ES2237705T3 - Dispositivo de apriete y unidad de reglaje. - Google Patents
Dispositivo de apriete y unidad de reglaje.Info
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Abstract
Dispositivo de apriete para un vástago (3) de desplazamiento axial y/o giratorio con una cubierta (2), un casquillo de apriete (4) fijado en ella en dirección axial, un pistón tensor (5) que se desplaza dentro de la cubierta en forma de cilindro y un dispositivo de resorte que pretensa el pistón (5) en dirección al casquillo de apriete (4) en posición de enclavamiento, caracterizado porque está provisto, como mínimo, de un resorte de disco helicoidal (6, 6¿, 6¿¿, 19) a modo de dispositivo de resorte, que en caso de rotura garantiza la fuerza de retención y una carrera de trabajo.
Description
Dispositivo de apriete y unidad de reglaje.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de apriete con las características del concepto general de la
reivindicación 1, así como a un dispositivo de ajuste,
particularmente un cilindro de trabajo con un vástago de pistón.
Los dispositivos de apriete para vástagos con
desplazamiento axial, por ejemplo, vástagos de pistón de cilindros
de trabajo o, también, vástagos fijos, son conocidos. Un dispositivo
de apriete de este tipo se describe en la patente DE 37 07 046 A1.
Los dispositivos de apriete de este tipo están unidos, mediante una
pieza móvil o aparato, al vástago que se va a inmovilizar y la
fuerza de apriete se produce por medio, por ejemplo, de un pistón
tensor con cono interior y un casquillo de apriete con cono
exterior. Puesto que la fuerza de apriete depende directamente de la
fuerza elástica, para obtener una gran fuerza de retención o de
apriete, en el estado de la técnica se utilizan generalmente grupos
de resortes de disco dispuestos, según las necesidades, en línea en
sentido alternativo o en varias hileras y en sentido coaxial.
El funcionamiento con grandes fuerzas es el
siguiente: para soltar el casquillo de apriete del vástago, el
pistón tensor se desplaza con presión hidráulica contra la fuerza
elástica del dispositivo de resorte, de modo que el casquillo de
apriete se separa de su cono exterior, quedando liberado el vástago.
Para aplicar el efecto de apriete, es decir, para volver a dar
admisión al cono exterior del casquillo, se retira la presión
hidráulica, de modo que la fuerza elástica del dispositivo de
resorte pueda surtir efecto.
Los problemas en este tipo de dispositivos de
apriete se presentan, sobre todo, cuando se rompe uno de los
resortes de disco que forman parte del dispositivo de resorte
porque, como consecuencia de la rotura, todo el grupo de resortes
pierde gran parte de su tensión previa. Con ello se pierde la
capacidad de ceder fuerza al pistón tensor y, como consecuencia, se
reduce considerablemente la fuerza de apriete y/o retención.
Por otro lado, las asociaciones que se ocupan de
la seguridad en el trabajo, como la asociación profesional para la
aplicación de dispositivos de bloqueo y alta sujeción de efecto
elástico para prensas y máquinas de moldeo por inyección, exigen que
no se pierda la seguridad de funcionamiento ni siquiera en caso de
rotura de un resorte, es decir, que se mantenga la fuerza de
retención del dispositivo de apriete y, con ello, también la
carrera. Particularmente, en el área mencionada de las prensas y
máquinas de moldeo por inyección en las que los dispositivos de
apriete y retención deben soportar fuerzas muy grandes con peligro
para la vida del personal operario, el cumplimiento de la exigencia
de estas asociaciones es esencial y decisiva para que se apruebe y
autorice la aplicación de un dispositivo de apriete.
En el pasado, para cumplir con esta exigencia,
los dispositivos de apriete se equipaban con una disposición de
mordazas que hacía posible una sujeción segura de un vástago de
pistón hidráulico. Tal disposición de mordazas de sujeción se
conoce, por ejemplo, en la DE-OS 23 33 491. El
inconveniente de estas disposiciones es que, en la práctica, al
utilizar mordazas de sujeción, y debido a las fuerzas que se
generan, a menudo las fijaciones, dependiendo del tamaño de las
fuerzas creadas y absorbidas, sólo pueden aflojarse con esfuerzo y
si la sujeción es excesiva, pueden provocar daños o incluso la
rotura del dispositivo.
Por el contrario, aquí se propone, conforme a la
invención, un dispositivo de apriete con las características de la
reivindicación 1 y un dispositivo de ajuste con un dispositivo de
resorte y/o de apriete.
Por consiguiente, un dispositivo de apriete para
un vástago de desplazamiento axial y/o giratorio conforme a la
invención comprende una cubierta, un casquillo de apriete fijado en
ella en sentido axial, un pistón tensor que se desplaza por la
cubierta conformada como cilindro y al menos un resorte de disco
helicoidal que, en estado de enclavamiento, pretensa el pistón en
dirección al casquillo de apriete.
Los resortes de disco helicoidales, propiamente,
se conocen por la DE 29 1604460 A1. Allí se hace referencia a dos
resortes de disco enrollados en sentido oblicuo y de canto al eje
central, atornillados en sentido opuesto, de manera que la cinta
plana de las espiras, que al atornillar los resortes adopta una
forma en V, se carga a modo de columna de resorte.
El dispositivo de apriete conforme a la invención
con resortes de disco helicoidales tiene la gran ventaja de que,
incluso en caso de rotura de un resorte, no se pierde carrera y, de
este modo, la fuerza elástica ajustada apenas varía. Esta propiedad
aporta al dispositivo de apriete, en el que la fuerza de retención
se genera a partir de la fuerza elástica, un alto grado de seguridad
de funcionamiento, de modo que, por ejemplo, se cumplen las
disposiciones de la asociación profesional para la aplicación de
dispositivos de bloqueo y alta sujeción de efecto elástico para
prensas y máquinas de moldeo por inyección.
Otras ventajas de la invención son:
- Curvas características de elasticidad más
favorables para un espacio de rebote igual.
- La tensión previa se reduce hasta un 10%, de lo
que se deriva una menor presión de enclavamiento, ya que apenas hay
fricción.
- No se produce desgaste en los puntos de
apoyo.
- La fabricación en una sola pieza de material de
banda con una orientación ininterrumpida de las fibras influye
positivamente sobre la vida útil del elemento de resorte.
- De una ejecución en una sola pieza se derivan
ventajas a la hora del montaje y se evita el riesgo de confusión en
la disposición de cada uno de los resortes de disco en capas en el
grupo de resortes.
- No son necesarios agentes lubricantes.
- Los resortes de disco helicoidales son más
económicos.
Ensayos de fatiga de más de 2 millones de
alternancias de carga confirman perfectamente la idoneidad de los
resortes de disco helicoidales para dispositivos de apriete.
Como especialmente ventajosa se presenta una
disposición conforme a la invención de varios resortes de disco
helicoidales paralela al eje, en torno al vástago que se va a
inmovilizar. Con esta disposición, la fuerza elástica total
necesaria se distribuye entre los múltiples resortes. De este modo
es posible utilizar resortes de diámetro relativamente pequeño,
incluso en aplicaciones que exigen una gran tensión previa. Esta
disposición conforme a la invención es la única que hace posible
aplicar resortes de disco helicoidales en aplicaciones como esta, ya
que, por motivos de producción, sólo se suministran resortes de
disco helicoidales como muelles simples de un tamaño de hasta
aproximadamente 50 mm. Gracias a esta solución, a partir de ahora es
posible realizar también dispositivos de apriete de gran efecto
elástico. Por la deficiencia de tamaño, hasta ahora, los resortes
tenían que ser impulsados hidráulicamente, con lo que se reducía la
seguridad de funcionamiento. Otro aspecto para aumentar la seguridad
de funcionamiento es que en esta disposición en columnas de resorte
múltiples se garantiza la seguridad, incluso cuando falla totalmente
una de las columnas, porque en una disposición como esta el resto de
las columnas aportan la fuerza de retención necesaria.
Con las unidades de resortes de disco
helicoidales más pequeñas distribuidas en torno al vástago se pueden
obtener curvas características de elasticidad aún más ventajosas.
Para obtener la mejor curva característica de elasticidad para
dispositivos de apriete de iguales dimensiones, en otro
acondicionamiento de la invención se pueden prever entalladuras en
el pistón tensor y/o en una de las tapas del dispositivo, para
alojar uno o los dos extremos de, por lo menos, un resorte de disco
helicoidal. En otro acondicionamiento se han previsto escotaduras
locales con un perfil de segmento circular en una cavidad de la
cubierta que aloja el dispositivo de resorte.
En el acondicionamiento de la invención, por lo
menos un resorte de disco helicoidal es guiado por un perno que tan
sólo guía el resorte por la zona de sus extremos en su diámetro
interior. De este modo, la fricción es insignificante porque la guía
sólo se realiza por la zona de compresión.
En otro acondicionamiento ventajoso de la
invención, por lo menos un resorte de disco helicoidal está
dispuesto en dirección coaxial respecto del vástago que se va a
inmovilizar. Con este acondicionamiento es posible conformar de una
manera sencilla dispositivos de apriete de hasta un máximo de 50 mm.
También aquí, prever entalladuras en el pistón tensor y/o en una
tapa del dispositivo de apriete para alojar uno o los dos extremos
del resorte de disco helicoidal supone una ventaja para la
adaptación de la curva característica de elasticidad en relación con
el espacio necesario.
En el acondicionamiento de la invención, por lo
menos un resorte de disco helicoidal actúa directamente sobre
casquillo de apriete, cuyo cono exterior admite el correspondiente
cono interior de la cubierta y cuyo diámetro interior se reduce
debido al desplazamiento axial en estado de enclavamiento, de lo que
se deriva el bloqueo del vástago móvil.
De la descripción y los dibujos adjuntos se
desprenden otras ventajas y acondicionamientos de la invención.
Se entiende que las características anteriormente
mencionadas y las que se aclararán a continuación no sólo son
aplicables en la combinación mencionada en cada caso, sino también
pueden utilizarse en otras combinaciones o individualmente, sin
abandonar el marco de la presente invención.
En los dibujos se representa esquemáticamente la
invención en diversos ejemplos de ejecución. A continuación se
procederá a su descripción detallada, teniendo en cuenta los
dibujos.
Figura 1: muestra esquemáticamente una sección
longitudinal de un dispositivo de apriete conforme a la
invención.
Figura 1a: muestra una sección longitudinal de un
dispositivo de apriete conforme a la invención según la figura 1, en
la que se representan dos ejemplos de ejecución diferentes de la
disposición de una columna de resortes de disco helicoidales, uno a
cada lado de la línea longitudinal central.
Figura 2: muestra esquemáticamente una sección
longitudinal de un dispositivo de apriete conocido por el estado de
la técnica.
Figura 3: muestra una vista superior de un
dispositivo de apriete conforme a la invención con resortes de disco
helicoidales distribuidos en torno al vástago.
Figura 3a: muestra una sección transversal del
dispositivo de apriete de la figura 1a de la altura de los resortes
de disco helicoidales.
Figura 4: muestra una vista lateral de una
sección parcial de un resorte de disco helicoidal guiado por un
perno, tan sólo por la zona de compresión del resorte en su diámetro
interior.
Figura 5: muestra una vista lateral de una
sección parcial de un resorte de disco helicoidal guiado por una
cavidad/entalladura, tan sólo en la zona de compresión en su
diámetro exterior.
Figura 6: muestra una sección longitudinal de un
dispositivo de apriete con un resorte de disco helicoidal en
posición coaxial respecto del vástago que se va a inmovilizar.
La figura 2 muestra un dispositivo de apriete
como los conocidos por el estado de la técnica, particularmente por
la DE 37 070 46 A1. El dispositivo de apriete conocido 8 dispone de
una cubierta de tres piezas 9 en la que es posible inmovilizar,
mediante un casquillo de apriete 11, un vástago 10. Esta
inmovilización tiene lugar mediante un pistón tensor 12 provisto de
una tensión previa gracias a la admisión de un grupo de resortes de
disco 13 dispuesto en sentido coaxial. Para aflojar el casquillo de
apriete 11 se alimenta el pistón 12 con un medio de presión, de modo
que la fuerza ejercida por este medio se opone a la tensión previa
del grupo de resortes 13.
De este modo, el grupo de resortes está
permanentemente pretensado, tanto cuando se encuentra en posición de
apriete como cuando está en posición de aflojamiento, es decir,
todos los resortes de disco que forman el grupo están pretensados en
el mismo valor, siendo mayor la tensión previa en posición de
aflojamiento. Puesto que los resortes de disco están posicionados
uno detrás de otro en una formación simple, cada muelle cede toda la
tensión previa al pistón tensor.
Si se rompe un resorte, todo el grupo pierde gran
parte de la tensión previa y, con ello, la capacidad de ceder fuerza
al pistón. De este modo se reduce considerablemente la fuerza de
apriete y/o de retención.
En caso de múltiples resortes de disco
entrepuestos en sentido coaxial, si uno de ellos se rompe, se
produce un efecto parecido, encontrando esta disposición escasa
aplicación en la práctica, debido a la fuerte fricción a que están
sometidas las superficies de los muelles en contacto, que puede dar
lugar a corrosión por fricción.
Por el contrario, la figura 1 muestra una sección
longitudinal de un dispositivo de apriete 1 conforme a la invención.
El dispositivo de apriete conforme a la invención 1 está también
formado por una cubierta de tres piezas 2 en la que es posible
inmovilizar un vástago 3, por medio un casquillo de apriete 4. Esta
inmovilización tiene lugar mediante un pistón tensor 5 admitido por
varios resortes de disco 6 dispuestos en torno al vástago 3 en
sentido paralelo al eje. Los resortes de disco helicoidales 6
dispuestos en torno al vástago 3 en sentido paralelo al eje producen
la tensión previa o fuerza de apriete necesaria para el casquillo de
apriete 4. Para regular la tensión previa especificada se prevén
arandelas de ajuste 7 que se colocan entre cada una de las columnas
de resortes y el pistón tensor.
La disposición geométrica de los resortes de
disco helicoidales 6 conforme a la invención se representa, vista
desde arriba, en la figura 3.
La figura 1a muestra una sección longitudinal de
un dispositivo de apriete conforme a la invención, en la que se
representa un ejemplo de ejecución de la disposición y guía de los
resortes de disco helicoidales diferente a cada uno de los lados de
la línea longitudinal central.
En el ejemplo de ejecución representado a la
izquierda de la línea longitudinal central de la figura 1a se prevé
una escotadura 21 en forma de segmento circular en un tubo 24 que
forma la pared o estructura de la cubierta, en la que se extiende
parte del perímetro de los resortes de disco helicoidales 6'.
Gracias a las escotaduras 21 es posible utilizar resortes de disco
helicoidales de gran diámetro, con lo que con una cubierta del
dispositivo de apriete del mismo tamaño, es decir, con un
dispositivo de apriete de las mismas dimensiones externas, es
posible utilizar resortes de disco helicoidales de mayor diámetro y,
de este modo, producir una mayor tensión previa. En la figura 3a se
muestra el acondicionamiento descrito visto desde arriba, con las
escotaduras 21 en forma de segmento circular.
Otro ejemplo de ejecución se representa a la
derecha de la línea longitudinal central de la figura 1a. En este
ejemplo se prevén entalladuras 22 en el pistón tensor 5 y en una
tapa de la cubierta 20 que dan cabida a los extremos de los resortes
de disco helicoidales 6''. De este modo es posible utilizar - de
nuevo con las mismas dimensiones externas del dispositivo de apriete
- resortes de disco helicoidales más largos 6''. Una vista superior
de este acondicionamiento se muestra, igualmente, en la figura 3a, a
la derecha de la línea longitudinal central.
La guía de los resortes de disco helicoidales 6,
6', 6'' tiene lugar, por ejemplo, a través de pernos dispuestos en
posición coaxial en el interior de los resortes. Conforme a la
invención, estos pernos-guía están provistos, en la
zona de los extremos 14, 15 de los resortes de disco helicoidales,
de resaltos que sobresalen cuyo diámetro exterior se corresponde
aproximadamente con el diámetro interior de los resortes de disco
helicoidales, de modo que sólo tiene lugar una guía a través de los
pernos 18 en la zona de compresión 14 y 15 (véase la figura 4). De
este modo se reduce considerablemente la fricción.
También es posible guiar, conforme a la
invención, los resortes de disco helicoidales por su diámetro
exterior, en lugar de por el interior. Esto es posible colocando un
resorte de disco helicoidal 6 en una cavidad 26 cuyo diámetro
interior en la zona de compresión 16, 17 muestra estrechamientos
cuya abertura interior se corresponde aproximadamente con el
diámetro exterior del resorte de disco helicoidal 6, de modo que
éste es guiado por la zona de los estrechamientos (véase la figura
5). Claro está que este tipo de guía es posible también a través de
dos cavidades que, en cada caso, sólo rodearían a uno de las dos
zonas de compresión 16 ó 17 y admitirían el diámetro exterior de las
zonas de compresión para la guía. Estas dos cavidades pueden ser,
por ejemplo, las entalladuras 22 que se representan en la figura
1a.
Por último, la figura 6 muestra una sección
longitudinal de un dispositivo de apriete en el que un resorte de
disco helicoidal 19 está dispuesto en posición coaxial respecto del
vástago 3.
Claims (10)
1. Dispositivo de apriete para un vástago (3) de
desplazamiento axial y/o giratorio con una cubierta (2), un
casquillo de apriete (4) fijado en ella en dirección axial, un
pistón tensor (5) que se desplaza dentro de la cubierta en forma de
cilindro y un dispositivo de resorte que pretensa el pistón (5) en
dirección al casquillo de apriete (4) en posición de enclavamiento,
caracterizado porque está provisto, como mínimo, de un
resorte de disco helicoidal (6, 6', 6'', 19) a modo de dispositivo
de resorte, que en caso de rotura garantiza la fuerza de retención y
una carrera de trabajo.
2. Dispositivo de apriete según la reivindicación
1, caracterizado porque al menos un resorte de disco
helicoidal (19) está dispuesto en posición coaxial respecto del
vástago (3) que se va a inmovilizar.
3. Dispositivo de apriete caracterizado
porque para la distribución de una tensión previa sobre el
dispositivo de apriete se han dispuesto varios resortes helicoidales
(6, 6', 6'') en paralelo al eje, en torno al perímetro del
vástago.
4. Dispositivo de apriete según la reivindicación
2 o 3, caracterizado porque en el pistón tensor (5) y/o en
una tapa (20) del dispositivo se han dispuesto entalladuras (22)
para alojar uno o los dos extremos de al menos un resorte helicoidal
(6'').
5. Dispositivo de apriete según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un
resorte helicoidal está fabricado con dos resortes de fleje
helicoidales de compresión iguales, atornillados uno dentro del otro
y con una sección transversal semejante a la del resorte de
disco.
6. Dispositivo de apriete según la reivindicación
3, caracterizado porque al menos un resorte de disco
helicoidal va guiado por un perno que tan sólo guía al resorte de
disco helicoidal por la zona de los extremos del resorte en su
diámetro interior.
7. Dispositivo de apriete según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la guía de
al menos un resorte de disco helicoidal tiene lugar por el diámetro
exterior, sólo por la zona de los extremos del resorte.
8. Dispositivo de apriete según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un
resorte de disco helicoidal actúa directamente sobre el casquillo de
apriete, cuyo cono exterior admite un cono interior de la cubierta
ajustado a él y cuyo diámetro interior se reduce debido al
desplazamiento axial en estado de enclavamiento, de lo que resulta
una inmovilización del vástago desplazado.
9. Dispositivo de apriete según la reivindicación
3, caracterizado porque en una cavidad de la cubierta que
aloja el dispositivo de resorte se han previsto escotaduras (21) en
forma de segmento circular.
10. Dispositivo de ajuste, particularmente un
cilindro de trabajo, con un vástago de pistón, caracterizado
por un dispositivo de apriete según una de las reivindicaciones 1 a
9.
Applications Claiming Priority (2)
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