ES2232903T3 - Actuadores neumaticos de doble accion, con alimentacion por un lado. - Google Patents
Actuadores neumaticos de doble accion, con alimentacion por un lado.Info
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Abstract
EL DISPOSITIVO DE ACCIONAMIENTO NEUMATICO COMPRENDE AL MENOS UN CILINDRO DE DOBLE ACCION (11) QUE TIENE CUERPO TUBULAR (23) Y DOS CULATAS DE CIERRE (16; 25, 28) QUE DEFINEN UNA CAMARA DE PISTON (24) PARA UN PISTON QUE EFECTUA UN MOVIMIENTO DE VAIVEN (12); EL CUERPO (23) DEL CILINDRO (11) CONSTA DE UNA SECCION TUBULAR EXTRUIDA PROVISTA DE AL MENOS UN CONDUCTO LONGITUDINAL (27) PARA EL FLUJO DE AIRE, QUE SE EXTIENDE EN UNA PARED ENTRE LAS DOS PARTES DE LOS EXTREMOS DEL CUERPO TUBULAR (23). UNA DE LAS CULATAS DE CIERRE (16; 25, 28) EN EL EXTREMO DE UN LADO DEL CUERPO TUBULAR (23) ESTA PROVISTA DE UN CONDUCTO PARA EL FLUJO DEL AIRE (29, 30) PARA CONECTAR UN EXTREMO (25, 28) DE LA CAMARA DE PISTON (24) POR MEDIO DEL CONDUCTO LONGITUDINAL (27) CON UNA ABERTURA DE ENTRADA/SALIDA DEL AIRE (20) CERCA DEL OTRO LADO DEL EXTREMO DEL CUERPO (23). LA SEGUNDA CULATA DE CIERRE (16) DEL CILINDRO (11) ESTA A SU VEZ PROVISTA DE UNA ABERTURA DE ENTRADA/SALIDA DE AIRE (32) CONECTADA CON EL EXTREMO DE LA CAMARADE PISTON (24) QUE ES OPUESTO AL ANTERIOR. EL DISPOSITIVO DE ACCIONAMIENTO TIENE LA FORMA DE UN CILINDRO (11) O DE UN CILINDRO QUE SE EXTIENDE TELESCOPICAMENTE QUE TIENE VARIAS ETAPAS (10, 11).
Description
Actuadores neumáticos de doble acción con
alimentación por un lado.
La presente invención se refiere a actuadores
neumáticos lineales en general y en particular está dirigida al
montaje de un actuador neumático del tipo que comprende dos o más
cilindros neumáticos que deslizan longitudinalmente uno sobre el
otro para formar un actuador neumático de extensión telescópica.
Generalmente los cilindros neumáticos estándar o
de cartucho comprenden un cuerpo tubular y dos tapas finales de
cierre que en el conjunto del montaje definen una cámara de pistón
alargada en la que desliza un pistón de accionamiento; el pistón
normalmente está provisto de un elemento de vástago que se proyecta
desde una de las mismas tapas de cierre.
Selectivamente se alimenta o se descarga aire
comprimido desde ambos extremos de la cámara del pistón, a través de
unas aberturas o puertos situados en cada una de las dos tapas
opuestas de cierre.
Los cilindros neumáticos de este tipo son
ampliamente conocidos y se utilizan en diversos campos de
aplicación.
En algunos casos es necesario alimentar el aire
comprimido a los dos extremos de la cámara del pistón desde un único
extremo del cilindro; en este caso debe proporcionarse el tubo
adecuado, que se extienda entre ambas tapas de cierre por el
exterior del cuerpo del cilindro.
Una solución de este tipo, además de resultar
complicada en cuanto a que requiere obligatoriamente unos tubos de
conexión exteriores al cuerpo del cilindro para proporcionar aire a
la cámara del pistón, no siempre resulta adecuada para aquellas
aplicaciones en las que la falta de espacio hace que una solución
semejante resulte difícil si no imposible de adoptar. Además, la
disposición exterior de los tubos para suministrar aire comprimido
puede acarrear el riesgo de roturas o averías en los mismos tubos,
inutilizando de esta forma el funcionamiento del cilindro.
Por lo tanto, en términos de fiabilidad,
comodidad y coste, estas soluciones conocidas no son
recomendables.
Los cilindros telescópicos también se conocen y
se utilizan para elevar y descender cargas, por ejemplo para alzar
plataformas de trabajo, grúas, montacargas y similares.
Generalmente estos cilindros hidráulicos
consisten en una serie de cilindros hidráulicos de simple efecto, de
diámetro decreciente, que deslizan uno sobre el otro, en los que el
descenso o recorrido de retorno de los cilindros se produce
simplemente por gravedad, debido al peso de los mismos cilindros y/o
de la carga izada.
FR-A-2 528 503
representa el estado de la técnica más relevante y describe un
actuador telescópico que comprende unos cilindros externo e interno
de doble efecto, provistos de un conducto en la pared lateral;
también se conoce de FR-A-0 190 528
la utilización de cuerpos tubulares extruídos para actuadores
neumáticos con conductos extruídos.
En la actualidad no se conocen cilindros de doble
efecto que se extiendan telescópicamente en el sector neumático.
Esto es debido presumiblemente a las dificultades encontradas en la
búsqueda de una solución adecuada para suministrar aire comprimido
en ambos extremos de las cámaras de pistón de los cilindros, por las
razones mencionadas anteriormente, que en este caso resultan más
críticas debido al movimiento relativo entre los cilindros del mismo
actua-
dor.
dor.
Además en el sector neumático existe la necesidad
de proporcionar actuadores lineales capaces de realizar recorridos
relativamente largos, manteniendo unas dimensiones totales
substancialmente reducidas, para ocupar el menor espacio
posible.
A este respecto, en lo que concierne a los
cilindros neumáticos convencionales, se han propuesto algunas
soluciones que sin embargo nos son capaces de cumplir totalmente con
los requerimientos mencionados antes. Por ejemplo, en
EP-A-0 692 639 se ha propuesto una
estructura compacta de un cilindro neumático, adaptando una
configuración especial del cuerpo tubular y de las dos tapas de
cierre. También según esta solución, las dimensiones longitudinales
del cilindro son todavía mayores que el recorrido de trabajo total,
el cual solo puede ser incrementado alargando el cuerpo del propio
cilindro.
Por tanto, la necesidad de proporcionar
soluciones que permitan innovar las técnicas constructivas
convencionales de los cilindros neumáticos, y en particular de
proporcionar actuadores neumáticos de doble efecto que sean más
fiables y de menores dimensiones, no se ha satisfecho hasta la
fecha.
El objetivo general de la presente invención es
por tanto proporcionar un actuador neumático lineal de doble efecto
que tenga un diseño constructivo simple y unas dimensiones totales
limitadas comparado con los actuadores neumáticos
convencionales.
Un objetivo adicional de la invención consiste en
suministrar un actuador neumático según se ha mencionado
anteriormente, en el que se proporcionen adecuadamente los conductos
para el flujo del aire comprimido en el mismo actuador sin aumentar
el volumen exterior, es decir, sin la necesidad de piezas y
operaciones de montaje adicionales.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar el montaje de un actuador neumático de doble efecto que
se extienda telescópicamente, con las características mencionadas
anteriormente, por el cual sea posible utilizar cilindros con
recorridos de cualquier longitud requerida, que puedan ser
alimentados por un único extremo, o un actuador neumático de doble
efecto que en la posición contraída tenga un cuerpo de dimensiones
totales inferiores a las del máximo recorrido de trabajo que pueda
obtenerse con ese mismo actuador.
Lo anterior se consigue, según la invención, por
medio del montaje de un actuador neumático de doble efecto
alimentado por un extremo, según la reivindicación 1.
Por lo tanto según la presente invención se ha
suministrado un actuador neumático que comprende unos cilindros de
doble efecto, uno externo y uno interno, coaxialmente dispuestos
para formar un actuador telescópico; comprendiendo cada uno de
dichos cilindros externo e interno un cuerpo tubular que define una
primera y una segunda cámara de pistón con unas tapas de cierre
delanteras y traseras, teniendo las tapas de cierre del cilindro
externo unos puertos de entrada y salida de aire para la admisión y
descarga de aire desde ambos extremos de las cámaras del pistón;
- la tapa de cierre trasera del cilindro interno
define un primer pistón situado con movimiento de vaivén en el
interior de la primera cámara de pistón del cilindro externo,
teniendo dicha tapa de cierre trasera del cilindro interno un
orificio axial para comunicar dichas primera y segunda cámaras de
pistón de los cilindros neumáticos;
- un segundo pistón situado con movimiento de
vaivén en el interior de la segunda cámara de pistón del cilindro
interno, teniendo dicho segundo pistón un vástago de pistón que se
extiende axialmente desde la tapa de cierre delantera del cilindro
interno; y
- al menos un conducto de aire que se extiende
axialmente a lo largo del cuerpo tubular del cilindro interno, para
conectar las cámaras de pistón de los cilindros externo e interno,
caracterizado porque:
cada uno de dichos cilindros externo e interno
comprende un cuerpo tubular extruído, y al menos un conducto
extruído en el cuerpo tubular del cilindro interno;
el cilindro interno está provisto de una pieza
final cilíndrica mecanizada atornillada a una pared cilíndrica de la
tapa de cierre trasera del cilindro interno; se proporciona una
hendidura anular entre una superficie final mecanizada del cilindro
interno y una superficie opuesta de la tapa de cierre trasera del
cilindro interno;
la tapa de cierre delantera del cilindro externo
está provista de un eje guía para el cilindro interno; y
el puerto de entrada/salida de aire suministrado
en dicha tapa delantera del cilindro externo comunica con la segunda
cámara de pistón del cilindro interno al menos a través de un
conducto longitudinal extruído, y comunica respectivamente con la
primera cámara de pistón del cilindro exterior a través de un paso
de flujo en el mismo eje guía;
la tapa de cierre delantera del cilindro exterior
está provista de un eje guía para el cilindro interno, y
el puerto de entrada/salida de aire en la tapa
delantera del cilindro externo comunica con la segunda cámara de
pistón del cilindro interno al menos a través de un conducto
longitudinal extruído, y respectivamente comunica con la primera
cámara de pistón del cilindro externo a través de un paso de flujo
en el mismo eje guía.
Con un actuador telescópico según la invención,
en la posición contraída es posible reducir considerablemente las
dimensiones de la longitud total conservando el mismo recorrido si
se compara con un cilindro convencional, o aumentarlo manteniendo en
cualquier caso unas dimensiones totales reducidas, longitudinales y
transversales, del actuador. Por ejemplo, con el mismo recorrido de
trabajo útil, un actuador telescópico de doble etapa según la
invención permite una reducción de longitud al menos igual al
15-20% comparado con un cilindro neumático
convencional, e incluso puede ser mayor en porcentaje para cilindros
telescópicos de varias etapas.
A continuación se describirán en mayor detalle
algunas realizaciones preferidas de actuadores neumáticos de doble
efecto, haciendo referencia a las figuras de los dibujos adjuntos,
en las que:
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un
actuador telescópico en posición extendida;
La Fig. 2 es una vista de una sección
longitudinal del actuador de la Figura 1, en posición contraída;
La Fig. 3 es una vista de una sección
longitudinal del actuador telescópico de la Figura 1, de nuevo en
posición extendida;
La Fig. 4 es un detalle ampliado de la Figura 3,
diseñado para ilustrar el paso de aire entre la primera y la segunda
etapa del actuador telescópico de la Figura 1;
Las Figs. 5, 6, 7, 8 y 9 muestran diferentes
vistas de secciones transversales a lo largo de la línea
5-5 de la Figura 3, diseñadas para ilustrar
distintos perfiles de extrusión del cuerpo tubular del cilindro
interno del actuador telescópico de la Figura 1;
Haciendo referencia a los dibujos, en particular
a las Figuras 1 a 4, se describirán primero las características
generales de un actuador neumático telescópico de doble efecto,
según una primera realización de la invención.
Como puede apreciarse en la Figura 1, el montaje
del actuador telescópico comprende substancialmente un primer
cilindro neumático 10 o externo del tipo de doble efecto, en cuyo
interior desliza telescópicamente un segundo cilindro neumático 11 o
interno de doble efecto.
Más concretamente, el cilindro externo 10
comprende un cuerpo tubular 14 formado por una sección extruída en
aluminio, la cual define una cámara de pistón 15 que se extiende a
lo largo de un eje longitudinal. Dentro de la cámara 15 desliza un
pistón 16, formando la tapa de cierre interna del segundo cilindro
11.
La cámara 15 del cilindro externo está cerrada en
ambos extremos por las respectivas tapas de cierre 17, 18, estando
provistas cada una de un puerto 19 y 20 para el paso de aire
comprimido que debe ser suministrado y descargado alternativamente
desde los dos extremos de la cámara 15 del pistón. Finalmente la
referencia 22 en las Figuras 3 y 4 denota un eje que forma parte de
la tapa de cierre 18 del cilindro externo, para guiar al cilindro
interno 11 según se muestra.
El cilindro interno 11 a su vez comprende un
cuerpo tubular 23 provisto también de una sección extruída en
aluminio, que define una cámara 24 de pistón donde desliza un pistón
12; el pistón 12 está provisto de un vástago 13 de accionamiento que
se extiende deslizando desde uno de los extremos del mismo
cilindro.
La cámara 24 del cilindro interno está cerrada a
su vez en ambos extremos por las respectivas tapas de cierre, una de
las cuales queda definida por el mismo pistón 16 del cilindro
externo; para este fin el pistón 16 está provisto en uno de los
extremos con una pared cilíndrica 16' a la que se atornilla el
extremo roscado 23' del cuerpo 23 del cilindro interno 11, según se
muestra en la Fig. 4.
La otra tapa de cierre 25 del cilindro interno
está atornillada a su vez a un apoyo roscado correspondiente en el
otro extremo del cuerpo 23 del segundo cilindro 11. También tiene un
orificio axial sellado 26 para el paso del vástago 13 de
accionamiento.
Según la presente invención, los cuerpos
tubulares 14, 23 del cilindro externo 10 y del cilindro interno 11
están formados por unas secciones extruídas en aluminio, de forma y
perfil adecuados, y que requieren operaciones de mecanizado simples
para la fijación de las tapas de cierre y para la formación de los
pasos de aire, sin requerir piezas adicionales.
En particular, en lo que concierne al cilindro
interno 11, el cuerpo tubular 23 se obtiene mediante extrusión
simple con los canales longitudinales 27 directamente formados en su
pared periférica y que por tanto pueden ser utilizados para el flujo
de aire comprimido desde el puerto 20 situado en la tapa de cierre
18 del cilindro externo, hacia el extremo opuesto de la cámara 24 de
pistón, según se explica más adelante.
En particular, la utilización de un cuerpo
tubular para el cilindro interno, directamente extruído con los
conductos 27 de flujo de aire, permite la ventaja de proporcionar
cilindros telescópicos de cualquier forma y tamaño, o de cualquier
longitud, en los que los conductos 27 para el flujo de aire se
forman directamente durante la extrusión del mismo cuerpo tubular.
Esto permite que los conductos 27 se extiendan longitudinalmente
hasta la pared del cuerpo tubular, independientemente de la longitud
del cilindro, sin realizar operaciones mecánicas de taladrado que
resultarían difíciles de realizar sin un equipo especial, y que en
cualquier caso podrían realizarse para longitudes extremadamente
limitadas, dada la imposibilidad de realizar conductos 27
mecánicamente de longitudes considerables en paredes con un espesor
extremadamente limitado.
La utilización de una sección para el cuerpo 23
del cilindro interno, extruída directamente con los conductos 27
para el aire comprimido, permite una ventaja adicional que consiste
en la posibilidad de conectar el cuerpo 23 del cilindro interno al
pistón 16 del cilindro externo simplemente atornillando. Esto se
consigue formando un extremo cilíndrico 23' mediante una operación
mecánica simple, retirando parcialmente el material de un extremo de
la sección 23 original, pudiendo roscar el extremo cilíndrico 23'
para ser atornillado a la pared cilíndrica 16' del pistón 16, según
se muestra en la Figura 4.
La acción mecánica de retirar el material para
formar el extremo roscado 23' del cuerpo 23 también deja abiertos
los conductos 27 para traslado de aire, sin requerir ningún
procesado adicional.
Lo anterior también es aplicable a la formación
del apoyo roscado para atornillar la tapa 25 en el otro extremo del
cuerpo 23 del cilindro interno 11.
Finalmente el 28 de la Figura 3 denota un eje
guía interno para el vástago 13 del cilindro interno. El eje 28 está
formado con al menos una ranura 29 longitudinal que comunica en un
lado con un conducto 27 a través de un orificio radial 30, y que se
abre en el otro lado hacia la cámara 24 del cilindro interno 11.
Como se mencionó anteriormente, los orificios 19,
20 en las dos tapas de cierre 17, 18 del cilindro externo se
utilizan alternativamente para suministrar y descargar el aire
comprimido a ambos extremos de las dos cámaras 15 y 24 de los dos
cilindros.
En particular, según se muestra en la Figura 3 el
puerto 19 comunica con un lado de la cámara 15 a través de los
agujeros radiales 31 en el espaciador 21. A su vez la cámara 15 del
cilindro externo comunica con un lado de la cámara 24 del cilindro
interno a través de un agujero axial 32 en el pistón 16, formando
también la tapa interna o la pared trasera de cierre de la cámara 24
del cilindro 11.
Por el contrario, según se muestra en las Figuras
3 y 4 el segundo puerto 20 en la tapa de cierre 18 comunica con el
lado frontal de la cámara 15 del pistón del cilindro exterior, esto
es, con el extremo opuesto del pistón 16, a través de una ranura 33
en el eje guía 22 del cilindro interno, y comunica respectivamente
con el extremo frontal de la cámara 24 de pistón del cilindro
interno, a través de uno o más conductos 27 longitudinales en la
pared del cilindro interno, y a través de una hendidura 34 anular
formada entre las superficies opuestas en el extremo mecanizado del
cuerpo 23 del cilindro interno y del pistón 16, según se muestra en
la Figura 4.
Puede apreciarse una ventaja adicional de
utilizar una sección de aluminio extruído para el cuerpo tubular 23
del cilindro interno haciendo referencia a las Figuras 5 a 9, las
cuales muestran diferentes vistas de secciones transversales a lo
largo de la línea 5-5 de la Figura 3, en las que se
han utilizado las mismas referencias numéricas para denotar piezas
similares o equivalentes.
En particular puede apreciarse en las Figuras
recién mencionadas que el perfil periférico externo e interno del
cuerpo tubular 23 del cilindro 11 puede diferir en cada caso,
pudiendo modificarse mediante la misma operación de extrusión para
adaptarse a necesidades especiales.
En particular en la Figura 5 el cuerpo tubular 23
del cilindro interno 11 tiene un perfil poligonal externo y uno
interno, por ejemplo de tipo octogonal, para proporcionar una
función de anti-rotación con respecto al cilindro
externo 10, tanto para el mismo cilindro interno como para el
vástago 13 de accionamiento.
En el caso de la Figura 6, el cuerpo 23 tiene de
nuevo un perfil externo poligonal combinado con un perfil interno
cilíndrico de forma similar al pistón 12 y al vástago 13. Esto puede
resultar útil por ejemplo cuando el vástago 13 tiene que estar libre
para girar alrededor de su propio eje longitudinal.
En el ejemplo de la Figura 7 se tiene la
situación opuesta a la Figura 6, esto es, el cuerpo 23 del cilindro
interno 11 tiene un perfil interno poligonal y un perfil externo
cilíndrico.
La Figura 8 muestra una cuarta solución en la que
el cuerpo 23 del cilindro 11 tiene un perfil circular para las dos
superficies externa e interna.
La Figura 9 muestra una quinta solución en la que
el cuerpo tubular 23 del cilindro interno tiene un perfil
substancialmente rectangular con las esquinas fuertemente
redondeadas, o un perfil ovalado para adaptarse a distintos
requerimientos dimensionales o para usos específicos.
La intención por lo tanto de todo lo expuesto y
mostrado haciendo referencia a los dibujos adjuntos, se ha realizado
puramente a modo de ejemplo y pueden realizarse otras modificaciones
o variantes sin desviarse del alcance de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (7)
1. Un actuador neumático que comprende:
- -
- unos cilindros externo e interno (10, 11) de doble efecto coaxialmente dispuestos para formar un actuador telescópico, comprendiendo cada uno de dichos cilindros externo e interno (10, 11) un cuerpo tubular (14, 23) que define una primera y una segunda cámara de pistón (15, 24) que tienen unas tapas de cierre delanteras y traseras (18, 17; 25, 16), teniendo las tapas de cierre (17, 18) del cilindro externo (10) unos puertos de entrada y salida de aire (19, 20) para la admisión y descarga de aire desde ambos extremos de las cámaras de pistón, en donde la tapa de cierre delantera (18) del cilindro externo (10) está provista con un eje guía (22) para el cilindro interno (11);
- -
- definiendo la tapa de cierre trasera (16) del cilindro interno (11) un primer pistón situado con movimiento de vaivén en el interior de la primera cámara de pistón (15) del cilindro exterior (10), teniendo dicha tapa de cierre trasera (16) del cilindro interno (11) un orificio axial (32) para conectar dichas primera y segunda cámaras de pistón (15, 24) de los cilindros neumáticos (10, 11);
- -
- un segundo pistón (12) situado con movimiento de vaivén en el interior de la segunda cámara de pistón (24) del cilindro interno (11), teniendo dicho segundo pistón (12) un vástago (13) de pistón que se extiende axialmente desde la tapa de cierre delantera (25) del cilindro interno (11); y
- -
- al menos un conducto de aire (27) que se extiende axialmente a lo largo del cuerpo tubular (23) del cilindro interno (11), para conectar las cámaras de pistón (15, 24) de los cilindros externo e interno (10, 11), caracterizado porque:
cada uno de dichos cilindros externo e interno
(10, 11) comprende un cuerpo tubular extruído (14, 23) conteniendo
al menos un conducto extruído (27) en elcuerpo tubular (23) del
cilindro interno (11);
el cilindro interno (11) está provisto de una
pieza final cilíndrica mecanizada (23') atornillada a una pared
cilíndrica (16') de la tapa de cierre trasera (16) del cilindro
interno (11);
entre una superficie final mecanizada del
cilindro interno (11) y una superficie opuesta de la tapa de cierre
trasera (16) del cilindro interno (11) se proporciona una hendidura
anular (34);
el puerto de entrada/salida (20) de la tapa de
cierre delantera (18) del cilindro externo (10) comunica tanto con
la segunda cámara de pistón (24) del cilindro interno (11) a través
de al menos un conducto extruído longitudinal (27), y comunica
respectivamente con la primera cámara de pistón (15) del cilindro
externo (10) a través de un paso de flujo (33, 34) situado en el
mismo eje guía (22).
2. El actuador según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pared lateral del cuerpo tubular (23)
del cilindro interno (11) comprende unos conductos extruídos (27)
separados entre sí para transportar aire, que se extienden
longitudinalmente y dispuestos periféricamente en la misma
pa-
red.
red.
3. El actuador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo tubular (23) del cilindro
interno (11) está provisto de unos perfiles interno y externo
idénticos con forma poligonal.
4. El actuador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo tubular (23) del cilindro
interno (11) está provisto de un perfil externo poligonal y un
perfil interno circular.
5. El actuador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo tubular (23) del cilindro
interno (11) está provisto de un perfil externo circular y un perfil
interno poligonal.
6. El actuador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo tubular (23) del cilindro
interno (11) está provisto de unos perfiles externo e interno con
forma circular.
7. El actuador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo tubular (23) del cilindro
interno (11) está provisto de unos perfiles externo e interno con
forma rectangular u ovalada.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| ITMI972149 | 1997-09-23 | ||
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|---|---|
| ES2232903T3 true ES2232903T3 (es) | 2005-06-01 |
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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