ES2216434T3 - Metodo y herramienta para una maquina de percusion. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un material metálico en forma sólida o pulverulenta como granos, pellets y similares, fijado al final de un molde. Dicho material está sujeto a coalescencia adiabática mediante dicha unidad de choque como un pistón de impacto, efectuándose el movimiento del pistón preferiblemente mediante un líquido.

Description

Método y herramienta para una máquina de percusión.

La presente invención se refiere a un método que utiliza una máquina de percusión. Una máquina de percusión se conoce por ejemplo del documento US-A-4 444 274. En primer lugar, se describirán las características de distintas máquinas de percusión. Tales máquinas son conocidas y muestran un cuerpo de golpeo que utiliza energía cinética para golpear un objeto. Un cuerpo de golpeo de este tipo puede estar accionado, de manera conocida, por un sistema de muelle o por medio de aire comprimido. El suministro de energía cinética en un golpe puede ser tan grande que el objeto esté sometido a una coalescencia adiabática que suponga un mecanizado extremadamente eficiente del material sometido al golpeo. El mecanizado se produce sin pérdida de material y evita sustancialmente la producción de rebabas, grietas o cambios en el material. Además, la invención se refiere a una herramienta para llevar a cabo dicho método.

Cuando se produce la coalescencia adiabática en relación con el corte, la energía cinética transmitida debería tener un valor entre 100 y 200 Nm/cm^{2} de área de corte. Para obtener una energía cinética tal, el cuerpo de golpeo debería tener una velocidad de entre 3 y 10 m/s al impactar. Una máquina de percusión para cortar barras de metal es particularmente ventajosa y, en ese caso, se utiliza una herramienta hueca que es móvil con respecto a un agujero de suministro. Una máquina de percusión que utiliza aire comprimido permite cortar unas 200 unidades/minuto. Por otra parte, si se utiliza una máquina de percusión accionada por muelle, pueden cortarse unas 400 unidades por minuto.

El uso de aire comprimido produce retardos en el control de secuencias y elevados costes de funcionamiento. Si se utiliza una máquina de percusión accionada por muelle, ésta será complicada y se producirán tiempos de ajuste prolongados y una flexibilidad pobre cuando se combine con otras máquinas. Por tanto, es deseable crear una máquina de percusión con una función de funcionamiento sencilla, fácil de manipular y también sencilla de combinar con otras unidades de cooperación.

Los inconvenientes anteriormente mencionados se eliminan con la presente invención al cambiar totalmente al uso de sistemas hidráulicos. Para ello, se utiliza un alojamiento que comprende un cuerpo de golpeo que se mueve de manera hidráulica entre dos posiciones extremas. De manera puramente hidráulica, puede darse un movimiento tal al cuerpo de golpeo que, al impactar con el material encontrado, emita suficiente energía a una velocidad suficiente para obtener una coalescencia adiabática. El golpe de disparo debería realizarse rápidamente, y un tiempo apropiado de procesamiento oscila entre 5 y 15 milisegundos. Este tiempo corto es posible gracias a la posibilidad de eliminar el fluido a presión que contrarresta el golpe de forma extremadamente rápida. Gracias a esta rápida eliminación del fluido a contrapresión, la máquina de percusión según la presente invención puede alcanzar 3000 golpes/minuto.

El cuerpo de golpeo tiene dos superficies circunferenciales anulares, perpendiculares al eje del cuerpo. La superficie que, por medio de presión de líquido, ha de mantener el cuerpo de golpeo en su posición inicial, es más grande que la superficie que, con ayuda de presión hidráulica, ha de efectuar un movimiento de golpeo. El fluido a presión se suministra apropiadamente a través de un acumulador hidroneumático.

Al golpear, el fluido a presión que intenta mantener el cuerpo de golpeo en su posición inicial se vacía con ayuda de un sistema de válvula de acción rápida, en el que el movimiento del cuerpo que rodea la válvula se acelera antes de abrir la válvula de escape. Por tanto, el gradiente de apertura de la zona es elevado y se obtiene un vaciado rápido.

Según la invención, se utilizan dos sistemas de válvula equivalentes, que constituyen un alojamiento de válvula que comprende un agujero pasante cilíndrico para dos cilindros de estanqueidad dispuestos uno tras otro y unidos por un vástago de conexión. También están dispuestos tres rebajes anulares uno tras otro, separados entre sí, cooperando cada uno de los dos rebajes anulares exteriores con su propio cilindro de válvula. Las tres ranuras anulares están conectadas, cada una por su propio tubo, a una fuente de fluido a presión. La unidad con los dos cilindros a presión puede adoptar dos posiciones exteriores. En una posición, una de las ranuras anulares exteriores está en posición abierta con respecto al cuerpo de válvula, mientras que la otra ranura anular exterior está en estado cerrado. Se utiliza un sistema de válvula para controlar el suministro de fluido a presión al ariete de impacto, en cuyo caso sus cilindros se ven influidos por el fluido a presión que viene del otro sistema de válvula, en el que son las dos ranuras exteriores periféricas las que suministraron a estos últimos cilindros fluido a presión para su desplazamiento. Los arietes del otro sistema a presión se ven influidos por dos electroimanes que funcionan de forma alterna. Los electroimanes están influidos por un conmutador, y mediante la función del conmutador, puede hacerse que los arietes de impacto realicen un número de golpes por unidad de tiempo. Los golpes pueden producirse de manera continua o pueden introducirse varios intervalos entre golpes, ofreciendo de este modo una amplia variación con respecto a los golpes.

La máquina de percusión también ha resultado apropiada para conformar componentes tales como esferas. Para ello, se utiliza una herramienta dividida en dos piezas, formando las piezas un espacio esférico cuando se juntan y teniendo un tubo de conexión para suministrar material, tal como un polvo metálico que preferiblemente se ha pulverizado con gas, y para controlar un perforador al que pueden transmitirse los golpes desde la máquina de percusión. Según una realización ventajosa de la invención, el cuerpo de golpeo puede ser hueco y alojar un segundo cuerpo de golpeo, móvil entre los extremos de la cavidad. El cuerpo interior de golpeo está influido por un fluido a presión, de la misma manera que el ariete de impacto circundante. Ya que el ariete de impacto consta de dos unidades, móviles una respecto a otra, la naturaleza del golpe puede variarse dentro de unos límites amplios. Según una realización ventajosa, el cuerpo interior de golpeo realiza un golpe de seguimiento con respecto al cuerpo exterior de golpeo.

Es una ventaja si el cuerpo de golpeo coopera, o directa, o indirectamente, con un ariete amortiguador, cooperando más preferiblemente dicho ariete con una capa de aceite que consigue el efecto amortiguador.

Dicho ariete amortiguador puede hacerse cooperar apropiadamente con una unidad para regular la longitud de golpe de la herramienta. Según la invención, esto se obtiene llevando a un ariete amortiguador a distintas posiciones, correspondientes a la longitud de corte deseada.

En las reivindicaciones adjuntas se exponen características adicionales de la invención.

La presente invención se describirá más detalladamente con referencia a las nueve hojas adjuntas de dibujos, en los que

la figura 1 muestra un alojamiento con una disposición de herramienta y ariete de impacto para cortar barras de metal,

la figura 2 muestra una disposición para regular la longitud de golpe del ariete de impacto,

la figura 3 muestra parte de una disposición según la figura 1 durante un golpe,

la figura 4 muestra un diagrama general de una máquina de percusión,

la figura 5 muestra una vista en perspectiva de un primer sistema de válvula,

las figuras 6 y 7 muestran un corte transversal del sistema de válvula mostrado en la figura 5 en dos situaciones de funcionamiento distintas,

la figura 8 muestra una vista en perspectiva de un segundo sistema de válvula,

la figura 9 muestra un corte transversal del sistema de válvula mostrado en la figura 8 en una posición de funcionamiento,

la figura 10 muestra un corte longitudinal de una unidad amortiguadora,

la figura 11 muestra un molde esférico para producir unidades esféricas,

la figura 12 muestra dicho molde lleno de material para producir una esfera y

la figura 13 muestra el molde de la figura 12 abierto para dejar al descubierto la esfera producida.

En los dibujos, 1 es un alojamiento que contiene un ariete 2 de impacto, móvil entre dos posiciones extremas con ayuda de una banda 4 circundante con dos superficies 5 y 6 horizontales diseñadas para estar influidas por un fluido a presión. 7 es una entrada para el fluido a presión y 8 es tanto una entrada como una salida para el fluido a presión. Encima del ariete de impacto se encuentra un medio 9 para regular la longitud de golpe con ayuda de un vástago 10 roscado verticalmente móvil. El vástago se bloquea en posición por medio de una tuerca 11 ajustable. Dicho regulador 9 de longitud de golpe puede estar diseñado de manera que el ajuste manual pueda sustituirse por un medio automático adecuado. Debajo del ariete 2 de impacto se encuentra una herramienta 12, 13 de dos piezas para barras. 12 es una herramienta de corte fija, dotada con un agujero para barras. La herramienta 13 de corte está dotada con un tapón 15, que puede estar completamente separado de la herramienta y está destinado a transmitir golpes desde el ariete de impacto a la herramienta 13 móvil. A la derecha de la herramienta 13 se encuentra una unidad para transportar las unidades de metal cortadas.

La máquina de percusión se suministra con fluido a presión procedente una bomba a través de un tubo 16. Dicho fluido a presión se suministra al alojamiento 1 a través del conducto 7. El aceite del tubo 16 también se comunica a través del tubo 18 con un acumulador 17 hidroneumático. De este modo, la superficie 5 superior de contacto está constantemente bajo presión. La conexión 8, que se comunica con la superficie 6 inferior de contacto para el fluido a presión, está conectada a un primer sistema de válvula que consta de un alojamiento 19 de válvula con una parte 20 extrema izquierda y una parte 21 extrema derecha. El alojamiento 19 de válvula tiene un agujero 22 pasante cilíndrico que aloja dos cuerpos 25 y 26 de válvula dispuestos, móviles, entre dos posiciones extremas. Ambos cuerpos 25 y 26 de válvula están unidos a una pieza 27 de conexión, de manera que los dos cuerpos de válvula forman una unidad única. Dicha unidad tiene dos unidades 30 y 31 formadas de manera cónica, diseñadas para cooperar con unos rebajes 32 y 33. La cavidad 22 cilíndrica tiene tres ranuras 23a, 23b y 24 periféricas. Los rebajes 23a y 24 tienen una anchura ligeramente inferior a la longitud de los cuerpos 25 y 26 de válvula con los que cooperarán. Las ranuras y los cuerpos de válvula formarán dos válvulas. El espacio en el que está situada la superficie 6 inferior de contacto puede conectarse mediante las conexiones 8, o bien a la ranura 23a que es una conexión de salida, o bien a la ranura 24 periférica que está bajo presión de líquido. La ranura 23a periférica está conectada por un tubo 63 a un recipiente 64 de fluido a presión y también a un acumulador 65 hidroneumático. La unidad con los cuerpos 25 y 26 de válvula puede moverse de derecha a izquierda y viceversa, y las unidades 30 y 31 están pensadas como medios amortiguadores, teniendo de este modo su entrada en los rebajes 32 y 33 llenos de fluido a presión un efecto amortiguador. Las unidades 30 y 32 están dotadas con unos vástagos 28 y 29 que actúan como arietes. Éstos se suministran con fluido a presión a través de las conexiones 35 y 36, el cual mueve la unidad con los arietes 25 y 26, o bien a la derecha, o bien a la izquierda. La figura 5 muestra una vista en perspectiva de cómo está construido el sistema en la práctica. Las figuras 6 y 7 muestran las dos posiciones de funcionamiento que puede adoptar el sistema. El fluido a presión para el último movimiento mencionado se obtiene de un segundo sistema de válvula que consta de una parte 40 central, una parte 38 izquierda con un primer electroimán 50 y una parte 39 derecha con un segundo electroimán 52, dos ranuras 42 y 43 periféricas y una ranura 44 periférica intermedia. Las ranuras 42 y 43 periféricas están conectadas a las conexiones 35 y 36. El sistema de válvula también comprende dos cuerpos 45 y 46 de válvula conectados por una pieza 47 intermedia. Los cuerpos 45 y 46 de válvula están dotados en cada extremo con vástagos 48 y 49 salientes. Estos vástagos constituyen elementos de contacto para unos vástagos 51 y 53 móviles incluidos en los dos electroimanes 50 y 52. Se suministra tensión a los dos electroimanes a través de unos cables 57, 58 y 59, 60 desde la fuente 62 de tensión. El suministro de tensión a los dos electroimanes 50 y 52 está regulado por un conmutador 61. La cavidad 41 cilíndrica está conectada a través de unos tubos 54 y 55 a un recipiente 56 de fluido. La figura 8 muestra una realización práctica del segundo sistema de válvula en perspectiva y la figura 9 muestra en corte dicho sistema de válvula en una posición de trabajo.

Gracias al elemento 61 de conmutación, las válvulas 45, 46, 47, 48 y 49 pueden moverse, o bien a la derecha, o bien a la izquierda. Los electroimanes 50 y 52 se seleccionan de manera que tengan un tiempo de reacción extremadamente corto, situándose entre 2 y 3 milisegundos por movimiento de golpeo. La unidad también debería realizarse de material ligero, tal como un metal ligero, y puede ser aluminio. Esto permite que el fluido a presión suministrado a las conexiones 35 y 36 realice movimientos extremadamente rápidos de la válvula 25, 26 y 27, de manera que la unidad abra rápidamente la válvula y la abertura al recipiente 64 de fluido a presión. El fluido a presión que actúa hacia arriba sobre el ariete de impacto, abandona rápidamente la superficie 6 de presión del ariete de impacto. Esta velocidad también se obtiene ya que el fluido golpeado es capaz de escapar rápidamente a un espacio formado en la ranura 23a periférica. Durante el movimiento de golpeo, la unidad 25, 26 y 27 adoptará su posición izquierda. Cuando se ha realizado un golpe, la unidad de ariete se mueve a la derecha, con lo cual la superficie inferior de contacto se sitúa nuevamente bajo presión. Tras un golpe, el ariete 2 de impacto se devuelve a su posición superior en aproximadamente 15 milisegundos. Con la presente máquina de percusión, puede obtenerse una frecuencia de golpeo de aproximadamente 3000 golpes/minuto, permitiendo que el conmutador 61 cambie continuamente de posición. El conmutador también puede estar dispuesto de manera que un número de golpes consecutivos esté seguido de un intervalo, y a continuación, de otro número de golpes, etc. De este modo, el conmutador ofrece infinitas posibilidades para variar las secuencias de golpeo. La energía cinética deseada depende de la presión de aceite en la zona de la superficie 5 superior de contacto, del peso del cuerpo de golpeo y de su longitud de golpeo. La energía necesaria está determinada por el material a cortar.

La figura 10 muestra una unidad 62 amortiguadora con la que puede cooperar el ariete 2 de impacto. La unidad está dotada con un ariete 63 para hacer volver la herramienta 13 que está dotada con una banda 64 circundante que tiene una superficie 65 superior de contacto para el fluido a presión y una superficie 66 inferior de contacto para el fluido a presión. El ariete 63 de transferencia coopera con un ariete 67 amortiguador que tiene una banda 68 circundante con una superficie 70 superior de contacto para un fluido a presión y una superficie 69 inferior de contacto para un fluido a presión. El ariete 67 amortiguador tiene una abertura 71 central que procede de su superficie extrema inferior. Un ariete 72 está dispuesto en esta abertura en una posición ajustable predeterminada. El vástago está unido por su extremo inferior a una unidad 74 ajustable, móvil verticalmente hasta una posición deseada. La unidad 74 puede ajustarse manual o automáticamente. La posición de la unidad 74 determina la longitud de corte de la herramienta 13. En el extremo inferior de la abertura 71 central está sujeto un disco 73 con un agujero en él, cuyo diámetro permite el paso del ariete 72. El espesor del disco es superior a la anchura de una ranura periférica del ariete 72, teniendo dicha ranura periférica una abertura de salida para el líquido a presión que se desplaza en el centro del ariete 72. La posición del ariete 67 amortiguador está fijada por la posición de la ranura periférica del ariete 72. Además, el propio efecto amortiguador de la unidad amortiguadora se obtiene por medio de la capa de aceite que aparece debajo del ariete 67 amortiguador.

La máquina de percusión descrita tiene muchas aplicaciones distintas, tales como un instrumento para conformar, por ejemplo, para fabricar esferas u otras unidades a fabricar en una herramienta de moldeo cerrada.

Si van a producirse esferas, por ejemplo, se utiliza un molde 75 y 75 de dos piezas que, cuando están unidas, definen un espacio esférico. El molde tiene un tubo 79 a través del cual se vierte un material 82 homogéneo y que también se utiliza para controlar el vástago 83 insertado en el tubo 79 y sometido al impacto procedente de la máquina de percusión a fin de influir en el material encerrado en el molde esférico. Un molde de este tipo se rellena completamente con material de la sustancia en la esfera y la parte tubular. Otro material apropiado con el que rellenar el molde es polvo metálico, y en este caso, el polvo insertado puede estar compactado por la máquina de percusión hasta una densidad del 94-99% de la densidad correspondiente de material homogéneo. La compactación debería realizarse en varias etapas, por ejemplo, tres. Si se utilizan tres etapas o tres golpes, deben realizarse con extremada rapidez. Cada golpe tiene una función específica tal como se describe a continuación:

Golpe 1: golpe extremadamente ligero que hace salir la mayor parte del aire del polvo 82 y orienta las partículas de polvo para garantizar que no haya grandes irregularidades.

Golpe 2: golpe con una densidad de energía muy elevada y una velocidad de impacto elevada, para una coalescencia adiabática local de las partículas de polvo de manera que se compriman entre sí hasta una densidad extremadamente elevada. El aumento local de temperatura de cada partícula de polvo depende del grado de deformación durante el golpe.

Golpe 3: golpe con una energía media-alta y con energía de contacto elevada para el conformado final del cuerpo 84 de material sustancialmente compacto.

A continuación, el cuerpo 84 tratado obtenido puede sinterizarse bajo una presión atmosférica normal.

Gracias al molde de dos piezas anteriormente descrito, ahora es posible obtener la compactación de polvo esférico pulverizado con gas, lo cual ha sido previamente imposible.

Claims (3)

1. Método para utilizar una máquina de percusión con una unidad de golpeo que, cuando está funcionando, transmite energía cinética de una magnitud tal que un material metálico puede mecanizarse con mínimos cambios en el material y sin pérdida de materiales, en el que el material metálico, bien en forma sólida, bien en forma de polvo, tal como granos, gránulos y similares, se fija preferiblemente en el extremo de un molde, soporte o similares, y que el material está sometido a una coalescencia adiabática por dicha unidad de golpeo, tal como un ariete de impacto, efectuándose el movimiento del ariete mediante un líquido.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el movimiento de la unidad de golpeo constituye un número de golpes consecutivos, preferiblemente, con un intervalo inferior a aproximadamente 0,2 seg entre ellos, emitiendo cada golpe una cantidad de energía predeterminada, apropiada de manera preferiblemente individual, y efectuando los golpes individuales la orientación del material, la extracción del aire, el moldeo previo, el moldeo adiabático, el llenado de la herramienta y la calibración final.

3. Herramienta para poner en práctica el método de las reivindicaciones 1 y 2, en la que dos mitades (75 y 76), cuando están combinadas, forman una cavidad encerrada, preferiblemente esférica, cavidad que está conectada a un tubo (79) que actúa como tubo de relleno para el polvo (82) de metal pulverizado con gas y que actúa también como un tubo de control para un vástago o ariete (83) a insertar en el tubo (79) y que sirve para transmitir golpes procedentes del ariete (2) de impacto.