ES2318223T3 - Mandril de sujecion con medios de sujecion interiores. - Google Patents

Abstract

Mandril de sujeción (1) con un casquillo de sujeción (4), que configura una superficie de sujeción (4a) colocada en el exterior, y con secciones de introducción de fuerza (6, 8), a través de las cuales se pueden ejercer fuerzas axiales sobre el mandril de sujeción (1), de manera que entre las secciones de introducción de la fuerza (6, 8) y la superficie de sujeción (4a) están dispuestas articulaciones de cuerpo fijo (15, 16), a través de las cuales se convierten las fuerzas de tracción axiales, que actúan sobre las secciones de introducción de la fuerza (6, 8), en una deformación dirigida radialmente hacia dentro de la superficie de sujeción (4a), de manera que un componente (2) a unir se puede acoplar sobre el casquillo de sujeción (4) del mandril de sujeción (1) y de manera que se puede establecer una unión a presión entre el mandril de sujeción (1) y el componente (2), siendo reconfigurado elásticamente el casquillo de sujeción (4), caracterizado porque en un taladro de paso (9) del mandril de sujeción (1) están previstos medios de sujeción (10), para generar las fuerzas de tracción axiales y las secciones de introducción de la fuerza (6, 8) para la introducción de fuerzas de tracción se encuentran radialmente dentro de la superficie de sujeción (4a).

Description

Mandril de sujeción con medios de sujeción interiores.

La presente invención se refiere a un mandril de sujeción de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conocen procedimientos para el establecimiento de una conexión por fricción entre un mandril de sujeción de este tipo y un componente a sujetar, por ejemplo, a partir de los documentos DE 195 21 755 C1 así como DE 196 24 048 A1. En este procedimiento, se lleva de una manera coincidente un mandril de sujeción poligonal u ovalado a través de la aplicación de fuerzas de presión radiales elásticamente a una forma redonda, de manera que se puede montar un vástago redondo manteniendo las fuerzas de presión radiales. Cuando se reducen o anulan entonces las fuerzas radiales, el mandril de sujeción deformado retorna elásticamente a su forma de partida ovalada o poligonal, de manera que se fija el vástago allí sobre un asiento a presión.

Este tipo de unión de un mandril de sujeción con un componente ha dado, en general, buen resultado en la práctica. Sin embargo, se ha considerado, en parte, como desfavorable que el gasto de aparatos para la aplicación de las fuerzas de presión radiales es relativamente alto y requiere mucho espacio.

Se conoce, por ejemplo, a partir del documento DE 118 309 A1 un mandril de sujeción de acuerdo con la invención. En este mandril de sujeciones ejercen fuerzas de tracción desde fuera sobre secciones de aplicación de la fuerza previstas axialmente en el extremo con el fin de alargar el mandril de sujeción y llevar a cabo al mismo tiempo una reducción de su diámetro, de manera que un componente a sujetar se puede acoplar sobre el mandril de sujeción. A continuación, se revierten de nuevo las fuerzas de tracción axiales, de manera que el mandril de sujeción retorna a su forma de partida, con lo que se establece una unión a presión entre el mandril de sujeción y el componente acoplado.

En un mandril de sujeción, que se conoce a partir del documento GB 1 141 529 A, se tensa un componente, que está acoplado sobre un mandril de sujeción, ejerciendo fuerzas de presión axiales sobre el mandril de sujeción. Estas fuerzas conducen a que se aplaste el mandril de sujeción y se arquee hacia fuera. Por lo tanto, durante todo el proceso de sujeción deben mantenerse las fuerzas de presión axiales. Las fuerzas de presión son generadas a través de medios de sujeción, que actúan desde fuera sobre el mandril de sujeción, de manera que resulta un gasto muy grande para el dispositivo de sujeción.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es configurar un mandril de sujeción del tipo mencionado al principio de tal forma que la disposición sea compacta y las fuerzas de tracción necesarias para la deformación radial se pueden introducir fácilmente en las secciones de aplicación de la fuerza.

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención porque en un taladro de paso del mandril de sujeción están previstos unos medios de sujeción, para generar las fuerzas de tracción axiales y las secciones de introducción de la fuerza pata la introducción de fuerzas de tracción se encuentran radialmente dentro de la superficie de sujeción. Por medio de esta configuración integral se consigue una disposición muy compacta, lo que posibilita el empleo especialmente flexible del mandril de sujeción. Al mismo tiempo se puede activar el dispositivo de sujeción de una manera sencilla y segura sobre las secciones de introducción de la fuerza fáciles de conseguir, lo que facilita la manipulación del mandril de sujeción. En resumen, resulta de esta manera un mandril de sujeción muy compacto y fácil de manejar.

Una configuración constructiva de esta forma de realización puede consistir, por ejemplo, en que un extremo del mandril de sujeción está cerrado y están previstos medios de sujeción para ejercer una fuerza de presión sobre el extremo cerrado y para introducir de esta manera fuerzas de tracción axiales en el mandril de sujeción.

De acuerdo con una forma de realización concreta, en este caso está previsto que en el taladro de paso, en su extremo opuesto al extremo cerrado esté enroscada de forma regulable una tuerca roscada, de manera que entre el extremo cerrado y la tuerca roscada están previstos medios de transmisión de la presión, para ejercer, en el caso de un enroscamiento de la tuerca roscada en la dirección del extremo cerrado, una fuerza de presión sobre el extremo cerrado y de esta manera introducir una fuerza de tracción en el primer componente. En esta forma de realización es suficiente ya una rotación de la tuerca roscada para deformar la zona de sujeción del mandril de sujeción para la unión o aflojamiento de un componente.

De una manera alternativa, es posible prever en el extremo opuesto al extremo cerrado del mandril de sujeción un pistón que puede ser accionado con medios hidráulicos o neumáticos. De manera que también aquí están previstos medios de transmisión de la presión entre el extremo cerrado y el pistón, para ejercer una fuerza de presión en el caso de una activación del pistón sobre el extremo cerrado y de esta manera introducir una fuerza de tracción en el mandril de sujeción. El pistón puede estar dispuesto en este caso de forma desplazable directamente en el extremo abierto del mandril de sujeción.

Los medios de transmisión de la presión pueden estar formados de una manera sencilla por una varilla de transmisión de la presión. Para reducir las tensiones o las fuerzas de fricción, los medios de transmisión de la presión presentan de una manera más conveniente unas bolas al menos en las zonas de contacto con la tuerca roscada o bien con el pistón, por una parte, y con el extremo cerrado del mandril de sujeción, por otra parte.

De acuerdo con otra forma de realización, el mandril de sujeción de acuerdo con la presente invención está configurado de tal forma que en el taladro de paso del mandril de sujeción está dispuesto un husillo, que está alojado de forma giratoria en uno de sus extremos y desplazable axialmente en el mandril de sujeción y atraviesa en su otra zona extrema una tuerca de husillo, que está alojada de forma giratoria, pero fija axialmente en el mandril de sujeción y puede ser accionada de forma giratoria, de manera que en el husillo y el mandril de sujeción están previstos unos topes, que entran en contacto entre sí cuando se mueve el husillo en una dirección axial. En esta forma de realización, una rotación de la tuerca de husillo se convierte en un movimiento axial del husillo, que entra en contacto con el tope del mandril de sujeción y de esta manera ejerce sobre éste una fuerza de presión. También en esta forma de realización, el taladro de paso del mandril de sujeción puede estar cerrado para formar un tope, con el que entra en contacto el husillo de accionamiento.

Por último, de una manera alternativa, puede estar previsto que en el taladro de paso del mandril de sujeción esté dispuesto de forma fija axialmente un árbol roscado que puede ser accionado de forma giratoria, de tal forma que el mandril de husillo está fijado sobre un primer lado de la zona de sujeción y sobre el lado opuesto de la zona de sujeción está retenida una tuerca de husillo en el mandril de sujeción, que está en posición con una sección roscada del árbol del husillo, de manera que una rotación del árbol del husillo se convierte en un movimiento axial de la tuerca de husillo y de la secciones del mandril de sujeción conectada con ella, con lo que se introducen fuerzas de tracción en el mandril de sujeción cuando éste es retenido en el primer lado opuesto de la superficie de sujeción.

Con respecto a otras configuraciones ventajosas de la invención, se remite a las reivindicaciones dependientes así como a la siguiente descripción de ejemplos de realización con referencia al dibujo adjunto. En el dibujo,

La figura 1 muestra una primera forma de realización de un mandril de sujeción de acuerdo con la presente invención en representación en perspectiva.

La figura 2 muestra el mandril de sujeción de la figura 1 en la sección longitudinal.

La figura 3 muestra el mandril de sujeción de la figura 1 en la sección transversal ampliada.

La figura 4 muestra una representación esquemática de una zona de unión entre la zona de sujeción y las secciones de aplicación de la fuerza del mandril de sujeción de la figura 1.

La figura 5 muestra una segunda forma de realización de un mandril de sujeción de acuerdo con la invención con un pistón en la sección longitudinal.

La figura 6 muestra una tercera forma de realización de un mandril de sujeción de acuerdo con la presente invención en la sección longitudinal.

La figura 7 muestra una cuarta forma de realización de un mandril de sujeción de acuerdo con la presente invención en la sección longitudinal.

En las figuras 1 a 3 se muestra un primer mandril de sujeción de acuerdo con la presente invención con un segundo componente 2 en forma de anillo a sujetar, que se puede conectar de forma desprendible con el mandril de sujeción 1 de la manera mostrada en la figura 2. A tal fin, está previsto un cuerpo de base 3 del mandril de sujeción 1 con un casquillo central 4 de pared fina, que forma una superficie de sujeción exterior 4a, que se puede deformar elásticamente y presenta, en total, seis ranuras axiales 5, que están distanciadas de una manera uniforme en la dirección circunferencial del casquillo de sujeción 4. Las ranuras 5 sirven para configurar el casquillo de sujeción 4 elásticamente en su dirección circunferencial. En el casquillo de sujeción central 4 se conectan unas secciones extremas 6, 7 axiales en ambos lados, que están configuradas de pared gruesa en comparación con el casquillo de sujeción 4.

Como se puede reconocer bien en la figura 2, en la sección extrema izquierda 7 del cuerpo de base 3 está enroscado un elemento de tope 8 para la colocación axial del elemento de anillo 2 sobre el casquillo de sujeción 4.

En el presente mandril de sujeción, el componente 2 en forma de anillo está fijado en el casquillo de sujeción 4 del mandril de sujeción 1 a través de un asiento a presión. Éste se establece porque el casquillo de sujeción 4, que posee en el estado distendido un diámetro exterior, que es ligeramente mayor que el diámetro interior del componente 2 en forma de anillo a sujetar, se deforma elásticamente hacia dentro, de manera que el componente 2 en forma de anillo se puede acoplar sobre el casquillo de sujeción 4 y a continuación se establece una unión a presión entre el componente y el mandril de sujeción, siendo reformado elásticamente el casquillo de sujeción 4.

De acuerdo con la presente invención, está previsto que esta deformación del casquillo de sujeción 4 sea provocada por fuerzas de tracción axiales, que son introducidas sobre las secciones extremas 6, 7 en el cuerpo de base 3 del mandril de sujeción 1. Para la generación de estas fuerzas de tracción 7 está prevista una instalación de sujeción 10 en un taladro de paso 9 central axial del mandril de sujeción 1. A esta instalación de sujeción 10 pertenecen dos tuercas roscadas 11, 12, que están enroscadas en las zonas extremas axiales del taladro de paso 9 y las cierran, y medios de transmisión de la presión 13, 14 que están dispuestos entre las tuercas roscadas 11, 12 en el taladro de paso 9, para permitir una transmisión de fuerzas de presión entre las tuercas roscadas 10, 11. En el ejemplo de realización representado, los medios de transmisión de la presión 13, 14 comprenden una varilla central de transmisión de la presión 13, que atraviesa el casquillo de sujeción 4, de manera que entre los extremos axiales de la varilla de transmisión de la presión 13 y las tuercas roscadas 11, 12 está prevista en cada caso una bola de acero 14 para mantener lo más reducidas posible las fuerzas de fricción producidas.

Si se enrosca una de las tuercas roscadas 11, 12 en la dirección de la otra tuerca roscada 12, 11 en el mandril de sujeción 11, esto conduce a que en la dirección de sujeción se produzcan tensiones de presión D y tensiones de tracción Z como reacción en el cuerpo de base 3 y en el elemento de tope 8 retenido fijamente con él.

Para convertir estas tensiones de tracción Z en la deformación deseada, dirigida hacia dentro, del casquillo de sujeción 4, está previsto, por una parte, que la introducción de las fuerzas de tracción desde la instalación de sujeción 10 en el mandril de sujeción 1 se realice radialmente dentro del casquillo de sujeción 4. Por lo demás, las zonas extremas 6, 7 de pared gruesa del cuerpo de base 3 están conectadas con el casquillo de sujeción 4 por medio de articulaciones de cuerpo fijo 15, 16 de pared fina del casquillo de sujeción 4, que están expuestas en sus extremos radialmente externos a un par de torsión, que corresponde a las fuerzas de tracción que actúan radialmente hacia dentro y a través del cual se mueven los extremos superiores de las articulaciones 15, 16 y, por lo tanto, también el casquillo de sujeción 4 hacia dentro, como se indica por medio de las flechas M en la figura 2. Por lo tanto, las ranuras 5 ofrecen el espacio necesario para la contracción que se produce del casquillo de sujeción 4.

El resultado que se consigue aquí a través de las articulaciones de cuerpo fijo 15, 16 es similar al de las articulaciones oscilantes 15, 16, como se muestra de forma esquemática en la figura 4. Cuando en esta forma de realización se ejercen fuerzas de tracción Z opuestas sobre las secciones extremas 6, 7 del cuerpo de base 3 y se separan las secciones extremas axiales, esto conduce a un movimiento giratorio de las palancas de articulación 15, 16, que se indican por medio de las flechas M, con la consecuencia de que el casquillo de sujeción 4 se mueve hacia dentro, como se indica por medio de la flecha S.

En principio, también es posible de una manera inversa, ejercer fuerzas de presión axiales sobre las secciones extremas 6, 7 del cuerpo de base 3, de manera que se comprimen las secciones extremas axiales 6, 8, lo que conduce a un movimiento articulado de las palancas de articulación 15, 16 en la dirección inversa de las flechas M, con la consecuencia de que el casquillo de sujeción 4 se mueve hacia fuera.

Con otras palabras, en el mandril de sujeción 1 representado en las figuras 1 a 3, el casquillo de sujeción 4 para la unión o aflojamiento del segundo componente 2 se mueve hacia dentro, siendo enroscada una de las tuercas roscadas 10, 11 en el mandril de sujeción 1 y siendo generadas de esta manera fuerzas de tracción en el mandril de sujeción 1. En este caso, la velocidad de giro, que se puede conseguir a través de las articulaciones de cuerpo fijo 15, 16, es relativamente alta, de manera que se pueden realizar juegos de unión grandes. Además, es ventajoso que esencialmente sólo se producen deformaciones en la zona de las articulaciones de cuerpo sólido 15, 16, mientras que el casquillo de sujeción 4 y especialmente su superficie de sujeción 4a se mantienen en la mayor medida posible planos, con lo que se consigue una alineación óptima. Por último, el componente tensado 2 es apretado, durante la reconfiguración del casquillo de sujeción 4 contra el elemento de tope 8, de manera que se puede garantizar una alineación axial óptima.

En la figura 5 se representa una segunda forma de realización de un mandril de sujeción 1 de acuerdo con la invención. Éste corresponden su estructura básica al mandril de sujeción 1 explicado anteriormente y representado en las figuras 1 a 3 y posee un cuerpo de base 3, que se forma por un casquillo de sujeción central 4 y por secciones extremas 6, 7 de pared gruesa, que se conectan allí lateralmente, de manera que las secciones extremas axiales 6, 7 están conectadas con el casquillo de sujeción 4 a través de articulaciones de cuerpo sólido 15, 16. La instalación de sujeción 10 está alojada también aquí en un taladro de paso 9 del mandril de sujeción 1 y comprende un pistón 17, que está dispuesto de forma regulable en la zona extrema axial izquierda del cuerpo de base 3 y se puede impulsar con la ayuda de un medio hidráulico o con medios neumáticos. El otro extremo axial del taladro de paso 9 está cerrado por medio de una tuerca roscada 12. En esta forma de realización, el pistón 17 es impulsado con medios hidráulicos, para presionarlo en la dirección de la flecha K en el interior del cuerpo de base 3, de manera que la fuerza de presión es transmitida a través de medios de transmisión de la presión 18 en forma de un vástago de pistón 18a y de una bola 18b sobre la tuerca roscada 12. Esta fuerza de presión genera de nuevo en el cuerpo de base 3 propiamente dicho, como reacción, unas fuerzas de tracción, que se convierten a través de las articulaciones de cuerpo sólido 15, 16 en un movimiento del casquillo de sujeción 4 dirigido hacia dentro.

Una tercera forma de realización de un mandril de sujeción 1 de acuerdo con la invención se muestra en la figura 6. En esta forma de realización, las fuerzas de tracción son generadas por medio de un accionamiento de husillo 10, que está dispuesto en el taladro de paso 9 del cuerpo de base 3. En concreto, al accionamiento de husillo 10 pertenece un husillo 20, que está alojado fijo contra giro en el cuerpo de base 3 en su zona extrema derecha en el cuerpo de base 3 y desplazable axialmente y atraviesa en su otra zona extrema, colocada sobre el lado opuesto del casquillo de sujeción 4, una tuerca de husillo 21, que está alojada de forma giratoria, pero fija axialmente en el cuerpo de base 3 y puede ser accionada de forma giratoria, para mover el husillo 20 axialmente. En el husillo 20 está previsto un apéndice 22, que entra en contacto con una superficie de tope 23 correspondiente del cuerpo de base 3, cuando el husillo 20 se mueve desde la posición mostrada en la figura 6 hacia la derecha y presiona contra el cuerpo de base 3, de manera que aparecen en éste unas tensiones de tracción, que se convierten a través de las articulaciones de cuerpo fijo 15, 16 en un movimiento del casquillo de sujeción 4 dirigido hacia dentro.

Una cuarta forma de realización alternativa se representa en la figura 7. También en esta forma de realización, el mandril de sujeción 1 posee un cuerpo de base 3 con un casquillo de sujeción central 4 y con secciones extremas axiales 6, 7 conectadas a ambos lados del mismo, que están conectadas a través de articulaciones de cuerpo fijo 15, 16 con el casquillo de sujeción 4. La instalación de sujeción 10 para la aplicación de fuerzas de tracción axiales está prevista en un taladro de paso 9 del cuerpo de base. A éste pertenece un árbol roscado 24, que puede ser accionado de forma giratoria, que está dispuesto accionable de forma giratoria en un taladro de paso 9, pero fijo axialmente y atraviesa una tuerca de husillo 25 y está engranado con ésta, que penetra en la sección extrema izquierda 7 del cuerpo de base 3 y está conectado fijamente con ésta, por ejemplo a presión. En esta forma de realización, para la unión de un componente se fija la sección extrema derecha 6 del cuerpo de base 3 y a continuación se gira el árbol roscado 24, de manera que la tuerca de husillo 25 y, por lo tanto, también la sección extrema izquierda 7 del cuerpo de base 3 son sometidos a tracción hacia la izquierda. Las fuerzas de tracción aplicadas de esta manera en el cuerpo de base 3 son convertidas a través de las articulaciones de cuerpo fijo 15, 16 en el movimiento deseado del casquillo de sujeción 4.

Claims (9)

1. Mandril de sujeción (1) con un casquillo de sujeción (4), que configura una superficie de sujeción (4a) colocada en el exterior, y con secciones de introducción de fuerza (6, 8), a través de las cuales se pueden ejercer fuerzas axiales sobre el mandril de sujeción (1), de manera que entre las secciones de introducción de la fuerza (6, 8) y la superficie de sujeción (4a) están dispuestas articulaciones de cuerpo fijo (15, 16), a través de las cuales se convierten las fuerzas de tracción axiales, que actúan sobre las secciones de introducción de la fuerza (6, 8), en una deformación dirigida radialmente hacia dentro de la superficie de sujeción (4a), de manera que un componente (2) a unir se puede acoplar sobre el casquillo de sujeción (4) del mandril de sujeción (1) y de manera que se puede establecer una unión a presión entre el mandril de sujeción (1) y el componente (2), siendo reconfigurado elásticamente el casquillo de sujeción (4), caracterizado porque en un taladro de paso (9) del mandril de sujeción (1) están previstos medios de sujeción (10), para generar las fuerzas de tracción axiales y las secciones de introducción de la fuerza (6, 8) para la introducción de fuerzas de tracción se encuentran radialmente dentro de la superficie de sujeción (4a).

2. Un mandril de sujeción (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el taladro de paso (9) está cerrado en una de sus zonas extremas.

3. Un mandril de sujeción (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque en el taladro de paso (9), en su extremo axial opuesto al extremo cerrado del mandril de sujeción (1), está enroscada una tuerca roscada (11) de forma regulable, de manera que entre el extremo cerrado y la tuerca roscada (11) están previstos medios de transmisión de la presión (13, 14), para introducir, en el caso de un enroscamiento de la tuerca roscada (11) en la dirección del extremo cerrado, una fuerza de presión sobre el extremo cerrado y de esta manera introducir una fuerza de tracción en el mandril de sujeción (1).

4. Un mandril de sujeción (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque en el extremo del mandril de sujeción (1), opuesto al extremo cerrado, está previsto un pistón (17) que se puede activar con medios hidráulicos o neumáticos, de manera que entre el extremo cerrado y el pistón (17) están previstos medios de transmisión de la presión (18), para ejercer una fuerza de presión, en el caso de una activación del pistón (17) a través de los medios de transmisión de la presión (18) sobre el extremo cerrado y de esta manera introducir una fuerza de tracción en el mandril de sujeción (1).

5. Un mandril de sujeción (1) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el pistón (17) está dispuesto de forma desplazable en el extremo abierto del mandril de sujeción (1).

6. Un mandril de sujeción (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque los medios de transmisión de la presión presentan una varilla de transmisión de la presión (13, 18a).

7. Un mandril de sujeción (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque los medios de transmisión de la presión presentan unas bolas (14, 18b), especialmente en la zona que entra en contacto con el extremo cerrado del mandril de sujeción (1).

8. Un mandril de sujeción (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el taladro de paso (9) del mandril de sujeción (1) está dispuesto un husillo (20), que está alojado en una de sus zonas extremas de forma giratoria y desplazable axialmente en el mandril de sujeción (1) y a traviesa en su otra zona extrema una tuerca de husillo (21), que está alojada de forma giratoria, pero fija axialmente en el mandril de sujeción (1) y se puede accionar de forma giratoria, de manera que en el husillo (20) y en el mandril de sujeción (1) están previstos topes (22, 23), que entran en contacto entre sí, cuando el husillo (20) es movido en una dirección axial.

9. Un mandril de sujeción (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el taladro de paso (9) del mandril de sujeción (1) está dispuesto fijo axialmente un árbol roscado (24) que puede ser accionado de forma giratoria, de manera que el mandril de sujeción está fijado sobre un lado de la superficie de sujeción (4a) y sobre el lado opuesto de la zona de sujeción está retenida una tuerca de husillo (25) en el mandril de sujeción (1), que engrana con una sección roscada del árbol de husillo (24), de manera que una rotación del árbol de husillo (24) es convertida en un movimiento axial de la tuerca de husillo (25), a través de la cual se introducen fuerzas de tracción en el mandril de sujeción (1).