cualquier otro metal ligero o aleación metálica ligera, o cualquier otro material ligero, por ejemplo, un polímero o un material compuesto que haga que la mesa sea de construcción ligera.

La mesa 30 giratoria contiene y soporta un número de unidades 32 de herramienta idénticas que están uniformemente distribuidas a igual distancia del centro 107 de rotación de la mesa, es decir, con una graduación de 72º. Mediante un giro escalonado (graduación) de la mesa 30 giratoria en sentido horario con referencia a la figura 1, las unidades 32 de herramienta pueden adoptar posiciones graduadas deseadas en cinco estaciones de función que, según una realización preferida, consisten en las siguientes estaciones:

I una estación de llenado,

II una estación de formación,

III una estación de accionamiento descendente del mandril,

IV una estación de expulsión, y

V una estación de recolocación.

Unos dispositivos hidráulicos en las distintas unidades de la máquina 1 de impactos, incluyendo dispositivos hidráulicos en las cinco estaciones de función, se abastecen de fluido a presión procedente del bloque 105, que es un centro hidráulico para distribuir fluido hidráulico. En el bloque 105 hay un canal 150 principal de distribución desde una bomba y un canal 151 principal que está conectado a un depósito o acumulador. Unos conductos principales a y desde los canales 150 y 151 principales para las unidades 2 y 3 superior e inferior de impactos y a la unidad 4 central se muestran esquemáticamente en forma de los conductos 152, 153, 154 y 155, que llevan a las columnas 103a y 103b y, a través de las columnas, más adelante a las varias unidades. La estación III de accionamiento descendente del mandril se abastece a través de los conductos 156 y 157, la estación de expulsión, a través de los conductos 158 y 159, la estación V de recolocación, a través de los conductos 160, 161, y la estación de llenado, a través de los conductos 162 y 163. Los elementos 7 de movimiento se abastecen a través de los conductos 164-167.

Para que las unidades 32 de herramienta se gradúen con una precisión muy grande en las estaciones de función, lo cual resulta particularmente importante en lo que se refiere a la estación II de formación, se proporcionan cinco entrantes 115, figura 10, que tienen forma de cuña en sección horizontal, en la región del borde de la mesa 30 giratoria, un entrante en frente de cada unidad 32 de herramienta. En la región de la estación II de formación, se proporciona un dispositivo 116 con forma de cuña en la placa 109. El dispositivo 116 puede moverse dentro del entrante 115 con forma de cuña por medio de un dispositivo 117 de movimiento, esquemáticamente mostrado, que puede consistir en, por ejemplo, un pistón hidráulico. Además, se proporcionan unos segundos entrantes 118 adyacentes a cada uno de los entrantes 115 con forma de cuña para alojar un perno 19 de bloqueo que, en la estación IV de expulsión, puede llevarse adentro de dichos segundos entrantes 118 desde una posición de reposo en la placa 109 por medio de un segundo dispositivo de movimiento, por ejemplo, un pistón 120 hidráulico. Además, existe un tercer entrante 121 dispuesto entre los entrantes 115 con forma de cuña y los segundos entrantes 118. Estos terceros entrantes están diseñados para ser capaces de alojar un perno 122 de bloqueo en la región entre dichas quinta y primera estaciones de formación. De una manera correspondiente a las previsiones para los elementos 115 y 119 de fijación, en la placa 109 se proporciona un tercer dispositivo 123 de movimiento para el elemento 122 de bloqueo con forma de perno. A medida que la mesa 30 giratoria realiza sus movimientos de graduación alrededor del centro 107 de rotación de la mesa, todos los dispositivos 116, 119 y 122 de fijación y de bloqueo se retiran a sus posiciones de reposo en la placa 109.

Los elementos 7 de movimiento para la rotación de la mesa 30 giratoria se proporcionan debajo de la placa 100. Los elementos 7 de movimiento según la realización son de un tipo que es conocido en sí y comprende un par de cilindros 130 hidráulicos sujetos al lado inferior de la placa 100, teniendo dichos cilindros hidráulicos unas bielas 131 que se proporcionan para poder rotar un tejuelo 133 exterior aproximadamente 72º alrededor del centro 107 de rotación de la mesa giratoria a través de unos vástagos 132 pivotados en cada carrera que realizan las bielas 131 por medio de los cilindros 130 hidráulicos. El tejuelo 133 exterior está dotado, de manera conocida, de ranuras, con un espacio entre las ranuras. Un tejuelo intermedio, que no se muestra, puede maniobrarse verticalmente a fin de acoplar el tejuelo exterior ranurado a las ranuras del eje 108 de rotación en el extremo inferior del mismo, en la región del dichos elementos 7 de movimiento, y desacoplarlo de las mismas. Por medio de los elementos 7 de movimiento de este tipo, pueden generarse grandes fuerzas de giro, las cuales se requieren para la graduación de la mesa 30 giratoria. La unidad 2 superior de impactos, figuras 3 y 4, comprende una horquilla 10 que, a través de un par de vástagos 8 de pistón, puede subirse y bajarse por medio de un par de cilindros 12 hidráulicos superiores de elevación, que están dispuestos entre, y sujetos fiablemente a, las columnas 102a y 103a; y 102b y 103b, respectivamente. La horquilla 10 tiene, en los extremos de la misma, un par de brazos 11 laterales que están orientados en dos direcciones opuestas y presentan taladros verticales pasantes que coinciden con las guías 104 que se extienden hacia arriba desde las cuatro columnas 102a-103b. Las guías 104 guían la horquilla 10 y, por tanto, toda la unidad 2 superior de impactos. Sin embargo, para la consecución de una buena estabilidad lateral de la unidad de impactos, las columnas 102a-103b, que fijan los cilindros 12 hidráulicos superiores, también tienen una gran importancia.

La horquilla 10 soporta un cilindro 13 hidráulico superior de impactos que está unido a la horquilla, conteniendo dicho cilindro de impactos un martinete superior en forma de un pistón 14 de impactos. Un cuerpo superior de impactos, designado como 15, puede moverse en un cilindro 16 del cuerpo superior de impactos. Un punzón 17 superior está unido de manera reemplazable al cuerpo 15 de impactos. El cilindro 16 del cuerpo superior de impactos está fijado al cilindro 13 de impactos superior.

La unidad 3 inferior de impactos comprende una horquilla 20 inferior, que está suspendida en un par de vástagos 9 de pistón que pueden subirse y bajarse por medio de un par de cilindros 22 hidráulicos inferiores de elevación que, de la misma manera que los cilindros 12 superiores de elevación, están dispuestos entre las columnas 102a y 103a del pedestal; y entre las columnas 102b y 103b, respectivamente, y unidos fiablemente a dichas columnas. La horquilla 20 está en contacto con los lados interiores de las columnas 102a y 103a; y de las columnas 102b y 103b, respectivamente, y puede deslizarse sobre dichos lados, lo que contribuye a una estabilidad lateral deseada de también la unidad 3 inferior de impactos. La horquilla 20 soporta un cilindro 23 hidráulico inferior de impactos que está unido a la horquilla, conteniendo dicho cilindro 23 de impactos un martinete inferior en forma de un pistón 24 de impactos. Un cuerpo inferior de impactos, designado como 25, puede moverse en un cilindro 26 del cuerpo inferior de impactos que está fijado al cilindro 23 de impactos.

Tal como ya se ha mencionado, la mesa 30 giratoria contiene y soporta cinco unidades 32 de herramienta idénticas. En las figuras 6, 7, 9 y 11 se muestra detalladamente una unidad tal según una primera realización preferida. La figura 7 muestra la unidad de herramienta como si apareciese en la estación V de recolocación tras una recolocación y en la estación I antes de suministrar la materia prima según un modo de operar la máquina 1. En la figura 9, se muestra la unidad de herramienta en la estación III de accionamiento descendente del mandril, y la figura 11 muestra la unidad de herramienta en la estación IV de expulsión tras la expulsión de un cuerpo formado.

Las partes principales de las unidades 32 de herramienta comprenden un punzón 27 tubular inferior, una matriz 34, un portapunzón 36 inferior que puede moverse deslizantemente en una guía 37 de portapunzón, y un mandril 35. Debido al hecho de que el punzón 27 inferior es tubular, al igual que el punzón 17 superior, y debido al hecho de que la unidad de herramienta comprende un mandril 35, resulta posible fabricar productos que presenten un agujero pasante, tales como engranajes, en la máquina 1 de impactos.

El portapunzón 36 inferior, figura 6 y figura 7, consta de dos mitades 36a y 36b idénticas que se presionan para casi hacer contacto una con otra a lo largo de un plano vertical de separación, extendiéndose en la región de la parte superior del portapunzón hasta casi la mitad de la longitud del portapunzón, y teniendo una corta extensión vertical en una parte inferior. Entre estas partes superior e inferior, las dos mitades del portapunzón están fresadas para formar una ranura 39 pasante vertical que presenta una extensión sustancial en la dirección vertical. También hay una ranura central vertical en cada mitad 36a y 36b del portapunzón, tal como la ranura 40a en la mitad 36a del portapunzón. La ranura 40b opuesta en la mitad 36b del portapunzón no se muestra en ningún dibujo. En la parte inferior de las ranuras 40a/40b existe una superficie 44 de contacto que tiene forma de estante. En combinación, las ranuras 39 y 40a/40b le permiten al portapunzón 36 moverse en una dirección vertical en relación con el mandril 35. En su parte superior, cada mitad 36a y 36b del portapunzón tiene un reborde 41 dirigido hacia fuera y un entrante 42 central que se ensancha en su parte inferior a fin de alojar una cabeza 43 en la parte inferior del punzón 27 inferior, cabeza que está conformada correspondientemente. Juntas, las dos mitades 36a y 36b del portapunzón retienen el punzón 27 inferior.

Tal como se ha mencionado, el ejemplo ilustrado se refiere a la fabricación de productos que presentan un agujero pasante, tal como engranajes. Por tanto, el punzón 27 inferior es tubular, y el mandril 35 se extiende a través del punzón inferior. En la matriz 34 hay un agujero 45 cilíndrico pasante, cuyas paredes corresponden a la forma exterior del producto deseado, por ejemplo, un engranaje. La forma del agujero 45 también corresponde a la forma exterior del punzón 27 inferior por encima de la cabeza 43 y del punzón 17 superior, el cual, al igual que el punzón 27 inferior, tiene la forma de un casquillo tubular.

El mandril 35 tiene una parte superior cilíndrica, alargada que se extiende a través del punzón inferior y hacia arriba al interior de la cavidad 46 de molde, la cual está definida por el agujero 45 en la matriz 34 entre los dos punzones 17 y 27. En su parte inferior, el mandril tiene una parte más gruesa, denominada aquí parte 47 de agarre, que presenta una concavidad 48 circunferencial.

La guía 37 del portapunzón consta de una parte 37a superior y una parte 37b inferior. Las dos partes 37a y 37b tienen superficies interiores que son cilíndricas. La parte 37a superior tiene un diámetro más grande que la parte 37b inferior. Las partes 37a y 37b funcionan como guías para la parte 41 de reborde y para la parte principal, respectivamente, del portapunzón 36 inferior, teniendo dichas partes una forma exterior correspondientemente cilíndrica. La parte 37b inferior también funciona, en combinación con la parte 41 de reborde del portapunzón inferior, como un retenedor del portapunzón inferior. Las dos partes 37a y 37b están conectadas entre sí por unos pernos 55.

En la parte inferior de la parte 37b inferior del portapunzón hay dos entrantes opuestos para un par de cuñas 49 opuestas que se presionan adentro de la concavidad 48 de la parte 47 de agarre del mandril 35. La fuerza de presión se obtiene por medio de un anillo 50 de bloqueo y un anillo 51 de cojinete de poliuretano o cualquier otro material que tenga una cierta flexibilidad. Las cuñas 49 permiten algo de elasticidad debido a las fuerzas de rozamiento que pueden ejercerse sobre el mandril 35 durante los golpes de trabajo de la máquina en la estación II de formación.

Las partes principales de las unidades 2 y 3 de impactos ya se han descrito más arriba. A continuación, se explicarán detalles adicionales de estas unidades de impactos, que en la estación II de formación se proporcionan en el lado del eje 108 de rotación de la mesa 30 giratoria, debajo y sobre la mesa 30 giratoria, unidades y detalles que se incluyen en las otras estaciones de función. Al mismo tiempo, también se explicará qué funciones se realizan en las varias estaciones y cómo pueden llevarse a cabo estas funciones. Al final de la descripción de cómo está equipada la máquina 1 de impactos y cómo pueden funcionar, se explicarán modos alternativos y/o modificados de realizar las varias funciones, así como modificaciones concebibles de las estaciones de función como tales.

I - La estación de llenado

En el ejemplo ilustrado, se supone que la materia prima consiste en polvo de metal u otro material en polvo; véase el preámbulo de la descripción. En su realización más sencilla, el dispositivo de llenado puede consistir en un cubo 140 de llenado que tiene forma de tubo, que puede ser vertical y estar abierto por sus dos extremos. El borde inferior del cubo de llenado descansa contra la matriz 34 en la unidad 32 de herramienta en la estación I de llenado y se desliza sobre la superficie superior de la mesa 30 giratoria durante los movimientos de graduación. El cubo 140 de llenado está montado en un brazo que se extiende hacia fuera desde la columna 102b, figura 1 y figura 2. El cubo 140 de llenado contiene una cantidad de polvo suficiente para un gran número de operaciones de formación, y puede rellenarse periódicamente tanda a tanda o rellenarse continuamente por medio de unos elementos de relleno, no mostrados. El brazo con el cubo 140 de llenado puede girarse a un lado hacia y desde la unidad de herramienta girando una bisagra por medio de unos dispositivos de movimiento representados por una flecha. El punzón 27 inferior está en su posición inferior y el mandril 35 está en su posición superior, figura 6, a la altura de las superficies superiores planas de la matriz 34 y de la mesa 30 giratoria, lo que posibilita que el cubo 140 de llenado funcione de la manera pretendida. El espacio 46 en el agujero 45 de la matriz se llena de polvo alrededor del mandril 35. El cubo 140 de llenado se aparta por medio de dichos dispositivos de movimiento, y después, se coloca una tapa, no mostrada, sobre la matriz, cubriendo el polvo en el espacio 46, por ejemplo, por medio de un robot, no mostrado, a fin de nada de polvo salga de la matriz durante el transporte de la matriz llena hasta la estación II de formación.

II - La estación de formación

En la estación de formación, el polvo, que en la estación I se ha introducido en la cavidad de formación, se forma dando lugar a un cuerpo consolidado, es decir, unido, que tiene una gran densidad, en un sólo golpe en sentido opuesto de las dos unidades 2 y 3 de impactos, cuyas partes se han descrito anteriormente y que se proporcionan al lado del centro 107 de rotación de la mesa 30 giratoria.

Las unidades 2 y 3 de impactos se describirán ahora más detalladamente y también cómo funcionan en cooperación con la unidad 32 de herramienta.

El cuerpo 15 superior de impactos, figura 8A, consta de un vástago 60 de pistón cilíndrico pasante que tiene un anillo 61 fijo. El vástago 60 de pistón puede deslizarse herméticamente en una abertura en una pared 62 extrema superior del cilindro 16 del cuerpo superior de impactos. En una pared 63 extrema inferior, existe una abertura 64 más ancha a través de la cual puede moverse sin hermeticidad el vástago 60 de pistón cilíndrico del cuerpo 15 de impactos. El anillo 61 fijo tiene un diámetro que es levemente inferior al diámetro interno del cilindro 16 del cuerpo superior de impactos, es decir, el anillo 61 fijo no hace contacto herméticamente con el interior del cilindro. Por otra parte, sobre el anillo 61 fijo hay un anillo 65 móvil que puede moverse en relación con el vástago 60 de pistón y que está sellado contra la superficie interior del cilindro 16 del cuerpo de impactos, bien directamente, bien a través de uno o más anillos obturadores. Además, la superficie interior del anillo 65 móvil está sellada contra el vástago 60 de pistón, bien a través de un contacto directamente estanco, bien a través de cualquier anillo obturador no mostrado.

Encima del anillo 65 móvil hay una cámara 66 hidráulica que puede conectarse a dicha fuente de presión de fluido hidráulico a través de cualquiera de los conductos 152 y 154 y unos conductos de conexión, por ejemplo, a través de cualquiera de los vástagos 8 de pistón y la horquilla 10, a un conducto 67 hidráulico en el que hay una válvula 68 de retención y una válvula reductora de la presión, no mostrada, y a un depósito o acumulador a través de un conducto 69 hidráulico en el que hay una válvula de restricción de la presión, no mostrada, y conductos de conexión, por ejemplo, a través de la horquilla y cualquiera de los vástagos 8 de pistón de vuelta a cualquiera de los conductos 153 y 154.

El cuerpo 25 inferior de impactos y su cilindro 26 de cuerpo de impactos están diseñados idénticamente de la misma manera que el cuerpo 15 superior de impactos y el cilindro 16 del cuerpo superior de impactos, respectivamente, con la salvedad del punzón 27 inferior, que no está sujeto directamente al cuerpo de impactos, tal como ocurre con el punzón 17 superior en el cuerpo 15 superior de impactos. En las figuras 8A y 8B, los varios detalles del cuerpo 25 de impactos y del cilindro 26 del cuerpo de impactos tienen los mismos números de referencia que los detalles del cuerpo 15 superior de impactos y el cilindro 16 del cuerpo de impactos con la adición del símbolo '. Aquí no se hará ninguna descripción adicional de estos detalles, sino que en vez de ello se hace referencia a la descripción anterior del cuerpo 15 superior de impactos y su cilindro 16 del cuerpo de impactos. Sin embargo, en lo que se refiere a la terminología, deberá mencionarse que las paredes 62' y 63' extremas del cilindro 26 inferior de impactos se denominarán pared extrema inferior y pared extrema superior, respectivamente. El suministro y drenaje del fluido hidráulico puede realizarse de una manera que es análoga a la que se ha mencionado en relación con la unidad superior de impactos.

El equipo también incluye dispositivos de control y de accionamiento de las unidades móviles descritas, incluyendo unos sensores 80, 80' de posición para los cilindros 13 y 23 de impactos, respectivamente, y por tanto también para los martinetes 14 y 24, respectivamente, y unos sensores 81 y 81' de posición para los cuerpos 15 y 25 de impactos, respectivamente. Dichos sensores están conectados y transmiten información sobre la posición de dichas unidades a una unidad central de control, que comprende ordenadores y dispositivos auxiliares que no se describen aquí.

El equipo descrito funciona de la siguiente manera. En la estación I de formación, el espacio 46 en el agujero 45 de la matriz, figura 7, se ha llenado con una materia 90 prima alrededor del mandril 35 y se ha cubierto con una tapa. La materia 90 prima puede consistir en, por ejemplo, un anillo de metal, un material polimérico o un material compuesto que puede incluir una cerámica o cualquier otro material formable, pero en el ejemplo se supone que la materia prima consiste en un polvo de metal o, posiblemente, una combinación de polvos de metal y cerámica.

Cuando la mesa 30 giratoria se ha girado aproximadamente 72º, de manera que una unidad 32 de herramienta con su espacio 46 lleno de polvo se ha movido graduadamente hacia delante (graduado) desde la estación I de llenado hasta la estación II de formación, la cuña 116, figura 10, se mueve adentro del entrante 115 con forma de cuña en la mesa 30 giratoria, con lo que la unidad 32 de herramienta se coloca con una precisión muy grande concéntricamente con el punzón 17 superior y con el punzón 27 inferior. Al mismo tiempo y/o inmediatamente después de lo mismo, la horquilla 20 inferior se mueve hacia arriba por medio de los cilindros 22 inferiores de elevación y los vástagos 9 de pistón, transportando el cilindro 23 del cuerpo inferior de impactos y su cuerpo 25 de impactos hasta que el cuerpo 25 de impactos se haya puesto en contacto con la superficie inferior del portapunzón 36 inferior, figura 8A. En el último instante en este momento, se quita la tapa del polvo en la cavidad de molde, que puede apartarse por medio del mismo robot que ha puesto la tapa en la anterior estación. A continuación, la horquilla 10 superior, por medio de los cilindros 12 superiores de elevación y los vástagos 8 de pistón, trayendo consigo el cilindro 16 del cuerpo superior de impactos y su cuerpo 15 de impactos tan lejos que el punzón 17 tubular superior se hace bajar hasta contactar el polvo 90 de metal en la cavidad 46 de molde y empieza a comprimir el polvo hasta que la presión en la cámara 66 hidráulica alcanza un cierto valor predeterminado. Luego se para el movimiento y se mantiene la posición. En esta etapa, el punzón 27 inferior está en la posición mostrada en la figura 8A, colocado por la unidad 3 inferior de impactos, y proporciona la fuerza de sujeción.

La horquilla 20 empieza ahora a moverse hacia arriba por medio de los cilindros 22 de elevación, con lo que el punzón inferior se presiona hacia arriba contra el polvo 90. El movimiento continúa hasta que la presión en la cámara 66' hidráulica ha alcanzado un cierto valor predeterminado. Esta presión también se ha transmitido luego a la cámara 66 hidráulica de la unidad superior de impactos a través del polvo 90. El polvo en la misma se ha compactado previamente y centrado en la cavidad 46 de molde en la matriz 34. Los cuerpos 15/25 de impactos, los cilindros 16/26 hidráulicos y los punzones 17/27 están ahora en las posiciones mostradas en la figura 8A.

La siguiente operación busca fijar las longitudes S1 y S2 de golpeo de los martinetes 14 y 24, es decir, la distancia entre el martinete 14 superior y el cuerpo 15 superior de impactos, y entre el martinete 24 inferior y el cuerpo 25 inferior de impactos, respectivamente, antes de la operación de golpeo. La fijación puede llevarse a cabo simultáneamente para las unidades 2 y 3 superior e inferior de impactos presionando las horquillas 10 y 20 adicionalmente hacia abajo y hacia arriba, respectivamente, por medio de los cilindros 12 y 22, respectivamente. Aquí, el polvo 90 previamente compactado ejerce una contrapresión sobre los punzones 17 y 27, según lo cual la presión de las cámaras 66 y 66' hidráulicas se incrementa adicionalmente. La sobrepresión se alivia a través de los conductos 69 y 69' hidráulicos. Por tanto, los punzones 17 y 27 permanecerán en sus posiciones, mientras que los pistones de impactos/martinetes 14 y 24 se acercan a los cuerpos 15 y 25 de impactos hasta que se obtienen sus longitudes S1 y S2 de golpeo correctas, figura 2B, lo que es detectado por los sensores 80, 81 y 80', 81' superiores e inferiores de posición, respectivamente. Aquí, se prevé que la diferencia de presión entre las cámaras 66' y 66 hidráulicas inferior y superior sea tan pequeña que no tenga ninguna influencia sobre las longitudes de golpeo en un grado no insignificante.

Por tanto, cuando se han obtenido las longitudes S1 y S2 de golpeo pretendidas, el reborde 61 y el anillo 65 del cuerpo 15 superior de impactos están en una posición superior, y el reborde 61' y el anillo 65' del cuerpo 25 inferior de impactos están en una posición superior y una posición inferior en los cilindros 16 y 26 hidráulicos, respectivamente, figura 8B. La máquina de impactos está ahora lista para consolidar el polvo 90 a fin de formar el artículo deseado a través de un solo golpe simultáneo por los dos martinetes 14 y 24 en sentidos dirigidos el uno hacia el otro. En el último instante en este momento, la cuña 116 se saca del entrante 115 con forma de cuña adentro de la placa 109, y además, los pernos 119 y 122 de bloqueo, que han sido acoplados en sus respectivos entrantes 118 y 121, se sacan a sus posiciones de reposo en la placa 109 antes de que los martinetes realicen sus golpes en la estación II de formación.

Las distancias S1 y S2 son los desplazamientos de aceleración de los martinetes/pistones 14 y 24 de impactos, y se eligen teniendo en cuenta, en primer lugar, las masas de los martinetes y los cuerpos de impactos, de manera que la masa m_{1} total del martinete 14 superior, el cuerpo 15 superior de impactos y el punzón 17 superior alcance una velocidad v_{1} dirigida hacia abajo cuando el martinete 14 haya golpeado el cuerpo 15 de impactos y la masa m_{2} total del martinete 14 inferior, el cuerpo 25 inferior de impactos, el punzón 27 inferior y el portapunzón 36 inferior alcance una velocidad v_{2} dirigida hacia arriba cuando el martinete haya golpeado el cuerpo de impactos, con lo que las masas y las velocidades son tan grandes que los momentos (las cantidades de movimiento) de las masas que se mueven hacia abajo y hacia arriba, respectivamente, son básicamente iguales, es decir, de manera que se aplica la siguiente condición:

m_{1} \ x \ v_{1} \approx m_{2} \ x \ v_{2}

El martinete 14 superior, que según la realización tiene una masa sustancialmente mayor que el cuerpo 15 superior de impactos, golpea por tanto el cuerpo 15 superior de impactos con una velocidad muy elevada, al mismo tiempo que el martinete 24 inferior, que según la realización también tiene una masa mucho mayor que el cuerpo 25 inferior de impactos, golpea con una velocidad muy elevada sobre el cuerpo 25 inferior de impactos. Las energías cinéticas de las masas en movimiento, que son muy elevadas, se transfieren a través del punzón 17 superior y el punzón 27 inferior al polvo 90. Los martinetes 14 y 24 sólo realizan un golpe, pero las energías cinéticas que se transfieren fundamentalmente al polvo 90 de metal en la cavidad 46 de molde son tan grandes que el polvo se plastifica; con lo cual fluirá hacia fuera y llenará la cavidad de molde, y formará en un milisegundo más o menos un cuerpo consolidado con una forma deseada. El pulso de presión que surge en la cavidad de molde debido al único golpe de los martinetes contra el cuerpo de impactos tiene una duración que es más corta que 0,001 segundos, pero tiene una magnitud que se encuentra en el intervalo de 1-10 GPa, normalmente en el intervalo de 1,5-5 GPa. Debido a la alta presión y a la plastificación ocasionada por la alta presión, probablemente también se reduce el rozamiento entre la materia prima/el polvo y las paredes de la cavidad de molde, así como entre los granos de polvo, lo que contribuye a, o es un requisito previo para, la capacidad del material de fluir hacia fuera y llenar todas las partes de la cavidad de molde. En el impacto, el mandril 35 está esencialmente estacionario en relación con la matriz 34, así como durante la compactación previa del polvo, la cual es posible porque el portapunzón inferior es móvil en relación con el mandril, el cual está sujeto por las cuñas 49 en la ranura 39 del portapunzón.

Debería observarse que los cuerpos 15 y 25 de impactos no golpean la mesa 30 giratoria en la unidad 4 central durante la operación de formación, sino que golpean contra el punzón 17 superior y contra el portapunzón 36 inferior, respectivamente, y a través de éste contra el punzón 27 inferior. El punzón 17 superior y el punzón 27 inferior son móviles en la matriz 34, y el portapunzón 36 inferior es móvil en la guía 37 de portapunzón en la unidad 32 de herramienta en la estación II de formación. Es cierto que las unidades 17, 27 y 36 móviles, así como la materia 90 prima en la cavidad de molde, provocan algo de rozamiento contra las paredes limítrofes en la unidad de herramienta, pero estas fuerzas de rozamiento se neutralizan entre sí sustancialmente. Sin embargo, una cierta fuerza resultante puede transferirse a la mesa 32 giratoria, la cual por tanto puede moverse un poco (sacudirse) en la dirección vertical durante el impacto. A fin de permitir tales pequeños movimientos verticales, la mesa 30 se suelta de la placa 109, y la conexión de la mesa 30 al eje 108 de rotación también está diseñada de manera que, por ejemplo, a través de un acoplamiento por ranura, la mesa puede moverse con libertad una corta distancia en la dirección vertical durante el golpe.

Al mismo tiempo que el cuerpo deseado se forma casi instantáneamente debido a que masas con impulsos fundamentalmente igual de grandes golpean desde sentidos opuestos contra la materia prima, se impide la generación de ondas de choque de tal magnitud que puedan dañar la mesa 30 giratoria y otros componentes de la máquina, y también se evita fundamentalmente que la energía cinética de las masas móviles se transfiera a, y se pierda en, la máquina y su base. Esto se debe al hecho de que esas ondas de choque que pueden surgir tendrán sentidos opuestos, por lo que hasta cierto punto se neutralizarán entre sí. Además, el medio hidráulico en los cilindros 12 y 22 de elevación amortigua aquellas ondas de choque que posiblemente queden y que se propaguen en el sentido del pedestal de la máquina hacia la base 5. A través de la superposición de las ondas de impacto que son generadas por las dos unidades de impactos que funcionan simultáneamente, también se mejora el efecto de formación y compactación de los golpes. Estas condiciones posibilitan diseñar toda la máquina, incluyendo la mesa 30 giratoria, tan ligera como se ilustra mediante el ejemplo. No de menor importancia es que la mesa 30 giratoria, incluyendo las unidades 32 de herramienta, sea lo suficientemente ligera para facilitar una graduación rápida, lo cual es un requisito previo para una gran capacidad de trabajo de la máquina 1, algo que se logra a través de la invención.

Cuando los martinetes golpean a gran velocidad los cuerpos 15 y 25 de impactos, respectivamente, los vástagos 60 y 60' de pistón cilíndricos de los cuerpos de impactos se mueven con libertad en relación con los anillos 65 y 65' móviles, respectivamente, permaneciendo dichos anillos durante el golpe fundamentalmente en aquellas posiciones que hubieran adoptado antes del golpe, figura 8B. Se crea un pequeño huelgo entre, por una parte, los anillos 65 y 65' móviles retenidos, y, por otra parte, los rebordes 61 y 61', correspondiente a la compactación final del polvo 90 en la dirección vertical durante el impacto.

Tan pronto como los martinetes 14 y 24 han realizado sus golpes simultáneos, se devuelven a sus posiciones iniciales en los cilindros 13 y 23 superior e inferior de impactos, respectivamente. Las horquillas 10 y 20 se devuelven a sus posiciones iniciales por medio de los cilindros 12 y 22 de elevación. Se conduce fluido a presión hasta las dos cámaras 66 y 66' hidráulicas, de manera que los anillos 65 y 65' móviles se presionan hacia arriba y hacia abajo, respectivamente, para hacer contacto con los rebordes 61 y 61, tras lo cual los anillos móviles presionan los cuerpos 15 y 25 de impactos enteros hasta sus posiciones iniciales, en las que los rebordes 61 y 61' hacen contacto con las paredes 63 y 63' extremas, respectivamente. Por tanto, se ha finalizado el ciclo de trabajo en la estación II de formación, tras lo cual la unidad 32 de herramienta, incluyendo el artículo formado, se mueve hasta la siguiente estación de función a través de un nuevo movimiento rotacional de la mesa 30 giratoria.

III - La estación de accionamiento descendente del mandril

El artículo que se ha formado a partir de polvo en la estación II de formación está consolidado, es decir, tiene una gran densidad, fundamentalmente sin poros comunicantes, pero los granos de polvo individuales que se ablandaron y deformaron durante la operación de formación todavía no se han fusionado, es decir, unido juntos, al menos no en ningún grado esencial. Por tanto, el cuerpo consolidado puede ser relativamente quebradizo y debería manejarse con cuidado antes de que se haya empujado fuera de la matriz y se haya calentado hasta una temperatura de sinterización en una operación posterior para que se provoque que los granos de polvo individuales procedentes de este tratamiento se fusionen por completo, es decir, se unan. Por este motivo, entre otras cosas, el mandril 35 se acciona hacia abajo y fuera del artículo formado antes de que el cuerpo se empuje fuera de la matriz, lo que no se realiza hasta la estación IV.

Por tanto, en la estación III de función se proporciona un expulsor 170 de mandril para accionar el mandril hacia abajo, figuras 1, 2 y 9, consistiendo dicho expulsor en una varilla verticalmente orientada que tiene un diámetro más pequeño que el agujero en el cuerpo 90a consolidado. Más particularmente, la varilla/expulsor 170 de mandril consiste en un vástago de pistón o en el extremo de un vástago de pistón y puede moverse hacia arriba o hacia abajo por medio de un cilindro 171 hidráulico en un brazo 172 que se extiende hacia fuera desde la columna 102a.

Para permitir el accionamiento hacia abajo del mandril 35, las cuñas 49 deben soltarse primero al mismo tiempo que el punzón 27 inferior se mantiene en su posición en la matriz 34. Por tanto, en la estación III de accionamiento descendente del mandril también se proporciona un dispositivo 174 de suelta de cuñas con esta finalidad, consistiendo dicho dispositivo de suelta de cuñas en una placa horizontal que tiene cuatro salientes dirigidos hacia arriba. El dispositivo 174 de suelta de cuñas está montado en un vástago 175 de pistón que se extiende hacia arriba desde un cilindro 176 hidráulico, el cual está montado en el bloque 105, que forma parte del pedestal 6 y se comunica con la fuerza de presión hidráulica y con el depósito a través de los conductos 156 y 157. Por otra parte, el cilindro 171 hidráulico puede comunicarse con la fuente de presión y el depósito a través de los conductos 153 y 154.

La presión descendente del mandril 35 se realiza adecuadamente al mismo tiempo que se realiza una operación inicial en la estación II de formación para el siguiente artículo que se formará en esa estación, es decir, cuando la unidad 2 inferior de impactos se ha llevado hacia arriba hasta su posición inicial para un golpe, cuando la cuña 116 y los pernos 119, 122 de bloqueo están acoplados en sus posiciones funcionales en el entrante 115 con forma de cuña y en los entrantes 118 y 119, respectivamente.

La expulsión del mandril se inicia al presionarse el dispositivo 174 de suelta de cuñas hacia arriba por medio del cilindro 176 hidráulico para que el anillo 50 de bloqueo se empuje hacia arriba al máximo para hacer contacto con el reborde dirigido hacia fuera de la parte 37b inferior de la guía 37 del portapunzón, figura 9. Las cuñas 49 se sueltan de ahí y pueden presionarse fuera de sus acoplamientos con el mandril 35 en la región de la concavidad 48.

Por tanto, cuando las cuñas 49 se han soltado, la varilla 170 se presiona hacia abajo para hacer contacto con el extremo superior del mandril 35 y empuja el mandril hacia abajo a través del agujero en el cuerpo 90a formado, al mismo tiempo que las cuñas 49 se presionan fuera de la concavidad 49, y tras esto deslizan sobre la parte 47 de agarre del mandril. Las posiciones finales del mandril y de las cuñas se muestran en la figura 9.

Debido a las fuerzas de compresión incorporadas en el cuerpo 90a, el cuerpo 90 se expandirá levemente en la región del agujero central del cuerpo cuando el mandril 35 se empuje fuera del agujero, sin embargo, no tanto que el cuerpo haga contacto con la varilla 170, la cual está accionándose hacia abajo. Por tanto, la varilla 170 puede ahora llevarse hacia arriba de vuelta hasta su posición inicial superior encima de la matriz 34 por medio del cilindro 171 hidráulico, lo que puede llevarse a cabo al mismo tiempo que el dispositivo 174 de suelta de cuñas se baja hasta su posición inferior de no funcionamiento por medio del cilindro 176 hidráulico. Esto provoca que el anillo 50 de bloqueo caiga por su propio peso, de manera que se establece un contacto inicial entre el anillo 51 de cojinete, cuya superficie circunferencial interior se estrecha cónicamente hacia arriba, y unos bordes 49a posteriores coincidentes de las cuñas 49, que son de forma correspondiente.

Las operaciones de la estación III de accionamiento descendente del mandril están terminadas ahora y la cuña 116 y los pernos 119 y 122 de bloqueo se devuelven a sus posiciones de no funcionamiento en la placa 109. A partir de entonces, el siguiente cuerpo se forma en la estación II de formación, tal como se ha descrito anteriormente, y la mesa 30 giratoria se gradúa adicionalmente aproximadamente 72º en el sentido horario por medio de los dispositivos 7 de movimiento cuando hayan finalizado las operaciones en la estación II de formación. Por tanto la unidad 32 de herramienta, mostrada en la figura 9, con el mandril en su posición inferior, se mueve desde la estación III de accionamiento descendente del mandril hasta la estación IV de expulsión.

IV - La estación de expulsión

En esta estación, un cilindro 180 hidráulico está montado en el bloque 105 debajo de la unidad 32 de herramienta, figura 4. El cilindro 180 hidráulico está conectado a una fuente de presión y a un depósito a través de los conductos 158 y 159. Un vástago 181 de pistón es concéntrico con la unidad de herramienta en la estación IV y forma una varilla expulsora que se proporciona para ser empujada ascendentemente hacia la parte inferior del portapunzón 36 inferior, en el que el mandril 35 está todavía en su posición inferior con el extremo inferior del mandril colindando con las plataformas 44 en el portapunzón inferior, figura 9.

El producto 90a formado se expulsa de la cavidad 46 de molde en la matriz 34 por medio del cilindro 180 hidráulico y su varilla expulsora/vástago 181 de pistón en el mismo de manera que dicha varilla se presiona hacia arriba hasta que el mandril 35 esté enrasado con el borde superior de la matriz 34, es decir, en su posición normal. El punzón 27 inferior toma parte en este movimiento y ha alcanzado, cuando el mandril 35 alcanza su posición superior enrasada con las superficies superiores de la matriz 34 y de la mesa 30 giratoria, una corta distancia más allá de ese nivel correspondiente a la diferencia entre los niveles del punzón 27 y el mandril 35 en la posición inicial, figura 9. Durante los movimientos dirigidos hacia arriba del portapunzón 36 inferior, el punzón 27 inferior y el mandril 35, la parte 47 de agarre del mandril se desliza sobre las cuñas 49, que en el último instante se vuelven a presionar adentro de la concavidad 48 del mandril 35 durante la influencia del peso del anillo 50 de bloqueo, el cual bloquea las cuñas 49 en sus posiciones de bloqueo en la región de la concavidad 48 a través de una acción de apriete entre la periferia interior cónica del anillo 51 de cojinete y los bordes 49a posteriores inclinados de las cuñas.

La operación anterior se realiza al mismo tiempo que se acciona hacia abajo el mandril 35 en la siguiente unidad 32 de herramienta en la estación III de accionamiento descendente del mandril, y también al mismo tiempo que se realizan las primeras medidas en la estación II de formación, tal como se ha descrito en lo anterior. Esto significa que la mesa 30 giratoria se fija y coloca con precisión por medio de la cuña 116 y los pernos 119 y 122 de bloqueo, tal como se ha descrito en lo anterior.

Cuando el punzón 27 inferior se sube del todo a través de la matriz 34, el cuerpo 90a formado se expulsa de la matriz, y descansará sobre la superficie superior del portapunzón 27 inferior, figura 11, en un estado ligeramente expandido. Se toma de la superficie superior del portapunzón inferior por medio de un dispositivo de toma maniobrado por robot, no mostrado, y se coloca en un recipiente adecuado al lado de la máquina 1 a fin de calentarse en una operación posterior hasta una temperatura de sinterización, de manera que los granos de polvo, que se han ablandado y deformado en la estación I durante la operación de formación, se sinterizarán juntos (fusionarán) para formar un cuerpo denso de alta resistencia.

V - La estación de recolocación

En la estación V, se proporciona sobre la mesa 30 giratoria un cilindro 190 hidráulico en un brazo 191 que se extiende hacia fuera desde la columna 103b. Un vástago de pistón se extiende verticalmente hacia abajo desde el cilindro 190 hidráulico. En su extremo inferior, dicho vástago de pistón tiene un émbolo 192 tubular que tiene un diámetro exterior levemente más pequeño que el punzón 27 inferior y un diámetro interno que es levemente más grande que el diámetro del mandril 35. En la estación V, dicho émbolo 192 se presiona por medio del cilindro 190 hidráulico contra el punzón 27 inferior cuando la unidad 32 de herramienta, que ha sido operada en la estación IV de expulsión, se llevado hasta la estación V de recolocación. Por tanto, el émbolo 192 presiona el punzón 27 inferior hacia abajo adentro de la matriz 34, moviendo también el portapunzón 36 inferior tan lejos que el punzón inferior y el portapunzón 36 adoptarán la posición inicial mostrada en la figura 6. Durante esta operación, el mandril 35 se mantiene fijamente en la unidad 34 de herramienta por medio de las cuñas 49 de bloqueo. A continuación, el émbolo 192 se devuelve a su posición inicial superior por medio del cilindro 190 hidráulico. Las operaciones en la estación de recolocación se realizan simultáneamente al accionamiento descendente del mandril en la estación III de accionamiento descendente del mandril y a la expulsión del cuerpo formado en la estación IV de expulsión, es decir, al mismo tiempo que las unidades 2 y 3 de impactos están preparándose para la operación de formación en la estación II de formación. Esto implica que la mesa 30 giratoria está fija durante la operación de recolocación por medio de la cuña 116 y los pernos 119 y 122 de bloqueo.

En resumen, las siguientes operaciones se realizan en las distintas estaciones de función durante la misma fase de trabajo, es decir, más o menos simultáneamente dependiendo de cuánto tiempo se requiere para su realización, concretamente las siguientes:

- en la estación I de llenado, la cavidad de molde se llena con una cantidad pretendida de polvo de metal o correspondiente;

- en la estación II de formación, la unidades de impactos se preparan para la operación de formación, es decir, las unidades móviles se colocan en su posición inicial para un golpe, figura 8A;

- en la estación III de accionamiento descendente del mandril, las cuñas 49 de bloqueo se sueltan y el mandril se acciona hacia abajo y se suelta del cuerpo formado;

- en la estación IV de expulsión, el cuerpo formado se empuja fuera de la matriz y el mandril 35 se devuelve a su posición normal; y

- en la estación V de recolocación, el punzón 27 inferior y el portapunzón 36 se presionan hacia abajo hasta sus posiciones iniciales inferiores.

Durante el transcurso de las operaciones anteriormente descritas, la mesa 30 giratoria se fija por medio de la cuña 116 y mediante los pernos 118 y 122 de bloqueo. Esto es importante porque esto significa que las unidades 32 de herramienta se colocarán con precisión y porque también significa que la mesa giratoria adquiere una resistencia aumentada frente a aquellas fuerzas a las que la mesa se ve sometida en la estación III de accionamiento descendente del mandril, la estación IV de expulsión y, hasta cierto punto, en la estación V de recolocación, y posiblemente también en la estación I de llenado. También debería mencionarse a este respecto que la fuente hidráulica y el resto del sistema hidráulico están dimensionados de manera que todas las operaciones mencionadas que se realizan cuando la mesa 30 giratoria se sujeta por medio de dichos cuña y pernos de bloqueo pueden realizarse simultáneamente.

Cuando dichas operaciones se han realizado en las cinco estaciones de función mientras la mesa 30 giratoria se sujeta por medio de dichos cuña y pernos de bloqueo, la cuña 116 y los pernos 119 y 122 de bloqueo se devuelven a sus posiciones de no funcionamiento en la placa 109.

No antes de que se hayan realizado las anteriores operaciones, dichas unidad 2 superior de impactos y unidad 3 inferior de impactos simultáneamente realizan sus golpes y forman el cuerpo en la cavidad de molde de una manera que se ha descrito anteriormente. Esto tiene la ventaja de que toda la energía hidráulica disponible puede conducirse hasta los cilindros 13 y 23 y por tanto movilizarse para los golpes muy pesados que realizan los respectivos martinetes 14 y 24 superior e inferior.

Modificaciones de las estaciones de función y de sus funciones

Las modificaciones que se explicarán en lo siguiente afectan a los dispositivos destinados a estar activos cuando la mesa 30 giratoria se haya sujetado con las unidades 32 de herramienta en las varias estaciones de función por medio de, según la realización ilustrada, la cuña 116 y los pernos 119 y 122 de bloqueo. Sin embargo, debería mencionarse que también pueden emplearse otros dispositivos para la consecución de una colocación exacta y de un soporte adecuado de la mesa giratoria durante la realización de estas operaciones. Sin embargo, las modificaciones no afectan a las unidades 2 y 3 de impactos, ni a cómo se lleva a cabo la operación de formación cuando la mesa 30 giratoria se ha soltado de dichos dispositivos de colocación y bloqueo. Por otra parte, esto no significa que no puedan concebirse también modificaciones de las unidades de impactos y de su modo de funcionamiento dentro del alcance de los principios básicos de la invención.

En la estación I de llenado, puede introducirse polvo o una o más piezas en bruto en la cavidad de molde por medio de otros dispositivos de llenado distintos que un cubo de llenado.

Por ejemplo, puede medirse una cantidad apropiada de polvo y presionarse adentro de la cavidad de molde en la matriz, en la que el punzón inferior se encuentra en su posición inicial inferior, con lo cual se provoca que una tapa cubra la matriz. También puede concebirse que el punzón inferior ocupe una posición inferior, la cavidad de molde en la matriz se sobrellene por medio del cubo de llenado, el punzón inferior se suba hasta su posición inicial correcta, el cubo de llenado se aparte y el punzón inferior se baje de nuevo hasta su posición inferior. Otra alternativa es que el punzón 26 inferior haya adoptado una posición superior y se arrastre hacia abajo contra un tope hidráulico para absorber adentro de la matriz, con lo cual el cubo de llenado se aparte, se hace que la tapa cubra la matriz y el punzón inferior se mueva hacia abajo hasta la posición inferior. Si la materia prima no consiste en polvo sino en un cuerpo sólido, el cuerpo se coloca como corresponde en la matriz por medio de un robot. Naturalmente, las modificaciones anteriores requieren que la estación de llenado se dote de los equipos necesarios, que pueden ser de un tipo conocido en sí o que no requiera necesariamente de inventiva.

Otra alternativa más es que en la estación I no se realice normalmente ninguna operación en absoluto, la cual es en vez una estación de mantenimiento; posiblemente puede suministrarse un lubricante a la cavidad de molde. En este caso, puede concebirse que la materia prima, ya consista ésta en un polvo o en un cuerpo sólido, se suministre a la cavidad de molde en la estación II de formación. Es cierto que esto añade algo de tiempo al tiempo requerido para las otras medidas que se realizarán en la estación de formación, pero, cuando se trata de un polvo, esta alternativa tiene por otra parte la ventaja de que la matriz no necesita cubrirse mediante una tapa, puesto que no hay polvo en la cavidad de molde que pueda salirse cuando la mesa se gira desde una estación anterior hasta la estación de formación.

Las medidas realizadas en la estación III de accionamiento descendente del mandril requieren por supuesto que la máquina 1 de impactos y sus unidades 32 de herramienta estén adaptadas para la fabricación de cuerpos anulares. Esta es una aplicación importante, pero de ningún modo la única posible para la máquina 1 de impactos. Pueden fabricarse además cuerpos no anulares, tales como un lote de elementos de máquina, espárragos, etc., que no tengan necesariamente una forma cilíndrica circular. Sin embargo, la máquina 1 es particularmente adecuada para la fabricación a gran escala de objetos bastante pequeños. Cuando se trata de fabricar cuerpos no anulares, no hay necesidad por supuesto del mandril 35, y el punzón 16 superior y el punzón 26 inferior se sustituyen por punzones que no son tubulares, que caben en matrices coincidentes, que también son reemplazables. Además, se eliminan las cuñas, pero en otros aspectos las unidades 32 de herramienta pueden tener en principio el mismo diseño que se muestra en los dibujos y se ha descrito en lo anterior. En este caso, el cuerpo formado no se somete a ninguna acción en la estación III de accionamiento descendente del mandril, sino que se transporta adicionalmente a la siguiente estación, la estación IV de expulsión. Alternativamente, la expulsión del producto formado puede realizarse en este caso en la estación III, donde el vástago 175 de pistón puede utilizarse para mover el portapunzón inferior y el punzón inferior hacia arriba en la unidad de herramienta modificada, en principio, de la misma manera que las funciones del expulsor en la estación IV de expulsión según lo anterior.

En principio, la estación IV de expulsión y la estación V de recolocación pueden combinarse la una con la otra, es decir, dotarse de dispositivos de expulsión, dispositivos para sacar el cuerpo expulsado y dispositivo para devolver el punzón inferior a una posición inferior deseada. La secuencia operacional para sacar el cuerpo expulsado puede ser la siguiente. En primer lugar, el cuerpo formado se expulsa fuera de la matriz, tal como se ha descrito en relación con la descripción de la estación IV de expulsión. A continuación, el cuerpo expulsado se saca por medio de un dispositivo de toma o de cualquier otra manera, y por último, el punzón inferior se devuelve a su posición inferior de una manera que se ha descrito en lo anterior en relación con la descripción de las medidas realizadas en la estación V de recolocación. Esta alternativa tiene la ventaja de que la estación V de recolocación no se empleará, y puede utilizarse como estación de mantenimiento. Tal mantenimiento puede consistir en, por ejemplo, un cambio de herramientas en las unidades de herramienta, lo cual es más fácil de realizar si la estación no contiene ningún dispositivo que esté en medio para ese tipo de trabajo. Por otra parte, por supuesto lleva más tiempo expulsar primero el producto y luego presionar hacia abajo el punzón inferior hasta su posición inferior que realizar esas operaciones simultáneamente en dos estaciones diferentes. Si esto implica que las operaciones secuenciales de expulsión y de recolocación en la misma estación lleva un tiempo más largo que preparar las unidades 2 y 3 de impactos para la operación de formación en la estación II de formación, lo que normalmente determina el ritmo de trabajo de la máquina 1, para que se retarde la velocidad de trabajo de la máquina, resulta preferible la alternativa original, es decir, realizar la expulsión y la recolocación en dos estaciones diferentes. La alternativa que resulta más conveniente desde un punto de vista de capacidad productiva puede determinarse de caso a caso, lo que ilustra la adaptabilidad de la máquina 1 a distintas situaciones, donde el tipo de producto a fabricar puede tener una gran importancia. Por ejemplo, puede llevar más tiempo empujar fuera con cuidado un cuerpo relativamente grande con una forma más complicada que un cuerpo pequeño con una geometría simple.

Debería mencionarse además una técnica sencilla para sacar aquellos cuerpos que se expulsen sucesivamente de la matriz, concretamente, simplemente proporcionar un brazo que se extienda oblicuamente por encima de la mesa 30 giratoria entre la estación IV de expulsión y la estación V de recolocación. Cuando la mesa 30 giratoria se gire, un brazo así, incluso cuando sea totalmente estacionario, moverá el cuerpo a recoger en un recipiente adecuado. En vista del hecho de que los cuerpos formados pueden ser bastante quebradizos, esta solución, sin embargo, puede hacerlos peligrar posiblemente, no sólo debido a la acción del brazo sacador, sino también debido a las sacudidas a las que puede verse sometida la mesa 30 giratoria durante la operación de formación en la estación II de formación cuando la mesa se suelta de dichos dispositivos de fijación y bloqueo.

Realización según las figuras 12-16

La máquina 1', que se muestra en las figuras 12 y 13, resulta especialmente adecuada para fabricar objetos más grandes, en particular objetos de una gran extensión, por ejemplo, placas de varios grosores, pero la máquina 1' es por supuesto adecuada también para la fabricación de artículos más pequeños. La reivindicación que se describirá afecta a la fabricación de objetos sin agujeros pasantes, pero la máquina 1' puede utilizarse también para la fabricación de productos huecos según principios que se han descrito en la descripción anterior de la máquina 1 si la máquina 1' se dota de unidades de herramienta adecuadas y de más estaciones de función.

Las partes principales de la máquina 1' consisten en una unidad 2 superior de impactos, una unidad 3' inferior de impactos, una unidad 4' central que comprende una mesa que es móvil en un plano horizontal, denominada en lo siguiente lanzadera 30', dispositivos de movimiento en forma de cilindro 7' hidráulico para la lanzadera 30' y un pedestal 6'.

El pedestal 6' consiste en un bloque robusto sobre una base 5 y contiene canales principales y canales de distribución para un fluido hidráulico hasta las varias unidades hidráulicas en la máquina 1' de una manera que puede ser análoga a las condiciones según la realización anterior.

La unidad 2 superior de impactos está diseñada en principio de la misma manera que según la realización anterior. Por tanto, a los varios elementos de la unidad 2 superior de impactos que se muestran en los dibujos se les han dado los mismos números de referencia que en la realización según las figuras 1-11. Por tanto, la unidad 2 superior de impactos comprende una horquilla 10 que, a través de un par de vástagos 8 de pistón, puede subirse y bajarse por medio de un par de cilindros 12 hidráulicos superiores de elevación, que están firmemente fijados en el pedestal 6'. La horquilla 10 incorpora un cilindro 13 hidráulico superior de impactos que está conectado a la horquilla y contiene un martinete superior (no mostrado), un cuerpo superior de impactos (no mostrado), que puede moverse en un cilindro 16 del cuerpo superior de impactos, y un punzón 17 superior que está conectado al cuerpo de impactos.

En la unidad 3' inferior de impactos se incluye un yunque 200 móvil, que está situado en el espacio 201 en el pedestal 6'. El yunque 200 está montado en un cojinete 202 deslizante en el espacio 201, figura 14.

El yunque 200 descansa sobre un número de dispositivos 204 hidráulicos de elevación, bien sobre uno grande, central, único, bien sobre una pluralidad de más pequeños, según el ejemplo. Cada dispositivo 204 hidráulico de elevación tal consta de un cilindro 205 hidráulico, que está fijado en el pedestal 6', una unidad 206 de pistón con un pistón 207 en el cilindro 205 hidráulico, y un vástago 208 de pistón que está dotado en el extremo superior del mismo de un anillo 209. El anillo 200 descansa sobre dicho extremo anillado de la unidad 206 de pistón.

En el cilindro 205 hidráulico hay una cámara 210 de trabajo y una cámara 211 de retorno que tienen una extensión muy pequeña en la dirección vertical. Cualquier extensión mayor no resulta necesaria porque la longitud del golpe de las unidades 206 de pistón no necesita ser grande. Sobre el yunque 200 existe una protuberancia 212 que está ligeramente biselada en ambos lados 213 en la dirección del movimiento de la lanzadera 30', figura 16.

La lanzadera 30' contiene y transporta, según la realización, sólo una unidad 32' de herramienta, que puede diseñarse según el mismo principio que las unidades 32 de herramienta de la realización anterior. Por tanto, comprende una matriz 34 en la lanzadera 30', un punzón 27 inferior, un portapunzón 36' inferior y una guía 37' de portapunzón.

La lanzadera 30' puede deslizar en dos carriles 215 guía opuestos en el pedestal 6' y puede fijarse en distintas estaciones de función por medio de unos dispositivos 216 cónicos de fijación que pueden empujarse desde sentidos opuestos al interior de entrantes coincidentes en los lados longitudinales de la lanzadera por medio de unos cilindros 217 hidráulicos, figura 12.

Según la realización, la máquina 1' sólo tiene dos estaciones de función; una estación I de función, que es una estación combinada para llenar una cavidad de molde, para la expulsión y extracción del cuerpo formado y para recolocar el punzón inferior en una posición normal inferior; y una estación II de formación. En la estación I hay un cubo 220 de llenado, y un expulsor debajo de la lanzadera 30' (el expulsor, que no se muestra, puede constar de una varilla expulsora y un cilindro hidráulico del mismo modo que según la realización alternativa), un dispositivo 221 de toma y un dispositivo 222 de recolocación (no mostrado) encima de la lanzadera 30' en la estación 1 de función.

En el cilindro 13 de impactos de la unidad 2 superior de impactos hay una cámara de trabajo y una cámara de retorno. En un circuito hidráulico entre la cámara de retorno del cilindro 13 de impactos y la cámara 210 de trabajo de los cilindros 20 de elevación, figura 16, hay un convertidor 240 de presión hidráulica-flujo. Este tiene dos cilindros hidráulicos; un cilindro 241 primario y un cilindro 242 secundario. Éste tiene un área de la sección transversal mucho más pequeña que el cilindro 241 primario. En el cilindro 241 primario hay un pistón 243 con un vástago de pistón, cuya parte extrema está diseñada como un émbolo 244 que se extiende hacia abajo adentro del cilindro 242 secundario. Una cámara de trabajo en el lado que es opuesto al vástago de pistón se ha designado como 246. En el pistón 243 existe una conexión 252 con un estrechamiento entre la cámara 245 de trabajo y la cámara 246 de retorno.

La cámara 245 de trabajo del convertidor 240 está conectada a la cámara de retorno del cilindro 13 de impactos a través de un conducto 260 hidráulico. La cámara 246 de retorno del convertidor 240 está conectada a una válvula 219 bidireccional a través de un conducto 247 hidráulico. La cámara 240 secundaria del convertidor 240 está conectada a la cámara 209 de trabajo de los cilindros 242 de elevación a través de un conducto 248 en el que hay una válvula 253 de mariposa/cierre. Las cámaras 210 de retorno de los cilindros de elevación funcionan como cámaras de drenaje en dichos cilindros y están conectadas a un depósito T de drenaje para el fluido hidráulico a través de unos conductos 249. Un conducto desde la válvula 219 al mismo depósito está designado como 250. La bomba p hidráulica u otra fuente de presión está conectada a la válvula 219 bidireccional a través de un conducto 251.

La máquina 1' de impactos descrita funciona de la siguiente manera. La posición inicial es la posición mostrada en la figura 12 - figura 16. La unidad 32' de herramienta está en la estación II de formación, donde ha sido colocada por los dispositivos 216 cónicos de fijación, de manera que se ha hecho que el punzón 17 superior adopte una posición que, con gran precisión, es coaxial con la unidad de herramienta, con lo cual el punzón 17 superior se ha movido hacia abajo adentro de la matriz, contra la materia prima en la cavidad de molde, de la misma manera que se ha descrito en relación con la realización anterior. El yunque 200 móvil descansa con su protuberancia 212 contra el portapunzón 36' inferior. El punzón inferior está en una posición que se le ha hecho adoptar en una operación anterior en la estación I de función.

Al maniobrar la válvula 219, la bomba P hidráulica u otra fuente de presión se conecta a la cámara de trabajo del cilindro 13 de impactos a través de los conductos 251 y 218. La cámara 246 de retorno del convertidor 240 se conecta al mismo tiempo al depósito T de drenaje a través del conducto 247, la válvula 219 y el conducto 250. Cuando se presuriza la cámara de trabajo del cilindro 13 de impactos, el pistón de impactos se mueve hacia abajo y se acelera para alcanzar una velocidad muy alta. El aceite hidráulico en la cámara de retorno del cilindro de impactos se comprime a través del conducto 260 al interior de la cámara 245 de trabajo en el cilindro 241 primario del convertidor 240. Esto desarrolla una presión en la cámara 245 de trabajo que fuerza al pistón 243, y por tanto al émbolo 244, hacia abajo al interior del cilindro 242 secundario. Debido al hecho de que la razón entre las áreas de la sección transversal del pistón 243 y el émbolo 244 es muy grande, el desplazamiento del pistón 243 durante el golpe de trabajo del pistón de impactos será relativamente pequeño y por tanto también el movimiento del émbolo 244 hacia abajo al interior del cilindro 242 secundario. La cantidad de fluido hidráulico que es desplazado por el émbolo 244 se fuerza por el conducto 248 y se distribuye a, y se comprime adentro de, las cámaras 209 de trabajo de los cilindros 205 de elevación. El área total de la sección transversal de las cámaras 209 de trabajo puede ser, por ejemplo, igual al área de la sección transversal del cilindro 242 secundario. Esto provoca que el yunque 200 sea levantado hacia arriba por los pistones 206 de elevación a la misma velocidad que el émbolo 244 se mueve adentro de la cilindro 242 secundario en el convertidor 240. Mediante una elección adecuada de las áreas de la sección transversal de la cámara de trabajo y de la cámara de retorno del cilindro 13 de impactos, de la cámara 245 de trabajo y del cilindro 242 secundario del convertidor 240, y de las cámaras 209 de trabajo de los cilindros de elevación, y teniendo en cuenta las contrapresiones en la cámara de retorno del cilindro 13 de impactos y en la cámara 246 de retorno del convertidor 240, la unidad de yunque al completo, que incluye el yunque 200 y la unidad 32' de herramienta, puede moverse hacia arriba y acelerarse de manera que el pistón de impactos de la unidad 2 superior de impactos golpee el cuerpo de impactos en dicha unidad con una velocidad del pistón de impactos y de la unidad de yunque que satisfaga la fórmula:

m_{1} \ x \ v_{1} \cong m_{2} \ x \ v_{2},

donde m_{1} es la masa total de la unidad de martinete (el martinete y el cuerpo de impactos) de la unidad superior de impactos,

v_{1} es la velocidad de la unidad de martinete cuando la unidad de martinete golpea contra la materia prima en la cavidad de molde,

m_{2} es la masa de la unidad de yunque, y

v_{2} es la velocidad de la unidad de yunque cuando golpea por abajo contra el portapunzón 36' inferior.

Ejemplo

En un caso concebido, las masas, las áreas de la sección transversal y las longitudes de golpeo fueron las siguientes:

La presión en la cámara de trabajo del cilindro de impactos = 300 bar.

La masa m_{1} total del pistón de impactos y del cuerpo de impactos (en la unidad 2 superior de impactos) = 350 Kg.

La longitud s_{1} de golpeo del pistón de impactos = 100 mm.

El volumen desplazado en la cámara de retorno del cilindro de impactos = 500 cm^{3}.

El área A_{1} de la sección transversal de la cámara 245 de trabajo en el convertidor 240 = 200 cm^{2}.

El área A_{2} de la sección transversal de la cámara 242 de retorno del convertidor 242 = 50 cm^{2}.

La presión en la cámara 245 de trabajo del convertidor 240 = aproximadamente 19 bar.

La masa total de la unidad de yunque \cong 7000 Kg.

Cuando aplican las anteriores condiciones, la unidad de yunque, es decir, el yunque 200 y la unidad 32' de herramienta, se moverá hacia arriba aproximadamente 5 mm y alcanzará una velocidad de 0,4 m/s cuando la unidad de martinete de la unidad superior de impactos golpee la materia prima en la cavidad de molde a una velocidad de 8 m/s. Por tanto, lo siguiente es de aplicación para la fórmula m_{1} x v_{1} \cong m_{2} x v_{2}:

350 \ x \ 8 \cong 7000 \ x \ 0,4

Al realizar los movimientos dirigidos uno hacia el otro de la unidad de martinete y del yunque, la unidad de martinete y la unidad de yunque tendrán el mismo momento (cantidad de movimiento), lo que implica que no se producirá ninguna onda de choque, y la lanzadera 30' no estará sometida a ninguna influencia fundamental por el golpe.

Cuando se ha llevado a cabo el golpe, la válvula 219 se conmuta nuevamente de forma inmediata a la posición inicial mostrada en la figura 14. Aquí, la cámara 246 de retorno del convertidor 240 está conectada a la bomba P hidráulica a través del conducto 247, la válvula 219 y el conducto 251, y la cámara de trabajo del cilindro 13 de impacto está conectada al depósito T de drenaje a través del conducto 218, la válvula 219 y el conducto 250. La cámara 210 de retorno o drenaje de los cilindros 205 de elevación está conectada de forma continua al depósito T de drenaje a través del conducto 249. El yunque 200 desciende bajo la influencia de su gran masa y fuerza el fluido hidráulico desde las cámaras 209 de trabajo en los cilindros de elevación nuevamente a la cámara 242 secundaria del convertidor 240 a través del conducto 248. Esto hace que el pistón 243 sea elevado por el émbolo 244 que conduce el fluido hidráulico desde la cámara 245 de trabajo, a través del conducto 260, a la cámara de retorno del cilindro de impactos, devolviendo al pistón de impactos a su posición inicial. Asimismo, la presión en la cámara 246 de retorno del convertidor, la cual está conectada durante esta fase a la bomba P hidráulica, contribuye a este movimiento de retorno. En caso de posibles problemas funcionales. Se garantiza que el pistón de impactos es devuelto a su posición inicial debido al hecho de que la cámara 245 de retorno del convertidor 240 se presuriza lentamente por la bomba P hidráulica a través de la estrecha conexión 252 en el pistón 243 en el convertidor. El llenado de la cámara 242 secundaria se garantiza de forma adecuada a través de una fuga adaptada en intervalos correspondientes.

La materia prima en la cavidad de molde se ha consolidado ahora dando lugar a un cuerpo unido con la forma deseada. Durante el golpe, se ha liberado la lanzadera de los dispositivos 216 de fijación y ha regresado, de manera que la unidad 32' de herramienta adquirirá la estación I de función. En esta estación, el cuerpo formado se expulsa y se extrae por medio del dispositivo 211 de toma. El punzón 27 inferior se empuja hacia abajo a su posición inferior pretendida por medio del dispositivo 22 de recolocación, con lo que la cavidad de molde en la matriz 34 se llena con nueva materia prima por medio del cubo 220 de llenado. De forma alternativa, una pieza en bruto maciza se coloca en la cavidad de molde. Entonces, se trae nuevamente la lanzadera a su posición de manera que la unidad 32' de herramienta adquirirá su posición en la estación II de formación en la que la lanzadera está fija por medio de dispositivos 216 cónicos de fijación, con lo que la máquina está preparada para una nueva operación de formación.

Según la realización, la lanzadera 30' sólo porta una unidad 32' de herramienta. Puede aumentarse la capacidad productiva de la máquina 1' disponiendo dos unidades 32' de herramienta idénticamente iguales y dos estaciones I de función idénticamente iguales, una a cada lado de la estación II de formación. En ese caso, puede extraerse el cuerpo formado, la cavidad de molde puede recolocarse y llenarse con la materia prima en una de las estaciones I de función, mientras las unidades 2 y 3' de impactos están siendo preparadas para una nueva operación de formación en la estación II de formación empleando de forma alternativa una u otra de las estaciones I de función durante la realización de dichas medidas preparatorias en la estación II de formación. Esta terminación de la máquina 1' de impactos no se muestra en los dibujos, no obstante, habría de entenderse que dichas adiciones complementarias pueden llevarse a cabo dentro del alcance del modo de funcionamiento fundamental de la máquina 1' de trabajo descrita. También es posible dividir la lanzadera 30' en dos lanzaderas que pueden deslizarse en las mismas guías 215, con lo que cada lanzadera contiene una unidad 32' de herramienta y está dotada de un dispositivo de movimiento independiente, por ejemplo, un cilindro 7' hidráulico. Cada una de dichas lanzaderas divididas está dotada de dispositivos para ser fijadas en la posición exacta para la unidad 32' de herramienta en la estación II de formación. En lo que se refiere a la realización de este tipo, también pueden preverse más estaciones de función para la realización de las diversas tareas que se llevan a cabo en la estación I de función de la máquina 1' mostrada, por ejemplo, una estación para expulsar el producto formado, otra estación para recolocar el punzón inferior en la posición deseada en la matriz, y una tercera estación para llenar la cavidad de molde que hace posible la implementación de dichas medidas en las estaciones de función independientes de esta manera mientras una de las lanzaderas está en cualquiera de las otras estaciones de función.

Claims

1. Máquina de impactos para formar un cuerpo con una forma deseada a partir de una materia prima formable mediante una acción de impactos en una operación de formación, comprendiendo dicha máquina de impactos un pedestal (6) de la máquina, una unidad superior que comprende una unidad (2) de impactos con un martinete (14) superior y un punzón (17) superior, una unidad inferior que comprende bien una unidad (3) inferior de impactos que comprende un dispositivo de contrarresto de impactos, bien un yunque estacionario, y una unidad (4) central entre las unidades superior e inferior, caracterizada

porque la unidad (4) central comprende uno o más carros (30) que contienen y transportan una o una pluralidad de unidades (32) de herramienta idénticamente iguales, cada una de las cuales comprende una matriz (34) que tiene una cavidad (46) de molde para la materia (9) prima que se formará, incluyendo dichos carros al menos un carro que es estacionario durante la operación de formación y que contiene al menos una tal unidad de herramienta;

porque se proporcionan dispositivos (7) de movimiento para graduar el carro o carros en un plano horizontal para colocar las unidades de herramienta en diferentes estaciones (I-V) de función;

porque dichas estaciones de función comprenden una estación (II) de formación, en la que la matriz (34) es coaxial con el punzón (17) superior, y al menos una estación más que es bien una estación (I) para llenar la cavidad de molde en la matriz con materia prima, bien una estación (IV) para la expulsión del cuerpo formado fuera de la matriz, bien una estación para la expulsión del cuerpo formado así como para llenar la cavidad de molde; y en la que se proporciona un punzón (27) inferior en la estación (II) de formación, coaxial con el punzón (17) superior y con un martinete (24) inferior, porque el martinete (14) superior y el martinete (24) superior se proporcionan para realizar de forma simultánea un único golpe con una velocidad tal contra el punzón (17) superior y contra el punzón (27) inferior, respectivamente, que aquellas masas que se desplazan hacia abajo, incluyendo el punzón (17) superior, adquieren una velocidad (v_{1}) dirigida hacia abajo, y aquellas masas que se desplazan hacia arriba, incluyendo el punzón (27) inferior, adquieren una velocidad (v_{2}) dirigida hacia arriba, en la que las partes móviles tienen tales masas y las velocidades son tan elevadas que los impulsos de las masas dirigidas hacia abajo y de las masas dirigidas hacia arriba son fundamentalmente igualmente grandes, es decir, de manera que se apliquen las siguientes condiciones:

m_{1} \ x \ v_{1} \approx m_{2} \ x \ v_{2}

donde m_{1} es la masa total de las masas móviles hacia abajo y m_{2} es la masa total de las masas móviles hacia arriba en el impacto, y porque, durante la operación de formación, que comprende un único golpe del martinete (14) superior, las energías cinéticas de las masas móviles, es decir, \frac{m_{1}v^{2}_{1}}{2} y \frac{m_{2}v^{2}_{2}}{2}, respectivamente, se transfieren fundamentalmente a la materia prima en la cavidad de molde y son tan elevadas que la materia prima se plastifica y fluye hacia fuera para llenar todas las partes de la cavidad de molde, cuando los punzones se juntan al máximo para formar dicho cuerpo con una forma deseada; y

porque la matriz es fundamentalmente estacionaria durante dicho golpe; y

porque el dispositivo de contrarresto de la unidad inferior o dicho yunque estacionario se proporciona en la región de la estación de formación, debajo del carro, que es estacionario durante la operación de formación.

2. Máquina de impactos para formar un cuerpo con una forma deseada a partir de una materia prima formable mediante una acción de impactos en una operación de formación, comprendiendo dicha máquina de impactos un pedestal (6, 6') de la máquina, una unidad superior que comprende una unidad (2) de impactos con un martinete (14) superior y un punzón (17) superior, una unidad inferior que comprende bien una unidad (3, 3') inferior de impactos que comprende un dispositivo de contrarresto, bien un yunque estacionario, y una unidad (4) central entre las unidades superior e inferior, caracterizada

porque la unidad central comprende uno o varios carros (30, 30') que contienen y transportan una o una pluralidad de unidades (32, 32') de herramienta idénticamente iguales, cada una de las cuales comprende una matriz (34) que tiene una cavidad (46) de molde para la materia (9) prima que se formará, incluyendo dichos carros al menos un carro que es estacionario durante la operación de formación y que contiene al menos una de dichas unidades de herramienta;

porque se proporcionan dispositivos (7, 7') de movimiento para graduar el carro o carros en un plano horizontal para colocar las unidades de herramienta en diferentes estaciones (I-V) de función; porque dichas estaciones de función comprenden una estación (II) de formación, en la que la matriz (34) es coaxial con el punzón (17) superior, y al menos una estación más que es bien una estación (I) para llenar la cavidad de molde en la matriz con materia prima, bien una estación (IV) para la expulsión del cuerpo formado fuera de la matriz, bien una estación para la expulsión del cuerpo formado así como para llenar la cavidad de molde; y en la que la unidad inferior comprende un dispositivo de contrarresto de impactos en forma de un yunque (200) en dicha estación (II) de formación, pudiendo desplazarse dicho yunque (200) en la dirección vertical, y proporcionándose dispositivos (240, 204) de movimiento para mover el yunque (200) hacia arriba hacia el martinete que se incluye en la unidad superior para que haga contacto con la unidad (32') de herramienta en la estación (II) de formación, simultáneamente con el martinete que se desplaza hacia abajo hacia la misma unidad de herramienta de manera que las energías cinéticas de las masas móviles durante la operación de formación, que comprende un único golpe del martinete (14) superior, se transfieren fundamentalmente a la materia prima en la cavidad de molde y son de una magnitud tal que la materia prima se plastifica y fluye hacia fuera para llenar todas las partes de la cavidad del molde, para formar dicho cuerpo con la forma deseada; y porque el dispositivo de contrarresto de la unidad inferior o dicho yunque estacionario se proporciona en la región de la estación de formación, debajo del carro, que es estacionario durante la operación de formación.

3. Máquina de impactos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque dichas estaciones de función comprenden una estación (I) para introducir la materia prima en la cavidad de molde en la matriz, dicha estación (II) de formación en la que la matriz (34) es coaxial con el punzón (17) superior, y también una estación (IV) distinta para expulsar el cuerpo formado fuera de la matriz.

4. Máquina de impactos según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque dichas estaciones de función también comprenden una estación (V) de recolocación en la que la cavidad (46) de molde para la materia (90) prima se recoloca en una posición inicial para llenar y formar.

5. Máquina de impactos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para formar un cuerpo anular, caracterizada porque las unidades funcionales también comprenden un mandril (35) y porque las estaciones de función también comprenden una estación (III) para sacar el mandril (35) del cuerpo anular formado.

6. Máquina de impactos según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizada porque comprende un carro en forma de una mesa (30) giratoria horizontal, dispositivos (7) de movimiento para girar la mesa (30) giratoria de forma gradual alrededor de un eje de rotación horizontal para colocar las unidades (32) de herramienta en las diferentes estaciones de función que están situadas a distancias angulares iguales entre sí en relación con dicho eje de rotación.

7. Máquina de impactos según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizada porque comprende un carro en forma de una lanzadera (30'), que puede moverse en un pedestal, y porque se proporcionan dispositivos (7') de movimiento para desplazar la lanzadera (30') de un lado a otro entre las estaciones de función de las unidades (32') de herramienta a lo largo de una trayectoria de movimiento lineal.

8. Máquina de impactos según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizada por unos dispositivos (116, 119, 122, 216) para la fijación del carro o los carros cuando el carro o los carros (30, 30') se han desplazado de manera que las unidades (32, 32') de herramienta han adoptado una posición en una nueva estación de función.