WO1995030852A1 - Servomecanismo de limitacion de par - Google Patents

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WO1995030852A1
WO1995030852A1 PCT/ES1995/000051 ES9500051W WO9530852A1 WO 1995030852 A1 WO1995030852 A1 WO 1995030852A1 ES 9500051 W ES9500051 W ES 9500051W WO 9530852 A1 WO9530852 A1 WO 9530852A1
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torque
servomechanism
movement
energy
output
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PCT/ES1995/000051
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Salvador Sastre Del Rio
Original Assignee
Centralair, S.A.
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    • F16D43/08Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by angular speed with centrifugal masses actuating axially a movable pressure ring or the like the pressure ring actuating friction plates, cones or similar axially-movable friction surfaces
    • F16D43/10Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by angular speed with centrifugal masses actuating axially a movable pressure ring or the like the pressure ring actuating friction plates, cones or similar axially-movable friction surfaces the centrifugal masses acting directly on the pressure ring, no other actuating mechanism for the pressure ring being provided
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • the present invention refers to a mechanical-kinetic servo mechanism of limitation and instantaneous retention of the torque transmitted from a jee or inlet mechanism to an outlet, which, applied to valve drives or of other uses, allow to control the problems of delay of electrical or electronic signal and of accumulated inertia, even taking advantage of them for other uses.
  • This invention is developed mainly directed to the mechanisms of actuation of valves of passage and closing of fluids, where the variety of the same ones and the circumstances of the process demand certain characteristics.
  • this does not mean that we reduce its possible scope of application to said field, but that any field of the technique that requires a limitation of the transmitted torque with certain characteristics (explained below) can apply said invention or some derivation her.
  • Said servomechanism has a series of relevant and advantageous characteristics, compared to other mechanisms currently used for the same purpose, and has the following particularities: a) The transformation of manual energy
  • the satellite carrier wheels Upon reaching a predetermined torque, the satellite carrier wheels are stopped or vice versa and the braked wheel is released, causing the power cut to be applied.
  • An axle provided with a thread or similar, axially movable and acting on a conical cam portion that causes the power cut when a predetermined torque is exceeded can also be used.
  • This predetermined torque initially and reached is the sum of a mechanical torque provided by the motor, plus the kinetic torque available due to the inertia of the motor itself and the moving masses, which allows to apply much smaller motors; even adding additional masses of inertia to increase said kinetic energy available.
  • a handwheel or auxiliary crank in cases of emergency or for specific needs, in such a way that preference is given to the usual energy contribution over the manual and with the particularity that the lever is not necessary.
  • clutch-disengagement which not only prevents accidents due to lack of synchronism, but also reduces downtime in preparation for maneuver in critical emergency circumstances.
  • centrifugal clutch which, in addition to having the steering wheel connected while the engine is idle, when the latter is connected, disconnects the steering wheel and, through a neutral position, proceeds to connect the engine to the input shaft of the planetary mechanism, at an almost regime speed.
  • d ' To take advantage of the centrifugal clutch or similar centrifugal mechanism to achieve a self-regulation of the interlocking of the limiter and torque regulator group. Thus, depending on the speed, a greater or lesser torque is achieved to achieve instant release of the circumstantially mobile part.
  • This irreversibility mechanism allows maintaining a high overall performance by allowing the reversibility of other elements of the actuator-valve assembly. f) That of using a mechanical interlocking control, either manual, or automatic mechanical or electrical, electronic, magnetic, pneumatic, hydraulic, or in combination of the first one with each of the remaining ones, to bypass the torque limiters mechanical.
  • the function of manual interlocking, in emergencies, is to use the maximum torque available once or several times, to accumulate the maximum torque through the irreversibility mechanism as much as necessary.
  • the mission of the automatic interlock mechanical interlocking is Bridging the mechanical torque limiter so that, selectively, the maximum torque available during the preset period or periods can be used.
  • flywheel, clutch and interlocking that of being able to obtain forces greater than those produced by the maximum torque of the engine, without the need for successive starts, by using the clutch centrifuge. Indeed, when reaching the maximum torque and decreasing the number of revolutions, the engine is disengaged and without stopping it, although already turning in a vacuum, it recovers the speed until it returns to clutch again, providing again the kinetic energy in addition to the torque maximum mechanical
  • This operation can be repeated as many times as necessary, being limited by the heating of the engine.
  • h) The one of general check of pairs, in the set of intermediate elements, through the circumstantially mobile piece and when it is released, obtaining data by direct measurement, mechanical, electrical, electronic, etc., or by means of a microprocessor , a computer and a printer.
  • i) The specific and very precise check of efforts in the output stem of the mechanism, for direct actuation of the valve or other actuated element, by incorporation into the mechanism of a load cell for its direct, mechanical, electrical, electronic measurement, etc., or for indirect measurement and graphic recording by means of a microprocessor, a computer and a printer.
  • the mechanism that the invention proposes has its application in the industry in general and particularly, in the maneuver of valves for conduction and closing of fluids, robotics, machine tools, conveyor belts and thrust cylinders, between others. These maneuvers can be performed directly, or, through reducers, couplings, nuts, transmissions and other known devices. m) To have a maximum regulated torque that is self-regulating depending on the speed acquired by said mechanism.
  • Actuators or mechanisms of action for transferring mechanical energy from an entrance to an exit existing on the market, generally includes a floating endless system, supported at its ends by elastic elements and a crown that, when turning, when it encounters an obstacle or reaches the end of its path , the auger travels by cutting the motor current.
  • These mechanisms of action present a series of drawbacks, which will be exposed, determined by the basic concept of implementation that they apply and that have been tried to solve in very different ways, although without attacking said basic concept of realization.
  • the actuator manufacturers incorporate an additional microswitch, of course (supposedly) synchronized (travel limiter) with the torque limiter. This synchronization disappears as soon as minimum temperature variations occur, again considering the possibility of destruction of the valve.
  • these actuators have two drawbacks that can lead, at medium and high output speeds (100 to 300 mm / min., Depending on the type of valve), to reach values of the excessive output torque and well above the values preset by said control switches. This excess for output also causes significant damage to the actuated valve.
  • US 3921264 also deals with a mechanism formed by two planetary reducers.
  • the outer crown is fixed by means of a solenoid that is energized parallel to the motor.
  • the current stops reaching said solenoid and, therefore, and totally releases the crown or outer wheel of the planetarium. In this way, no torque is transmitted through the planetary reducer as of this moment.
  • This embodiment does not solve the problem of electrical delay but even worsens it by using an electrically excited solenoid. Once this delay has been fulfilled if the torque transmission is completely disconnected, avoiding the problem of accumulated inertia. In any case, it would only serve to "absorb" accumulated inertia of limiting value since, otherwise, the outer crown would keep rotating with too much accumulated kinetic energy and the electrical signal delay would be even greater than usual with the problems that entails ⁇ goes.
  • the flywheel is also used to fine-tune the travel limiter of the actuator mechanism with which mechanical energy is transferred from an input to an output.
  • the mechanical-kinetic servo mechanism of limitation and instantaneous retention of the torque transmitted from an input shaft or mechanism to an output one which is the object of the present invention. tion, consists of the following:
  • Mechanical energy and its corresponding kinetic energy are received from a motor or input shaft, a part of the energy received being transferred to an output, and control means exist so that the energy transferred to the output does not exceed a certain level.
  • the energy received at the input is broken down into: an energy applied to the output to act on equipment such as a valve or other device, and an excess energy that is used to achieve a relative movement between an element of contact and a surface with suitable geometric profile of a circumstantially mobile part.
  • the contact element transmits a pressure assisted by a torque limiting (and regulating) group and the displacement of the external configuration of the circumstantially mobile part (angular, axial or composite depending on its constitution) determines a more or less progressive increase in the pressure depending on the form adopted for said configuration braking the excess energy, once the motor power cut has occurred as a result of this displacement. Said power cut from the input to the output of the mechanism is instantaneous and sudden.
  • This mechanism can be considered composed of three parts or modules.
  • the first and most important part is the entry of the mechanism.
  • the second is between the first and the engine and is presented with a centrifugal clutch and manual control although some solution may not need this part.
  • the third part corresponds to the output of the mechanism and connection with the actuated element, and can be presented in four different variants. These three parts considered have their own independent functionality and can constitute perfectly differentiated modules, whereas when they are presented grouped, for reasons of manufacturing and practical use, they constitute a single module.
  • Said irreversibility mechanism is used to retain the circumstantial or final stop, as well as the transmitted effort.
  • Said irreversibility mechanism, combined with the centrifugal clutch also allows higher forces to be obtained by successive accumulations of kinetic energy in the engine; this curve being higher than that produced by the maximum torque.
  • Several solutions are presented in the input module, in order to limit the torque transmission from the input shaft or mechanism to the output. All of them are based on a circumferentially mobile part that is usually braked by a fixed or mobile torque and regulator group.
  • This limiter and torque regulator element is formed by elastic elements that apply their pressure against the external configuration of said circumstantially movable part through one or more contact elements, such that when a torque is exceeded
  • said circumstantially movable part is released, beginning its relative movement and, due to its configuration, to cause the instantaneous cut of the input energy by means of a device incorporated for this purpose.
  • the different solutions for said input module vary in the geometry that the circumferentially mobile part adopts and in the relative movement that it acquires upon being released. Maintaining the same concept of instantaneous breakdown of the transmitted torque, releasing or harnessing the excess energy, when said circumstantially movable part is released by the said torque limiting group.
  • the circumferentially movable part is the crazy central outer wheel of a planetary gear mechanism, whose satellites engage in the inner part of said crazy wheel. This is usually braked by said limiting group and torque regulator.
  • said circumferentially movable part is the satellite carrier element of a planetary gear mechanism, dragged by said satellites and usually being braked by said limiting and torque regulator group.
  • the circumferentially movable part is a piece with a predetermined shape that can only acquire longitudinal movement along its axis, never turning movement. Being usually braked by said limiting and torque regulator group.
  • the circumstantially movable part is equipped with a geome- Default tria, similar to the previous solution.
  • its movement is customary, with a longitudinal displacement when said part is released by the limiter and torque regulator group, which only prevents said longitudinal movement, not that of rotation, since this element rotates in solidarity with said part.
  • a series of auxiliary or secondary devices are provided, which are activated when said circumstantially moving part moves, when released by the torque limiter and regulator group; according to said rotation or translation movement (power cut-off, damping, measuring device, etc.).
  • a device is also provided that allows the circumstantial interlocking of the moving part, avoiding its relative displacement.
  • the irreversible element transmits the torque from the input shaft to the output shaft and during this transmission any movement of the output shaft in the opposite direction of rotation is blocked.
  • the circular movement of its main nut can be transformed into linear, through a double threaded sleeve, the male in the main nut and the female at the end of the spindle, which can move but not turn.
  • the threads can function alternatively as such, or as helical keyways dependent on an element of rigid or flexible connection, as well as stops, resulting in greater speed and less effort in the linear displacement of the spindle when the minor thread acts as a helical keyway and the smaller one acts as a thread; and less speed and greater effort when both work in a reciprocal way.
  • the rotation of the main nut is reversed, the spindle is removed through the minor thread, and when this thread stops, the speed spindle increases in its movement through the larger diameter thread, until it reaches its preset position being willing to repeat the cycle completely or partially.
  • Figure la. It is a partially sectioned plan view of the input module.
  • Figure Ib. It is a cross section of what is shown in figure la.
  • Figure le It is a cross section of the input module (a.l.) with the irreversibility module (w) and the output module (f) mounted.
  • Figure 2a.- It is a sectional view of the entire mechanism, on an actuated equipment.
  • Figure 2b It is a section along the line B-B of Figure 2a.
  • Figure 3.1. It is a partial longitudinal view of the rotating output module (Cl).
  • Figure 3.2.- It is a sectioned view, similar to Figure 3.1, of the threaded output module (C2).
  • Figure 3.3a It is a partial longitudinal and sectional view of the output module with multiplier I (h), being able to observe how the effect has already occurred of greater thrust and the mechanism is arranged to initiate the backward movement.
  • Figure 3.3c- It is a view similar to Figures 3.3a and 3.3b, where the moment in which the thread of the main nut becomes a helical key is observed, while the thread of the small nut ceases to be a keyway and in its turn displaces the spindle longitudinally.
  • Figure 3.4.- It is a sectional view of the output module with multiplier (II) - (C4).
  • Figure 4.a It is a cross section of the input module (a.2.).
  • Figure 4.b It is a sectional view of the whole mechanism, adopting said input module (a.2.).
  • Figure 4.c It is a section along the V-V line of Figure 4b.
  • Figure 5.a It is a cross section of the input module (a.3.) Including the motor (100) as the energy input element of the mechanism.
  • Figure 5.b It is a sectional view of the mechanism as a whole, adopting input module (a.3.), Multiplied 1 (h), irreversibility module (w), checking of the rod effort ( ⁇ o) and re-tightening signal of the gasket ( £).
  • Figure 5.c It is a cross section of the input module (a.3.), Taking an axis (71) as an input element instead of the motor (100).
  • Figure 5.d It is a section along the line A-A of Figures 5a and 5c.
  • Figure 6.a It is a cross section of the input module (a.4).
  • Figure 6.b It is a sectional view of the mechanism, adopting said input module (a.4.), The irreversibility module (w) and the motor (100).
  • Figure 6.c It is a section along the line Z-Z of Figure 6.b.
  • Figure 6.d It is a section along the line X-X of Figure 6.b.
  • Figure 7.a It is a sectional view of an assembly in which an auger-curtain reduction mechanism has been adopted at the exit of the input module (a.3.). DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
  • the mechanism for transferring mechanical energy from an input to an output in a controllable way includes:
  • the planetary transmission group (al) consists of a planetary gear mechanism that has two (or more) central wheels (in figure 1, the pinion 1 and the idler 2 and, at least, a portable arm 3 , with their corresponding satellites 4 whose locations and functional characteristics (when their functional complexity so requires) are described below:
  • central wheel of the planetary mechanism normally braked by one or more contact elements (ratchets in figure 1, a single one, part 5, which is housed in a configuration (in figure 1, a notch ) ready for this purpose in this wheel 2).
  • the external configuration of this wheel can be serrated, so that one or more sprockets can act as this wheel 2 with at least one well concentric, eccentric curved surface, or in combination of one or the other, cylindrical (or not) coaxial with its own axis (or not), being able to be inserted in them new configurations, notches and projections; both housings and notches and projections can be flat, circular, curved or in any other way.
  • Satellite carrier Piece (in the circular drawing) where the satellites 4 are mounted and through which, in this case, the movement and the resulting torque of the planetary mechanism.
  • the planetary group to the axis or output element.
  • the planetary group can incorporate one or several arms.
  • the second input module (a.2.) Is a group of planetary gears that is constituted by two planetary gear mechanism (fig. 4.abc): - a first planetary gear mechanism Jesus, in this case straight, which has a pinion 1, planetariums 4, a central outer wheel 3 and a satellite carrier 2 which is the circumstantially mobile part of this input module (a.2.). - a second planetary gear mechanism, in this conical solution, which is composed of a pinion 92, planetary 91, a central exit wheel 90 and a satellite carrier 93, which is internally threaded with the thread 70.
  • Said module Inlet (a.2.) also includes a centrifugal clutch group 19, 20, 23, 24, 25 as described later in this specification.
  • This centrifugal clutch allows to regulate, depending on the speed of rotation, the mechanism of regulation of the interlocking formed by references 60 and 61; depending on the external geometry of the piece 23 that acts in contact with the contact element 60.
  • Said interlocking regulation mechanism is described in more detail in modules (a.3) and (a.4), which also uses it in its operation, with the particularity that in this module (a.2) its operation ⁇ to is strictly linked to the speed of rotation of the mechanism.
  • This input module (a.2.) Differs mainly from the simpler input module (al), in that it incorporates said second bevel gear planetary 90, 91, 92, 93, in that the circumstantially movable part 2 of said first planetary gear, and incorporating the torque regulation mechanism 60, 61, 23, 19, 20, 24, 25 depending on the speed of rotation of the mechanism.
  • the output shaft 73 (fig. 4.b.). it incorporates a threaded part 70 which allows that during starting the engine 100 not enough torque is transmitted to start the movement at the exit, but to move the axis 73 axially, from the conical satellite carrier 93 internally threaded to said thread 70; thanks to that said thread 70 is long pitch (or even ball) and allows low friction.
  • the mechanism includes an elastic element 94 that is weak enough not to prevent movement of the shaft at startup, but strong enough to overcome friction by returning it to its initial position.
  • the movement is transmitted from the engine 100 to the input element or shaft 71 and from this to the central wheel 92 of said planetary (conical). As long as the other central wheel 90 of said second planetarium remains fixed, the movement will pass through said central wheel 92 and the satellites 91 to the satellite carrier 93 and from this to the output shaft 73.
  • Said central wheel 90 will remain fixed while said second straight planetarium is braked in its movement, since it moves in solidarity with the pinion 1 of said second straight planetarium. If the manual control group (e) remains fixed the central wheel 3 will not move and, therefore, the only possibility of movement of said straight planetarium will be through the satellite carrier 2. This will remain fixed as long as the torque is not exceeded. regulated in the torque limiting group (b) and by the interlocking regulating mechanism.
  • the transmission group may have another configuration, by default (a.3.) ( Figure 5.a., b.c). In this configuration the movement of the circumstantially mobile part 2 is longitudinal (never turning).
  • This transmission group (a.3.) Consists of a circumstantially movable part 2 with a determined geometry (in figure 5, hollow cylindrical with suitable cam profile) where the contact elements 5 are interlocked (in 1 figure, one, single) of the torque limiting group with at least two ball bearings 78 to allow a good rotation of the inner shaft 72 or 73 to said part 2.
  • Said piece 2 can also have an interlocking device ⁇ formed by two contact elements (in the figures, two balls) 60 and an elastic element (in the figures, Belleville rings) 61 between them. Said contact elements 60 located between said ratchet 5 of the torque limiting group and the surface of the inner shaft 73 or 72 to 2 (in the figures a shoulder 68.
  • 2 Partially mobile part in a way predetermined, normally braked in its longitudinal movement by one or more contact elements 5 (ratchets, in figure 5, a single one), which is housed in a suitable configuration for this purpose in said piece 2.
  • Said piece by default may have different configurations and geometry in the cam profile 59 on the one that said ratchet 5 moves when the predetermined torque is exceeded, depending on the greater or lesser progressivity and jongevity that is intended to be given to said movement. It remains true that said geometry of the cam profile 59 does not affect the instantaneous breakdown of the torque transmission at the moment the preset torque is exceeded.
  • 77 Two keys, at least, that prevent the movement of rotation from; to piece 2, fixing it to any fixed element (in figure 5, to the housing 0).
  • An elastic shaft at least (in Figure 5, formed by Belleville rings) that keeps said balls 60 in contact with two surfaces.
  • the input module (a) can have a configuration, more evolved, by default (a.4.) (Something similar to (a.3), with both longitudinal and longitudinal rotation movement. This configuration consists of in an assembly formed by the torque limiting group (b) and the piece circumstantially m 'il 2 by default similar to that used in the module (a.3) that rotate jointly with the speed and torque transmitted by the axis or input mechanism 71.
  • This input module (a.4) also includes an interlocking mechanism ⁇ formed by references 60, 61 and 68.
  • interlocking mechanism ⁇ formed by references 60, 61 and 68.
  • the torque limiting group (b) is a regulating and limiting mechanism of the output torque by decomposing the input torque in two, by means of the circumstantially mobile part 2, one that is used in the output and another, the leftover, which is released (in general, not only does this release occur, but also the remaining torque is damped) and used both to cut off the motive energy and to perform checks. It has a contact element (in figure 1, a ratchet), an elastic element (in the figures, Belleville elastic conical washers) and a regulating element (in figure 1, a micrometric screw) which are described as Then taking this figure as a model:
  • Ratchet Braking part or circumstantial immobilization housed, on the one hand, in the notch of the wheel 2 and on the other, in the screw 7; being interposed between the ratchet and the screw, an elastic element 6.
  • Elastic element Any type of elastic element (in the drawing Belleville washers) located between the outside of the ratchet rod 5 and the inside of the screw 7 that compresses it, varying the applied force and therefore the transmissible torque.
  • the motive power cutting group is a direct (or indirect) cutting mechanism, giving the
  • this input module can incorporate one, any two, or the three additional devices that are now described:
  • 35 torque limiter antagonist interlocking the circumstantially movable part 2, operated manually or by any other procedure, which is attached to the body of the input module or any other intermediate element with it and consisting of a rod, trigger or any other element capable of being accommodated in a hole or notch arranged to this end in wheel 2, which serves to stop it circumstantially, thereby canceling the action of the ratchet.
  • This interlocking action can also be carried out by placing a screw or other immobilization element of the torque limiter.
  • This check signal can be collected for registration and analysis by a microprocessor and output by a printer.
  • This check action can also be performed by measuring the effort of the excess energy through the torque limiter itself.
  • () '• Auxiliary damping. The damping device of the remaining energy, directly, or using the torque limiter itself (case of the arrangement of the figures) and / or increasing the force of the springs mounted on the stop signaling 10, or by means of a brake device of part 2.
  • this device is constituted by an elastic element 16, a contact element (a ball, for example) 17 and a shirt 18, which do not require further description.
  • centrifugal clutch group d
  • manual control group e
  • This intermediate module has sufficient individuality to be capable of incorporating it not only between the input module and the motor group of this mechanism object of the invention, but also between the motor group and the rest of the components of any conventional actuator
  • this actuation mechanism may not include this intermediate module, in those cases where the advantages of the flywheel and centrifugal clutch are not considered necessary or are not advantageous.
  • sas or are not compatible with any configuration of the input module (A), or it can only have the centrifugal clutch unit incorporated and not have a steering wheel and replace the latter with a disc placed on the fan shaft, in which a removable handle can be inserted, usually located in the engine and allowing the continuity of current in it, until the moment it is removed to be inserted outside the disc that replaces the steering wheel.
  • This last system can also be used in any actuator, in that case it does not incorporate an intermediate module.
  • Centrifugal clutch group Intercalated between the engine group and the planetary group input, it consists of a centrifugal clutch, which in addition to having a neutral, in its resting state it is clutched on a steering wheel and after the motor group starts the movement, disengage the steering wheel, go through the neutral and automatically clutch the motor.
  • a centrifugal clutch group regardless of whether it is completed or not with the manual control group, inside the intermediate module, it serves to obtain superior efforts due to successive accumulations of kinetic energy in the motor, the sum of which is greater than that produced by the maximum torque, as long as there is an irreversible element at the output.
  • this group (d) is composed of the following elements:
  • Drag balls They are arranged in two groups. In some they are coupled and uncoupled in the clefts of the main body 21 arranged for this purpose. The second group performs the same function in the grooves of the end of the flywheel shaft 26. Both groups are always housed in the holes of the pinion 1.
  • the manual control group consists of an alternative drive system to the motor, without ever losing the latter preference, when in cases of emergency (such as lack of electric power, for example) there is a need to manipulate the actuator.
  • This group consists of a steering wheel 26, a central axle 27, which in turn acts as a guide support for part of the wheels that make up the mechanism and finally, a bushing with housing 28 for one of the groups of drag balls 22 Because these components are well known, these components are not defined.
  • It consists of a mechanism that can be arranged in different positions within the energy transfer mechanism. Thus, it can be included within the input module A or between said module and the intermediate module B, or, even between the intermediate module B and the output module C.
  • This irreversibility module transmits the torque from the input shaft to the output shaft of such a mechanism, and during the transmission of said torque it blocks any movement of the output shaft in the direction of rotation contrary to the torque transmission. And once the transmission of said torque ceases, it blocks any movement of the output shaft in either of the two directions of rotation.
  • Said irreversibility mechanism combined with the centrifugal clutch, allows higher forces to be obtained by successive accumulations of kinetic energy in the motor, being superior to that produced by the maximum torque.
  • C2 threaded output module.- (figure 3.2)
  • C3 output module with multiplier I.-
  • the Cl module is constituted by the group with bushing (f) in which this bushing 29 performs the function of a load cell with the particularity that the key 30 is helical (with reversible thread), thereby displacing it - axial bushing 29 produces an arrow in the elastic element 31, generating a signal.
  • These signals generated by the displacement of the bushing 29 are collected mechanically, acoustically, optically, electrically, electronically, etc. (in figure 3.1 a package of microswitches), being used both for the device for checking the maximum torque ( ⁇ ) and for the re-tightening signal of the gasket (£).
  • the figure it is composed of a sliding ring 32, an intermediate ball 33 and a microswitch pack 34, which do not require further description.
  • This package of microphones 34 can be replaced by any mechanical, optical, electronic, etc. element that performs an equivalent function, of signal generation that can be directly collected in an amplifier or, indirectly, registered via microprocessor and printer or other method of any record.
  • the floating output nut In the case where the output module is of the internally threaded group type (C2) or group with multiplier (C3) and (C4), the floating output nut, installed between the elastic elements, moves without turning and proportionally to the force exerted on the packing, and, by varying this, the signal that gives the re-tightening order to another auxiliary actuator is produced which is the one that performs the re-tightening, by means of an electro-clutch or an actuator for this purpose arranged.
  • the output module is of the rotating type (Cl) the action of the nut is replaced by an externally threaded bushing, also floating between two elastic elements, in which the reversible outer thread acts as a helical keyway.
  • the module C2 (figure 3.2) is the floating nut group (g), which apart from absorbing the expansion of the output rod, due to thermal expansion, also serves as a load cell that accuses variations under the conditions of passive resistances (e.g. friction, lack of lubricant, etc.), by axial displacement.
  • the threaded output module C2 can carry up to two additional devices: the stress check on the rod () and the re-tightening signal of the gasket (£) (the latter already described), which can also constitute independent units so much to adapt to the integral act as to the existing conventional ones.
  • module C3 is constituted by the output group with multiplier I (h), which takes advantage of the principle that, for the same pair, the smaller the pitch and the diameter of the thread, the greater the resulting stress.
  • 41 - Main nut It is the nut, floating or not, that converts a circular movement (effort) into a linear one.
  • 42 - Double thread nut It is a bushing with an external thread of greater diameter than an inner one, with the double function of both thread and helical keyway.
  • One (or several) rigid thrust element (s) (in the figure two balls) is housed in this nut. Due to mechanical needs, these threads can be bushes inserted in a jacket, both of them and one of them (only minor threads are inserted in the figure).
  • 46 - Rigid element It can be a ball (s), a cylindrical pin with shaped tips and, in general, any auxiliary element that can meet the operating conditions established above.
  • module C4 is constituted by the output group with multiplier II (i), which performs the same functions and in the same sequence, with the difference that, instead of carrying a rigid element and a floating bushing , it is provided with a coupling 53 and an elastic element 52 that regulates the pressure of the previous one so that it always happens that the friction torque of the coupling is greater than the difference in pairs between the larger diameter and the smaller thread, to the same thrust pressure (figure 3.4).
  • main nut 49 main nut 49, double thread nut 50, key and threaded spindle 54, already described in group (h), as well as:

Abstract

Incluye une entrada (1, 55) de energía mecánica recibida preferentemente desde un motor eléctrico, y una salida (3, 67) de energía mecánica, contando también con medios de transferencia (2, 2', 2'', 2''', 4, 64) de esta energía desde la entrada a la salida y medios de control (2, 5, 6, 7, 59, 60, 61) de estos medios de transferencia (2, 4, 64) para que la energía transferida a la salida no supere un nivel predeterminado. Existen medios para descomponer la energía recibida a la entrada en: una energía aplicada a la salida (3, 67) y una energía sobrante que es utilizada para producir el corte de la energía aportada por el motor. Esta energía sobrante se controla por la presión de un elemento elástico (6, 7, 61) de tensión regulable, que actúa contra una superficie móvil que define un perfil de leva, aumentando la fuerza o par durante el movimiento angular o linear de la leva (2, 2', 2'', 2'''). El mecanismo de transferencia incluye un grupo básico con cuatro variantes de salida distintas (C1, C2, C3 y C4).

Description

SERVOMECANISMO DE LIMITACIÓN DE PAR
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un servomecanismo mecánico-cinético de limitación y retención instantánea del par transmitido desde un jee o mecanismo de entrada a una salida, que, aplicado a accionamientos de válvulas o de otros usos, permita controlar los problemas de retardo de señal eléctrica o electrónica y de inercia acumulada, llegando incluso a aprovecharlos para otros usos.
Esta invención se desarrolla principalmente dirigida a los mecanismos de actuación de válvulas de paso y cierre de fluidos, donde la variedad de las mismas y las circunstancias del proceso exigen ciertas características. Sin embargo, esto no quiere decir decir que reduzcamos su posible ámbito de aplicación a dicho campo, sino que cualquier campo de la técnica en que sea precisa una limitación del par transmitido con ciertas características (más adelante explicadas) puede aplicar dicha invención o alguna derivación de ella.
Dicho servomecanismo presenta una serie de características relevantes y ventajosas, frente a otros mecanismos actualmente utilizados para el mismo fin, y posee las siguientes particularidades: a) La de transformación de la energía manual
(por medio de un volante, palanca, etc.) o de la eléctrica, neumática, hidráulica (por medio de cilindros, turbinas, o motores según el caso) en energía mecánica regulando y/o limitando con gran precisión esta última. Esta precisión permite, sea cual sea la velocidad, no sobrepasar la presión específica del asiento en las válvulas de asiento y de compuerta y, adicionalmente en estas últimas, que no se presenten variaciones de la fuerza de apertura debido a la variabilidad de las de cierre. b) La de emplear un mecanismo planetario de engranajes en el que el movimiento que entra por una de las ruedas centrales mientras la otra está frenada, sale por el brazo portasatélites, ó que cuando el portasatélites está frenado salga por una de las ruedas controlando la energía sobrante.
Al alcanzarse un par predeterminado, se paran las ruedas portasatélites o viceversa y se libera la rueda frenada, provocando el corte de energía aplicada. Puede emplearse también un eje provisto de una rosca o similar, desplazable axialmente y que actúa sobre una porción troncocónica de leva que provoca el corte de energía cuando se sobrepasa un par predeterminado.
Esto permite, a partir de entonces, que tanto la energía del motor, como las energías cinéticas y elásticas asociadas, no tengan ningún efecto sobre el elemento en el que se ha aplicado hasta entonces dichas energías .
Este par predeterminado inicialmente y alcanzado, es la suma de un par mecánico aportado por el motor, más el par cinético disponible debido a la inercia del propio motor y de las masas en movimiento, lo que permite aplicar motores mucho más pequeños; incluso añadir masas adicionales de inercia para así aumentar dicha energía cinética disponible. c) La de utilización de un volante o manivela auxiliares, en los casos de emergencia o para necesidades puntuales, en disposición tal que tiene preferencia la aportación energética habitual sobre la manual y con la particularidad de que no es necesaria la palanca de embrague-desembrague, con lo que no solamente se evitan accidentes por falta de sincronismo, sino que se reducen en circunstancias críticas de emergencia, los tiempos muertos de preparación para la maniobra. d) La de embrague centrífugo, el cual, además de tener conectado el volante en situación de reposo del motor, cuando se conecta este último desconecta el volante y, pasando por un punto muerto, procede a conectar el motor con el eje de entrada del planetario del mecanismo, a una velocidad casi de régimen. d' ) La de aprovechar el embrague centrífugo o mecanismo similar centrífugo para conseguir una autorregu¬ lación del enclavamiento del grupo limitador y regulador de par. Se consigue así que en función de la velocidad se de un par mayor ó menor para conseguir la liberación instantᬠnea de la pieza circunstancialmente móvil. e) La de utilizar un mecanismo de irreversibi- lidad, de alto rendimiento en aquellos casos en que dicha irreversibilidad no esté asegurada en el resto del mecanis- mo actuador-válvula, o en aquellos casos en que se desea tener una irreversibilidad asegurada.
Este mecanismo de irreversibilidad permite mantener un alto rendimiento general al permitir la reversibilidad de otros elementos del conjunto actuador- válvula. f) La de utilizar un enclavamiento mecánico de mando, bien manual, o bien automático mecánico o eléctrico, electrónico, magnético, neumático, hidráulico, o en combinación del primero de ellos con cada uno de los restantes, para puentear a los limitadores de par mecánico.
La función del enclavamiento manual, en emergencias, es la de utilizar el par máximo disponible una o varias veces, para acumular a través del mecanismo de irreversibilidad dicho par máximo tanto como sea necesario. La misión del enclavamiento mecánico de mando automático es la de puentear al limitador de par mecánico para que, de forma selectiva, se pueda utilizar el par máximo disponible durante el período o períodos preestablecidos. g) En el caso de que vayan montados simultá- neamente en el servomecanismo: volante, embrague y enclava¬ miento, la de poder obtener esfuerzos superiores a los producidos por el par máximo del motor, sin necesidad de arranques sucesivos, por utilización del embrague centrífu¬ go. Efectivamente, al llegar al par máximo y disminuir el número de revoluciones, se desembraga el motor y sin llegar a pararse éste, aunque ya girando en vacío, recupera la velocidad hasta volver otra vez a embragarse, aportando de nuevo la energía cinética además del par mecánico máximo.
Esta operación la puede repetir cuantas veces sea necesario, estando limitada por el calentamiento del motor. h) La de chequeo general de pares, en el conjunto de elementos intermedios, a través de la pieza circunstancialmente móvil y al liberarse ésta, obteniendo datos por medición directa, mecánica, eléctrica, electróni¬ ca, etc., o bien mediante un microprocesador, un ordenador y una impresora. i) La de chequeo específico y muy preciso de esfuerzos en el vastago de salida del mecanismo, para actuación directa de la válvula u otro elemento actuado, por incorporación al mecanismo de una célula de carga para su medición directa, mecánica, eléctrica, electrónica, etc., o para medición indirecta y registro gráfico por medio de un microprocesador, un ordenador y una impresora. j ) La de transformación de movimientos circulares en rectilíneos por acoplamiento de la tuerca de salida del mecanismo con un husillo intermedio con doble roscado (macho y hembra, una interior y otra exterior). hasta el tope solidario de ambos, en que la rosca de este husillo hace de chavetero helicoidal del husillo de la válvula u otro elemento actuado, roscado con menor diámetro y paso que la rosca de la tuerca, con lo que al disminuir la velocidad de desplazamiento se obtiene con el mismo par de salida, un esfuerzo de hasta cuatro o cinco veces superior, es decir, alcanzando un poder multiplicador. k) La del reapriete automático de la empaque¬ tadura, en todos aquellos equipos o aparatos que la requieran, mediante la inclusión de dos elementos elásticos entre los que se instala, a manera flotante, la tuerca de salida del mecanismo (célula de carga), la cual gira en un sentido u otro en función de la dirección del desplazamien¬ to del husillo, desplazándose la tuerca proporcionalmente a la fuerza producida por la presión de la empaquetadura. Con el progresivo desgaste de esta última se produce una disminución de la fuerza pasiva y con ella, una señal a un embrague eléctrico o a un segundo mecanismo actuador, encargándose éste de un reapriete automático de la empaque- tadura, pudiendo limitarse y regularse el par de apriete, como veremos más adelante.
1) De no afectar a la integridad tanto del mecanismo actuador como del elemento actuado por éste, una rotura accidental del microrruptor del mecanismo limitador de par y por tanto, no necesitar adicionalmente ningún microrruptor limitador de recorrido.
Esto es debido a la particularidad ya comenta¬ da en el punto b) de desconectarse mecánicamente (sin ningún dependencia eléctrica, electrónica, magnética, etc..) la aplicación de energía del motor y las energías cinéticas asociadas, al elemento sobre el que se aplican tales energías. Estas energías sobrantes son absorbidas en forma de trabajo por pares iguales ó menores al par máximo de corte, y pueden ser aprovechadas para otros fines, (señalización, autochequeo, etc.) Así, en caso de rotura del microrruptor del mecanismo limitador de par, el motor seguirá funcionando, con sus energías cinéticas asociadas, pero sin llegar en ningún momento a transmitirlas al elemento final o de salida.
Esto sería así hasta que los interruptores térmicos del motor lo desconectaran por excesivo calenta¬ miento.
Dado que esto último acortaría sensiblemente la vida del actuador o mecanismo para transferir energía mecánica, es por esto que se utiliza un microrruptor del mecanismo limitador de par. Su fin es únicamente el de proteger al motor de calentamiento y por ello disminuir los tiempos entre maniobras consecutivas; pero sin proteger con ello la integridad de todo el mecanismo actuador. La válvula o elemento actuado ya queda asegurado por dicha amortiguación y control de las energías (motor y cinéticas) sobrantes antes mencionadas.
Como se deduce de lo anteriormente comentado, el mecanismo que la invención propone tiene su aplicación en la industria en general y particularmente, en la maniobra de válvulas para conducción y cierre de fluidos, robotica, máquinas herramientas, cintas transportadoras y cilindros de empuje, entre otros. Estas maniobras pueden realizarse directamente, o bien, a través de reductores, acoplamientos, tuercas, trasmisiones y demás dispositivos conocidos . m) De disponer de un par máximo regulado que es autorregulable en función de la velocidad que adquiere dicho mecanismo.
Como se podrá ver en la descripción de la invención, varias realizaciones son posibles para obtener un servomecanismo que reúna tales características. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los actuadores o mecanismos de actuación para transferir energía mecánica de una entrada a una salida, existentes en el mercado, incluyen generalmente un sistema sinfín flotante, apoyado en sus extremos por elementos elásticos y una corona que, al girar, cuando se encuentra con un obstáculo o llega al final de su recorrido, se desplaza el sinfín cortando la corriente del motor. Estos mecanismos de actuación presentan una serie de inconvenien¬ tes, que se irán exponiendo, determinados por el concepto básico de realización que aplican y que se han intentado solucionar de muy diferentes maneras, aunque sin atacar dicho concepto básico de realización.
Como se especifica en la patente alemana PCT/DE91/00600 de Siemens, al dimensionar un accionamiento regulador (actuador) para válvulas es necesario tener en cuenta ciertos factores. Por un lado, por defectos, envejecimiento o mantenimiento defectuoso (como corrosión del husillo, desgaste o excesivo apriete de la empaquetadu¬ ra, etc.) el par de giro necesario para cerrar la válvula puede aumentar considerablemente (por ejemplo de 30 a 80 Nm) . Por otro lado al dimensionar el accionamiento regula¬ dor (actuador) se debe en cuenta dicho valor (80 Nm) en condiciones desfavorables de funcionamiento del propio actuador (caída de tensión en la línea, tolerancias, temperatura del motor, etc.). Se puede llegar de esta manera a que el actuador, en condiciones opuestamente desfavorables, llegue a suministrar hasta 10 veces el par de giro teórico necesario (30 a 300 Nm), en caso de que fallara la desconexión dependiente del par. Esto puede afectar seriamente al mecanismo accionado (válvula, en este caso), pudiendo llegar incluso a su total inutilización.
La solución aportada por esta patente alemana es la de una armadura de freno del husillo de la válvula que actúa a partir de un par máximo dado, impidiendo que se llegue a este extremo de 300 Nm en caso de fallo de los interruptores de control. Con esta solución se mitiga el efecto pero no se resuelve el problema que causa dicho efecto.
Para intentar paliar este efecto (además de otros), los fabricantes de actuadores incorporar, un microrruptor adicional, de recorrido (pretendidamente) sincronizado (limitador de recorrido) con el limitador de par. Dicha sincronización desaparece en cuanto se producen variaciones mínimas de temperatura, volviendo de nuevo a plantearse la posibilidad de destrucción de la válvula. En el caso de que no hubiera ningún fallo de los interruptores de control, estos actuadores presentan dos inconvenientes que pueden llevar, a velocidades de salida medias y altas (100 a 300 mm/min. , según el tipo de válvula), a alcanzar valores del par de salida excesivos y muy por encima de los valores prefijados por dichos interruptores de control. Este excesivo para de salida llega, igualmente, a causar daños importantes a la válvula accionada.
Como se expone en el "Bulletín FC-77 de Limitorque Corp., dichos inconvenientes son:
1) No se permite liberar las inercias del mecanismo. De esta manera se crear sobrepresiones en el asiento de la válvula y esfuerzos excesivos en el vastago. Estas anomalías se ven aumentadas hasta valores importantes cuando aumenta la velocidad de salida del actuador. Todo esto hace que las velocidades de salida de los actuadores estén limitadas. Por ejemplo en válvulas de todo-nada (lazo cerrado) las velocidades del vastago se limitan a 300 mm/min. para las válvulas de compuerta y a 100 mm/min. para las válvulas de asiento, corriéndose el riesgo de dañar la válvula, a pesar de dichas limitaciones. A veces, incluso es imprescindible equipar al actuador con un segundo motor de alta velocidad, para que en los casos de emergencia grave, aumente considerablemente la velocidad de salida, aún a sabiendas de que esto llevará consigo la destrucción del asiento y otros daños mayores en la válvula.
En las válvulas de regulación y cierre, la necesidad de motores de gran potencia para el propio cierre trae consigo un aunento de la inercia, con lo que es necesaria una disminución de la velocidad para mantener la .precisión de la regulación, sacrificando la velocidad de respuesta, llegándole incluso, en ciertos casos, a tener que utilizar dos válvulas, una de regulación y otra de cierre, para dichos cometidos. 2) Estor. problemas de sobrepresiones se ven aumentados al considerar adicionalmente el retardo de señal eléctrica, de entre 20 y 50 ms, que existe entre la señal del interruptor del limitador de par y la energización de la bobina de los coπtactores de maniobra y parada del motor. Esta anomalía además es inevitable y no depende de la velocidad de salida del actuador sino del sistema eléctrico utilizado. Sencillamente su efecto (aumento del par por encima del regulado) es significativo a velocidades de salida del actuador medias y altas (100 a 300 mm/min.). Estas dos anomalías se producen por estar permanentemente ligados mecánicamente el motor y los demás componentes del actuador hasta la salida, bien con ejecu¬ ción sinfín-corona o bien en otras ejecuciones menos utilizadas pero con los mismos principios. Dentro de todas ellas el principal problema es el recoger la energía sobrante a partir del instante del salto de la limitación de par y disiparla de una forma segura y sin que afecte al par limitado.
Dentro de estas ejecuciones se engloba la patente FR 2699983-Al de Bernard que utiliza un mecanismo reductor planetario para limitar, en su corona exterior y mediante unos muelles regulables, el par transmitido.
Este accionamiento pese a ser novedoso frente al "clásico" sinfín-corona, no soluciona sus problemas. Sigue sin liberar las inercias acumuladas a altas velocida- des y los tiempos de .cetardo de señal le siguen afectando de la misma manera.
En el momento que se acciona el interruptor de control de par, previamente regulado a un par máximo necesario, el retaroo de señal y la inercia (si son importantes) hacen que se sigan apretando, acumulativamen¬ te, los muelles regaladores y por lo tanto se sigue transmitiendo un par superior al regulado al eje de salida del actuador. Prácticamente las mismas soluciones, a la hora de limitar el par transmitido, aplica la patente DE-A- 3010019.
En la US 3921264 se trata también un mecanismo formado por dos reductores planetarios. En uno de ellos se mantiene fija la corona exterior mediante un solenoide que se energiza paralelamente al motor. En el momento que se desconecta el motor, la corriente deja de llegar a dicho solenoide y, por lo tanto, e libera totalmente la corona o rueda exterior del planetario. De esta manera no se transmite ningún par a través del reductor planetario a partir de este momento.
Esta realización no soluciona el problema del retardo eléctrico sino que incluso lo empeora al emplear un solenoide excitado eléctricamente. Una vez cumplido este retardo si se desconecta totalmente la transmisión de par, evitándose el problema de la inercia acumulada. De todo modos sólo serviría para "absorber" inercias acumuladas de valor limitativo ya que, en caso contrario, la corona exterior se mantendría girando con demasiada energía cinética acumulada y el retardo eléctrico de señal sería aun mayor de lo habitual con los problemas que eso conlle¬ va.
Otros inconvenientes y anomalías, además de los anteriormente citados, que presentan, en general, dichos actuadores son: 3) De necesitar una palanca manual adicional de embrague-desembrague, para cubrir las mismas funciones. En este grupo se incluiría la patente japonesa JL-60 018 679 que necesita una .palanca que gire su elemento de enganche-desenganche.
4) De necesitar el operador utilizar de forma combinada ambas manos, tanteando la palanca anteriormente citada con una mano, mientras que con la otra gira el volante intentando encajar los huecos del mismo con los dientes del anillo intermedio, después de haber desbloquea¬ do el motor.
Tras encajar dientes con huecos, es posible entonces actuar con el volante.
El volante se emplea igualmente para la puesta a punto del limitador de recorrido del mecanismo actuador con el que se transfiere energía mecánica de una entrada a una salida.
Esta limitación de recorrido necesita de una gran precisión ya que en caso de inutilización del micro- rruptor del mecanismo limitador de par, teóricamente, el microrruptor del mecanismo limitador de recorrido es el encargado de desconectar el motor para evitar el deterioro de la válvula y/o del propio mecanismo actuador.
5) De no disponer de ningún bloqueo mecánico, ni manual ni automático. En el supuesto caso de que se instalara éste, en los actuadores convencionales, no podría ser utilizado a causa del enlace mecánico permanente, ya descrito anteriormente, entre el motor y los restantes componentes del actuador. 6) De no poder obtenerse esfuerzos superiores a los producidos por el par máximo, sin que se pare el motor, al no disponer de embrague centrífugo o de multipli¬ cador.
7) De no disponer en si mismo de un mecanismo de irreversibilidad. Esta irreversibilidad, en la mayoría de las válvulas motorizadas suele venir asegurada por el vastago y/o tuerca de la válvula (o del mecanismo actuador) que suele ser irreversible y de bajo rendimiento mecánico. Esto limita el rendimiento global del conjunto e impide la utilización de vastagos y tuercas de mayor rendimiento (pasos más largos o husillos a bolas) que, por definición serían reversibles.
8) De necesitar costosos tiempos de prepara¬ ción de la válvula y del mecanismo actuador, para poder hacer chequeos puntuales de los esfuerzos en el husillo.
9) De necesitar, igualmente, esos tiempos costosos de preparación para poder chequear internamente el actuador.
10) De necesitar sacrificar la alta velocidad para obtener grandes pares a la salida del actuador, o bien, la de necesitar utilizar un motor de dos velocidades o con electro freno.
11) De necesitar la presencia esporádica y cíclica de un operario para el reapriete de la empaquetadu- ra, de forma manual y controlar estas presiones de apriete; pudiéndose destruir la empaquetadura por sobrepasar su presión límite de apriete, pudiéndose llegar incluso, a veces, a frenar el desplazamiento del husillo, aumentando en estos casos las fuerzas pasivas que regularían el correcto funcionamiento del conjunto actuador-válvula impidiendo el cierre correcto de la válvula y como conse- cuenica su deterioro.
12) De disponer de un par máximo regulado de que es independiente de la velocidad de giro del mecanis- mo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En líneas generales, el servomecanismo mecánico-cinético de limitación y retención instantánea del par transmitido desde un eje o mecanismo de entrada a uno de salida, que constituye el objeto de la presente inven- ción, consiste en lo siguiente:
Desde un motor o eje de entrada se recibe energía mecánica y su correspondiente energía cinética, transfiriéndose una parte de la energía recibida a una salida, y existiendo unos medios de control para que la energía transferida a la salida no supere un determinado nivel.
Acorde con la invención, se descompone la energía recibida a la entrada en: una energía aplicada a la salida para actuar sobre un equipo tal como una válvula u otro dispositivo, y una energía sobrante que es utilizada para conseguir un movimiento relativo entre un elemento de contacto y una superficie con perfil geométrico adecuado de una pieza circunstancialmente móvil. El elemento de contacto transmite una presión asistida por un grupo limitador (y regulador) de par y el desplazamiento de la configuración externa de la pieza circunstancialmente móvil (angular, axial o compuesto dependiendo de su constitución) determina un aumento más o menos progresivo de la presión dependiendo de la forma adoptada para dicha configuración frenando la energía sobrante, una vez que se ha producido el corte de la energía del motor a consecuencia de iniciarse este despla¬ zamiento. Dicho corte de energía de la entrada a la salida del mecanismo es instantáneo y súbito.
Este mecanismo se puede considerar compuesto por tres partes o módulos.
La primera parte y más importante es la entrada del mecanismo. La segunda se sitúa entre la primera y el motor y se presenta con embrague centrífugo y mando manual aunque alguna solución pueda no necesitar esta parte.
Por último, la tercera parte corresponde a la salida del mecanismo y conexión con el elemento actuado, pudiendo presentarse en cuatro variantes diferentes. Estas tres partes consideradas tienen funcio¬ nalidad independiente propia y pueden constituir módulos perfectamente diferenciados, mientras que cuando se presentan agrupadas, por razones de fabricación y utiliza- ción práctica fundamentalmente, constituyen un módulo único.
A las mismas, independientes o agrupadas, pueden añadírseles una serie de dispositivos adicionales, en combinaciones múltiples que luego se describirán, los cuales presentan también a su vez la particularidad de poder constituir módulos independientes .
Aunque más adelante y con relación a las figuras que se acompañan se podrá comprender claramente la estructura de las tres partes componentes y sus correspon- dientes dispositivos adicionales, se diagraman a continua¬ ción unas y otros, con sus respectivos desgloses en grupos y las descripciones de las piezas principales componentes de estos últimos, identificando a todos ellos con letras y números (cuadro 1) . Se hace corresponder estos números y letras con los de las figuras mostradas en los ejemplos de realización preferente, en el buen entendido de que este diagrama y figuras están seleccionadas a título de ejemplo y para mejor entendimiento de la descripción, si bien no deben ser consideradas con carácter restrictivo sino que su interpretación debe ser considerada en el más amplio sentido.
Figure imgf000017_0001
CUADRO 1 Por el carácter integrador de este mecanismo propuesto por la invención, es posible la utilización tanto individual como de todas las combinaciones lógicas posibles entre módulos, grupos básicos y dispositivos adicionales, como para formar un mecanismo actuador tanto manual como motorizado, así como su aplicación individual o combinada con otros tipos de actuadores ya existentes, dándoles por lo tanto un carácter integrador, considerando todas estas posibilidades de una forma amplia y nunca restrictiva. En cuanto al mecanismo de irreversibilidad podemos decir que determina un módulo de irreversibilidad que puede disponerse en diferentes posiciones dentro del mecanismo conjunto de transferencia. Así, puede incluirse dentro del módulo de entrada, o entre éste y el módulo intermedio, o entre el módulo intermedio y el módulo de salida o dentro del módulo de salida.
Dicho mecanismo de irreversibilidad se utiliza para retener la parada circunstancial o final, así como el esfuerzo transmitido. Dicho mecanismo de irreversibilidad, combinado con el embrague centrífugo permite también obtener esfuer¬ zos superiores por acumulaciones sucesivas de energía cinética en el motor; siendo esta curva superior a la producida por el par máximo. En el módulo de entrada se presentan varias soluciones, a la hora de conseguir limitar la transmisión del par desde el eje o mecanismo de entrada al de salida. Todas ellas se basan en un pieza circunstan¬ cialmente móvil que está frenada habitualmente por un grupo limitador y regulador de par fijo o móvil.
Este elemento limitador y regulador de par está formado por unos elementos elásticos que aplican su presión contra la configuración externa de la dichas pieza circunstancialmente móvil a través de uno o varios elemen- tos de contacto, de tal manera que al superarse un par prefijado se libera dicha pieza circunstancialmente móvil, comenzando su movimiento relativo y, debido a su configura¬ ción, a provocar el corte instantáneo de la energía de entrada mediante un dispositivo incorporado a tal fin. Las diferentes soluciones para dicho módulo de entrada varían en la geometría que adopta la pieza circuns¬ tancialmente móvil y en el movimiento relativo que ésta adquiere al ser liberada. Manteniéndose el mismo concepto de desglose instantáneo del par transmitido, liberando o aprovechando la energía sobrante, al ser liberada dicha pieza circunstancialmente móvil por el dicho grupo limita¬ dor de par.
En la primera solución la pieza circunstan¬ cialmente móvil es la rueda exterior central loca de un mecanismo planetario de engranajes, cuyos satélites engranan en la parte interior de dicha rueda loca. Esta está frenada habitúalmente por el dicho grupo limitador y regulador de par.
En la segunda solución dicha pieza circunεtan- cialmente móvil es el elemento portasatélites de un mecanismo planetario de engranajes, arrastrado por dichos satélites y quedando frenada habitualmente por dicho grupo limitador y regulador de par.
En estas dos soluciones el movimiento que adquiere dicha pieza circunstancialmente móvil es de giro respecto a su propio eje y el elemento regulador y limita¬ dor de par aplica su fuerza contra la configuración externa de ambas piezas .
En una tercera solución la pieza circunstan- cialmente móvil es una pieza con forma predeterminada que solo puede adquirir movimiento longitudinal a lo largo de su eje, nunca movimiento de giro. Estando frenada habitual¬ mente por dicho grupo limitador y regulador de par.
En la última solución de las presentadas, la pieza circunstancialmente móvil está dotada de una geome- tría predeterminada, parecida a la de la solución anterior. En este caso su movimiento es habitual ente de giro, con desplazamiento longitudinal cuando dicha pieza es liberada por el grupo limitador y regulador de par, que únicamente impide dicho movimiento longitudinal, no el de giro, puesto que gira este elemento solidariamente con dicha pieza.
Con dicha particularidad del grupo limitador y regulador de par girando solidariamente con la pieza circunstancialmente móvil, se consigue una autorregulación de dicho grupo limitador y regulador de par, al varias la fuerza que éste ejerce sobre la pieza circunstancialmente móvil en función de la velocidad de giro de ambas (en los arranques, cierres, obstrucciones, etc.).
Se han previsto una serie de dispositivos auxiliares o secundarios que se activan al desplazarse dicha pieza circunstancialmente móvil, al ser liberada por el grupo limitador y regulador de par; según sea dicho movimiento de giro o de traslación (dispositivo de corte de corriente, de amortiguación, de medición, etc.). Se ha previsto también un dispositivo que permite el enclavamiento circunstancial de la pieza móvil, evitando su desplazamiento relativo.
En los casos en que se implique un movimiento de giro se permite también aumentar la energía cinética mediante la incorporación de un volante de inercia.
Es posible también la inclusión de un mecanis¬ mo de regulación del enclavamiento que permite variar (y por lo tanto regular) la fuerza que el grupo limitador y regulador de par ejerce sobre dicha pieza circunstan- cialmente móvil en función de una serie de parámetros. Así, por ejemplo, se consigue que en el momento del arranque se consiga un mayor par regulado que en otros momentos.
Se ha previsto incorporar un grupo de embrague centrífugo automático, conectado al motor, desembragando el volante de emergencia y efectuando simultáneamente la conexión al motor al alcanzar las revoluciones de régimen.
El elemento irreversible transmite el par del eje de entrada al eje de salida y durante esta transmisión se bloquea cualquier movimiento del eje de salida en el sentido de giro contrario.
Se ha previsto también la incorporación de un grupo con casquillo que permite un chequeo del par de salida y una captación de señal mediante dos casquillos concéntricos con rosca reversible, haciendo las veces de chavetero helicoidal. El casquillo interior apoya sobre elementos elásticos que le permiten desplazarse pudiéndose aprovechar este desplazamiento para generar una señal que indique la variación de las fuerzas pasivas. A un menor recorrido le corresponde un aumento de esta fuerza, que indica una anomalía en el mecanismo actuador o en el equipo actuado, mientras que un mayor recorrido se corresponde con una disminución de la fuerza pasiva. En los equipos actuados que dispongan de empaquetaduras, esta señal se aprovecha para ordenar un reapriete mediante un electroem- brague o mecanismo actuador auxiliar.
En lugar del grupo con casquillo, puede incorporar un grupo de tuerca flotante que permite un chequeo del empuje de la presión ejercida longitudinalmente por el husillo sobre la tuerca que lo comanda, siendo ésta flotante en uno o ambos extremos, sobre uno o dos elementos elásticos que le permiten desplazarse.
También, mediante un grupo multiplicador puede conseguirse que, con el mismo par de salida y revoluciones del actuador o reductor, se pueda transformar en lineal el movimiento circular de su tuerca principal, a través de una camisa doblemente roscada, el macho en la tuerca principal y la hembra en el extremo del husillo, pudiendo éste desplazarse aunque no girar. De esta forma las roscas pueden funcionar alternativamente como tales, o bien, como chaveteros helicoidales dependientes de un elemento de enlace rígido o flexible, así como de unos topes, resultan¬ do una mayor velocidad y menor esfuerzo en el desplazamien¬ to lineal del husillo cuando la rosca menor hace de chavetero helicoidal y la menor actúa como rosca; y una menor velocidad y mayor esfuerzo cuando ambas funcionan de .manera recíproca. Al invertir el giro de la tuerca princi¬ pal se retira el husillo a través de la rosca menor, y al hacer tope esta rosca aumenta el husillo de velocidad en su desplazamiento a través de la rosca de mayor diámetro, hasta llegar a su posición prefijada quedando dispuesto para repetir el ciclo completo o parcialmente.
Para facilitar la comprensión de las caracte¬ rísticas de la invención y formando parte de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Figura la.— Es una vista en planta, parcial¬ mente seccionada, del módulo de entrada. Figura Ib.— Es una sección transversal de lo mostrado en la figura la.
Figura le— Es una sección transversal del módulo de entrada (a.l.) con el módulo de irreversibilidad (w) y el módulo de salida (f) montados. Figura 2a.- Es una vista seccionada de todo el mecanismo, sobre un equipo actuado.
Figura 2b.- Es una sección por la línea de corte B-B de la figura 2a.
Figura 3.1.— Es una vista parcial longitudinal del módulo de salida giratorio (Cl).
Figura 3.2.- Es una vista seccionada, similar a la figura 3.1, del módulo de salida roscado (C2).
Figura 3.3a.- Es una vista parcial longitudi¬ nal y en sección, del módulo de salida con multiplicador I (h), pudiéndose observar como se ha producido ya el efecto de mayor empuje y el mecanismo está dispuesto para iniciar el movimiento de retroceso.
Figura 3.3b.- Es una vista similar a la de la figura 3.3a en la que puede observarse como la rosca de diámetro menor pasa a convertirse en chavetero helicoidal.
Figura 3.3c- Es una vista similar a las figuras 3.3a y 3.3b, donde se observa el instante en que la rosca de la tuerca principal se convierte en chavetero helicoidal, mientras que la rosca de la tuerca pequeña deja de ser chavetero y en su giro desplaza longitudinalmente al husillo.
Figura 3.4.- Es una vista seccionada del módulo de salida con multiplicador (II)-(C4).
Figura 4.a. Es una sección transversal del módulo de entrada (a.2.).
Figura 4.b. Es una vista seccionada del conjunto del mecanismo, adoptando dicho módulo de entrada (a.2. ) .
Figura 4.c. Es una sección por la línea V-V de la figura 4b.
Figura 5.a. Es una sección transversal del módulo de entrada (a.3.) incluyendo el motor (100) como elemento de entrada de energía del mecanismo.
Figura 5.b. Es una vista seccionada del conjunto del mecanismo, adoptando módulo de entrada (a.3.), multiplicado 1 (h), módulo de irreversibilidad (w) , chequeo del esfuerzo del vastago ( <o) y señal de reapriete de la empaquetadura (£) .
Figura 5.c. Es una sección transversal del módulo de entrada (a.3.), tomando un eje (71) como elemento de entrada en lugar del motor (100).
Figura 5.d. Es una sección por la línea de corte A-A de las figuras 5a y 5c.
Figura 6.a. Es una sección transversal del módulo de entrada (a.4). Figura 6.b. Es una vista seccionada del mecanismo, adoptando dicho módulo de entrada (a.4.), el módulo de irreversibilidad (w) y el motor (100).
Figura 6.c. Es una sección por la línea de corte Z-Z de la figura 6.b.
Figura 6.d. Es una sección por la línea de corte X-X de la figura 6.b.
Figura 7.a. Es una vista seccionada de un conjunto en que se ha adoptado un mecanismo reductor sinfín-cortina a la salida del módulo de entrada (a.3.). DESCRIPCIÓN DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERIDAS
Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, podemos ver que el mecanismo para transfe¬ rir energía mecánica de una entrada a una salida de forma controlable, que la invención propone, incluye:
MODULO DE ENTRADA A
Está constituido por tres componentes o grupos básicos: grupo planetario (a), grupo limitador de par (b) y grupo de corte de la energía motriz (c). El grupo planetario de transmisión (a.l) consiste en un mecanismo planetario de engranajes que disponen de dos (o más) ruedas centrales (en la figura 1, el piñón 1 y la rueda loca 2 y, al menos, un brazo portasa¬ télites 3, con sus correspondientes satélites 4 cuyas ubicaciones y características funcionales (cuando su complejidad funcional así lo requiera) se describen a continuación:
1 - Piñón (rueda central): calado en el motor y engranando directamente con los piñones (ruedas satélites 4.
2 - Rueda exterior central loca: rueda central del mecanismo planetario, normalmente frenada por uno o varios elementos de contacto (trinquetes en la figura 1, uno único, la pieza 5, que se aloja en una configuración (en la figura 1, una muesca) dispuesta a tal fin en esta rueda 2 ) .
Otras configuraciones de la periferia de esta rueda 2 (en la figura 1, una excéntrica) que pueden ser resaltes, hendiduras, etc. accionan uno o varios micro- rruptores 9 a través de la bola de empuje 8 y del tope de s.eñalización 10.
Estas configuraciones últimas pueden susti¬ tuirse por cualquier mecanismo y/o dispositivo que sea capaz de producir una señal (mediante células, sensores u otros sistemas). Asimismo puede llevar otras configuracio¬ nes o elementos de enlace que produzcan el mismo efecto y que se describen como ejemplos al detallar los dispositi¬ vos adicionales de esta figura 1.
La configuración externa de esta rueda puede ser dentada, para que uno o varios piñones puedan hacer las veces de esta rueda 2 con al menos una superficie curva bien concéntrica, bien excéntrica, o en combinación de una u otras, cilindricas (o no) coaxiales con su propio eje (o no), pudiendo ser insertadas en ellas nuevas configuracio- nes, muescas y resaltes; tanto alojamientos como muescas y resaltes pueden ser planos, circulares, curvos o de cualquier otra forma.
3 - Portasatélites: Pieza (en el dibujo circular) donde van montados los satélites 4 y por la cual sale, en este caso, el movimiento y el par resultante del mecanismo planetario. El grupo planetario al eje o elemento de salida. El grupo planetario puede incorporar uno o varios brazos.
4 — Satélites: Ruedas o piñones montados en el brazo portasatélites 3, engranados en el piñón 1 y en la rueda central 2.
El segundo módulo de entrada (a.2.) es un grupo de engranajes planetarios que está constituido por dos mecanismo planetario de engranajes (fig. 4.a.b.c): - un primer mecanismo planetario de engrana- jes, en este caso rectos, que dispone de un piñón 1, unos planetarios 4, una rueda exterior central 3 y un portasaté¬ lites 2 que es la pieza circunstancialmente móvil de este módulo de entrada (a.2.). - un segundo mecanismo planetario de engrana¬ jes, en esta solución cónicos, que está compuesto de un piñón 92, unos planetarios 91, una rueda central de salida 90 y un portasatélites 93, que está roscado interiormente con la rosca 70. Dicho módulo de entrada (a.2.) incluye además un grupo de embrague centrífugo 19, 20, 23, 24, 25 según se describe más adelante en esta memoria.
Este embrague centrífugo permite regular, en función de la velocidad de giro, el mecanismo de regulación del enclavamiento formado por las referencias 60 y 61; en función de la geometría externa de la pieza 23 que actúa en contacto con el elemento de contacto 60.
Dicho mecanismo de regulación del enclavamien¬ to se describe más detalladamente en los módulos (a.3) y (a.4), que también lo utiliza en su funcionamiento, con la particularidad de que en este módulo (a.2) su funcionamien¬ to está estrictamente ligado a la velocidad de giro del mecanismo.
Este módulo de entrada (a.2.) se diferencia principalmente del módulo de entrada (a.l.), más simple, en que incorpora dicho segundo planetario de engranajes cónicos 90, 91, 92, 93, en que la pieza circunstancialmente móvil 2 de dicho primer engranaje planetario, y en que incorpora el mecanismo de regulación del par 60, 61, 23, 19, 20, 24, 25 dependiente de la velocidad de giro del mecanismo.
Todo lo dicho en cuanto a la configuración de la rueda central exterior local (del módulo de entrada (a.l.) y en cuanto a los elementos auxiliares que ésta incorpora es de idéntica aplicación para este módulo (a.2. ) Incorpora igualmente el módulo de mando manual (e), aunque en esta solución no necesita del grupo de embrague centrífugo (d) (de la figura 2.b.) para su conexión o desconexión del mecanismo. Utiliza, en cambio, unos engranajes rectos que engranan con la parte exterior dentada de la rueda exterior central 3 del primer planeta¬ rio.
El eje de salida 73 (fig. 4.b.). incorpora una parte roscada 70 que permite que durante el arranque del motor 100 no se transmita par suficiente para iniciar el movimiento en la salida, pero si para desplazar el eje 73 axialmente, desde el portasatélites cónico 93 roscado interiormente a dicha rosca 70; gracias a que dicha rosca 70 es de paso largo (o incluso de bolas) y permite bajos rozamientos. Para recuperar y devolverlo a su posición inicial una vez que se ha detenido, el mecanismo incluye un elemento elástico 94 que es lo suficientemente débil para no impedir el movimiento del eje en el arranque, pero lo suficientemente fuerte para vencer los rozamientos al devolverlo a su posición inicial.
El movimiento se transmite desde el motor 100 al elemento o eje de entrada 71 y de éste a la rueda central 92 del dicho planetario (cónico). Siempre y cuando la otra rueda central 90 de dicho segundo planetario se mantenga fija el movimiento pasará a través de dicha rueda central 92 y de los satélites 91 al portasatélites 93 y de éste al eje de salida 73.
Dicha rueda central 90 se mantendrá fija mientras el dicho segundo planetario recto esté frenado en su movimiento, puesto que se mueve solidariamente al piñón 1 de dicho segundo planetario recto. Si el grupo de mando manual (e) permanece fijo la rueda central 3 no se moverá y, por tanto, la única posibilidad de movimiento de dicho planetario recto será a través del portasatélites 2. Este se mantendrá fijo siempre que no se supere el par regulado en el grupo limitador de par (b) y por el mecanismo regulador del enclavamiento.
De esta manera, al superarse dicho par regulado, se libera dicho portasatélites 2 y durante su giro se absorbe o aprovecha la energía sobrante de la misma manera que en el módulo de entrada (a.l.) lo hacía la rueda central loca 2. Así, en ningún momento el par transmitido al eje 73 supera el par regulado en el grupo limitador de par (b) , puesto que cualquier exceso es transmitido al planetario recto a través del piñón 1 y absorbido por la rueda portasatélites 2.
El grupo de transmisión puede presentar otra configuración, en forma predeterminada (a.3.) (figura 5.a.,b.c). En esta configuración el movimiento de la pieza circunstancialmente móvil 2 es longitudinal (nunca de giro). Este grupo de transmisión (a.3.) consiste en una pieza circunstancialmente móvil 2 con una geometría determinada (en la figura 5, cilindrica hueca con perfil de leva adecuado) donde se enclavan los elementos de contacto 5 (en 1 figura, uno, único) del grupo limitador de par con, al menos, dos rodamientos de bolas 78 para permitir un buen giro del eje interno 72 o 73 a dicha pieza 2.
Dicha pieza 2 puede presentar igualmente un dispositivo de regulación del enclavamiento θ formado por dos elementos de contacto (en las figuras, dos bolas) 60 y un elemento elástico (en las figuras, anillos Belleville) 61 entre ellos. Dichos elementos de contacto 60 situados entre dicho trinquete 5 del grupo limitador de par y la superficie del eje 73 o 72 interior a 2 (en las figuras un resalte 68.
Las ubicaciones y características funcionales (cuando su complejidad funcional así lo requiera) se describen a continuación: 2 - Pieza circunstancialmente móvil de forma predeterminada, normalmente frenada en su movimiento longitudinal por uno o varios elementos de contacto 5 (trinquetes, en la figura 5, uno único), que se aloja en una configuración adecuada a tal fin en dicha pieza 2. Dicha pieza de forma predeterminada puede presentar diferentes configuraciones y geometría en el perfil de leva 59 sob^e el que se mueve dicho trinquete 5 al superarse el par prefijado, dependiendo de la mayor o menor progresividad y jongevidad que se quiera dar a dicho movimiento. Quedando c wro que dicha geometría del perfil de leva 59 no afecta al desglose instantáneo de la transmi¬ sión del par en el momento que se supere el par prefijado. 77 - Dos chavetas, al menos, que impiden el movimiento de giro de ;a pieza 2, fijándola a cualquier elemento fijo (en la figura 5, a la carcasa 0).
78 - Dos rodamientos de bolas, al menos, que permitan un giro libre y bien guiado del eje 72 o 73 interior a dicha pieza 2.
60 - Dos elementos de contacto, al menos, (en la figura 5 dos bolas) que se mantienen en contacto, cada una, con el trinquete 5 del grupo limitador de par y con el resalte 68 del eje interno.
61 - Un ejemento elástico, al menos (en la figura 5, formado por anillos Belleville) que mantiene en contacto dichas bolas 60 con sendas superficies.
68 - Un resalte en el eje interior a la pieza 2 con una configuración o geometría tal que al desplazarse éste, en el arranque, fuerza la bola 60 en contacto con él hacia el elemento elástico 61, disminuyendo así el par regulado para permitir el desplazamiento de la pieza 2 en su momento.
Dicha configuración o geometría se puede variar dependiendo de las necesidades de funcionamiento. Las referencias 60, 61 y 68 forman, en este caso, el grupo regulador del enclavamiento θ. Por último, el módulo de entrada (a) puede presentar una configuración, más evolucionada, en forma predeterminada (a.4.) (algo similar a (a.3), con movi¬ miento tanto de giro omo longitudinal. Dicha configuración consiste en un conjunto formado por el grupo limitador de par (b) y la pieza circunstancialmente m 'il 2 de forma predeterminada similar a la utilizada en el módulo (a.3) que giran solidariamente unidad con la velocidad y par que les transmite el eje o mecanismo de entrada 71.
Solidarianente a este conjunto giran igualmen¬ te las piezas 88, 68, 81, 82 y 83 gracias a la chaveta 85. Este movimiento de giro del grupo limitador de par (b) aplica sobre 2 en función de la velocidad a la que giran, determinada generalmente por el elemento de entrada 71, usualmente conectado a un motor 100 o similar. Así, mediante el elemento regulador 7 se puede regular, teniendo en cuenta dichas velocidades, el elemento elástico 6 que aprieta al elemento de contacto 5 contra la superficie (de leva) 59 de la pieza troncocónica 2. En este caso tanto el grupo de corte de energía motriz (c) como los elementos auxiliares están dispuestos sobre otra pieza 86 se caracte¬ riza por tener únicamente movimiento longitudinal, solida¬ rio con la pieza 2, estando impedido su movimiento de giro por la chaveta 77. De esta forma dichos elementos auxilia¬ res se accionan de la misma manera y poseen las mismas configuraciones que en el módulo (a.3).
Así, cuando el eje de salida 73 se encuentra con algún obstáculo (por ejemplo, el asiento de la válvula accionada), aumenta el par transmitido y disminuye la velocidad de giro.
Cuando se supera el esfuerzo máximo regulado por el grupo (b) sobre la pieza 2 ésta queda instantánea¬ mente liberada y comienza a desplazarse longitudinalmente; dependiendo las características de dicho movimiento de la forma de la curva de leva 59 de la pieza 2, sobre la que se moverá el elemento de contacto 5 del grupo (b) .
Al producirse dicha liberación de la pieza 2, ésta arrastra en su movimiento longitudinal a la pieza 86, accionándose, por tanto, todos los mecanismos asociados a dicha pieza 86.
Este módulo de entrada (a.4) incluye igualmen¬ te un mecanismo de regulación del enclavamiento θ formado por las referencias 60, 61 y 68. Con la particularidad de que en esta solución la curva interior que expone la pieza 68 a la referencia 60 en contacto con ella se puede varias. Para ello bastaría con girar, en posición de reposo, la pieza 81 que, mediante el pasador 82 gira la pieza 83 que, a su vez, mediante la chaveta 85 gira la dicha pieza 68 mostrando ésta una configuración diferente al elemento de contacto 60, y como consecuencia diferente regulación del par. Dichas piezas no se describen por su simplicidad.
Se consigue de esta manera que el mecanismo regulador del enclavamiento 0 actué sobre el elemento de contacto 5 de manera diferente, según la necesidad.
(b): El grupo limitador de par (b) es un mecanismo regulador y limitador del par de salida descompo¬ niendo al par de entrada en dos, por mediación de la pieza circunstancialmente móvil 2, uno que es el utilizado en la salida y otro, el sobrante, que es liberado (en general no sólo se produce esta liberación sino que además se amorti¬ gua el par 'sobrante) y utilizado tanto para cortar la energía motriz como para realizar chequeos. Dispone de un elemento de contacto (en la figura 1, un trinquete), un elemento elástico (en las figuras, unas arandelas cónicas elásticas Belleville) y un elemento de regulación (en la figura 1, un tornillo micrométrico) los cuales se describen a continuación tomando como modelo esta figura 1 :
5 - Trinquete: Pieza de frenado o inmoviliza- ción circunstancial alojada, por un lado, en la muesca de la rueda 2 y por otro, en el tornillo 7; quedando inter¬ puesto entre el trinquete y el tornillo, un elemento elástico 6.
6 - Elemento elástico: Cualquier tipo de 5 elemento elástico (en el dibujo arandelas Belleville) situado entre el exterior de la varilla del trinquete 5 y el interior del tornillo 7 que lo comprime, variando la fuerza aplicada y por lo tanto el par transmisible.
7 - Elemento de regulación: Es un dispositivo 10 (en las figuras, un tornillo micrométrico) sujeto al cuerpo que regula el par de la rueda loca 2. En su exterior dispone de unas marcas con los diferentes pares de salida y un índice. En la solución (a.4.) dicho grupo limitador de par (b) gira solidariamente con la pieza troncocónica 2 de
15 esta manera, aunque está formado por los mismos elementos 5, 6, 7, su funcionamiento dependerá de la velocidad a la que giren ambos elementos (fuerza centrífuga).
(c): El grupo de corte de la energía motriz, es un mecanismo de corte directo (o indirecto, dando la
20 señal de corte) de la energía, mediante contacto, aproxima¬ ción o cualquier otro procedimiento (en la figura 1, de contacto y accionado por una excéntrica 2) .
Dispone en las figuras, de un microrruptor 8, una bola de empuje 9 y un tope de señalización con muelle
25. de apoyo 10, que no se describen, por ser elementos sobradamente conocidos . Se puede igualmente incluir otros grupos de corte (secundario, terciario, etc) para una mayor seguridad en caso de que fallara el grupo de corte prima¬ rio.
30 Además de los tres componentes o grupos básicos descritos, este módulo de entrada puede incorporar uno, dos cualesquiera, o los tres dispositivos adicionales que ahora se describen:
( di ) : Enclavamiento mecánico.- Dispositivo
35 antagonista del limitador de par, de enclavamiento de la pieza circunstancialmente móvil 2, accionado manualmente o por cualquier otro procedimiento, que va adosado al cuerpo del módulo de entrada o cualquier otro elemento intermedio con éste y consistente en una varilla, gatillo o cualquier otro elemento susceptible de alojamiento en un orificio o muesca dispuesto a tal fin en la rueda 2, que sirve para frenarla de forma circunstancial, anulando con ello la acción del trinquete.
Esta acción de enclavamiento puede también realizarse colocando un tornillo u otro elemento de inmovilización del limitador de par.
La varilla 11 con su correspondiente muelle y la camisa de posición 12 del caso de la figura, no se describen por ser también conocidas. ( p ): Chequeo general.- Dispositivo que se vale de la energía sobrante y midiendo ésta de forma continua o discreta, de tal forma que, sin modificación previa de las condiciones del limitador de par, su disminu¬ ción significa un incremento de la energía absorbida, lo cual supone una anomalía en el conjunto formado por el actuador y el elemento actuado. Si, por el contrario, aumenta la energía sobrante, detecta un desgaste de algún retén o empaquetadura dentro del conjunto actuador-elemento actuado. La medición de la variación de la energía sobrante puede realizarse mecánica, eléctrica, electrónica, óptica, vertical, etc. Dicha medición de la variación de la energía sobrante puede realizarse para el movimiento de la pieza circunstancialmente móvil en un sentido, en otro, o en ambos sentidos de movimiento (apertura, cierre, o ambos) .
En las figuras, esta medición de la variación de la energía sobrante está resuelta por uno de los muchos procedimientos eléctricos posibles, mediante un microrrup- tor 13, una bola de acción 14 y un tornillo de ajuste con muelle incorporado 15, encendiéndose in situ o en pupitre de mandos un indicador igualmente mediante cualquier sensor de posición electrónico se puede recoger esta medición.
Esta señal de chequeo puede ser recogida para registro y análisis por un microprocesador y salir por una impresora.
Esta acción de chequeo puede realizarse también midiendo el esfuerzo de la energía sobrante a través del propio limitador de par. ( ) '• Amortiguación auxiliar.- El dispositivo de amortiguación de la energía sobrante, directamente, o utilizando al propio limitador de par (caso de la disposi¬ ción de las figuras) y/o aumentando la fuerza de los muelles montados en el tope de señalización 10, o mediante un dispositivo de freno de la pieza 2.
También puede amortiguarse incrementando por cualquier procedimiento la energía absorbida. En el caso de la figura 1, este dispositivo está constituido por un elemento elástico 16, un elemento de contacto (una bola, por ejemplo) 17 y una camisa 18, los cuales no requieren mayor descripción.
MODULO INTERMEDIO B
Esta constituido por dos componentes o grupos básicos: el grupo de embrague centrífugo (d) y el grupo de mando manual (e).
Este módulo intermedio dispone de la indivi¬ dualidad suficiente como para ser susceptible de incorpo¬ rarle no sólo entre el módulo de entrada y el grupo motor de este mecanismo objeto de la invención, sino también entre el grupo motor y el resto de componentes de cualquier actuador convencional.
Igualmente este mecanismo de actuación puede no llevar incorporado este módulo intermedio, en aquellos casos en que las ventajas del volante y del embrague centrífugo no se consideren necesarias o no sean ventajo- sas, o no sean compatibles con alguna configuración del módulo de entrada (A), o bien, puede llevar incorporado sólo el grupo de embrague centrífugo y no llevar volante y sustituir este último por un disco colocado en el eje del ventilador, en el que se pueda insertar una manilla desmontable, situada habitualmente en el motor y permitien¬ do la continuidad de corriente en el mismo, hasta el momento en que se extrae para insertarla en el exterior del disco que sustituye al volante. Este último sistema puede utilizarse también en cualquier actuador, en aquél caso que no incorpore módulo intermedio.
(d) : grupo de embrague centrífugo.- Intercala¬ do entre el grupo motor y la entrada del grupo planetario, consiste en un embrague centrífugo, el cual además de tener un punto muerto, en su estado de reposo queda embragado en un volante y después de que el grupo motor inicie el movimiento, desembraga el volante, pasa por el punto muerto y embraga automáticamente el motor. Con tal grupo de embrague centrífugo, independientemente de completarse o no con el grupo de mando manual, dentro del módulo intermedio, éste sirve para obtener esfuerzos superiores por acumula¬ ciones sucesivas de energía cinética en el motor, cuya suma es superior a la producida por el par máximo, siempre y cuando haya un elemento irreversible a la salida.
En el ejemplo de la figura 2 este grupo (d) está compuesto por los siguientes elementos:
19 - Pistones desplazables.- Pistones cilin¬ dricos con alojamiento transversal para las bolas empujado- ras 20 y una ranura longitudinal para su constante alinea¬ ción al alojarse en ella los soportes guía 25.
20 - Bolas empujadoras.- Su fuerza centrífuga y la de los pistones 19 desplazables, las obligan a deslizarse por el plano inclinado del soporte guía 25 empujando al casquillo deslizante 23. 21 - Cuerpo principal.- Se acopla a la parte móvil del motor y circunstancialmente, al piñón 1 de entrada del grupo planetario. En su parte superior lleva unos alojamientos cilindricos para introducción de los pistones desplazables 19 y sujetos a ella la base de los soportes guía 25.
En su parte inferior externa existen unos alojamientos de sección circular para inclusión de las bolas de arrastre 22, mientras que en la inferior interna va alojado un rodamiento para una mejor alineación del eje del volante 26.
22 - Bolas de arrastre.- Están dispuestas en dos grupos. En unos se acoplan y desacoplan en las hendidu¬ ras del cuerpo principal 21 dispuestas a tal fin. El segundo grupo realiza la misma función en las hendiduras de la extremidad del eje del volante 26. Ambos grupos están alojados siempre en los taladros del piñón 1.
23 - Casquillo deslizante.- Desliza por su parte interior en el exterior del piñón 1, el cual limita su recorrido. En su parte inferior lleva un alojamiento cilindrico tórico para inclusión de las bolas de arrastre 22, cuando está liberado el embrague correspondiente. Esta parte cilindrica interior, de acuerdo con su posición, impide el desbloqueo centrífugo alternativo de estas bolas. Primero, en su posición de reposo, están liberadas las bolas que encajan en el extremo del cuerpo principal 21; en su punto muerto están alojados los dos grupos de bolas en este alojamiento cilindrico y, al continuar el casquillo deslizándose a su tope, quedan alojadas en él el grupo de bolas que arrastra al volante, quedando acopladas, por su contacto con el casquillo deslizante 23, en el casquillo con alojamiento 28.
24 - Muelle antagonista.- Tiene la misión de volver a su posición de partida todo el mecanismo, al disminuir la fuerza centrífuga, por reducción de revolucio- nes del motor.
25 - Soportes guía.- Están sujetos al cuerpo principal 21 tienen la misión de guiar los pistones desplazables 19 y de obligar a deslizarse a las bolas empujadoras 20.
Las bolas de arrastre 22 y los canales pueden sustituirse por chavetas, dientes de arrastre, cono de fricción, etc., considerando estos elementos de una forma amplia y nunca restrictiva. (e): el grupo de mando manual consiste en un sistema de accionamiento alternativo al motor, sin perder nunca la preferencia este último, cuando en casos de emergencia (como falta de energía eléctrica, por ejemplo) surge la necesidad de manipular el actuador. Este grupo consta de un volante 26, un eje central 27, el cual a su vez hace de soporte guía de parte de las ruedas que componen el mecanismo y finalmente, de un casquillo con alojamiento 28 para uno de los grupos de bolas de arrastre 22. Por ser sobradamente conocidos no se definen estos componentes .
MODULO DE IRREVERSIBILIDAD
Está constituido por un mecanismo que puede disponerse en diferentes posiciones dentro del mecanismo de transferencia de energía. Así, puede incluirse dentro del módulo de entrada A o entre dicho módulo y el módulo intermedio B, o, incluso entre el módulo intermedio B y el módulo de salida C.
Este módulo de irreversibilidad transmite el par del eje de entrada al eje de salida de tal mecanismo, y durante la transmisión de dicho par bloquea cualquier movimiento del eje de salida en sentido de giro contrario al de transmisión del par. Y una vez cesada la transmisión de dicho par, bloquea cualquier movimiento del eje de salida en cualquiera de los dos sentidos de giro. Dicho mecanismo de irreversibilidad, combinado con el embrague centrífugo, permite obtener esfuerzos superiores por acumulaciones sucesivas de energía cinética en el motor, siendo superior a la producida por el par máximo.
MODULO DE SALIDA C
La salida de este mecanismo de transferencia de energía mecánica, que la invención propone, esté constituida por un único grupo básico, si bien y en función de sus características, es susceptible de presentarse en cuatro variantes de salida distintas, alternativas entre sí y combinables con el resto de módulos y grupos anteriores, así como con los dispositivos adicionales. Estas variantes son: Cl= módulo de salida giratoria.- (figura 3.1)
C2= módulo de salida roscada.- (figura 3.2) C3= módulo de salida con multiplicador I.-
(figura 3.3) C4= módulo de salida con multiplicador II.- (figura 3.4)
(Cl): el módulo Cl lo constituye el grupo con casquillo (f) en el que este casquillo 29 ejerce la función de célula de carga con la particularidad de que la chaveta 30 es helicoidal (con rosca reversible), con lo que el desplaza- miento axial del casquillo 29 produce una flecha en el elemento elástico 31, generando una señal. Estas señales generadas por el desplazamiento del casquillo 29 se recogen de forma mecánica, acústica, óptica, eléctrica, electróni¬ ca, etc. (en la figura 3.1 un paquete de microrruptores) , utilizándose tanto para el dispositivo de chequeo del par máximo ( ¿ ) como para el de señal de reapriete de la empaquetadura ( £ ) .
( f ) : chequeo del par máximo: dispositivo adicional que aprovecha la señal de chequeo emitida por el grupo (f) . En la figura está compuesto por un anillo deslizante 32, una bola intermedia 33 y un paquete de microrruptores 34, los cuales no requieren de mayor descripción. Este paquete de micros 34 puede sustituirse por cualquier elemento mecánico, óptico, electrónico, etc., que realice una función equivalente, de generación de señal que pueda ser recogida directamente en algún amplificador o, indirectamente, registrada vía microprocesador e impresora u otro método de registro cualquiera.
( £ ) : señal de reapriete de empaquetadura. - Dispositivo que a través de la célula de carga antes descrita 29, y a veces, incluso, a través de los mismos elementos de señal, o bien de forma independiente, nos acusa el desgaste de la empaquetadura del elemento actuado.
En el caso en que el módulo de salida sea del tipo de grupo roscado interiormente (C2) o de grupo con multiplicador (C3) y (C4), la tuerca flotante de salida, instalada entre los elementos elásticos, se desplaza sin girar y proporcionalmente a la fuerza ejercida sobre la empaquetadura, y, al variar ésta, se produce la señal que da la orden de reapriete a otro actuador auxiliar que es el que efectúa el reapriete, por medio de un electroembrague o un actuador a tal fin dispuesto. En el caso de que el módulo de salida sea del tipo giratorio (Cl) la acción de la tuerca se sustituye por un casquillo roscado exteriormente, también flotante entre dos elementos elásticos, en el que la rosca exterior reversible hace de chavetero helicoidal. (C2): el módulo C2 (figura 3.2) lo constituye el grupo de tuerca flotante (g), el cual aparte de absorber las dilataciones del vastago de salida, debidas a dilata¬ ciones térmicas, sirve también como célula de carga que acusa variaciones en las condiciones de resistencias pasivas (por ejemplo, rozamientos, falta de lubricante, etc.), por desplazamiento axial.
Este grupo está compuesto, en la figura 3.2, por una tuerca flotante 38, una chaveta 39 y los elementos elásticos 40 que no requieren mayor descripción. El módulo de salida roscada C2, puede llevar hasta dos dispositivos adicionales: el de chequeo de esfuerzos en el vastago ( ) y el de señal de reapriete de la empaquetadura (£ ) (este último ya descrito), los cuales pueden constituir también unidades independientes tanto para adaptarse al actuacl r integral como a los convenciona¬ les existentes .
(~ ): chequeo de esfuerzos en el vastago. Es un dispositivo adicional construido e incorporado expresa¬ mente para esta función de chequeo, a partir de la señal emitida por el grupo de tuerca flotante (g) en la figura (3.2) está compuesto de: un anillo deslizante 35, una bola intermedia 36 y un paquete de microrruptores 37, que no se pasan a describir por su sencillez.
Tanto en el caso del módulo de salida del tipo de grupo (g) como en los (h) e (i), las variaciones de carga en el desplazamiento axial del grupo se traducen en flechas de los elementos elásticos, las cuales se recogen por los dispositivos adicionales (^f ) y ( £ ) •
(C3): el módulo C3 está constituido por el grupo de salida con multiplicador I (h), el cual aprovecha el principio de que, para un mismo par, a menor paso y diámetro de rosca, mayor es el esfuerzo resultante.
Al enlazar una rosca de diámetro grande con otra de diámetro pequeño obtenemos, con la primera movi- mientos rápidos y de bajo esfuerzo para vencer las fuerzas pasivas y, a continuación, movimientos lentos de alto esfuerzo con la rosca de diámetro y paso pequeños. Basta para ello que la primera haga tope sobre la segunda, convirtiéndose entonces en chavetero helicoidal. En este mecanismo, al iniciarse un movimiento. siempre lo hace la rosca de menor diámetro.
En la figura 3.3a se ha producido ya el efecto de mayor empuje, se ha parado el actuador y éste está dispuesto para iniciar, cuando se le ordene, el movimiento de retroceso.
Al ponerse en movimiento circular la tuerca principal 41, su rosca actúa como chavetero helicoidal, arrastrando en su giro a la tuerca 42 por ser de diámetro y paso más pequeños y por estarle impedido el desplazamien- to longitudinal durante el alojamiento del elemento rígido en el canal del acoplamiento 47 y obligando a desplazarse al husillo 48 (este último imposibilitado para girar por una chaveta situada en su extremo opuesto, fuera ya de la figura) hasta llegar a su tope en el que se enfrenta el eje de una garganta tallada en él con el eje del elemento rígido 46 y el del canal circular del acoplamiento 47 (figura 3.3b) y pasando a partir de este momento la rosca de diámetro menor a convertirse en chavetero helicoidal, obligando con ello a girar a la camisa o tuerca de doble rosca 42, al no impedírselo ya el elemento rígido 46, el cual ha pasado a alojarse en la garganta del husillo 48, siguiendo la trayectoria de éste hasta que el casquillo flotante 45 impide el escape al exterior del elemento rígido, quedando al final de su recorrido en espera de la orden de vuelta en sentido inverso (figura 3.3c). Al girar la tuerca en el sentido contrario y por seguir el elemento rígido 46 alojado en el canal circular del husillo 48 forzado por el casquillo flotante 45, la rosca menor de la tuerca 42 se convierte en chavetero helicoidal, despla- zándose por tanto esta tuerca hasta llegar a su tope, en el cual vuelven a enfrentarse el eje del elemento rígido con el canal circular del acoplamiento 47 y el canal del husillo 48, (figura 3.3b) convirtiéndose en ese instante la rosca de la tuerca principal 41 en chavetero helicoidal, mientras que la rosca de la tuerca pequeña deja de ser chavetero y su giro desplaza longitudinalmente el husillo, transmitiendo en esta fase el esfuerzo mayor hasta que alcanza su punto de partida, repitiéndose de nuevo el ciclo (figura 3.3a) . Este grupo (h) está constituido en la figura
3 por los siguientes elementos:
41 - Tuerca principal. Es la tuerca, flotante o no, que convierte un movimiento (esfuerzo) circular en lineal. 42 - Tuerca de doble rosca. Es un casquillo con rosca exterior de mayor diámetro que otra interior, con la doble función en ambas de rosca y de chavetero helicoi¬ dal. En esta tuerca se aloja(n) uno (o varios) elemento(s) rígido(s) de empuje (en la figura dos bolas). Por necesi- dades mecánicas estas roscas pueden ser casquillos inserta¬ dos en una camisa, tanto los dos como uno de ellos (en la figura está insertado sólo el de rosca menor) .
43 - Chaveta. En el dibujo enlaza el casquillo roscado de menor diámetro con la tuerca de doble rosca 42. 44 - Casquillo tope. Regula la longitud límite del recorrido del husillo 48 a través de la rosca de menor diámetro.
45 - Casquillo flotante. Libera o fija en su desplazamiento el elemento rígido 46, puede ser sustituido por una continuidad en la zona de ajuste de la tuerca de doble rosca 42, en los casos de recorrido corto.
46 - Elemento rígido. Puede ser una(s) bola(s), un pasador cilindrico con las puntas conformadas y, en general, cualquier elemento auxiliar que pueda cumplir con las condiciones de funcionamiento antes establecidas.
47 - Acoplamiento. Casquillo con canal circular interior para alojamiento circunstancial del elemento ríqido e inmovilización simultánea del desplaza- miento a través de la tuerca. 48 - Husillo roscado. Elemento final que realiza la suma de los desplazamientos originados por la tuerca principal 41 y la de menor diámetro y, parcialmente en cada instante, los esfuerzos correspondientes a cada uno de los movimientos.
(C4): el módulo C4 está constituido por el grupo de salida con multiplicador II (i), el cual realiza las mismas funciones y en la misma secuencia, con la diferencia de que, en vez de llevar un elemento rígido y un casquillo flotante, va provisto de un acoplamiento 53 y un elemento elástico 52 que regula la presión del anterior para que siempre suceda que el par de fricción del acopla¬ miento sea mayor que la diferencia de pares entre la rosca de mayor diámetro y la de menor, para la misma presión de empuje (figura 3.4).
Está compuesto por los siguientes elementos: tuerca principal 49, tuerca de doble rosca 50, chaveta y husillo roscado 54, ya descritos en el grupo (h), así como:
52 - Elemento elástico. Muelle, arandelas Belleville o cualquier otro elemento que aporte una presión prefijada al cono del acoplamiento 53.
53 - Acoplamiento. Cónico, plano, dentado, etc. (en la figura cónico), que permite transmitir el par que obliga a entrar en acción a la tuerca principal en vez de la pequeña, tanto en el módulo (C3) como en el (C4) las roscas convencionales pueden sustituirse por roscas de bolas de bajo rozamiento y, por tanto, alto rendimiento, que permiten mejorar el funcionamiento global de dichos módulos de salida (C3) y (C4).

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Servomecanismo mecánico-cinético de limitación y retención instantánea del par transmitido desde un eje o mecanismo de entrada a uno de salida, incluyendo:
- una entrada (1, 55) de energía mecánica, donde el mecanismo recibe energía mecánica desde un motor;
- una salida (3, 67) de energía mecánica;
- medios de transferencia (2, 2', 2" ', 2'* ', 4, 63, 64) de energía desde la entrada a la salida, para transferir una parte de la energía recibida en la entrada (1, 55), a la salida (3, 67).
- medios de control (2, 2', 2 ' ' , 2 ' ' ' , 5, 6, 7, 59, 60, 61) para controlar los medios de transferencia (2, 2', 2' ', 2 ' ' ' , 4, 63, 64) de forma que la energía transferida a la salida no supere un nivel predeterminado;
- originando dicho movimiento un corte de la energía aportada a la entrada (1, 55) del motor: caracterizado porque: - los medios de control comprenden medios para descomponer la energía recibida a la entrada en: una energía aplicada, que se aplica a la salida, y una energía sobrante;
- de forma que la energía sobrante es utiliza- da para conseguir un movimiento relativo entre un miembro
(5, 60) y una superficie (59), que está en contacto con dicho miembro, en contra de una fuerza originada por el contacto entre dicha superficie y dicho miembro (5, 60) .
2.- Servomecanismo, según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación entre la superficie (2, 59) y el miembro o empujador (5, 60) es tal que dicha fuerza aumenta durante dicho movimiento.
3.- Servomecanismo, según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los medios para descomponer la energía recibida están determinados por: - un mecanismo planetario de engranajes (a) formado por un piñón de entrada (1), un brazo portasatéli¬ tes (3) y una rueda loca (2) dentada interiormente, con la que engranan los satélites (4) habitualmente frenada e inmovilizada por el grupo limitador y regulador de par (b), compuesto éste, a su vez, fundamentalmente, por uno o varios elementos mecánicos y unos elementos elásticos (6) que lo regulan a través de un dispositivo mecánico (7), y en éste se puedan prefijar y regular las fuerzas a ejercer sobre la rueda exterior central loca (2); de tal manera que, al superarse un par prefijado se libera la rueda exterior central (2) del mecanismo planetario de engrana¬ jes, comenzando entonces ésta a girar y por su configura¬ ción, a provocar en su giro el corte de la energía motriz (c) y solo una parte de ésta, siempre menor del valor prefijado del par, se transmite a través del portasa¬ télites (3) al resto del mecanismo.
4.- Servomecanismo, según la reivindicación 3, caracterizado por incluir un dispositivo que define una correspondencia biunívoca entre la energía sobrante y el desplazamiento angular de la rueda loca (2) al ser liberada y en el que, por estar prefijada la energía aplicada, se puede apreciar o medir la variación de las energías pasivas por variación del desplazamiento angular de la rueda loca (2).
5.- Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones 3 o 4, caracterizado porque comprende medios para realizar un chequeo general del mecanismo y del equipo actuado por él, al incorporar un dispositivo sensor cual- quiera que dé una señal o mida este desplazamiento angular, el cual, cuando es menor que el establecido conlleva el aumento de las fuerzas pasivas y por tanto el mal funciona¬ miento del mecanismo o del equipo actuado, y por el contrario, el aumento del desplazamiento angular de la rueda loca (2) del mecanismo planetario de engranajes (a), determina que han disminuido las fuerzas pasivas, pudiéndo¬ se recoger esta señal y aprovecharla en ciertos casos, tales como cuando el elemento actuado disponga de empaque¬ tadura para ordenar un reapriete de la misma mediante un electroembrague o un mecanismo actuador auxiliar.
6.- Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones 1 a 5, caracterizado porque la corona loca (2) tiene su periferia externa no concéntrica con la interior dentada y el elemento elástico (6) actúa sobre una entalla ubicada en el punto radialmente menos alejado de dicha periferia.
7.- Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones 1 a 6, caracterizado porque incluye un dispositivo que permite el enclavamiento circunstancial de la rueda loca (2), bien por la inmovilización del grupo limitador de par (b) o por la introducción de un elemento rígido en un alojamiento de dicha rueda.
8.- Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones 1 a 7, caracterizado porque incluye un amortigua- dor auxiliar θ£ ) aplicado a la rueda loca (2) para absorber en dicha rueda más energía sobrante que la máxima absorbible por el limitador de par (b).
9.- Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones 1 a 8, caracterizado porque permite aumentar la energía cinética, en casos puntuales, mediante la incorpo¬ ración de un volante de inercia.
10.- Servomecanismo, según una de las reivin¬ dicaciones 1 a 9, caracterizado por incorporar un grupo de embrague centrífugo automático (d) conectado al motor, efectuando la conexión al alcanzar las revoluciones de régimen.
11.- Servomecanismo, según la reivindicación 10, caracterizado porque existe un volante (26) que puede ser actuado manualmente para aplicar energía manual a la salida, conectado al embrague centrífugo (d), quedando desembragado al superar el motor una velocidad predetermi¬ nada.
12.- Servomecanismo, según una de las reivin¬ dicaciones 10 u 11, caracterizado porque el embrague centrífugo (d) tiene una estructura que permite que al bajar de revoluciones y desembragarse el motor, sin pararse el mismo vuelve a coger revoluciones en vacío, reembragán- dose para poder acumular sucesivos golpes de ariete hasta que el motor se pare por calentamiento, bastando para ello con intercalar un elemento irreversible a la salida del mecanismo actuador o de transferencia.
13.- Servomecanismo, según reivindicación 12, caracterizado porque el elemento irreversible transmite el par del eje de entrada al eje de salida de tal mecanismo, y durante dicha transmisión del par bloquea cualquier movimiento del eje de salida en sentido de giro contrario al de transmisión del par, y una vez cesada la transmisión de dicho par, bloquea cualquier movimiento del eje de salida en cualquiera de los dos sentidos de giro.
14.- Servomecanismo, según la reivindicación
1 o 2, caracterizado porque los medios para descomponer la energía recibida están determinados por:
- un eje (55) desplazable axialmente con un extremo provisto de un ensanchamiento (2' ') cuya superficie tiene en general la forma de dos troncos de cono unidos por sus bases menores, en cuya zona de unión asienta el empujador (60) del elemento elástico de tensión regulable (61), dispuesto radialmente.
15.- Servomecanismo, según reivindicación 14, caracterizado porque el ensanchamiento (2' ') del extremo del eje (55) dispone de una garganta anular en la zona de unión de los dos troncos de cono.
16.- Servomecanismo, según reivindicación 15, caracterizado porque el otro extremo del eje (55) tiene una parte roscada (70) en una tuerca larga de bolas, definida por el rotor de un motor eléctrico; de forma que al superarse el par prefijado en el elemento elástico (61) , la cabeza ensanchada del eje (55) se desplaza axialmente, cortando el suministro de la energía motriz y absorbiéndose las energías sobrantes por el perfil de leva (59) que materializa las superficies cónicas del ensanchamiento (2").
17. Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones anteriores, caracterizado por incorporar un grupo con casquillo (f) que permite un chequeo del par de salida y una captación de señal mediante dos casquillos concéntri¬ cos con rosca reversible, haciendo las veces de chavetero helicoidal y apoyado el interior de ellos sobre uno o dos elementos elásticos que le permiten desplazarse, pudiendo aprovechar este desplazamiento para generar una señal que indique la variación de las fuerzas pasivas, correspondien¬ do a un menor recorrido un aumento de éstas, indicando una anomalía en el mecanismo de transferencia o en el equipo actuador, mientras que un mayor recorrido se corresponde con una disminución de fuerza pasiva, pudiéndose aprovechar esta señal, en los equipos actuados por el mecanismo que dispongan de empaquetaduras, para ordenar un reapriete de esta última mediante un electroembrague o actuador auxi¬ liar.
18. Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones 1 a 17, caracterizado por incorporar un grupo de tuerca flotante (g), que permite un chequeo del empuje de la presión ejercida longitudinalmente por el husillo sobre la tuerca que lo comanda siendo ésta flotante, en uno o ambos extremos, sobre uno o dos elementos elásticos que le permiten desplazarse, pudiendo aprovechar este desplaza¬ miento para generar una señal que indique la variación de las fuerzas pasivas, correspondiendo a un menor recorrido un aumento de ésta, lo que indica una anomalía en el mecanismo de transferencia de energía, o en el equipo por el actuado, mientras que un mayor recorrido se corresponde con una disminución de las fuerzas pasivas; pudiéndose aprovechar esta señal, en los equipos actuados que dispon¬ gan de empaquetadura, para ordenar una reapriete de esta última mediante un electroembrague o actuador auxiliar.
19. Servomecanismo, según una de las reividi- caciones 1 a 18, caracterizado por incorporar un grupo multiplicador (h) que con el mismo par de salida y revolu¬ ciones del actuador o reductor, permite transformar en lineal el movimiento circular de su tuerca principal, a través de una camisa doblemente roscada, el macho en la tuerca principal y la hembra en el extremo del husillo, el cual no puede girar pero sí desplazarse, de tal forma que las roscas pueden funcionar alternativamente como tales, o bien, como chaveteros helicoidales dependientes de un elemento de enlace rígido (46) o flexible, así como de unos topes, resultando una mayor velocidad y menor esfuerzo en el desplazamiento lineal del husillo cuando la rosca menor hace de chavetero helicoidal y la mayor actúa como rosca y una menor velocidad y mayor esfuerzo cuando ambas funcionan de manera recíproca, con la particularidad adicional de que al invertir el giro de la tuerca principal (41) se retira el husillo a través de la rosca menor y, al hacer tope esta rosca aumenta el husillo de velocidad en su desplazamiento a través de la rosca de mayor diámetro, hasta llegar a su posición prefijada, quedando dispuesto para repetir el ciclo completo o parcialmente.
20. Servomecanismo mecánico-cinético de limitación y retención instantánea del par transmitido desde un eje o mecanismo de entrada a uno de salida, pudiendo variar el par y/o el esfuerzo en la salida durante su recorrido de una forma automática en función de la velocidad que depende, a su vez, de las múltiples circuns¬ tancias que pueden acontecer en su recorrido, de las fuerzas pasivas (osea, del rendimiento propio o ajeno); con la gran posibilidad de que sin aumentar la potencia de entrada ni el par de salida regulado (en función de la velocidad lineal), aumentar notablemente el esfuerzo en una fortísima disminución puntual y/o circunstancial del rendimiento parcial o total, caracterizado porque está constituido por: a) una pieza circunstancialmente móvil (2, 2', 2' ', 2' ' '), sensible al par transmitido, a través de la cual se transmite dicho par, que inicia su movimiento relativo al alcanzar el par y/o esfuerzo preestablecido, de tal manera que su inmovilidad o movilidad relativas supone o no la transmisión del par predeterminado destinado a la salida, b) un grupo limitador de par y/o esfuerzo que actúa en estrecho contacto con la pieza móvil (2, 2', 2' ',
2' '') impidiendo o permitiendo súbitamente su libertad de movimiento relativo y, por ello, permitiendo o diversifi¬ cando la transmisión completa del par en la salida, este grupo incluye: - al menos un elemento mecánico de contacto
(5)
- al menos un elemento elástico (6) . A través de los elementos elásticos (6) se gradúa la fuerza que el o los elementos mecánicos de contacto (5) ejercen sobre la pieza móvil (2, 2', 2*', 2 ' ' ) ; c) la limitación de recorrido viene impuesta por el aparato o máquina en la cual se quiere acoplar o incluir, aprovechándose la señal recibida a través de la pieza circunstancialmente móvil (2, 2', 2' ', 2' ' '), pudiéndose producir antes durante y después de iniciar su movimiento impuesto por propio cometido, avería, obstruc¬ ción u otra circunstancia y siempre a través de la limita¬ ción del par y/o esfuerzo, aprovechándose las energía cinéticas del elemento de entrada (1, 55) y del resto de elementos móviles , desdoblando el conjunto formado por dichas energías más las dinámicas en dos parejas de esfuerzos o pares bien definidos:
- el aplicado al eje o elemento o mecanismo de salida (incluyendo los pasivos), el cual es mantenido dentro de unos márgenes de acuerdo con lo necesitado en cada caso .
- el sobrante (con sus pasivos correspondien¬ tes ) ; los cuales aprovecha, amortigua y regula con gran preci¬ sión, al mismo tiempo que mide los efectos de variación de los pasivos propios y del aparato o máquina al cual esté acoplado y caracterizado además porque a través del elemento elástico (6) se puede prefijar el esfuerzo que el grupo limitador y regulador de par (b) ejerce, a través del elemento (5), sobre la parte circunstancialmente móvil (2, 2', 2' ', 2' ' '), de tal manera que ésta en su movimiento, por su configuración especial, provoca:
- una señal para su posterior utilización, - una total o parcial amortiguación de la energía sobrante;
La forma, más o menos progresiva, en la que se absorbe dicha energía sobrante y la cantidad de ella que se absorbe se pueden variar en función de la geometría de la pieza { 2 , 2 ' , 2 ' ' , 2 ' ' ' ) , de la elasticidad y del movimien¬ to que adquiera dicha pieza (2) al ser liberada.
21. Servomecanismo, según reivindicación 20, caracterizado porque el grupo limitador de par (b) incluye un elemento de ajuste y regulación (7), manual o motoriza- do que permite regular el par máximo al cual dicho grupo limitador de par (b) permite el movimiento relativo de la pieza circunstancialmente móvil (2). De esta manera dicho grupo limitador de par (b) se convierte en grupo limitador y regulador de par (b); en esta solución los elementos elásticos (6) regulados y ajustados por el elemento de regulación (7) gradúan la fuerza que el elemento mecánico de contacto (5) ejercen sobre la pieza móvil (2, 2', 2 ' ' , 2 ' ' ' ) .
22. Servomecanismo según una de las reivindi- caciones 20 ó 21, caracterizado porque la pieza móvil (2) es la rueda exterior central loca de un mecanismo de engranajes planetario. Dicha rueda tiene permitido el movimiento de giro sobre su propio eje; comprendiendo dicho mecanismo, al menos: - una carcasa (0)
- un eje de entrada (71)
- un piñón (1) o rueda central fijado a dicho eje de entrada, y que engrana directamente con lo spiñones o ruedas satélites (4) - un portasatélites (3), donde van montadas las ruedas satélites (4) y por el cual sale, en este caso, el movimiento y el par resultante del mecanismo planetario, dicho grupo portasatélites pudiendo incorporar uno o varios brazos - una, o varias, (preferiblemente tres para un mejor equilibrado) ruedas satélites (4) montadas sobre dicho portasatélites (3) que engranan en el piñón y en la rueda exterior central (2)
- una rueda exterior central loca (2), que engrana interiormente con las ruedas satélites, normalmente frenada en su movimiento de giro por uno o varios elementos (5) que se alojan en unas hendiduras o configuraciones dispuestas a tal fin en dicha rueda (2), controlando y limitando así dicho movimiento de giro; de tal manera que, al superarse un par prefijado, se libera dicha pieza móvil (2) del mecanismo planetario de engranajes, comenzando entonces ésta a girar y por su configuración, a provocar en su giro el corte de la energía motriz y solo una parte de ésta se transmite a través del portasatélites al resto del mecanismo; la configuración (geométrica) externa de dicha rueda exterior central (2) pudiendo ser muy variada, dependiendo dicha configuración de la manera como se quiera amortiguar, aprovechar o medir la energía sobrante del mecanismo.
23. Servomecanismo según una de las reivindi¬ caciones 21 ó 22, caracterizado porque la pieza móvil (2') es el portasatélites de un mecanismo de engranajes planeta¬ rios. Dicho portasatélites tiene permitido el movimiento de giro sobre su propio eje; dicho mecanismo comprende, al menos:
- una carcasa (0)
- un eje de entrada (71)
- un piñón (1) o rueda central fijado a dicho eje de entrada, y que engrana directamente con los piñones o ruedas satélites (4)
- una, o varias (preferiblemente tres para un mejor equilibrado) ruedas satélites (4) montadas sobre dicho portasatélites (2) que engranan en el piñón (1) y en la rueda exterior central (3). - una rueda exterior central libre o fija (3), según se quiera o no se quiera que salga por ella el movimiento y el par resultante del mecanismo planetario.
- un portasatélites (2) donde van montadas las ruedas satélites (4) y que solo puede tener un movimiento de giro aunque limitado y regulado por uno, o varios, elementos (5) del limitador de par (b), que se alojan en unas configuraciones o hendiduras dispuestas a tal fin en dicho portasatélites (2); la configuración (geométrica) externa de dicho portasatéli- tes (2) puede ser muy variada, dependiendo de la manera como se quiera amortiguar, disipar, aprovechar o medir la energía sobrante del mecanismo.
24. Servomecanismo según reivindicación 23, caracterizado porque la rueda exterior central (3) engrana exteriormente con un engranaje de transmisión que, o bien - 52 - le transmite a dicha rueda exterior central (3) un movi¬ miento y un par, o bien mantiene fuja y frenada dicha rueda exterior central (3) .
Dicho engranaje de transmisión puede ser cónico, recto, paralelo, o de cualquier otro tipo y puede transmitir dichos movimientos y pares provenientes de un motor, de un accionamiento manual (por ejemplo, un volante o manivela), o de cualquier otra forma.
25. Servomecanismo según una de las reivindi- caciones 23 ó 24, caracterizado porque está formado por dos mecanismo de engranajes planetarios. El primero de ellos, preferiblemente cónico, y el segundo, preferiblemente recto y porque el eje de entrada (1) del planetario preferible¬ mente recto es, a su vez, la rueda exterior central (90) de un mecanismo planetario de engranajes preferiblemente cónicos, que comprende, al menos:
- un eje de entrada (71)
- un piñón preferiblemente cónico (92) fijado a dicho eje de entrada (71), y que engrana directamente con los piñones o ruedas satélites prferiblemente cónicas (91),
- un portasatélites (93) donde van montadas las ruedas satélites cónicas (91) y por el cual sale, en caso de estar fija la rueda exterior central preferiblemen¬ te cónica (90) , el movimiento y el par resultante del mecanismo plantearlo (a.2),
- una o varias ruedas satélites preferiblemen¬ te cónicas (90) montadas sobre el portasatélites (93), que engranan con el piñón preferiblemente cónico (92) de entrada y con la rueda exterior central preferiblemente cónica (90) ,
- una rueda exterior central preferiblemente cónica (90) que actúa como eje de entrada del planetario de engranajes preferiblemente rectos. de esta manera siempre que la rueda exterior central (3) del segundo planetario, preferiblemente recto, esté en posición fija existen dos posibilidades de movimiento:
1) Cuando el par transmitido por el planetario preferible¬ mente cónico esté por debajo del límite prefijado como par máximo, el movimiento y el par saldrán por el portasatéli- tes (93) de dicho engranaje preferiblemente cónico; al mantener fijo el planetario preferiblemente recto a causa del o de los elementos (5) gue impiden su movimiento.
2) Cuando dicho par esté por encima del límite prefijado, el par saldrá en parte por el portasatélites del p-lanetario preferiblemente cónico (93) (par aplicado) y en parte por el portasatélites (2) (movimiento y par sobrante) al haber "saltado" el limitador de par, liberando así dicho portasa¬ télites (2).
26. Servomecanismo según una de las reivindi- caciones 20 ó 21, caracterizado porque la pieza móvil (2' ') solo tiene permitido el movimiento longitudinal, nunca el movimiento de giro, y que comprende:
- una carcasa (0)
- un eje de entrada (71) , roscado en su extremo con una rosca de funcionamiento reversible (70)
- un eje hueco (72), roscado interiormente para albergar al eje de entrada (71) .
- un eje de salida (74), interior a dicho eje hueco (72) y fijo a él por una chaveta deslizante o similar (75) que hace que giren solidariamente ambos ejes, pero permitiendo el movimiento (o desplazamiento) longitudinal del eje de salida (74) .
- un elemento elástico (69), al menos, que devuelve, una vez finalizada la operación, a la pieza móvil (2") a su posición inicial.
- una pieza móvil (2' ' ) que, montada exterior- mente a dicho eje hueco (72), solo puede moverse (o desplazarse) longitudinalmente a lo largo de dicho eje hueco (72). Dicha pieza móvil (2' *) presenta una geometría (enclavamiento) tal que su movimiento longitudinal está limitado y controlado por el elemento (5) del grupo limitador de par y limita, al mismo tiempo, el movimiento longitudinal de dicho eje hueco (72), de forma que al superar el par prefijado en el elemento elástico (6) dicha pieza móvil (2' ") se puede desplazar longitudinalmente cortando el suministro de energía de entrada y absorbiéndo¬ se o aprovechándose las energías sobrantes por el perfil (59) de la pieza móvil (2* ').
27. Servomecanismo según una de las reivindi- caciones 20 ó 21, caracterizado porque la pieza móvil (2) solo tiene permitido el movimiento longitudinal, nunca el movimiento de giro, y que comprende:
- una carcasa (0)
- un motor eléctrico, neumático o hidráulico, que actúa como mecanismo de entrada (100) .
- un eje de salida (73), con una rosca de funcionamiento reversible,
- un eje hueco, roscado interiormente para albergar el eje de salida y exteriormente solidario al motor,
- un casquillo de salida incluido en un extremo del eje hueco entre éste y el eje de salida; unido a dicho eje de salida mediante una chaveta deslizante o elemento similar que hace que giren solidariamente, pero permitiendo el desplazamiento longitudinal del eje de salida.
- una pieza móvil (2) que, montada exterior- mente a dicho eje de salida (73), solo puede desplazarse longitudinalmente a lo largo de dicho eje de salida. Dicha pieza móvil (2) presenta una geometría (encavamiento) tal que su movimiento longitudinal está limitado y contrado por el elemento (5) del grupo limitador de par y limita, al mismo tiempo, el movimiento longitudinal de dicho eje de salida (73), de forma gue al superarse el par prefijado en el elemento elástico (6) dicha pieza móvil (2) se puede desplazar longitudinalmente cortando el suministro de energía de entrada y absorbiéndose o aprovechándose las energías sobrantes por el perfil de la pieza móvil (2).
- un elemento elásatico (69), al menos, que devuelve, una vez finalizada la operación de dicho motor
(100), la dicha pieza móvil (2) a su posición inicial. Dicho elemento elástico debe ser lo suficientemente grande para permitir vencer los rozamientos y devolver el mecanis¬ mo a su posición inicia. , pero suficientemente pequeño para no impedir o interferir ε 1 funcionamiento del mecanismo, de tal manera que al superdfse el par prefijado en el elemento elástico (6), la pieza móvil (2) se desplaza longitudinal¬ mente cortando el suministro de la energía motriz y absorbiendo y/o aprovechando las energías sobrantes .
28. Servomecanismo según una de las reivindi¬ caciones 26 ó 27 caracterizado por disponer de un disposi¬ tivo de regulación del enclavamiento que comprende:
- un elemento elástico (61)
- elementor. de contacto (60) apoyados en el dicho elemento elástico (61) .
- una hendidura (enclavamiento) dispuesta en el exterior del eje justamente interior a la pieza móvil (2).
Gracias al elemento elástico un elemento de contacto se mantiene constantemente en contacto con el elemento (5) y otro elemento de contacto manteniéndose constantemente en contacto con dicha hendidura en dicho eje. De esta manera se consigue que durante los arranques la fuerza que el elemento (5) ejerce sobre la pieza móvil (2) sea mayor y, por ello, mayor también el par máximo regulado.
29. Servomecanismo según una de las reivindi¬ caciones 20 ó 21 caracterizado porque la pieza móvil (2' ' ') tiene permitido tanto movimiento longitudinal como movi- miento de giro respecto de su propio eje, y que comprende: - una carcasa (0)
- un eje o mecanismo de entrada hueco (o macizo) (71)
- un eje de salida (73), que consta de una parte roscada (70) .
- una pieza exterior hueca, fijada en su movimiento al eje o mecanismo de entrada (88) .
- una pieza intermedia hueca (89), solidaria en su movimiento de giro con la dicha pieza exterior hueca pero que puede desplac rse longitudinalmente respecto a ésta, gracias a la cha eta deslizante o elemento similar que las une.
- un elemento hueco (98) roscado interiormen¬ te, solidario en su movimiento de giro con la dicha pieza intermedia hueca (89) y cuya rosca interior se acopla a la dicha rosca del dicho eje de salida.
- una pieza móvil (2' ' '), que gira solidaria¬ mente con la dicha pieza exterior hueca (88) pero pudiéndo¬ se desplazar longitudinalmente respecto a ésta, gracias a la chaveta deslizante o elemento similar que los une. Dicha pieza móvil (2' ' *) está montada exteriormente a dicho eje de salida (73) y a dicha pieza intermedia hueca (89), pudiéndose desplazar longitudinalmente respecto a ésta. Dicha pieza móvil (2' ' ') presenta una geometría o configu- ración (enclavamiento) tal que dicho movimiento longitudi- nal está limitado y controlado por el elemento mecánico de contacto (5) del grupo limitador de par (b), aunque sin limitar el movimiento longitudinal de dicha pieza interme¬ dia hueca (89) . - un elemento elástico (69), al menos, que devuelve, una vez finalizada la operación del eje o elemento de entrada (71), a dicha pieza móvil (2' ' ') a su posición inicial, y caracterizado por disponer de un grupo limitador de par (b) que describe un movimiento circular alrededor de su propio eje principal (solidariamente a la dicha pieza exterior hueca) y que incluye:
- un elemento mecánico de contacto (o varios) (5)
- un elemento elástico primario, al menos (6) - un elemento de ajuste y regulación de dicho elemento elástico (7) los elementos elásticos (6) , regulados por el elemento de regulación (7), gradúan la fuerza que, dependiendo de la velocidad de giro del eje o elemento de entrada (71) y de la fuerza centrífuga generada por el elemento mecánico de contacto (5) ejerce sobre dicha pieza móvil (2' ' '), aprovechando la fuerza centrífuga como elemento de autorre¬ gulación.
30.- Servomecanismo, según una de las reivin- dicacines 20 a 29, caracterizado por incluir un dispositivo que define una correspondencia biunívoca entre la energía sobrante y el desplazamiento angular o longitudinal de la pieza circunstancialmente móvil (2) al ser liberada y en el que, por estar prefijada la energía aplicada, se puede apreciar o medir la variación de las energías pasivas por variación del desplazamiento angular o longitudinal de la pieza circunstancialmente móvil (2) .
31.- Servomecanismo, según una de las reivin¬ dicaciones 20 a 30, caracterizado porque comprende medios para realizar un chequeo general del mecanismo y del equipo actuado por él, al incorporar un dispositivo sensor cual¬ quiera que dé una señal o mida de forma continua o discreta este desplazamiento angular o longitudinal, el cual, cuando es menor que el establecido conlleva el aumento de las fuerzas pasivas y por tanto el mal funcionamiento del mecanismo o del equipo actuado, y por el contrario, el aumento del desplazamiento angular o longitudinal de la pieza circunstancialmente móvil (2), determina que han disminuido las fuerzas pasivas, pudiéndose recoger esta señal y aprovecharla en ciertos casos, tales como cuando el elemento actuado disponga de empaquetadura para ordenar un reapriete de la misma mediante un electroembrague o un mecanismo actuador auxiliar pudiendo disponerse dichos medios para realizar dicho chequeo general tanto en el entido de cierre, como en el de apertura, como en ambos.
32.- Servomecanismo, según una de las reivin¬ dicaciones 20 a 31, caracterizado porque la pieza circuns¬ tancialmente móvil (2) tiene su periferia externa no concéntrica con la interior dentada y el elemento elástico (6) actúa sobre una entalla ubicada en el punto radialmente menos alejado de dicha periferia.
33.- Servomecanismo, según una de las reivin¬ dicaciones 20 a 32, caracterizado porque incluye un dispositivo que permite el enclavamiento circunstancial de la pieza circunstancialmente móvil (2), bien por la inmovilización del grupo limitador de par (b) o por la introducción de un elemento rígido en un alojamiento de dicha pieza.
34.- Servomecanismo, según una de las reivin- dicaciones 20 a 33, caracterizado porque incluye uno o varios amortiguadores auxiliares ( ) aplicados a la pieza circunstancialmente móvil (2) para absorber en el movimien¬ to relativo de dicha pieza más energía sobrante que la máxima absorbible por el limitador de par (b); dependiendo dicha absorción de la configuración gemétrica exterior de dicha pieza circuntancialmente móvil (2) y de la regulación de dicho amortiguador auxiliar (X ) •
35.- Servomecanismo, según una de las reivin¬ dicaciones 20 a 34, caracterizado porque permite aumentar la energía cinética, en casos puntuales, mediante la incorporación de un volante de inercia.
36.- Servomecanismo, según una de las reivin¬ dicaciones 20 a 35, caracterizado por incorporar un grupo de embrague centrífugo automático (d) conectado al motor, efectuando la conexión al alcanzar las revoluciones de régimen.
37.- Servomecanismo, según la reivindicación 36, caracterizado porque existe un volante (26) que puede ser actuado manualmente para aplicar energía manual a la salida, conectado al embrague centrífugo (d), quedando desembragado ai superar el motor una velocidad predetermi¬ nada.
38.- Servomecanismo, según una de las reivin¬ dicaciones 36 ó 37, caracterizado porque el embrague centrífugo (d) tiene una estructura que permite que al bajar de revoluciones y desembragarse el motor, sin pararse el mismo vuelve a coger revoluciones en vacío, reembragán- dose para poder acumular sucesivos golpes de ariete hasta que el motor se pare por calentamiento, bastando para ello con intercalar un elemento irreversible a la salida del mecanismo actuador o de transferencia.
39.- Servomecanismo, según reivindicación 38, caracterizado por disponer de un elemento irreversible de alto rendimiento que transmite el par del eje de entrada al eje de salida de tal mecanismo, y durante dicha transmisión del par bloquea cualquier movimiento del eje de salida en sentido de giro contrario al de transmisión del par, y una vez cesada la transmisión de dicho par, bloquea cualquier movimiento del eje de salida en cualquiera de los dos sentidos de giro.
40. Servomecanismo según una de las reivindi¬ caciones 20 a 39, caracterizado por disponer de un disposi¬ tivo de regulación del enclavamiento del o de los elementos (5), que comprende: - un mecanismo centrífugo (19,20,23,24,25).
- un elemento elástico intermedio, al menos (61).
- elementos de contacto, opcionales, apoyados en el elemento elástico (60) . la superficie externa del mecanismo centrífugo (23) se mantiene presionado contra los elementos de contacto y éstos, a su vez, contra el dispositivo de regulación (b).
Dependiendo de la geometría externa y de la elasticidad del mecanismo centrífugo (23) y de la velocidad de giro, será mayor o menor la fuerza necesaria para liberar la pieza circunstancialmente móvil (2).
41. Servomecanismo según una de las reivindi¬ caciones 20 a 40, caracterizado por disponer de uno o varios elementos de corte de corriente (c) que comprenden cada uno de ellos:
- uno o varios microrruptores eléctricos o cualquier otro elemento de interrupción directa o indirecta de la corriente eléctrica (9) .
- un elemento elástico (o varios). - un elemento deslizable de contacto (10) con la pieza circunstancialmente móvil (2). Dicho elemento dispone de una o varias hendiduras donde se incluyen sendos elementos de contacto que, al desplazarse dicho elemento deslizable accionan los microrruptores correspondientes. Dicha superficie exterior de la dicha pieza móvil (2) dotada de una configuración geométrica tal que para determinados ángulos de giro (o desplazamientos angulares), desplace dichos elementos deslizables en un sentido u en otro.
42. Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones 20 a 41, caracterizado por incorporar un grupo con casquillo (f) que permite un chequeo del par de salida y una captación de señal mediante dos casquillos concéntricos con rosca reversible, haciendo las veces de chavetero helicoidal y apoyado el interior de ellos sobre uno o dos elementos elásticos que le permiten desplazarse, pudiendo aprovechar este desplazamiento para generar una señal que indique la variación de las fuerzas pasivas, correspondien¬ do a un menor recorrido un aumento de éstas, indicando una anomalía en el mecanismo de transferencia o en el equipo actuador, mientras que un mayor recorrido se corresponde con una disminución de fuerza pasiva, pudiéndose aprovechar esta señal, en los equipos actuados por el mecanismo que dispongan de empaquetaduras, para ordenar un reapriete de esta última mediante un electroembrague o actuador auxi¬ liar.
43. Servomecanismo, según una de las reivindi¬ caciones 20 a 42, caracterizado por incorporar un grupo de tuerca flotante (g), que permite un chequeo del empuje de la presión ejercida longitudinalmente por el husillo sobre la tuerca que lo comanda siendo ésta flotante, en uno o ambos extremos, sobre uno o dos elementos elásticos que le permiten desplazarse, pudiendo aprovechar este desplaza¬ miento para generar una señal que indique la variación de las fuerzas pasivas, correspondiendo a un menor recorrido un aumento de ésta, lo que indica una anomalía en el mecanismo de transferencia de energía, o en el equipo por el actuado, mientras que un mayor recorrido se corresponde con una disminución de las fuerzas pasivas; pudiéndose aprovechar esta señal, en los equipos actuados que dispon¬ gan de empaquetadura, para ordenar un reapriete de esta última mediante un electroembrague o actuador auxiliar.
44. Mecanismo, según una de las reividicacio- nes 20 a 43, caracterizado por incorporar un grupo multi- plicador (h) que con el mismo par de salida y revoluciones del actuador o reductor, permite transformar en lineal el movimiento circular de su tuerca principal, a través de una camisa doblemente roscada, el macho en la tuerca principal y la hembra en el extremo del husillo, el cual no puede girar pero sí desplazarse, de tal forma que las roscas pueden funcionar alternativamente como tales, o bien, como chaveteros helicoidales dependientes de un elemento de enlace rígido (46) o flexible, así como de unos topes, resultando una mayor velocidad y menor esfuerzo en el desplazamiento lineal del husillo cuando la rosca menor hace de chavetero helicoidal y la mayor actúa como rosca y una menor velocidad y mayor esfuerzo cuando ambas funcionan de manera recíproca, con la particularidad adicional de que al invertir el giro de la tuerca principal (41) se retira el husillo a través de la rosca menor y, al hacer tope esta rosca aumenta el husillo de velocidad en su desplazamiento a través de la rosca de mayor diámetro, hasta llegar a su posición prefijada, quedando dispuesto para repetir el ciclo completo o parcialmente.
45. Servomecanismo según la reivindicación 44, caracterizado porque las roscas que componen dicho mecanis¬ mo son roscas de bolas y, por tanto, reversibles, de bajo rozamiento y alto rendimiento.
46. Servomecanismo según una de las reivindi- caciones 26 a 29, caracterizado por incluir un mecanismo de reducción sinfín-corona, con unas condiciones tales que dicho mecanismo de reducción sinfín-corona sustituya a la parte roscada (70) del eje interior (72 o 71), proporcio¬ nando la posibilidad de movimiento longitudinal reversible que proporcionaba la dicha rosca (70) del eje interior (72 ° 73), y que era controlado por el conjunto limitador y regulador de par.
47. Servomecanismo según una de las reivindi¬ caciones 20 a 46, caracterizado por incluir a su salida cualquier elemento de reducción o multiplicación conocido que permita conseguir velocidades y esfuerzos o pares diferentes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1967751A2 (de) * 2007-02-21 2008-09-10 Kirchner Elektrotechnik GmbH Übertragungsvorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2011362824B2 (en) 2011-03-23 2016-04-14 Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L. Elastic cone for hermetically sealed stator, corresponding motor and manufacturing method
JP5746308B2 (ja) * 2013-11-26 2015-07-08 ファナック株式会社 ブレーキ落下量を低減する機能を備えたサーボ制御装置
CN104791857A (zh) * 2014-02-27 2015-07-22 奉化市西坞时控仪表厂 一种燃气定时器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1266332A (fr) * 1960-08-31 1961-07-07 Jones Tate & Co Ltd Mécanisme de manoeuvre d'un organe tel qu'une soupape
US3024403A (en) * 1959-08-13 1962-03-06 Sinclair Refining Co Coupling for reciprocating elements
US3921264A (en) * 1974-07-08 1975-11-25 Itt Electrically operated rotational actuator with failsafe disengagement
DE3010019A1 (de) * 1979-03-29 1980-10-02 Fritz Dieter Eller Ueberlastschutz fuer motoren, wellen usw.
US4454504A (en) * 1981-09-18 1984-06-12 Westran Corporation Torque overload indicator
JPS6018679A (ja) * 1983-07-10 1985-01-30 Toda Kiko:Kk 手動操作可能な電動式回転装置
EP0380787A2 (en) * 1989-01-31 1990-08-08 Liberty Technologies, Inc. Thrust actuated control for motor operated valve
FR2669983A1 (fr) * 1990-12-03 1992-06-05 Bernard Lucien Systeme limiteur d'efforts du couple transmis par un arbre moteur a un arbre reducteur.

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3903105A1 (de) * 1989-02-02 1990-08-09 Huels Chemische Werke Ag Fluessige enthalogenierungsmittel
JP2822809B2 (ja) * 1992-09-30 1998-11-11 三菱電機株式会社 位置制御方法および位置制御装置
US5726520A (en) * 1993-08-02 1998-03-10 Bonneville Scientific Incorporated Direct drive field actuator motors
JP3469965B2 (ja) * 1994-10-04 2003-11-25 光洋精工株式会社 可変絞り弁および油圧パワーステアリング装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3024403A (en) * 1959-08-13 1962-03-06 Sinclair Refining Co Coupling for reciprocating elements
FR1266332A (fr) * 1960-08-31 1961-07-07 Jones Tate & Co Ltd Mécanisme de manoeuvre d'un organe tel qu'une soupape
US3921264A (en) * 1974-07-08 1975-11-25 Itt Electrically operated rotational actuator with failsafe disengagement
DE3010019A1 (de) * 1979-03-29 1980-10-02 Fritz Dieter Eller Ueberlastschutz fuer motoren, wellen usw.
US4454504A (en) * 1981-09-18 1984-06-12 Westran Corporation Torque overload indicator
JPS6018679A (ja) * 1983-07-10 1985-01-30 Toda Kiko:Kk 手動操作可能な電動式回転装置
EP0380787A2 (en) * 1989-01-31 1990-08-08 Liberty Technologies, Inc. Thrust actuated control for motor operated valve
FR2669983A1 (fr) * 1990-12-03 1992-06-05 Bernard Lucien Systeme limiteur d'efforts du couple transmis par un arbre moteur a un arbre reducteur.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 9, no. 139 (M - 387)<1862> 14 June 1985 (1985-06-14) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1967751A2 (de) * 2007-02-21 2008-09-10 Kirchner Elektrotechnik GmbH Übertragungsvorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments
EP1967751A3 (de) * 2007-02-21 2008-10-01 Kirchner Elektrotechnik GmbH Übertragungsvorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments

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EP0708284B1 (en) 2001-02-14
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ES2112706A1 (es) 1998-04-01

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