ES2613807T3 - Cilindro de carga para compensar fuerzas desequilibradas - Google Patents

Cilindro de carga para compensar fuerzas desequilibradas Download PDF

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Abstract

Cilindro de carga para compensar fuerzas desequilibradas, que comprende un cuerpo anular (1) hueco con un primer extremo (11) cerrado y un segundo extremo (12) abierto, un pistón (9) alojado en el cuerpo anular (1) que delimitan una cámara (4) de fluido, un vástago (3) que está alojado al menos parcialmente en el cuerpo anular (1) a través del segundo extremo (12) abierto y que está fijado al pistón (9), y que se puede desplazar en una dirección longitudinal (Y) en uno u otro sentido (S1, S2), caracterizado porque el cilindro (100) comprende un elemento de compensación (5) para compensar posibles desviaciones en el desplazamiento del vástago (3) y un elemento de compensación adicional (6) sobre el que actúa la carga directamente y que se dispone sobre el elemento de compensación (5), actuando dicho elemento de compensación adicional (6) sobre el elemento de compensación (5) cuando es actuado y actuando dicho elemento de compensación (5) sobre el vástago (3) provocando su desplazamiento, siendo unas superficies de contacto (52, 60) entre ambos elementos de compensación (5, 6) circulares, de tal manera que el elemento de compensación adicional (6) puede balancearse con respecto al elemento de compensación (5) como respuesta a una mala alineación de la carga estando el elemento de compensación (5) asociado a dicho vástago (3) y comprendiendo el vástago (3), en un extremo (32) opuesto al pistón (9), un alojamiento (30) donde se aloja el elemento de compensación (5), comprendiendo el alojamiento (30) una anchura mayor que la anchura de dicho elemento de compensación (5), de tal manera que dicho elemento de compensación (5) puede moverse dentro del alojamiento (30) en una dirección de compensación (X), en uno u otro sentido, para compensar posibles desviaciones en el desplazamiento del vástago (3), comprendiendo el elemento de compensación (5) una superficie de contacto (50) que se apoya sobre una superficie de apoyo (33) del vástago (3) cuando dicho elemento de compensación (5) está alojado en el alojamiento (30) de dicho vástago (3), comprendiendo dicha superficie de contacto (50) un coeficiente de fricción que permite el deslizamiento elemento de compensación (5) sobre la superficie de apoyo (33).

Description

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Cilindro de carga para compensar fuerzas desequilibradas
SECTOR DE LA TECNICA
La presente invencion se relaciona con cilindros de carga, y mas concretamente con cilindros de carga adaptados para compensar desequilibrios en la fuerza realizada por la carga.
ESTADO ANTERIOR DE LA TECNICA
Las instalaciones para conformar material comprenden una prensa y un troquel que se dispone en la prensa. El troquel comprende una matriz y un macho entre los que se dispone un material a conformar, desplazandose el matriz hacia el macho (o viceversa) para conformarlo. Normalmente, dichos troqueles comprenden un pisador para controlar la fluencia del material de chapa, que es desplazado por el desplazamiento de la matriz (o el macho). El pisador comprende a su vez una ventana o hueco por el que asoma el macho (o la matriz) cuando dicho pisador se desplaza, conformandose asf la chapa metalica. La fuerza de pisado se consigue aplicando una fuerza sobre el pisador a traves de cilindros de la propia prensa, y dichos cilindros aumentan su fuerza a medida que se comprimen debido al desplazamiento del troquel.
Los cilindros comprenden una carcasa y un piston que delimitan una camara interior del cilindro. El piston se desplaza en el interior de la camara debido al desplazamiento del troquel, provocando la disminucion del volumen de la camara. Uno de dichos cilindros es el divulgado en, por ejemplo, el documento WO 2009043594.
Generalmente, debido al montaje del troquel y/o su uso por ejemplo, el desplazamiento provocado por el troquel en el piston no es completamente vertical y provoca que dicho piston ejerza fuerzas no deseadas contra al menos una de las paredes interiores de la carcasa del cilindro durante su desplazamiento. Asf, debido a dichas fuerzas, es comun que con el uso el piston y/o la carcasa se terminen rompiendo, siendo necesario sustituir el cilindro por uno nuevo con mas frecuencia de la deseada.
En el documento US7343846B2 se divulga un cilindro que resuelve, al menos en parte, este inconveniente, y para ello el piston comprende una pieza semicircular sobre la que se actua para provocar el desplazamiento del piston. Esta pieza se dispone de manera sustancialmente centrada con respecto al eje longitudinal del piston, y puede pivotar con respecto a dicho eje longitudinal. Cuando la superficie del troquel no es completamente horizontal, esta superficie y una superficie exterior de la pieza semicircular sobre la que se actua para provocar el desplazamiento del piston no estan alienadas, de tal manera que dicha pieza semicircular pivota con respecto al eje longitudinal alineandose con la superficie del troquel. Asf, la pieza gira para adaptarse a la inclinacion de la superficie del troquel y se ejerce siempre una fuerza vertical sobre el resto del piston, independientemente de dicha inclinacion, que se desplaza verticalmente sin generar fuerzas laterales sobre ninguna de las paredes internas de la carcasa del cilindro a causa de una desalineacion entre dicho troquel y dicho piston. De esta manera, dicha pieza semicircular soporta y/o compensa la mala alineacion entre el piston y el troquel, y evita que el cilindro se rompa debido a este problema.
El documento US5301598A divulga una unidad piston-cilindro que tiene un vastago cuya superficie inferior descansa sobre una hendidura esferica que forma parte de un piston flotante. Este piston flotante esta guiado en un piston de tipo camisa que esta compuesto por una parte de piston y por una parte de camisa. La parte de piston del piston de tipo camisa esta guiada en un cilindro que esta provisto de una abertura de suministro de un medio de presion debajo de la parte de piston y que esta cerrada por una tapa de piston. El piston flotante tiene una superficie inferior plana. El piston de tipo camisa tiene una superficie inferior plana. Cuando no se esta suministrando un medio de presion a traves de la abertura se mantiene una distancia entre la superficie inferior plana del piston flotante y la superficie inferior plana del piston de tipo camisa. La separacion se mantiene mediante una pila de resortes. Cuando se suministra un medio de presion a traves de la abertura y la superficie ligeramente curvada del vastago contacta con el elemento de ajuste, la superficie inferior del vastago actua sobre la hendidura esferica del piston flotante para provocar que la superficie inferior plana del piston flotante descanse contra el fondo del piston de tipo camisa.
EXPOSICION DE LA INVENCION
El objeto de la invencion es el de proporcionar un cilindro segun se describe en las reivindicaciones.
El cilindro de carga de la invencion comprende un cuerpo anular hueco con un primer extremo cerrado y un segundo extremo abierto, un piston alojado en el cuerpo anular que delimitan una camara de fluido, un vastago que esta alojado al menos parcialmente en el cuerpo anular a traves del segundo extremo abierto y que esta fijado al piston, y que se puede desplazar en una direccion longitudinal en uno u otro sentido, y un elemento de compensacion para compensar posibles desviaciones en el desplazamiento del vastago, que esta asociado a dicho vastago y sobre el que se actua para provocar dicho desplazamiento de dicho vastago.
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El vastago comprende en un extremo opuesto piston un alojamiento donde se aloja el elemento de compensacion. El alojamiento comprende una anchura mayor que la anchura de dicho elemento de compensacion, de tal manera que dicho elemento de compensacion puede moverse dentro del alojamiento en una direccion de compensacion, en uno u otro sentido, para compensar posibles desviaciones en el desplazamiento del vastago.
El piston comprende en un extremo un alojamiento donde se aloja el elemento de compensacion, comprendiendo el alojamiento una anchura mayor que la anchura de dicho elemento de compensacion, de tal manera que dicho elemento de compensacion puede moverse en una direccion de compensacion, en uno u otro sentido, dentro del alojamiento para compensar posibles desviaciones en el desplazamiento del piston.
Si se ejerce una fuerza desequilibrada a modo de vaiven sobre el elemento de compensacion, dicho elemento de compensacion puede moverse en la direccion de compensacion, en uno y otro sentido, dentro del alojamiento en respuesta a dicho vaiven, siendo dicho elemento de compensacion el que absorbe dicho vaiven y aplicando una fuerza vertical sobre el piston, de tal manera que el piston se desplaza verticalmente sin ejercer fuerzas laterales sobre las paredes laterales del cuerpo anular causadas por dicho vaiven. Asf, el vaiven de la fuerza que provoca el desplazamiento del piston no afecta negativamente al cilindro.
Estas y otras ventajas y caracterfsticas de la invencion se haran evidentes a la vista de las figuras y de la descripcion detallada de la invencion.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 muestra una realizacion en corte del cilindro de la invencion.
La FIG. 2 muestra en detalle unos elementos de compensacion del cilindro de la FIG. 1.
EXPOSICION DETALLADA DE LA INVENCION
En la figura 1 se muestra una realizacion del cilindro 100 de la invencion, que comprende un cuerpo anular 1 hueco con un extremo cerrado 11 y un extremo abierto 12, un piston 9 alojado en el cuerpo anular 1, y un vastago 3 que esta alojado al menos parcialmente en el cuerpo anular 1 a traves del segundo extremo 12 abierto, que esta fijado al piston 9, y que se puede desplazar en una direccion longitudinal Y en uno u otro sentido. En el cuerpo anular 1 se delimita una camara 4 con fluido entre el extremo cerrado 11 y el piston 9.
Este tipo de cilindros 100 se emplean en prensas de embuticion generalmente, y cuando la prensa realiza un estampado se actua sobre el vastago 3 provocando su desplazamiento en la direccion de desplazamiento Y en un primer sentido S1. La camara 4 comprende un fluido en su interior, preferentemente gas, y cuando el vastago 3 se desplaza en dicho primer sentido S1 el fluido se comprime al desplazarse el piston 9 solidario con dicho vastago 3, ejerciendo una fuerza F sobre dicho piston 9 que va en aumento a media que el vastago 3 sigue desplazandose en dicho primer sentido S1. Cuando se deja de actuar sobre el vastago 3, debido a la fuerza F ejercida por el fluido el piston 9, el vastago 3 retorna a su posicion inicial desplazandose en un segundo sentido S2 opuesto al primer sentido S1.
En el cilindro 100 de la invencion el vastago 3 comprende un alojamiento 30 en un extremo 32 opuesto al extremo 31 de dicho vastago 3 mediante el cual se fija al piston 9. El cilindro 100 comprende un elemento de compensacion 5 para compensar posibles desviaciones en el desplazamiento del vastago 3, que se aloja en el alojamiento de dicho vastago 3 y sobre el que actua una carga (un troquel de la prensa por ejemplo) para provocar el desplazamiento en el primer sentido S1 de dicho vastago 3. El alojamiento 30 comprende una anchura mayor que la anchura de dicho elemento de compensacion 5, de tal manera que dicho elemento de compensacion 5 puede moverse en una direccion de compensacion X, en uno y otro sentido, dentro del alojamiento 30.
La situacion ideal se da cuando la carga actua sobre el vastago 3 con una fuerza vertical. Si dicha fuerza no es vertical se considera que la carga actua sobre el vastago 3 con fuerzas desequilibradas. Asf, con el cilindro 100 de la invencion, cuando la carga actua sobre el vastago 3 con una fuerza F1 que procede de la prensa que provoca el desplazamiento de dicho vastago 3, y que sufre variaciones en la direccion de compensacion X a modo de vaiven (fuerza desequilibrada), el elemento de compensacion 5 compensa dicho vaiven desplazandose en la direccion de compensacion X Dicho elemento de compensacion 5 ejerce una fuerza vertical sobre el vastago 3 provocando que se desplace de una manera vertical en el primer sentido S1, no ejerciendo presion o fuerza alguna dicho vastago 3 sobre unas paredes laterales 13 interiores del cuerpo anular 1. De esta manera, gracias al elemento de compensacion 5 se evita o se disminuye el riesgo de que el vaiven de la prensa afecte a la vida util del cilindro 100 por una rotura prematura del vastago 3 o del cuerpo anular 1.
Cuando se dispone en el alojamiento 30 del vastago 3, una superficie de contacto 50 del elemento de compensacion 5 se apoya sobre una superficie de apoyo 33 del vastago 3, deslizandose el elemento de compensacion 5 sobre
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dicha superficie de apoyo 33 cuando se desplaza en la direccion compensacion X Por ello, la superficie de contacto 50 esta formada preferentemente por un material con coeficiente de friccion bajo, como por ejemplo el cobre, facilitandose dicho desplazamiento. Preferentemente el elemento de compensacion 5 esta formado completamente por dicho material de coeficiente de friccion bajo.
En una realizacion preferente, el elemento de compensacion 5 comprende una pluralidad de ranuras 51 en la superficie de contacto 50 que se extienden a lo largo de toda la superficie de contacto 50 y que estan adaptadas para recibir lubricante y ayudar en el deslizamiento de dicho elemento de compensacion 5. Preferentemente comprende una pluralidad de ranuras 51. El lubricante empleado puede ser cualquier lubricante conocido, aceite por ejemplo, y sirve para facilitar el desplazamiento del elemento de compensacion 5 en la direccion de compensacion X cuando sea requerido. El numero de ranuras 50 depende de las necesidades del cilindro 100, y pudiera ser suficiente en algunos casos emplear una unica ranura 51 (o incluso ninguna ranura 51). En vez de en la superficie de contacto 50 de dicho elemento de compensacion 5, la ranura (o las ranuras) puede estar dispuesta en la superficie de apoyo 33 del alojamiento 30 del vastago 3.
El cilindro 100 de la invencion puede comprender ademas un elemento de compensacion adicional 6 que se dispone sobre el elemento de compensacion 5, tal y como se muestra en las figuras 1 y 2, en contacto con dicho elemento de compensacion 5. La carga actua directamente sobre elemento de compensacion adicional 6, que transmite dicha actuacion al elemento de compensacion 5, que la transmite a su vez al vastago 3 provocandose el desplazamiento de dicho vastago 3 en el primer sentido S1. La superficie de contacto 52, 60 entre ambos elementos de compensacion 5 y 6 es circular, de tal manera que si una fuerza F1 ejercida por la carga sobre el elemento de compensacion adicional 6 no es vertical (fuerza desequilibrada) debido a una mala alineacion entre las superficies de contacto entre el vastago 3 y la carga, fuerza F1 mostrada en la figura 2 con lfnea discontinuas, dicho elemento de compensacion adicional 6 se balancea con respecto al elemento de compensacion 5 como respuesta a la mala alineacion, en una direccion de balanceo B en uno u otro sentido segun la necesidad, y transmite dicha fuerza F1 a dicho elemento de compensacion 5 de una manera sustancialmente vertical, provocandose un desplazamiento vertical del vastago 3 en el primer sentido S1.
Preferentemente, la superficie de contacto 60 del elemento de compensacion adicional 6 es concava, y la superficie de contacto 52 del elemento de compensacion 5 es convexa, aunque tambien podrfa ser al reves: la superficie de contacto 60 del elemento de compensacion adicional 6 convexa, y la superficie de contacto 52 del elemento de compensacion 5 concava.

Claims (6)

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    REIVINDICACI ONES
    1. Cilindro de carga para compensar fuerzas desequilibradas, que comprende un cuerpo anular (1) hueco con un primer extremo (11) cerrado y un segundo extremo (12) abierto, un piston (9) alojado en el cuerpo anular (1) que delimitan una camara (4) de fluido, un vastago (3) que esta alojado al menos parcialmente en el cuerpo anular (1) a traves del segundo extremo (12) abierto y que esta fijado al piston (9), y que se puede desplazar en una direccion longitudinal (Y) en uno u otro sentido (S1, S2), caracterizado porque el cilindro (100) comprende un elemento de compensacion (5) para compensar posibles desviaciones en el desplazamiento del vastago (3) y un elemento de compensacion adicional (6) sobre el que actua la carga directamente y que se dispone sobre el elemento de compensacion (5), actuando dicho elemento de compensacion adicional (6) sobre el elemento de compensacion (5) cuando es actuado y actuando dicho elemento de compensacion (5) sobre el vastago (3) provocando su desplazamiento, siendo unas superficies de contacto (52, 60) entre ambos elementos de compensacion (5, 6) circulares, de tal manera que el elemento de compensacion adicional (6) puede balancearse con respecto al elemento de compensacion (5) como respuesta a una mala alineacion de la carga estando el elemento de compensacion (5) asociado a dicho vastago (3) y comprendiendo el vastago (3), en un extremo (32) opuesto al piston (9), un alojamiento (30) donde se aloja el elemento de compensacion (5), comprendiendo el alojamiento (30) una anchura mayor que la anchura de dicho elemento de compensacion (5), de tal manera que dicho elemento de compensacion (5) puede moverse dentro del alojamiento (30) en una direccion de compensacion (X), en uno u otro sentido, para compensar posibles desviaciones en el desplazamiento del vastago (3), comprendiendo el elemento de compensacion (5) una superficie de contacto (50) que se apoya sobre una superficie de apoyo (33) del vastago (3) cuando dicho elemento de compensacion (5) esta alojado en el alojamiento (30) de dicho vastago (3), comprendiendo dicha superficie de contacto (50) un coeficiente de friccion que permite el deslizamiento elemento de compensacion (5) sobre la superficie de apoyo (33).
  2. 2. Cilindro segun la reivindicacion 1, en donde el elemento de compensacion (5) comprende al menos una ranura (51) en la superficie de contacto (50).
  3. 3. Cilindro segun la reivindicacion 1, en donde la superficie de apoyo (33) del vastago (3) comprende al menos una ranura (51).
  4. 4. Cilindro segun cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, en donde la ranura (51) se extiende a lo largo de toda la superficie (50; 33) donde esta dispuesta.
  5. 5. Cilindro segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la superficie de contacto (60) del elemento de compensacion adicional (6) es concava, y la superficie de contacto (52) del elemento de compensacion (5) es convexa.
  6. 6. Cilindro segun la reivindicacion 5, en donde la superficie de contacto (60) del elemento de compensacion adicional (6) es convexa, y la superficie de contacto (52) del elemento de compensacion (5) es concava.
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