ES2245295T3 - Valvula y sistema de control integrable en un dispositivo de apriete. - Google Patents
Valvula y sistema de control integrable en un dispositivo de apriete.Info
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Abstract
Un dispositivo de apriete (57) que incluye al menos un brazo de apriete (80) que puede desplazarse entre una posición de apriete y una posición de aflojamiento en respuesta al desplazamiento de un accionador, pudiendo desplazarse este accionador entre un primer y segundo fin de carrera, caracterizado porque el dispositivo de apriete incluye además: un sistema de control de las válvulas y de posición (56) que incluye un medio de ajuste selectivo de la posición de apriete y la posición de aflojamiento cuando el accionador se encuentra entre los finales de carrera primero y segundo de su desplazamiento, en el que los medios de ajuste incluyen un medio (90) para detectar la posición del brazo (80) del dispositivo de apriete o del accionador, los medios (32, 34, 48, 52, 72 o 74) que sirven para controlar el desplazamiento del accionador y un circuito de control electrónico (84) en comunicación con el sensor (90) y los medios de control (32, 34, 48, 52, 72 o 74) para seleccionar la posición de apriete o de aflojamiento.
Description
Válvula y sistema de control integrable en un
dispositivo de apriete.
La presente invención se refiere a los
dispositivos de apriete industriales que llevan al menos un brazo de
apriete.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
sistema 8 típico de válvula y cilindro que es común en la técnica de
los dispositivos de apriete industriales. En particular, lleva un
cilindro hueco 10 que tiene un primer extremo 14 y un segundo
extremo 16. Dentro del cilindro 10, se encuentra un pistón (no
mostrado) que puede desplazarse entre una primera posición límite
una segunda posición límite. El pistón va unido a una varilla 12 que
sobresale por el segundo extremo 16. La varilla 12 va generalmente
unida a un conjunto de articulación (no mostrado), al que va unido
un eje (no mostrado) en rotación. Generalmente un brazo de apriete
(no mostrado) va montado en el eje de modo fijo.
En el primer extremo 14 y el segundo extremo 16
del cilindro 10, o cerca de ellos, se encuentran dos interruptores
de proximidad 18. Estos dos interruptores de proximidad 18 sirven
para proporcionar una indicación indirecta de la posición rotacional
del brazo de apriete detectando si el pistón (o varilla 12) está en
la primera posición límite (posición retraída) o la segunda posición
límite (posición extendida). Generalmente, el cilindro 10, junto con
los interruptores de proximidad 18, necesita uno o más cables 19
eléctricos y/o de control.
La varilla 12 y el pistón (no mostrado) definen
conjuntamente un área de paso total (no mostrada) y un área anular
(no mostrada) en los lados opuestos del pistón dentro del cilindro
10. Desde las dos áreas de paso total y anular dentro del cilindro
10, una primera tubería de aire 20 y una segunda tubería de aire 21
están dirigidas a un sistema de válvula de aire 24 que está situado
a distancia del cilindro 10.
El sistema de válvula de aire 24 generalmente
tiene uno o más orificios de evacuación en los que van incorporados
uno o más silenciadores 26. Además, el sistema de válvula de aire 24
dispone de una tubería 28 principal neumática de suministro de aire
y un cable 30 eléctrico y/o control.
El sistema 8 típico de válvula y cilindro, como
se ha descrito anteriormente presenta ciertos inconvenientes.
En primer lugar, por ejemplo, la ubicación del
sistema 24 de válvula de aire a distancia del cilindro 10 puede
originar dificultades no deseables si se requiere un control local
del cilindro 10 y el brazo de apriete asociado.
En segundo lugar, la ubicación del sistema 24 de
válvula de aire a distancia del cilindro 10 también, en muchos
casos, obliga a utilizar innecesariamente múltiples cables
eléctricos y/o control y tuberías de aire en las dos ubicaciones
separadas. La diversidad innecesaria de cables eléctricos y/o de
control puede ser especialmente problemática en un entorno de
fabricación en el que se utilicen muchos dispositivos de apriete
simultáneamente. En tercer lugar, la ubicación del sistema 24 de
válvula de aire a distancia del cilindro 10 también crea
innecesariamente problemas adicionales de mantenimiento y reparación
del cilindro 10 y el sistema 24 de válvula de aire en las dos
ubicaciones separadas. En cuarto lugar, la ubicación del sistema 24
de válvula de aire a distancia del cilindro 10 utiliza sólo
aproximadamente el 20% del aire comprimido en el sistema 8.
También es un inconveniente de las disposiciones
de apriete conocidas que las posiciones de apriete y aflojamiento
del brazo de apriete están predeterminadas por los finales de
carrera primero y segundo del recorrido del accionador.
La patente US 4 021 027 (BLATT) presenta un
dispositivo de apriete que dispone de un brazo de apriete que puede
desplazarse entre una posición de apriete y una posición de
aflojamiento en respuesta al desplazamiento de un accionador entre
los finales de carrera primero y segundo. El dispositivo de apriete
incluye pre-topes mecánicos que se engranan con una
parte del brazo de apriete cuando se aproxima a una posición de
apriete para eliminar el juego en el sistema. La posición del
pre-tope ajustable pero solamente dentro de límites
reducidos.
De este modo, existe una necesidad actual en la
técnica de eliminar los inconvenientes y problemas asociados al
sistema de cilindro y válvula de aire que se encuentran en
ubicaciones distantes entre sí. También existe la necesidad de
proporcionar un dispositivo de apriete en el que exista una mayor
flexibilidad de ajuste de las posiciones de apriete y de
aflojamiento del brazo de apriete.
Según un primer aspecto de la invención, se
proporciona un dispositivo de apriete que tiene al menos un brazo de
apriete que puede desplazarse entre una posición de apriete y una
posición de aflojamiento en respuesta al desplazamiento de un
accionador, estando caracterizado el accionador desplazable entre
los finales de carrera primero y segundo porque el dispositivo de
apriete incluye además: un sistema de control de las válvulas y de
posición que incluye los medios para fijar de modo selectivo al
menos una de las posiciones de apriete y de aflojamiento en una
posición del accionador entre los finales de carrera primero y
segundo de su desplazamiento, en el que el medio de ajuste incluye
un medio para detectar una posición de uno de los brazos de apriete
y el accionador, un medio para controlar el desplazamiento del
accionador y un circuito de control electrónico en comunicación con
el medio de detección y el medio de control para seleccionar al
menos una de las posiciones de apriete y aflojamiento.
El medio de detección de una posición de uno de
los brazos de apriete y el accionador puede ser un sensor de
posición giratorio o un sensor de posición lineal absoluta. Según
una realización preferente, el dispositivo de apriete incluye además
un eje giratorio que conecta el accionador y el brazo de apriete,
detectando el medio sensor una posición del eje.
En una realización preferente, el accionador
puede desplazarse en respuesta a la presión diferencial del fluido
en las cámaras primera y segunda ubicadas en los lados opuestos del
accionador y el medio de control incluye un medio para ajustar la
presión del fluido en las cámaras primera y segunda.
En una realización particularmente preferente, el
medio para ajustar la presión del fluido incluye un medio para
detectar la presión del fluido en las cámaras primera y segunda.
El medio para ajustar la presión del fluido puede
comprender una fuente de fluido presurizado y una válvula de control
para comunicar selectivamente una de las cámaras primera y segunda
con la fuente de fluido presurizado y para evacuar selectivamente el
fluido presurizado de las otras cámaras primera y segunda.
Preferiblemente, el medio para ajustar la presión
del fluido incluye un medio para ajustar selectivamente el fluido
presurizado dentro de las cámaras primera y segunda
independientemente entre ellas.
El medio para ajustar la presión del fluido puede
comprender una primera válvula de 3 vías que disponga de un primer
orificio conectado a la primera cámara, un segundo orificio
conectado a una fuente de fluido presurizado y un tercer orificio
conectado a un orificio de evacuación; y una segunda válvula de 3
vías que incluya un primer orificio conectado a la segunda cámara,
un segundo orificio conectado a una fuente de fluido presurizado y
un tercer orificio conectado a un orificio de evacuación.
Preferiblemente, el dispositivo de apriete
también incluye medios para controlar selectivamente una velocidad
de desplazamiento del accionador cuando éste se desplaza entre los
finales de carrera primero y segundo.
El dispositivo de apriete también puede incluir
un medio para calcular la velocidad de desplazamiento del
accionador.
El dispositivo de apriete puede formar parte de
un sistema de apriete en red que incluya diversos dispositivos de
apriete accionados en respuesta al fluido presurizado teniendo cada
uno de los diversos dispositivos de apriete un sistema independiente
de control de las válvulas y/o de posición.
Preferiblemente, el sistema de apriete funciona
en respuesta al sistema de válvula para controlar un accionador que
incluye un pistón que puede desplazarse dentro de una carcasa y que
define las cámaras primera y segunda, comprendiendo el sistema de
válvula al menos un medio de control de caudal para controlar
selectivamente el caudal de una corriente de fluido con relación a
una de las cámaras primera y segunda; y en el que el sistema incluye
además un circuito de control electrónico que funciona asociado a un
accionador para controlar el desplazamiento del pistón dentro de la
carcasa con al menos un regulador de caudal; y un sensor de posición
para detectar la posición del pistón dentro de la carcasa.
Otros fines, ventajas y aplicaciones de la
presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica
mediante la lectura de la siguiente descripción sobre el mejor modo
de poner en práctica la invención junto con los planos que la
acompañan.
La descripción siguiente hace referencia a los
planos que la acompañan en los que los números de referencia indican
las partes mediante las diferentes varias vistas, y en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
sistema característico de válvula y cilindro que es común en la
técnica de los dispositivos de apriete industriales.
La Figura 2 es un diagrama de flujo neumático que
representa una parte de una realización básica de un sistema
integrable de control de las válvulas y de posición que forma parte
de un dispositivo de apriete de conformidad con la invención.
La Figura 3 es un diagrama de bloque que
representa cómo el circuito de control electrónico, según la
presente invención, se comunica electrónicamente con los diversos
componentes del sensor eléctrico y de control del dispositivo
integrable de control de las válvulas y de posición y/o del
dispositivo de apriete.
La Figura 4 es una vista en perspectiva del
dispositivo integrable 56 de control de las válvulas y de posición,
ensamblados con el dispositivo de apriete 57 como una sola unidad
94.
Las Figuras
5(a)-5(e), incluyen vistas
trasversales detalladas del sistema integrable de control de las
válvulas y de posición representado en la Figura 4.
La Figura 6(a) es una vista en perspectiva
del sistema integrable de control de las válvulas y de posición
dentro de una carcasa complementaria.
La Figura 6(b) es una vista en despiece de
un sistema integrable de control de las válvulas y de posición de la
Figura 6(a); y
la Figura 7 es un diagrama de bloque de un
sistema en red de dispositivos de apriete que incluye diversos
dispositivos de apriete de conformidad con la presente
invención.
La estructuras y realizaciones preferentes del
dispositivo de apriete, según la invención, que tienen un sistema
integrable de control de las válvulas y de posición, se establecen a
continuación. El término "integrable" como se utiliza aquí
significa (1) que el sistema de control de las válvulas y de
posición puede estar integrado en un dispositivo de apriete, o (2)
que el sistema de control de las válvulas y de posición puede estar
montado con un sistema de apriete en una carcasa de una sola pieza,
o (3) que el sistema de control de las válvulas y de posición puede
estar incluido en una carcasa independiente o complementaria que
está ensamblada o sujeta a la carcasa del dispositivo de apriete
para formar una sola unidad. De tal modo, en un sistema en red de
dispositivos de apriete que disponga de diversos dispositivos de
apriete, cada dispositivo llevará un sistema de control de las
válvulas y de posición independiente que estará colocado adyacente
al dispositivo de apriete respectivo.
La Figura 2 es un diagrama de flujo neumático que
representa una parte de un sistema integrable 56 de control de las
válvulas y de posición que corresponde a un dispositivo de apriete
57 según la invención (ver también Figura 4). En la Figura 2, existe
un cilindro hueco 60 que tiene un primer extremo 64 y un segundo
extremo 66 montados dentro de una carcasa principal 70 de un
dispositivo de apriete. Un pistón 62 puede desplazarse entre una
posición del primer extremo aproximadamente adyacente al primer
extremo 64 y una posición del segundo extremo aproximadamente
adyacente al segundo extremo 66 dentro del cilindro hueco 60. Una
varilla 68 va unida al pistón 62 y sobresale del segundo extremo 66
del cilindro hueco 60, definiendo una primera cámara o área de paso
total 58 y una segunda cámara o área anular 22 en los lados opuestos
del pistón 62 dentro del cilindro hueco 60. El área de paso total 58
se indica generalmente como extremo ciego y el área anular 22 se
indica generalmente como cabeza de biela.
Dentro de la carcasa principal 70, un conjunto de
articulación (no mostrado) va acoplado a la varilla 68, y un eje 78
(ver Figura 4) está conectado giratoriamente al conjunto de
articulación. Un brazo de apriete 80 (ver Figura 4) va fijamente
montado sobre el eje 78 fuera de la carcasa principal 70. Montado en
la carcasa principal 70 se encuentra el medio para detectar la
posición del brazo de apriete 80 (ver Figura 3) y el medio para
detectar la presión del aire dentro del cilindro hueco 60 (ver
Figura 3). El medio de detección de la posición del brazo de apriete
incluye preferiblemente interruptores de proximidad (similares a los
representados en la Figura 1), al menos un interruptor giratorio o
al menos un sensor lineal de posición absoluta. Por ejemplo, el
"Aparato de Detección de la Posición del Brazo de Apriete"
según la patente estadounidense No. 5.875.417 de M. J. Golden,
puede utilizarse como el medio de detección de la posición del brazo
de apriete para los fines de la presente invención. El sistema de
control de las válvulas y de posición 56 es integrable con el
dispositivo de apriete 57 descrito anteriormente.
En la realización básica de la presente
invención, el sistema integrable 56 de control de las válvulas y de
posición incluye una carcasa 54 complementaria que es integrable con
la carcasa principal 70 del dispositivo de apriete. La carcasa
complementaria 54 tiene un orificio 76 de suministro de aire, un
orificio 38 de evacuación, y un puerto de interfaz electrónica o un
puerto 82 I/O (Entrada/Salida) (ver Figura 3). Además, el sistema
integrable 56 de control de las válvulas y de posición incluye una
primera válvula 32 de control de dirección que dispone de tres
orificios y dos posiciones. La primera válvula 32 de control de
dirección puede conectar selectivamente y neumáticamente el área de
paso total 58 del cilindro hueco 60 a uno de los orificios 76 de
suministro de aire o al orificio de evacuación 38. La primera
válvula de control de dirección 32 va montada dentro de la carcasa
complementaria 54. El sistema integrable 56 de control de las
válvula y de posición incluye también una segunda válvula de
control de dirección 34 que dispone de tres orificios y dos
posiciones. La segunda válvula 34 de control de dirección puede
conectar selectivamente y neumáticamente la superficie anular 22 del
cilindro hueco 60 al orificio 76 de suministro de aire o al orificio
de evacuación 38. La segunda válvula 34 de control de dirección está
montada también dentro de la carcasa complementaria 54.
Según la realización básica de la presente
invención, el sistema integrable 56 de control de las válvulas y de
posición incluye además un primer medio para pilotar neumáticamente
la primera válvula 32 de control de dirección. El primer medio de
pilotaje neumático está montado dentro de la carcasa complementaria
54. El sistema integrable 56 de control de las válvulas y de
posición incluye también un segundo medio para pilotar
neumáticamente la segunda válvula 34 de control de dirección. El
segundo medio de pilotaje neumático está también montado dentro de
la carcasa complementaria 54.
Además, según la realización básica de la
presente invención, el sistema integrable 56 de control de las
válvulas y de posición incluye también un circuito de control
electrónico 84 (ver Figura 3) montado dentro de la carcasa
complementaria 54. El circuito de control electrónico 84 está
conectado eléctricamente al primer medio de pilotaje neumático, al
segundo medio de pilotaje neumático y al orificio 82 de interfaz
electrónica (ver Figura 3). Además, el circuito de control
electrónico 84 puede conectarse también eléctricamente al medio de
detección de posición del brazo de apriete (ver Figura 3) y al medio
de detección de presión del aire (ver Figura 3).
Según la realización básica de la presente
invención, el primer medio de pilotaje neumático incluye
preferiblemente una primera válvula de solenoide 72 de control de
dirección que dispone de tres orificios y dos posiciones. La primera
válvula de solenoide 72 de control de dirección conecta
selectivamente y neumáticamente la primera válvula 32 de control de
dirección a un orificio 76 de suministro de aire o al orificio de
evacuación 38 para pilotar la primera válvula 32 de control de
dirección. Además, el segundo medio de pilotaje neumático incluye
preferiblemente una válvula de solenoide 74 de control de dirección
que tiene tres salidas y dos posiciones. La segunda válvula de
solenoide 74 de control de dirección conecta selectivamente y
neumáticamente la segunda válvula 34 de control de dirección al
orificio de suministro de aire 76 o al orificio de evacuación 38
para pilotar la segunda válvula 34 de control de dirección. De este
modo, la primera válvula 32 de control de dirección y la segunda
válvula 34 de control de dirección son pilotadas cada una de ellas
independientemente.
Además, según la realización básica de la
presente invención, el sistema integrable 56 de control de las
válvulas y de posición incluye también preferiblemente un medio
para sacar el aire del cilindro hueco 60. Este medio va montado
dentro de la carcasa complementaria 54 e incluye preferiblemente un
primer medio para extraer el aire del área de paso completo 58 del
cilindro hueco 60 e introducirlo en la primera válvula 32 de control
de dirección, e incluye preferentemente un segundo medio para
extraer el aire del área anular 22 del cilindro hueco 60 e
introducirlo en la segunda válvula 34 de control de dirección. El
primer medio de salida incluye preferentemente una primera válvula
48 de regulación de caudal y una primera válvula de retención 46
neumáticamente conectada en paralelo, y el segundo medio de salida
incluye preferentemente una segunda válvula 52 de regulación de
caudal y una segunda válvula 50 de retención reumáticamente
conectada en paralelo. Preferiblemente, la primera válvula 48 de
regulación de caudal y la segunda válvula 52 de regulación de caudal
son ajustables manualmente.
Una vez más, según la realización básica de la
presente invención, la carcasa complementaria 54 incluye
preferiblemente diversos compartimentos (ver Figura 5 y Figura 6),
en los que el circuito 84 de control electrónico (ver Figura 3 y
Figura 6) está situado en uno de los compartimentos, y en el que la
primera válvula 32 de control de dirección y la segunda válvula 34
de control de dirección están situadas en otro de los
compartimentos. Preferiblemente, al menos alguno de los
compartimentos podrá separarse de la carcasa principal 70 o la
carcasa complementaria 54 (ver Figura 4, Figura 5 y Figura 6).
Finalmente, según la realización básica de la
presente invención, el sistema integrable de control de las válvulas
y de posición incluye también preferiblemente un silenciador 40
incorporado dentro del orificio de evacuación 38 de la carcasa
complementaria 54, un primer reductor de evacuación 42
neumáticamente conectado entre la primera válvula 32 de control de
dirección y el orificio de evacuación 38, un segundo reductor de
evacuación 44 neumáticamente conectado entre la segunda válvula 34
de control de dirección y el orificio de evacuación 38, un primer
medio para conmutar la posición de la primera válvula 32 de control
de dirección, y un segundo medio para conmutar manualmente la
posición de la segunda válvula 34 de control de dirección.
Preferiblemente, el primer medio manual de conmutación es un primer
botón 86 de pulsación manual (ver Figura 4 y Figura 5). También el
segundo medio de conmutación es preferiblemente un segundo botón 88
de pulsación manual (ver Figura 4 y Figura
5).
5).
En una realización alternativa de la presente
invención, el sistema integrable 56 de control de las válvulas y de
posición aloja un dispositivo de apriete 57 que no incluye un medio
sensor de posición del brazo de apriete ni un medio sensor de
presión de aire. Para poder integrarse con este tipo de dispositivo
de apriete 57, según la realización alternativa de la presente
invención, el sistema integrable 56 de control de las válvulas y de
posición incluye alternativamente un sensor de posición 90 del brazo
del dispositivo de apriete (ver Figura 3) y un sensor 92 de presión
del aire (ver Figura 3) junto con los dispositivos incluidos en la
realización básica anteriormente descrita. Este sensor 90 de
posición del brazo de apriete incluye preferentemente interruptores
de proximidad (similares a los representados en la Figura 1), al
menos un interruptor giratorio, o al menos un sensor absoluto de
posición lineal. Por ejemplo, el "Aparato Sensor de Posición del
Brazo de Apriete" según la patente estadounidense No. 5.875.417
de M. J. Golden puede utilizarse como sensor 90 de posición del
brazo de apriete para los fines de la presente invención.
En otra realización de la presente invención, el
dispositivo de apriete 57 está ensamblado al sistema 56 de control
de las válvulas y de posición. En otra realización, la carcasa
principal 70 y la carcasa complementaria 54 de las realizaciones
anteriormente comentadas de la presente invención están unidas para
formar una unidad única 94 (ver Figura 4).
La Figura 3 es un diagrama de bloque que
representa cómo el circuito 84 de control electrónico, según la
presente invención, se comunica electrónicamente con los diversos
componentes del sensor eléctrico y de control del dispositivo
integrable 56 de control de las válvulas y de posición y/o el
dispositivo de apriete 57. En particular, el circuito 84 de control
electrónico recibe los datos del sensor 90 de posición del brazo del
dispositivo de apriete y el sensor 92 de presión de aire para
permitir determinar al circuito 84 de control electrónico la
posición del brazo 80 del dispositivo de apriete (ver Figura 4). El
circuito 84 de control electrónico puede procesar y responder a los
datos recibidos enviando las señales de control electrónico
apropiadas a la primera válvula de solenoide 72 de control de
dirección y a la segunda válvula de solenoide 74 de control de
dirección. De este modo, el circuito 84 de control electrónico puede
activar selectivamente y utilizar la primera válvula de solenoide 72
de control de dirección y/o la segunda válvula de solenoide 74 de
control de dirección para pilotar la primera válvula 32 de control
de dirección y la segunda válvula 34 de control de dirección
independientemente. Como resultado de ello, la presión del aire
dentro del área de paso total 58 y el área anular 22 del cilindro
hueco 60 puede ser controlada selectivamente e independientemente
para controlar la extensión y la retracción de la varilla 68 cuando
el pistón 62 se desplaza entre la primera posición límite y la
segunda posición límite dentro del cilindro hueco 60. Cuando la
varilla 68 se extiende y se retrae, la posición del brazo 80 del
dispositivo de apriete es manipulada y controlada. Además, el
circuito 84 de control electrónico puede comunicarse
electrónicamente con una red 112 informática externa (ver Figura 7)
mediante el puerto de interfaz electrónica
82.
82.
La Figura 4 es una vista en perspectiva del
dispositivo integrable 56 de control de las válvulas y de posición,
según la presente invención, ensamblado conjuntamente con el
dispositivo de apriete 57 como una única unidad 94.
Las Figuras
5(a)-5(e) incluyen vistas detalladas
en sección transversal del sistema integrable 56 de control de las
válvulas y de posición representado en la Figura 4. La Figura
5(a) es una vista frontal en sección trasversal del sistema
56 de control de las válvulas y de posición omitiendo una placa de
asiento 95 y una varilla de sujeción 96. La Figura 5(b) es
una vista lateral en sección transversal del sistema 56 de control
de las válvulas y de posición a lo largo de las líneas
5(b)-5(b) de la Figura 5(a). La
Figura 5(c) es una vista lateral en sección transversal del
sistema 56 de control de las válvulas y de posición a lo largo de
las líneas 5(c)-5(c) de la Figura
5(a). Las Figuras 5(d)(1) y 5(d)(2) son una
vista inferior en sección transversal del dispositivo integrable 56
de control de las válvulas y de posición que incluye la placa de
asiento 95 y la varilla de sujeción 96. Como se representa mejor en
las Figuras 5(d)(1) y 5(d)(2), una primera abertura
102 y una segunda abertura (104) permiten la comunicación neumática
entre el sistema integrable 56 del dispositivo de control de las
válvulas y de posición y el dispositivo de apriete 57 cuando el
sistema 56 y el dispositivo de apriete 57 están sujetos o
ensamblados conjuntamente. La Figura 5(e) es una vista en
sección transversal de la placa de asiento 95 de la Figura 5 (d)(2).
Como se ha representado, la Figura 5 (junto con la Figura 6)
demuestra la posibilidad de separación de las diversas carcasas y
compartimentos de la presente invención. Esta capacidad de
separación es deseable para permitir que el sistema integrable 56 de
control de las válvulas y de posición y el dispositivo de apriete 57
sean fácilmente integrados y permita además el mantenimiento y/o el
cambio de los diferentes componentes y módulos que incluye la
presente invención.
La Figura 6(a) es una vista en perspectiva
del sistema integrable 56 de control de las válvulas y de posición
dentro de la carcasa complementaria 54. La Figura 6(b) es una
vista en despiece del sistema integrable 56 de control de las
válvulas y de posición. Esta realización particular de la presente
invención es ligeramente diferente porque el circuito 84 de control
electrónico, la primera válvula de solenoide 72 de control de
dirección y la segunda válvula de solenoide 74 de control de
dirección, están generalmente alojadas dentro de un compartimento
eléctrico 100 separado de la primera válvula 32 de control de
dirección y la segunda válvula 34 de control de dirección, todo ello
dentro de la carcasa complementaria 54. El compartimento eléctrico
100 está generalmente definido por una pieza de cubierta 98.
La Figura 7 es un diagrama de bloque de un
sistema en red de dispositivos de apriete 106 que incluye cierto
número de dispositivos de apriete 57a, 57b y 57c de conformidad con
la presente invención.
El sistema en red de dispositivos de apriete 106
incluye diversos dispositivos de apriete 57a, 57b y 57c que disponen
de los brazos de apriete 80a, 80b y 80c respectivamente, activados
en respuesta al aire presurizado. De este modo, cada dispositivo de
apriete 57a, 57b y 57c está en comunicación con una fuente de
presión de aire 108. Un sistema integrable 56a, 56b y 56c de control
de las válvulas y de posición va asociado con cada dispositivo de
apriete 57a, 57b y 57c respectivamente. Cada sistema 56a, 56b y 56c
de control de las válvulas y de posición está en comunicación con
una fuente de energía 110. El circuito de control electrónico 84a,
84b y 84c de cada sistema 56a, 56b y 56c respectivamente de control
de las válvulas y de posición puede estar también en comunicación
con una red informática externa 112 a través del puerto de la
interfaz electrónica 82a, 82b y 82c respectivamente.
En los sistemas conocidos de válvula y cilindro,
un accionador, generalmente un pistón y una varilla, es desplazado
entre los finales de carrera primero y segundo dentro de un
cilindro. La carrera del accionador acciona un brazo de apriete
entre una posición de apriete y una posición de aflojamiento. Estos
sistemas generalmente conocidos controlan o detectan la posición del
accionador solamente en los finales de carrera primero y segundo,
por ejemplo, el sistema 8 típico de válvula y cilindro, representado
en la Figura 2, detecta la posición del pistón 62 solamente en los
finales de carrera 14 y 16 con los sensores de proximidad 18. De
este modo, la posición de apriete está asociada a un final de
carrera y la posición de aflojamiento está asociada al final de
carrera opuesto. Como resultado de ello, el brazo de apriete en los
sistemas conocidos de válvula y cilindro tiene posiciones
predeterminadas de apriete y aflojamiento.
A diferencia de la técnica anterior, la presente
invención incluye medios para fijar selectivamente las posiciones de
apriete y aflojamiento en una posición del accionador entre los
finales de carrera primero y segundo del desplazamiento del
accionador. Para fijar selectivamente las posiciones de apriete y/o
aflojamiento, la presente invención incluye además un medio para
detectar la posición del brazo 80 del dispositivo de apriete, el
accionador, en este pistón 62 de la realización, y/o el eje 78 que
conecta el accionador 62 y el brazo 80 del dispositivo de apriete y
el medio para controlar el desplazamiento del accionador 62. La
presente invención incluye el medio para detectar la posición del
brazo 80 de apriete como por ejemplo un sensor de posición
giratorio, un medio para detectar la posición del accionador 62,
como por ejemplo un sensor de posición lineal absoluta y/o un medio
para detectar la posición del eje 78 como por ejemplo un sensor de
posición giratorio.
En la presente invención, el accionador 62 se
desplaza en respuesta a la presión diferencial del aire en las
cámaras primera y segunda 58 y 22 ubicadas en los lados opuestos del
accionador 62. De este modo, para controlar el desplazamiento del
accionador 62, la presente invención incluye los medios para ajustar
la presión de aire en las cámaras 58 y 22 primera y segunda.
Para ajustar la presión de aire en las cámaras
primera y segunda 58 y 22, la presente invención incluye los medios
para detectar la presión de aire en las cámaras primera y segunda 58
y 22, los medios para suministrar el aire presurizado a las cámaras
primera y segunda 58 y 22 y los medios para evacuar el aire
presurizado de las cámaras primera y segunda 58 y 22.
Utilizando los medios para detectar la posición
del brazo 80 del dispositivo de apriete, el accionador 62 y el eje
78 así como el medio para controlar el desplazamiento del accionador
62, el circuito 84 de control electrónico puede programarse para
seleccionar las posiciones de apriete y aflojamiento para cada
aplicación específica del dispositivo de apriete 57. Seleccionando
una posición específica de apriete y/o aflojamiento, se reduce el
tiempo del ciclo del dispositivo de apriete 57 y, de este modo, se
incrementa el rendimiento operativo.
En algunas aplicaciones del sistema conocido en
red de dispositivos de apriete, el funcionamiento de un primer
dispositivo de apriete puede interferir con el funcionamiento de un
segundo dispositivo de apriete y, por lo tanto, el primer
dispositivo de apriete tiene que abrirse o cerrarse antes de operar
el segundo dispositivo de apriete. Utilizando el sensor de posición,
el circuito 84 de control electrónico puede determinar cuándo el
primer dispositivo de apriete ha despejado la vía del segundo
dispositivo de apriete y activar el segundo dispositivo de apriete
antes de que el primer dispositivo de apriete llegue a la posición
de apriete o aflojamiento.
En la presente invención, el circuito 84 de
control electrónico incluye un medio para calcular la velocidad de
desplazamiento del accionador. Utilizando el sensor de posición, el
medio para controlar el desplazamiento del accionador 62 y el medio
de cálculo de la velocidad del accionador, el circuito 84 de control
electrónico puede programarse para controlar selectivamente la
velocidad de desplazamiento del accionador cuando el accionador 62
se desplaza entre los finales de carrera primero y segundo.
Preferiblemente, el circuito 84 de control electrónico puede
programarse para controlar selectivamente la velocidad de
desplazamiento del accionador cuando el accionador 62 se aproxima a
los finales de carrera primero y segundo para permitir la acción del
dispositivo de apriete con contacto suave.
En algunos sistemas de la técnica anterior, se
utiliza una válvula para controlar dos o más dispositivos de apriete
en diferentes ubicaciones distantes. En este tipo de sistema de
válvula y cilindro de la técnica anterior, cada par de tuberías de
aire que conectan cada dispositivo de apriete con cada válvula
pueden tener una longitud diferente y/o una ruta diferente (es
decir, cada par de tuberías de aire pueden tener un número diferente
de codos y/o desplazamientos verticales a lo largo de la longitud de
la tubería de aire). Según esto, el tiempo necesario para que el
aire presurizado alcance cada dispositivo de apriete puede variar.
Como resultado de ello, es necesario un ajuste o retoque importante
de cada dispositivo de apriete para hacer funcionar (es decir, abrir
o cerrar) todos los dispositivos de apriete simultáneamente o en una
secuencia predeterminada. Colocando el sistema 54 de control de las
válvulas y de posición adyacente al respectivo dispositivo de
apriete 57, el circuito 84 de control electrónico puede programarse
para operar con precisión el respectivo dispositivo de apriete 57 y
eliminar estos problemas.
Aunque la invención se ha descrito según lo que
se considera actualmente como las realizaciones más prácticas y
preferentes, debe comprenderse que esta invención no se limita a las
realizaciones presentadas si no que, por el contrario, se ha
previsto para que puedan experimentar diversas modificaciones y
disposiciones equivalentes dentro del ámbito de las reivindicaciones
adjuntas, a cuyo alcance se concede la más amplia interpretación
para poder incluir todas las modificaciones y estructuras
equivalentes que sean permitidas por la ley.
Claims (13)
1. Un dispositivo de apriete (57) que incluye al
menos un brazo de apriete (80) que puede desplazarse entre una
posición de apriete y una posición de aflojamiento en respuesta al
desplazamiento de un accionador, pudiendo desplazarse este
accionador entre un primer y segundo fin de carrera,
caracterizado porque el dispositivo de apriete incluye
además:
un sistema de control de las
válvulas y de posición (56) que incluye un medio de ajuste selectivo
de la posición de apriete y la posición de aflojamiento cuando el
accionador se encuentra entre los finales de carrera primero y
segundo de su desplazamiento, en el que los medios de ajuste
incluyen un medio (90) para detectar la posición del brazo (80) del
dispositivo de apriete o del accionador, los medios (32, 34, 48, 52,
72 o 74) que sirven para controlar el desplazamiento del accionador
y un circuito de control electrónico (84) en comunicación con el
sensor (90) y los medios de control (32, 34, 48, 52, 72 o 74) para
seleccionar la posición de apriete o de
aflojamiento.
2. Un dispositivo de apriete según la
reivindicación 1, en el que el medio sensor (90) incluye un sensor
(90) de posición en rotación.
3. Un dispositivo de apriete según la
reivindicación 1, en el que el medio sensor (90) incluye un sensor
de posición lineal absoluta (90).
4. Un dispositivo de apriete según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3 que incluye además un eje giratorio (78)
que permite conectar el accionador y el brazo (80) del dispositivo
de apriete, y el medio sensor (90) que detecta la posición del eje
(78).
5. Un dispositivo de apriete según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, en el que el accionador puede
desplazarse en respuesta a la presión diferencial del fluido en las
cámaras primera y segunda (58, 22) situadas a ambos lados del
accionador; y los medios de control (32, 34, 48, 52, 72 o 74) que
incluyen los medios (32, 34, 48, 52, 72 o 74) para ajustar la
presión del fluido en las cámaras primera y segunda.
6. Un dispositivo de apriete según la
reivindicación 5, en el que los medios (32, 34, 48, 52, 72 o 74)
para ajustar la presión del fluido incluyen un medio (92) para
detectar la presión del fluido en las cámaras primera y segunda (58,
22).
7. Un dispositivo de apriete según la
reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que los medios (32,
34, 48, 52, 72 o 74) para ajustar la presión del fluido incluyen una
fuente (108) de fluido presurizado y válvulas de regulación (48, 52)
para comunicar de modo selectivo las cámaras primera y segunda (58,
22) con la fuente (108) de fluido presurizado y para evacuar de modo
selectivo el fluido de las otras cámaras primera y segunda (58,
22).
8. Un dispositivo de apriete (57) según
cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que los medios (32,
34, 48, 52, 72 o 74) para ajustar la presión del fluido incluyen
medios (32, 34, 48, 52, 72 o 74) para ajustar de modo selectivo el
fluido presurizado dentro de las cámaras primera y segunda
independientemente entre ellas.
9. Un dispositivo de apriete (57) según la
reivindicación 8 en el que los medios (32, 34, 48, 52, 72 o 74)
para ajustar la presión de fluido incluyen una válvula de 3 vías
(32) que lleva un primer orificio conectado a la primera cámara, un
segundo orificio conectado a una fuente (76) de fluido presurizado y
un tercer orificio conectado a un orificio de evacuación (38); y una
segunda válvula de 3 vías (34) que incluye un primer orificio
conectado a la segunda cámara, un segundo orificio conectado a una
fuente (76) de fluido presurizado y un tercer orificio conectado a
un orificio de evacuación (38).
10. Un dispositivo de apriete según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores que incluye los medios (32, 34, 48,
52, 72 o 74) para controlar selectivamente la velocidad de
desplazamiento del accionador cuando éste se desplaza entre los
finales de carrera primero y segundo.
11. Un dispositivo de apriete según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que incluye además un medio (84)
para calcular la velocidad de desplazamiento del accionador.
12. Un sistema (106) de diversos dispositivos de
apriete en red que incluye varios dispositivos de apriete (57a, 57b,
57c) accionados en respuesta al fluido presurizado, comprendiendo un
dispositivo de apriete (57) según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores y disponiendo cada uno de los dispositivos de apriete de
un sistema de control de las válvulas y de posición
independiente.
13. Un dispositivo de apriete según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de apriete
funciona en respuesta al sistema de control de las válvulas y de
posición (56) para controlar un accionador que incluye un pistón
(62) que se desplaza dentro de una carcasa (60) y que define las
cámaras primera y segunda (22, 58) comprendiendo el sistema (56) de
control de las válvulas y de posición al menos un medio regulador de
caudal (32, 34) para regular de modo selectivo el caudal de una
corriente de fluido con relación a una de las cámaras primera y
segunda (22, 58); y en el que el sistema incluye además un circuito
(84) de control electrónico que funciona asociado al accionador para
controlar el desplazamiento del pistón (62) dentro de la carcasa
disponiendo al menos de un regulador de caudal (32, 34); y un sensor
(90) de posición para detectar una posición del pistón dentro de la
carcasa.
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