ES2900551T3 - Equipo y procedimiento para revirar cigüeñales - Google Patents

Abstract

Equipo y método para revirar cigüeñales (A), que comprende tres módulos (1), cada uno comprendiendo un útil superior (1') e inferior (1'') que tienen una cara interna por la que quedan enfrentados, teniendo cada útil (1', 1'') una cavidad en dicha cara interna cuya geometría se corresponde con la forma exterior de una muñequilla del cigüeñal (A) a revirar, de manera que la cavidad definida por los útiles (1', 1'') enfrentados de un mismo módulo (1) se corresponde con la forma exterior completa de la muñequilla, donde los útiles (1', 1'') de cada módulo (1) están dispuestos sobre un elemento de soporte (2) que puede girar de manera independiente respecto a un eje de giro (3) que coincide con un eje longitudinal (A') del cigüeñal (A) cuando dicho cigüeñal (A) está dispuesto en el equipo, donde los útiles (1', 1'') de cada módulo (1) únicamente pueden efectuar un desplazamiento lineal respecto del elemento de soporte (2) en el que están dispuestos, siendo dicho desplazamiento lineal perpendicular al eje de giro (3).

Description

DESCRIPCIÓN

Equipo y procedimiento para revirar cigüeñales

Campo técnico de la invención

La presente invención tiene aplicación en la industria mecánica, y más concretamente en el ámbito de los equipos para la fabricación de cigüeñales.

Antecedentes de la invención

En la actualidad existen diferentes configuraciones o tipologías de cigüeñal, determinadas por las características del motor del que dicho cigüeñal forma parte. La principal característica del cigüeñal es el número de muñequillas, que se corresponde con el número de cilindros que tiene el motor. Además, las muñequillas pueden estar dispuestas de acuerdo con diferentes ángulos en función de su número, en correspondencia con el número de cilindros del motor y su disposición, ya sea en línea, para motores de 3 a 6 cilindros, o en V, para motores de 6 y 8 cilindros.

En algunos casos, una de las operaciones finales en la fabricación de cigüeñales, una vez que se tiene el cigüeñal forjado y se ha cortado la rebaba sobrante, es el revirado. El revirado consiste en realizar una torsión respecto al eje longitudinal del cigüeñal, para colocar cada muñequilla en la posición angular correspondiente. En otras palabras, mediante dicha operación se giran las diferentes muñequillas de acuerdo con la orientación final que tengan que tener en función de la tipología del motor. Los equipos de revirado de cigüeñales utilizados hoy en día están formados principalmente por una prensa hidráulica con un cilindro principal, su correspondiente bastidor, una placa base superior y una placa base inferior. Habitualmente, el cilindro principal de la prensa actúa directamente sobre la placa base superior, a la que está fijada un portaherramientas superior, también denominado como luneta superior, que se mantiene fijo. Para el giro de las muñequillas, los equipos comprenden habitualmente dos árboles de revirado, situados a cada lado de la placa base inferior. Dichos árboles de revirado transmiten el giro a un portaherramientas inferior, y son actuados mediante dos o cuatro cilindros de revirado.

El documento JP 2001 259747 desvela una prensa formadora con una pluralidad de troqueles retorcidos que se mantienen rotativamente con una pluralidad de guías de rotación. El documento también desvela un procedimiento para formar cigüeñales. Este documento constituye la base del preámbulo de la presente reivindicación 1.

Uno de los aspectos críticos que hay que tener en consideración en el diseño de los cigüeñales, habida cuenta de los equipos para su fabricación anteriormente descritos, son las tensiones derivadas de los momentos que se crean por hacer el revirado con la prensa en dos fases, es decir, mediante dos golpes, uno para la actuación del cilindro principal y otro para los cilindros de revirado, por lo que no hay simultaneidad en las fases. El inconveniente directo de este aspecto es que la operación en dos fases que se realiza en los equipos actuales lleva implícita unas deformaciones considerables, que hacen necesaria una operación final de calibrado, para conseguir las tolerancias requeridas en el cigüeñal, lo cual encarece y ralentiza el procedimiento de fabricación. Además, tal y como se desprende de la divulgación anterior, se requiere una maquinaria grande, que es pesada y tiene un coste elevado.

Por su parte, tal y como se mencionaba anteriormente, el utillaje de revirado utilizado en la actualidad comprende un utillaje partido formado por unas lunetas superiores e inferiores, siendo unas fijas y otras móviles, es decir, que pueden girar respecto del eje longitudinal del cigüeñal, donde las lunetas móviles se apoyan sobre rodillos. Todas las lunetas se montan sobre una placa base inferior y una placa base superior. Las distancias entre las lunetas son ajustables, de tal manera que las distancias y el número de lunetas se fijan a las placas base en función de la tipología de cigüeñal a revirar.

Inicialmente, se coloca el cigüeñal forjado sobre la parte interior del utillaje partido. Cuando se inicia la carrera del cabezal superior móvil de la prensa, el cigüeñal queda posicionado por medio de las lunetas inferiores una vez que el cabezal superior ha descendido completamente y el cigüeñal está amarrado, se realiza el procedimiento de revirado mediante el giro de las lunetas móviles, que se materializan como discos partidos que giran un ángulo prefijado mediante el árbol del revirado delantero y el árbol de revirado trasero que incorpora el equipo. Los árboles de revirado se encuentran a ambos lados de un eje central de la máquina y se apoyan en el bastidor de la propia prensa. Estos árboles son los que transmiten el par a las lunetas de revirado. Las muñequillas amarradas por las lunetas móviles, describen, por tanto, un arco de circunferencia hasta situarse en la posición angular requerida. El ángulo de revirado se regula ajustando la carrera del cilindro de revirado. A modo de ejemplo, en los casos de cigüeñales con tres, cuatro o seis muñequillas con ángulos de 120°, 90° o 60° respectivamente, se puede realizar el revirado con solo dos árboles de revirado, de tal manera que todas las muñequillas se pueden posicionar con un determinado valor de ángulo de revirado, es decir, distinto de 0°. Sin embargo, en el caso de cigüeñales de cinco muñequillas y un ángulo de 72° se precisan dos árboles de revirado adicionales, ya que solo dos muñequillas pueden ser posicionadas con el mismo ángulo de revirado. Obviamente, esto complica aún más el equipo y el procedimiento.

Una vez finalizado el procedimiento de revirado, el cabezal superior se desplaza nuevamente al punto muerto superior, activándose simultáneamente los expulsores inferiores y superiores. El cigüeñal ya revirado queda suspendido sobre los expulsores inferiores. Las lunetas móviles inferiores retornan a su posición inicial como consecuencia del descenso de los árboles de revirado. Las semilunetas móviles del cabezal superior son retraídas a su posición inicial a través de cilindros neumáticos. A partir de este momento se puede extraer el cigüeñal.

Una vez expuesto en detalle todo el procedimiento, se comprende que, debido a la complejidad geométrica del utillaje requerido, se producen deformaciones excesivas en el cigüeñal revirado lo que hace necesario realizar una operación de calibrado final. Dichas deformaciones son, en gran medida, debidas los huecos que es necesario realizar en el utillaje, para la apertura del mismo y a las tensiones inherentes al procedimiento de revirado. Además, tal y como se ha comentado, el caso de revirado de cigüeñales de cinco cilindros, implica una dificultad añadida, ya que es necesario forjar con superficie de partición no plana, además de ser necesario un revirado final, lo que complica aún más todo el procedimiento.

Descripción de la invención

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un equipo para revirar cigüeñales, que permite reducir las deformaciones del cigüeñal revirado y simplificar el diseño del utillaje correspondiente. El equipo que la invención propone comprende un utillaje que comprende al menos tres módulos de revirado, donde cada módulo de revirado a su vez comprende una herramienta superior y una herramienta inferior. las herramientas tienen una cara interna por la que pueden quedar enfrentados. Cada herramienta tiene una cavidad en dicha cara interna cuya geometría se corresponde con una parte de la forma exterior específica de una muñequilla del cigüeñal a revirar, de tal manera que la cavidad definida por las herramientas enfrentadas de un mismo módulo de revirado se corresponde con la forma exterior completa de la muñequilla. En otras palabras, la forma de la huella del utillaje coincide al 100 % con la del tramo de cigüeñal.

De este modo, no se producen holguras significativas entre las herramientas y las formas del tramo de cigüeñal a revirar.

A su vez, el cigüeñal tiene un eje longitudinal y se puede disponer de manera que una muñequilla quede alojada en la cavidad definida por la herramienta inferior de uno de los módulos de revirado, preferentemente uno que no vaya a girar, tal y como se explica más adelante. De acuerdo con la invención, las herramientas de cada módulo de revirado están dispuestas sobre un elemento de soporte, donde al menos dos elementos de soporte, también denominados bastidores de giro, pueden girar de manera independiente, en lo relativo a velocidad de giro, ángulo y sentido, respecto a un eje de giro que coincide con el eje longitudinal del cigüeñal cuando dicho cigüeñal está dispuesto en el equipo. Asimismo, las herramientas de un mismo módulo de revirado únicamente pueden efectuar un desplazamiento lineal respecto del elemento de soporte en el que están dispuestos, siendo dicho desplazamiento lineal perpendicular al eje de giro.

De este modo en lugar de utilizar una prensa con mordazas adaptadas en la que se obtiene el cigüeñal tras varios giros y subidas del accionamiento, tal y como se hace en el estado de la técnica, la invención propone una solución modular en la que se realizan todos los giros a la vez, es decir simultáneamente, lo que reducen tensiones y holguras, evitando deformaciones excesivas. Lo que permite prescindir de un calibrado posterior.

Además, a la hora de abrir las herramientas, el equipo y el procedimiento son mucho más sencillos, dado que en la separación de las herramientas hay un movimiento relativo de acuerdo con un eje perpendicular al eje de giro. En el estado de la técnica era mucho más complicado el diseño de las mordazas y se producían tensiones muy elevadas por la complicación en la fase de separación de las mordazas. Al salvar esto la invención permite hacer mordazas más sencillas, tal como las anteriormente descritas e incluso prescindir de un posterior calibrado. En el caso de la invención, los utillajes permiten su apertura en la dirección transversal al eje longitudinal del cigüeñal, después del giro. En el estado de la técnica había que diseñar el utillaje para permitir su apertura siempre de acuerdo con la dirección vertical. Por lo tanto, en el caso de la invención las tolerancias dimensionales de la pieza son mucho más ajustadas, siendo esto lo que permite suprimir el procedimiento de calibrado posterior.

Se contempla la posibilidad de que al menos un elemento de soporte pueda desplazarse longitudinalmente en la dirección del eje de giro.

Asimismo, se contempla que el desplazamiento longitudinal de las herramientas de cada módulo de revirado se realice mediante primeros medios de accionamiento montados en el propio elemento de soporte. Lo que permite la actuación independiente de cada módulo de revirado.

En este sentido, también se contempla que el movimiento de giro independiente de cada elemento de soporte respecto del eje de giro se realice mediante segundos medios de accionamiento.

A su vez, el desplazamiento longitudinal de cada elemento de soporte en la dirección del eje de giro se puede realizar mediante terceros medios de accionamiento.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para revirar cigüeñales, dicho procedimiento comprende utilizar un equipo tal como el anteriormente descrito.

El procedimiento comprende las siguientes etapas:

- disponer un cigüeñal forjado a revirar con una muñequilla parcialmente alojada en la cavidad de una herramienta inferior de un módulo de revirado que no puede desplazarse ni girar respecto del eje de giro,

- desplazar longitudinalmente las herramientas de cada módulo de revirado para que queden a la distancia necesaria, de acuerdo con el cigüeñal a revirar (actúan los terceros medios de accionamiento),

- desplazar radialmente las herramientas de cada módulo de revirado de tal manera que sus caras internas queden enfrentadas y cada muñequilla quede completamente alojada en su correspondiente cavidad definida por las herramientas de cada módulo de revirado enfrentadas (actúan los primeros medios de accionamiento),

- girar simultáneamente cada elemento de soporte, con sentido de giro independiente, aunque también se contempla que la velocidad, y por tanto el ángulo lo sean, respecto al eje de giro de acuerdo con la posición angular requerida para cada muñequilla (actúan los segundos medios de accionamiento),

- desplazar radialmente las herramientas de cada módulo de revirado de tal manera que sus caras internas queden en posición abierta y cada muñequilla quede solamente alojada en el módulo que no gira, (actúan los primeros medios de accionamiento),

- desplazar longitudinalmente las herramientas de cada módulo de revirado para que queden separadas entre sí a la vez que se giran los elementos de soporte en sentido contrario al anterior, (actúan conjuntamente los segundos y terceros medios de accionamiento).

De este modo se reducen, tal y como ya se ha comentado, las tensiones, habida cuenta de la simultaneidad y combinación de movimientos giro y desplazamiento. En el caso del estado de la técnica no hay combinación ni simultaneidad de movimientos de giro y longitudinales, lo que hace que el cigüeñal sufra más y se generen tensiones innecesarias.

Asimismo, se contempla que, de manera combinada al desplazamiento longitudinal de las herramientas de cada módulo de revirado para que queden separadas entre sí, el procedimiento comprenda desplazar longitudinalmente los elementos de soporte correspondientes en la dirección del eje de giro para su alejamiento relativo.

Lo anterior hace que todos los movimientos están aún más integrados, lo que contribuye a reducir tiempos de procedimiento y minimizar las tensiones generadas.

Breve descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra dos vistas esquemáticas en despiece de una realización del utillaje que la invención propone, en la que se han representado las herramientas superior e inferior correspondientes a tres módulos de revirado, pudiendo apreciarse en la vista a) que la forma interior de dichas herramientas se corresponde con la forma exterior de la muñequilla correspondiente del cigüeñal representado en la vista b).

Las figuras 2 a 10 muestran una secuencia de operación de una realización del equipo de la invención, la cual comprende tres módulos de revirado y su accionamiento es eléctrico e hidráulico, donde cada figura consta de tres vistas que se corresponden con un alzado, vista a), una perspectiva, vista b), y un detalle ampliado, igualmente en perspectiva, del mismo instante representado en cada figura.

La figura 11 muestra tres vistas, correspondientes con un instante tal como el representado en la figura 9, de otra realización del equipo de la invención, que en este caso comprende tres módulos de revirado y tiene accionamiento exclusivamente hidráulico.

Las figuras 12 muestra tres vistas, correspondientes con un instante tal como el representado en la figura 2, de otra realización del equipo, que comprende cinco módulos de revirado y tiene accionamiento exclusivamente hidráulico.

Realización preferente de la invención

A la vista de los dibujos descritos, se puede observar cómo en una de las posibles realizaciones de la invención, el equipo para revirar cigüeñales (A) propuesto por la invención comprende al menos tres módulos de revirado (1); en el caso representado en las figuras 1 a 11 hay tres, mientras que en la figura 12 hay cinco.

Cada módulo de revirado (1) a su vez comprende una herramienta superior (1') y una herramienta inferior (1''), donde dichas herramientas (1', 1'') tienen una cara interna por la que pueden quedar enfrentados, teniendo cada herramienta (1', 1'') una cavidad en dicha cara interna cuya geometría se corresponde con una parte de la forma exterior de una muñequilla del cigüeñal (A) a revirar, de tal manera que la cavidad definida por las herramientas (1', 1'') enfrentadas de un mismo módulo de revirado (1) se corresponde con la forma exterior completa de la muñequilla.

Tal y como se aprecia en los dibujos el cigüeñal (A) tiene un eje longitudinal (A') y se puede disponer de tal manera que una muñequilla quede alojada en la cavidad definida por las herramientas (1', 1'') enfrentadas de dicho al menos un módulo de revirado (1).

Como se puede ver en los dibujos, las herramientas (1', 1'') de cada módulo de revirado (1) están dispuestas sobre un elemento de soporte (2) que puede girar de manera independiente respecto a un eje de giro (3) que coincide con el eje longitudinal (A') del cigüeñal (A) cuando dicho cigüeñal (A) está dispuesto en el equipo.

En el caso de los dibujos, el elemento soporte (2) correspondiente al módulo de revirado central (1) no gira ni se desplaza en ningún caso en la dirección del eje de rotación (3), aunque la invención contempla igualmente una realización en la que puede girar y desplazarse. Asimismo, en el caso de las figuras 2 a 11, por motivos de claridad, no se ha representado el elemento de soporte (2) correspondiente al módulo central (1). En definitiva, salvo en una tipología en concreto, habitualmente siempre hay una muñequilla que no hay que girar.

Las herramientas (1', 1'') de un mismo módulo de revirado (1) únicamente pueden efectuar un desplazamiento lineal respecto del elemento de soporte (2) en el que están dispuestas, siendo dicho desplazamiento lineal perpendicular al eje de giro (3).

Los elementos de soporte (2) pueden desplazarse longitudinalmente en la dirección del eje de rotación (3) para acercarse entre sí en la dirección hacia el módulo de revirado central (1). Para ello, el equipo cuenta obviamente con una cama que sirve de base y soporte para toda la estructura y elementos del equipo e incorpora las guías correspondientes para el desplazamiento longitudinal de los elementos de soporte (2).

Por su parte, el desplazamiento longitudinal de las herramientas (1', 1'') de cada módulo de revirado (1) se realiza mediante primeros medios de accionamiento (4) montados en el propio elemento de soporte (2).

El movimiento de giro independiente de cada elemento de soporte (2) respecto del eje de giro (3) se realiza mediante segundos medios de accionamiento (5).

Asimismo, el desplazamiento longitudinal de cada elemento de soporte (2) en la dirección del eje de giro (3) se realiza mediante terceros medios de accionamiento (6).

En todas las realizaciones representadas, los primeros medios de accionamiento (4) y los terceros medios de accionamiento (6) son medios de conducción hidráulica, pero podrían ser neumáticos o de otro tipo. Asimismo, en la realización representada en las figuras 2 a 10 los segundos (5) medios de accionamiento son eléctricos, mientras que en la realización de la figura 11 son hidráulicos.

Tal y como se mencionó anteriormente, en las realizaciones representadas en las figuras 2 a 11, el equipo comprende tres módulos de revirado (1) de los cuales el central no puede desplazarse ni girar respecto del eje de giro (3).

En la realización representada en la figura 12, el equipo comprende cinco módulos de revirado (1) de los cuales el central, igualmente, no puede desplazarse ni girar respecto del eje de giro (3).

Como se deduce de lo anterior y de las secuencias representadas en los dibujos, se entiende en el caso de la invención que el desrrevirado, es decir, la rotación de los elementos de soporte (2) en la dirección opuesta con respecto a la torsión, una vez efectuadas las rotaciones requeridas, se realiza en combinación con la expulsión/apertura, lo que además permite acceder al cigüeñal desde la parte delantera.

Entre las diferentes posibilidades de diseño, se contempla el utillaje con doble guía en la parte trasera, así como la posibilidad de incluir centradores rigidizadores, tal como pasadores como elementos tipo escuadra/tirante.

El cilindro de cierre y apertura no pasa por el área central del módulo, sino que dispone dos cilindros y los hace pasar por el área exterior del módulo, también se propone como una alternativa para evitar interferencias.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Equipo para revirar cigüeñales (A), caracterizado porque comprende al menos tres módulos de revirado (1), en el que cada módulo de revirado (1) comprende una herramienta superior (1') y una herramienta inferior (1"), en el que dichas herramientas (1', 1") tienen una cara interna por medio de la cual se enfrentan entre sí, teniendo cada herramienta (1', 1") en dicha cara interna una cavidad cuya geometría corresponde con una porción de la forma exterior de una muñequilla del cigüeñal (A) a revirar, de tal modo que la cavidad definida por las herramientas enfrentadas (1', 1") de un mismo módulo de revirado (1) corresponde a la forma exterior completa de la muñequilla, en el que las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) están dispuestas sobre un elemento de soporte (2), en el que al menos dos elementos de soporte (2) puedan girar de forma independiente con respecto a un eje de rotación (3) que coincide con un eje longitudinal (A') del cigüeñal (A) cuando dicho cigüeñal (A) esté dispuesto en el equipo, caracterizado porque las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) solo pueden efectuar un desplazamiento lineal con respecto al elemento de soporte (2) en el que están dispuestos, siendo dicho desplazamiento lineal perpendicular al eje de rotación (3), en el que al menos un elemento de soporte (2) puede desplazarse longitudinalmente en la dirección del eje de rotación (3).

2. Equipo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el desplazamiento radial de las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) se realiza por primeros medios de accionamiento (4) montados en el elemento de soporte real (2).

3. Equipo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el movimiento de rotación independiente de cada elemento de soporte (2) con respecto al eje de rotación (3) se realiza por segundos medios de accionamiento (5).

4. Equipo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el desplazamiento longitudinal de cada elemento de soporte (2) en la dirección del eje de rotación (3) se realiza por terceros medios de accionamiento (6).

5. Equipo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que los primeros medios de accionamiento (4) y los terceros medios de accionamiento (6) son medios de accionamiento hidráulico.

6. Equipo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo medio de accionamiento (5) puede seleccionarse entre medios de accionamiento eléctricos e hidráulicos.

7. Equipo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprenden tres módulos de revirado (1), el central de los cuales no puede desplazarse ni girar con respecto al eje de rotación (3).

8. Equipo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprenden cinco módulos de revirado (1), el central de los cuales no puede desplazarse ni girar con respecto al eje de rotación (3).

9. Procedimiento para revirar cigüeñales (A) que comprende el uso del equipo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas:

- disponer un cigüeñal forjado (A) a revirar con una muñequilla parcialmente alojado en la cavidad de una herramienta inferior (1") de un módulo de revirado (1) que no puede desplazarse ni girar con respecto al eje de rotación (3),

- desplazar longitudinalmente las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) de modo que estén situadas a la distancia requerida

- desplazar radialmente las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) de tal modo que sus caras interiores estén enfrentadas entre sí y cada muñequilla esté alojada completamente en su cavidad correspondiente definida por las herramientas enfrentadas (1', 1") de cada módulo de revirado (1),

- girar simultáneamente cada elemento de soporte (2), con una dirección de rotación independiente, con respecto al eje de rotación (3) de acuerdo con la posición angular requerida para cada muñequilla,

- desplazar radialmente las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) de tal modo que sus caras internas estén abiertas y cada muñequilla esté alojada únicamente en el módulo que no gira,

- desplazar longitudinalmente las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) para que estén separadas entre sí al mismo tiempo que los elementos de soporte (2) giran en la dirección opuesta a la anterior.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho procedimiento comprende, en combinación con el desplazamiento longitudinal de las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) de tal manera que sus caras internas estén una frente a la otra, desplazando longitudinalmente los elementos de soporte correspondientes (2) en la dirección del eje de rotación (3) para su movimiento relativo acercándose entre sí.

11. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10 en el que dicho procedimiento comprende, en combinación con el desplazamiento radial de las herramientas (1', 1") de cada módulo de revirado (1) de modo que se separen entre sí, desplazar longitudinalmente los elementos de soporte correspondientes (2) en la dirección del eje de rotación (3) para su movimiento relativo alejándose el uno del otro.