ES2223158T3 - Metodo para la formacion de piezas a partir de materia prima continua. - Google Patents

Abstract

Método para la formación de una serie de piezas a partir de materia prima de tipo continuo, cuyo método comprende: conducir el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) a lo largo de una trayectoria predeterminada de manera tal que la materia prima (12) avanza longitudinalmente en la dirección de avance o dirección descendente; y formar una zona (418) de la materia prima de tipo continuo (12) en una primera forma predeterminada en una estación de formación (224) después de como mínimo un avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12), en el que el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) comprende: empujar de forma intermitente (504) la materia prima de tipo continuo (12) en dirección descendente desde un lugar separado en una dirección ascendente o más arriba de la estación de formación (224); caracterizándose porque el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) comprende una acción de tracción intermitente (626) dela materia prima de tipo continuo (12) en dirección descendente desde un lugar separado en la dirección descendente con respecto a la estación de formación (224), en el que la acción intermitente de empuje (504) y tracción (626) están sincronizadas de manera que la materia prima de tipo continuo (12) es obligada a avanzar longitudinalmente en dirección descendente a lo largo de la trayectoria predeterminada.

Description

Método para la formación de piezas a partir de materia prima continua.

La presente solicitud es continuación en parte de la solicitud de Patente U.S.A. Nº. de serie 09/143.630, presentada en 28 de agosto de 1998, que es continuación de la solicitud de Patente U.S.A. Nº. de serie 08/662.665, presentada en 14 de junio de 1996 y que se ha concedido como Patente U.S.A. Nº. 5.842.267 que es continuación en parte de la solicitud de Patente U.S.A. Nº. de serie 08/366.986, presentada en 30 de diciembre de 1995 y concedida como Patente U.S.A. Nº. 5.700.113 y la solicitud de Patente U.S.A. Nº. de serie 08/514.071, presentada en 11 de agosto de 1995 y concedida como Patente U.S.A. Nº. 5.697.738.

La presente invención se refiere de manera general a métodos y aparatos para la formación de piezas con una forma predeterminada, tal como puntas de broca y, más particularmente, puntas de broca de perforación profunda de tipo pala ("spade-type"), a partir de una materia prima de forma continua. La presente invención también se refiere de manera general a forjas mejoradas para la formación de piezas con una forma predeterminada, tal como puntas de broca y, más particularmente, puntas de broca de perforación profunda de tipo pala o, de forma simplificada, puntas de pala.

Continuamente se fabrican una innumerable cantidad de piezas de metales y materiales plásticos de gran cantidad de formas distintas, por ejemplo, mediante procesos de forja en los que tiene lugar un cambio permanente en la forma de las piezas. Estas piezas son fabricadas frecuentemente en grandes cantidades y utilizadas en muchas aplicaciones. Por ejemplo, una serie de herramientas, tales como puntas de broca, puntas de destornilladores, puntas de mandrino, puntas de percusión, y hojas para sierra de cinta y sierras alternativas, son fabricadas en cantidades masivas todos los días. De manera similar, una serie de otro tipo de piezas, tales como elementos de fijación, sufrideras para herramientas de impacto, cortadores de tipo helicoidal y de punta de bola, engranajes, ejes, vigas de equilibrado y palancas de accionamiento, son también fabricadas en grandes cantidades todos los días.

De acuerdo con ello, se han desarrollado una serie de procesos de fabricación para la conformación de piezas en grandes cantidades y con una forma predeterminada. Estos procesos de fabricación incluyen de manera general una serie de operaciones o fases independientes que son llevadas a cabo con una secuencia predeterminada a efectos de crear piezas de la forma deseada. Por ejemplo, los procesos típicos para la fabricación de piezas metálicas incluyen en general operaciones de forja, operaciones de desbarbado, operaciones de tratamiento térmico y operaciones de pulido y otras operaciones de acabado.

Estos procesos de fabricación están diseñados de manera típica para conformar una serie de piezas individuales a trabajar o piezas de partida en piezas correspondientes con una forma predeterminada. Por lo tanto, estos procesos de fabricación convencionales incluyen de manera general una etapa inicial en la que se dispone una serie de piezas a trabajar o piezas de partida individuales de la forma y longitud deseadas. Por ejemplo, una varilla o barra metálica puede ser cortada en una serie de piezas individuales antes de empezar el verdadero proceso de fabricación. Después de ello, la serie de piezas a trabajar o piezas de partida individuales son sometidas a proceso de forma individual a efectos de crear una serie de piezas que tienen la forma predeterminada.

Como resultado de ello, cada una de las piezas individuales debe ser en general recogida después de cada una de estas operaciones de los procesos de fabricación convencionales, de manera tal que la pieza podrá ser transportada a la etapa u operación siguiente del proceso de fabricación. Además, dado que las piezas deben en general ser alineadas de una manera predeterminada durante cada operación de estos procesos de fabricación, cada una de las piezas debe en general ser orientada individualmente antes de cada una de las etapas siguientes de los procesos de fabricación. Por lo tanto, aunque las piezas son en general recogidas y transportadas entre las diferentes etapas de estos procesos de fabricación en forma de lotes, estos procesos convencionales de fabricación requieren todavía una importante manipulación de las piezas a efectos de recogerlas, transportarlas y orientarlas de manera apropiada entre cada etapa de estos procesos de fabricación. Estos procesos de fabricación de tipo convencional requieren también de manera típica un número relativamente grande de piezas en proceso en todo momento debido a su proceso en forma de lotes. Tal como se observará, el tiempo y trabajo requeridos para recoger, transportar y orientar apropiadamente piezas durante estos procesos de fabricación convencionales disminuyen la eficacia con la que estas piezas son fabricadas y, de manera correspondiente, incrementan el coste de las piezas resultantes.

Las pérdidas de rendimiento o de eficacia creadas por la manipulación y proceso de una serie de piezas individuales y el incremento de costes por el mantenimiento de un número relativamente grande de piezas formadas sólo de manera parcial en el proceso son especialmente significativas para los procesos de fabricación que son diseñados para la fabricación de grandes números de piezas todos los días, tales como decenas de miles, e incluso cientos de miles de piezas diariamente. Por ejemplo, los procesos de fabricación convencionales que producen piezas metálicas, tales como puntas de broca, puntas de escariador, elementos de fijación, puntas de percusión, hojas de sierra de cinta y de sierra alternativa, sufrideras de herramientas de impacto, cortadores de tipo helicoidal y de punta de bola, engranajes, ejes, puntas de destornillador, barras o ejes de equilibrado y palancas de accionamiento, producen en general piezas en proporciones que pueden llegar a millares o más al día.

A efectos de demostrar las pérdidas de rendimiento intrínsecas de estos procesos de fabricación convencionales que procesan de manera individual un gran número de piezas individuales, se describirá a continuación el proceso de fabricación utilizado para la fabricación de puntas de taladrado de tipo pala (a las que se hará referencia a continuación como "puntas de pala" ("spade-bits"). Las puntas de pala se forman de manera típica por un proceso de forja en caliente. De acuerdo con este proceso, una bobina de alambre de materia prima de un diámetro determinado es cortada en trozos, cada uno de los cuales tiene aproximadamente la longitud de una punta de pala individual. A continuación, cada una de las piezas es recalcada para formar una parte de material con mayor diámetro en el primer extremo del segmento, es decir, una especie de bulbo de material que tiene un diámetro incrementado en una longitud reducida en el primer extremo. Durante este proceso inicial en caliente o con calentamiento posterior del bulbo del material, la pieza es forjada por compresión del bulbo de material caliente entre un par de matrices dispuestas en oposición entre sí. De manera típica, el par de matrices en oposición entre sí se cierran de forma rectilínea, de manera tal que el que se ha designado bulbo caliente de material es sometido a fuerzas de compresión que desplazan el material haciendo que éste ocupe la forma limitativa predeterminada definida por las matrices. La pieza forjada puede ser sometida a continuación a desbarbado y acabado para la producción de puntas de pala del tipo que se ha descrito. También se puede estampar una marca de identificación en la punta de pala durante su fabricación.

No obstante, al cortar inicialmente el alambre y/o barras en una serie de piezas individuales, las piezas tienen que ser manipuladas individualmente y procesadas en todo el proceso de forja en caliente, disminuyendo por lo tanto la eficacia con la que son fabricadas las puntas de pala y, de manera correspondiente, incrementando los costes resultantes de las mismas. Por ejemplo, cada una de las piezas individuales debe ser recogida después de cada etapa de fabricación y transportada a la etapa siguiente. Además, cada una de las piezas individuales debe ser alineada de manera apropiada durante cada etapa del proceso para asegurar que la forma de entrada de la pieza sirve como preforma apropiada y admisible para satisfacer las exigencias de cada una de las operaciones subsiguientes con matrices, incluyendo el llenado de la matriz, de manera tal que las puntas de pala resultantes cumplen con las tolerancias deseadas para el producto.

Se da a conocer en el documento WO97/47421 un método que es ejemplo de la formación de piezas a partir de materia prima continua.

De acuerdo con la presente invención se prevé un método de formación de una serie de piezas a partir de materia prima continua, cuyo método comprende:

conducir intermitentemente el avance del material continuo que forma la materia prima a lo largo de una trayectoria predeterminada de manera tal que la materia prima avance longitudinalmente en dirección de avance del proceso, es decir, "hacia abajo"; y

formar una parte del material continuo que constituye la materia prima en una primera forma predeterminada en una estación de formación después de un avance o avances intermitentes de la materia prima de forma continua,

de manera que el avance intermitente de la materia prima de forma continua comprende:

el empuje intermitente de la materia prima continua en sentido de avance o "hacia adelante" o "hacia abajo" desde un lugar situado en una disposición anterior o "más arriba" de la estación de conformación, caracterizándose porque el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo comprende además

la tracción intermitente de la materia prima de forma continua en la dirección de avance o "hacia adelante" o "hacia abajo" desde un lugar situado en la dirección de avance o "hacia adelante" o "hacia abajo" desde la estación de formación,

en el que dichas acciones intermitentes de empuje y tracción están sincronizadas de manera tal, que el material que constituye la materia prima continua es obligado a avanzar longitudinalmente en dirección hacia abajo o de avance a lo largo de la ruta predeterminada.

Por lo tanto se da a conocer un método y aparato de acuerdo con la presente invención para la formación de una serie de piezas, tal como puntas de tipo pala, a partir de un material continuo que constituye la materia prima. De este modo, las diferentes etapas del método de formación de la presente invención pueden ser llevadas a cabo en partes predeterminadas del material que forma la materia prima de tipo continuo antes de separar el material que forma la materia prima continua en una serie de piezas discretas. La eficacia del proceso de formación está incrementada dado que las piezas individuales no deben ser transportadas y orientadas numerosas veces durante las operaciones de formación. Al no requerir que las piezas individuales sean manipuladas durante las operaciones de formación, la calidad y control de tolerancia de las piezas formadas por los métodos de formación y el aparato de la presente invención se verán mejorados también, dado que dicha manipulación de piezas individuales incrementa en general la oportunidad de desalineaciones y contribuye a un control defectuoso de la tolerancia durante el proceso de fabricación. Además, el método de conformación y el aparato de la presente invención reducen de manera efectiva el número de piezas en proceso en cualquier momento durante el proceso de fabricación al limitar el número de operaciones en forma de lote requeridas en comparación con los procesos de fabricación convencionales.

De acuerdo con el método y aparato de formación de la presente invención, una serie de indexadores son sincronizados para producir el avance incrementado de la materia prima de tipo continuo a lo largo de una trayectoria predeterminada de manera tal que la materia prima avanza longitudinalmente en dirección de avance, es decir, en dirección "hacia adelante". Después de cada avance intermitente de la materia prima de tipo continuo, una parte de dicho material continuo es conformada, por ejemplo, mediante una forja, constituyendo una primera forma predeterminada.

De acuerdo con esta realización de la presente invención, la serie de indexadores comprenden un indexador superior para el empuje intermitente del material continuo que forma la materia prima en sentido de avance desde un lugar separado en una dirección de "más arriba" con respecto a la forja. De manera adicional, la serie de indexadores comprenden un indexador de avance para efectuar una tracción intermitente de la materia prima de tipo continuo en dirección de avance desde un lugar separado o alejado en la dirección de avance con respecto a la forja. Al sincronizar las acciones intermitentes de empuje y de tracción, el material continuo es obligado a avanzar longitudinalmente en la dirección de avance o "hacia adelante" o "hacia abajo" a lo largo de la trayectoria predeterminada. Al llevar a cabo las acciones sincronizadas de empuje y tracción, la materia prima continua de lugares situados más arriba y más abajo con respecto a la forja, respectivamente, el método y aparato objeto de la presente invención producen el avance de la materia prima continua de forma más suave en dirección de avance o hacia abajo y reducen de manera significativa la posibilidad de que la materia prima continua se doble o se curve con respecto a los procesos de formación convencionales que utilizan un único indexador en la parte superior.

Preferentemente, el indexador de la parte superior empuja de manera intermitente la materia prima continua en una distancia predeterminada en dirección de avance y el indexador de más abajo efectúa tracción intermitente de la materia prima continua en la misma distancia predeterminada en la dirección de avance o descendente. Por lo tanto, la materia prima de tipo continuo puede ser objeto de avance intermitente en la distancia predeterminada cada vez que la materia prima continua es objeto de tracción y empuje por los indexadores correspondientes. Adicionalmente, los indexadores de más arriba y de más abajo están preferentemente sincronizados de manera tal que dichos indexadores de más arriba y de más abajo efectúan de manera simultánea el empuje y la tracción de la materia prima continua en dirección de avance respectivamente.

El método y aparato de formación de la presente invención incluyen de manera general un dispositivo de sujeción para sujetar de manera firme y retener una parte fija de la materia prima de tipo continuo mientras que otra parte de la materia prima de tipo continuo es conformada en la primera forma predeterminada. De acuerdo con la presente invención, el dispositivo de sujeción y, más particularmente, la parte fija de la materia prima continua retenida por el mismo queda dispuesto en una dirección longitudinal predeterminada con respecto a la parte formada de la materia prima continua que es conformada en la primera forma predeterminada.

Como resultado del proceso de la materia prima de forma continua, dicha materia prima de forma continua crece en ambas direcciones longitudinales durante las operaciones de formación. No obstante, de acuerdo con la presente invención, el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo creado durante la operación de formación es compensado por lo menos parcialmente para permitir movimiento de la materia prima de tipo continuo en dirección longitudinal opuesta a la dirección longitudinal predeterminada establecida por las posiciones relativas de la parte fija de la materia prima de tipo continuo y la parte conformada de dicha materia prima de tipo continuo. Al compensar el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo, el método de formación y aparato de la presente invención pueden transformar la materia prima de tipo continuo en una serie de piezas antes de la separación de la materia prima en una serie de piezas separadas, incrementando de esta manera el rendimiento de fabricación de las piezas.

El aparato de formación de la presente invención incluye también preferentemente un monitor del crecimiento longitudinal para supervisar o monitorizar el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo durante las operaciones de formación. El aparato de formación incluye también de manera ventajosa un controlador que está relacionado en su funcionamiento al monitor de crecimiento longitudinal para terminar las operaciones de formación una vez que el crecimiento longitudinal de la materia prima es como mínimo de igual valor que un umbral de crecimiento predeterminado. De acuerdo con ello, el método y aparato de formación objeto de la presente invención pueden permitir fácilmente la fabricación de piezas de forma y dimensiones predeterminadas de una manera controlada con precisión.

De acuerdo con una realización, la forja comprende un conjunto de matriz que incluye una serie de matrices dispuestas alrededor de la materia prima continua y medios para cerrar por lo menos parcialmente la serie de matrices alrededor de la materia prima de tipo continuo. Una vez cerradas, la serie de matrices definen una cavidad de una forma predeterminada que, a su vez, definen la forma de como mínimo una parte de la pieza resultante. De acuerdo con la presente invención, la serie de matrices cerradas por lo menos parcialmente definen también las aberturas de entrada y salida a través de las que se prolonga la materia prima de tipo continuo.

Los medios para cerrar por lo menos parcialmente la serie de matrices alrededor de la materia prima de tipo continuo incluyen preferentemente un conjunto de cilindro y pistón que tiene un cuerpo envolvente de la matriz, que define una abertura de la cavidad de la matriz a través del extremo delantero del conjunto de cilindro y pistón y adaptada para recibir y adaptarse circunferencialmente a la serie de matrices, reforzando de esta manera estructuralmente las matrices de forja durante el proceso de forja. Por lo tanto, al insertar por lo menos parcialmente la serie de matrices dentro de la cavidad de matriz definida por el conjunto de cilindro y pistón, la serie de matrices puede ser cerrada por lo menos parcialmente alrededor de la materia prima de tipo continuo.

La forja incluye también de manera general un cabezal que define un paso que se extiende longitudinalmente a través de, como mínimo, una parte del cabezal y que define un eje que se prolonga longitudinalmente. En cuanto al conjunto de cilindro y pistón, éste puede ser objeto de avance y retracción alternativos dentro del paso definido por el cabezal durante las operaciones de forja. Durante el avance longitudinal del conjunto de cilindro y pistón, el conjunto de la matriz será insertado adicionalmente dentro de la cavidad de la matriz y las matrices de forja serán forzadas de manera correspondiente radialmente hacia adentro a efectos de forjar la pieza con la forma predeterminada. De manera similar, durante la retracción del conjunto de cilindro y pistón después de completar las operaciones de forja, el conjunto de la matriz será desmontado o retirado por lo menos parcialmente de la cavidad de la matriz, de manera que las matrices de forja se pueden desplazar radialmente hacia afuera alejándose de la materia prima de tipo continuo.

La forja de la presente invención incluye también de manera preferente un carro en el que el cabezal, el conjunto de cilindro y pistón y la serie de matrices están incorporados. El carro está montado para desplazarse en una dirección longitudinal con respecto a la materia prima de tipo continuo. Como resultado, el carro puede desplazarse en dirección longitudinal en oposición a la dirección longitudinal predeterminada establecida por las posiciones relativas de la parte fija de la materia prima de tipo continuo y la parte formada de la materia prima a efectos de compensar adicionalmente el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo que se ha creado durante las operaciones de formación. En particular, el carro está adaptado para desplazarse a efectos de compensar el crecimiento longitudinal de la parte de la materia prima de tipo continuo entre la parte formada de la materia prima y la parte fija de la propia materia prima de tipo continuo. Como resultado de este movimiento longitudinal del carro, la serie de matrices permanecen como mínimo parcialmente cerradas alrededor de la misma parte de la materia prima durante toda la fase de formación.

De acuerdo con una realización ventajosa, la forja comprende también medios antagonistas para actuar longitudinalmente sobre el carro con una fuerza predeterminada antagonista longitudinal a efectos de retardar el movimiento longitudinal del carro. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la fuerza longitudinal antagonista aplicada por dichos medios antagonistas se puede alterar de acuerdo con un modelo predeterminado. Por ejemplo, los medios antagonistas pueden incrementar el forzamiento longitudinal a lo largo del tiempo para fomentar la expansión lateral de la pieza a trabajar dentro de la cavidad definida por la serie de matrices de manera tal que se llena la totalidad de la cavidad.

Mientras la pinza continúa sujetando la parte fija de la materia prima de tipo continuo, el método de formación y aparato de la presente invención pueden formar otra parte de la materia prima de tipo continuo en una segunda forma predeterminada, lo mismo que en una segunda forja. Una vez se han formado ambas partes de la materia prima de tipo continuo, la pinza puede liberar la parte fija de dicha materia prima de manera que ésta pueda ser obligada a avanzar adicionalmente a lo largo de la trayectoria predeterminada. Después de ello, las etapas del método de formación pueden ser repetidas de manera tal que se pueden fabricar en masa partes que tienen tanto la primera como la segunda formas predeterminadas.

De acuerdo con una realización ventajosa de la presente invención, la materia prima de tipo continuo comprende una serie de características de registro separadas longitudinalmente entre sí. Por ejemplo, la materia prima de tipo continuo puede incluir una característica de registro definida entre las partes de la materia prima de tipo continuo que se formarán en piezas respectivas de la serie de piezas por el método y aparato de formación de la presente invención.

De acuerdo con ello, el aparato de formación, según una realización ventajosa de la presente invención, puede incluir un detector para identificar una característica de registro sobre la materia prima de tipo continuo. De acuerdo con esta realización, la forja puede comprender por lo tanto un posicionador para posicionar la forja de manera que la parte de materia prima de tipo continuo que es conformada, está separada longitudinalmente con respecto a la característica de registro identificada por el detector en una distancia predeterminada. De manera similar, la pinza del aparato de formación de esta realización de la presente invención puede incluir también un posicionador para posicionar la pinza de manera que ésta sujeta de manera firme una parte fija de la materia prima de tipo continuo que está separada longitudinalmente con respecto a la característica de registro en una distancia predeterminada.

El método y aparato de formación de una realización de la presente invención pueden incluir también medios de desbarbado, tal como un aparato de recorte de rebabas, dispuesto más abajo de la forja para el recorte de determinadas partes de cada una de las piezas. El dispositivo de desbarbado puede incluir también un posicionador para posicionar el dispositivo de manera tal que las partes o piezas predeterminadas que han sido desbarbadas quedan separadas de la característica de registro en una distancia predeterminada. De manera similar, el aparato de formación de una realización puede incluir un cortador, dispuesto más abajo de la primera y segunda forjas, para cortar la materia prima de tipo continuo después de la formación de las piezas a efectos de separar, de esta manera, la materia prima de tipo continuo en una serie de piezas separadas. Tal como se ha descrito anteriormente en relación con la forja, la pinza y el dispositivo de desbarbado, el cortador puede comprender un posicionador para posicionar dicho cortador de manera que la parte de materia prima de tipo continuo que es cortada, es separada longitudinalmente con respecto a la característica de registro en una distancia predeterminada. Identificando las características de registro definidas por la materia prima de tipo continuo, las diferentes operaciones del método y aparato de formación de la presente invención pueden ser llevadas a cabo de manera precisa en partes predeterminadas de la materia prima de tipo continuo.

De acuerdo con una realización ventajosa de la presente invención, se da a conocer un aparato para desbarbar y separar la serie de piezas formadas a partir de una materia prima de tipo continuo, comprendiendo una serie de características de registro separadas longitudinalmente entre sí. El aparato de la presente realización comprende un dispositivo de desbarbado para efectuar el desbarbado de partes predeterminadas de cada una de las piezas y separador, tal como un cortador mecánico ("snipper"), una sierra u otro cortador, dispuesto más abajo del dispositivo de desbarbado para separar cada pieza con respecto a la materia prima de tipo continuo una vez que han sido desbarbadas partes predeterminadas de la pieza. De manera ventajosa, el separador está conectado de manera operativa al dispositivo de desbarbado, de manera que dicho separador y el dispositivo de desbarbado son desplazados conjuntamente en dirección longitudinal. No obstante, el aparato de la presente realización incluye preferentemente un posicionador para posicionar el separador con respecto al dispositivo de desbarbado, de manera tal que éste y el separador pueden quedar separados de manera apropiada a efectos de procesar piezas de diferentes longitudes. A efectos de posicionar de manera apropiada el desbarbador y el separador, el aparato de esta realización comprende también un sensor para identificar una característica de registro de la materia prima de tipo continuo y un posicionador, relacionado con el sensor, para posicionar conjuntamente el dispositivo de desbarbado y el separador, de manera tal que la parte que es sometida a desbarbado y la posición en la que una pieza es separada del resto de la materia prima en continuo, están alejados longitudinalmente con respecto a la característica de registro en una distancia predeterminada. Al desplazar el dispositivo de desbarbado y el separador como un conjunto, el aparato de la presente realización de esta invención simplifica el diseño general del método de formación y aparato de formación reduciendo el número de componentes que se deben posicionar individualmente con respecto a las características de registro de la materia prima de tipo continuo.

Además de posicionar el dispositivo de desbarbado y el separador con respecto a las características de registro de la materia prima de tipo continuo, el posicionador permite también que la estación de desbarbado y separación sirva como indexador. A este respecto, el desbarbador retiene de manera firme la materia prima de tipo continuo mientras ciertas partes predeterminadas son objeto de desbarbado. Mientras el dispositivo de desbarbado sostiene de manera firme la materia prima de tipo continuo, el posicionador puede avanzar el dispositivo desbarbador y el separador en dirección descendente o de avance, a efectos de ejercer una tracción efectiva de la materia prima según una trayectoria predeterminada. De manera correspondiente, el aparato de formación puede incluir un indexador que avanza también de manera intermitente la materia prima de tipo continuo en dirección descendente o de avance, por ejemplo, al empujar la materia prima de tipo continuo a lo largo de la trayectoria predeterminada, tal como se ha descrito anteriormente. Al sincronizar el indexador y el posicionador del dispositivo desbarbador y la estación separadora, la materia prima de tipo continuo puede ser avanzada de modo simultáneo en dirección longitudinal de avance tanto por el indexador como por el posicionador.

De acuerdo con una realización ventajosa de la presente invención, como mínimo una matriz de forja comprende una superficie de contacto que define una parte de la cavidad para establecer contacto y conformar la pieza a trabajar en la forma predeterminada de la pieza resultante. Frecuentemente, la serie de matrices de forja incluye como mínimo dos matrices de forja, tales como la matriz de forja superior y la matriz de forja inferior, que incluyen respectivas superficies de contacto para deformar y conformar la pieza a trabajar por la actuación o cierre de las matrices de forja. De acuerdo con esta realización de la presente invención, la serie de matrices de forja son desplazadas hacia adentro en una dirección predeterminada al ser insertadas las matrices de forja dentro de la cavidad de la matriz definida por el conjunto de cilindro y pistón, cerrando por lo menos parcialmente las matrices de forja alrededor de la materia prima de tipo continuo. La dirección predeterminada hacia adentro en la que se mueven las matrices de forja es preferentemente oblicua con respecto a los planos respectivos de contacto de las matrices de forja. Por ejemplo, el plano de contacto de como mínimo una matriz de forja y un plano de referencia perpendicular a la dirección predeterminada de movimiento de la matriz de forja definen un ángulo comprendido aproximadamente entre 10 y 20º, de acuerdo con una realización ventajosa. Las superficies de contacto correspondientes imparten por lo tanto fuerzas tanto axial como radial como mínimo a partes de la pieza a trabajar para formar la pieza de forma predeterminada dentro de la cavidad definida entre la serie de matrices de forja. Debido a la forma de las superficies de contacto y a la orientación resultante de las fuerzas radiales y axiales aplicadas, se generan fuerzas de compresión, de tracción y de cizalladura dentro de la pieza a trabajar, lo que facilita la formación eficaz de la pieza con una forma predeterminada. De acuerdo con ello, las piezas delgadas que tienen un diámetro relativamente grande pueden ser forjadas de manera fácil de acuerdo con este aspecto de la presente invención. Además, la potencia requerida para forjar piezas de dimensiones y forma predeterminadas se reduce en comparación con los procesos de forja por compresión convencionales al impartir fuerzas de compresión, de tracción y de cizalladura en los lugares deseados de la pieza a trabajar.

Además de la superficie de contacto interna, cada una de las matrices de forja incluye preferentemente una superficie posterior opuesta que tiene una forma predeterminada para establecer contacto de forma operativa con las partes del conjunto de cilindro y pistón que definen la cavidad de la matriz. De acuerdo con una realización de la presente invención, la superficie posterior de las matrices de forja han sido diseñadas de manera ventajosa incluyendo una sección media que tiene una forma parcialmente cónica. Además, la superficie posterior comprende primera y segunda secciones laterales dispuestas en lados opuestos de la sección media. Cada sección lateral tiene asimismo preferentemente una forma parcialmente cónica. No obstante, el radio definido por la sección media cónica es superior al radio definido por las secciones laterales cónicas en cada localización correspondiente a lo largo de la matriz de forja. En sí misma, la superficie posterior de la matriz de forja de esta realización ventajosa ya no presenta una superficie continua y lisa en la totalidad de la superficie posterior. Además, la primera y segunda secciones laterales están rebajadas con respecto a la sección media.

Dado que la matriz de forja tiene de manera típica una forma cónica, de manera tal que la superficie de contacto está separada con respecto a la superficie posterior en una magnitud superior en un primer extremo de la matriz de forja que en un segundo extremo de la misma, la sección media de la superficie posterior de esta realización ventajosa es también preferentemente cónica a efectos de ser más ancha en las proximidades del primer extremo de la matriz de forja y más estrecha en las proximidades del segundo extremo de la misma. Como resultado, la sección media tiene una superficie de forma trapecial. Como resultado de la construcción exclusiva de la superficie posterior de la matriz de forja, la matriz de forja establece contacto de manera ventajosa con las partes del conjunto de cilindro y pistón que definen la cavidad de la matriz en una forma relativamente regular en la mayor parte, o incluso en la totalidad, de la sección media de forma cónica de la matriz de forja en oposición a las matrices de forja convencionales que establecen contacto con el conjunto de cilindro y pistón en un área mucho más reducida, incrementando por lo tanto de manera significativa las fuerzas aplicadas por lo menos a ciertas partes de la matriz de forja e incrementando de manera correspondiente el desgaste de la matriz y disminuyendo la vida útil efectiva de la misma.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se da a conocer una forja perfeccionada. De acuerdo con una realización, la superficie interior del cabezal y la superficie exterior del cuerpo empujador cooperan para definir una región de juego o intersticio próxima al extremo delantero de dicho cuerpo empujador que permite una ligera flexión de la parte delantera del cuerpo empujador en dirección radial hacia afuera al avanzar dicho cuerpo empujador sobre el conjunto de la matriz. En particular, la zona de intersticio o juego define un intersticio mayor entre el cabezal y la parte delantera del empujador que existe entre el cabezal y otras partes de dicho cuerpo empujador, reduciendo por lo tanto, o incluso eliminando, la interferencia entre la parte delantera del empujador y el cabezal. No obstante, una parte del cuerpo empujador es mantenida preferentemente en acoplamiento con interferencia con el cabezal a efectos de guiar el cuerpo empujador durante su avance y retracción longitudinales. Por ejemplo, el cabezal puede incluir un casquillo de bronce para recibir el cuerpo empujador y para proporcionar el acoplamiento con interferencia con el mismo.

En una realización, el cabezal define una ranura dispuesta circunferencialmente que se abre en el paso en un lugar próximo al extremo delantero del cuerpo empujador. En esta realización, la ranura define la zona de intersticio o juego para permitir una flexión ligera radial hacia afuera del extremo delantero del cuerpo empujador durante las operaciones de forja. Preferentemente, la ranura circunferencial se extiende desde una primera localización como mínimo tan adelantada como el extremo delantero del cuerpo empujador siguiendo el avance longitudinal del cuerpo empujador a un segundo lugar como mínimo tan atrás como el lugar que corresponde a la posición a la que la serie de matrices de forja están insertadas en la cavidad de matriz definida por el empujador siguiendo el avance longitudinal de dicho cuerpo empujador.

La forja de otra realización comprende un dispositivo de rotación para impartir una rotación relativa por incrementos entre el cuerpo empujador y el conjunto de la matriz después de que se ha forjado como mínimo una pieza. De manera típica, el dispositivo de rotación hace girar por incrementos el cuerpo empujador alrededor del eje longitudinal después de que se ha forjado como mínimo una pieza. A este respecto, el cuerpo empujador es obligado a girar preferentemente mientras el cuerpo empujador es retraído y las matrices de forja se han desplazado hacia afuera a efectos de interrumpir el contacto con la pieza a trabajar. Al hacer girar de manera repetida el cuerpo empujador en incrementos, el dispositivo de rotación provoca eventualmente la rotación del cuerpo empujador en un ángulo completo de 360º.

El cuerpo empujador es obligado a girar preferentemente por incrementos después de que se ha forjado un número predeterminado de piezas. Por ejemplo, el cuerpo empujador puede ser obligado a girar por incrementos después de forjar cada una de las piezas. Si bien el cuerpo empujador puede ser obligado a girar en grados distintos, el cuerpo empujador de una realización es obligado a girar entre 10º y 30º y, más preferentemente, es obligado a girar unos 20º alrededor del eje longitudinal durante cada rotación correspondiente a un incremento. El cuerpo empujador puede ser obligado a girar en una serie de formas distintas. En una realización, por ejemplo, una rueda dentada puede estar conectada operativamente al cuerpo empujador y un elemento de impulsión, tal como un gatillo o piñón, puede ser impulsado de manera que establece contacto con la rueda dentada y provoca la rotación de ésta, provocando de manera correspondiente la rotación del cuerpo rotativo con respecto al conjunto de la matriz.

A efectos de control, la forja puede comprender también un sensor para detectar la rotación relativa por incremento entre el cuerpo empujador y el conjunto de la matriz. Por sí misma, la forja puede retrasar el avance longitudinal del cuerpo empujador por el paso definido por el cabezal hasta después de que el sensor haya detectado que el cuerpo empujador ha sido obligado a girar con respecto al conjunto de la matriz.

Al hacer girar el cuerpo empujador en un giro completo de 360º, la forma del cuerpo empujador, típicamente forma cilíndrica, se mantiene y el cuerpo cilíndrico no puede adoptar forma oval como resultado de las fuerzas impartidas durante las operaciones de forja. Por esta razón, la forja de esta realización de la presente invención puede formar de manera más fiable piezas de la forma predeterminada deseada durante un período de tiempo más prolongado, alargando por lo tanto la vida efectiva del cuerpo empujador.

De acuerdo con una realización ventajosa de la presente invención, la forja comprende un sistema de lubrificación para proporcionar un lubrificante entre como mínimo algunas de las matrices de forja y el cuerpo empujador. Al lubrificar las matrices de forja y el cuerpo empujador, el sistema de lubrificación facilita el movimiento relativo entre el cuerpo empujador y las matrices de forja, lo cual tiene lugar al producirse de manera alternada el avance y retroceso del cuerpo empujador. Preferentemente, el sistema de lubrificación proporciona lubrificante mientras el cuerpo empujador se encuentra por lo menos parcialmente retirado o retraído y el conjunto de la matriz se encuentra por lo menos parcialmente retirada de la cavidad de la matriz, dado que el conjunto de la matriz y más particularmente las matrices de forja quedarán expuestas en esta situación más allá del cuerpo empujador.

Según una realización, el cuerpo empujador define una serie de aberturas que se abren hacia adentro de la cavidad. De este modo, el sistema de lubrificación puede inyectar lubrificante a través de las aberturas a efectos de proporcionar lubrificante como mínimo entre una parte de las matrices de forja y el cuerpo empujador. En las realizaciones en las que la forja incluye también un dispositivo de rotación para impartir una rotación relativa por incrementos entre el cuerpo empujador y el conjunto de la matriz, la rotación relativa entre el cuerpo empujador y el conjunto de la matriz servirá también para distribuir circunferencialmente el lubrificante que ha sido inyectado en una serie de puntos separados o discretos de manera bastante regular.

El sistema de lubrificación puede proporcionar también lubrificante entre el cuerpo empujador y el cabezal facilitando el movimiento relativo entre ambos, es decir, a efectos de facilitar el avance y retroceso alternativos del cuerpo empujador con respecto al cabezal. En esta realización, el cabezal, el cuerpo empujador o ambos pueden definir como mínimo una ranura que se extiende circunferencialmente que se abre en el paso definido por el cabezal. De estas forma, el sistema de lubrificación puede inyectar lubrificante en la ranura circunferencial para su distribución entre el cabezal y el cuerpo empujador al ser sometido éste de manera alternativa a avance y retroceso en las operaciones de forja.

De este modo, el aparato de forja de la presente realización facilita el movimiento relativo entre el cuerpo empujador, el conjunto de la matriz y el cabezal a efectos de reducir el desgaste de los diferentes componentes y por lo tanto alargar la vida operativa de la forja. En contraste con los conocimientos convencionales que desaconsejaban la utilización de lubrificación durante un proceso de formación continuo por temor a recubrir la materia prima con el lubrificante que pudiera impedir o dificultar la manipulación y posicionado adecuados de la materia prima, el aparato de forja de la presente realización de la invención efectúa la lubrificación de los diferentes componentes de la forja, permitiendo solamente que una cantidad mínima de lubrificante establezca contacto con la materia prima de tipo continuo de manera tal que no quedan afectados de manera adversa la manipulación y posicionado posteriores de la materia prima de forma continua.

Como es evidente, el método y aparato de formación de la presente invención son extremadamente versátiles y pueden formar una amplia variedad de tipos distintos de piezas a partir de una materia prima de tipo continuo. De acuerdo con una realización ventajosa, no obstante, el método y aparato de formación efectúan la conformación de las llamadas puntas en forma de pala de una forma predeterminada. En particular, la punta en forma de pala puede incluir un vástago alargado que define un eje longitudinal y una parte de la pala unida en el extremo posterior a un extremo del vástago. La punta de pala puede también incluir un tetón que se extiende axialmente desde el extremo delantero de la parte de la pala en oposición al extremo posterior.

La parte de la pala de la punta de la presente invención comprende un par de segmentos laterales de forma general plana que se extienden lateralmente en direcciones opuestas desde el eje central longitudinal. Los segmentos laterales definen respectivos planos laterales que son paralelos entre sí y al eje longitudinal central. Los segmentos laterales incluyen también respectivos bordes de corte delanteros que están desplazados de forma axial entre sí para definir de esta manera un borde de corte delantero avanzado axialmente y un borde de corte delantero dirigido axialmente hacia atrás. De acuerdo con una realización ventajosa, los bordes de corte delanteros están desplazados axialmente con un desplazamiento axial predeterminado, por ejemplo, entre 0,025 cm (0,010 pulgadas) y aproximadamente 0,030 cm (0,012 pulgadas). Al tener bordes de corte delanteros desplazados axialmente, la punta de pala puede acoplarse de manera más eficaz y retirar partes de la pieza a trabajar durante el taladrado de un orificio. Como resultado, la longevidad de una punta de pala que tiene bordes de corte delanteros desplazados axialmente aumenta también de manera general debido a la eliminación más eficaz de las virutas durante las operaciones de taladrado.

Los segmentos laterales de la parte de la pala de la punta de pala de la presente invención puede incluir también zonas de esquina achaflanadas que comprenden bordes achaflanados que se extienden hacia atrás axialmente y también hacia afuera lateralmente desde el respectivo borde de corte delantero. Además, cada una de dichas partes de esquina achaflanadas puede incluir una superficie achaflanada que forma una cierta pendiente radialmente hacia adentro desde el borde correspondiente achaflanado hasta el borde posterior. Al incluir partes de esquina achaflanadas, la punta de pala de la presente invención puede taladrar de manera más limpia un orificio reduciendo simultáneamente la unión y otros acoplamientos por fricción entre las partes externas de la punta de pala y la periferia interna del orificio, incrementando de esta manera adicionalmente la eficacia de las operaciones de taladrado.

Independientemente del tipo de piezas formadas por el método y aparato de formación de la presente invención, dichos método y aparato pueden formar de manera eficaz una serie de piezas de forma predeterminada a partir de materia prima de tipo continuo, sin separar las piezas hasta que la mayor parte, o la totalidad, de las operaciones de formación han sido terminadas. Como resultado de ello, el método y aparato de formación de la presente invención incrementan de manera significativa la eficacia con la que se fabrican piezas con una forma predeterminada y también el control de la tolerancia y calidad consiguiente de las piezas resultantes. Además, el método y aparato de formación de piezas de la presente invención disminuye de manera efectiva el número de piezas formadas parcialmente que se encuentran en proceso en cualquier momento, incrementando por lo tanto el rendimiento y disminuyendo los costes asociados con la fabricación de piezas de una forma predeterminada de acuerdo con el método y aparato de formación según la presente invención.

La figura 1 es una vista en planta esquemática del aparato de formación según una realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista parcial en alzado de partes del aparato de formación de la realización de la presente invención mostrada en la figura 1.

Las figuras 3A-3G muestran varias formas en las que la materia prima de tipo continuo es conformada por el método y aparato de conformación de piezas de una realización ventajosa de la presente invención que está destinada a fabricar puntas del tipo llamado de pala ("spade").

La figura 4 es una vista frontal en alzado de una punta de pala según una realización de la presente invención.

La figura 5 es una vista lateral en alzado de una punta de pala de la realización de la presente invención mostrada en la figura 4.

La figura 6 es una vista en alzado frontal parcial a mucha mayor escala, de la parte de la pala de la punta de pala de la realización de la presente invención mostrada en la figura 4.

La figura 7 es una vista en alzado lateral con sección parcial de una parte de la realización del aparato de formación mostrado en la figura 1, que muestra el enderezador, la caja de estirado, la pinza de carga y el indexador con mayor detalle.

La figura 8 es una vista lateral en alzado parcial y en sección de otra parte de la realización del aparato de formación mostrado en la figura 1, que muestra la forja de una parte hexagonal y el cabezal de giro.

La figura 8A es una vista en planta y sección parcial según la línea de corte 8A-8A de la figura 8 mostrando diferentes sensores y monitores asociados con la forja de una forma hexagonal.

La figura 9 es una vista lateral en alzado en sección parcial de una parte de la forja de hexagonales, en la que la serie de matrices de forja han sido por lo menos parcialmente cerradas alrededor de la materia prima de tipo continuo, y en la que la pinza del cabezal de giro de la parte de más arriba está cerrada.

La figura 10 es una vista en perspectiva de una matriz de una serie de matrices de forja de la forja de hexagonales.

La figura 11 es una sección de la matriz de forja de la figura 10 según la línea de corte 11-11.

La figura 12A es una vista extrema y en sección de la forja de hexagonales de la figura 9 y, más particularmente, la parte del cuerpo empujador que define la cavidad de matriz y el conjunto de matriz dispuesto dentro de dicha cavidad de matriz que incluye una serie de matrices de forja en posición abierta según la línea 12-12 de la figura 9.

La figura 12B es una vista extrema en sección del conjunto de la matriz mostrado en la figura 12A según la línea 12-12 de la figura 9 en la que la serie de matrices de forja han sido por lo menos parcialmente cerradas alrededor de la materia prima de tipo continuo.

La figura 13 es una vista desde un extremo parcialmente en sección de una parte de la forja de hexagonales que muestra la rueda dentada y el gatillo asociado para el giro del cuerpo empujador según las operaciones de forja según la línea de corte 13-13 de la figura 9.

La figura 14A es una vista parcial en sección de la rueda dentada y del gatillo asociado de la figura 13 que muestra la forma en la que el gatillo se acopla con la rueda dentada de manera tal que la rueda, y a su vez, el cuerpo empujador giran en dirección contraria a las agujas del reloj al ser impulsado el gatillo hacia abajo.

La figura 14B es una vista en sección parcial de la rueda dentada y del gatillo asociado de la figura 13 que muestra la forma en la que el gatillo se desacopla de la rueda dentada al continuar la rotación de manera que el gatillo puede ser levantado hacia arriba a su posición de reposo.

La figura 15 es una vista extrema parcial y en sección de la forja de hexagonales según la línea de corte 15-15 de la figura 9 que muestran el sistema de lubrificación para lubrificar los diferentes componentes de la forja de hexagonales.

La figura 16 es una vista lateral parcial en sección de la forja de hexagonales según la línea de corte 16-16 de la figura 15 que muestra además la manera en la que se introduce lubrificante en los diferentes componentes de la forja de hexagonales.

La figura 17 es una vista en perspectiva parcial de una parte del cabezal de giro que incluye la pinza del cabezal de giro de más abajo en la que las matrices del cabezal de giro se encuentran en posición abierta y en la que la tapa ha sido desmontada a efectos ilustrativos.

La figura 18 es una sección parcial de una parte del cabezal de giro que muestra el acoplamiento conjunto de la materia prima de tipo continuo por las matrices del cabezal giratorio a efectos de formar una ranura de fondo curvo y un borde achaflanado en la parte posterior del vástago de una punta de pala.

La figura 19 es una vista extrema parcialmente en sección de la pinza del cabezal de giro de más abajo según la línea de corte 19-19 de la figura 17.

La figura 20 es una vista lateral en sección parcial de una forja para el prensado de palas según una realización de la presente invención, que muestra las diferentes aberturas por las que se introduce el lubrificante.

La figura 20A es una vista parcial en planta y en sección según la línea de corte 20A-20A de la figura 20, mostrando diferentes sensores y monitores asociados con la forja con prensa de palas.

La figura 21 es una vista en perspectiva parcial del sensor de alineación para detectar casos en los que la materia prima de tipo continuo se ha doblado o curvado de manera tal que las operaciones de forja pueden ser interrumpidas antes de averiar la forja para el prensado de palas.

La figura 22 es una vista parcial en sección de un soporte ajustable para posicionar y soportar de manera precisa el cabezal durante las operaciones de forja, según la línea de corte 22-22 de la figura 20.

La figura 23 es una vista en sección parcial del soporte ajustable de la figura 22 según la línea de corte 23-23 de la figura 22.

La figura 24 es una vista en alzado lateral con sección parcial de la forja con prensa de palas según una realización de la presente invención, en la que las matrices de forja se encuentran en posición abierta.

La figura 25 es una vista desde un extremo parcial y en sección de la forja de prensado de palas según la línea de corte 25-25 de la figura 24, que muestra el sistema de lubrificación para lubrificar los diferentes componentes de la forja con prensa de palas.

La figura 26 es una vista lateral en sección parcial de la forja con prensa de palas según la línea 26-26 de la figura 25 que muestra además la forma en la que el lubrificante es introducido en los diferentes componentes de la forja con prensa de palas.

La figura 27 es una vista lateral parcial y en sección, a mayor escala, de una parte de la forja con prensa de palas mostrada en la figura 24 que muestra la serie de matrices de forja en una posición por lo menos parcialmente cerrada u operativa y que muestra también las pinzas de la prensa de palas de la parte de arriba y de la parte de abajo, en posición cerrada.

La figura 28 es una vista extrema en sección del conjunto de matriz incluyendo un par de matrices de forja dispuestas en oposición y la parte del cuerpo empujador que define la cavidad de la matriz de la forja con prensa de palas según la línea de corte 28-28 de la figura 27.

La figura 29 es una vista extrema parcial en sección y a mayor escala del par de matrices de forja en oposición de la forja con prensa de palas de la realización de la presente invención mostrada en la figura 28, en la que el par de matrices de forja en oposición se encuentran como mínimo parcialmente cerradas o en posición operativa.

La figura 30 es una vista en perspectiva de una matriz de forja de acuerdo con una realización ventajosa de la presente invención que muestra la superficie posterior que incluye una sección intermedia cónica y un par de secciones laterales cónicas rebajadas con respecto a la sección media.

La figura 31 es una vista extrema parcial de la matriz de forja de la figura 30 mostrando la superficie posterior y, en particular, los radios respectivos de la sección media cónica y un par de secciones laterales cónicas.

La figura 32 es una vista en sección de la pinza de la prensa de pala de más abajo de la prensa de palas de una realización de la presente invención según la línea de corte 32-32 de la figura 27.

La figura 33 es una vista extrema de la placa de pinzado, la pinza de la prensa de palas de la parte de abajo y la placa de armazón del carro de la prensa de palas de una realización de la presente invención según la línea 33-33 de la figura 24.

La figura 34 es una vista lateral en alzado de la placa de pinzado, la pinza de prensado de palas de más abajo y la placa de armazón del carro de prensado de palas de una realización de la presente invención según la línea 34-34 de la figura 33.

La figura 35 es una vista lateral en alzado de la estación de desbarbado del tetón extremo, la estación de desbarbado del diámetro externo y la estación de aserrado de una realización de la presente invención.

La figura 36 es una vista en planta y en sección de la estación de desbarbado del tetón extremo, la estación de desbarbado del diámetro externo y la estación de aserrado de una realización de la presente invención según la línea de corte 36-36 de la figura 35.

La figura 37 es una vista extrema de la estación de serrado de una realización de la presente invención según la línea de corte 37-37 de la figura 35 que muestra el avance de la sierra a través de la materia prima de tipo continuo.

La figura 38 es una vista en alzado lateral parcial y en sección de la estación de serrado y de la estación de estampado a medida de una realización de la presente invención que muestra el movimiento de la estación de estampado a medida o acuñado en dirección longitudinal.

La figura 39 es una vista lateral en alzado y con sección parcial de la estación de serrado y de la estación de estampado a medida o acuñado de la realización mostrada en la figura 38, que muestra el contacto de una punta de taladrado de tipo pala por la estación de estampado a medida o acuñado mientras la estación de aserrado realiza un corte en el extremo delantero de la punta de taladrado de tipo pala que se ha indicado en (A).

La figura 40 es una vista lateral en alzado con sección parcial de la estación de aserrado y de la estación de estampado a medida o acuñado de la realización mostrada en las figuras 38 y 39 que muestra el acoplamiento de una punta de taladrado de tipo pala con la estación de estampado a medida o acuñado mientras la sección de aserrado realiza un corte en un extremo posterior de la punta de taladrado de tipo pala tal como se ha indicado en (B).

La figura 41 es una vista desde un extremo con sección transversal de la pinza de estampado a medida de una realización de la presente invención según la línea de corte 41-41 de la figura 40, que muestra las matrices de estampado a medida, el dispositivo de alineación y el cierre circundante.

La figura 42 es una vista en planta de una par de puntas de taladrado de tipo pala formadas en estaciones adyacentes de la materia prima de tipo continuo que muestran los cortes realizados por la estación de aserrado en el extremo delantero y en el extremo posterior de las puntas de taladrado de tipo pala que se han indicado (A) y (B), respectivamente.

La figura 43 es una vista parcial en alzado con sección parcial de la estación de aserrado y de la estación de estampado a medida tal como se ha mostrado en las figuras 38-40, que muestra el movimiento de la estación de estampado a medida en dirección descendente o de avance, en alejamiento de la estación de aserrado, una vez que la punta de taladrado de tipo pala ha sido separada del resto de la materia prima de tipo continuo.

La figura 44 es una vista en planta con sección parcial de la estación de estampado a medida o acuñado de la figura 43 que muestra la expulsión de la punta de taladrado de tipo pala a una rampa de recogida después de las operaciones de estampado a medida.

La figura 45 es una vista lateral en alzado parcialmente en sección de una estación de desbarbado del diámetro externo y de separación, una estación de estampado a medida y una estación de aserrado de acuerdo con otra realización de la presente invención, en la que se han montado un dispositivo de desbarbado del diámetro externo y un cortador sobre una plataforma común para movimiento conjunto.

La figura 46 es una vista en planta de una estación de desbarbado del diámetro externo y de separación, de la estación de estampado a medida y estación de aserrado de la realización de la presente invención que se ha mostrado en la figura 44 según la línea de corte 46-46.

La figura 47 es una vista en planta de una punta de taladrado de tipo pala que muestra los cortes realizados por el dispositivo de corte y el corte realizado por la estación de aserrado en los lugares designados (C), (D) y (E).

La figura 48 es una vista parcial en sección de un dispositivo de accionamiento en rotación de la estación de estampado a medida de una realización según la línea de corte 48-48 de la figura 46.

La figura 49 es una vista en alzado lateral en sección parcial de la estación de aserrado que se ha mostrado de manera más general en las figuras 45 y 46 y según la línea de corte 49-49 de la figura 46.

La figura 50 es una vista parcial en sección de la estación de aserrado mostrada de manera general en las figuras 45 y 46, según la línea de corte 50-50 de la figura 49 que muestra la forma en la que la estación de aserrado avanza hacia adentro y hacia afuera de la trayectoria de la materia prima de tipo continuo.

La figura 51 es una vista en alzado lateral con sección parcial de una forja con prensa de pala de otra realización de la presente invención.

La figura 52 es una vista más detallada lateral en alzado con sección parcial de la forja con prensa de pala de la realización mostrada en la figura 51.

La figura 53 es una vista extrema con sección parcial de la forja con prensa de pala de la realización mostrada en las figuras 51 y 52 según la línea 53-53 de la figura 51.

La figura 54 es una vista en planta y con sección parcial del conjunto de soporte del empujador de la realización de la forja con prensa de pala mostrada en las figuras 51 y 52 según la línea de corte 54-54 de la figura 51.

Las figuras 55A-55I son diagramas de flujo que muestran las operaciones llevadas a cabo por el aparato y método de formación objeto de la presente invención.

La presente invención se describirá a continuación de manera más detallada haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que se ha mostrado una realización preferente de la invención. No obstante, la invención se podrá realizar de muchas maneras distintas y no se debe considerar limitada a la realización que se ha indicado, sino que esta realización está destinada a que la descripción sea completa y transmita de manera completa el ámbito de la invención a los técnicos en la materia. Los numerales iguales se refieren a iguales elementos en toda la descripción.

Haciendo referencia a continuación a las figuras 1 y 2, se ha mostrado el aparato de formación (10) de acuerdo con una realización preferente de la presente invención. Tal como se describe en detalle a continuación y se ha ilustrado en las figuras 1 y 2, el aparato de formación y método asociado al mismo forma una serie de piezas a partir de una materia prima de tipo continuo (12). No obstante, a efectos ilustrativos, el aparato de formación y su método se describirán principalmente en relación con la formación de una serie de puntas de tipo pala a partir de una varilla de metal de tipo continuo, tal como se ha mostrado en las figuras 3-6. No obstante, el método de formación y el aparato se pueden adaptar para la formación de una amplia variedad de otras piezas sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención. Por ejemplo, el aparato y método de formación objeto de la presente invención pueden ser utilizados para la formación de puntas de broca, puntas de escariado, elementos de fijación, puntas de percusión, hojas de sierra de cinta y alternativa, sufrideras para herramientas de impacto, cortadores helicoidales y de punta de bola, ruedas dentadas, ejes, puntas de destornillador, travesaños equilibradores y palancas de accionamiento así como otros tipos de piezas, incluyendo tanto las piezas simétricas alrededor de un eje longitudinal central como las piezas no simétricas alrededor de un eje longitudinal central, sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

De acuerdo con el método de conformación y el aparato (10) de la presente invención, la serie de piezas son formadas a partir de un tramo continuo de materia prima (12). De manera típica, la materia prima de tipo continuo está formada por un acero aleado, tal como un acero al carbono tipo 1050 con recocido doble y con una dureza Rockwell Rb de 71 a 74. No obstante, la materia prima de tipo continuo puede estar formada por cualquier material forjable conocido por los técnicos en la materia. Por ejemplo, la materia prima de tipo continuo puede estar formada por cobre, aluminio, titanio, zinc, latón o aleaciones de los mismos. Además, la materia prima de tipo continuo puede estar formada por una combinación de materiales. Por ejemplo, la materia prima de tipo continuo puede incluir metal en polvo y/o resinas dispuestas dentro de un tubo portador metálico o de plástico. De acuerdo con ello, el método y aparato de formación de la presente invención pueden formar el tubo portador, incluyendo el polvo metálico y/o la resina dispuesta en su interior, formando una serie de piezas de una forma predeterminada sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención. Adicionalmente, la materia prima de tipo continuo podría estar constituida por una serie de piezas individuales, potencialmente con formas y dimensiones en sección transversal muy distintas, que pueden estar unidas, por ejemplo, por soldadura u otros medios, en relación de extremo a extremo.

Si bien se describirá a continuación principalmente como método de formación en frío, la materia prima de tipo continuo (12) puede ser calentada antes de la etapa de forja, por ejemplo, mediante dispositivos en línea de calentamiento por inducción o por infrarrojos, de manera tal que el método de formación es un método de forja en caliente a temperatura baja o alta. Las gamas de temperatura a las que cada uno de los materiales, a partir de los cuales se puede constituir la materia prima de tipo continuo, se deberán calentar a efectos de ser sometidos a forja en frío o en caliente a baja o alta temperatura, dependerán, entre otros factores, de la resistencia y características internas del respectivo material y son conocidas por los técnicos en la materia. Por ejemplo, una materia prima de tipo continuo formada por aceros aleados tiene típicamente temperaturas comprendidas entre temperatura ambiente y 150ºC (300ºF) durante las operaciones de forjado en frío, una temperatura comprendida entre 100ºC (200ºF) y 760ºC (1400ºF) para operaciones de forja en caliente a baja temperatura, y una temperatura comprendida entre 650ºC (1200ºF) y 1200ºC (2200ºF) para operaciones de forja en caliente a alta temperatura. Además, el método de formación objeto de la presente invención que comprende una etapa de forja en caliente de una pieza es particularmente eficaz para forjar piezas de materiales con puntos de fusión relativamente bajos, tales como aluminio, latón, zinc y cobre.

Haciendo referencia a continuación a las figuras 55A-55I, se ha mostrado un diagrama de flujo que ilustra las operaciones llevadas a cabo por el método de formación y aparato (10) de la presente invención. Una vez que la materia prima (12) de forma continua ha sido cargada tal como se ha mostrado en el bloque (500) y se describe a continuación, el resto de operaciones del método y aparato de formación son relativamente continuos. De acuerdo con ello, las operaciones mostradas por los diagramas de flujo de las figuras 55A-55I se repiten en general muchas veces. No obstante, a efectos ilustrativos, los diagramas de flujo de las figuras 55A-55I empiezan en un punto en el ciclo de formación continuo en el que cada una de las operaciones de formación ha sido realizada en una parte predeterminada de la materia prima de forma continua, de manera que dicha materia prima de tipo continuo debe ser objeto de avance.

Tal como se ha mostrado en la figura 7, el aparato de formación (10) comprende de manera preferente un alimentador (14) que de manera intermitente produce el avance de la materia prima de tipo continuo (12) longitudinalmente al empujar dicha materia prima en una distancia lineal predeterminada en dirección de avance o "hacia adelante" o "hacia abajo". A efectos de producir el avance de la materia prima de tipo continuo, el alimentador incluye preferentemente un dispositivo de sujeción (16) para la sujeción en firme de una parte de la materia prima de tipo continuo. Tal como se ha mostrado en la figura 7, el dispositivo de fijación del alimentador incluye preferentemente una pinza anular (18) a través de la cual pasa la materia prima de tipo continuo. El dispositivo de sujeción del alimentador puede comprender también un cierre anular (20) que define una cavidad interna, alojándose una pinza dentro de la misma. La forma de la cavidad interna definida por el cierre es preferentemente complementaria de la forma de la pinza. Por ejemplo, la pinza puede tener una forma general troncocónica y la cavidad interna definida por el cierre puede tener una forma general troncocónica. De este modo, al forzar el cierre sobre la pinza, ésta se podrá cerrar alrededor de la materia prima de tipo continuo, tal como se ha mostrado en el bloque (502) de la figura 55A, sujetando por lo tanto de manera firme la materia prima de tipo continuo.

Tal como quedará evidente a los técnicos en la materia, el dispositivo de cierre (20) puede ser obligado o desplazado sobre la pinza (18) en una serie de formas distintas. Por ejemplo, el dispositivo de sujeción (16) puede comprender un conjunto de cilindro de fijación del alimentador que incluye una varilla de pistón anular que está conectada operativamente al cierre y que está dispuesta dentro de un cilindro anular de manera tal que, por accionamiento hidráulico del conjunto de cilindro del dispositivo de sujeción del alimentador, la varilla de pistón anular se extiende y el cierre es forzado o desplazado axialmente sobre la pinza de manera que la pinza se cierra sobre la materia prima de tipo continuo (12).

Haciendo referencia a continuación a la figura 56, el aparato de formación (10) de la presente invención comprende también un controlador (30), conectado operativamente al dispositivo de sujeción (16) del alimentador, para controlar el accionamiento hidráulico del conjunto del cilindro del dispositivo de sujeción del alimentador. El controlador (30) está realizado preferentemente por una combinación de hardware y software. Por ejemplo, el controlador puede estar constituido por un controlador multiacceso programable (PMAC) y uno o varios controladores lógicos programables (PLCs) que funcionan bajo el control del software almacenado en uno o varios elementos de memoria para proporcionar la supervisión y control que se describen más adelante. El controlador está conectado también de forma operativa a una fuente de potencia hidráulica y a una fuente de potencia eléctrica (31) para proporcionar, respectivamente, potencia hidráulica y eléctrica para el método y aparato de formación de la presente invención, tal como se ha mostrado esquemáticamente en las figuras 2 y 56 y tal como se describe más adelante.

Tal como se describirá a continuación, el aparato de formación (10) de la presente invención incluye preferentemente una serie de dispositivos de sujeción, además del dispositivo de sujeción (16) del alimentador. No obstante, a efectos de producir el avance de la materia prima de tipo continuo (12), todos los dispositivos de sujeción, distintos del dispositivo de sujeción del alimentador, se deben abrir de manera que la materia prima de tipo continuo quede libre para desplazarse en dirección longitudinal de avance a través de los mismos. Por lo tanto, tal como se ha mostrado en los bloques (504-508) de la figura 55A, una vez que el controlador (30) ha cerrado el dispositivo de sujeción del alimentador sobre la materia prima de tipo continuo y todos los demás dispositivos de sujeción han sido abiertos, el alimentador (14) produce el avance del dispositivo de sujeción del alimentador longitudinalmente en una distancia lineal predeterminada desde la posición inicial mostrada en líneas continuas en la figura 7 a la posición final mostrada en líneas de trazos. Como resultado de la firme sujeción de la materia prima de tipo continuo por el dispositivo de sujeción del alimentador, no obstante, el alimentador efectúa de manera efectiva asimismo el avance de la materia prima de tipo continuo longitudinalmente en la misma distancia lineal predeterminada.

El alimentador (14) puede producir el avance del dispositivo de sujeción (16) del alimentador longitudinalmente en una serie de formas distintas sin salir del espíritu y alcance de la presente invención. En la realización a título de ejemplo de la figura 7, no obstante, el alimentador comprende un conjunto de cilindro alimentador (22). Tal como se describe en la Patente U.S.A. No. 5.842.267 (Patente '267), el conjunto del cilindro alimentador se puede disponer en línea y, de este modo, puede comprender un conjunto de pistón y viela anulares dispuesto dentro de un cilindro hidráulico anular, de manera que la materia prima continua (12) puede atravesarlo. A efectos de reducir la longitud del aparato de formación (10) y para reducir la complejidad del conjunto del cilindro del alimentador, no obstante, dicho conjunto de cilindro del alimentador de la realización de la figura 7 se puede montar por debajo de la plataforma (17), que soporta el dispositivo de sujeción del alimentador. Tal como se ha mostrado, el conjunto del cilindro alimentador comprende un cilindro (26) del pistón y una varilla del pistón (24) que se extiende hacia afuera desde el cilindro del pistón. La varilla o viela del pistón está conectada operativamente al dispositivo de sujeción del alimentador a través de una abertura de la plataforma de manera tal, que con el accionamiento hidráulico del conjunto de cilindro alimentador, la varilla anular del pistón y, por lo tanto, el dispositivo de sujeción del alimentador son forzados en dirección longitudinal en sentido de avance o "hacia adelante" o "hacia abajo". De manera alternativa, el alimentador puede incluir un servomotor de corriente alterna y un tornillo de bola asociado para avanzar longitudinalmente el dispositivo de sujeción del alimentador. A efectos de facilitar el movimiento longitudinal del dispositivo de sujeción del alimentador, dicho dispositivo de sujeción del alimentador y, de manera más típica, la plataforma del alimentador está preferentemente montada sobre un par de guías longitudinales (25) que limitan el dispositivo de sujeción del alimentador al movimiento longitudinal.

El alimentador (14) incluye también preferentemente un controlador (28) del alimentador para controlar o supervisar la distancia longitudinal en la que el alimentador ha avanzado la materia prima de tipo continuo (12). En una realización preferente, el controlador del alimentador tiene una célula o balanza de cristal ("glass scale"), tal como la balanza de cristal RSF Elektronik tipo MSA 6706, que está conectada operativamente a la plataforma del alimentador (17) para la medición efectiva del desplazamiento longitudinal del dispositivo de sujeción (16) del alimentador como resultado de la extensión longitudinal en el sentido de avance de la varilla de pistón (24).

El controlador (30) está también conectado operativamente al conjunto de cilindro del alimentador (22) y al controlador (28) del alimentador para controlar el accionamiento hidráulico del conjunto de cilindro del alimentador. De acuerdo con la presente invención, una vez que el controlador determina que el alimentador (14) ha avanzado longitudinalmente la materia prima de tipo continuo (12) en la distancia lineal predeterminada, el controlador termina la extensión adicional de la varilla del pistón al frenar el accionamiento hidráulico del conjunto del cilindro alimentador.

El aparato de formación (10) incluye también preferentemente un enderezador (32) que incluye una serie de rodillos alineados (34) destinados a enderezar la materia prima de tipo continuo (12) antes de formar la materia prima de tipo continuo en una serie de piezas. En la realización que se ha mostrado, el enderezador comprende un enderezador de dos planos que tiene una serie de rodillos alineados dispuestos en dos planos perpendiculares entre sí de manera tal que la materia prima de tipo continuo es enderezada en cada uno de los planos. De acuerdo con ello, dado que el alimentador (14) avanza de manera intermitente la materia prima de tipo continuo en dirección longitudinal de avance o "hacia adelante" o "hacia abajo", la materia prima es retirada de la bobina de suministro (33) y enderezada al pasar por el enderezador.

Una vez que el controlador (30) ha terminado el avance longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12) por la acción del alimentador (14), otro dispositivo de sujeción, más abajo del dispositivo de sujeción (16) del alimentador, es cerrado para sujetar de manera firme otra parte de la materia prima de tipo continuo. En la realización mostrada en las figuras 1 y 2 en el bloque (510) de la figura 55A, el aparato de formación (10) comprende un dispositivo de sujeción (44) de cabezal giratorio situado más arriba, que está adaptado para su cierre alrededor de la materia prima de tipo continuo después del avance intermitente de la materia prima de tipo continuo por acción del alimentador. No obstante, el aparato de formación podría incluir otros tipos de dispositivos de sujeción no asociados con el cabezal giratorio (45), a efectos de sujetar de manera firme otra parte de la materia prima de tipo continuo después del avance intermitente de la materia prima.

Tal como se ha descrito anteriormente en relación con el dispositivo de sujeción (16) del alimentador y tal como se ha mostrado en la figura 8, el dispositivo de sujeción (44) del cabezal de giro situado más arriba puede comprender una pinza anular (46) a través de la cual pasa la materia prima de tipo continuo (12) y un cierre anular (48) que define una cavidad interna que está adaptada para recibir por lo menos parcialmente la pinza. El dispositivo de sujeción del cabezal giratorio de más arriba incluye también un conjunto de cilindro del cabezal giratorio formado por un cilindro anular y una varilla de pistón anular dispuesta dentro del cilindro anular. De acuerdo con la presente invención, el controlador (30) puede accionar hidráulicamente el conjunto de cilindro del cabezal giratorio de manera tal que se extiende la varilla del pistón anular. Como resultado de la conexión operativa de la varilla de pistón con el cierre anular, la extensión de la varilla del pistón obligará al cierre alrededor de la pinza a efectos de cerrar por lo menos parcialmente la pinza sobre la materia prima de tipo continuo de manera tal que el dispositivo de sujeción del cabezal giratorio de la parte de más arriba sujeta de manera firme una parte de la materia prima de tipo continuo tal como se ha mostrado en la figura 9.

Tal como se ha mostrado en los bloques (512) y (514), una vez que el dispositivo de sujeción (44) del cabezal giratorio ha sido cerrado durante un período de reposo predeterminado, por ejemplo 0,1 segundos en una realización ventajosa, el controlador (30) abre el dispositivo de sujeción alimentador (16) de manera tal que la pinza (18) se abre y la materia prima de tipo continuo (12) queda libre de desplazarse longitudinalmente. Por ejemplo, el controlador puede retraer hidráulicamente la varilla de pistón anular del conjunto de cilindro del dispositivo de sujeción del alimentador de manera tal que el cierre (20) se desacopla con respecto a la pinza.

Tal como se ha mostrado en el bloque (516) de la figura 55C, el alimentador (14) y, más particularmente el dispositivo de sujeción (16) del alimentador puede ser retirado a efectos de devolver el dispositivo de sujeción del alimentador a una posición inicial o de reposo, tal como se ha mostrado en líneas continuas en la figura 7, al mismo tiempo que una parte de la materia prima (12) de tipo continuo está siendo conformada. En particular, el controlador (30) acciona preferentemente de forma hidráulica el conjunto (22) del cilindro alimentador a efectos de retraer la varilla de pistón (24) y, por lo tanto, el dispositivo de sujeción alimentador a una primera velocidad predeterminada.

Haciendo referencia a continuación a la figura 7, el aparato de formación (10) incluye también de manera preferente una caja de tracción (36) que tiene matrices de tracción (38) a través de las cuales es estirado el material de tipo continuo (12) a efectos de dimensionar apropiadamente el material de tipo continuo y para eliminar de manera efectiva la memoria de dicho material o materia prima que ha sido previamente bobinado. Tal como es conocido por los técnicos en la materia, la caja de tracción puede incluir también una matriz de preestirado (40) a efectos de reducir por lo menos parcialmente las dimensiones de la materia prima de tipo continuo y puede incluir un suministro de lubrificante (42) entre la matriz de pretracción y la matriz de tracción a efectos de facilitar el estirado de la materia prima de tipo continuo.

La caja de tracción (36) está adaptada para desplazarse longitudinalmente conjuntamente con la varilla de pistón anular (24) del conjunto de cilindro alimentador (22), tal como será descrito más adelante. Por lo tanto, la caja de tracción incluye preferentemente uno o varios patines (37) que deslizan sobre un par de guías o carriles paralelos en disposición longitudinal, cooperando con los mismos. Tal como se ha mostrado en la figura 7, el conjunto del cilindro del alimentador es preferentemente de doble efecto. Por lo tanto, cuando tiene lugar retirada o retracción de la varilla de pistón anular, tal como se ha mostrado en el bloque (516) de la figura 55C, la caja de tracción es también desplazada axialmente o forzada en dirección longitudinal hacia arriba. De este modo, la caja de tracción es obligada o empujada sobre la materia prima de tipo continuo a efectos de estirar de manera efectiva y, por lo tanto, dimensionar la materia prima de tipo continuo antes de la subsiguiente operación de formación.

Tal como se ha mostrado, la caja de tracción (36) está posicionada de manera típica más abajo del enderezador (32) de manera que la superficie terminada de la materia prima de tipo continuo creada por la caja de tracción no queda afectada de manera adversa por los rodillos enderezadores (34). No obstante, la caja de tracción puede ser situada más arriba del enderezador a efectos de impedir que las matrices de estirado (38) puedan doblar de manera desventajosa o crear ligeras curvaturas en la materia prima de tipo continuo, en caso deseado.

Tal como queda evidente en las técnicas en la materia, la caja de tracción o estirado (36) puede ser diseñada para el estirado de la materia prima continua (12) a cualquier dimensión razonable deseada. En la realización en la que el método y aparato de fuerza (10) está adaptado para fabricar puntas de pala (410), la caja de estirado y, más particularmente, la materia de estirado (38) está diseñada preferentemente de manera tal que la dimensión o diámetro de la materia prima sometida a estirado se puede variar según el diámetro externo de la parte (418) de la punta de pala resultante, tal como se indica a título de ejemplo en la tabla siguiente:

1

Mientras el dispositivo de sujeción (16) del alimentador está siendo retraído, el método de formación y aparato (10) de la presente invención forja preferentemente una parte de la materia prima de tipo continuo (12) en una primera forma predeterminada. Por ejemplo, para la realización mostrada del método de formación y aparato adaptados para formar una serie de puntas de pala (410), el método y aparato pueden formar una parte de la materia prima de tipo continuo a efectos de tener una forma hexagonal en sección transversal, formando de esta manera la parte posterior (416) del vástago (412) de la punta de pala resultante.

De acuerdo con la presente invención, el aparato de formación (10) comprende una forja y, de manera ventajosa, una forja para hexagonales (50) para formar una parte de la materia prima de tipo continuo (12) en una primera forma predeterminada, es decir, una forma hexagonal en sección transversal, tal como se ha mostrado en la figura 3A. Tal como se ha mostrado en las figuras 8-12, la forja de hexagonales incluye preferentemente un conjunto de matriz que tiene una serie de matrices de forja (52) dispuestas alrededor de la materia prima de tipo continuo. Por ejemplo, la serie de matrices de forja de una realización comprende seis matrices de forja que cooperan para definir una cavidad que, a su vez, define, como mínimo, una parte de la forma predeterminada de la pieza resultante, tal como la pieza posterior (416) del vástago (412) de la punta de pala (410) que tiene forma hexagonal en sección transversal.

La serie de matrices de forja (52) puede ser dispuesta, por lo menos parcialmente, dentro de un utillaje de alineación (54), tal como un casquillo de alineación ("spider"), que mantiene las matrices de forja en una relación de alineación predeterminada. Ver, por ejemplo, las figuras 12A y 12B. Por lo tanto, la combinación de la serie de matrices de forja y el dispositivo de alineación comprende un conjunto de matriz de forja de hexagonales. Tal como se describe más adelante, el conjunto de matriz tiene una forma predeterminada, tal como una forma predeterminada troncocónica en una realización preferente.

Tal como se ha mostrado en las figuras 8-10, el conjunto de matriz de forja hexagonal está dotado preferentemente de resortes de carga, tal como los resortes (56). Tal como se ha mostrado, los resortes se extienden en dirección radial dentro del utillaje de alineación (54) y están, por lo menos, parcialmente dispuestos dentro de alojamientos respectivos (58) definidos por las matrices de forja. De acuerdo con ello, los resortes obligan a las matrices de forja en dirección radial hacia el exterior con respecto al utillaje de alineación, de manera tal que las matrices de forja se encuentran en posición abierta, tal como se muestra en la figura 8, en ausencia de fuerzas adicionales que las contrarresten.

El aparato de forja (10) y, más particularmente, la forja de hexagonales (50) de este aspecto de la presente invención, incluye también medios, tal como el cuerpo de matriz (60) del empujador (61) de la prensa de matriz, para cerrar radialmente la serie de matrices de forja (52). Tal como se ha descrito en detalle más adelante, las matrices de forja se desplazan radialmente hacia adentro en una dirección predeterminada mostrada por las flechas en las figuras 9 y 11 cuando se produce el movimiento relativo entre el empujador y la serie de matrices de forja.

Por lo menos una matriz de forja, y preferentemente, varias matrices de forja (52), incluyen de manera ventajosa una superficie de contacto (62) que define una parte de la cavidad a través de la cual pasa la materia prima de tipo continuo (12). Cada una de las superficies de contacto está adaptada para establecer contacto y conformar la pieza a trabajar en una forma predeterminada definida por la cavidad. Tal como se ha mostrado en las figuras 10 y 11, la superficie de contacto de una o varias de las matrices de forja define preferentemente una plano de contacto (64) que es oblicuo con respecto a la dirección predeterminada en la que se cierran las matrices de forja. Por lo tanto, los planos de contacto de las matrices de forja imparten fuerzas axiales y radiales a la pieza a trabajar lo que, a su vez, resulta en esfuerzos de compresión, de tracción y de cizalladura dentro de la pieza a trabajar durante el proceso de deformación. Las componentes de fuerza de compresión y de cizalladura resultantes deforman la pieza a trabajar hacia afuera adoptando la forma predeterminada definida por las matrices de forja. Más particularmente, las componentes de fuerza resultantes de compresión y de cizalladura deforman plásticamente la pieza a trabajar y lo hacen de forma irreversible adoptando la forma predeterminada definida por las matrices de forja en la posición operativa o cerrada.

Más particularmente, se define un ángulo (66) entre los respectivos planos de contacto y un plano de referencia (68) perpendicular a la dirección predeterminada en la que se desplazan las matrices de forja, tal como se muestra en la figura 11. En una realización preferente, el ángulo está comprendido entre 10º y 20º aproximadamente y, en una realización a título de ejemplo, es de unos 15º.

Tal como se utiliza en esta descripción, el término "fuerza de compresión" incluye las fuerzas en una dirección predeterminada en la que se desplazan las matrices de forja (52), y el término "fuerza de cizalladura" incluye las fuerzas laterales que tienden a deformar la pieza a trabajar radialmente hacia afuera. Por lo tanto, para una determinada cantidad de energía introducida, la magnitud de la fuerza de cizalladura y la fuerza de compresión impartida a la pieza a trabajar aumenta y disminuye, respectivamente, al aumentar el ángulo (66) definido entre el correspondiente plano de contacto (64) y el plano de referencia (68). De manera similar, para una determinada magnitud de potencia introducida, la magnitud de la fuerza de cizalladura y de la fuerza de compresión impartida a la pieza a trabajar disminuye e incrementa, respectivamente, al disminuir el ángulo definido entre el plano de contacto correspondiente y el plano de referencia.

Las partes de la pieza a trabajar que están sometidas a esfuerzo de cizalladura y, por lo tanto, a deformación de cizalladura, se deforman más fácilmente dado que la fuerza de cizalladura de las piezas a trabajar más habituales, es decir, la mayor parte de materiales metálicos, es significativamente menor que la fuerza de compresión del mismo material. De manera típica, la resistencia a la cizalladura de materiales metálicos es aproximadamente el 60% de la resistencia a la compresión del mismo material. Por ejemplo, durante la formación de una punta de pala según el método y aparato de formación (10) de la presente invención, ambos segmentos laterales son sometidos preferentemente a esfuerzos de cizalladura relativamente elevados para producir el desplazamiento lateral máximo a partir de un material de tipo continuo (12) del diámetro inicial más reducido.

Por lo tanto, se requiere una introducción significativamente menor de energía para deformar una pieza a trabajar con fuerzas de cizalladura que con fuerzas de compresión. Además, la aplicación de fuerzas de cizalladura que deforman más fácilmente una pieza a trabajar radialmente hacia afuera permite que la proporción de grosor de una pieza con respecto a la anchura o diámetro de la misma disminuya de manera tal que partes delgadas con un diámetro relativamente grande, tal como una punta de pala, se puedan forjar fácilmente de acuerdo con este aspecto de la presente invención. De acuerdo con ello, este aspecto de la presente invención posibilita que la proporción de área superficial del producto que se ha generado de nuevo con respecto a un grosor mínimo del producto se pueda optimizar.

No obstante, la aplicación de fuerza de cizalladura para deformar una pieza a trabajar aumenta significativamente las fuerzas que deben resistir las matrices de forja (52), el cuerpo de la matriz (60) y el resto del cuerpo empujador (61) durante el proceso de forja y, de acuerdo con ello, se ha evitado en los procesos de forja convencionales, en los que las matrices de forja son cerradas de manera rectilínea, impartir fuerzas de compresión sobre la pieza a trabajar. A efectos de resistir las fuerzas incrementadas, la serie de matrices de forja y el cuerpo de la matriz comprenden, en una realización preferente, un acero de alta velocidad y, más preferentemente, comprenden un acero de alta velocidad CPM® REX^{TM}M4, o equivalente, comercializado por la empresa Colt Industries Crucible Specialty Metals Division de Syracuse, Nueva York, y que se describe en más detalle en una publicación titulada Crucible Data Sheet de Colt Industries Crucible Specialty Metals Division con un número de documento D88 308-5M-776.

También se ha mostrado en las figuras 8, 9, 12A y 12B, que los medios para cerrar la serie de matrices de forja (52) incluye preferentemente un cuerpo de matriz (60) que define en su interior una cavidad (70). En la realización mostrada en la que el cuerpo de la matriz está separado con respecto al resto del cuerpo empujador (61), el cuerpo de la matriz es montado en general a presión en una cavidad conformada de manera correspondiente definida por el cuerpo empujador y abertura a través del extremo delantero del cuerpo empujador. De manera alternativa, el cuerpo empujador puede estar formado de manera integral de manera tal que la cavidad de matriz definida por el cuerpo empujador y abertura pasando por el extremo delantero del cuerpo empujador sirve como cuerpo envolvente de la matriz. En cualquiera de estas realizaciones, la cavidad interna del cuerpo envolvente de la matriz está conformado y dimensionado preferentemente de forma complementaria a la dimensión y forma del conjunto de la matriz. Por ejemplo, el cuerpo de la matriz puede definir una cavidad interna con forma troncocónica a efectos de recibir y adecuarse circunferencialmente a un conjunto de matriz troncocónica. De este modo, haciendo avanzar o forzando el cuerpo empujador y, más particularmente, el cuerpo envolvente de la matriz sobre el conjunto de la misma, la envolvente de la matriz obliga a la serie de matrices de forja radialmente hacia adentro en un efecto de cierre sobre la materia prima de tipo continuo (12) que se extiende a través de aquéllas. La resistencia del conjunto de matriz y la capacidad resultante de resistir fuerzas generadas durante la deformación del material continuo con fuerzas axiales y de compresión que, a su vez, generan esfuerzos de compresión, tracción y cizalladura, se incrementa por la dirección radial en la que se cierra el conjunto de la matriz y la relación circundante del cuerpo envolvente de la matriz y el resto del cuerpo empujador con respecto al conjunto de la matriz.

De acuerdo con una realización ventajosa mostrada en las figuras 10 y 11, cada una de las matrices de forja (52) incluye no solamente una superficie de contacto interno (62) para establecer contacto y conformar la pieza a trabajar, sino una superficie opuesta externa o posterior (63) que tiene una forma predeterminada para establecer contacto de forma operativa con el cuerpo (60) de la matriz. La forma predeterminada de la superficie externa de cada una de las matrices de forja es preferentemente distinta que la forma predeterminada de la cavidad interna (70) del cuerpo de la matriz cuando la serie de matrices de forja se encuentran en posición abierta tal como se ha mostrado en las figuras 8 y 12A. No obstante, las matrices de forja no solamente se desplazan radialmente hacia adentro, sino que giran asimismo en la dirección general indicada por la flecha (67) en la figura 11 después de su inserción en el cuerpo envolvente de la matriz. Por lo tanto, la forma predeterminada de la superficie externa de cada una de las matrices de forja corresponde de manera preferente a la forma predeterminada de la cavidad interna del cuerpo envolvente de la matriz una vez que las matrices de forja se encuentran en posición operativa o cerrada tal como se ha mostrado en las figuras 9 y 12B.

A efectos de construir la pluralidad de piezas a partir de una materia prima de tipo continuo según el método y aparato (10) de la presente invención, la forja de hexagonales (50) está diseñada preferentemente de manera tal que la materia prima de tipo continuo (12) se puede extender longitudinalmente a través de aquélla. En particular, la serie de matrices de forja (52) define preferentemente una abertura de entrada (72) y una abertura de salida (74) que se abren hacia adentro de la cavidad interna definida por las matrices de forja, de manera tal que la materia prima de tipo continuo se extiende longitudinalmente a través de aquéllas. Además, el cuerpo envolvente (60) de la matriz tiene preferentemente una configuración anular a efectos de permitir que la materia prima de tipo continuo se extienda a través de aquélla.

La forja de hexagonales (50) incluye también preferentemente medios, tales como una prensa (76) para matriz accionada hidráulicamente, para provocar longitudinalmente el avance del cuerpo empujador (61), incluyendo el cuerpo envolvente (60) de la matriz, sobre una serie de matrices de forja (52) de manera tal que las matrices de forja se cierran radialmente sobre la materia prima de tipo continuo (12). A efectos de fabricar una serie de piezas a partir de materia prima de tipo continuo, la prensa de matriz de una realización preferente que se ha mostrado en las figuras 8 y 9 comprende una varilla de pistón anular (78) dispuesta dentro de un cilindro anular (80) que, a su vez, define una abertura que se extiende longitudinalmente por la cual se extiende la materia prima de tipo continuo. En particular, la varilla de pistón anular y el pistón asociado tienen preferentemente un orificio central pasante que posibilita que la materia prima de tipo continuo atraviese la prensa de matriz. La varilla de pistón anular está preferentemente conectada de forma operativa al empujador (61) de la prensa de matriz de manera tal que el controlador (30) puede accionar hidráulicamente la prensa de matriz a efectos de hacer avanzar longitudinalmente la varilla de pistón anular y, de manera correspondiente, el cuerpo empujador mostrado en las figuras 8 y 9 y tal como se describe en el bloque (518) de la figura 55B.

Tal como se ha mostrado en las figuras 8 y 9, la forja de hexagonales (50) comprende también un cabezal (81) que define un paso que se extiende longitudinalmente, como mínimo, por una parte delantera del cabezal. Preferentemente, la parte delantera del cuerpo empujador (61) y el paso definido por el cabezal tienen la misma forma, es decir, forma cilíndrica, y están dimensionados de manera que se mantiene un acoplamiento con interferencia entre el cabezal y la parte delantera del cuerpo empujador. De esta manera, el paso definido por el cabezal sirve para guiar el cuerpo empujador al ser éste objeto de avance y retracción longitudinales.

Tal como se muestra en la figura 9, la forja de hexagonales (50) incluye preferentemente una placa de armazón (82) y una placa de desgaste contra las que hacen tope la serie de matrices de forja (52), impidiendo de esta manera el avance longitudinal de las matrices de forja. De acuerdo con ello, el avance longitudinal de la varilla de pistón anular (78) obliga al cuerpo empujador (61) y, más particularmente, al cuerpo de matriz (60), sobre las matrices de forja de manera tal que las matrices de forja se cierran radialmente sobre la materia prima de tipo continuo (12). Si bien la presión o fuerza requerida para forzar o desplazar axialmente el cuerpo envolvente de la matriz sobre las matrices de forja variará dependiendo de las condiciones del proceso incluyendo el tipo de material del que está formada la materia prima de tipo continuo y las dimensiones y forma de la pieza resultante, una prensa hidráulica, tal como una prensa de 500 toneladas, ha producido puntas de tipo pala en la presente invención a partir de acero al carbono tipo 1050.

Si bien la prensa de matriz (76) de la realización mostrada comprende el cilindro anular (80) y una varilla de pistón anular (78), la prensa de matriz puede incluir otros medios para obligar o forzar a desplazar axialmente el cuerpo de matriz (60) sobre una serie de matrices de forja (52). Por ejemplo, la forja de hexagonales (50) de una realización alternativa puede incluir una serie de conjuntos de cilindros hidráulicos dispuestos concéntricamente sobre la materia prima de tipo continuo (12). De acuerdo con esta realización, cada uno de los conjuntos de cilindro hidráulico se puede conectar operativamente al cuerpo envolvente de la matriz de manera tal que dicho cuerpo envolvente de la matriz puede ser forzado sobre la serie de matrices de forja cuando tiene lugar el accionamiento de los conjuntos de cilindros hidráulicos.

Durante la operación de forja, la materia prima de tipo continuo (12) crece longitudinalmente. En particular, la materia prima de tipo continuo crece tanto en dirección hacia arriba como en dirección hacia abajo longitudinalmente. De esta manera, el aparato de forja (10) de la presente invención incluye preferentemente medios compensadores para compensar el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo. Con respecto a la forja de hexagonales (50) mostrada en las figuras 8 y 9, el crecimiento longitudinal hacia arriba de la materia prima de tipo continuo es transformada en dirección hacia arriba hacia la bobina de suministro (33).

Por el contrario, el crecimiento longitudinal hacia abajo de la materia prima de tipo continuo (12), es decir, el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo entre la parte de dicha materia prima que es conformada y la parte fija de dicha materia prima de tipo continuo que está fijada por el dispositivo de sujeción (44) del cabezal de giro de la parte de arriba, es compensado o absorbido por el montaje de una serie de matrices de forja (52), incluyendo el cuerpo empujador (61) el cuerpo (60) envolvente de la matriz, el cabezal (81), la placa de armazón (82) y la prensa de matriz (76) sobre un carro (84) que está adaptado para desplazarse longitudinalmente. En particular, la forja de hexagonales (50) incluye preferentemente un carro que está adaptado para desplazarse desde una posición inicial o de reposo en dirección longitudinal hacia arriba en una distancia igual al crecimiento longitudinal hacia abajo de la materia prima de tipo continuo entre la parte de dicha materia prima de tipo continuo formada en la parte fija del material continuo que está sujeta por el dispositivo de sujeción del cabezal de giro de la parte de arriba. Como resultado, la forja de hexagonales permite que la serie de matrices de forja permanezcan cerradas sobre la misma parte de materia prima de tipo continuo durante cada una de las etapas de formación correspondientes, permitiendo al mismo tiempo el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo en ambas direcciones longitudinales, es decir, tanto en la dirección hacia arriba como en la dirección hacia abajo.

Tal como se ha mostrado en la figura 8, el carro (84) puede comprender unos elementos de deslizamiento (86) que están montados sobre un par de guías paralelas dispuestas longitudinalmente (88) a efectos de facilitar el movimiento longitudinal del carro. Además, el carro puede recibir una acción en sentido longitudinal, por ejemplo, mediante un muelle hidráulico u otros medios antagonistas (90), para impedir un movimiento excesivo del carro en la dirección longitudinal hacia arriba. En particular, la acción de fuerza longitudinal del carro favorece que la parte de la materia prima de tipo continuo (12) que es formada se expansione lateralmente dentro de la cavidad definida por la serie de matrices de formación (52) a efectos de llenar de forma más completa la cavidad definida por las mismas.

Si bien la misma fuerza puede ser aplicada al carro (84) durante la totalidad de la operación de forja, el controlador (30) puede ser conectado operativamente a los medios antagonistas (90) a efectos de controlar la fuerza aplicada de este modo. Por ejemplo, el controlador puede comprender un programa predeterminado de esfuerzo que define la fuerza a aplicar a lo largo del tiempo. De este modo, el controlador y los medios antagonistas pueden incrementar la magnitud de la fuerza a lo largo del tiempo a efectos de favorecer adicionalmente la expansión lateral de la parte de materia prima de tipo continuo (12) que se está formando.

El aparato de formación (10) y, más particularmente, la forja de hexagonales (50) incluye también de manera preferente un controlador o monitor (92) de posición de la prensa de hexagonales, tal como un sistema detector de posición MTS Temposonics® LP, para controlar la posición longitudinal del carro (84) tal como se ha mostrado en la figura 8A y en el bloque (520) de la figura 55B. El controlador (30) está también conectado operativamente al controlador de posición de la prensa de hexagonales para determinar si un movimiento longitudinal hacia arriba del carro es igual o supera un umbral predeterminado de crecimiento longitudinal. Dado que el movimiento longitudinal del carro es igual al crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12) en la dirección longitudinal descendente o de avance, que a su vez está directamente relacionado con la magnitud a la que se ha forjado la materia prima de tipo continuo, el controlador y monitor de posición de la prensa de hexagonales pueden supervisar de manera efectiva las operaciones de forja midiendo el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo. Entonces el controlador puede terminar las operaciones de forja, por ejemplo, cesando el accionamiento hidráulico de la prensa de matriz (76), una vez que el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo es, como mínimo, de la magnitud correspondiente al umbral de crecimiento longitudinal predeterminado, tal como se ha mostrado en el bloque (522).

Una vez que el controlador (30) ha terminado las operaciones de forja, el controlador puede retirar o retraer el cuerpo empujador (61), retirando de esta manera el cuerpo envolvente (60) de la matriz con respecto a la serie de matrices de forja (52), por ejemplo, por retracción hidráulica de la varilla de pistón anular (78) por lo menos parcialmente dentro del cilindro anular (80). Tal como se ha descrito anteriormente, el conjunto de la matriz comprende una serie de resortes (56), uno de los cuales está asociado con cada una de la serie de matrices de forja para obligar a las correspondientes matrices de forja radialmente hacia fuera. De acuerdo con ello, después de retirar el cuerpo envolvente de la matriz con respecto a la serie de matrices de forja, la serie de matrices de forja son abiertas de manera tal que la materia prima de tipo continuo (12) se puede desplazar longitudinalmente atravesando las mismas.

La forja de hexagonales (50) puede incluir también un posicionador, tal como el accionador hidráulico (90) que también sirve como medio antagonista, que está conectado operativamente al carro (84) para volver a posicionar el carro en una posición inicial o de reposo predeterminada una vez que se ha abierto la serie de matrices de forja (52). Tal como se ha mostrado en la figura 8A, la posición inicial predeterminada está definida por el extremo de la varilla rascada (96) que está fijada a la mesa inferior (98) por un conjunto de tuerca fija (99). De este modo, el controlador (30) puede dirigir un accionador hidráulico para volver a posicionar el carro de manera tal que éste es devuelto a la posición predeterminada de reposo para otras operaciones subsiguientes de forja. Tal como quedará evidente para los técnicos en la materia, el posicionador de la forja de hexagonales se puede implementar en una serie de formas distintas, por ejemplo mediante un servomotor de corriente alterna y un llamado tornillo de bola asociado, sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

La forja de hexagonales (50) de la realización mostrada incluye también preferentemente un controlador (100) de la prensa de la matriz, tal como otro sistema detector de posición MTS Temposonics® LP o un elemento sensible o báscula de cristal, para controlar la posición relativa de la varilla de pistón anular (78) de la prensa de matriz (76). Tal como se ha descrito anteriormente, el controlador (30) está conectado operativamente a un monitor de la prensa de matriz a efectos de determinar si la varilla de pistón anular ha sido retraída a una posición inicial predeterminada. Tal como se ha mostrado en los bloques (524-528) de la figura 55B, si el pistón anular no ha sido retraído a la posición inicial predeterminada, el controlador continúa la retirada o retracción del pistón anular. Una vez que el pistón anular ha sido retraído a la posición inicial predeterminada, no obstante, el controlador interrumpe la retracción del pistón anular.

Además de la terminación de las operaciones de forja al detectar que la materia prima de tipo continuo (12) ha crecido en una magnitud longitudinal predeterminada, el aparato de forja (10) y más particularmente el controlador (30), incrementan preferentemente la velocidad a la que el alimentador (14) es retraído una vez que han terminado las operaciones de forja. En particular, el controlador retrae preferentemente la varilla de pistón (24) del conjunto (22) del cilindro alimentador y, como resultado, el dispositivo de sujeción (16) del alimentador a una segunda velocidad predeterminada una vez que han terminado las operaciones de forja. De manera típica, la segunda velocidad predeterminada es superior que la primera velocidad predeterminada. Durante la retracción del cuerpo de sujeción del alimentador, el controlador, como respuesta a las señales proporcionadas por el controlador alimentador (28), controla preferentemente la posición relativa del dispositivo de sujeción del controlador e interrumpe la retracción adicional de la varilla de pistón anular y del dispositivo de sujeción del alimentador una vez que el dispositivo de sujeción del alimentador se encuentra en una posición retraída determinada, tal como se ha mostrado en los bloques (530-534) de la figura 55C. Si bien la posición retraída predeterminada puede ser igual que la posición inicial o de reposo predeterminada del alimentador, el aparato de formación de una realización preferente ventajosa efectúa la retracción del alimentador a una posición retraída que se encuentra longitudinalmente más atrás de la posición inicial o de reposo en una distancia longitudinal predeterminada relativamente pequeña, tal como 0,013 cm (0,005 pulgadas), a efectos de compensar el movimiento adicional de la materia prima de tipo continuo una vez que se ha liberado el dispositivo de sucesión (44) del cabezal giratorio de más arriba.

Tal como se ha mostrado en el bloque (533) de la figura 55B, una vez que el controlador (30) ha terminado las operaciones de forja y ha retirado el cuerpo empujador (61) de la forja de hexagonales (50), el cuerpo empujador puede ser obligado a girar con respecto a una serie de matrices de forja (52) de manera que el desgaste y degradación del cuerpo envolvente (60) de la matriz provocado por el movimiento relativo del cuerpo empujador y la serie de matrices de forja se extiende de manera relativamente regular alrededor de la circunferencia del cuerpo de la matriz. A estos efectos, la forja de hexagonales puede incluir un dispositivo de rotación para impartir una rotación relativa entre el cuerpo empujador y el conjunto de la matriz. Tal como se ha mostrado en la figura 13, por ejemplo, el dispositivo de rotación comprende una rueda dentada (102) montada en el cuerpo empujador y un elemento de impulsión (103), tal como una varilla empujadora o palanca que lleva un gatillo (103a), que se acopla a la rueda dentada y provoca el giro de la rueda dentada y a su vez del cuerpo empujador. Tal como se ha mostrado, el elemento de impulsión puede ser montado en el carro (84) y, más particularmente, puede ser montado sobre una placa posterior de la prensa de la matriz. Si bien el elemento de impulsión puede ser accionado en una serie de maneras distintas, el elemento de impulsión de la realización mostrada se puede extender y retraer por medio del dispositivo de accionamiento hidráulico (105). A este respecto, un dispositivo de accionamiento hidráulico puede extender el elemento de impulsión al hacer avanzar dicho elemento de impulsión en movimiento descendente, tal como se ha mostrado en la figura 13, de manera tal que un gatillo puede acoplarse con la rueda dentada, tal como se ha mostrado en la figura 14A, y provocar que la rueda dentada gire en una magnitud angular predeterminada en dirección contraria a las agujas del reloj. Una vez que la rueda dentada ha efectuado su giro, el elemento de impulsión se retrae por el dispositivo de accionamiento hidráulico. Tal como se ha mostrado en la figura 14B, el gatillo se desacopla de la rueda dentada al pivotar el mismo separándose de la rueda. De manera típica, el gatillo es obligado a pivotar en separación de la rueda dentada dado que ésta está adaptada para girar solamente en una dirección, es decir, en la dirección contraria a las agujas del reloj en la realización de la figura 13, de manera que los intentos de retraer el elemento de impulsión superarán la fuerza del resorte que obliga al gatillo a acoplarse con la rueda dentada, permitiendo que el gatillo pivote desacoplándose de la rueda dentada. Tal como quedará evidente, una serie de otros elementos de impulsión, tales como piñones dentados o similares, pueden ser utilizados para obligar a girar la rueda dentada y, a su vez, el cuerpo empujador sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

Preferentemente, el cuerpo empujador (61) es obligado a girar por incrementos después de haber formado un número predeterminado de piezas, por ejemplo, después de haber formado cada una de dichas piezas. Si bien el cuerpo empujador puede ser obligado a girar en diferentes magnitudes predeterminadas, el cuerpo empujador es obligado a girar, en general, entre 10º y 30º y de manera más típica unos 20º. Al hacer girar el cuerpo empujador por incrementos de manera repetida, el cuerpo empujador será girado eventualmente por completo alrededor del conjunto de la matriz, es decir, en un giro completo de 360º. De este modo, la rotación del cuerpo empujador con respecto al conjunto de la matriz distribuirá de manera más regular el desgaste alrededor de la cavidad. Además, la rotación del cuerpo empujador con respecto al conjunto de la matriz mantendrá la forma general cilíndrica del cuerpo empujador e impedirá de manera sustancial que el extremo delantero de dicho cuerpo empujador adopte forma ovalada o que se deforme durante la forja, tal como ha ocurrido en los cuerpos empujadores de forjas convencionales.

Si bien no se ha mostrado, la matriz de forja de hexagonales podría ser obligada a girar además o, de manera alternativa, con respecto a la rotación del cuerpo empujador (61). Además de contribuir a un desgaste regular del cuerpo (60) de la matriz, la rotación del conjunto de la matriz de forja de hexagonales ayudaría también a que se forjarán diferentes piezas en sus formas respectivas predeterminadas, estando dispuestas en diferentes orientaciones angulares con respecto a la materia prima de tipo continuo, incrementando de esta manera de forma adicional la versatilidad del método y aparato de formación (10) de la presente invención.

La forja de hexagonales (50) puede también incluir un sensor (107) para detectar la rotación del cuerpo empujador (61) con respecto al conjunto de la matriz. Al controlar el sensor de rotación con respecto al controlador (30), el controlador puede determinar si el cuerpo empujador ha sido girado con respecto al conjunto de la matriz siguiendo una operación de forja y puede impedir otras operaciones adicionales de forja hasta que el cuerpo empujador ha sido obligado a girar de manera apropiada.

La forja de hexagonales (50) puede incluir también un sistema de lubrificación (109), tal como se ha mostrado en las figuras 15 y 16, para proporcionar lubrificante al conjunto de la matriz, incluyendo el cuerpo empujador (61), el cuerpo envolvente (60) de la matriz y el cabezal (81). De manera típica, el lubrificante es un aceite, tal como un lubrificante de guías de máquina. No obstante, el sistema de lubrificación puede aplicar otros lubrificantes en caso deseado. De acuerdo con esta realización, la serie de orificios (111) quedan definidos a través del cabezal y del cuerpo empujador abriéndose en la cavidad de la matriz dentro de la que está insertado el conjunto de la matriz. Al inyectar lubricante a través de estas aberturas, el sistema de lubricación puede proporcionar por lo tanto lubricante a superficies posteriores (63) de las matrices de forja (52).

El controlador (30) controla de manera típica el funcionamiento del sistema de lubrificación (109), tal como la válvula de solenoide accionada neumáticamente (109a) y las válvulas servo (109b) que controlan el flujo de los lubrificantes en la realización mostrada. De manera típica, el controlador dirige el sistema de lubrificación para proporcionar lubrificante después de cada operación de forja al inyectar lubrificante a través de las aberturas (111) una vez que el cuerpo empujador (61) ha sido retraído longitudinalmente y mientras las superficies posteriores (63) de las matrices de forja (52) están expuestas por lo menos en cierta medida. Ver el bloque (531) de la figura 55B. Mientras el lubrificante es inyectado a una serie de orificios individuales, por ejemplo 3 orificios, la rotación subsiguiente del cuerpo empujador con respecto al conjunto de la matriz sirve para distribuir el lubrificante de manera relativamente regular entre el cuerpo empujador y las superficies posteriores de cada una de las matrices de forja.

El sistema de lubrificación (109) puede proporcionar también lubrificante entre el cabezal (81) y el cuerpo empujador (61) a efectos de facilitar el avance y retracción en sentido longitudinal del cuerpo empujador dentro del paso definido por el cabezal. A este respecto, otro orificio (113) puede quedar definido a través del cabezal de manera tal que el lubrificante inyectado por esta abertura adicional se extiende sobre la superficie externa del cuerpo empujador y la superficie interna de dicha parte del cabezal que define dicho paso. Para facilitar la distribución regular del lubrificante en la totalidad de la circunferencia del cuerpo empujador, el cabezal define preferentemente una ranura circunferencial (115). Al inyectar lubrificante en la ranura circunferencial, el lubrificante se aplica de manera efectiva sobre la totalidad de la circunferencia del cuerpo empujador, lubrificando de esta manera de manera regular el cuerpo empujador. De manera alternativa, el cuerpo empujador puede definir la ranura circunferencial en vez del cabezal o en adición al mismo en caso deseado.

Tal como se ha descrito anteriormente, el controlador (30) dirige de manera típica el sistema de lubrificación (109) para inyectar lubrificante una vez que el cuerpo empujador (61) ha sido retraído por completo. No obstante, el lubrificante puede ser inyectado en otros momentos durante el proceso de forja en caso deseado. Por lo tanto, el sistema de lubrificación de la forja de esta realización ventajosa puede efectuar la lubrificación repetida de los diferente componentes de la forja a efectos de reducir desgaste e incrementar la vida efectiva de los componentes sin aplicar suficiente lubrificante a la materia prima de forma continua (12), de manera que dicha materia prima de tipo continuo se hace difícil de sujetar durante las operaciones de avance.

El método y aparato de forja (10) pueden incluir también un detector (85), tal como una célula fotoeléctrica o sensor fotoelétrico, para controlar la materia prima de tipo continuo (12) que sale de la forja de hexagonales (50). Como tal, el sensor es posicionado de manera típica inmediatamente más abajo de la forja de hexagonales. El sensor está típicamente adaptado para controlar la parte hexagonal que ha sido formada por la forja de hexagonales y para notificar al controlador (30) si la parte hexagonal no ha sido formada de manera apropiada, de manera tal que el controlador puede interrumpir la continuación de las operaciones de forja posibilitando la corrección del proceso de forja.

La materia prima de tipo continuo (12) incluye preferentemente una o varias características de registro (104) dispuestas en lugares predeterminados según su longitud. Ver, por ejemplo, las figuras 3A-3G. Si bien el material continuo puede incluir las características de registro antes de iniciar el método de formación de la presente invención, el método y aparato de formación (10) crean de manera típica o forman las características de registro durante el proceso de fabricación. Por ejemplo, cuando el dispositivo de sujeción (44) del cabezal de giro de la parte de más arriba está sujetando de manera firme una parte fija de la materia prima de tipo continuo, el aparato de formación (10) de la realización mostrada forma preferentemente una característica de registro predeterminada sobre la materia prima de tipo continuo. La característica de registro está definida preferentemente entre cada una de una serie de diferentes piezas que serán formadas a partir de la materia prima de tipo continuo. No obstante, la característica de registro puede ser formada en otros lugares predeterminados sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención. Además, el método de formación y aparato (10) pueden formar las características de registro de otras formas, por ejemplo, por impresión de una serie de líneas separadas longitudinalmente entre sí sobre la materia prima de tipo continuo o punzonando un orificio en una parte predeterminada de cada pieza.

Si bien el cabezal giratorio (45) se describe a continuación como formador de la característica de registro (104) siguiendo la operación de forja inicial, el cabezal giratorio puede formar la característica de registro en cualquier momento mientras el dispositivo de sujeción (44) del cabezal giratorio superior sujeta la parte fija de la materia prima de tipo continuo (12) sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención. Tal como se ha mostrado en las figuras 8, 17 y 19, el cabezal giratorio comprende preferentemente un dispositivo de sujeción (47) de la parte de más abajo (47) para sujetar de manera firme una parte de la materia prima continua (12). Por lo tanto, antes de formar las características de registro, el dispositivo de sujeción de la parte de más abajo se acopla preferentemente con la materia prima continua y después de ello retiene la materia prima de tipo continuo hasta que la formación de la característica de registro se ha terminado. Si bien el dispositivo de sujeción de la parte de más abajo se ha mostrado con accionamiento neumático, el dispositivo de sujeción giratorio puede ser accionado de otras formas, por ejemplo mediante accionamiento hidráulico, sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención. Además, el dispositivo de sujeción del cabezal giratorio de más abajo puede quedar realizado de muchas formas diferentes siempre que dicho dispositivo de sujeción del cabezal giratorio de la parte de más abajo sujete de manera firme la materia prima de tipo continuo a efectos de impedir que dicha materia prima continua pueda vibrar mientras se forma la característica de
registro.

De acuerdo con una realización mostrada en las figuras 8, 17 y 18 y en el bloque (529) de la figura 38B, el cabezal giratorio (45), tal como un cabezal giratorio fabricado y comercializado por la empresa Eubama Company de Alemania, comprende de manera preferente un par de matrices de cabezal giratorio (106) y un motor asociado (108) que está adaptado para provocar el giro de las matrices sobre la materia prima de tipo continuo (12). El cabezal giratorio está también adaptado para provocar el avance de las matrices en dirección radial hacia adentro a efectos de mecanizar características predeterminadas en la materia prima de tipo continuo. Por ejemplo, se pueden conformar las matrices del cabezal giratorio a efectos de mecanizar una ranura de fondo curvado o "ranura de bola" (110) dentro de la parte posterior (416) conformada hexagonalmente del vástago (412) de la punta de pala (410). Además, las matrices del cabezal giratorio pueden ser conformadas de manera que efectúen la mecanización de un borde achaflanado (112) en la parte más posterior del vástago de una punta de pala. En la formación del borde achaflanado en la parte más posterior del vástago de la punta de pala, el cabezal giratorio y, en particular, las matrices del cabezal giratorio pueden formar también una ranura (114) que tiene una pared lateral que se extiende perpendicular al eje longitudinal de la materia prima de tipo continuo. Tal como se describe a continuación y se ha mostrado en la figura 3B, la pared lateral puede servir posteriormente como característica de registro (104) durante operaciones de formación subsiguientes. Tal como se ha mostrado en las figuras 8 y 17, el cabezal giratorio puede comprender también uno o varios soplantes (49) que dirigen una corriente de aire a la materia prima a efectos de eliminar las virutas y otros residuos para procesar adicionalmente la materia prima.

Durante la operación inicial de formación mostrada en los bloques (518-528), se pueden llevar a cabo varias operaciones adicionales conjuntamente por el método y aparato de formación (10) de la presente invención. Estas operaciones llevadas a cabo simultáneamente son realizadas, no obstante, en partes distintas de las que se forman a partir de la materia prima de tipo continuo (12). Además, los tipos de operaciones llevadas a cabo simultáneamente variarán dependiendo del tipo de la pieza fabricada. Para un método y aparato de formación adaptado para fabricar una serie de puntas de pala (410) a partir de materia prima de tipo continuo, no obstante, la parte extrema o punta (430) de una primera punta de pala puede ser recortada o desbarbada al mismo tiempo que se efectúa el desbarbado o recorte del diámetro externo de otra punta de pala. Tal como se describe más adelante, el material de tipo continuo está todavía interconectado durante estas operaciones de recorte o desbarbado. Más adelante de estas operaciones de desbarbado y simultáneamente con las mismas, el material de tipo continuo puede ser separado en una serie de piezas distintas y, en caso deseado, puede ser sometido a tratamiento térmico en la propia línea de manera alternativa antes o después de separación del material de tipo continuo en una serie de piezas individuales.

A efectos de efectuar el recorte o desbarbado de la parte (430) de la punta de una punta de pala (410), el método y aparato de formación (10) de la presente invención incluyen una estación (116) de desbarbado de la punta mediante la cual el material de tipo continuo (12) pasa siguiendo las operaciones de forja. Tal como se ha mostrado en las figuras 35 y 36, la estación de recorte o desbarbado de la punta incluye una plataforma (118) de la estación de desbarbado de la punta y un posicionador para posicionar de manera controlable la plataforma de estación de desbarbado de la parte de la punta, de forma que se efectuará el desbarbado o recorte de las partes apropiadas de una pieza correspondiente. Si bien la estación de desbarbado de la parte de la punta puede ser dispuesta en una amplia variedad de formas, tal como con ayuda de un servomotor de corriente alterna y un llamado husillo con bola ("ballscrew"), sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención, el posicionador de una realización comprende un conjunto de cilindro hidráulico (120) que comprende un cilindro (122) y una varilla de pistón (124) que está conectado de forma operativa a la plataforma de la estación de recorte de la parte de la punta.

Tal como se ha mostrado en la figura 36, la estación (116) de desbarbado de la parte de la punta incluye preferentemente un monitor de registro (126), tal como una célula fotoeléctrica o un sensor, que controla la materia prima de tipo continuo (12) durante el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo por la acción del alimentador (14). El monitor de registro está adaptado para detectar cada una de las características de registro (104) definidas por la materia prima de tipo continuo al efectuarse el avance de la materia prima de tipo continuo. La estación de desbarbado de la parte de la punta comprende también un monitor de posición (128), tal como un sistema sensor de posición MTS Temposonics® LP, para controlar la posición de la plataforma (118) de la estación de desbarbado o recorte de la punta.

Ambos monitores están conectados de manera operativa al controlador (30). El controlador está asimismo conectado operativamente al monitor indexador (28) a efectos de determinar la distancia adicional en la que avanza el alimentador (14) siguiendo el material de tipo continuo (12) la detección de la característica de registro (104) por el monitor de registro (126). Basándose en ello, el controlador puede determinar de manera precisa la posición apropiada para la plataforma (118) de la estación de desbarbado de la parte de la punta durante las operaciones subsiguientes de desbarbado.

Una vez que ha terminado el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) y que el dispositivo de sujeción (44) del cabezal giratorio de más arriba ha sujetado de manera segura la materia prima de tipo continuo, el posicionador, bajo la acción del controlador (30), puede posicionar la plataforma (118) de la estación de desbarbado de la parte de la punta en una relación espacial predeterminada con respecto a la característica de registro (104) que ha sido identificada por el monitor de registro (126) durante el avance más reciente de la materia prima de tipo continuo, tal como se ha mostrado en los bloques (536-542) de la figura 55D. A efectos de facilitar este movimiento de la plataforma de la estación de recorte o desbarbado de la parte de la punta, dicha estación (116) de desbarbado de la parte de la punta puede incluir una serie de elementos de deslizamiento (130) que cooperan con un par de guías o carriles longitudinales paralelos (132), tal como se ha mostrado en las figuras 35 y 36.

La estación (116) de desbarbado o recorte incluye también un par de dispositivos de sujeción (134) de recorte de la parte de la punta dispuestos en oposición, y un par de punzones (136) de recorte de la parte de la punta dispuestos en oposición, todos los cuales están montados sobre la plataforma (118) de la estación de desbarbado de la parte de la punta. De acuerdo con ello, una vez que la plataforma de la estación de desbarbado de la parte de la punta ha sido posicionada de manera apropiada, el controlador (30) puede extender los dispositivos de sujeción de desbarbado de la parte de la punta dispuestos en oposición a efectos de retener de manera firme la materia prima (12) en la posición deseada, tal como se ha mostrado por el bloque (544) de la figura 55D. Cada uno de los dispositivos de sujeción de la parte de la punta dispuestos en oposición, tiene preferentemente una superficie de contacto que sustancialmente se acopla con la forma predeterminada de la pieza que está siendo desbarbada o recortada, tal como la parte de la hoja de una punta de pala en una realización ventajosa.

Tal como se ha mostrado en el bloque (546), el controlador (30) puede extender posteriormente los punzones de desbarbado de las partes de la punta dispuestas en oposición a efectos de eliminar, de manera selectiva, las partes no deseables de la materia prima de tipo continuo (12). En particular, los punzones de desbarbado de la parte de la punta se extienden preferentemente más allá de la materia prima de tipo continuo a efectos de eliminar láminas de material sobrante ("flash") y otras partes poco deseables de la materia prima de tipo continuo en las proximidades de la parte de la punta. Una vez han sido retiradas estas partes poco deseables, la parte de la punta de la punta de pala resultante queda definida de manera más clara tal como se muestra en la figura 3D. No obstante, tal como también se muestra en la figura 3D, la punta de pala permanece fijada a otras partes de la materia prima de tipo continuo durante el proceso de desbarbado. Después de la extensión de los punzones de desbarbado de la parte de la pala, el controlador retira los punzones de desbarbado de la parte de la pala y los dispositivos de sujeción para el desbarbado de dicha parte de la pala y las partes recortadas son retiradas, por ejemplo, por insuflado de aire o por una mezcla de aire/aceite sobre aquéllas durante un período de tiempo predeterminado, tal como se ha mostrado en los bloques (548-552). Después de ello, el posicionador, funcionando bajo control del controlador, puede volver a posicionar la plataforma (118) de la estación de desbarbado de la parte de la punta en una posición inicial o de reposo predeterminada.

De manera simultánea con el desbarbado de la parte de la punta de una punta de pala, el método y aparato de formación (10) según una realización ventajosa de la presente invención, efectúa también el desbarbado del diámetro externo de otra punta de pala. Tal como se ha descrito anteriormente con respecto a la estación (116) de desbarbado de la punta de pala, el método y aparato de formación de la presente invención incluyen una estación (138) para el desbarbado del diámetro externo a través de la cual pasa la materia prima de tipo continuo (12). De acuerdo con la presente invención, la estación de desbarbado del diámetro externo comprende una plataforma (140) para la estación de desbarbado del diámetro externo y un posicionador para posicionar de manera controlable la plataforma para la estación de desbarbado del diámetro externo de manera tal que las partes apropiadas de una pieza correspondiente serán sometidas a desbarbado o recorte. Si bien la estación de desbarbado de diámetro externo puede ser posicionada en una serie de formas distintas, tales como mediante un servomotor de corriente alterna y un husillo de bola correspondiente, sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención, el posicionador de una realización incluye un conjunto de cilindro hidráulico (142) que comprende un cilindro (144) y una varilla de pistón (146) que está conectada operativamente a la plataforma de la estación de desbarbado del diámetro externo.

Tal como se ha mostrado en la figura 36, la estación (138) de desbarbado del diámetro externo incluye también de manera preferente un controlador o monitor (148) de registro, tal como una célula fotoeléctrica o sensor fotoeléctrico, que controla la materia prima de tipo continuo (12) durante el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo por acción del alimentador (14). El controlador de registro detecta cada una de las características de registro (104) definidas por la materia prima de tipo continuo al avanzar dicha materia prima de tipo continuo. La estación de desbarbado del diámetro externo incluye también un monitor de posición (150), tal como un sistema detector de posición MTS Temposonics® LP, para controlar la posición de la plataforma (140) de la estación de desbarbado del diámetro externo. Tal como se ha descrito anteriormente en relación con la estación (116) de desbarbado de la parte de la punta, ambos monitores están conectados operativamente al controlador (30) de manera tal que el controlador puede determinar de manera precisa la localización de la característica de registro y la posición relativa de la plataforma de la estación de desbarbado del diámetro externo.

Una vez el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) ha terminado y el dispositivo de sujeción (44) del cabezal giratorio de más arriba ha sujetado de manera firme la materia prima de tipo continuo, el posicionador, bajo el control del controlador (30), puede posicionar la plataforma (140) de la estación de desbarbado del diámetro externo en una relación especial predeterminada desde la característica de registro (104) que fue identificada por el controlador de registro (148) durante el avance más reciente de la materia prima de tipo continuo, tal como se ha mostrado por los bloques (554-560) de la figura 55E. A efectos de facilitar este movimiento de la plataforma de la estación de desbarbado del diámetro externo, la estación (138) de desbarbado del diámetro externo puede comprender una serie de elementos de deslizamiento (152) que discurren sobre un par de guías o carriles longitudinales paralelos (154) con los cuales cooperan.

La estación (138) de desbarbado del diámetro externo comprende también un par de dispositivos de sujeción (156) de desbarbado del diámetro externo, dispuestos en oposición, y un par de punzones (158) de desbarbado del diámetro externo dispuestos en oposición, todos los cuales están montados sobre la plataforma (140) de la estación de desbarbado del diámetro externo. De acuerdo con ello, una vez que la plataforma de la estación de desbarbado de diámetro externo ha sido posicionada de forma apropiada, el controlador (30) puede extender los dispositivos de sujeción para el desbarbado del diámetro externo dispuestos en oposición a efectos de retener de manera segura la materia prima de tipo continuo (12) en la posición deseada, tal como se ha mostrado en el bloque (562) de la figura 55E. Cada uno de los dispositivos de sujeción del desbarbado del diámetro exterior dispuestos en oposición tiene preferentemente una superficie de contacto que sustancialmente se acopla con la forma predeterminada de la pieza que está siendo sometida a desbarbado, tal como la parte de la pala de una punta de pala de una realización ventajosa.

Tal como se ha mostrado en el bloque (564), el controlador (30) puede extender a continuación los punzones (150) de desbarbado del diámetro externo dispuestos en oposición a efectos de eliminar de manera selectiva partes no deseables de la materia prima de tipo continuo (12). En particular, los punzones de desbarbado de diámetro externo se prolongan preferentemente más allá del material continuo a efectos de eliminar las expansiones laminares y otras partes poco deseables del material continuo a lo largo del diámetro externo de la pieza. Una vez estas partes poco deseables han sido eliminadas, el diámetro externo de la punta de pala resultante queda definido de manera más clara tal como se ha mostrado en la figura 3E. No obstante, también se ha mostrado en la figura 3E que la punta de pala permanece fijada a otras partes de la materia prima de forma continua durante el proceso de desbarbado. Después de la extensión de los punzones de desbarbado del diámetro externo, el controlador retrae los punzones de desbarbado del diámetro externo y los dispositivos de sujeción de desbarbado del diámetro externo, tal como se ha mostrado en los bloques (566-570). Tal como se ha mostrado en las figuras 35 y 36, se puede insuflar aire o una mezcla de aire y aceite sobre la pieza desbarbada a efectos de eliminar las virutas una vez que se han retraído los punzones de desbarbado del diámetro externo, y los dispositivos de sujeción de los mismos.

Más abajo de las estaciones de desbarbado de la parte de la punta y de desbarbado del diámetro externo, el aparato de formación (10) de esta realización puede incluir una estación de serrado (160) para la separación de la material prima de tipo continuo (12) en piezas individuales. Tal como se ha descrito anteriormente en relación con las estaciones de desbarbado de la parte de la punta y del diámetro externo tal como se ha mostrado en las figuras 35 y 36, la estación de serrado incluye preferentemente una plataforma (161) de la estación de serrado y un posicionador asociado para posicionar de forma controlable la estación de serrado de manera que corte la parte apropiada de la materia prima de tipo continuo. Si bien la estación de serrado puede ser posicionada en una serie de formas distintas, tal como un servomotor de corriente alterna y un husillo de bola asociado al mismo, sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención, el posicionador de una realización incluye un conjunto de cilindro hidráulico que comporta un cilindro (164) y una varilla de pistón (166) que está conectado operativamente a la plataforma de la estación de serrado.

La estación de serrado (160) incluye asimismo, preferentemente, un monitor de registro (168), tal como una célula o sensor fotoeléctrico, para monitorizar el material continuo (12) durante el avance intermitente de la materia prima. El monitor de registro detecta cada característica de registro (104) definida por el material continuo al ser avanzado éste de forma intermitente. La estación de serrado incluye también de forma preferente un monitor de posición (170), tal como el sistema detector de posición MTS Temposonics® LP, para monitorizar o supervisar la posición de la plataforma (161) de la estación de serrado. Tal como se ha descrito anteriormente en relación con la estación de desbarbado (116) de la parte de la punta, ambos monitores están conectados operativamente al controlador (30) de manera tal que el controlador puede determinar de manera precisa la localización de la característica de registro y la posición relativa de la plataforma de la estación de serrado.

Una vez que se ha terminado el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) y que el dispositivo de sujeción (44) del cabezal giratorio superior ha sujetado de manera firme la materia prima, el posicionador, bajo el control del controlador (30), puede posicionar la plataforma (161) de la estación de serrado en una relación espacial predeterminada con respecto a la característica de registro identificada más recientemente (104), tal como se ha mostrado por los bloques (572-578) de la figura 55F. A efectos de facilitar el movimiento de la plataforma de la estación de serrado, la estación de serrado (160) puede incluir también una serie de elementos de deslizamiento (172) que se desplazan sobre un par de carriles o guías paralelos en disposición longitudinal (154).

Haciendo referencia a continuación a las figuras 35, 36, 38-40, 43 y 44, el aparato de formación (10) de la presente invención puede también incluir una estación (176) de estampado de acabado o acuñado, que comprende uno o varios dispositivos de sujeción (178) para la estampación de dimensión final o acabado. La estación de estampación de dimensionado comprende también un posicionador (181), que está relacionado funcionalmente con el controlador (30), para posicionar de forma controlada la plataforma (180) de la estampa de dimensionado. En una realización, el posicionador comprende un motor paso a paso (183) que está conectado operativamente a un husillo conductor (184) para producir el avance y retracción de forma controlable del husillo mediante un conjunto de tuerca (186). Dado que el conjunto de la tuerca está conectado también de manera operativa a la plataforma de la estampa de dimensionado final, el movimiento rotativo del husillo de conducción desplaza también la plataforma de la estampa de dimensionado. De acuerdo con una realización, el motor paso a paso comprende un dispositivo de control de tipo "resolver", conectado operativamente al controlador para monitorizar y controlar la posición de la plataforma de estampado a la dimensión final. No obstante, el posicionador puede posicionar de manera controlable la estación de estampado de dimensionado de acuerdo con otras técnicas sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

De acuerdo con una realización ventajosa, la estación de serrado (160) y la estación de estampado de dimensionado (176) están inicialmente posicionadas en sus respectivas posiciones de reposo o posición inicial tal como se ha mostrado en la figura 38. Después de que se ha alimentado el material continuo (12) y que la estación de serrado ha sido posicionada nuevamente basándose en la característica de registro tal como se ha descrito anteriormente, la plataforma (180) de la estampa de dimensionado es obligada a avanzar por el posicionador en una posición longitudinal de la parte de arriba tal como se ha mostrado en la figura 39. Tal como se ha mostrado en el bloque (580), el posicionador produce preferentemente el avance de la plataforma de la estampa de dimensionado en una dirección longitudinal hacia la parte superior hasta que el extremo libre o delantero de la materia prima es recibido dentro de los elementos de sujeción (178) de la estampa de dimensionado. En la realización mostrada, la plataforma de la estampa de dimensionado es avanzada en dirección longitudinal hacia arriba hasta que la parte de la pala de la punta de pala delantera queda alojada dentro de los elementos de sujeción de la estampa de dimensionado.

Tal como se ha mostrado en la figura 41, cada uno de los dispositivos de sujeción (178) de la estampa de dimensionado comprende un conjunto de estampa de dimensionado formado por un conjunto de matriz que comprende un dispositivo de alineación (190), tal como un castillo de guía ("spider"), y una serie de matrices de estampado de dimensionado (188) que son retenidas dentro del dispositivo de alineación. El dispositivo de sujeción de la estampa de dimensionado puede incluir también un cierre (192) que está adaptado para recibir el conjunto de matriz de la estampa de dimensionado. La estación (176) de la estampa de dimensionado puede incluir también medios, tales como un conjunto (194) de cilindro hidráulico que opera bajo el control del controlador (30), para obligar al cierre sobre el conjunto de la matriz de estampado de dimensionado de manera tal que las matrices de estampado de dimensionado se cierran alrededor del extremo delantero del material continuo, tal como se ha mostrado en el bloque (582) de la figura 55F.

Las matrices de estampado de dimensionado (188) tienen preferentemente una forma que se adapta a la forma de la parte que debe quedar sujetada por el dispositivo de sujeción (178) de la matriz de dimensionado final, tal como la dimensión de la parte de la pala (418) de la punta de pala (410). Las matrices de estampación de dimensionado incluyen también de manera preferente uno o varios numerales en disposición elevada para imprimir las dimensiones de la respectiva punta de pala sobre la parte de la pala correspondiente. Si bien las matrices de estampado de dimensionado que se han mostrado están adaptadas para imprimir la dimensión de la parte respectiva sobre la pieza correspondiente, las matrices de estampado de dimensionado necesitan servir solamente como dispositivo de sujeción para retener o sujetar el extremo delantero de la materia prima de tipo continuo (12). Por esta razón, las matrices de estampación de dimensionado pueden tener una dimensión que se adapta a la dimensión de la pieza a retener, pero que no necesitan incluir los numerales en disposición elevada que se han descrito anteriormente.

Si bien la parte (418) de la pala de la punta de pala (410) es mantenida por el dispositivo de sujeción (178) de estampado de dimensionado, el controlador (30) puede producir el avance de la sierra (198) hacia la materia prima de tipo continuo (12) a efectos de cortar el material en un lugar próximo al extremo delantero de la punta de pala, es decir, en un lugar próximo a la punta de la parte extrema que se ha designado con la letra (A) en las figuras 39 y 42. Tal como se ha mostrado en líneas de trazos en la figura 37, la sierra es obligada a avanzar rotativamente a efectos de cortar la materia prima de tipo continuo, separando de esta manera la parte delantera del resto de la materia prima continua, tal como se ha mostrado en la figura 3F y en el bloque (584) de la figura 55F. La estación de serrado (160) puede incluir también un sensor de proximidad, conectado operativamente al controlador, para detectar el avance de la sierra a una posición predeterminada. Después de ello, el controlador puede retraer la sierra a su posición inicial tal como se ha mostrado en líneas continuas en la figura 37.

Una vez que la materia prima de tipo continuo (12) ha sido cortada y el controlador (30) ha retirado la sierra (198), el posicionador de la estación de serrado (160), bajo el control del controlador, desplaza la estación de serrado en dirección de avance tal como se ha mostrado en la figura 40 y el bloque (585) de la figura 55F, hasta que la sierra queda alineada con el borde achaflanado (112) en la parte de más atrás del vástago (412) de la punta de pala (410). Entonces la sierra es avanzada de forma rotativa nuevamente para cortar la materia prima de tipo continuo en un lugar que se encuentra próximo a la parte posterior de la punta de perforación de tipo pala que se ha indicado con la letra (B) en las figuras 40 y 42. Ver también la figura 3G y el bloque (586) de la figura 55F. Como resultado de los cortes realizados en los lugares designados con las letras (A) y (B) en la realización mostrada, el conector (200) es también separado de la materia prima de tipo continuo y de la parte delantera. Después de producir el avance de la materia prima de tipo continuo, la pieza de chatarra será descargada de la estación de serrado y puede ser dirigida mediante una rampa (187) a una cubeta o similar, tal como se ha indicado en la figura 39.

Después de ello, el posicionador de la estación de estampado de dimensionado (176), bajo el control del controlador (30), desplaza la plataforma (180) de la estampa de dimensionado en dirección descendente o de avance, tal como se ha mostrado en la figura 43 y en el bloque (587) de la figura 55F. Preferentemente, la plataforma de la estación de estampado de dimensionado es desplazada en dirección longitudinal hacia abajo en una distancia lineal que supera el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12) en la dirección longitudinal de avance durante una secuencia de operaciones de formación. Por ejemplo, la estación de estampado de dimensionado puede ser desplazada en dirección longitudinal de avance en la magnitud esperada de crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo en dirección de avance más una cantidad adicional predeterminada tal como 0,254 cm (0,100 pulgadas). Tal como se ha mostrado en la figura 38, la plataforma de estampado de dimensionado puede ser desplazada desde una posición de más arriba, tal como se ha mostrado en líneas de trazos, a una posición de más abajo tal como se ha mostrado en líneas continuas.

De acuerdo con lo anterior, se podrán forjar partes adicionales de la materia prima de tipo continuo (12) sin contacto con la parte individual retenida por el dispositivo de sujeción (178) de la estampa de dimensionado. De esta forma, el método y aparato de formación (10) de la presente invención pueden continuar procesando la parte individual retenida por el dispositivo de sujeción de la estampa de dimensionado formando simultáneamente partes adicionales de la materia prima de tipo continuo al mismo tiempo. Una vez que la estación de estampado de dimensionado (176) ha completado las operaciones de estampado, la estación de estampado de dimensionado puede expulsar la parte estampada que puede ser dirigida por medio de una rampa (189), un transportador o similar a una cubeta tal como se ha mostrado en las figuras 43 y 44 y en el bloque (589) de la figura 55F. Si bien la estación de estampado de dimensionado puede expulsar la pieza estampada en una serie de maneras distintas, la estación de estampado de dimensionado de la realización mostrada comprende una varilla impulsora (191) que se puede extender de forma elástica a efectos de expulsar la pieza estampada una vez que las matrices de estampado de dimensionado (188) han sido abiertas.

Tal como se ha mostrado en las figuras 45 y 46, el método de formación y aparato (10) de la presente invención no es necesario que incluyan estaciones separadas para el desbarbado o recorte del diámetro externo de la pieza resultante y para el serrado o separar de otro modo la pieza resultante con respecto al resto de materia prima de tipo continuo (12). En vez de ello, el método de formación y aparato de otra realización de la presente invención incluyen un dispositivo de recorte o desbarbado, tal como una estación (138) de recorte o desbarbado del diámetro externo, y un separador, tal como una estación de corte (400), montada sobre la plataforma común (402) a efectos de desplazamiento conjunto en dirección longitudinal. Tal como se ha mostrado en las figuras 45 y 46, por ejemplo, la estación de recorte del diámetro externo y la estación de corte se pueden montar sobre una plataforma común. La plataforma puede incluir una serie de elementos de deslizamiento (152) montados sobre un par de carriles longitudinales (406) de manera tal que la plataforma que lleva la estación de desbarbado del diámetro externo y la estación de corte se pueden desplazar longitudinalmente.

La estación combinada de recorte y separación incluye un dispositivo de accionamiento hidráulico que dispone de un cilindro (414) y una varilla de pistón (416) para separación apropiada de la estación (138) de desbarbado del diámetro externo y la estación de corte (400). A este respecto, la estación de corte incluye preferentemente una plataforma móvil (418) montada sobre una plataforma de soporte (420) y adaptada para su desplazamiento con dirección longitudinal con respecto a la plataforma de soporte y, más particularmente, con respecto a la estación de desbarbado del diámetro externo. Basándose en la separación y dimensión predeterminadas de las piezas, el controlador (30) puede dirigir el dispositivo de accionamiento hidráulico para posicionar la plataforma móvil de manera tal que una abertura delantera puede ser cortada, mientras la parte posterior es desbarbada. Tal como se muestra en la figura 45, la estación combinada de desbarbado y corte puede incluir un soporte (402a), tal como un elemento elástico o muelle hidráulico, para soportar la estación de corte montada en voladizo.

Como se ha descrito anteriormente en relación con la estación (138) de desbarbado del diámetro exterior, la estación combinada de desbarbado y corte incluye un posicionador para posicionar de forma controlable la plataforma (402) de manera que las partes apropiadas de la pieza respectiva sean objeto del desbarbado y corte. Si bien la plataforma puede ser dispuesta en una serie de maneras distintas, tal como por ejemplo con un servomotor de corriente alterna y un husillo de bala asociado, sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención, el posicionador de una realización comprende un conjunto de cilindro hidráulico que incluye un cilindro (408) y una varilla de pistón (410) que está conectada operativamente a la plataforma. La estación combinada de desbarbado y corte incluye también preferentemente un monitor de registro (148), tal como una célula fotoeléctrica o sensor, que supervisa la materia prima de tipo continuo (12) durante el avance intermitente de la misma por acción del alimentador (14). Tal como se ha descrito anteriormente, el monitor de registro detecta cada una de las características de registro (104) definidas por el material de tipo continuo al avanzar éste. La estación combinada de desbarbado y corte incluye también un monitor de posición (412), tal como un sistema detector de posición MTS Temposonics® LP, para controlar la posición de la plataforma. Tal como se ha descrito también anteriormente, tanto el monitor de registro como el monitor de posición están conectados operativamente al controlador (30) de manera que el controlador puede determinar de manera precisa la localización de la característica de registro y la posición relativa de la plataforma y, a su vez, las posiciones relativas de la estación (138) de desbarbado del diámetro externo y de la estación de corte (400) soportada por la plataforma.

Una vez se ha terminado el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) y el dispositivo de sujeción (44) del cabezal giratorio superior ha sujetado de manera firme la materia prima de tipo continuo, el posicionador, bajo el control del controlador (30), puede posicionar la plataforma (402) en una relación espacial predeterminada con respecto a la característica de registro (104) que está identificada por el monitor de registro (148) durante el avance más reciente de la materia prima de tipo continuo. Tal como se ha descrito anteriormente, el controlador puede extender entonces los dispositivos de sujeción (156) de desbarbado del diámetro externo en disposición de oposición entre sí a efectos de retener de manera firme la materia prima en la posición deseada mientras que los punzones de desbarbado (158) del diámetro externo dispuestos en oposición son extendidos posteriormente a efectos de eliminar de forma selectiva partes no deseadas de la materia prima de tipo continuo. Después de la extensión de los punzones de desbarbado del diámetro externo, el controlador retrae los punzones de desbarbado del diámetro externo y los dispositivos de sujeción de desbarbado del diámetro externo.

Mientras la estación de desbarbado (138) del diámetro externo efectúa el desbarbado de una pieza, la estación de recorte (400) corta preferentemente otra pieza, dado que el controlador (30) ha separado ya de manera apropiada la estación de desbarbado del diámetro externo y la estación de corte basándose en la separación y dimensión de las piezas. Tal como se ha mostrado en la figura 45, la estación de corte comprende un par de matrices de corte (422) que tienen un par de bordes de corte longitudinalmente separados entre sí. El controlador (30) puede extender por lo tanto el par de matrices de corte que separan el material continuo (12) en los lugares indicados con las letras (C) y (D) en la figura 47. En la realización mostrada en la que el método y aparato de formación (10) forman una serie de puntas de taladrar de tipo pala (410), la estación de corte (400) puede ser configurada para separa o cortar la materia prima de tipo continuo en un lugar designado (C) en las proximidades del extremo delantero de la punta de pala, es decir, en las proximidades de la pieza o parte de la punta, y en un lugar designado con la letra (D) próximo al borde achaflanado (112) de la parte posterior del vástago (412) de la punta de pala, creando, por lo tanto, la viruta (200a). Una vez que la materia prima de tipo continuo ha sido separada en el lugar designado con las letras (C) y (D), el controlador retira las matrices de corte para permitir alimentación sucesiva de dicha materia prima continua.

Al montar la estación de desbarbado del diámetro exterior (138) y la estación de corte (400) sobre una plataforma única (402), el método de formación y aparato (10) de la presente realización se simplifican dado que solamente se necesitan un posicionado único, un monitor de registro único (148) y un monitor único (412) de posición para el movimiento y alineación precisos de la estación de desbarbado del diámetro exterior y la estación de corte. Además, al utilizar la estación de corte, la materia prima de tiempo continuo puede ser separada simultáneamente en dos lugares distintos indicados (C) y (D) sin tener que volver a posicionarse separadamente la sierra o cortador en cada uno de los lugares descritos anteriormente. No obstante, la estación de corte puede incluir medios distintos de las matrices de corte, tal como un par de hojas de sierra o similares, para cortar simultáneamente la materia prima continua en dos lugares separados entre sí, es decir, en los lugares indicados con las letras (C) y (D).

Antes de la separación de la parte delantera con respecto a la materia prima de tipo continuo (12), el extremo libre de la pieza delantera es sujetado preferentemente por los dispositivos de sujeción (178) de la estampa de dimensionado de una estación (176) para dicha estampa de dimensionado. A este respecto, la estación para la estampa de dimensionado comprende también un posicionador (181), relacionado funcionalmente con el controlador (30), para posicionar de forma controlable la plataforma (180) de la estampa de dimensionado. En una realización, el posicionador comprende un motor paso a paso (183) que está conectado operativamente a un husillo conductor (184) para el avance de forma controlada y retracción de un husillo conductor a través de la tuerca fija (186). Dado que el conjunto de la tuerca está conectado también operativamente a la plataforma de la estampa de dimensionado, la rotación del husillo conductor desplaza también la plataforma de la estampa de dimensionado. No obstante, tal como es evidente, el posicionador puede posicionar de manera controlable la estación de la estampa de dimensionado de acuerdo con otras técnicas sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

Una vez la materia prima de tipo continuo (12) ha sido propiamente alimentada, el controlador dirige al posicionador (181) para producir avance de la estación (176) de estampado de dimensionado en dirección hacia arriba de manera que el extremo libre de la parte delantera queda alojado dentro de los dispositivos de sujeción (178) de la estampa de dimensionado. En la realización mostrada, la plataforma (180) de la estampa de dimensionado es obligada a avanzar en dirección longitudinal hacia arriba hasta que la parte de la pala de la punta de pala delantera queda alojada dentro de los dispositivos de sujeción de la estampa de dimensionado o acuñado.

Tal como se ha descrito anteriormente, cada uno de los dispositivos (178) de estampado de dimensionado comprende de modo general un conjunto de matriz de estampado de acuñado que comprende un utillaje de alineación, tal como un casquillo de guiado, y una serie de matrices de estampado de dimensionado que quedan retenidas dentro del utillaje de alineación. Al cerrar la matriz de la estampa de dimensionado sobre el extremo libre de la materia prima de tipo continuo, la matriz de la estampa de dimensionado puede producir la estampación del extremo libre de la materia prima de tipo continuo a la dimensión de la pieza correspondiente, tal como se ha descrito anteriormente.

Una vez la estación de corte (400) ha separado la pieza delantera del resto de la materia prima de tipo continuo (12) y las matrices de corte (422) se han retirado, el posicionador (181) puede desplazar la estación de estampado de dimensionado (176) en dirección longitudinal descendente. En la realización mostrada, la plataforma (180) de la estampa de dimensionado está montada sobre una torreta adaptada para el movimiento rotativo. Si bien la plataforma de la estampa de dimensionado puede ser obligada a girar en una serie de formas distintas, la plataforma para la estampa de dimensionado incluye en una realización un dispositivo de accionamiento rotativo (650), tal como se ha mostrado en la figura 48. Tal como quedará evidente para los técnicos en la materia, el dispositivo de accionamiento rotativo comprende un cilindro de dos extremos (652a), (652b) que puede ser accionado neumáticamente a efectos de desplazar una cremallera con respecto al piñón (654a) que, a su vez, hace girar la columna vertical (654) sobre la que está montada la plataforma de la estampa de dimensionado. Como tal, el controlador (30) preferentemente no sólo dirige el posicionador para desplazar la estación de estampado de dimensionado en dirección longitudinal descendente o de avance, sino que también provoca que el dispositivo de accionamiento rotativo sea accionado neumáticamente a efectos de hacer girar la plataforma de la estampa de dimensionado en un ángulo predeterminado, por ejemplo, unos 180º en una realización típica.

El aparato de formación (10) de esta realización incluye también una estación de serrado (656) dispuesta más abajo de la estación (176) de la estampa de dimensionado para el corte de la pieza resultante en longitud. En la realización mostrada en la que se fabrican puntas de taladrado (410) de tipo pala, el controlador (30) gira preferentemente y produce el avance longitudinal de la plataforma de la estampa de dimensionado en dirección longitudinal descendente o de avance hasta que la hoja de sierra (657) está alineada con el borde achaflanado (112) de la parte de más atrás del vástago (412) de la punta de pala. Entonces, el controlador evita cualquier movimiento adicional de la plataforma de la estampa de dimensionado y acciona la estación de serrado.

Tal como se ha mostrado en las figuras 49 y 50, la estación de serrado (656) está adaptada para desplazarse en una dirección general perpendicular a la materia prima de tipo continuo (12). A este respecto la estación de serrado (656) incluye de manera general un par de elementos de deslizamiento (662) que deslizan sobre una guía o carril (659) montado en la plataforma fija (660). Además, la estación de serrado comprende un posicionador, tal como un dispositivo de accionamiento hidráulico o neumático (658), para desplazar un soporte (663) de montaje de la sierra que mantiene la sierra, incluyendo la cuchilla (657) de la sierra, de manera tal que la cuchilla de la sierra puede ser también desplazada hacia la materia prima de tipo continuo y en alejamiento de la misma. Finalmente, la estación de serrado puede incluir un dispositivo de sujeción (664) de la sierra para retener la materia prima de tipo continuo durante las operaciones de aserrado para impedir el movimiento de la materia prima. Por lo tanto, una vez que la plataforma (176) de la estampa de dimensionado ha alineado de manera apropiada la pieza con la cuchilla de la sierra (657) y que el dispositivo de sujeción de la sierra ha entrado en contacto con la materia prima de tipo continuo, el controlador (30) puede provocar que el posicionador avance lateralmente la plataforma de la sierra de manera que ésta corta la materia prima de tipo continuo en el lugar adecuado para crear una viruta (200b) que cae sobre un transportador (667) y es retirada por el mismo una vez que el dispositivo de sujeción de la sierra ha sido abierto. Después de ello, la sierra puede ser retirada. De este modo, en la parte posterior de la punta de taladrado de tipo pala (410) puede ser formada por corte de dicha punta de tipo pala de taladrado en un lugar designado con la letra (E) en la figura (47). Después de las operaciones de corte, la estación de estampado de dimensionado abre los dispositivos de sujeción (178) de dicha estampa de manera tal que la pieza resultante, tal como la punta de pala, es liberada del dispositivo de sujeción de la estampa de dimensionado y cae en una rampa (665), un transportador o similar para su recogida en una cubeta para proceso subsiguiente. Tal como se ha descrito en lo anterior, la estación de estampado de dimensionado puede también incluir una barra expulsora accionada por resorte que expulsa la pieza resultante después de las operaciones de dimensionado, en caso
deseado.

Si bien el método y aparato (10) de forja se han descrito anteriormente incluyendo un único alimentador (14) dispuesto más arriba de la forja (50) para empujar la materia prima de tipo continuo (12) en una trayectoria predeterminada, el método y aparato de formación de piezas puede también incluir un alimentador situado más abajo para la tracción intermitente de la materia prima de tipo continuo en el sentido de avance. En contraste con el alimentador de la parte de más arriba, el alimentador de la parte de más abajo está dispuesto más abajo de la forja. No obstante, los alimentadores de la parte de arriba y de la parte de abajo están sincronizados en esta realización de manera que funcionan conjuntamente para producir el avance longitudinal de la materia prima de tipo continuo en dirección de avance según una trayectoria predeterminada. A este respecto, los alimentadores de más arriba y de más abajo están preferentemente sincronizados de manera que dichos alimentadores empujan y tiran de manera simultánea de la materia prima de tipo continuo en dirección de avance. Además, dichos alimentadores de la parte de arriba y de la parte de abajo están también preferentemente sincronizados a efectos de empujar y tirar intermitentemente de la materia prima de tipo continuo en la misma distancia predeterminada en dirección descendente o de
avance.

Si bien el alimentador de la parte de más abajo puede ser construido igual o similar que el alimentador (14) de la parte de más arriba que se ha descrito anteriormente, el método y aparato de formación (10) en una realización ventajosa utilizan la estación de desbarbado (116) de la parte de la punta, la estación de desbarbado del diámetro exterior (138) o ambas estaciones como alimentador en el sentido de avance o descendente. A este respecto, el controlador (30) alimenta preferentemente de manera continua la materia prima provocando no solamente que el dispositivo de sujeción (16) del alimentador, sino también los dispositivos de sujeción (134) de desbarbado de la parte de la punta y/o los dispositivos de sujeción (156) de desbarbado del diámetro externo, se extiendan y sujeten la materia prima de tipo continuo. A efectos de sujetar las partes apropiadas de la materia prima de tipo continuo, el controlador debe haber reposicionado previamente el alimentador, la estación de desbarbado de la parte de la punta y la estación de desbarbado del diámetro externo en sus respectivas posiciones superiores de reposo antes de acoplamiento con la materia prima de tipo continuo. Una vez que se ha establecido contacto con la materia prima de tipo continuo, el controlador de esta realización dirige preferentemente los posicionadores del alimentador, la estación de desbarbado de la parte de la punta y la estación de desbarbado del diámetro externo para que desplacen simultáneamente el alimentador, la estación de desbarbado de la parte de la punta y la estación de desbarbado del diámetro externo en dirección descendente a la misma velocidad y en una misma distancia predeterminada. De este modo, el método de formación y aparato de esta realización ventajosa efectuarán de manera simultánea el empuje y la tracción de la materia prima de tipo continuo a lo largo de la trayectoria predeterminada y en la realización que se ha mostrado, a través de las forjas. Tanto en la tracción como en el empuje de la materia prima de tipo continuo, la materia prima de tipo continuo tendrá menos probabilidades de curvado, doblado o de sufrir otras averías durante el proceso de alimentación. Una vez que la materia prima de tipo continuo ha sido alimentada en la distancia predeterminada, el controlador dirige el dispositivo de sujeción del alimentador, los dispositivos de sujeción de desbarbado de la punta y los dispositivos de sujeción de desbarbado del diámetro exterior para liberar la materia prima de tipo continuo de manera tal que las operaciones de formación puedan continuar de la forma que se ha descrito anteriormente.

Tal como se ha mencionado anteriormente, el aparato de formación (10) de la presente invención puede incluir una o varias forjas adicionales, tal como una segunda forja (204) para la formación de otra parte de la materia prima de tipo continuo (12) en una segunda forma predeterminada mostrada en detalle en las figuras 20, 24 y 27. Por lo tanto, las piezas formadas por el método y aparato de la presente invención pueden incluir tanto la primera como la segunda formas impartidas por la primera y segunda forjas, respectivamente, en diferentes etapas a lo largo del proceso de formación. Tal como se ha descrito anteriormente, en conjunción con la forja de hexagonales (50), la segunda forja de una realización ventajosa incluye preferentemente una forja con prensa de pala para formar la parte de la pala de las puntas de pala resultantes tal como se ha mostrado en la figura 3C. No obstante, la segunda forja puede ser adaptada para formar una amplia serie de diferentes características en una o varias partes de otros tipos de piezas sin apartarse del espíritu y ámbito de la presente invención.

Si bien la utilización de alimentadores en la parte de arriba y en la parte de abajo sirve para reducir la posibilidad de que la materia prima de tipo continuo (12) sufra curvaturas o doblado, el método y aparato de formación (10) pueden incluir un detector de alineación (422) dispuesto más arriba de la segunda forja (204). Tal como se ha mostrado en la figura 21, el detector de alienación puede incluir un elemento en forma de horquilla (424) que tiene un par de brazos (426) entre los que pasa la materia prima de tipo continuo. Si la materia prima de tipo continuo está curvada o doblada, esta materia prima establecerá contacto con uno de los brazos y provocará que el elemento de horquilla gire alrededor de un punto de pivotamiento (428). De este modo, la rotación del elemento en forma de horquilla llevará a dicho elemento a dejar de establecer contacto con un sensor (430) que indicará la existencia de dicho material doblado o curvado al controlador (30). Por su parte, el controlador puede interrumpir otras operaciones de formación hasta que la materia prima de tipo continuo ha sido enderezada, impidiendo de esta manera la fabricación de piezas poco precisas y los posible daños en equipos situados más adelante en la línea. Si bien se ha mostrado y se ha descrito en lo anterior una realización del sensor de alineación, dicho sensor de alineación podría ser ilustrado de muchas maneras distintas sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

Tal como también se ha descrito anteriormente en relación con la forja hexagonal (50) y se ha mostrado en las figuras 20, 24 y 27-31, la forja de prensa (204) para puntas de pala incluye preferentemente un par de matrices de forja dispuestos en oposición (206) que cooperan para definir la cavidad que tiene una forma predeterminada. La cavidad define a su vez la forma, como mínimo, de la pieza resultante, tal como la parte de la pala de la punta de pala resultante. Con respecto a la realización mostrada del método de formación y aparato (10) que están adaptados a la formación de puntas de pala, una, y más preferentemente varias, de cada una de las matrices de forja puede comprender una superficie de contacto (208) con una configuración en Z que define una parte de la cavidad.

Tal como se ha mostrado en las figuras 28 y 29, la cavidad en forma de Z comprende una parte central (210) que define un plano central y partes laterales opuestas o alas (212) que se extienden desde lados opuestos de la parte central. Las partes laterales opuestas definen respectivos planos laterales que son oblicuos con respecto al plano central. Las respectivas superficies de contacto (208) de las matrices de forja en disposición opuesta (206) establecen contacto y conforman la pieza a trabajar adquiriendo la forma predeterminada de una parte de la pieza resultante.

La superficie de contacto (208) de como mínimo una matriz de forja (206) define como mínimo un plano de contacto que, de acuerdo con una realización, es oblicuo con respecto a la dirección predeterminada en la que se cierran las matrices de forja. Por ejemplo, tal como se ha mostrado en las figuras 28 y 29, las partes centrales (210) de las respectivas superficies de contacto son oblicuas con respecto a la dirección predeterminada en la que se cierran las matrices de forja y definen los respectivos planos de contacto. Más particularmente, se define un ángulo entre los respectivos planos de contacto y un plano de referencia perpendicular a la dirección predeterminada en el que se mueven las matrices de forja, tal como se ha mostrado en la figura 29. En una realización preferente, el ángulo se encuentra entre unos 10º y 20º y, en un ejemplo específico, es de unos 15º.

Como resultado de la orientación oblicua de los respectivos planos de contacto con respecto a la dirección predeterminada en la que son cerradas las matrices de forja (206), los planos de contacto de las matrices de forja imparten fuerzas axiales y radiales a la pieza a trabajar que, a su vez, tiene como resultado esfuerzos de compresión, tracción y cizalladura dentro de la pieza a trabajar durante el proceso de deformación. Los componentes resultantes de fuerzas de compresión, tracción y cizalladura deforman la pieza a trabajar hacia afuera, según la forma predeterminada definida por las matrices de forja.

Tal como se ha descrito anteriormente, la aplicación de fuerzas de cizalladura para deformar una pieza a trabajar incrementa significativamente las fuerzas que deben resistir las matrices de forja (206) y el cuerpo empujador circundante (217) durante el proceso de forja. A efectos de resistir estas fuerzas incrementadas, las matrices de forja dispuestas en oposición y el cuerpo empujador están formadas, en una realización preferente, a base de un acero de alta velocidad y, más preferentemente, de acero de alta velocidad CPM® REX^{TM}M4, o equivalente, comercializado por la empresa Colt Industries Crucible Specialty Metals Division de Syracuse, Nueva York.

Además, la energía requerida para deformar una pieza a trabajar con fuerzas de cizalladura es en general menor que la energía correspondiente requerida para deformar una pieza a trabajar similar utilizando fuerzas de compresión. No obstante, para piezas que tienen un diámetro relativamente reducido, tal como puntas de pala que tiene un diámetro aproximado de 0,95 cm (3/8 pulg) o menos, en el que la deformación de la pieza a trabajar con las fuerzas de cizalladura no conservará una cantidad significativa de la energía de entrada, el ángulo (214) definido entre los planos de contacto respectivos y el plano de referencia (216) se disminuye, o se elimina, de manera que se imparten magnitudes crecientes de fuerzas de compresión a la pieza a trabajar y el proceso de deformación tiene lugar de manera efectiva, especialmente dado que se reduce la carrera de trabajo de modo general. No obstante, en estas realizaciones, se pueden impartir, todavía, fuerzas de cizalladura, aunque en magnitudes más reducidas, por las superficies de contacto que incluyen partes laterales oblicuas tales como las mostradas por la cavidad en forma de Z de las figuras 28 y 29. Para piezas con un diámetro relativamente grande, tal como puntas de pala con un diámetro aproximado de 1,11 cm (7/16 pulg) o superiores, en las que la deformación de la pieza a trabajar mediante esfuerzos de cizalladura conservará una magnitud significativa de la energía introducida, los planos de contacto respectivos están preferentemente dispuestos en un ángulo, de 15º, por ejemplo, con respecto al plano de referencia.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la superficie posterior (432) de las matrices de forja (206) han sido también rediseñadas para asegurar que las fuerzas se aplican de manera más regular sobre la superficie posterior de la matriz, disminuyendo de esta manera el desgaste de las matrices e incrementando de manera correspondiente la vida esperada de las matrices de forja. A este respecto, la superficie posterior de las matrices de forja comprende una sección media (437) así como una primera y segunda secciones laterales (436) dispuestas en lados opuestos de la sección media. Tal como se ha mostrado en la figura 30, la sección media tiene una forma parcialmente cónica. En una realización, por ejemplo, la sección media tiene una superficie definida por la parte de un cono que forma un ángulo de unos 30º. De manera similar, cada sección lateral tiene una forma parcialmente cónica. De acuerdo con la presente invención, no obstante, el radio R_{m} definido por la sección cónica media es superior que el radio R_{L} definido por la sección cónica lateral en cada localización correspondiente según la longitud de la matriz de forja. Como resultado, la primera y segundas secciones laterales están rebajadas con respecto a la sección media de manera que las fuerzas serán principalmente aplicadas a la sección media de la superficie posterior a efectos de obligar a la matriz de forja a establecer contacto con la pieza trabajada. En contraste con matrices de forja anteriormente conocidas en las que las fuerzas eran aplicadas a un área limitada, tal como, por ejemplo, a lo largo de una línea de contacto, la matriz de forja de este aspecto de la presente invención permite la aplicación de fuerzas en una zona mucho más amplia, es decir, prácticamente en toda la sección media. Al aplicar las fuerzas en un área más amplia, la matriz de forja debe ser llevada radialmente hacia adentro de manera más regular y el desgaste esperado de la matriz debe disminuir, incrementando de esta manera la vida anticipada de la matriz de forja.

Tal como se ha mostrado en la figura 30, la matriz de forja (206) es preferentemente cónica. A este respecto, la altura de la matriz de forja tal como se ha definido entre las superficies de contacto (208) y la superficie posterior (432) es preferentemente superior a un primer extremo (206a) de la matriz de forja que un segundo extremo opuesto (206b) de dicha matriz de forja. Como resultado de la forma cónica de matriz de forja, la sección media es también cónica. A este respecto, la anchura de la sección media cilíndrica es en general superior adyacente al primer extremo de la matriz de forja y menor en el segundo extremo de la misma. De este modo, la superficie de la sección media tiene en general forma trapecial.

La forja (204) de prensa de la pala incluye también preferentemente un utillaje de alineación (220), tal como un casquillo de alineación, para mantener el par de matrices de forja en disposición de oposición (206) en una relación predeterminada durante el proceso de forja. El utillaje de alineación y el par de matrices de forja en disposición opuesta comprenden un conjunto de matriz que, en una realización preferente, tiene forma troncocónica.

La forja de prensa (204) de punta de pala comprende además medios, tales como un cuerpo empujador (217), para el cierre radial de las matrices de forja (206) en disposición de oposición. Si bien el cuerpo empujador puede estar constituido por tres o más componentes tal como se ha descrito e ilustrado en la patente '267, el cuerpo empujador puede también ser formado por dos componentes tal como se ha mostrado en las figuras 24 y 27 o bien dicho cuerpo empujador puede estar formado de forma integral, tal como se describe a continuación. En estas realizaciones, el cuerpo empujador puede estar construido de manera que tenga una mayor magnitud de precarga, es decir, para tener una mayor resistencia de forja, a efectos de reducir la flexión del cuerpo empujador durante las operaciones de forja. En cualquier realización, el cuerpo empujador (217) define una cavidad de matriz que se abre hacia el extremo delantero del cuerpo empujador y que tiene una forma, tal como una forma troncocónica, que es complementaria a la forma de la matriz de forja. Igual que la matriz que se ha descrito anteriormente en conjunto con la forja de hexagonales (50), la forja de la prensa de puntas de pala (204) comprende un cuerpo envolvente de la matriz. Tal como se ha mostrado en las figuras 24 y 27, el cuerpo empujador puede estar construido de manera tal que las paredes laterales internas que definen la cavidad de la matriz sirven como cuerpo en el orden de la misma. De manera alternativa, el cuerpo empujador puede comprender un componente anular separado que es montado a presión en la cavidad de la matriz tal como se ha descrito anteriormente en relación con la forja de hexagonales.

En la realización mostrada en las figuras 20, 24 y 27, la forja de prensa (204) de las palas comprende también un cabezal (218) que define un paso que se extiende de manera longitudinal por lo menos por una parte delantera del cabezal. Tal como se ha descrito anteriormente con respecto a la forja de hexagonales (50), las dimensiones y forma del paso definido por el cabezal corresponden preferentemente a las dimensiones y formas de la parte delantera del cuerpo empujador (217). Por ejemplo, el cuerpo empujador y el paso definido por el cabezal son en general cilíndricos. Además, como mínimo ciertas partes del cuerpo empujador y el paso definido por el cabezal están dimensionados de manera tal que el cuerpo empujador está montado con interferencia dentro del paso definido por el cabezal.

En contraste con diseños anteriores que proporcionan montaje con interferencia entre el cuerpo empujador (217) y toda la longitud del paso definido por el cabezal (218), la superficie interior del cabezal y la superficie exterior del cuerpo empujador de una realización ventajosa cooperan para definir una región de juego o intersticio en las proximidades del extremo delantero del cuerpo empujador. Dicha región de juego o intersticio permite que el extremo delantero del cuerpo empujador flexione ligeramente en dirección radial hacia afuera al avanzar el cuerpo empujador siendo insertada la matriz en su conjunto adicionalmente adentro de la cavidad de la matriz. En otras palabras, la zona de intersticio define un intersticio más grande entre el cabezal y la parte delantera de un cuerpo empujador que entre el cabezal y otras partes más alejadas hacia atrás del cuerpo empujador, tal como las partes del cuerpo empujador que están montadas con interferencia adentro del cabezal. Al permitir una flexión ligera radialmente hacia afuera de la parte delantera del cuerpo empujador, la forja de prensa (204) de palas de esta realización ventajosa puede compensar la flexión anticipada del cuerpo empujador sin imponer fuerzas significativas sobre dicho cuerpo empujador y el cabezal que pueden acortar la vida efectiva de estos componentes. Al mantener un montaje por interferencia entre otras partes del cuerpo empujador y un cabezal, no obstante, la forja de esta realización ventajosa mantiene, no obstante, la alineación y guiado precisos requeridos entre el cuerpo empujador y el conjunto de la matriz.

En el diseño del cuerpo empujador (217) y el cabezal (218) de la realización mostrada en la figura 27, el cuerpo empujador fue dividido en tres zonas, es decir, una zona de carga delantera, una zona neutra media y una zona posterior sin carga. Tal como se ha indicado con esta terminología, la sección de carga delantera del cuerpo empujador es la parte del cuerpo empujador que experimenta cargas significativas al avanzar longitudinalmente el cuerpo empujador y al ser insertado el conjunto de la matriz en la cavidad para la misma. En contraste, la sección posterior sin carga de dicha parte del cuerpo empujador que experimenta con poca o ninguna carga al ser avanzado longitudinalmente el cuerpo empujador y ser insertada adicionalmente dentro de la cavidad, la matriz el conjunto, mientras la sección neutra intermedia es una región de transición. De acuerdo con ello, la longitud de la zona de intersticio o juego es aproximadamente igual a la anchura de la sección de carga delantera. Dicho de otra manera, la anchura de la zona de intersticio o juego se extiende preferentemente desde una zona en las proximidades del extremo delantero del cuerpo empujador a una zona situada como mínimo tan atrás como la zona situada más atrás en la que las matrices de forja son insertadas dentro de la cavidad para la matriz una vez que el cuerpo empujador ha sido avanzado de manera longitudinal por completo. De este modo, la zona de intersticio o juego permitirá una flexión radial ligera hacia afuera de dicha parte del cuerpo empujador que rodea el conjunto de la matriz después del avance longitudinal del cuerpo empujador durante las operaciones de forja.

En la realización mostrada, el cabezal (218) define una ranura circunferencial (438) próxima al extremo delantero del cuerpo empujador (217) que sirve como zona de intersticio o juego. De manera alternativa, el cuerpo empujador puede definir una ranura circunferencial destinada a zona de intersticio o juego. Todavía de forma adicional, tanto el cuerpo empujador como el cabezal pueden definir ranuras alineadas que cooperan para servir como zona de intersticio o juego. En cualquier caso, la profundidad de la ranura debe ser como mínimo de igual magnitud que la flexión hacia afuera radial que se anticipa para la parte delantera de la matriz, tal como 0,044 cm (0,0175 pulg) en una realización.

A efectos de asegurar que el cuerpo empujador (217) está guiado de manera apropiada dentro del paso definido por un cabezal (218), la parte posterior sin carga del cuerpo empujador está montado preferentemente con interferencia dentro del cabezal, de manera que el cuerpo empujador quedará alineado de manera apropiada con el conjunto de la matriz al ser el cuerpo empujador objeto de avance y retracción. Además, el cabezal puede incluir un casquillo de bronce (440) que está dimensionado para crear un acoplamiento con interferencia con una parte posterior del cuerpo empujador. Ver figuras 24 y 27. Tal como es conocido por los técnicos en la materia, un casquillo de bronce se adaptará a la forma del cuerpo empujador a efectos de alinear adicionalmente el cuerpo empujador dentro del paso definido por el cabezal.

Tal como se ha mostrado en las figuras 51 y 52, la forja (442) de otra realización no comprende cabezal (218). En vez de ello, la forja comprende un cuerpo empujador (444) construido de manera que tenga paredes mucho más gruesas que el cuerpo empujador de la realización mostrada en las figuras 24 y 27. De esta manera, el cuerpo empujador de las figuras 51 y 52 puede resistir las fuerzas creadas al ser avanzado longitudinalmente el cuerpo empujador y ser insertada adicionalmente la matriz (446) en su conjunto adentro de la cavidad de la matriz definida por el cuerpo empujador. Tal como se ha descrito anteriormente en relación con otras realizaciones, el cuerpo empujador de esta realización está formado preferentemente en un acero de alta velocidad, tal como el acero de alta velocidad CPM® REX^{TN} M4, o bien un equivalente, fabricado por Colt Industries Crucibles Specialty Metals Division de Syracuse, Nueva York.

A efectos de facilitar la alineación del cuerpo empujado (444) con el conjunto (446) de la matriz y también para facilitar el avance longitudinal y la retracción del cuerpo empujador durante las operaciones de forja, la forja (442) de esta realización puede incluir también una plataforma (450) de soporte del cuerpo empujador. Tal como se ha mostrado en las figuras 51 y 52, la plataforma de soporte del cuerpo empujador comprende una serie de cuerpos deslizantes (451) montados sobre carriles (452) que se extienden longitudinalmente para permitir que la plataforma de soporte del cuerpo empujador se desplace longitudinalmente con dicho cuerpo empujador. La plataforma de soporte del cuerpo empujador está montada por debajo de dicho cuerpo empujador a efectos de soportar a aquél antes, durante y después de las operaciones de forja.

La plataforma (450) de soporte del cuerpo empujador incluye también medios para ajustar la altura del cuerpo empujador (444) con respecto al resto de la forja (442), incluyendo el conjunto de la matriz (446). Si bien la plataforma de soporte del cuerpo empujador puede incluir varios medios para ajustar la altura del cuerpo empujador, la plataforma de soporte del cuerpo empujador de la realización mostrada incluye un par de rodillos (454) que se extienden longitudinalmente a lo largo de lados opuestos del cuerpo empujador para la alineación y soporte de este último. A efectos de posicionar de manera más definitiva los rodillos con respecto al cuerpo empujador, la superficie exterior de éste en la realización mostrada define preferentemente una ranura (456) dispuesta circunferencialmente dimensionada para recibir dichos rodillos.

Al controlar de manera ajustable la separación entre los rodillos (454), el cuerpo empujador (444) puede ser obligado a subir y a bajar. En particular, el cuerpo empujador puede ser levantado al reducir la separación entre los rodillos o puede ser obligado a descender al aumentar la separación entre los rodillos. Tal como se ha mostrado en las figuras 53 y 54, la plataforma (450) de soporte del cuerpo empujador de una realización incluye una placa base (458) que se extiende entre un par de elementos de deslizamiento (451) que discurren sobre cada uno de los carriles longitudinales (452). Tal como se muestra más claramente en la figura 3, la plataforma de soporte del cuerpo empujador de esta realización incluye también un par de soportes (460) que llevan respectivos rodillos y están montados sobre lados opuestos de la placa base. Por lo tanto, el cuerpo empujador puede ser colocado sobre la plataforma de soporte del mismo de manera que los rodillos se apoyen en el interior de la ranura circunferencial (456) definida por la superficie exterior del cuerpo empujador.

Tal como se ha mostrado en las figuras 53 y 54, la plataforma (450) de soporte del cuerpo empujador de esta realización incluye también un elemento roscado (462) asociado con cada uno de los soportes (454). El elemento roscado está conectado a la placa de base (458) de manera que dicho elemento roscado puede ser obligado a avanzar y a retroceder por la acción de rosca con respecto a la placa base. Por el contrario, el soporte está soportado por la parte media del respectivo elemento roscado a efectos de desplazarse hacia adentro y hacia afuera con respecto al cuerpo empujador (444) al ser obligado a avanzar por rosca el elemento roscado dentro de la placa base y retroceder también por acción de rosca desde la placa base, respectivamente. A pesar de que el soporte puede ser soportado en una amplia variedad de maneras, el soporte de la realización mostrada comprende un casquillo (464) a través del cual se extiende el elemento roscado y que está adaptado para su movimiento con el mismo. De esta forma, los elementos roscados pueden ser obligados a girar a efectos de desplazar los rodillos para que se junten entre sí a efectos de hacer subir el cuerpo empujador o desplazar los rodillos separándolos a efectos de hacer bajar el cuerpo empujador. De esta manera, el cuerpo empujador puede ser alineado de manera precisa con el conjunto de la matriz antes de empezar las operaciones de forja y, después de ello, puede ser soportado durante las operaciones de forja por la plataforma de soporte de la matriz de la presente invención.

Tal como se ha mostrado en las figuras 20 y 24, la forja (204) con prensa para palas de una realización puede incluir también unos soportes ajustables (470) que soportan y alinean el cabezal (218), y , en particular, las placas frontal y posterior (218a), (218b). Tal como se mostró más en detalle las figuras 22 y 23, cada uno de los soportes comprende un par de elementos de deslizamiento (472) que están montados sobre carriles que se extienden longitudinalmente (235) para facilitar el movimiento longitudinal del soporte ajustable así como el cabezal soportado por los soportes ajustables. El par de elementos deslizantes está conectado de manera general por un elemento de soporte (474) que se extiende entre dichos elementos deslizantes y que está situado por debajo y soporta el correspondiente armazón del cabezal. Cada uno de los soportes ajustables comprende también un mecanismo de ajuste (476), tal como un elemento de ajuste fileteado o roscado, que puede ser obligado a avanzar y retroceder por acción de rosca a efectos de subir y bajar de manera correspondiente el respectivo armazón del cabezal. De esta manera, el cabezal puede ser alineado de manera apropiada con respecto a los otros componentes de la forja, tal como el cuerpo empujador (217) y el conjunto de matriz durante la configuración inicial de la forja. Además, los soportes ajustables sirven para soportar el cabezal y otros componentes de la forja durante las operaciones de forja, protegiendo de esta manera el cabezal y otros componentes de la forja evitando su descenso lento por acción de la fuerza de la gravedad.

Tal como se ha mostrado en las figuras 20 y 24, la forja (204) con prensa para palas incluye preferentemente una prensa para palas (224) para obligar al cuerpo empujador (217) sobre el conjunto de la matriz. Tal como se ha mostrado, la prensa para palas puede incluir un cilindro anular (226) y una varilla de pistón anular (228) que está dispuesta por lo menos parcialmente adentro del cilindro y a través de la cual se extiende la materia prima de tipo continuo. Uno de los extremos de la varilla de pistón anular está también conectado de forma operativa al cuerpo empujador de manera que el movimiento de la varilla de pistón anular desplaza también al cuerpo empujador.

Tal como se ha mostrado en las figuras 20 y 24, la forja (204) con prensa para palas comprende una placa de armazón (230), conectada a la placa (218b) del cabezal posterior por medio de varillas de conexión (218c), y una placa de desgaste asociada contra la que hacen tope las matrices de forja en disposición de oposición (206), impidiendo de esta manera el avance longitudinal de las matrices de forja. De este modo, el controlador (30) puede extender la varilla de pistón anular (228), por ejemplo, por accionamiento hidráulico de la prensa (224) para palas, para obligar al cuerpo empujador (217) sobre el conjunto de la matriz, cerrando de esta manera el par de matrices de forja en oposición alrededor de una parte de la materia prima de tipo continuo (12). Si bien se han mostrado y descrito un cilindro anular (226) y una varilla de pistón anular, la prensa para palas puede también comprender otros medios para desplazar el cuerpo de la matriz con respecto al par de matrices de forja dispuestas en oposición, tal como una serie de conjuntos de cilindro hidráulico que se encuentran en contacto operativo con el cuerpo envolvente de la matriz y que están dispuestos concéntricamente alrededor de la materia prima de tipo continuo. Además, si bien la presión o fuerza requerida para desplazar axialmente u obligar al cuerpo envolvente de la matriz sobre el conjunto de la matriz variará dependiendo de las condiciones del proceso, incluyendo el tipo de material del cual está formada la pieza a trabajar y las dimensiones y forma de la pieza resultante, una prensa hidráulica para palas, tal como una prensa de 500 toneladas, ha producido puntas de pala según la presente invención a partir de un acero de carbono 1050.

A efectos de formar piezas con la forma y dimensiones deseadas, la prensa de forja de palas (204) actúa preferentemente sobre o efectúa la forja de solamente una parte predeterminada de la materia prima de tipo continuo (12). En particular, la prensa de forja para palas preferentemente deforma solamente una parte de la materia prima de tipo continuo que está separada en una distancia longitudinal predeterminada con respecto a la característica respectiva de registro (104). De este modo, la prensa de forja para palas y la materia prima de tipo continuo se deben alinear entre sí de manera precisa para asegurar que la prensa de forja para palas efectúa la deformación de la parte adecuada de la materia prima de tipo continuo. Preferentemente, la primera y segunda forjas, es decir, la forja de hexagonales (50) y la prensa de forja de palas en la realización del ejemplo, forjan ciertas partes de la misma pieza, si bien en diferentes etapas del proceso de fabricación. De este modo, cada una de las piezas puede tener tanto la primera como segunda formas predeterminadas impartidas por dichas primera y segunda forjas, respectivamente.

Tal como se ha descrito anteriormente en relación con la forja de hexagonales (50), la prensa de forja (204) para las palas incluye preferentemente un carro (232) sobre el que están montados la prensa para las palas (224), el cuerpo empujador (217), el cabezal (218), el par de matrices de forja dispuestas en oposición (206) y la placa de bastidor (230). El carro de la prensa para las palas está adaptado preferentemente para un movimiento longitudinal controlado. De esta manera, la forja para el prensado de palas puede incluir uno o varios cuerpos deslizantes (233) que se desplazan con las guías o carreras longitudinales (235) y cooperan con los mismos. Además, la prensa para las palas incluye preferentemente un posicionador, tal como el conjunto de cilindro hidráulico (224) que comprende un cilindro (226) y una varilla de pistón (228), dispuesta en contacto operativo con el carro de la prensa para las palas y que está funcionalmente relacionado con el controlador (30) de manera que el controlador puede posicionar de manera controlable el carro de la prensa para las palas al accionar hidráulicamente el conjunto del cilindro hidráulico.

Tal como se ha mostrado en la figura 20A, la prensa de forja (204) para las palas incluye también preferentemente un sensor (240) de la posición del carro de la prensa para las palas, tal como un sistema detector de posición MTS Temposonics® LP, para controlar la posición relativa del carro (232) para la prensa para las palas. De este modo, el detector de posición proporciona al controlador (30) señales indicativas de la posición relativa del carro para la prensa de las palas.

Haciendo referencia a continuación a la figura 27, la prensa de forja (204) para las palas según la presente invención incluye también de manera preferente un monitor o controlador de registro (242), tal como una célula o sensor fotoeléctrico, que controla la materia prima de tipo continuo (12) durante el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo por acción del alimentador (14). El controlador de registro detecta cada una de las características de registro definida por la materia prima de tipo continuo al avanzar dicha materia prima de tipo continuo. Tal como se ha descrito anteriormente en relación con la estación de desbarbado (116), el controlador (30) está preferentemente conectado de forma operativa con el monitor de registro y los sensores de posición de manera tal que el controlador puede posicionar de manera controlable el carro (232) para la prensa de las palas basándose en la posición relativa del carro de la prensa de las palas y la localización de la característica de registro, de manera tal que el par de matrices (206) de forja en disposición de oposición establece contacto con una parte de la materia prima de tipo continuo que está dispuesta en una relación espacial predeterminada con respecto a la característica de registro identificada durante el avance más reciente de la materia prima de tipo continuo. Ver bloques (588-594) de la figura 55G. Si bien el carro para la prensa para las palas puede ser dispuesto en una serie de formas distintas, la prensa de forja para las palas de una realización comprende un cilindro hidráulico (268) acoplado a la placa de armazón o bastidor (230) y adaptado para posicionar la placa del bastidor con respecto a un punto fijo definido por el extremo de una varilla roscada (280) que está acoplada por rosca a un conjunto de tuerca fija (282) montada en la plataforma (484) situada por debajo.

Una vez que el carro (232) de la prensa para palas ha sido posicionado de manera apropiada, se sujeta una parte de la materia prima de tipo continuo (12) más arriba de las matrices de forja (206), tal como se ha mostrado en el bloque (596). En particular, la forja (204) de prensa para las palas incluye preferentemente un dispositivo de sujeción (244) de la parte superior para la sujeción firme de una parte de la materia prima de tipo continuo que, en una realización, será eventualmente una parte media del vástago (412) de la punta de pala resultante (410). Tal como se ha descrito anteriormente con respecto a otros dispositivos de sujeción y tal como se ha mostrado en la figura 27, el dispositivo de sujeción de la parte de arriba incluye preferentemente una pinza anular (246) a través de la cual pasa la materia prima de tipo continuo. El dispositivo de sujeción de la parte de más arriba incluye también preferentemente un cierre anular (248) y un conjunto de cilindro hidráulico (250), que funcionan bajo el control del dispositivo controlador (30), para forzar el cierre anular sobre la pinza anular de manera que dicha pinza se cierra y sujeta de manera firme la materia prima de tipo continuo que la atraviesa.

Posteriormente, se sujeta de manera firme una parte de la materia prima de tipo continuo (12) situada más abajo de las matrices de forja (206). En particular, la prensa de forja (204) para las palas incluye también preferentemente un dispositivo de sujeción (252) de la parte de más abajo para la sujeción firme de una parte de la materia prima de tipo continuo más abajo de las matrices de forja tal como se ha mostrado en el bloque (598). En particular, el dispositivo de sujeción de más abajo sujeta preferentemente el conector (200) que se prolonga entre un par de piezas adyacentes uniendo las mismas, tal como un par de puntas de pala adyacentes.

Si bien el dispositivo de sujeción de más abajo (252) puede ser configurado en una serie de modos distintos sin salir del ámbito y espíritu de la presente invención, el dispositivo de sujeción de más abajo de una realización ventajosa se ha mostrado en la figura 32 incluyendo un par de matrices (254) dispuestas dentro de un utillaje de alineación correspondiente (256). El utillaje de alineación está montado, a su vez, a una placa de sujeción (258) extendiéndose hacia afuera en dirección longitudinal hacia arriba, tal como se ha mostrado en la figura 27. Tal como se ha mostrado en las figuras 27 y 32, la placa de sujeción comprende un manguito de leva (259) que recibe el utillaje de alineación y que define un par de alojamientos en oposición (260) que están adaptados para recibir las partes externas de las matrices. Asimismo, también se ha mostrado en la figura 32 que las partes externas de las matrices que están dispuestas dentro de los alojamientos correspondientes incluyen preferentemente una superficie de leva externa correspondiente (262). De este modo, después de la rotación del manguito de leva con respecto al dispositivo de alineación y las matrices, las superficies de leva externas de las matrices y los alojamientos definidos por los manguitos de leva cooperarán obligando a las matrices hacia adentro, hacia la materia prima de tipo continuo (12), a efectos de sujetar de manera firme entre ellas la materia prima de tipo continuo.

Tal como se ha mostrado en las figuras 27, 33 y 34, la prensa de forja (204) para palas puede comprender un brazo de palanca (264) que está conectado operativamente tanto con el utillaje de alineación (256) como con el controlador (30). De acuerdo con ello, el controlador puede girar el brazo de palanca en una magnitud predeterminada, por ejemplo, por accionamiento hidráulico de un conjunto de cilindro hidráulico asociado (266). Al hacer girar el brazo de palanca, el utillaje de alineación es obligado a girar de manera correspondiente con respecto a la placa de sujeción (258). La prensa de forja de palas puede incluir también un detector de proximidad, que está conectado operativamente al controlador, para detectar que el brazo de la palanca ha sido obligado a girar en la magnitud predeterminada. De manera alternativa, la prensa de forja para palas puede incluir un interruptor de presión, conectado operativamente al conjunto de cilindro hidráulico y al controlador, destinado a detectar la presión hidráulica suministrada para hacer girar el brazo de palanca. En cada caso, el controlador puede interrumpir la rotación adicional del brazo de palanca después de detectar suficiente rotación del brazo de palanca o un suministro suficiente de presión hidráulica dado que el dispositivo de sujeción de más abajo (252) debe sujetar ya de manera firme la materia de tipo continuo (12).

Una vez que el dispositivo de sujeción de la parte de arriba y de la parte de abajo han sido cerrados alrededor de la materia prima de tipo continuo (12), la prensa para palas (224) obliga preferentemente al cuerpo empujador (217) longitudinalmente hacia adelante a efectos de insertar adicionalmente el conjunto de la matriz dentro de la cavidad, de manera tal que el par de matrices de forja (206) en disposición de oposición se cierran radialmente sobre la materia prima de tipo continuo. Mientras se efectúa la forja de la pieza, la materia prima de tipo continuo crece en ambas direcciones longitudinales hacia arriba y hacia abajo, tal como se ha descrito anteriormente. En particular, la parte de materia prima de tipo continuo situada entre la parte forjada y el dispositivo de sujeción de más abajo (252) crecerá en dirección longitudinal hacia abajo, mientras que la parte de la materia prima de tipo continuo situada entre la parte forjada y el dispositivo de sujeción de la parte superior (244) crecerá en dirección longitudinal hacia arriba.

La prensa de forja (204) para palas de la presente invención compensa el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12) en dirección longitudinal hacia arriba al permitir que el carro (232) de la prensa para palas se desplace en dirección longitudinal descendente. En particular, el carro para la prensa para palas se desplazará en dirección longitudinal en sentido descendente en una distancia lineal igual al crecimiento de la materia prima de tipo continuo en dirección longitudinal hacia arriba. Preferentemente, la forja con prensa para palas comprende medios, tales como uno o varios dispositivos de accionamiento hidráulico (268) que sirven efectivamente como resortes, para obligar longitudinalmente al carro de la prensa para palas a efectos de retrasar el movimiento longitudinal hacia abajo del carro de la prensa para palas, favoreciendo de esta manera la expansión lateral de la parte forjada de la materia prima de tipo continuo, de manera que la parte forjada llena la cavidad definida por el par de matrices de forja (206) dispuestas en oposición.

Tal como se ha mostrado en las figuras 24 y 27, la placa de sujeción (258) en la que está dispuesto el dispositivo de sujeción de más abajo (252) está montada en la placa de armazón (230) del carro (232) de la prensa para palas. En particular, la placa de sujeción está montada preferentemente en la placa de armazón del carro para la prensa para las palas de manera tal que la separación o distancia entre la placa de sujeción y la placa de armazón se puede variar. En particular, la placa de sujeción es obligada preferentemente hacia la placa de armazón del carro de la prensa para las palas, por ejemplo, mediante uno o varios dispositivos hidráulicos de resorte (270).

Al superar esta fuerza aplicada a los resortes hidráulicos (270), no obstante, la placa de sujeción (258) y, por lo tanto, el dispositivo de sujeción de más abajo (252) pueden ser obligados a alejarse de la placa de armazón (228) del carro (232) de la prensa para las palas. De acuerdo con la presente invención, el crecimiento de la materia prima de tipo continuo (12) en dirección longitudinal hacia abajo durante las operaciones de forja suministrará una fuerza suficiente al dispositivo de sujeción de más abajo y, como resultado, a la placa de sujeción a efectos de superar la fuerza antagonista predeterminada y obligar a la placa de sujeción a alejarse de la placa de armazón del carro de la prensa para palas, compensando de esta manera el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo en dirección longitudinal hacia abajo durante la operación de forja.

Tal como se ha descrito en lo anterior en relación con la forja de hexagonales (50), el dispositivo de control (30) puede estar conectado operativamente a uno o varios dispositivos de resorte hidráulico (270) de manera tal que la fuerza antagonista longitudinal predeterminada suministrada por dichos correspondientes dispositivos de resorte hidráulico se puede variar a lo largo del tiempo según un programa predeterminado. Por ejemplo, el dispositivo controlador puede incrementar gradualmente la fuerza antagonista longitudinal predeterminada a lo largo del tiempo, para asegurar que la parte de materia prima de tipo continuo (12) que está siendo forjada se expansionará lateralmente para llenar la cavidad definida por las matrices de forja (206), mientras que al mismo tiempo compensará el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo durante la operación de forja.

La prensa de forja (204) para palas incluye también de manera preferente un par de detectores de crecimiento para controlar el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12). Tal como se ha mostrado en la figura 20A, el detector (240) de posición del carro de la prensa para palas mide el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo en dirección longitudinal hacia arriba al controlar el movimiento longitudinal hacia abajo del carro (232) de la prensa para las palas. Tal como se ha mostrado también en la figura 20A, la prensa de forja para las palas incluye también preferentemente un detector de crecimiento hacia abajo (274) que mide el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo en dirección longitudinal hacia abajo al controlar la separación relativa de la placa de sujeción (258) desde la placa de armazón (230) del carro de la prensa para palas.

El controlador (30) está conectado operativamente tanto al sensor de crecimiento de la parte de arriba como al de la parte de abajo, de manera tal que, al sumar el respectivo crecimiento longitudinal medido por ambos sensores de crecimiento, el controlador puede determinar el crecimiento longitudinal total de la materia prima de tipo continuo (12) en ambas direcciones longitudinales. Dado que el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo está directamente relacionado con la magnitud de forjado, el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo medido por los sensores de crecimiento de la parte de arriba y de la parte de abajo es, en efecto, una medición de la magnitud de forjado que se ha realizado.

Durante las operaciones de forja de una realización ventajosa, la prensa (224) para palas obliga inicialmente al cuerpo de la matriz sobre el conjunto de la matriz a una primera velocidad relativamente rápida, tal como se ha mostrado en el bloque (600). No obstante, al continuar las operaciones de forja, la prensa para palas preferentemente obliga al cuerpo envolvente de la matriz sobre el conjunto de la matriz a una segunda velocidad predeterminada más lenta. Por ejemplo, la prensa para palas de una realización ventajosa obliga preferentemente al cuerpo envolvente de la matriz sobre el conjunto de la matriz a una velocidad relativamente rápida hasta que el controlador (30) y los sensores de crecimiento determinan que el crecimiento longitudinal combinado de la materia prima de tipo continuo (12) tanto en las direcciones longitudinales hacia arriba como hacia abajo es igual a un porcentaje predeterminado, tal como 90%, del crecimiento longitudinal total de la materia prima de tipo continuo anticipado durante la operación de forja de la prensa para palas. Una vez que se ha alcanzado el porcentaje predeterminado, tal como 90%, del crecimiento longitudinal esperado de la materia prima de tipo continuo, la prensa para palas preferentemente disminuye la velocidad de avance del cuerpo envolvente de la matriz sobre el conjunto de la matriz, mientras continúa controlando el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo en ambas direcciones longitudinales hacia arriba y hacia abajo. Una vez que el controlador y los sensores de crecimiento determinan que el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo en ambas direcciones longitudinales hacia arriba y hacia abajo es igual al crecimiento longitudinal total anticipado de la materia prima de tipo continuo, el controlador puede impedir el avance adicional del cuerpo envolvente de la matriz sobre el conjunto de la matriz, determinando de esta manera la forja de la parte de la pala de la punta de perforación de tipo pala. Ver los bloques (602-614) de las figuras 55G y 55H.

Una vez que el controlador (30) ha terminado las operaciones de forja, la prensa (224) para las palas se retrae o retira el cuerpo de empuje (217) del conjunto (206) de la matriz tal como se ha mostrado en el bloque (616). Tal como se ha descrito anteriormente en relación con la forja de hexagonales (50), el conjunto de la matriz incluye preferentemente una serie de resortes (276), uno de los cuales está asociado con cada una de las matrices de forja, para obligar a las respectivas matrices de forja en dirección radial hacia afuera. Por lo tanto, cuando la prensa para palas retira el cuerpo envolvente de la matriz, el par de matrices de forja dispuestas en oposición se abren o se mueven radialmente hacia afuera a efectos de permitir que la materia prima de tipo continuo (12) se desplace longitudinalmente a través de las mismas.

Tal como se ha mostrado en la figura 20, la prensa para la forja de las palas incluye también preferentemente un detector (278), tal como un sistema detector de posición MTS Temposonics® LP, para controlar la posición relativa de la varilla de pistón anular (228) de la prensa (224) para palas. Tal como se ha mostrado en los bloques (618) y (620), el controlador (30) está también conectado operativamente al sensor a efectos de terminar la retracción de la varilla de pistón anular una vez que la varilla de pistón anular ha vuelto a una posición predeterminada de reposo o posición inicial. Después de ello, el controlador puede abrir el dispositivo de sujeción (252) de la parte de abajo al hacer girar hidráulicamente el brazo de palanca (264) de manera que dicho brazo de palanca vuelve también a su posición inicial o posición de reposo predeterminada. A continuación, el controlador puede abrir el dispositivo de sujeción de la parte de arriba (244) al retirar hidráulicamente el cierre de la parte de arriba (248). Ver los bloques (622) y (624) de la figura 55H.

Tal como se ha mostrado en la figura 20A, la forja (204) para la prensa de palas puede incluir también un posicionador, tal como un servomotor de corriente alterna y un husillo de bolas asociado o, tal como se ha mostrado, el accionador hidráulico (268), conectado operativamente al carro (232) de la prensa para las palas y que obedece a las instrucciones procedentes del controlador (30). De acuerdo con ello, el controlador puede devolver el carro de la prensa para las palas a una predeterminada posición inicial o posición de arranque al provocar el accionamiento del accionador hidráulico que desplaza el carro de la prensa para las palas a la posición inicial o de reposo tal como queda definida por el extremo de la varilla roscada (280), tal como se ha descrito anteriormente.

Tal como se muestra en el bloque (621) de la figura 55H, una vez que el controlador (30) ha terminado las operaciones de forja y ha retirado el cuerpo empujador (217) de la prensa (204) para forja de palas, el cuerpo empujador puede ser obligado a girar con respecto a la serie de matrices de forja (206) de manera tal que el desgaste y degradación del cuerpo envolvente de la matriz provocados por el movimiento relativo del cuerpo empujador y la serie de matrices de forja se reparte de manera relativamente regular alrededor de la circunferencia del cuerpo empujador. Tal como se muestra en las figuras 20 y 24, la forja para el prensado de palas puede incluir un dispositivo de rotación, tal como un engranaje dentado (490) que está montado en el cuerpo empujador y un elemento de accionamiento que está adaptado para acoplarse al engranaje y provocar el giro de este último y, a su vez, el del cuerpo empujador. Tal como se ha descrito anteriormente en relación con la forja de hexagonales (50), el elemento de impulsión puede ser una varilla que lleva un gatillo para acoplarse con la rueda dentada. Tal como se ha mostrado, el elemento de impulsión está montado al carro (232) de la prensa para las palas y, más particularmente, está montado sobre una placa amortiguadora posterior de la prensa para palas. Si bien el elemento de impulsión puede ser accionado de muchas maneras, dicho elemento de impulsión puede ser extendido y retirado por medio del dispositivo de accionamiento hidráulico (492). A este respecto, el accionador hidráulico puede extender el gatillo provocando el avance del elemento de impulsión en dirección hacia abajo de manera que el gatillo puede acoplarse con la rueda dentada provocando que ésta gire en una magnitud angular predeterminada en dirección contraria a las agujas del reloj. Una vez que la rueda dentada ha girado, el elemento de impulsión es retirado o retraído por el dispositivo de accionamiento hidráulico. Tal como se ha descrito anteriormente, el gatillo puede ser desacoplado de la rueda dentada haciendo pivotar el gatillo en alejamiento de la rueda. De manera típica, el gatillo pivota en alejamiento de la rueda dentada puesto que dicha rueda dentada está adaptada para girar solamente en una dirección, por ejemplo, la dirección contraria a las agujas del reloj, de manera que los intentos de retirar el elemento de impulsión superarán la fuerza del resorte que obliga al gatillo a su acoplamiento con la rueda y permitirán que el gatillo pivote desacoplándose de la rueda dentada. Tal como queda evidente, se puede utilizar una serie de otros elementos de impulsión, tal como piñones dentados o similares, para obligar a la rueda dentada a girar y, a su vez, obligar al giro del cuerpo impulsor sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

Otra técnica para impartir un movimiento de rotación relativo entre el cuerpo impulsor (217) y el conjunto de la matriz se ha mostrado en relación con la forja (204) para la prensa de palas de las figuras 51-53. A este respecto, una rueda dentada (490) puede ser montada en el cuerpo impulsor para su rotación con el mismo. Además, la forja para prensa de palas puede incluir una rueda dentada de impulsión (490b), tal como un piñón dentado, que se acopla con la rueda dentada y es impulsado, por ejemplo, por el motor (490a), a efectos de provocar el giro de la rueda dentada y, a su vez, del cuerpo impulsor. A efectos de permitir que el cuerpo impulsor sea obligado a girar y simultáneamente a avanzar longitudinalmente y retirado o retraído por la varilla del pistón, dicha varilla del pistón está preferentemente conectada a una parte posterior del cuerpo impulsor por medio de una tuerca roscada interiormente (447) que está acoplada por rosca sobre el extremo delantero de la varilla de pistón y que está conectada también con capacidad de rotación a una placa de conexión (448) que está fijada a la parte posterior del cuerpo impulsor. Más específicamente, la tuerca de la realización mostrada está retenida dentro de un rebaje definido por una parte central de la placa de conexión por medio de una serie de seguidores de leva (449). Tal como se aprecia mejor en la figura 53, un extremo de cada seguidor de leva se desplaza dentro de una ranura circunferencial definida por la tuerca, mientras que el otro extremo de cada seguidor de leva queda retenido dentro de una abertura correspondiente definida por la placa de conexión a efectos de permitir movimiento de rotación relativo entre el cuerpo de impulsión y la varilla de pistón mientras continúa permitiendo que la varilla de pistón efectúe el avance y retirada longitudinales del cuerpo impulsor.

Preferentemente, un cuerpo impulsor (217) gira por incrementos después de que se ha formado un número predeterminado de piezas, por ejemplo, después de haber formado cada una de las piezas. Si bien el cuerpo impulsor puede ser obligado a girar en magnitudes predeterminadas distintas, dicho cuerpo impulsor es girado en general entre 10º y 30º y, de manera más típica, en unos 20º. No obstante, al hacer girar repetidamente por incrementos al cuerpo impulsor, dicho cuerpo impulsor habrá girado eventualmente por completo alrededor del conjunto de la matriz, es decir, en un total de 360º. De este modo, la rotación del cuerpo impulsor con respecto al conjunto de la matriz distribuirá de manera más regular el desgaste alrededor de la cavidad de la matriz. Además, la rotación del cuerpo impulsor con respecto al conjunto de la matriz mantendrá la forma general cilíndrica del cuerpo impulsor e impedirá sustancialmente que el extremo delantero del cuerpo impulsor pueda adoptar una forma oval o por otra parte que se deforme durante las operaciones de forja tal como ocurre con los cuerpos impulsores de forjas de tipo convencional.

Si bien no se ha mostrado, el conjunto de la matriz para la prensa de palas puede ser obligada a girar además del cuerpo impulsor (217) o en vez de este último. Además, para favorecer un desgaste más regular del cuerpo de la matriz, la rotación del conjunto de la matriz de la prensa para las palas permitiría también la forja de diferentes piezas en respectivas formas predeterminadas que están dispuestas en orientaciones angulares distintas con respecto a la materia prima de tipo continuo, incrementando de esta manera adicionalmente la versatilidad del método de conformación y aparato (10) de la presente invención.

La prensa de forja (204) para palas puede comprender un sensor (494) para detectar la rotación del cuerpo impulsor (47) con respecto al conjunto de la matriz. Al supervisar el sensor de rotación al controlador (30), dicho controlador puede determinar si el cuerpo impulsor ha sido obligado a girar con respecto al conjunto de la matriz después de la operación de forja y puede impedir otras operaciones de forja hasta que el cuerpo impulsor ha sido girado de manera apropiada.

La prensa de forja (204) para palas puede comprender también un sistema de lubricación (496) para proporcionar lubrificante al conjunto de la matriz, incluyendo el cuerpo impulsor (217) el cuerpo envolvente (60) y el cabezal (218). De manera típica, el lubrificante es un aceite, tal como un lubrificante para guías de máquina. No obstante, el sistema de lubricación puede aplicar también otros lubrificantes, en caso deseado. De acuerdo con esta realización, se define una serie de aberturas (497) a través del cabezal y del cuerpo impulsor que se abren en la cavidad de la matriz dentro de la cual se ha insertado el conjunto de la misma. Ver figuras 25 y 26. Al inyectar lubrificante a través de dichas aberturas, el sistema de lubrificación puede proporcionar lubrificante a las superficies posteriores (432) de las matrices de forja (206).

El controlador (30) controla de manera típica el funcionamiento del sistema de lubrificación (496), tal como la válvula de solenoide accionada neumáticamente (496a) y las servoválvulas (496b) que controlan el flujo del lubrificante en la realización mostrada. De manera típica, el controlador dirige el sistema de lubrificación a efectos de proporcionar lubrificante después de cada operación de forja inyectando lubrificante a través de las piezas (497) una vez que el cuerpo impulsor (61) ha sido retirado longitudinalmente y mientras las superficies posteriores (432) de las matrices de forja (206) se encuentran por lo menos parcialmente descubiertas. Ver el bloque (619) en la figura 55H. Mientras el lubrificante es inyectado en una serie de puntos separados, tal como tres puntos, la rotación subsiguiente del cuerpo impulsor con respecto al conjunto de la matriz sirve para distribuir lubrificante de manera relativamente regular entre el cuerpo impulsor y las superficies posteriores de cada una de las matrices de forja.

El sistema de lubrificación (496) puede proporcionar también lubrificante entre el cabezal (218) y el cuerpo impulsor (217) a efectos de facilitar el avance y retirada longitudinales del cuerpo impulsor dentro del paso definido por el cabezal. A este respecto, como mínimo, un orificio (498), y más habitualmente, un par de ellos, se puede definir a través del cabezal de manera que el lubrificante inyectado por estos orificios adicionales se extienda sobre la superficie externa del cuerpo impulsor y la superficie interna de la parte del cabezal que define el paso. Para facilitar una distribución regular de lubrificante alrededor de la circunferencia completa del cuerpo impulsor, el cabezal define preferentemente un par de ranuras circunferenciales (499). Al inyectar lubrificante en la ranura circunferencial, el lubrificante se aplica de manera efectiva alrededor de toda la circunferencia del cuerpo impulsor, lubrificando por lo tanto de manera regular dicho cuerpo impulsor. De manera alternativa, el cuerpo impulsor puede definir la ranura circunferencial en vez del cabezal o en adición al mismo, en caso deseado.

Tal como se ha mostrado en las figuras 24-26, se puede definir una abertura adicional (495) por una parte posterior del cabezal (218) y del castillo (440) para proporcionar lubrificante entre el casquillo y el cuerpo empujador (217). De igual manera a lo que se ha descrito, el casquillo y/o el cuerpo empujador pueden definir una ranura que se extiende circunferencialmente (493) a efectos de extender el lubrificante de manera regular alrededor de la circunferencia del casquillo y del cuerpo empujador.

Tal como se ha descrito anteriormente, el controlador (30) dirige de manera típica el sistema de lubrificación (496) a efectos de inyectar lubrificante una vez que el cuerpo empujador (217) se ha retraído por completo. No obstante, el lubrificante puede ser inyectado en otros momentos de tiempo durante el proceso de forja, en caso deseado. Así, por ejemplo, el sistema de lubrificación de la prensa (204) para la forja de palas de esta realización ventajosa puede lubrificar repetidamente los diferentes componentes de la forja a efectos de reducir el desgaste e incrementar la vida efectiva de los componentes sin aplicar suficiente lubrificante a la materia prima de tipo continuo (12) de manera que dicha materia prima resulta difícil de sujetar durante las operaciones de la parte de abajo.

En la realización mostrada, una vez que se han completado todas las operaciones de forja, el controlador (30) puede extender la varilla de pistón anular del dispositivo alimentador (14) de manera que el dispositivo de sujeción (16) del alimentador es llevado a una posición de inicio predeterminada. Ver los bloques (626-630). Después de ello, el controlador puede cerrar el dispositivo de sujeción del alimentador tal como se ha descrito anteriormente a efectos de sujetar de manera segura una parte de la materia prima de tipo continuo (12) y, después de un período de permanencia predeterminado, tal como 0,1 segundos, el controlador puede liberar el dispositivo de sujeción (44) del cabezal giratorio de la parte superior. Ver los bloques (632-636) de la figura 55I. En realizaciones de la presente invención en las que la estación (116) de desbarbado de la parte de la punta y/o la estación (138) de desbarbado del diámetro externo son utilizadas como alimentador de la parte de más abajo, los dispositivos de sujeción (134) para el desbarbado de la parte de la punta y los dispositivos de sujeción (156) para el desbarbado del diámetro externo son extendidos igualmente a efectos de sujetar de manera firme la materia prima de tipo continuo a lo largo del dispositivo alimentador de la parte de más arriba. A continuación, se pueden repetir las etapas del método de forja de la presente invención que se han descrito anteriormente y que se han ilustrado en las figuras 55A-55I. Ver el bloque (638).

Después de la separación de una pieza forjada con respecto a la materia prima de tipo continuo (12), dicha pieza es sometida preferentemente a una serie de operaciones de acabado. A efectos de incrementar adicionalmente el rendimiento del método y aparato (10) de formación de piezas de la presente invención, estas etapas de acabado se pueden llevar a cabo al mismo tiempo que se realiza la segunda operación u operación de forja de la pala. No obstante, estas operaciones de acabado pueden ser llevadas a cabo también más adelante sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

Tal como se ha demostrado esquemáticamente en las figuras 1 y 2, el aparato de formación de piezas (10) de una de las realizaciones de la presente invención puede comprender una cinta transportadora u otro tipo de sistema de recogida destinado a recoger y transportar las piezas resultantes de manera controlada. De acuerdo con una realización de la presente invención, las piezas resultantes son tratadas térmicamente a continuación y sometidas a chorro de acabado, antes de ser sometidas a operaciones de acabado y embalaje para su expedición y comercialización. Ver los bloques (308-312) de la figura 1. Estas operaciones de acabado pueden comprender operaciones de pulido y operaciones para la inhibición de la oxidación. Las operaciones de pulido se llevan a cabo de manera típica por medio de un aparato de pulido con control numérico que, en una realización, sirve para afilar adicionalmente y definir los bordes de corte delanteros de la punta de pala resultante. Al contrario que lo que ocurre en un proceso de pulido convencional en el que se realiza el pulido del diámetro externo de la punta de pala (410) antes del pulido de la pieza o parte extrema y de los bordes delanteros de corte, el proceso de pulido de una realización ventajosa efectúa inicialmente el pulido de los bordes cortantes comprendiendo los bordes de corte delanteros (434) y los bordes de corte de la punta extrema (432). Después de ello, el diámetro externo puede ser sometido a pulido sin producir daños en los bordes de corte previamente pulidos. Además, los dispositivos de sujeción utilizados para retener la punta de pala durante las operaciones de pulido pueden ser también utilizados para comprobar la forma rectilínea de la punta de pala y para comprobar la forma de la parte hexagonal posterior (416) del vástago (412) de manera que se puedan detectar y eliminar puntas de pala imperfectamente formadas, antes de las operaciones finales de acabado.

Tal como se ha mostrado en el bloque (500) de la figura 55A, el aparato de formación de piezas (10) debe ser cargado inicialmente antes de empezar las operaciones de formación. Para ello, el aparato de formación incluye preferentemente un dispositivo de sujeción de carga (314) para sujetar de manera firme la materia prima de tipo continuo (12) durante las operaciones de carga. Tal como se ha mostrado en la figura 7, el dispositivo de sujeción de la carga comprende preferentemente una pinza anular (315) por la que pasa la materia prima de tipo continuo. El dispositivo de sujeción de la carga puede incluir también un cierre (317) de la carga y un conjunto de cilindro hidráulico (319), conectado operativamente al cierre de la carga y dependiendo funcionalmente de las instrucciones del controlador (30). A efectos de cargar material continuo en el aparato de formación de esta realización ventajosa, el controlador puede cerrar el dispositivo de sujeción de la carga, tal como produciendo el avance hidráulico del cierre de la carga sobre la pinza de la misma de manera que la pinza de la carga se desplaza radialmente hacia adentro y sujeta de manera firme la materia prima de tipo continuo. El controlador abre también preferentemente la totalidad de los demás dispositivos de sujeción, tal como el dispositivo de sujeción (16) del alimentador, los dispositivos de sujeción (44) y (47) del cabezal giratorio de la parte de arriba y de la parte de abajo, y los dispositivos de sujeción de la prensa de palas de la parte de arriba y de más abajo (244) y (252), de manera tal que la materia prima de tipo continuo puede atravesar los mismos.

El aparato de formación de piezas (10) y, más particularmente, el controlador (30) avanza a continuación el dispositivo de sujeción de carga (314) en una distancia lineal predeterminada en dirección longitudinal hacia abajo, de manera que la materia prima de tipo continuo (12) es obligada también a avanzar en una distancia lineal predeterminada en la dirección longitudinal descendente. En particular, la varilla de pistón del alimentador puede estar conectada operativamente al dispositivo de sujeción de carga de forma tal que el accionamiento hidráulico del cilindro de sujeción del alimentador puede producir el avance del dispositivo de sujeción de carga en la dirección longitudinal descendente o hacia abajo. A este respecto, el dispositivo de sujeción de carga puede comprender uno o varios elementos desde deslizamiento (321) que se desplazan sobre las guías o carriles longitudinales paralelos (39), o cooperan con los mismos.

A continuación, el controlador (30) abre el dispositivo de sujeción de carga (314), por ejemplo, retirando hidráulicamente el cierre de carga de manera tal que se abre la pinza de carga anular. Una vez que el dispositivo de sujeción de carga ha sido abierto, el controlador desplaza el dispositivo de sujeción de carga en la misma distancia lineal predeterminada en dirección longitudinal hacia arriba, de manera que el dispositivo de sujeción de carga vuelve a una posición predeterminada inicial o de reposo tal como se ha mostrado en la figura 7. Por ejemplo, en la realización mostrada, el controlador puede accionar hidráulicamente el cilindro del dispositivo de sujeción del alimentador a efectos de obligar a la varilla de pistón del alimentador y, por lo tanto, al dispositivo de sujeción de carga en una dirección longitudinal hacia arriba. Entonces, el controlador puede repetir las etapas de cierre del dispositivo de sujeción de carga alrededor de la materia prima de tipo continuo, provocando el avance del dispositivo de sujeción de carga en dirección longitudinal hacia abajo, abriendo el dispositivo de sujeción de carga y devolviendo el dispositivo de sujeción de carga a la posición inicial o de reposo predeterminada durante la totalidad de ciclos que sea necesaria, a efectos de alimentar el extremo delantero de la materia prima de tipo continuo (12) a través del aparato de formación de piezas (10).

Si bien el método y aparato (10) de formación de piezas de una realización de la presente invención han sido descritos en anterioridad con detalle considerable, debe quedar evidente para los técnicos en la materia que se pueden introducir diferentes modificaciones en el método y aparato de formación de piezas sin salir del espíritu y ámbito de la invención. Por ejemplo, en una realización alternativa del método y aparato de formación según la presente invención, el cabezal giratorio (45) no está dispuesto entre la forja de hexagonales (50) y la prensa de forja (204) de la pala, sino que, en vez de ello, está dispuesto más abajo de las operaciones de forja, desbarbado y aserrado. Por su parte, el cabezal giratorio puede mecanizar la ranura de forma cóncava (110) y borde achaflanado (112) de forma extremadamente precisa con respecto a un extremo, de manera típica el extremo posterior, de la pieza resultante. Si el cabezal giratorio estuviera dispuesto más adelante de las operaciones de forja, desbarbado y aserrado, el aparato de formación de esta realización incluiría preferentemente un dispositivo de sujeción dispuesto entre la forja de hexagonales y la prensa de forja de la pala a efectos de sujetar una parte fija de la materia prima de tipo continuo (12) durante las operaciones de forja y desbarbado. De este modo, las funciones del dispositivo de sujeción fijo tendría lugar de manera parecida al dispositivo de sujeción (44) del cabezal giratorio de la parte de más arriba de la realización que se ha descrito anteriormente.

Para un aparato de formación (10) adaptado para fabricar piezas de una longitud predeterminada, la posición inicial o de reposo de la prensa de forja (204) de las palas se puede fijar y no es necesario que se ajuste para compensar el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12), creado durante las operaciones de forja del hexagonal. En vez de ello, la separación entre unas posiciones correspondientes inicial o de reposo de la forja de hexagonales (50) y la prensa de forja (204) de las palas se puede determinar basándose en la longitud de la pieza resultante, la carrera del alimentador (14) y el crecimiento longitudinal anticipado de la materia prima de tipo continuo en dirección longitudinal hacia abajo durante las operaciones de forja del hexagonal. De modo preferente, la separación entre la forja de hexagonales y la prensa de forja de la pala se minimiza a efectos de mejorar adicionalmente la calidad y el control de tolerancia de las piezas resultantes. Por ejemplo, la forja de hexagonales y la prensa de forja de la pala de una realización ventajosa están separadas aproximadamente en unos 61 cm (24 pulgadas).

Tal como se ha descrito anteriormente, la posición inicial o de reposo predeterminada de la prensa de forja (204) de las palas no es necesario que sea ajustada para compensar variaciones en el crecimiento de la materia prima de tipo continuo (12) en la dirección longitudinal hacia abajo que se crearon durante las operaciones de forja del hexagonal, por ejemplo, por detección de una característica de registro (104) y ajustando la posición de la prensa de forja de palas con respecto a la característica de registro detectada. No obstante, en caso deseado, la materia prima de tipo continuo puede comprender una serie de características de registro separadas longitudinalmente según su longitud, que se pueden detectar por la prensa de forja de palas de la manera que se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, el aparato de formación puede incluir una prensa de forja de palas que está adaptada para detectar características de registro durante el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo y para ajustar su posición con respecto con la característica de registro más recientemente detectada antes de las operaciones de forja de la prensa de palas. Por ejemplo, la forja (204) con prensa para palas según esta realización puede comprender un monitor de registro para detectar la característica de registro, de manera tal que la posición relativa de la forja con prensa para las palas puede ser ajustada posteriormente con respecto a la característica de registro detectada de manera similar a lo descrito anteriormente.

Si bien se ha descrito anteriormente un conjunto ventajoso de operaciones de desbarbado y aserrado, el método de formación de piezas y aparato (10) de la presente invención pueden comprender una serie de operaciones de desbarbado distintas sin salir del ámbito de la presente invención. Por ejemplo, el método y aparato de formación de la presente invención pueden comprender una estación de desbarbado del lado izquierdo y una estación de desbarbado del lado derecho para producir el desbarbado de los lados izquierdo y derecho de la pieza resultante, respectivamente. Con respecto a un método de formación y aparato adaptados para la fabricación de puntas de pala, las estaciones izquierda y derecha de desbarbado pueden producir el desbarbado de los lados izquierdo y derecho, respectivamente, de la parte de la pala de la punta de pala, incluyendo los lados izquierdo y derecho, respectivamente, de la punta de la pieza de pala. Por lo tanto, cuando se ha terminado la operación final de desbarbado, la pieza resultante será separada de la pieza precedente o situada más abajo y el extremo delantero de la pieza, tal como la punta de la misma, será sometida a un desbarbado completo.

En esta realización, las estaciones de desbarbado del lado izquierdo y del lado derecho incluyen preferentemente respectivos monitores de registro, tales como fotosensores, para la detección de las características de registro. Las estaciones de desbarbado del lado izquierdo y del lado derecho incluyen también preferentemente medios, tales como un conjunto de cilindro hidráulico o un servomotor de corriente alterna y un conjunto de husillos asociado, para desplazar las estaciones respectivas en dirección longitudinal en relación al orificio detectado de manera tal que las estaciones de desbarbado de la izquierda y de la derecha están alineadas de manera precisa con la parte de la pieza que se tiene que desbarbar. Tal como se ha descrito también en lo anterior, la estación de desbarbado del lado izquierdo y la estación de desbarbado del lado derecho pueden funcionar sobre piezas distintas de la serie de diferentes piezas, a la misma vez.

Para realizaciones del método y aparato (10) para la formación de piezas que están adaptadas para fabricar puntas de pala, se ha observado que la operación de forja de la pala requiere un tiempo significativamente más largo para su realización que otras operaciones que se llevan a cabo. Por lo tanto, aunque el método y aparato de formación de piezas que se han descrito son especialmente adecuados para el proceso de materia prima de tipo continuo (12), se prevé que el método de formación y aparato de una realización podría incluir una serie de prensas de forja (204) para las palas. Tal como se describe más adelante, la serie de prensas de forja de palas puede funcionar en paralelo a efectos de incrementar la producción del aparato de formación de piezas resultante. De manera alternativa, las múltiples prensas de forja para palas se pueden disponer en serie de manera que diferentes prensas de forja trabajan sobre piezas distintas.

Por lo tanto, la estación de aserrado (160) del aparato de formación de piezas (10) de esta realización se puede disponer más abajo de la forja de hexágono (50) a efectos de separar la materia prima de tipo continuo (12) en una serie de piezas individuales, conformadas parcialmente. El aparato de formación de piezas de esta realización puede incluir también una serie de mecanismos de transferencia que establecerán contacto con respectivas piezas individuales y que efectuarán la transferencia de las piezas correspondientes a correspondientes prensas de forja (204) para las palas. Por ejemplo, el mecanismo de transferencia puede comprender un dispositivo de sujeción para acoplarse a una parte predeterminada de la pieza parcialmente conformada. Después de ello, el mecanismo de transferencia puede transportar la pieza correspondiente a la prensa de forja correspondiente para la pala o, de manera alternativa, se puede desplazar la correspondiente prensa de forja para las palas para que establezca contacto con la pieza respectiva. Dado que el mecanismo de transferencia ha establecido ya contacto con una parte predeterminada de la pieza correspondiente, tal como el conector (200) que se extiende entre piezas adyacentes, el mecanismo de transferencia puede servir como dispositivo de sujeción de la prensa de palas de la parte de más abajo durante las operaciones de forja de palas. Después de ello, las piezas forjadas pueden ser desbarbadas y sometidas a proceso tal como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, las piezas forjadas pueden ser desbarbadas y sometidas a proceso en una línea de desbarbado y proceso única, siendo dispuestas más abajo en la serie de prensas de forja para palas. De manera alternativa, las piezas forjadas pueden ser sometidas a desbarbado y procesadas en paralelo por líneas separadas de desbarbado y de proceso sin salir del espíritu y ámbito de este aspecto de la presente invención.

Si bien el método de formación de piezas y aparato (10) de la presente invención pueden ser utilizados para fabricar una serie de diferentes tipos de piezas, el método de formación y aparato de una realización ventajosa permite fabricar una serie de puntas de pala (410) a partir de materia prima de tipo continuo (12). Por lo tanto, se describirá a continuación de manera más detallada una punta de pala que se podría fabricar de acuerdo con una realización ventajosa de la presente invención.

Tal como se ha mostrado en las figuras 4-6, una punta con acabado de pala (410) según la presente invención comprende un vástago alargado (412) que define un eje central longitudinal (414). La parte posterior (416) del vástago está adaptado para su alojamiento y retención en un aparato de taladrado (no mostrado). Por ejemplo, el vástago alargado incluye de manera típica una parte delantera cilíndrica y una parte posterior hexagonal en sección transversal a efectos de su acoplamiento seguro y retención por la pinza de una máquina de taladrar (no mostrada).

La punta de pala (410) comprende también una parte de pala (418) unida a un extremo delantero del vástago alargado (412). La parte de pala comprende un par de segmentos laterales de forma general plana (420) que se extienden lateralmente en direcciones opuestas desde el eje central longitudinal (414). Los segmentos laterales difieren preferentemente respectivos planos laterales que son paralelos entre sí y al eje longitudinal central. De acuerdo con esta realización de la presente invención, la parte de la pala incluye también un segmento central de forma general plana (424) dispuesto a lo largo del eje longitudinal y definiendo un plano central. Más específicamente, el segmento central comprende lados opuestos (428) que son paralelos al eje longitudinal central, un extremo posterior que es continuo junto con el extremo delantero del vástago y un extremo delantero en oposición. De acuerdo con esta realización, el par de segmentos laterales o alas forman un conjunto continuo con el segmento central a lo largo de lados respectivos de dicho segmento central. En particular, el par de segmentos laterales son continuos con respecto a los lados correspondientes del segmento central de manera tal que los planos laterales definidos por los respectivos segmentos laterales cortan al plano central definido por el segmento central según un ángulo oblicuo.

Cada uno de los segmentos laterales (420) puede incluir también una parte correspondiente de esquina achaflanada (435). Cada una de dichas partes de esquina achaflanada comprende un borde achaflanado que se extiende axialmente hacia atrás y lateralmente hacia afuera desde el borde de corte delantero correspondiente (434). En particular, el borde delantero de corte de cada uno de los segmentos laterales se extiende de manera típica lateralmente hacia afuera desde una parte interna a una parte externa. De acuerdo con ello, el borde achaflanado de cada parte de la esquina achaflanada se extiende preferentemente axialmente hacia atrás y lateralmente hacia afuera desde la parte externa del borde del corte delantero correspondiente. Preferentemente, los bordes achaflanados se definen de manera tal que una línea paralela al eje longitudinal central (414) y el borde achaflanado de cada uno de los segmentos laterales respectivos define un ángulo de chaflán comprendido aproximadamente entre 30º y unos 60º.

Cada una de las partes de esquina achaflanada (435) comprende también una superficie de chaflán que forma una pendiente radialmente hacia adentro desde el borde achafanado respectivo a un borde posterior. Preferentemente, las superficies de chaflán son definidas a efectos de tener un ángulo de salida achaflanado comprendido aproximadamente entre 10º y 20º. A este respecto, el ángulo de salida achaflanado se define como ángulo entre un plano achaflanado definido por una superficie achaflanada y un plano perpendicular a un plano lateral definido por un correspondiente segmento lateral.

Al extenderse axialmente hacia atrás y lateralmente hacia afuera con respecto al borde correspondiente de corte delantero (434), las partes achaflanadas de la esquina (435) pueden cortar repetidamente la pared periférica del orificio resultante al avanzar con rotación la punta de pala (410) de la presente invención a través de la pieza a trabajar. Por lo tanto, la punta de pala de la presente invención puede producir de manera eficaz orificios de alta calidad que tienen paredes periféricas lisas y puntos de entrada y salida relativamente limpios.

La parte de la pala (418) incluye también una punta extrema (430) que se prolonga axialmente desde el extremo delantero de la parte de la pala centrando y guiando la punta de taladrado en forma de pala (410) durante las operaciones de taladrado. Tal como se observa mejor en la figura 6, la punta extrema de esta realización tiene una forma general triangular y se extiende formando un punto saliente sobre el eje central longitudinal (414). El saliente apuntado incluye también un par de bordes de corte (432) de dicha punta, que se extienden a lo largo de lados opuestos de dicha punta extrema entre el extremo de dicha punta y una base de la misma en el extremo delantero de la parte de la pala. Los bordes de corte de la punta extrema están posicionados para establecer contacto inicialmente con la pieza a trabajar durante la rotación de la punta de pala en la dirección predeterminada de rotación, tal como se ha mostrado por la flecha dirigida en sentido contrario a las agujas del reloj en la figura 4.

Cada uno de los segmentos laterales (420) incluye también un respectivo borde de corte delantero. De acuerdo con una realización ventajosa, los bordes de corte delanteros correspondientes de cada segmento lateral están preferentemente desplazados axialmente. En otras palabras, la punta de taladrado en forma de pala de una realización ventajosa incluye un borde de corte delantero avanzado axialmente (434) y un borde de corte (436) desplazado axialmente hacia atrás. En particular, los respectivos bordes de corte delanteros de los segmentos laterales están desplazados preferentemente de forma axial en una magnitud axial predeterminada D, por ejemplo, entre 0,025 cm (0,010 pulg) y 0,030 cm (0,012 pulg) aproximadamente en una realización ventajosa. De manera típica, el desplazamiento axial de los bordes de corte delanteros correspondientes es rectificado en los bordes de corte delanteros durante las operaciones de rectificado de acuerdo con un método y aparato (10) de formación de piezas descrito anteriormente. Mediante su desplazamiento axial, los respectivos bordes de corte delanteros establecen contacto y retiran material de manera eficaz al girar la punta de pala (410) en una dirección predeterminada de rotación durante las operaciones de taladrado. Además, dado que los bordes de corte delanteros están desplazados axialmente, la punta de pala de esta realización ventajosa de la presente invención tiene preferentemente una vida relativamente larga debido a la eficaz eliminación de material al avanzar la punta de pala a través de la pieza a trabajar.

La alineación de los bordes de corte delanteros de los segmentos laterales (420) a lo largo de un eje central que pasa por el eje longitudinal central (414) mejora adicionalmente el rendimiento de la punta de pala (410) al dirigir la viruta desprendida perpendicularmente desde el borde de corte y hacia arriba, y no radialmente hacia afuera. Como resultado, el elemento de viruta no perjudica la rotación posterior de la punta de pala al unirse entre la punta de pala y las paredes laterales del orificio formado de esta manera. De acuerdo con lo anterior, la duración de la punta de pala se incrementa al reducir el desgaste de la misma y se mejora el rendimiento con el que la punta de pala efectúa el taladrado de un orificio de un diámetro predeterminado.

De acuerdo con una realización ventajosa, cada uno de los bordes de corte (432) de la punta extrema se extiende preferentemente radialmente hacia afuera de como mínimo una parte más interior del borde de corte delantero del segmento lateral adyacente (420). De este modo, cada uno de los bordes de corte de la punta extrema está separado radialmente del borde de corte delantero del segmento lateral adyacente. Además, la punta extrema (430) define preferentemente un plano de la punta extrema que es oblicuo con respecto a los planos laterales correspondientes definidos por los segmentos laterales, de manera que cada uno de los bordes de corte de la punta extrema se encuentra también preferentemente desplazado angularmente con respecto al borde de corte delantero del segmento lateral adyacente en la dirección de rotación predeterminada de la punta de pala (410) cuando se observa a lo largo del eje longitudinal central (414). En particular, cada uno de los bordes de corte de la punta extrema está dispuesto angularmente hacia atrás con respecto al borde de corte delantero del segmento lateral adyacente en la dirección predeterminada de rotación. De este modo, cada uno de los bordes de corte de la punta extrema está también separado angularmente con respecto al borde de corte delantero del segmento lateral adyacente. Además, como mínimo, una parte de cada borde de corte de la punta extrema se extiende radialmente hacia atrás del borde de corte delantero del segmento lateral adyacente en dirección longitudinal de manera que cada uno de los bordes de corte de la punta extrema está también separado axialmente con respecto al borde de corte delantero del segmento lateral adyacente.

Una parte delantera de cada uno de los segmentos laterales define preferentemente un plano de corte. El plano de corte forma intersección con el plano lateral definido por el respectivo segmento lateral (420) definiendo un ángulo agudo entre ambos. Preferentemente, el ángulo agudo está comprendido entre 10º y 20º aproximadamente, y más preferentemente, es de unos 15º. Los bordes de corte delanteros de la realización mostrada están dispuestos angularmente en avance con respecto a los planos laterales de los respectivos segmentos laterales en una dirección predeterminada de rotación de la punta de pala (410) si se observa a lo largo del eje longitudinal central (414). Las virutas retiradas de la pieza a trabajar por el borde de corte delantero son dirigidas por lo tanto hacia arriba o hacia atrás a lo largo de la punta de pala y en alejamiento de la superficie de corte por rotación adicional de la punta de pala, y, en parte, por el ángulo agudo definido entre el plano de corte y el plano lateral.

Además, cada segmento lateral (420) de la punta de pala (410) puede incluir también un extremo delantero que tiene una superficie extrema delantera (442) que se extiende entre el respectivo borde de corte delantero y un borde posterior (444). De manera ventajosa, la superficie extrema delantera forma una pendiente dirigida hacia atrás desde el borde de corte delantero al borde de corte posterior, de manera que solamente el borde de corte delantero establece contacto con la superficie de corte durante las operaciones de taladrado. De este modo, el rozamiento u otras fuerzas de fricción generadas entre la punta de pala en giro y la pieza a trabajar se reducen y se puede mejorar adicionalmente el rendimiento con el que una punta de pala según la presente invención efectúa el taladrado.

Cada una de las superficies extrema delantera incluye preferentemente un primer y segundo planos delanteros que cortan un plano perpendicular al eje longitudinal central (414) definiendo entre ellos, respectivamente, ángulos primario y secundario de salida del labio. El ángulo secundario de salida del labio es típicamente mayor que el ángulo primario de salida del labio a efectos de reducir adicionalmente el rozamiento u otras fuerzas de fricción generadas entre la punta de pala en rotación y la pieza a taladrar. Por ejemplo, en una realización, los ángulos primario y secundario de salida del labio son aproximadamente de 5º y 8º, respectivamente. No obstante, los ángulos de salida de labio primario y secundario pueden variar sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención. Además, la superficie extrema delantera no es necesario que incluya los dos planos delanteros primero y segundo tal como se ha mostrado en el ejemplo, sino que, en vez de ello, puede comprender un sólo plano extremo delantero sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención.

También de forma adicional, cada uno de los segmentos laterales (420) de la realización mostrada de la punta de pala (410) de la presente invención comprende un primer lateral unido al segmento central (424) a lo largo de un lado (428) del mismo, y un segundo lado opuesto (452) definiendo una segunda superficie lateral o superficie lateral externa. Dicha segunda superficie o superficie lateral externa se extiende entre correspondientes bordes delantero y posterior, y preferentemente sigue el arco de un círculo en sección transversal lateral para reducir adicionalmente el rozamiento u otras fuerzas de fricción generadas por rotación de la punta de pala dentro del orificio. De manera alternativa, la superficie lateral puede formar conicidad radialmente hacia adentro desde el extremo delantero al borde posterior de manera tal que solamente el borde delantero de la superficie lateral del segmento lateral establece contacto con las paredes laterales del orificio para reducir adicionalmente el enganchado o retención de la punta de pala.

Los segundos lados (452) de los segmentos laterales correspondientes (420) forman también preferentemente conicidad hacia adentro en dirección axial desde el extremo delantero al extremo posterior de la parte de la pala (418). De este modo, se define un ángulo de conicidad de la superficie lateral, de manera típica, medio grado aproximadamente, es decir, ½º, entre el plano de la superficie lateral y una línea paralela al eje longitudinal central (414). Al formar conicidad los segundos lados de los segmentos laterales hacia adentro, las superficies laterales establecen contacto solamente de modo preferente con la pieza a trabajar cerca de la superficie de corte, de manera que se reducen de manera adicional las fuerzas de rozamiento y otras fuerzas de fricción.

Si bien se ha mostrado en las figuras 4-6, tal como se ha descrito anteriormente, una punta de perforación de pala (410) especialmente ventajosa, dicha punta de pala puede tener muchas otras configuraciones sin salir del espíritu y ámbito de la presente invención. A este respecto, las patentes USA Nº 5.697.738 y 5.700.113 describen otras varias realizaciones de una punta de perforación de pala que también se podrían fabricar por el método de formación y aparato (10) de la presente invención.

Con independencia del tipo de pieza, el método y aparato (10) de formación de piezas de la presente invención proporciona numerosas ventajas con respecto a los procesos convencionales de fabricación. En particular, al procesar la multiplicidad de piezas cuando están todavía unidas por el material de tipo continuo (12), la magnitud de la manipulación y transporte de piezas individuales se reduce significativamente. Además, el método de formación de piezas y aparato de la presente invención son capaces de mantener una alineación precisa entre las piezas formadas parcialmente y las diferentes estaciones del aparato de formación a efectos de producir piezas de gran calidad que tienen características muy claramente definidas, tales como, por ejemplo, la separación radial, angular y longitudinal antes descrita del borde de corte de la punta extrema (432) desde los bordes de corte delanteros (434) y (435) de los respectivos segmentos laterales (420) de la parte de la pala (418) de la punta de perforación tipo pala (410) de la presente invención. Cambiando la carrera del alimentador (14), se pueden producir piezas de diferentes longitudes a partir de igual materia prima metálica de tipo continuo tal como puntas de perforación de tipo pala que tienen un vástago alargado y diferentes longitudes. Además, dado que el método de formación de piezas y aparato de la presente invención llevan a cabo varias operaciones al mismo tiempo, si bien en diferentes piezas y en diferentes posiciones a lo largo de la línea de fabricación, el método y aparato de formación de piezas puede formar de manera eficaz una serie de piezas de una forma predeterminada.

En los dibujos y en la descripción, se ha hecho referencia a una realización preferente de la invención y, si bien se han utilizado términos específicos, dichos términos se utilizan en un sentido genérico y descriptivo solamente y no para finalidades limitativas, definiéndose el objeto de la invención en las siguientes reivindicaciones.

Claims (14)

1. Método para la formación de una serie de piezas a partir de materia prima de tipo continuo, cuyo método comprende:

conducir el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) a lo largo de una trayectoria predeterminada de manera tal que la materia prima (12) avanza longitudinalmente en la dirección de avance o dirección descendente; y

formar una zona (418) de la materia prima de tipo continuo (12) en una primera forma predeterminada en una estación de formación (224) después de como mínimo un avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12),

en el que el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) comprende:

empujar de forma intermitente (504) la materia prima de tipo continuo (12) en dirección descendente desde un lugar separado en una dirección ascendente o más arriba de la estación de formación (224); caracterizándose porque el avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) comprende

una acción de tracción intermitente (626) de la materia prima de tipo continuo (12) en dirección descendente desde un lugar separado en la dirección descendente con respecto a la estación de formación (224),

en el que la acción intermitente de empuje (504) y tracción (626) están sincronizadas de manera que la materia prima de tipo continuo (12) es obligada a avanzar longitudinalmente en dirección descendente a lo largo de la trayectoria predeterminada.

2. Método de formación, según la reivindicación 1, en el que el empuje intermitente (504) de la materia prima de tipo continuo (12) comprende el empuje intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) en una distancia predeterminada en dirección descendente, y en el que la acción de tracción (626) de la materia prima de tipo continuo (12) comprende la tracción intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) en la misma magnitud predeterminada en dirección descendente, de manera tal que la materia prima de tipo continuo (12) es obligada a avanzar de manera intermitente en la magnitud predeterminada en dirección descendente.

3. Método de formación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tracción intermitente (626) de la materia prima de tipo continuo (12) y el empuje intermitente (504) de la materia prima de tipo continuo (12) están sincronizadas de manera que la materia prima de tipo continuo (504) es sometida simultáneamente a tracción (626) y empuje (504) en dirección descendente.

4. Método de formación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la formación de la parte de la materia prima de tipo continuo (12) comprende provocar el crecimiento longitudinal (600) de la materia prima de tipo continuo (12), y en el que el método comprende además la compensación, como mínimo parcial, del crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12) provocado por la formación de la parte de la materia prima de tipo continuo (12) al permitir el movimiento de la materia prima de tipo continuo (12) en una dirección longitudinal en alejamiento con respecto a la parte formada de la materia prima de tipo continuo (12).

5. Método de formación, según la reivindicación 4, que comprende además la sujeción de una parte fija de la materia prima de tipo continuo (12) siguiendo, como mínimo, un avance intermitente de la materia prima de tipo continuo (12) a efectos de retener de manera segura la parte fija de la materia prima de tipo continuo (12), de manera que la formación de la materia prima de tipo continuo (12) comprende la formación de la parte de la materia prima de tipo continuo (12) mientras la parte fija de dicha materia prima de tipo continuo (12) está sujetada en un lugar dispuesto en una dirección longitudinal predeterminada desde la parte formada de la materia prima de tipo continuo (12), y en el que dicha compensación por lo menos parcial del crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12) comprende el permitir un movimiento de dicha materia prima de tipo continuo (12) en una dirección longitudinal opuesta a la dirección longitudinal predeterminada.

6. Método de formación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la formación de la parte de la materia prima de tipo continuo (12) comprende, como mínimo, el cierre parcial de una serie de matrices (52) sobre la materia prima de tipo continuo (12), de manera que la serie de matrices cerradas (52) definen una cavidad de una forma predeterminada que define la forma de, como mínimo, una parte (418) de la pieza resultante (410), y en el que la serie de matrices (52) cerradas por lo menos de forma parcial define aberturas de entrada y salida por las que pasa la materia prima de tipo continuo (12) mientras se forma la parte indicada de la materia prima de tipo continuo.

7. Método de formación, según la reivindicación 6, en el que la serie de matrices (52) están montadas sobre un carro (84) que está adaptado para desplazarse longitudinalmente, y en el que el método de formación comprende además la compensación adicional del crecimiento longitudinal del material continuo al montar el carro (84) de manera tal que el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12) entre la parte formada de la materia prima de tipo continuo (12) y la parte fija de dicha materia prima de tipo continuo (12) provoca que el carro se desplace en una dirección longitudinal opuesta a la dirección longitudinal predeterminada de manera tal que la serie de matrices (52) permanece por lo menos parcialmente cerrada sobre la misma parte de materia prima durante la formación de la parte indicada de la materia prima de tipo continuo (12).

8. Método de formación, según la reivindicación 7, que comprende además la impulsión longitudinal del carro (84) sobre el que está montada la serie de matrices (52) con una fuerza longitudinal predeterminada a efectos de retrasar el movimiento longitudinal del carro (84).

9. Método de formación, según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende además:

la apertura de la serie de matrices (52) después de la formación de una parte de la materia prima (12);

liberar la parte que está sujetada de la materia prima (12) de manera que la materia prima de tipo continuo (12) puede ser obligada a avanzar a lo largo de la trayectoria predeterminada; y

repetir el método para formar como mínimo una parte de otra pieza.

10. Método de formación, según la reivindicación 4, que comprende además:

controlar (614) el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12); y

completar la formación de la pieza (418) de la materia prima de tipo continuo una vez que el crecimiento longitudinal de la materia prima de tipo continuo (12) es por lo menos tan grande como un umbral predeterminado de crecimiento longitudinal.

11. Método de formación, según la reivindicación 5, que comprende además:

formar otra parte de la materia prima de tipo continuo (12) en una segunda forma predeterminada mientras la parte fija de la materia prima de tipo continuo (12) está sujetada;

liberar la parte fija de la materia prima de tipo continuo (12) después de dicha formación de partes correspondientes de la materia prima de tipo continuo (12) en dichas primera y segunda formas predeterminadas, de manera que la materia prima de tipo continuo (12) puede ser obligada a avanzar a lo largo de una trayectoria predeterminada; y

repetir el método de forma tal que las piezas resultantes tienen tanto la primera como la segunda formas predeterminadas.

12. Método de formación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además:

desbarbado de partes predeterminadas de cada una de las piezas después de la formación de la parte de materia prima de tipo continuo (12); y

corte de cada pieza desbarbada con respecto a la materia prima de tipo continuo (12), para separar de esta manera la materia prima de tipo continuo (12) en una serie de piezas individuales (410).

13. Método de formación, según la reivindicación 5, que comprende además:

formación de una característica de registro en una parte predeterminada de cada pieza durante el período durante el cual está sujeta la materia prima de tipo continuo (12); y

desbarbar partes predeterminadas de cada pieza que están dispuestas en una relación de posición predeterminada con respecto a la característica de registro después de la formación de la parte indicada de la materia prima de tipo continuo (12).

14. Método de formación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la serie de piezas (410) comprende una serie de juntas de taladrar de tipo profundo o de tipo de pala, y en el que la formación de la parte de la materia prima de tipo continuo (12) adoptando la primera forma predeterminada comprende la formación de una parte de la materia prima de tipo continuo (12) en una parte de pala (418) de la correspondiente punta de taladrado profundo de tipo pala.