WO2012056066A1 - Mecanismo de retardo de un vástago principal de un resorte de gas - Google Patents

Mecanismo de retardo de un vástago principal de un resorte de gas Download PDF

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Félix Ignacio ESTIRADO VERA
Oscar ALEJOS PÉREZ
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Azol-Gas, S. L.
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    • F16F9/32—Details
    • F16F9/48—Arrangements for providing different damping effects at different parts of the stroke
    • F16F9/486—Arrangements for providing different damping effects at different parts of the stroke comprising a pin or stem co-operating with an aperture, e.g. a cylinder-mounted stem co-operating with a hollow piston rod

Definitions

  • the present invention is framed in the field of stamping manufacturing systems.
  • the object of the invention consists in a mechanism that allows to increase the production and decrease the time in which parts are manufactured by stamping, by controlling the working speeds of the elements of the dies.
  • Gas springs have been used as an elastic force limitation element in sheet metal stamping processes for some time.
  • the delay systems of a gas spring allow that once the recoil of the press has begun, the rod recovers its position in a certain time, greater than what it takes to return the press, and at a constant speed.
  • the onset of recovery can even be delayed by keeping the stem completely stopped (WO90 / 15267), and subsequently making its return at a constant speed.
  • the delay system with variable speed recoil allows a delay control that is crucial in the first part of the recoil, since once part of the race has been recovered it can already return to the initial position faster, which would allow the increase in the number of pieces to be produced at the same time, that is, the increase in productivity.
  • the purpose of the invention is to allow said productivity increase, so that the retraction of the stem is not carried out at a constant speed, but that the final part of retraction is faster.
  • the invention consists in fixing an inner rod to the base of the spring, with a height such that the closing gasket disposed inside the piston is only in contact with said inner rod during a movement less than that of the cylinder stroke.
  • this hollow inner rod there is a throttling to the passage of the gas, the so-called first step, and where a valve that allows a closure to the passage of gas operable from the outside can be housed.
  • a first chamber is formed by the volume between the body, the bottom face of the plunger and the inner rod;
  • a second chamber corresponds to the volume of the emptying that has the main rod limited by the upper face of the inner rod and
  • a third chamber is formed by the volume comprised between the body, the outer side face of the main rod and the upper face of the plunger.
  • This third chamber is communicated with the second chamber by the second step, which is one or more holes made radially in the rod.
  • the first step is arranged, which is the communication between the first and second chamber, by inserting a throttle that can be interchangeable, defined by a cover with a very small hole that is fixed to the inner rod.
  • a throttle that can be interchangeable
  • the piston there are two gaskets to the passage of the gas, one outer that closes against the body and another inner that closes against the inner rod, in addition to non-return valves that only allow gas to pass through them when the rod passes from its extended position to the position corresponding to the compressed spring.
  • the gas on its way to recover the spring to its resting position, has to pass from the third chamber to the second chamber, and from there to the first chamber.
  • the speed of recovery of the rod to its extended position depends mainly on the pressure differences between chambers 1 and 3, so that the greater this difference, the slower it will rise.
  • the passage section of First step must be lower than the step section of the second step, so the second speed is faster than the first.
  • Both the first rise speed and the second rise speed are determined by sizing the section of the first and second steps respectively, and the time at which the change from one speed to another occurs during the recovery of the main stem It is determined with the length of the inner stem.
  • Figure 1. Shows a section of the mechanism object of the invention in compressed spring position.
  • Figure 2. Shows a section of the mechanism object of the invention in an extended position.
  • a first chamber (2), a second chamber are defined (3) and a third chamber (4) in said body (5) where the gas is housed.
  • the first chamber (2) is formed by the volume between the body (5), the lower face of a plunger (6) and an inner rod (7) fixed to a base (9) of the spring.
  • the second chamber (3) corresponds to the volume of the emptying that has the main rod (1) or limited by the upper face of the inner rod (7).
  • a first step (8) which is a communication between the chambers (2,3), by inserting an interchangeable choke, which is a lid with a very small hole that an inner shut-off valve (11) can be attached to the inner rod (7) additionally inside said inner rod (7).
  • the third chamber (4) is formed by the volume between the body (5), the outer side face of the main rod (1) and the upper face of the plunger (6).
  • This third chamber (4) is communicated with the second chamber (3) by a second step (10), which is defined by one or more holes made 0 radially in the main rod (1).
  • the gas on its way to recover the spring from its resting position, must pass from the third chamber (4) to the second chamber (3), and from there to the first chamber (2).
  • the speed of recovery of the main rod (1) to its extended position depends mainly on the pressure differences between the first chamber (2) and the third chamber (4), so that the greater this difference, the slower it will rise.
  • the speed control is regulated by the gas passage section between the chambers (2,3,4).
  • the step section of the first step (8) must be smaller than the step section of the second step (10), which is defined by one or more holes made in the wall of the main rod (1) perpendicular to the axis of revolution of said main rod (1), so the second speed is faster than the first.
  • the shut-off valve (11) it conducts the gas through the first step (8) upon receiving an opening signal.

Abstract

Se describe un mecanismo de retardo de un vástago principal de un resorte de gas que presenta un vástago interior y una serie de cámaras de gas que se definen en el interior del cuerpo del resorte de tal forma que controlando el paso de gas entre dichas cámaras se controla la velocidad y el retardo del vástago principal del resorte.

Description

MECANISMO DE RETARDO DE UN VASTAGO PRINCIPAL DE UN
RESORTE DE GAS
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se enmarca en el campo de los sistemas de fabricación por estampación.
El objeto de la invención consiste en un mecanismo que permite aumentar la producción y disminuir el tiempo en que se fabrican piezas por estampado, mediante el control de las velocidades de trabajo de los elementos de los troqueles.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los resortes de gas se vienen utilizando como elemento elástico de limitación de fuerza en procesos de estampación de chapa desde hace tiempo.
Los requerimientos de los fabricantes, tanto para producir más piezas en el mismo tiempo, como para la realización de piezas más complejas, han llevado a controlar y a aumentar las velocidades de trabajo de todos los elementos de los troqueles, entre los que se encuentran los resortes de gas.
Cada vez es más habitual entre los fabricantes de pieza estampada, dado el aumento de complejidad de las mismas, la necesidad de controlar la velocidad de los elementos, útiles y máquinas que se usan para la obtención de la pieza final. Los avances en prensas consiguen que las velocidades en cada punto puedan ser gobernadas según se requiera para tipo de pieza. También en función de los diseños de éstas, es necesario que el vástago de los resortes de gas no vuelva de forma solidaria a la prensa, sino que éste sea retardado y que dicho retardo sea controlado. De esta forma es posible conformar una pieza en menos etapas al poder retirarla sin que sea dañada por los elementos asociados a los vástagos de los resortes de gas que han permitido su deformación.
Los sistemas de retardo de un resorte gas permiten que una vez se haya iniciado el retroceso de la prensa, el vástago recupere su posición en un tiempo determinado, mayor que el que tarda en volver la prensa, y a velocidad constante. Además, el inicio de la recuperación puede incluso retrasarse manteniendo parado completamente el vástago (WO90/15267), y posteriormente efectuar su retorno a velocidad constante.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema de retardo con retroceso de velocidad variable permite un control de retardo que es crucial en la primera parte del retroceso, ya que una vez se haya recuperado parte de la carrera ya se puede volver a la posición inicial más rápido, lo que permitiría el incremento del número de piezas a producir en el mismo tiempo, es decir, el aumento de la productividad. El propósito de la invención es permitir dicho incremento de productividad, haciendo que el retroceso del vástago no se realice a velocidad constante, sino que la parte final de retroceso sea más rápida. La invención consiste en fijar un vástago interior a la base del resorte, con una altura tal que la junta de cierre dispuesta en el interior del émbolo sólo está en contacto con dicho vástago interior durante un desplazamiento inferior al de la carrera del cilindro. En éste vástago interior hueco se dispone de un estrangulamiento al paso del gas, el denominado primer paso, y donde se puede alojar una válvula que permita un cierre al paso de gas accionable desde el exterior. Cuando el vástago principal está en la posición correspondiente a la del resorte comprimido, se crean tres cámaras donde se aloja el gas. Una primera cámara queda formada por el volumen comprendido entre el cuerpo, la cara inferior del émbolo y el vástago interior; una segunda cámara corresponde al volumen del vaciado que posee el vástago principal limitado por la cara superior del vástago interior y una tercera cámara queda formada por el volumen comprendido entre el cuerpo, la cara lateral exterior del vástago principal y la cara superior del émbolo. Esta tercera cámara queda comunicada con la segunda cámara por el segundo paso, que es uno o más orificios realizados de forma radial en el vástago.
En el interior del vástago interior se dispone el primer paso, que es la comunicación entre la primera y segunda cámara, mediante la inserción de un estrangulados que puede ser intercambiable, definido por una tapa con un orificio muy pequeño que se fija al vástago interior. Para aislar las cámaras entre ellas y forzar el paso del gas a través de los pasos, en el émbolo se dispone de dos juntas de estanqueidad al paso del gas, uno exterior que cierra contra el cuerpo y otra interior que cierra contra el vástago interior, además de válvulas antirretorno que sólo permiten el paso del gas a través de ellos cuando el vástago pasa de su posición extendida a la posición correspondiente al resorte comprimido.
El gas, en su camino al recuperar el resorte a su posición de reposo, ha de pasar de la tercera cámara a la segunda cámara, y de ahí a la primera cámara. La velocidad de recuperación del vástago a su posición extendida depende principalmente de las diferencias de presión entre las cámaras 1 y 3, de forma que cuanto mayor sea esta diferencia, más lento subirá. Controlando la velocidad de paso del gas, se logra controlar la diferencia de presiones entre las cámaras, dicho control de la velocidad se regula con la sección de paso del gas entre las distintas cámaras. La sección de paso del primer paso debe ser inferior a la sección de paso del segundo paso, por lo que la velocidad segunda es más rápida que la primera.
Es a través del primer paso, donde el estrangulamiento de la tapa del vástago interior controla la primera velocidad de subida, más lenta, del vástago principal. En caso que se disponga de una válvula de cierre, ésta conduce al gas por el primer paso al recibir la señal de apertura.
Una vez que el vástago principal ha recuperado parte de su carrera, de forma que haya subido lo suficiente como para que la junta de cierre interna del émbolo deje de cumplir su función al superar la altura del vástago interno, permite que la primera cámara y segunda cámara estén libremente comunicadas y a partir de ese punto la velocidad de recuperación del vástago principal esté controlada por el estrangulamiento del segundo paso.
Tanto la velocidad de subida primera como la velocidad de subida segunda se determinan mediante el dimensionamiento de la sección de los citados primer y segundo pasos respectivamente, y el momento en el que se produce el cambio de una velocidad a otra durante la recuperación del vástago principal se determina con la longitud del vástago interior.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una sección del mecanismo objeto de la invención en posición de resorte comprimido.
Figura 2.- Muestra una sección del mecanismo objeto de la invención en posición extendida.
5
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras se describe a continuación un modo de realización preferente del mecanismo de retardo de un vástago principal (1 ) de un o resorte de gas objeto de esta invención.
Cuando el vástago principal (1 ) que se encuentra en el interior de un cuerpo (5), definido por un sólido de revolución hueco, está en una posición correspondiente al resorte comprimido, se definen una primera cámara (2),5 una segunda cámara (3) y una tercera cámara (4) en dicho cuerpo (5) donde se aloja el gas. La primera cámara (2) queda formada por el volumen comprendido entre el cuerpo (5), la cara inferior de un émbolo (6) y un vástago interior (7) fijado a una base (9) del resorte. La segunda cámara (3) corresponde al volumen del vaciado que posee el vástago (1 ) principal o limitado por la cara superior del vástago interior (7). En el interior del vástago interior (7) se dispone un primer paso (8), que es una comunicación entre las cámaras (2,3), mediante la inserción de un estrangulador, intercambiable, que es una tapa con un orificio muy pequeño que se fija al vástago interior (7) adicionalmente en el interior de dicho vástago interior (7) se puede colocar 5 una válvula de cierre (11 ) controlada desde el exterior. La tercera cámara (4) queda formada por el volumen comprendido entre el cuerpo (5), la cara lateral exterior del vástago principal (1 ) y la cara superior del émbolo (6). Esta tercera cámara (4) queda comunicada con la segunda cámara (3) por un segundo paso (10), que está definido por uno o más orificios realizados de 0 forma radial en el vástago principal (1 ). Para aislar las cámaras (2,3) entre ellas y forzar el paso del gas a través de los pasos (8,10), en el émbolo (6) se dispone de sellos (12,13) al paso del gas, un junta exterior (13) que cierra contra el cuerpo (5) y un junta interior (12) que cierra contra el vástago interno (7), además de unas válvulas antirretorno (14) que sólo permiten el paso de gas a través de ellos cuando el vástago principal (1 ) pasa de una posición extendida, ver figura 2, a una posición correspondiente al resorte comprimido tal y como se observa en la figura 1.
El gas, en su camino al recuperar el resorte su posición de reposo, ha de pasar de la tercera cámara (4) a la segunda cámara (3), y de ahí a la primer cámara (2). La velocidad de recuperación del vástago principal (1 ) a su posición extendida depende principalmente de las diferencias de presión entre la primera cámara (2) y la tercera cámara (4), de forma que cuanto mayor sea esta diferencia, más lento subirá. Controlando la velocidad de paso del gas, se logra controlar la diferencia de presiones entre las cámaras (2,3,4). El control de la velocidad se regula con la sección de paso del gas entre las cámaras (2,3,4). La sección de paso del primer paso (8) debe ser inferior a la sección de paso del segundo paso (10), que está definido por uno o más taladros practicados en la pared del vástago principal (1 ) perpendiculares al eje de revolución de dicho vástago principal (1 ), por lo que la velocidad segunda es más rápida que la primera.
Es a través del primer paso (8), donde el estrangulamiento de una tapa (15) ubicada en una embocadura del interior del vástago interior (7) controla la primera velocidad de subida, más lenta, del vástago principal (1 ). En la realización en la cual se disponga de la válvula de cierre (11 ), ésta conduce el gas por el primer paso (8) al recibir una señal de apertura.
Una vez que el vástago principal (1 ) ha recuperado parte de su carrera, de forma que haya subido lo suficiente como para que al menos una junta interior (12) del émbolo (6) deje de cumplir su función al superar la altura del vástago interior (7), permite que la primera y segunda cámaras (2,3) estén libremente comunicadas y a partir de ese punto la velocidad de recuperación del vástago principal (1 ) esté controlada por el estrangulamiento del segundo paso (10).

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
Mecanismo de retardo de un vástago principal (1 ) de un resorte de gas que comprende un cuerpo (5) definido por un sólido de revolución hueco en el interior del cual se disponen coaxialmente:
una base (9) del resorte que se encuentra ubicada en la parte inferior del cuerpo (5),
un vástago principal (1 ), parcialmente hueco y de sección menor a la del interior del cuerpo (5), y
un émbolo (6) solidario al vástago principal (1 ) y de igual sección a la del interior del cuerpo (5),
donde el vástago principal (1 ) y el émbolo (6) se encuentran adaptados ambos para desplazarse linealmente por el interior de dicho cuerpo (5), caracterizado porque comprende adicionalmente:
un vástago interior (7) hueco que se encuentra ubicado en el interior del cuerpo (5) fijado a la base (9),
al menos una primera cámara (2) que se encuentra definida entre una pared interior del cuerpo (5), una cara inferior del émbolo (6) y el vástago interior (7),
al menos una segunda cámara (3) que se encuentra definida en el interior hueco del vástago principal (1 ) limitada en su parte inferior por la cara superior del vástago interior (7), al menos una tercera cámara (4) que se encuentra definida por la pared interior del cuerpo (5), la pared exterior del vástago principal (1 ) y la cara superior del émbolo (6), un primer paso (8) definido en el interior del vástago interior
(7) destinado a controlar el paso de gas desde la primera cámara (2) a la segunda cámara (3), y
al menos un segundo paso (10) definido en la pared del vástago principal (1 ) destinado a controlar el paso de gas desde la tercera cámara (4) a la segunda cámara (3).
2. Mecanismo según reivindicación 1 caracterizado porque el primer paso (8) es un estrangulador definido por una tapa (15) taladrada fijada a una embocadura del interior del vástago interior (7).
Mecanismo según reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque el segundo paso (10) se encuentra definido por al menos un taladro practicado en la pared del vástago principal (1 ) perpendicular al eje de revolución de dicho vástago principal (1 ).
Mecanismo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque adicionalmente comprende al menos una válvula de cierre (11 ) que se encuentra ubicada en el interior del vástago interior (7) en un posición anterior al primer paso (8) destinada a controlar el paso de gas a través de dicho primer paso (8).
Mecanismo según reivindicación 4 caracterizado porque la válvula de cierre (11 ) se encuentra adaptada para ser controlada desde el exterior del cuerpo (5).
Mecanismo según reivindicación 1 , 4 ó 5 caracterizado porque comprende al menos un junta exterior (13) que se encuentra ubicado entre la pared exterior del émbolo (6) y la pared interior del cuerpo (5).
Mecanismo según reivindicación 1 , 4, 5 ó 6 caracterizado porque comprende al menos un junta interior (12) que se encuentra ubicado entre la pared interior del émbolo (6) y la pared exterior del vástago interior (7).
8. Mecanismo según reivindicación 1 , 4, 5, 6 ó 7 caracterizado porque comprende al menos una válvula antirretorno (14) que se encuentra ubicada en el interior del émbolo (6) destinada a permitir el paso de gas a través de la misma cuando el vástago principal (1 ) pasa de una posición extendida a una posición de retorno correspondiente al resorte comprimido.
Mecanismo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el primer paso (8) tiene un diámetro menor que el diámetro del segundo paso (10).
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