ES2580329B2 - Actuador hidráulico y neumático toroidal - Google Patents

Abstract

Actuador hidráulico y neumático toroidal.#La invención, se refiere a un actuador hidráulico y neumático, formado por uno o varios pistones cilíndricos, un vástago toroidal macizo o varios vástagos toroidales huecos y camisa toroidal enteriza hueca, por medio de los cuales se obtiene un desplazamiento angular del vástago en su conjunto, para su implementación directa sobre un mecanismo articulado ya existente. Para el correcto funcionamiento de la invención en aquellos casos en donde el eje de giro del actuador está descentrado y/o desalineado ligeramente con respecto al eje de giro de la articulación, la invención se completa con tres elementos conectados de forma consecutiva al extremo libre del vástago por medio de los cuales se corrige dicha desviación. La invención aporta una solución simple e innovadora, pudiendo ser de simple o doble efecto y extensible o no extensible con mínimas variaciones.

Description

5

10

15

20

25

30

ACTUADOR HIDRAULICO Y NEUMATICO TOROIDAL

D E S C R I P C I O N

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a un actuador hidraulico y neumatico toroidal, que puede ser de simple o de doble efecto y extensible, siendo su geometria curva y permitiendo evitar los problemas derivados del descentramiento o desalineacion del eje de giro existente entre los elementos sobre los cuales va acoplado y el eje de giro del actuador en si mismo.

El objeto de la invencion es conseguir un mejor aprovechamiento de la fuerza ejercida por el actuador al ser dependiente unicamente de la presion ejercida hidraulica o reumaticamente sobre el actuador, y no tanto de la geometria del mecanismo sobre el cual va acoplado en si mismo. Tambien es objeto de la invencion conseguir una mejor optimization del espacio requerido para su instalacion sobre el mecanismo a mover, asi como la elimination de la articulation necesaria en uno de los extremos del actuador y el correcto funcionamiento en aquellos casos que contemplan desajustes de montaje con respecto al eje de giro del mecanismo sobre el cual ira acoplado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El empleo de la presion existente en un fluido para la generation de un movimiento rectilmeo o giratorio siempre ha ido unido al avance del hombre. Partiendo de esta base, los medios mayoritariamente empleados han sido los cilindros hidraulicos, actuadores mecanicos que son usados para transmitir una fuerza a traves de un recorrido lineal, obteniendose la energia de un fluido hidraulico presurizado, que es tipicamente algun tipo de aceite.

Tradicionalmente, los actuadores hidraulicos son actuadores mecanicos y cilmdricos que son usados para transmitir una fuerza a traves de un recorrido lineal, existiendo la posibilidad de que sean extensibles en aquellos casos en donde se requiere mucha longitud de carrera del piston. En el caso de utillajes o elementos que se desplazan linealmente los

actuadores lineales son los que se emplean al ser el movimiento de ambos de la misma

2

5

10

15

20

25

30

naturaleza; en el caso de elementos que pivotan con respecto a un punto, sin embargo, tambien son ampliamente utilizados, lo cual significa el empleo de un movimiento lineal para la obtencion de un movimiento giratorio, ambos de distinta naturaleza.

Los cilindros hidraulicos y neumaticos estan compuestos basicamente por dos piezas principales: una camisa en forma de cilindro hueco y un piston movil conectado a un vastago, pudiendo ser este extensible o no. La camisa suele estar cerrada por una tapa en uno de los extremos, mientras que en el otro extremo se situa una tapa perforada por donde asoma y se permite deslizar el vastago. A su vez, el piston divide el interior del cilindro en dos camaras, una a cada lado del mismo, pudiendo actuar la presion hidraulica sobre ambas partes de dicho piston para producir el movimiento lineal del actuador en ambos sentidos (doble efecto) o unicamente sobre una de las caras para producir el movimiento lineal del actuador en un solo sentido (simple efecto). En caso de que el actuador sea extensible su diseno se realiza mediante la insertion de uno o varios vastagos huecos y diametro decreciente, uno dentro de otro, de tal forma que la longitud de carrera es mayor cuanto mayor es el numero de vastagos.

El uso de los mencionados cilindros hidraulicos y neumaticos esta presente en infinitud de maquinaria de diversa indole ya que permite no solo el movimiento lineal de una pieza que vaya solidaria con el vastago del cilindro hidraulico, sino el movimiento de rotation de cualquier pieza mediante el empleo de una articulation u otros mecanismos alternativos. Tras el analisis exhaustivo de gran cantidad de maquinaria y patentes se observa una amplia oferta comercial, soluciones tecnologicas y aplicaciones asociadas a los cilindros hidraulicos o neumaticos lineales, siendo la obtencion del movimiento de rotacion de una pieza mediante una articulacion el principal uso que se les da.

Las soluciones tecnologicas que se emplean actualmente para la consecution de un giro en una articulacion, ademas del uso de los actuadores lineales mencionados, suelen emplear el uso de engranajes, cremalleras y poleas.

Pese a ser mucho mas descriptivo del movimiento de giro, y por tanto definitorio del mismo, su desplazamiento angular, no se encuentra practicamente referencia alguna a actuadores hidraulicos o neumaticos similares a los descritos en la invention que no sean con un avance lineal del vastago sino curvo, describiendo asi un desplazamiento angular.

5

10

15

20

25

30

En general, se hace referencia a actuadores hidraulicos ‘rotatorios’ (ej. ES2196222 T3 - 12/2003), cuyo objeto no es el desplazamiento del vastago de forma similar a lo descrito en la invention sino el giro final de un eje con respecto a su eje longitudinal, y a actuadores hidraulicos ‘rotativos’ (ej. ES1088229 U - 08/2013). En este ultimo caso, aunque tambien se genera un movimiento rotatorio a partir de la presion hidraulica existente por medio de un piston, al igual de la invencion, la camisa (cuerpo exterior) describe los 360° de un drculo completo, no se observa posibilidad de anclar el vastago a una pieza que se desease mover ni la forma mediante la cual dicho actuador rotativo iria sujeto en su montaje final, por lo que se presupone que el objetivo final del mismo es el de hacer girar la parte interior de dicho actuador y de forma concentrica con la articulation donde fuese instalado.

Aunque si que se describen algunas patentes de actuadores toroidales, aparecen pocas referencias (ej. EP0328825, US5044257, US2009031718A1). Tras el analisis de las diferentes patentes existentes se observan particularidades y problemas comunes a todas ellas, lo cual justifica las ventajas y mejoras introducidas en la invencion.

La patente EP0328825 (08/1989) contiene la definition de una metodologia para la fabrication de vastago toroidal y piston para uso en actuadores rotativos. Aunque la metodologia expuesta podria ser usada para la fabricacion del vastago presente en la invencion, dicha patente difiere de la aplicabilidad de la invencion al no perseguir el movimiento de giro de un mecanismo en ultima instancia a partir de la presion ejercida sobre un piston y el posterior movimiento angular del vastago. Por otra parte, la patente US5044257 (09/1991) describe un actuador toroidal como el que se describe en la invencion y una metodologia para su fabricacion; sin embargo, en dicha patente se observa como el objeto principal de la misma no es el movimiento angular del vastago en si mismo, sino el giro del eje al que esta acoplado dicho vastago, todo ello encerrado en una carcasa fija y solidaria a todo el actuador en su conjunto.

Sin embargo y aunque la patente US2009031718A1 (02/2009) si que contiene la description de un actuador toroidal similar al de la invencion, refleja una serie de partes claramente diferenciadoras: en primer lugar, define un actuador toroidal de simple efecto, no existiendo la posibilidad de movimiento contrario mediante la actuation sobre la cara

5

10

15

20

25

30

posterior del piston; en segundo lugar y pese a suponerse de simple efecto, no se observa una exposition clara de la forma mediante la cual se distribuye el fluido hacia la cara del piston en base a los dibujos expositivos; por ultimo y lo mas importante, esta claramente definida la disposition del eje de giro del mecanismo al que va anclado, el cual debe ser coaxial con el del actuador, no pudiendo existir un descentramiento de los mismos; a dicha revindication se hace indication expresa en la patente NZ564931 (‘A toroidal actuator where the axis of rotation of the ram and cylinder is co-linear with the axis of rotation of the toroid’ - 01/2011), la cual se corresponde con otra denomination de la misma patente.

Asi mismo, se localizan algunas patentes referentes a motores hidraulicos o neumaticos rotativos (ej. GB938231A y DE29603706U1) constituidos de forma similar a la invention, aunque contienen caracteristicas diferenciadoras y funcionales con respecto a la invencion.

En la patente GB938231A (10/1963) se presenta un motor hidraulico o neumatico oscilante de doble cilindro aunque, a diferencia de la invencion, el objetivo ultimo de dicha patente es el giro de un eje solidario a dicho motor, por lo que su uso queda restringido a aquellos mecanismos en donde su eje de giro se puede acoplar a un motor, no existiendo option alguna de uso para aquellos casos tales como mecanismos con bisagras, en donde el eje no es facilmente acoplable al motor. Pese a que dicha patente comprende camisas toricas, vastagos toricos, pistones cilmdricos, tapas de cierre, y un mecanismo de transmision mediante una pieza fijada a los vastagos con un pasador que desliza en el seno de una pieza en U, articulada a otra pieza fijada al eje de salida, que es paralelo al de giro de los vastagos, no permite ningun ajuste de montaje y presenta una mayor complejidad que la invencion que se presenta. En dicha patente se observa que la camisa esta formada por dos mitades, lo cual si bien es constructivamente factible, hace que puedan existir fugas en la union entre ambas partes y con el piston, existiendo por tanto la no correcta estanqueidad del sistema, vital para el aprovechamiento de la fuerza hidraulica; en la invencion que se expone la camisa es enteriza, lo cual, unido a su modo preferente de realizacion, asegura una mejor estanqueidad del piston con la camisa.

De forma similar, en la patente DE29603706U1 (04/1996) se expone otro motor hidraulico o neumatico en el que la union entre el vastago y el piston no es radial, siendo nuevamente el objetivo ultimo de dicha patente el giro de un eje solidario a dicho motor, por lo que no

5

10

15

20

25

30

existe opcion de uso en aquellos casos en donde el eje de giro del mecanismo en donde se desea instalar no es facilmente acoplable al motor, siendo preciso en muchos casos reemplazar el eje de giro del mecanismo por el motor y su propio eje de giro para automatizar el movimiento de dicho mecanismo.

Tras el analisis previo y de otras referencias existentes (US5495791, US5386761, US5054374, US5007330, US4628797, US3246580, US3070075, FR678988A) se obtiene conclusion similar en todas ellas, consistente en que el empuje del actuador hidraulico o neumatico tiene como fin la generacion de giro en el eje fisico del actuador, que es lo que realmente se aprovecha, no asi el movimiento angular del vastago directamente, tal y como se expone en la invencion, y que se presuponen concentricos el eje de giro existente entre los elementos sobre los cuales va acoplado el actuador y el eje de giro del actuador en si mismo.

Unicamente en la patente JPS58163805A (1983) se describe un actuador curvo cuyo cometido es el movimiento angular del vastago directamente, tal y como se expone en la invencion, aunque se observan diferencias con respecto a la invencion, ya que el vastago de dicha patente tiene como fin ultimo el empuje de una pieza libre y a la cual no va anclada de ninguna forma por lo que, si bien admite cierto grado de libertad la instalacion de dicho actuador curvo, no existe posibilidad alguna de que al realizar el movimiento opuesto se obtenga movimiento alguno en la pieza que anteriormente empujaba, en cuyo caso seria preciso algun sistema de acoplamiento. Por tanto, dicha patente no permitiria el anclaje a un mecanismo para su accionamiento en ambas direcciones,

El factor comun a todas las patentes que se analizan previamente tienen ademas como factor comun el hecho de que el movimiento del vastago es en cualquier caso inferior al tamano de la camisa al no ser aquel extensible, por lo que no existe posibilidad alguna en las patentes analizadas de que el movimiento, ya sea del eje de giro o del vastago como tal, sea mayor que el alojamiento de la camisa sin modification alguna. En la invencion que se preconiza se presenta una solution mediante la cual se puede configurar comodamente el angulo de salida del vastago con objeto de su implementation en unos u otros mecanismos segun las necesidades de giro de este.

5

10

15

20

25

30

En la patente JPS58193126U (12/1983) se muestran dos transmisiones que permiten la correction de la no coaxialidad entre dos ejes que giran solidarios, una mediante el empleo de una junta Oldham y otra mediante pasador y deslizadera. Este tipo de uniones o la que se expone en la patente GB938231A (10/1963) son validas cuando se pretende llevar a cabo la union entre dos ejes que giran y que presentan cierta desalineacion o desplazamiento relativo, no asi la union perpendicular entre dos elementos, como es el caso del vastago y la pieza sobre la que se ancla. En la invention se presenta un sistema de sujecion situado en el extremo libre del vastago cuyo objeto es el de poder salvar aquellos defectos derivados, bien de la instalacion del actuador o bien del desalineamiento del eje de giro del mecanismo sobre el cual va incorporado.

Por ultimo, el documento EP2022919A1 divulga una claraboya para edificios que comprende una estructura de soporte que se puede fijar a una abertura proporcionada en un edificio y un elemento de cierre articulado a la estructura de soporte. El elemento de cierre es giratorio con respecto a la estructura de soporte alrededor de un eje entre una position cerrada, en la que la luz es frenada por el elemento de cierre y una position abierta, en la que la abertura esta abierta. La claraboya comprende tambien un dispositivo movil asociado al elemento de cierre para hacerlo girar entre la posicion cerrada y la posicion abierta. El dispositivo movil comprende un accionador, que puede activarse para moverse entre una posicion retraida del mismo, en la que el elemento de cierre esta dispuesto en una posicion cerrada y una posicion extendida del mismo, en la que el elemento de cierre (4) esta abierto. El actuador se desarrolla predominantemente en un arco, de modo que se mueve a lo largo de una trayectoria curvada.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

El actuador hidraulico y neumatico que se preconiza presenta una serie de particularidades de las que se derivan sustanciales mejoras y nuevas prestaciones respecto a los tipos de actuadores definidos en el apartado anterior.

Mas concretamente, el actuador hidraulico y neumatico toroidal de la invencion comprende una camisa hueca de section transversal circular, que se ha curvado debidamente para generar una trayectoria interior circular constante, de manera que en el interior de dicha

5

10

15

20

25

30

camisa hueca va situado un vastago macizo, en el caso de actuador no extensible, o varios vastagos huecos, tambien de seccion transversal circular y curvado para generar una trayectoria concentrica entre camisa y vastago.

El actuador incluye ademas uno o varios pistones en uno de los extremos de cada parte del vastago, yendo sujeto mediante un tornillo en el caso de que sea macizo, o mediante rosca en el caso de que sea vastago hueco.

En el actuador se pueden crear dos camaras estancas, una a cada lado del piston (o pistones) para poder actuar doblemente de forma hidraulica o neumatica sobre el actuador, o bien una unica camara estanca en uno de los lados del piston (o pistones) para poder actuar de forma simple, tambien hidraulica o neumaticamente, previendose en este caso un unico anillo obturador para ajustar entre el piston y la cara interior del elemento que lo contiene, mientras que en el actuador de doble efecto se disponen dos anillos obturadores dispuestos opuestamente, que tambien ajustan entre el piston y la cara interior del elemento que lo contiene.

En el caso de tratarse de un actuador de simple efecto no extensible, la camara se cierra mediante una tapa roscada sobre la camisa del actuador, incorporando dicha tapa el canal correspondiente para conectar la lmea de entrada y salida del fluido de la camara, complementandose con una junta de goma para un mejor sellado. En el otro extremo opuesto al del piston, la camisa incluye una pieza soldada que hace las veces de tope y de reduccion del diametro entre camisa y vastago, de manera que el espacio comprendido entre dicha pieza soldada y el piston se coloca un resorte helicoidal para poder generar el movimiento opuesto del piston una vez que este se haya desplazado debido a la fuerza hidraulica o neumatica. Para asegurar el correcto ajuste de la camisa con el vastago, se incluye una junta toroidal en el interior de la pieza soldada. En el caso de actuador extensible se sigue la misma configuration anterior con la salvedad de que tanto el vastago como el piston no son macizos sino huecos con objeto de que se puedan acoplar varios en el interior del actuador, encontrandose el piston roscado al correspondiente vastago y no unido mediante un tornillo.

En el caso del actuador de doble efecto no extensible, la camara se cierra con un

5

10

15

20

25

30

acoplamiento roscado sobre aquella el cual incorpora un canal correspondiente para conectar las lmeas de entrada y salida del fluido con la camara correspondiente. El cierre que se encuentra mas alejado del piston esta perforado con objeto de que pueda deslizarse por su interior el extremo libre del vastago, con la particularidad de que para asegurar el correcto ajuste con el vastago se incluye un anillo obturador.

En el caso de actuador de doble efecto extensible el vastago no es macizo sino hueco, con objeto de que se puedan acoplar varios en el interior del actuador, encontrandose el piston roscado al correspondiente vastago y no unido mediante un tornillo. En la realizacion preferente el vastago se encuentra perforado en direccion radial en el extremo proximo al piston con objeto de que el fluido pueda fluir entre las diferentes camaras de forma continua, estando las lmeas de entrada y salida del fluido del actuador en ambos extremos de este. En la realizacion menos preferente las lmeas de entrada y salida del fluido del actuador se situan en ambos extremos de la camisa exterior y la configuration de vastagos y pistones es similar al actuador extensible de simple efecto, siendo preciso realizar un vastago compuesto segun se muestra en figura 18 con objeto de incorporar una acanaladura en el interior del vastago hueco y asi poder comunicar las diferentes camaras del actuador entre si.

En todos los casos, el cierre que se encuentra mas cercano al piston de mayor diametro contiene los orificios necesarios para su ajuste en el mecanismo donde se desea instalar el actuador, quedando sin ninguna posibilidad de movimiento relativo con dicho mecanismo.

Dicho cierre del actuador contiene caras planas en el exterior para un mejor ajuste, habiendose practicado el canal correspondiente para conectar las lmeas de entrada y salida del fluido entre una de las caras laterales del cierre y el interior del cierre.

En correspondencia con el extremo libre del vastago se incluye una pieza de enganche con ensamble mediante tornillo, permitiendo el giro relativo entre el extremo libre del vastago y el enganche en el caso de no estar bien alineados los anclajes a cada lado del actuador, si su tornillo se aprieta sin par de apriete excesivo.

A esa pieza de enganche va articulada, mediante un pasador, otra pieza que permite un

5

10

15

20

25

30

segundo giro relativo entre el actuador y el punto de aplicacion del mecanismo a mover, de manera que dicha pieza articulada se conecta a la pieza de anclaje del mecanismo mediante sendas colas de milano macho/hembra gracias a lo cual se permite el movimiento relativo entre ambas piezas.

La combination de estos tres elementos referidos en ultimo lugar, asi como la participation del pasador y el tornillo, todo ello dispuesto de forma consecutiva en el extremo libre del vastago, aseguran el correcto funcionamiento del actuador en aquellos casos en donde los ejes de giro no son concentricos ni paralelos mediante dos giros y una translation relativa.

Por tanto, el actuador de la invention permite eliminar problemas derivados del descentramiento o desalineacion del eje de giro existente sobre los elementos sobre los que va acoplados y el eje de giro del actuador en si mismo, de manera que el diseno curvo hace posible un mejor anclaje del actuador en aquellos espacios proximos a las articulaciones existentes en un mecanismo cualquiera, lo cual asegura un mejor aprovechamiento del espacio.

El funcionamiento es similar al de un actuador hidraulico o neumatico longitudinal tradicional de doble o simple efecto, extensible o no, con la diferencia sustancial y significativa propuesta en esta invencion, de que tanto la camisa como el vastago del actuador son curvos, es decir toroidales, llevando incorporando adicionalmente tres elementos en el extremo libre del vastago para asegurar el correcto funcionamiento en donde los ejes de giro no son concentricos ni paralelos.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la description que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization practica del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

5

10

15

20

25

30

Las figuras 1 y 2 muestran sendas vistas en seccion del actuador en caso de ser no extensible y de simple efecto, en posiciones de retraimiento y de extension respectivamente, asi como el descentramiento de los ejes de giro del actuador (punto O) y del eje de giro de la articulacion (punto O’).

En la figura 3 se observa el conjunto en explosion de las piezas del actuador no extensible en el caso de ser de simple efecto.

La figura 4 muestra la ampliation de detalle E representada en la figura anterior.

En la figura 5 se observa la disposition y montaje de los diferentes elementos del actuador no extensible en caso de ser de doble efecto.

La figura 6 contiene detalle A de figura 5, en donde se ve el montaje del extremo fijo del actuador y del piston.

La figura 7 contiene detalle B de figura 5, en donde se ve el cierre del extremo libre del actuador y el montaje entre vastago y elemento a mover por medio de tres elementos conectados de forma consecutiva.

En la figura 8 se observa la disposicion y montaje de los diferentes elementos del actuador en caso de ser no extensible y de doble efecto en position extendida.

En la figura 9 se muestra el detalle A de la figura 8, en la que se puede observar el giro y desplazamiento relativo entre los elementos que sirven para poder adaptar el anclaje entre el extremo libre del vastago y el elemento sobre el cual se quiere actue el actuador debido al descentramiento o desalineacion de los ejes de giro del actuador y del eje de giro de la articulacion.

En la figura 10 se observa el conjunto en explosion de las piezas del actuador en caso de ser no extensible y de doble efecto, para una mejor visualization de la disposicion y montaje de los diferentes elementos que participan en el mismo.

5

10

15

20

25

30

En la figura 11 se observa la disposicion y montaje de los diferentes elementos del actuador en caso de ser extensible y de simple efecto.

La figura 12 muestra la ampliacion de detalle A representada en la figura anterior.

En la figura 13 se observa el conjunto en explosion de las piezas del actuador en caso de ser extensible y de simple efecto. Para una mejor visualization de la disposicion y montaje de los diferentes elementos que participan en el mismo se ha procedido a separar los diferentes vastagos huecos (7’-7”-7”’) entre si y de la camisa (8).

En la figura 14 se observa la disposicion y montaje de los diferentes elementos del actuador extensible en caso de ser de doble efecto y en el caso de realization preferente.

La figura 15 muestra la ampliacion de detalle A representada en la figura anterior.

En la figura 16 se observa el conjunto en explosion de las piezas del actuador no extensible en el caso de ser de doble efecto y realizacion preferente.

En la figura 17 se muestra detalle constructivo de la realizacion menos preferente del vastago en el caso de actuador extensible, en donde se observa vastago compuesto de dos piezas para que se puedan comunicar las diferentes camaras entre si, uno de ellos con acanaladura y taladro, y el otro con taladro.

En la figura 18 se muestra detalle constructivo de la realizacion menos preferente del vastago en el caso de actuador extensible, en donde se observa vastago compuesto por las dos piezas mostradas en la figura anterior soldadas entre si, y unida la parte exterior a otra pieza soldada.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

Como se puede ver en las figuras 1 a 10 inclusive, en las que se muestra el actuador en

caso de ser de simple o doble efecto y no extensible, este comprende una camisa hueca (8)

12

5

10

15

20

25

30

de seccion transversal circular, la cual se ha curvado con respecto a un punto O a fin de generar una trayectoria interior circular constante, de manera que en interior de dicha camisa hueca (8) va dispuesto un vastago macizo (7) de seccion circular y curvado con respecto al mismo punto O a fin de generar una trayectoria concentrica entre camisa y vastago.

Para aprovechamiento de la fuerza hidraulica o neumatica, y con el fin de que se genere el desplazamiento angular entre camisa y vastago, se ha previsto un piston (5) en uno de los extremos del vastago (7), yendo dicho piston (5) sujeto mediante un tornillo (3).

En el actuador asi constituido y en el caso de ser de doble efecto, pueden establecerse dos camaras estancas, una a cada lado del piston (5), para lo que se han previsto sendos anillos obturadores (4 y 6) dispuestos opuestamente, que ajustan entre piston y cara interior de la camisa, cerrandose ambas camaras con una tapa (1) roscada sobre la misma camisa del actuador, tapa que incorpora el canal correspondiente (17) para conectar la lmea de entrada y salida del fluido con una de las camaras, asi como la respectiva junta de goma (2) para un mejor sellado.

La parte soldada (11) que se encuentra mas alejada del piston (5) cuando este esta retraido esta perforada con objeto de que pueda deslizarse por su interior el extremo libre del vastago (7), o los diferentes vastagos huecos entre si (7’-7’’-7’’’). En el interior de la parte soldada (11) se ha previsto una junta toroidal (9a) para el caso de actuador de simple efecto o un anillo obturador (9b) para el caso de actuador de doble efecto.

En correspondencia con el extremo libre del vastago (7) se ha previsto una pieza de enganche (13), que se fija al vastago (7) mediante un tornillo (14), permitiendo el giro relativo entre el extremo libre del mismo y la pieza de enganche (13) en caso de no estar bien alineados los anclajes a cada lado del actuador, anclaje que corresponde por un lado a la tapa de cierre (1) y por otro lado a la pieza (16) del elemento o dispositivo en el que ha de montarse el actuador, todo ello en el caso de que el tornillo (14) se apriete sin par de apriete excesivo.

A su vez, la pieza de enganche (13) se conecta con una pieza articulada (15), mediante un pasador (12), lo cual permite un segundo giro relativo entre el actuador y el punto de

5

10

15

20

25

30

articulacion en el mecanismo a mover.

Por ultimo, esa pieza articulada (15) se conecta a la pieza de anclaje (16) al mecanismo, mediante sendas colas de milano macho/hembra, permitiendo con ello el movimiento relativo entre ambas piezas.

Pues bien, la combinacion de las piezas (13), (15) y (16) en combinacion con el tornillo (14) y pasador (12), previstas de forma consecutiva en el extremo libre del vastago (7) aseguran el correcto funcionamiento del actuador en aquellos casos en donde los ejes de giro no son concentricos ni paralelos.

El piston (5) se puede realizar mediante torneado exterior e interior, generando tanto las ranuras en donde van alojados los anillos obturadores (4 y 6) como el agujero abocardado donde se aloja la cabeza del tornillo (3) que une piston (5) y vastago (7).

Los pistones del actuador extensible (5’-5’’-5’’’) se pueden realizar igualmente mediante torneado exterior e interior, generando tanto las ranuras en donde van alojados los anillos obturadores (4 y 6), procediendose al roscado interior por uno de los extremos. En lo que concierne al alojamiento con caras planas para que dichos pistones (5’-5’’-5’’’) puedan ser montados con los vastagos huecos (7’-7’’-7’’’), aquellos pueden ser realizados mediante brochado en el caso de ser pasantes, o mediante fresado o estampado en el caso de ser no pasantes.

En lo que respecta a la pieza correspondiente a la camisa (8) del actuador, puede ser realizado a partir de la fabrication de un tubo y su posterior doblado en prensa con la ayuda de juegos de matrices o muelles de flexion a fin de evitar una section transversal ovoidal, procediendose posteriormente al corte de los extremos de forma radial con respecto al eje de giro del actuador (punto O de figura 1) o paralelo a estos a fin de generar caras planas. Para poder ensamblar correctamente las piezas o tapas que cierran cada una de las camaras descritas anteriormente se procedera al roscado del exterior de uno de los extremos de la camisa (8) de forma perpendicular; al ser una geometria toroidal, el roscado se hara de tal forma que no se llegue hasta el interior de la camisa (8) (detalle en figuras 2A y 2B). En caso de que el interior de la camisa no tuviese la rugosidad interior deseada, al

5

10

15

20

25

30

tener que existir un ajuste preciso con los anillos obturadores (4 y 6) alojados en el piston (5), seria posible la insertion de un elemento con buen acabado superficial pero lo suficiente elastico como para poder ser insertado en el interior de la camisa.

La fabrication del vastago macizo (7) se puede llevar a cabo mediante el torneado de un cilindro de forma tradicional y su posterior doblado en prensa para asi poder generar la curvatura deseada, procediendose posteriormente al corte de los extremos de forma radial con respecto al eje de giro del actuador (punto O de figura 1; detalle en figura 2A). Para un mejor ajuste entre la camisa (8) del actuador y el piston (5), al ser este ultimo un elemento de revolution y la camisa toroidal, se puede proceder al corte del extremo del vastago sobre el cual va anclado el piston (5) de forma no radial sino con un pequeno angulo de inclination (figura 2.b.). Para el correcto ensamblaje de la pieza de enganche (13) sobre el extremo libre del vastago (7) y del piston (5), se procedera a realizar sendos taladros centrados y de forma perpendicular a cada una de las caras de los extremos del vastago, y a su posterior roscado.

En el caso de vastagos huecos (7’-7’’-7’’’) para su implementation en el actuador extensible, estos pueden realizarse de forma similar a la camisa (8) del actuador, es decir a partir de la fabricacion de un tubo y su posterior doblado en prensa con la ayuda de juegos de matrices o muelles de flexion a fin de evitar una section transversal ovoidal, procediendose posteriormente al corte de los extremos de forma radial con respecto al eje de giro del actuador (punto O de figura 1). En el caso de ser actuador de doble efecto, los agujeros que comunican las diferentes camaras se realizan mediante taladrado, mientras que el agujero que sirve de ajuste para alojar la pieza de acoplamiento con la lmea de salida/entrada del fluido se puede realizar mediante taladrado y el posterior uso de un macho de roscar.

El hecho de que tanto el piston que se ancla a vastago macizo (5) como los pistones que se anclan a vastagos huecos (5’-5’’-5’’’) esten dotados de un corte no radial en correspondencia con el extremo, respectivamente, del vastago macizo (7) o de los vastagos huecos (7’-7’’-7’’’) tiene como ventaja que el plano donde se situa el anillo obturador este alineado con el eje de giro del actuador y, por tanto, el ajuste entre camisa y anillo sea igual en los distintos puntos del contorno del anillo, al suponer una seccion circular en la camisa en ese plano. Esta situation corrige enteramente la problematica en caso de que el

5

10

15

20

25

30

actuador sea de simple efecto, con un solo anillo obturador, mientras que en el caso de doble efecto, con dos anillos obturadores, la minimiza al distribuirse los anillos a ambos lados de dicho plano de corte y de forma simetrica.

La pieza soldada (11) que cierra la camisa (8) o los vastagos huecos (7’-7”-7”’) por uno de los extremos se puede realizar mtegramente mediante torneado, al ser las misma de revolucion. La pieza o tapa (1) que cierra el actuador por el otro extremo se puede realizar inicialmente mediante torneado, al ser gran parte de las mismas de revolucion, y al roscado del agujero interior que acopla con la camisa (8) del actuador; posteriormente, en dicha pieza, se procedera al fresado de las caras planas exteriores. Finalmente, en el caso de la pieza o tapa (1) que cierra el actuador mas cerca del piston (5) se procedera al taladrado del canal (17) que conecta el exterior con el interior del cierre y los agujeros necesarios para su ajuste en el mecanismo donde se desee instalar el actuador; en el caso de la pieza o tapa (11) que cierra el actuador por el extremo libre del vastago (7) se procedera al taladrado del canal (17) que conecta el exterior con el interior en el espacio cercano a donde iria alojado el anillo obturador (10).

Como se puede ver en la figura 7, la pieza soldada (11) que actua de tapa del extremo de la camisa (8) o de los vastagos huecos (7’-7”-7”’) lleva consigo una reduccion de diametro entre la pieza a la que va soldada y la pieza que se mueve por su interior, de manera que en el espacio comprendido es donde va dispuesto el resorte helicoidal (18) en el caso de ser actuador de simple efecto, con el fin de poder generar el movimiento opuesto del piston (5) o pistones (5’-5’’-5’’’) una vez este se haya desplazado debido a la fuerza hidraulica o neumatica.

En lo que respecta a los elementos que sirven para poder adaptar el descentramiento de los ejes de giro del actuador y del eje de giro de la articulacion, la pieza de enganche (13) se fabricaria mediante torneado, el posterior taladrado del agujero por el cual iria insertado el pasador y el fresado de la zona interior para el alojamiento de la siguiente pieza; la pieza articulada (15) se fabricaria mediante fresado, incluyendo la ranura en forma de cola de milano, y el posterior taladrado del alojamiento del pasador. Por ultimo, la pieza de anclaje al mecanismo (16) se fabricaria mediante fresado, incluyendo el saliente en forma la cola de milano, y el posterior taladrado de los agujeros necesarios para su ajuste en el mecanismo

donde se desee instalar el actuador.

El resto de elementos tales como tornillos, juntas elasticas y anillos obturadores se corresponden con elementos normalizados y de amplio uso en la industria.

5

En la variante de realization en la que el actuador es de simple efecto, existe un resorte helicoidal (18) que es el que empuja al piston (5).

En cualquiera de los dos casos, de simple y de doble efecto, se obtiene un desplazamiento 10 angular del vastago (7) para su implementation directa sobre la articulation a la pieza (16) del mecanismo en el que se aplique. En el caso de ser extensible, el desplazamiento angular del vastago en su conjunto es mayor que el espacio ocupado por la camisa, por lo que es preferible dicha configuration en aquellos casos en donde se desea un gran angulo de giro.

15

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1a.- Actuador hidraulico y neumatico toroidal, que constituyendose mediante una camisa toroidal (8), un vastago macizo y toroidal (7) o varios vastagos huecos y toroidales (7’-7’’-7’’’) 5 en el interior de la camisa (8), un piston (5) o varios pistones (5’-5’’-5’’’) de configuration cillndrica, una tapa de cierre (1) en uno de sus extremos y una pieza soldada (11) que actua de cierre de la camisa (8) y de cada uno de los vastagos huecos (11’-11’’-11’’’) en el extremo opuesto, en cuyo caso esta tapa (11-11’-11’’-11’’’) esta afectada de un orificio para paso del correspondiente vastago (7-7’-7’’-7’’’), y donde la presion establecida a un lado u 10 otro del piston (5) o de los pistones (5’-5’’-5’’’) lleva consigo un desplazamiento angular del vastago (7 o 7’-7’’-7’’’) en su conjunto para su implementation directa sobre la articulation del mecanismo de que se trate, estando el actuador caracterizado porque un elemento a seleccionar entre el piston que se ancla a vastago macizo (5), de configuracion cillndrica y desplazable en el interior de la camisa (8), y los pistones que se anclan a vastagos huecos 15 (5’-5’’-5’’’), de configuracion exterior cillndrica y desplazables en el interior de la camisa (8) o

   vastagos huecos (7’-7’’) que los contienen, estan dotados de un corte no radial en correspondencia con el extremo, respectivamente, del vastago macizo (7) o de los vastagos huecos (7’-7’’-7’’’), estando dichos pistones (5’-5’’-5’’’) dotados de un hueco de forma hexagonal para su anclaje a dichos vastagos huecos (7’-7’’-7’’’), permitiendo la utilization de 20 elementos normalizados en el montaje de los mismo.

   2a.- Actuador hidraulico y neumatico toroidal, segun revindication 1a, caracterizado porque el hueco de forma hexagonal del que disponen los pistones que se anclan a vastagos huecos (5’-5’’-5’’’) puede ser pasante o no segun configuracion del actuador.