ES2236249T3 - Accionador provisto de dobles superficies de piston. - Google Patents
Accionador provisto de dobles superficies de piston.Info
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Abstract
Un accionador (10) operado por fluido a presión que comprende un cilindro exterior tubular (32) que define una superficie cilíndrica interior, teniendo el cilindro exterior (32) un eje longitudinal; un pistón (30) dispuesto de manera deslizante dentro del cilindro exterior (32) para asumir movimiento axial dentro del mismo, en donde el pistón (30) divide el cilindro exterior (32) en una cámara (36) para el extremo de la cabeza y una cámara (40) para el extremo del vástago que está separada axialmente de la cámara (36) para el extremo de la cabeza, y en donde el pistón (30) incluye un cilindro interior; caracterizado porque el accionador (10) comprende además: a) un vástago (28) fijado al pistón (30), extendiéndose el vástago (28) desde un extremo del pistón (30) en una dirección axial con respecto al cilindro exterior (32); b) una pared divisora (64) que se extiende transversalmente dentro del cilindro interior y en una posición axial fija con respecto al cilindro exterior (32), para dividir el cilindro interior en una primera cámara interior (110) y una segunda cámara interior (112); c) un primer conducto de fluido (50, 56) en comunicación fluídica con la cámara (36) para el extremo de la cabeza y con la primera cámara interior (110), para mover el pistón (30) y el vástago (28) en una primera dirección axial con respecto al cilindro exterior (32), para hacer que el vástago (28) se mueva en una dirección hacia el exterior con respecto al cilindro exterior (32), para proporcionar así una carrera de extensión del vástago cuando se introduce fluido a presión en el primer conducto de fluido (50, 56); y d) un segundo conducto de fluido (52, 116) en comunicación fluídica con la segunda cámara interior (112), para mover el pistón (30) y el vástago (28) en una segunda dirección axial con respecto al cilindro exterior (32) y opuesta a la primera dirección axial, para hacer que el vástago (28) se mueva en una dirección hacia el interior con respecto al cilindro exterior (32), para proporcionar así una carrera de retracción del vástago cuando se introduce fluido a presión en el segundo conducto de fluido (52, 116).
Description
Accionador provisto de dobles superficies de
pistón.
La presente invención se refiere a un accionador
lineal del tipo de pistón-cilindro, operado por
fluido a presión, que tiene un pluralidad de superficies de pistón
dentro de un cilindro unitario, para proporcionar una mayor fuerza
de salida para un diámetro dado del cilindro y para una presión
dada del fluido a presión. Más particularmente, la presente
invención se refiere a un accionador operado por fluido a presión
de tamaño compacto y que incluye un solo pistón móvil que tiene dos
superficies de presión axialmente separadas para lograr una mayor
fuerza de accionamiento y para mover el pistón en una primera
dirección, y una sola superficie de presión adicional para mover el
pistón en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.
Los accionadores lineales operados por fluido a
presión que incorporan pistones que pueden moverse dentro de
cilindros son ya bien conocidos en la técnica y se emplean para
muchos fines diferentes, tal como para proporcionar fuerza
suficiente para accionar un dispositivo o para mover uno o más
elementos de una combinación de elementos. En general, la fuerza de
salida proporcionada por dichos accionadores puede incrementarse
bien aumentando la presión del fluido empleado para operar el
accionador, o bien aumentando el área superficial del pistón, lo
cual requiere también un incremento del diámetro del cilindro dentro
del cual está contenido el pistón. Sin embargo, a veces, el espacio
disponible dentro del cual se ha de situar un accionador es muy
limitado y con frecuencia el espacio disponible no es suficiente
para permitir un incremento del diámetro del cilindro. Además, en
otros casos, la presión disponible del fluido a presión puede ser
inadecuada para proporcionar la fuerza de salida deseada de un
accionador que tiene un diámetro determinado. Por tanto, es
deseable poder proporcionar una estructura de accionador para que
un accionador pequeño puede proporcionar la fuerza de salida de un
accionador de diámetro más grande, o bien para que pueda
proporcionar la misma o una mayor fuerza de salida cuando se
alimenta con fluido a presión pero a una presión más baja.
Para responder a los problemas antes indicados se
han desarrollado diversas estructuras de accionadores. Por ejemplo,
en la Patente US No. 3.880.051, titulada "Pneumatic System
Including Auxiliary Output", concedida el 29 de abril de 1975 a
Eppler, se describe un cilindro de doble cámara en cada una de las
cuales está previsto de manera deslizante un pistón separado,
independiente. El vástago de uno de los pistones se extiende al
interior de la cámara adyacente e incluye un pasadizo axial a
través del pistón y del vástago del mismo, para permitir que la
presión del fluido en el extremo de cabeza de uno de los pistones
comunique con el extremo de cabeza del segundo pistón, al tiempo
que el vástago del primer pistón entra en contacto con la cabeza
del segundo pistón. Como resultado, se multiplica la fuerza de
salida del vástago del segundo pistón sin incrementar el diámetro
del cilindro o la presión del fluido operativo.
Otra forma de accionador lineal de múltiples
cámaras se describe en la Patente US No. 3.752.040, titulada
"Multi Piston Power Pack Unit for Fluid Actuated Tool",
concedida el 14 de agosto de 1973 a Pawloski et al. Esta
referencia muestra una estructura de accionador multiplicador de la
fuerza en donde dos pistones axialmente separados y que están
interconectados físicamente se encuentran dispuestos de manera
deslizante en las respectivas cámaras dentro de un solo cilindro.
El cilindro del accionador está dividido en dos cámaras por una
pared divisora interior, fija, y el fluido a presión procedente del
extremo de cabeza de una de las cámaras comunica con el extremo de
cabeza de la cámara adyacente mediante un pasadizo que se extiende
axialmente y que pasa a través del elemento de conexión que
interconecta los respectivos pistones.
Otros tipos de accionadores lineales de múltiples
cámaras se describen en la Patente US No. 5.191.825, titulada
"Low-Impact Air Cylinders", concedida el 9 de
marzo de 1993 a Beneteau et al. y en la Patente US No.
5.483.796, titulada "Fluid Cylinder", concedida el 16 de enero
de 1996 a Ando. En cada una de estas patentes, se proporcionan tres
pistones coaxiales dentro de un solo cilindro exterior para lograr
una mayor fuerza de salida. En la patente de Beneteau et
al., dos de los pistones están interconectados y cada pistón
está dispuesto en una cámara separada. Uno de los dos pistones
interconectados se encuentra recibido de manera deslizante dentro
del tercer pistón. En la estructura descrita en la patente de Ando,
los tres pistones están dispuestos de manera concéntrica dentro de
un cilindro que no incluye una pared divisora interna, fija.
Otra forma de accionador lineal de múltiples
cámaras se muestra en las Patentes US Nos. 5.368.470, titulada
"Multiple Pin Closure Nozzle Assembly for Injection Molds",
concedida el 29 de noviembre de 1994 a Männer y 5.375.994, titulada
"Piston Driven Pin Closure Nozzle Assembly", concedida el 27 de
diciembre de 1994 a Friderich et al., así como en la
Publicación de Patente Japonesa No. 4-320820,
titulada "Mold Device for Injection Molding", que fue publicada
el 11de noviembre de 1992. En estas referencias, el cilindro de
fluido a presión está dividido en dos cámaras de presión (tres
cámaras en la patente de Friderich), dentro de cada una de las
cuales está dispuesto el respectivo pistón impulsor para multiplicar
la fuerza de salida del accionador al combinar las fuerzas de
salida proporcionadas por los pistones individuales.
Aunque el estado de la técnica describe varias
estructuras para lograr una mayor fuerza de salida a partir de un
accionador operado por fluido a presión, las estructuras mostradas
en cada una de las referencias antes mencionadas requieren o bien
un incremento importante de la longitud axial del accionador, o bien
un incremento importante del diámetro del cilindro del accionador,
o bien las mismas implican una estructura compleja que tiene muchas
partes internas. Como resultado, las estructuras descritas tienen
una capacidad de aplicación limitada en espacios confinados.
De forma resumida y de acuerdo con un aspecto de
la presente invención, se proporciona un accionador que incluye un
cilindro exterior de configuración tubular que define una
superficie cilíndrica interior y que tiene un eje longitudinal. Un
pistón está dispuesto de manera deslizante dentro del cilindro
exterior para asumir movimiento axial dentro de este último y tiene
un vástago unido al mismo, extendiéndose el vástago desde el pistón
en una dirección axial con respecto al cilindro exterior. El pistón
divide el cilindro exterior en una cámara para el extremo de la
cabeza y una cámara para el extremo del vástago que está axialmente
separada de la cámara para el extremo de la cabeza. El pistón
incluye también un espacio cilíndrico interior.
Una pared divisora se extiende transversalmente
de un lado a otro del espacio cilíndrico interior dentro del pistón
y en una posición axial fija con respecto al cilindro exterior,
dividiendo con ello el espacio cilíndrico interior en una primera
cámara interior y una segunda cámara interior. Un primer conducto de
fluido está en comunicación fluídica con la cámara para el extremo
de la cabeza del cilindro exterior y con la primera cámara interior
para mover el pistón y el vástago en una primera dirección axial
con respecto al cilindro exterior, para hacer que el vástago se
mueva en una dirección hacia el exterior con respecto al cilindro
exterior para lograr así una carrera de extensión del vástago cuando
se introduce fluido a presión en el primer conducto de fluido.
Un segundo conducto de fluido está en
comunicación fluídica con la segunda cámara interior para mover el
pistón y el vástago en una segunda dirección axial con respecto al
cilindro exterior y opuesta a la primera dirección axial, para
hacer que el vástago se mueva en una dirección hacia el interior con
respecto al cilindro exterior y para lograr así una carrera de
retracción del vástago cuando se introduce fluido a presión en el
segundo conducto de fluido.
La figura 1 es una vista en alzado lateral,
fragmentada, en sección transversal, de una porción de un conjunto
de molde de una máquina de moldeo por inyección que muestra un
accionador operado por fluido a presión de acuerdo con la presente
invención, asociado operativamente con una compuerta de válvula para
controlar el flujo de material plastificado a una cavidad del
molde, en donde el pistón se encuentra en una posición retraída de
manera que la aguja de la válvula se encuentra en la posición
abierta para permitir el flujo de material plastificado al interior
de la cavidad del molde.
La figura 2 es una vista en sección transversal
del accionador de acuerdo con la presente invención, tomada por la
línea 2-2 de la figura 1.
La figura 3, es una vista en sección transversal
del accionador de acuerdo con la presente invención, tomada por la
línea 3-3 de la figura 1.
La figura 4 es una vista en alzado lateral
parcial, similar a la de la figura 1, que muestra el pistón del
accionador en una posición intermedia entre las posiciones
totalmente retraída y totalmente extendida.
La figura 5 es una vista en alzado lateral
parcial, similar a la de las figuras 1 y 4, que muestra el pistón
del accionador en una posición totalmente extendida.
Con referencia a los dibujos, y en particular a
la figura 1 de los mismos, se muestra un accionador operado por
fluido a presión 10 de acuerdo con la presente invención. Asociada
operativamente con el accionador 10, se encuentra un tobera de
flujo 12 para conducir y controlar el flujo de material plástico
fundido desde una unidad de inyección (no mostrada) a través de un
pasadizo de material de moldeo 14 en la tobera 12 hacia una cavidad
del molde 16 que está definida por respectivos rebajos opuestos,
configurados de forma adecuada, formados en un primer elemento 18
del molde y un segundo elemento 20 cooperante del molde. Como
podrán apreciar los expertos en la materia, el primer elemento 18
del molde se mantiene en un estado estacionario. El segundo
elemento 20 del molde está soportado para asumir movimiento hacia el
primer elemento 18 del molde, para definir la cavidad cerrada 16
del molde, cuando los elementos 18 y 20 del molde se encuentran en
relación de contacto, y se puede mover para separarse del primer
elemento 18 del molde y abrir así la cavidad del molde 16 para poder
extraer la pieza moldeada.
El material plástico fundido procedente de la
unidad de inyección es obligado a fluir a través de del pasadizo 14
de material de moldeo, al interior de la tobera 12, que incluye un
salida o compuerta de descarga 22 que conduce el material de moldeo
al interior de la cavidad del molde 16. El flujo de material
plástico fundido a través de la tobera 12 es controlado por una
aguja de válvula 26 que se puede mover hacia la compuerta 22 y
separarse de esta última, para abrir y cerrar así selectivamente la
salida 22 en momentos adecuados durante el ciclo de moldeo. Como se
representa en la figura 1, la aguja de la válvula 26 se encuentra
en la posición retraída o abierta, para permitir el flujo de
material plástico fundido a través de la tobera 12 y al interior de
la cavidad del molde 16.
La aguja de la válvula 26 se encuentra en una
porción extrema de un vástago alargado 28 que tiene su extremo
opuesto conectado con un pistón móvil 30 que está recibido de
manera deslizante dentro de un cilindro exterior 32. Una primera
pared extrema 34 cierra uno de los extremos del cilindro exterior 32
para definir con el pistón 30 una cámara 36 para el extremo de la
cabeza. Una segunda pared extrema 38 cierra el extremo opuesto del
cilindro exterior 32 para definir con el pistón 30 una cámara 40
para el extremo del vástago. La segunda pared extrema 38 puede
estar formada por una placa 42, que forma parte de un conjunto de
múltiples placas para confinar el accionador 10. Como se muestra, el
accionador 10 está ajustado en un ánima de tamaño adecuado de una
placa intermedia 44 unida a la placa 42, y una placa superior 45
está unida a la placa intermedia 44 para contener la totalidad del
accionador 10. La placa 42 que define la segunda pared extrema 38
está asegurada de manera adecuada con respecto a la tobera 12 en el
elemento 18 del molde, de modo que el vástago 28 y la aguja de la
válvula 26 quedan en una orientación adecuada con respecto al
asiento 46 de la válvula en la tobera 12. Como se muestra, el
asiento 46 de la válvula incluye un pasadizo ahusado que diverge
desde la compuerta 22 hacia un ánima cilíndrica 48 que interconecta
con el pasadizo 14.
El cilindro exterior 32 incluye un primer
orificio 50 y un segundo orificio 52, cada uno de los cuales está
adaptado de manera alternativa para entrar en comunicación con una
fuente de fluido a presión (no mostrada), tal como gas a presión o
fluido hidráulico a presión, y con un depósito de fluido a presión
más baja (no mostrado). Las conexiones entre los orificios 50, 52 y
la fuente de fluido a presión y el depósito de fluido a presión más
baja, respectivamente, se pueden efectuar a través de una válvula
de control del flujo reversible adecuada (no mostrada) de un tipo
que ya resulta bien conocido para los expertos en la materia.
El primer orificio 50 se extiende sólo
parcialmente a través de la pared lateral 54 del cilindro exterior
32 y termina en un canal 56 que se extiende en una dirección axial
dentro de la pared lateral 54 y hacia la pared extrema 34. El canal
56 desemboca en la cámara 36 para el extremo de la cabeza en una
primera abertura 37 para permitir la comunicación de fluido entre
la cámara 36 para el extremo de la cabeza y el primer orificio 50.
Una primera cámara anular 118 está prevista en el extremo del canal
56 opuesto a la abertura 37 para permitir la comunicación de fluido
entre el canal 56 y el interior del pistón 30, para los fines que
serán explicados más adelante. Igualmente, extendiéndose a través de
la pared lateral 54 del cilindro, se encuentra un pasadizo o
abertura de ventilación 41 para ventilar la cámara 40 para el
extremo del vástago a la atmósfera ambiental.
El segundo orificio 52 se extiende a través de la
pared lateral 54 del cilindro exterior 32 para proporcionar
comunicación, alternativamente, entre el interior del cilindro 32 y
respectivamente la fuente de fluido a presión (no mostrada) y el
depósito de fluido a presión más baja (no mostrado). El segundo
orificio 52 está separado axialmente a lo largo del cilindro 32
desde el primer orificio 50 y está situado entre el primer orificio
50 y la primera pared extrema 34.
Situado dentro del cilindro exterior 32 se
encuentra un manguito 60 de soporte del vástago que pasa a través
de la segunda pared extrema 38 y está conectado rígidamente en la
placa 42. El manguito de soporte 60 define un ánima 62 dentro de la
cual está dispuesto el vástago 28 de manera axialmente deslizante,
y se extiende al interior del cilindro exterior 32 para terminar en
una pared divisora interna 64 que se extiende transversalmente. La
pared divisora 64 consiste en un elemento en forma de disco que
tiene un borde periférico 66 que está separado interiormente de la
superficie interior de la pared lateral 54 del cilindro. El borde
periférico 66 incluye un rebajo anular 68 para recibir un anillo
obturador periférico 70. La pared divisora 64 incluye también un
rebajo anular interior 72 para recibir un anillo obturador interior
74 para efectuar un contacto estanco con la superficie exterior del
vástago 28.
El pistón 30 es una estructura hueca,
generalmente cilíndrica, recibida dentro del cilindro exterior 32
para asumir movimiento de deslizamiento axial a lo largo de la
superficie interior del mismo. El pistón 30 incluye una pared
extrema anular 76 que se extiende transversalmente por el interior
del cilindro exterior 32 entre la superficie interior de la pared
lateral 54 del cilindro y el manguito de soporte 60. La pared
extrema 76 del pistón incluye un rebajo anular 78 para recibir un
anillo obturador anular 80 que puede deslizar a lo largo de la
superficie exterior del manguito de soporte 60 y que se acopla de
forma estanca con la superficie exterior del manguito de soporte 60,
y un rebajo periférico exterior 82 para recibir un primer anillo
obturador exterior 84 que puede deslizar a lo largo de la
superficie interior de la pared lateral 54 del cilindro y que se
acopla de forma estanca con la superficie interior de la pared
lateral 54 del cilindro. La pared extrema 76 del pistón está situada
entre la pared divisora 64 y la segunda pared extrema 38 del
cilindro.
Una pared tubular 86 del pistón se extiende
axialmente desde la periferia de la pared extrema 76 del pistón en
posición adyacente y a lo largo de la superficie interior de la
pared lateral 54 del cilindro y hacia la primera pared extrema 34
del cilindro. Un segundo anillo obturador exterior 88 y un tercero
anillo obturador exterior 90 están dispuestos cada uno de ellos en
rebajos anulares 92 y 94, respectivamente, en la periferia exterior
de la pared 86 del pistón en una relación axialmente espaciada con
el primer anillo obturador exterior 84 y en una relación axialmente
espaciada entre sí. Cada uno de los segundo y tercero anillos
obturadores 88, 90 pueden deslizar a lo largo de la superficie
interior de la pared lateral 54 del cilindro y acoplarse de forma
estanca con dicha superficie interior de la pared lateral 54 del
cilindro.
Axialmente separado a lo largo de la pared 86 del
pistón desde la pared extrema 76 del pistón y en el lado opuesto de
la pared divisora 64 respecto de la pared extrema 76 del pistón, se
encuentra una cabeza 96 de pistón que está definida por una pared
transversal que se extiende de un lado a otro del interior de la
pared 86 del pistón. El extremo 98 del vástago 28, opuesto respecto
de la aguja 26 de la válvula, está recibido de manera segura dentro
de la cabeza 96 del pistón, de modo que tanto la cabeza 96 del
pistón como la aguja 26 de la válvula se mueven de forma conjunta.
Si se desea, el extremo 98 del vástago 28 puede estar recibido a
rosca en la cabeza 96 del pistón para permitir el ajuste de la
longitud del vástago 28 que se extiende al interior de la tobera 12.
Como se muestra más claramente en la figura 1b, la superficie
interior de la pared 86 del pistón incluye un escalón radial 100
contra el cual descansa la cabeza 96 del pistón, y un anillo de
retención anular 102 está recibido en una acanaladura periférica
interior 104 formada en la superficie interior de la pared 86 del
pistón, para retener la cabeza 96 del pistón en posición con
respecto a la pared 86 del pistón. Por otro lado, la cabeza 96 del
pistón puede incluir también un rebajo periférico exterior 106 para
recibir un anillo obturador anular 108.
Como se aprecia mejor en la figura 4, el volumen
anular entre la pared extrema 76 del pistón y la pared divisora 64
define una primera cámara interior 110 dentro del pistón 30, y el
volumen anular entre la cabeza 96 del pistón y la pared divisora 64
define una segunda cámara interior 112 dentro del pistón 30. La
pared 86 del pistón incluye una abertura de extensión radial 114 que
se extiende desde la periferia exterior de la misma hacia la
segunda cámara interior 112. Si la cabeza 96 del pistón tiene un
grosor axial importante, como se muestra en la figura 1, la cabeza
96 del pistón puede incluir un pasadizo 116 en forma de L para
establecer comunicación de fluido entre la segunda cámara interior
112 y la abertura radial 114.
El diámetro exterior de la pared 86 del pistón
está configurado en cooperación con el diámetro interior de la
pared lateral 54 del cilindro, para establecer un espacio anular
entre ambos, véase las figuras 2 y 3. El espacio anular entre el
primer anillo obturador exterior 84 y el segundo anillo obturador
exterior 88 define una primera cámara anular 118 y el espacio
anular entre el segundo anillo obturador exterior 88 y el tercero
anillo obturador exterior 90 define una segunda cámara anular 120.
A este respecto, la primera cámara anular 118 está en comunicación
fluídica continua con el canal 56 y con ello con el primer orificio
50. De manera similar, la segunda cámara anular 120 está en
comunicación continua con el segundo orificio 52, con la abertura
radial 114 de la pared 86 del pistón y con el pasadizo 116 en forma
de L. Además, la pared 86 del pistón incluye una ranura radial 122
adyacente a la pared extrema 76 del pistón para establecer
comunicación de fluido entre la primera cámara interior 110 y la
primera cámara anular 118.
El accionador 10 se muestra en la figura 1 con el
pistón 30, el vástago 28 y la aguja de la válvula 26 cada uno de
ellos en sus posiciones retraídas, con respecto al cilindro
exterior 32 y al asiento de la válvula 46. En la práctica, para
hacer que la aguja de la válvula 26 y el pistón 30 se muevan desde
sus posiciones retraídas, se introduce fluido a presión a través
del primer orificio 50, mientras que el segundo orificio 52 está en
comunicación fluídica con un depósito de fluido a presión más baja
o similar. La introducción de fluido a presión en el primer
orificio 50 hace que el fluido a presión entre y fluya a través del
canal axial 56 y abertura 37 al interior de la cámara 36 para el
extremo de la cabeza. De manera simultánea, una porción del fluido a
presión fluye a través del extremo opuesto del canal 56 para entrar
en la primera cámara anular 118. El fluido a presión fluye desde la
primera cámara anular 118 a través de la ranura radial 122 y se
dirige al interior de la primera cámara interior 110 dentro del
pistón 30. Por tanto, la cámara 36 para el extremo de la cabeza y
la primera cámara interior 110 se encuentran cada una de ellas a
una presión elevada, con respecto a la cámara 40 para el extremo del
vástago, que está ventilada a la atmósfera a través de la abertura
de ventilación 41, y con respecto a la segunda cámara interior 112,
que está en comunicación fluídica con el depósito de fluido a
presión más baja a través del pasadizo 116 en forma de L, abertura
radial 114, segunda cámara anular 120 y segundo orificio 52.
Las diferencias de presión resultantes que actúan
contra la cabeza 96 del pistón y también contra la pared extrema 76
del pistón hacen que el pistón 30 se mueva hacia la segunda pared
extrema 38 del cilindro 32, lo cual hace que la aguja de la válvula
26 se mueva hacia el exterior con respecto al cilindro exterior 32
desde sus posiciones relativas, como se muestran en la figura 1, a
sus posiciones relativas como las mostradas en la figura 4. Durante
ese intervalo de tiempo, el volumen de la cámara 40 para el extremo
del vástago y de la segunda cámara interior 112 está disminuyendo,
mientras que el volumen de la primera cámara interior 110 y de la
cámara 36 para el extremo de la cabeza está aumentando. Al mismo
tiempo, cualquier fluido dentro de la segunda cámara interior 112
pasa a través del pasadizo 116 en forma de L de la cabeza 96 del
pistón, a través de la abertura radial 114, al interior de la
segunda cámara anular 120 y sale por el segundo orificio 52, el
cual se encuentra a una presión más baja que el primer orificio 50.
La aplicación continua de una mayor presión de fluido en el primer
orificio 50 hará que el pistón 30 se desplace hasta el final de su
carrera de extensión, como se muestra en la figura 5, en cuya
posición la pared extrema 76 del pistón se une a tope con la segunda
pared extrema 38 del cilindro, y el extremo más exterior de la aguja
de la válvula 26 estará contra el asiento de la válvula 46 para
bloquear el flujo a través de la compuerta 72. Para evitar la
resistencia que de otro modo actuaría contra la pared extrema 76
del pistón dentro de la cámara 40 para el extremo de la cabeza, el
aire contenido dentro de la cámara 40 es evacuado a través de la
abertura de ventilación 41.
Al objeto de abrir la válvula y permitir el flujo
de material plástico fundido al interior de la cavidad del molde
16, el primer orificio 50 se desconecta de la fuente de fluido a
presión y se pone en comunicación con un depósito de presión más
baja o similar. El segundo orificio 52 se conecta entonces con la
fuente de fluido a presión y el fluido a presión entra en la segunda
cámara anular 120 a través del segundo orificio 52. Desde la
segunda cámara anular 120, el fluido a presión fluye a través de la
abertura radial 114 de la pared 86 del pistón y se dirige a la
segunda cámara interior 112 dentro del pistón 30, imponiendo con
ello una presión más grande contra la superficie interior 124 de la
cabeza 96 del pistón y haciendo que el pistón 30 y la aguja de la
válvula 26 se retraigan al interior del cilindro exterior 32. Como
resultado, la aguja de la válvula 26 se retrae al interior de la
tobera 12 y se aleja de la compuerta 22 para permitir que el
material de moldeo fluya a través de la tobera 12. La menor presión
de aire que de otro modo se generaría dentro de la cámara 40 para
el extremo del vástago se alivia al permitir la entrada de aire del
ambiente en la cámara 40 para el extremo del vástago a través de la
abertura de ventilación 41.
Por tanto, será evidente que el accionador según
la presente invención proporciona una mayor fuerza de salida dentro
del mismo diámetro del cilindro, permitiendo con ello que dicho
accionador pueda ser utilizado en espacios confinados que
excluirían diámetros más grandes del cilindro en el caso de que se
necesitaran fuerzas de accionamiento más elevadas. Si existiera una
limitación de espacio similar pero se necesitara una mayor fuerza de
accionamiento que aquella que sería disponible a través del uso de
un solo pistón, disponiendo sólo de una fuente de presión de fluido
relativamente baja, el accionador según la presente invención
proporcionará una mayor fuerza de accionamiento a dicha presión de
fluido más baja.
La anterior exposición y la modalidad ilustrada
de la invención se han realizado en el contexto del uso del
accionador en una máquina del moldeo por inyección de material
plástico, para controlar el flujo de material plástico fundido desde
una unidad de inyección a una cavidad de molde. En particular, un
accionador que tiene un cilindro operado por fluido a presión que
puede proporcionar un incremento deseado en la fuerza de salida sin
agrandar de manera importante el tamaño del cilindro del
accionador, proporcionando con ello un accionador lineal compacto
para operar una aguja de válvula en una compuerta de válvula de un
conjunto de molde de inyección.
Sin embargo, podrá apreciarse que el uso de dicho
accionador no queda limitado a dicha operación de moldeo. De hecho,
el accionador de la invención se puede emplear en otras
aplicaciones, tales como en herramientas accionadas neumática o
hidráulicamente, en donde el espacio es limitado o en donde las
presiones de fluido disponibles son bajas, pero en donde se
necesitan fuerzas de accionamiento más elevadas. Será evidente para
los expertos en la materia que pueden realizarse diversos cambios y
modificaciones sin desviarse por ello de los conceptos de la
presente invención. Por tanto, se considera que dentro de las
reivindicaciones adjuntas quedan incluidos todos aquellos cambios y
modificaciones que se encuentran dentro del alcance la presente
invención.
Claims (12)
1. Un accionador (10) operado por fluido a
presión que comprende un cilindro exterior tubular (32) que define
una superficie cilíndrica interior, teniendo el cilindro exterior
(32) un eje longitudinal; un pistón (30) dispuesto de manera
deslizante dentro del cilindro exterior (32) para asumir movimiento
axial dentro del mismo, en donde el pistón (30) divide el cilindro
exterior (32) en una cámara (36) para el extremo de la cabeza y una
cámara (40) para el extremo del vástago que está separada
axialmente de la cámara (36) para el extremo de la cabeza, y en
donde el pistón (30) incluye un cilindro interior;
caracterizado porque el accionador (10) comprende además:
a) un vástago (28) fijado al pistón (30),
extendiéndose el vástago (28) desde un extremo del pistón (30) en
una dirección axial con respecto al cilindro exterior (32);
b) una pared divisora (64) que se extiende
transversalmente dentro del cilindro interior y en una posición
axial fija con respecto al cilindro exterior (32), para dividir el
cilindro interior en una primera cámara interior (110) y una
segunda cámara interior (112);
c) un primer conducto de fluido (50, 56) en
comunicación fluídica con la cámara (36) para el extremo de la
cabeza y con la primera cámara interior (110), para mover el pistón
(30) y el vástago (28) en una primera dirección axial con respecto
al cilindro exterior (32), para hacer que el vástago (28) se mueva
en una dirección hacia el exterior con respecto al cilindro
exterior (32), para proporcionar así una carrera de extensión del
vástago cuando se introduce fluido a presión en el primer conducto
de fluido (50, 56); y
d) un segundo conducto de fluido (52, 116) en
comunicación fluídica con la segunda cámara interior (112), para
mover el pistón (30) y el vástago (28) en una segunda dirección
axial con respecto al cilindro exterior (32) y opuesta a la primera
dirección axial, para hacer que el vástago (28) se mueva en una
dirección hacia el interior con respecto al cilindro exterior (32),
para proporcionar así una carrera de retracción del vástago cuando
se introduce fluido a presión en el segundo conducto de fluido (52,
116).
2. Un accionador (10) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el espacio cilíndrico interior es
sustancialmente coaxial con el cilindro exterior (32).
3. Un accionador (10) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el movimiento del pistón (30) dentro del
cilindro exterior (32), en cada dirección axial del cilindro
exterior (32), queda limitado por la pared divisora (64).
4. Un accionador (10) según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pared divisora (64) es un elemento en
forma de disco y tiene una superficie periférica (66) que está
separada hacia el interior de la superficie cilíndrica interior del
cilindro exterior (32).
5. Un accionador (10) según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pared divisora (64) está soportada de
un elemento de soporte (60) que se extiende axialmente y que está
en una posición fija con
respecto al cilindro exterior (32).
respecto al cilindro exterior (32).
6. Un accionador (10) según la reivindicación 5,
caracterizado porque el elemento de soporte (60) incluye un
pasadizo interior (62) que se extiende axialmente para recibir y
soportar de manera deslizante el vástago (28).
7. Un accionador (10) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el pistón (30) incluye una faldilla que
se extiende axialmente (86) y que tiene un superficie exterior
separada de la superficie cilíndrica interior del cilindro exterior
(32), para proporcionar una primera cámara anular (118) entre ambas
que está en comunicación fluídica con un primer orificio (50)
formado en el cilindro exterior (32), y en donde la extensión
axial de la primera cámara anular (118) está definida por un par de
elementos obturadores separados axialmente (84, 88) dispuestos
sobre la superficie exterior del pistón (30).
8. Un accionador (10) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el pistón (30) incluye una faldilla que
se extiende axialmente (86) y que rodea a la segunda cámara
interior (112) y porque la faldilla (86) incluye un pasadizo de
fluido (114) que se extiende desde una superficie exterior de la
faldilla (86) a la segunda cámara interior (112), para definir un
porción del segundo conducto de fluido (52, 116).
9. Un accionador (10) según la reivindicación 8,
caracterizado porque la superficie exterior de la faldilla
(86) está separada de la superficie de la pared cilíndrica interior
del cilindro exterior (32), para definir una segunda cámara anular
(120), y en donde la segunda cámara anular (120) está en
comunicación fluídica con un segundo orificio (52) formado en el
cilindro (32) para definir una segunda porción del segundo conducto
de fluido (52, 116).
10. Un accionador (10) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el pistón (30) incluye una faldilla que
se extiende axialmente (86) que rodea a la segunda cámara interior
(112) y porque la faldilla (86) incluye un pasadizo de fluido (114)
que se extiende desde una superficie exterior de la faldilla (86) a
la segunda cámara interior (112), para definir un porción del
segundo conducto de fluido (52, 116), y en donde la superficie
exterior de la faldilla (86) está separada de la superficie de la
pared cilíndrica interior del cilindro exterior (32), para definir
una segunda cámara anular (120), y en donde la segunda cámara
anular (120) está en comunicación fluídica con un segundo orificio
(52) formado en el cilindro (32), para definir una segunda porción
del segundo conducto de fluido (52, 116).
11. Un accionador (10) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el pistón (30) incluye un vástago (28)
que está conectado operativamente con un elemento de válvula
(26).
12. Un accionador (10) según la reivindicación
11, caracterizado porque el elemento de válvula (26) es una
válvula de compuerta para controlar el flujo de material plástico
fundido a una compuerta del molde (22) conectada con una cavidad de
molde (16).
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