ES2363068T3 - Carro o corredera con maquinaria segmentada que se mantiene cerrada mediante un resorte estacionario a distancia. - Google Patents

Abstract

Una máquina (10) multiestación para forjar, que tiene un frente (11) de matriz estacionario y un carro o corredera oscilante (12) movible en dirección al frente de matriz y alejándose del mismo, transportando el carro o corredera un portaherramientas (31) en una de las estaciones de trabajo, una caja (37) de herramientas movible en vaivén sobre el portaherramientas en la dirección del movimiento del carro o corredera, segmentos (43) de herramienta portados en la caja (37) de herramientas y movibles entre posiciones abierta y cerrada a lo largo de trayectos respectivos formados por un diámetro interior cónico (41) en la caja (37) de herramientas, siendo más largo el diámetro interior cónico (41) junto a una parte frontal de la caja (37) de herramientas y disminuyendo su tamaño en una dirección saliente de la cara frontal, caracterizada por que una palanca pivotante (46) portada en el carro o corredera (12) tiene una porción que engrana con una superficie opuesta orientada hacia atrás (49) adyacente a una parte posterior de la caja de herramientas, una superficie (59) de pivote en torno a la cual pivota dicha palanca (46), y otra porción (51) sobre una parte de la palanca (46) que se extiende desde la superficie (59) de pivote remota respecto de dicha una porción, un resorte (19) de fuerza elevada montado en el frente (11) de la matriz, estando dispuesto el resorte (19) para aplicar una fuerza de empuje elevada a dicha otra porción (51) de la palanca cuando el carro o corredera (12) está cerca del punto muerto frontal o en el mismo, y dispuesto para evitar la aplicación de dicha fuerza elevada sobre dicha otra porción (51) de la palanca cuando dicho carro o corredera (12) está separado de dicho punto muerto frontal y de las posiciones adyacentes, transfiriendo dicha palanca (46) dicha fuerza de empuje a dicha caja (37) de herramientas para empujar dicha caja (37) de herramientas hacia delante.

Description

La invención se refiere a máquinas para forjar y, en concreto, a una disposición para mejorar maquinaria segmentada móvil radialmente en dichas máquinas.

Las máquinas multiestación para forjar han demostrado su capacidad de fabricar en masa piezas de forma compleja de manera económica. Utilizando un proceso de forjar progresivo para fabricar una pieza compleja de alambre redondo, existe frecuentemente la necesidad de crear una forma de reloj de arena, es decir dos zonas de bulbo separadas longitudinalmente por una zona intermedia más estrecha que cada zona de bulbo. Para controlar la forma de la pieza, es habitual utilizar maquinaria segmentada que puede cerrarse en la zona estrecha y abrirse lo suficiente para permitir el paso longitudinal de una de las zonas de bulbo. Un problema encontrado a menudo con la maquinaria segmentada es que las fuerzas de presión sobre los segmentos en el proceso de forja, los impulsan a separarse y, a su vez, los empujan hacia atrás sobre aquellos elementos previstos para contraerlos en una posición cerrada o contraída. Las fuerzas de presión involucradas en la acción de forja pueden exceder la capacidad de los segmentos limitadores y los segmentos pueden abrirse ligeramente en el soplado para forjar. Cuando ocurre esto, la precisión de la forma de la pieza se degrada, pueden producirse rebabas de material entre los segmentos y puede acelerarse el desgaste de la maquinaria. Convencionalmente, los segmentos están confinados en un diámetro interior cónico de una caja portamatriz deslizante y la caja portamatriz está forzada por resorte en una dirección que resiste la apertura de los segmentos. Tradicionalmente, los resortes han estado situados por detrás de la caja deslizante. Los resortes ordinarios, incluso cuando son varios y están distribuidos en torno al centro de la matriz, proporcionan una fuerza relativamente pequeña que puede ser inadecuada para resistir las fuerzas de reacción que se producen en las superficies deslizantes de la maquinaria. Un enfoque para solucionar este problema ha sido utilizar una máquina más grande en la que haya disponible más espacio para resortes más grandes. Un enfoque relativamente reciente para incrementar la fuerza de empuje sobre la caja portamatriz ha sido montar un resorte de gas en el frente de la matriz por debajo de la estación de la matriz en cuestión, y transmitir la fuerza del resorte a través de una palanca que multiplica la fuerza del resorte.

En el forjado de algunas piezas complejas, es necesario o deseable utilizar herramientas deslizantes, segmentadas, en el carro o corredera. Esta aplicación de dicha maquinaria segmentada se enfrenta al mismo desafío de empujar la caja de herramientas con fuerza suficiente para impedir el movimiento inverso de la caja y la consiguiente abertura de los segmentos. En general, el espacio disponible en torno a la caja de herramientas en el carro o corredera limita severamente las piezas metálicas, aparte de la maquinaria habitual, y los accesorios relacionados, que pueden ser montados en el carro o corredera. Esta falta de espacio dificulta utilizar los resortes grandes convencionales. Además, típicamente existe insuficiente espacio para montar un resorte de gas o adecuar estructuralmente herrajes de soporte así como una palanca en una estación de trabajo típica en el carro o corredera. Adicionalmente, es deseable minimizar la masa sometida a oscilación en el carro o corredera. Además, cuando un resorte de gas requiere refrigeración por líquido, el suministro de dicho refrigerante a un carro o corredera oscilante es problemático.

La patente de EE. UU. número 3 188 849, en la cual se basa el preámbulo de la reivindicación 1, da a conocer una máquina multiestación para forjar en la cual el carro o corredera en una estación de trabajo tiene elementos de matriz expansibles desde un estado que se mantiene cerrado definiendo una cavidad de matriz en la cual un artículo es recalcado, hasta una posición abierta para la extracción del artículo recalcado.

La presente invención da a conocer una máquina multiestación para forjar, con un frente de matriz estacionario y un carro o corredera oscilante móvil en una dirección acercándose y alejándose del frente de matriz, llevando el carro o corredera un portaherramientas en una de las estaciones de trabajo, una caja de herramientas movible en vaivén en el portaherramientas en la dirección de movimiento del carro o corredera, segmentos de herramienta portados en la caja de herramientas y movibles entre posiciones abiertas y cerradas a lo largo de respectivos trayectos formados por un diámetro interior cónico en la caja de herramientas, siendo el diámetro interior cónico mayor junto a una parte frontal de la caja de herramientas y disminuyendo su tamaño en la dirección alejándose de la cara frontal, caracterizado por que una palanca pivotante soportada en el carro o corredera tiene una porción que acopla con una superficie orientada hacia atrás adyacente a una parte posterior de la caja de herramientas, una superficie de pivote en torno a la cual pivota dicha palanca, y otra porción sobre una parte de la palanca que se extiende desde la superficie de pivote remota desde dicha una porción, un resorte de fuerza elevada montado en el frente de matriz, estando dispuesto el resorte para aplicar una fuerza de empuje elevada a dicha otra porción de palanca cuando el carro o corredera está cerca de un punto muerto o frente al mismo y dispuesto para evitar la aplicación de dicha fuerza elevada sobre dicha otra porción de la palanca cuando dicho carro o corredera está separado de dichas posiciones del punto muerto frontal y adyacentes, transfiriendo dicha palanca dicha fuerza de empuje a dicha caja de herramientas para empujar hacia delante dicha caja de herramientas.

La invención, por lo menos en las realizaciones preferentes, da a conocer una disposición para producir una fuerza de empuje elevada en una caja de herramientas de segmentos deslizantes en el carro o corredera. El elevado nivel de la fuerza obtenida consigue una mejora significativa en la uniformidad dimensional y de la forma de la pieza, mediante una contención esencialmente completa de los segmentos de herramienta. La disposición produce una fuerza de empuje por resorte sobre una caja deslizante soportada en el carro o corredera oscilante, procedente de un resorte fijo en el frente de la matriz. La disposición dada a conocer evita problemas tales como las limitaciones en el tamaño del resorte debido a interferencia física, la masa oscilante añadida, y complicados circuitos de refrigerante líquido, proclives a fallos, que existirían por lo demás si el resorte estuviera montado en el carro o corredera.

Más en concreto, el resorte de empuje es en forma de resorte de nitrógeno gaseoso montado con su eje paralelo al movimiento del carro o corredera. Una palanca pivotante está montada en el carro o corredera en una posición alineada con el eje del resorte de manera que cerca del extremo de la carrera delantera del carro o corredera, un extremo de la palanca es presionado operativamente por el resorte. Cuando este extremo de la palanca es presionado por el resorte, el extremo opuesto de la palanca empuja la caja de segmentos de herramienta hacia delante para sujetar fuertemente los segmentos en su posición cerrada. La disposición dada a conocer con el resorte en una posición estacionaria en el frente de la matriz tiene este componente ocupando un espacio conveniente, disponible, en la máquina que no limita indebidamente su tamaño. Además, el resorte y la palanca pueden estar situados estratégicamente de manera que las fuerzas de reacción necesarias para soportarlos durante un soplado de moldeo son resistidas por la placa del frente de la matriz y la placa de montaje de las herramientas del carro o corredera sin requerir herrajes lo suficientemente fuertes, y correspondientemente voluminosos, para soportar toda la fuerza del resorte. Cuando, preferentemente, el resorte es un resorte de gas tal como un resorte de nitrógeno gaseoso refrigerado líquido, la posición fija del resorte en relación con la estructura de la máquina evita la necesidad de tubos flexibles que de lo contrario serían necesarios si el resorte está soportado en el carro o corredera oscilante.

A continuación se describirá mejor la invención a modo de ejemplo haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

la figura 1 es una vista vertical en sección transversal a través del centro de una estación de trabajo de una máquina multiestación para forjar progresiva en un plano paralelo a la dirección del movimiento del carro o corredera; y la figura 2 es una vista isométrica de una palanca y una caja de herramientas.

A continuación haciendo referencia a la figura 1, se muestran parcialmente en sección transversal vertical, una máquina multiestación progresiva 10 para forjar o moldear en frío con un frente 11 de matriz estacionario a la izquierda, y un carro o corredera o carro portaherramientas deslizante 12 a la derecha. La disposición global de la máquina 10 es convencional en general y para los detalles generales de la organización del motor y la estructura de la máquina puede hacerse referencia a la patente de EE. UU. número 4 898 017.

La figura 1 representa una estación en la máquina en la cual está siendo moldeada progresivamente una pieza y se desea moldear la pieza con maquinaria segmentada montada en el carro o corredera 12 de manera que se fabrique un área en forma de reloj de arena en una pieza de trabajo o pieza 13. El eje longitudinal de los elementos de matriz y macho se indica en 14.

Una matriz 16 está ensamblada en un bloque 17 de matriz soportado en una placa 18 del frente. Colgando directamente por debajo de la matriz 16 está un resorte 19 de compresión de fuerza elevada en forma de resorte de nitrógeno gaseoso de un tipo disponible comercialmente. El resorte gaseoso comprende un cilindro 21 y un pistón 22 con una barra 23 del pistón que se extiende saliendo de cilindro 21. Preferentemente, el eje central del resorte 19 es paralelo al eje longitudinal 14 de la matriz y del macho, y está directamente alineado en vertical con el mismo. El resorte 19 está soportado vertical y lateralmente con respecto a su eje horizontal en una consola 24 con un diámetro interior que ajusta estrechamente con el diámetro exterior del cilindro 21. Un extremo posterior o inferior 26 del cilindro 21 está soportado axialmente, preferentemente a través de un tope directo, con la placa 18 del frente. Un extremo delantero 27 de la barra 23 del pistón presenta una superficie vertical plana. El cilindro 21 del resorte hacia atrás de la consola 24 está encajado en una carcasa cilíndrica 28. El interior de la carcasa 28 está formado con una ranura helicoidal continua 29. Los extremos de la carcasa 28 están sellados de forma impermeabilizada sobre la superficie exterior del cilindro 21. Se dirige refrigerante/lubricante líquido, tal como el que se hace circular en otras partes de la máquina 10, a través de la ranura 29 de manera que está en contacto con la superficie exterior del cilindro 21 y por lo tanto puede retirar calor del resorte 19 producido por la compresión cíclica del resorte durante el funcionamiento de la máquina 10, tal como se describe a continuación.

En la figura 1, el carro o corredera 12 se muestra en la posición de punto muerto frontal, y se comprenderá que el carro o corredera se desplazará hacia la derecha cuando éste se retire. Un portaherramientas 31 está empernado a la placa frontal 32 de un alojamiento 33 en cuña que representa la parte más delantera del carro o corredera 12.

Un diámetro interior cilíndrico 34 en el portaherramientas 31, tiene un eje centrado en el eje 14 de la estación de trabajo y está alineado con un cojinete cilíndrico 36. Una caja 37 de herramientas está ensamblada en el cojinete 36 y está proporcionada para deslizarse axialmente en el interior del cojinete. Una clavija transversal 38 recibida en una ranura tangencial 39 en la caja 37 de herramientas impide que la caja rote permitiendo, al mismo tiempo, un movimiento axial limitado en el interior del porta 31. En su extremo delantero, la caja 37 de herramientas tiene un diámetro interior cónico 41 centrado en su eje y que se estrecha al incrementarse la distancia desde una cara extrema 42. Una serie de segmentos 43 de herramienta arqueados, típicamente en número de tres o cuatro, se disponen en el diámetro interior cónico 41. Clavijas 44 orientadas radialmente, una para cada segmento 43, y retenidas en la caja 37 de herramientas, funcionan en una ranura del segmento respectivo 43 para controlar el posicionamiento del segmento respectivo. Tal como entienden los expertos en la materia, cuando los segmentos 43 están cerrados radialmente, crean colectivamente un espacio que define de manera precisa la forma deseada de la sección de una pieza 13 a moldear en la estación de trabajo ilustrada. Las caras adyacentes orientadas radialmente de los segmentos 43 están en contacto colindante total cuando los segmentos están en una posición cerrada. Cuando los segmentos 43 están abiertos, su forma periférica exterior colectiva es preferentemente complementaria totalmente a la forma del diámetro interior decreciente o cónico 41 y, aparte de las ranuras asociada con las clavijas 44, está totalmente en contacto con el diámetro interior. Cuando el carro o corredera 12 se retira de la posición frontal de punto muerto ilustrada en la figura 1, los segmentos 43 pueden desplazarse hacia la izquierda en la caja 37 de herramientas. En esta posición hacia la izquierda en la caja 37 de herramientas, los segmentos 43 están abiertos en el sentido de que se han desplazado asimismo radialmente hacia afuera desde la posición ilustrada en la figura 1. Los segmentos 43 en el movimiento de abrirse o cerrarse, se desplazan en una trayectoria paralela al ángulo cónico del diámetro interior 41. En su posición abierta, los segmentos 43 permiten que la pieza para cuyo conformado están diseñados salga del espacio que éstos abarcan.

Una palanca pivotada 46 vertical en general, tiene un extremo superior 47 en forma de horquilla con sus púas 48 (figura 2) dispuestas para presionar contra una cara posterior 49 de la caja 37 de herramientas. En su extremo inferior 51, la palanca 46 está en contacto con una cara extrema 52 de una varilla de empuje 53. La varilla de empuje 53 dada a conocer es un cuerpo cilíndrico en general, soportado en una extensión 54 del portaherramientas 31 y con su eje paralelo al eje longitudinal 14 de la matriz y del macho. La varilla de empuje 53 está soportada en un cojinete 56 en la extensión 54 para oscilar a lo largo de su eje. Una parte plana 57 en el lateral de la varilla 53 trabaja con una clavija tangencial 58 para retener la varilla en el cojinete permitiendo al mismo tiempo una traslación axial limitada. Una zapata de fricción impulsada por resorte (no mostrada en la vista de la figura 1) orientada radialmente contra la varilla 53 proporciona un freno de fricción para resistir la sobrecarrera o el movimiento extraño de la varilla durante el funcionamiento de la máquina 10. La palanca 46 oscila sobre una superficie cilíndrica 59 formada en su sección intermedia superior. Se verá que la distancia desde el centro de la superficie cilíndrica 59 de pivote, es decir el origen de un radio que describe esta superficie, hasta la línea del contacto de la palanca con la varilla de empuje 53, es sustancialmente mayor que la distancia desde este centro de pivote hasta la línea de contacto entre el extremo superior 47 de la palanca 46 y la caja 37 de herramientas y, por ejemplo, puede estar en el orden de una relación de 2:1.

La varilla de empuje 53, que se muestra en la figura 1, se interpone entre el extremo inferior 51 de la palanca 46 y la varilla 23 del pistón del resorte 19 de gas. Mas en concreto, la varilla de empuje 53 está proporcionada con respecto a las otras partes para transmitir la fuerza desarrollada por el resorte 19 a la palanca 46 cuando el carro o corredera 12 está en el punto muerto frontal o cerca del mismo. En otros momentos en el ciclo de la máquina, cuando el carro

o corredera 12 se retira del frente 11 de la matriz o se aproxima al mismo, pero está separado cierta distancia respecto de la posición del punto muerto frontal la varilla de empuje 53, no está en contacto con la varilla 23 del pistón del resorte 19.

A partir de lo anterior se comprenderá que la fuerza del resorte 19 de gas es multiplicada y transferida a la cara posterior 49 de la caja 37 de herramientas cuando el carro o corredera 12 está en el punto muerto frontal o cerca del mismo. El resultado es un empuje del resorte hacia adelante sobre la caja 37 de herramientas en el punto muerto frontal del carro o corredera 12 o cerca del mismo. Dependiendo de la configuración de la pieza 13 antes de que sea moldeada en la estación de trabajo considerada en la figura 1, los segmentos 43 de herramienta pueden abrirse o cerrarse durante la carrera hacia delante del carro o corredera 12. Si la pieza aún no tiene forma de bulbo hacia el lado de la herramienta o del carro o corredera, los segmentos 43 pueden estar cerrados. A la inversa, si la pieza 13 tiene forma de bulbo hacia el lado de la herramienta o del carro o corredera, los segmentos 43 deben estar abiertos para permitir la inserción del área de la pieza a conformar por los segmentos 43.

En su posición abierta, los segmentos 43 están hacia la izquierda de la posición en la caja 37 de herramientas mostrada en la figura 1. Cuando el carro o corredera 12 está realizando un ciclo a través de una nueva carrera hacia delante con los segmentos 43 abiertos, se provoca que éstos se deslicen en el diámetro interior cónico 34 que transmite un movimiento de leva radialmente hacia dentro a estos elementos, eventualmente hasta su posición cerrada. La acción de cierre de los segmentos 43 se produce antes de que el carro o corredera 12 llegue al punto muerto delantero. El carro o corredera 12 sigue su movimiento hacia adelante, y durante este intervalo de tiempo la caja 37 de herramientas es empujada fuertemente hacia la matriz 16 por la fuerza del resorte 19 actuando a través de la varilla de empuje 53 y la palanca 46. Cuando el carro o corredera 12 sigue moviéndose hacia delante en dirección a la posición del punto muerto frontal, una clavija 61 de moldeo aplica una fuerte carga compresiva sobre la pieza 13 para desplazarla radialmente hacia afuera para conformar la forma colectiva de las superficies interiores de los segmentos 43. Esta presión aplicada a la pieza de trabajo o pieza 13 genera fuerzas radiales elevadas sobre los segmentos 43 que tienen el efecto de aplicar una fuerza axial que impulsa hacia atrás la caja 37 de herramientas. La fuerza elevada del resorte 19 multiplicada por la relación de la palanca 46 sujeta de manera fiable la caja 37 de herramientas en su posición y resiste estas fuerzas reactivas. A modo de ejemplo, el resorte 19 puede aplicar una fuerza de tanto como 66,77 kN (15.000 libras) que supone un gran contraste con las disposiciones de la técnica anterior de resorte mecánico detrás de una caja de herramientas que serían, por ejemplo, del orden de 1,7 kN ó 2,2 kN (400 ó 500 libras). La elevada fuerza disponible a partir de la disposición de resorte y palanca dada a conocer en la presente memoria produce, de forma consistente, piezas complejas con una elevada calidad uniforme sin rebabas perjudiciales entre los segmentos 43 u otros defectos similares.

Debe resultar evidente que esta descripción es a modo de ejemplo y que pueden realizarse diversos cambios añadiendo, modificando o eliminando detalles dentro del alcance de la reivindicación independiente 1.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   1. Una máquina (10) multiestación para forjar, que tiene un frente (11) de matriz estacionario y un carro o corredera oscilante (12) movible en dirección al frente de matriz y alejándose del mismo, transportando el carro o corredera un portaherramientas (31) en una de las estaciones de trabajo, una caja (37) de herramientas movible en vaivén sobre el portaherramientas en la dirección del movimiento del carro o corredera, segmentos (43) de herramienta portados en la caja (37) de herramientas y movibles entre posiciones abierta y cerrada a lo largo de trayectos respectivos formados por un diámetro interior cónico (41) en la caja (37) de herramientas, siendo más largo el diámetro interior cónico (41) junto a una parte frontal de la caja (37) de herramientas y disminuyendo su tamaño en una dirección saliente de la cara frontal, caracterizada por que una palanca pivotante (46) portada en el carro o corredera (12) tiene una porción que engrana con una superficie opuesta orientada hacia atrás (49) adyacente a una parte posterior de la caja de herramientas, una superficie (59) de pivote en torno a la cual pivota dicha palanca (46), y otra porción

   (51)

   sobre una parte de la palanca (46) que se extiende desde la superficie (59) de pivote remota respecto de dicha una porción, un resorte (19) de fuerza elevada montado en el frente (11) de la matriz, estando dispuesto el resorte

   (19)

   para aplicar una fuerza de empuje elevada a dicha otra porción (51) de la palanca cuando el carro o corredera

   (12)

   está cerca del punto muerto frontal o en el mismo, y dispuesto para evitar la aplicación de dicha fuerza elevada sobre dicha otra porción (51) de la palanca cuando dicho carro o corredera (12) está separado de dicho punto muerto frontal y de las posiciones adyacentes, transfiriendo dicha palanca (46) dicha fuerza de empuje a dicha caja

   (37)

   de herramientas para empujar dicha caja (37) de herramientas hacia delante.

2. 2.

   Una máquina para forjar como la definida en la reivindicación 1, en la que dicho resorte (19) de fuerza elevada está dispuesto para aplicar su fuerza a dicha palanca (46) a través de una varilla de empuje (53) portada en dicho carro o corredera (12).

3. 3.

   Una máquina para forjar como la definida en la reivindicación 2, en la que dicha varilla de empuje (53) está dispuesta directamente en la vertical bajo un eje longitudinal (14) de dicha estación de trabajo.

4. 4.

   Una máquina para forjar como la definida en cualquier reivindicación precedente, en la que dicha fuerza de resorte es soportada por dicho frente (11) de la matriz a través de fuerzas compresivas aplicadas por dicho resorte

   (19) a dicho frente (11) de la matriz.

5. 5.

   Una máquina para forjar como la definida en la reivindicación 4, en la que dicho resorte es un resorte (19) de gas.

6. 6.

   Una máquina para forjar como la definida en la reivindicación 5, en la que dicho resorte (19) de gas es una unidad refrigerada por líquido.

7. 7.

   Una máquina para forjar como la definida en la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en la que dicho resorte (19) de gas aplica su fuerza a dicha palanca (46) a través de una varilla de empuje (53).

8. 8.

   Una máquina para forjar como la definida en la reivindicación 7, en la que dicha varilla de empuje (53) está dispuesta en paralelo a un eje longitudinal de dicha estación de trabajo.

9. 9.

   Una máquina para forjar como la definida en la reivindicación 8, en la que dicha palanca (46) está orientada verticalmente en general.