ES2246320T3

ES2246320T3 - Metodo, maquina de impactos y equipo incluido en una maquina de impactos.

Info

Publication number: ES2246320T3
Application number: ES01928262T
Authority: ES
Inventors: Hakan Olsson
Original assignee: Morphic Technologies AB
Current assignee: Morphic Technologies AB
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: AU2001255120A1; DE60112086D1; ATE299763T1; US20030167819A1; DE60112086T2; EP1296783A1; US6871524B2; WO2001096044A1; EP1296783B1

Abstract

Método para la fabricación de un artículo anular que se compone sustancialmente de un metal, un material cerámico y/o un polímero, en el que: - se forma una cavidad (46) anular definida por la pared de un agujero pasante en una matriz (34), la superficie extrema superior de un punzón (27) inferior tubular, que se introduce en el orificio inferior del agujero de matriz, y un mandril (35), que se introduce desde abajo en el agujero de matriz a través del punzón inferior hasta estar al menos fundamentalmente a nivel compresión la superficie superior de la matriz; - se llena la cavidad con una materia prima formable, que formará dicho artículo; - se introduce un punzón superior tubular por el orificio superior del agujero de matriz para que se forme una cavidad de molde cerrada; - se golpean simultáneamente el punzón superior y el punzón inferior el uno hacia el otro a una velocidad tan alta que la materia prima entre los punzones se plastifica y fluye fuera y llena todas las partes de la cavidad de molde, cuando los punzones se acercan el uno al otro al máximo, de manera que se forma cavidad de molde; - se saca entonces el punzón superior, a través de un movimiento relativo hacia arriba, fuera de la matriz; - se expulsa entonces el mandril fuera del cuerpo anular por la acción de un expulsor (170) de mandril, que se presiona contra el mandril desde arriba; y - se empuja, no hasta entonces, el cuerpo anular desde abajo fuera de la matriz por medio del punzón inferior, de manera que se obtiene un artículo anular.

Description

Método, máquina de impactos y equipo incluido en una máquina de impactos.

Campo técnico

La invención se refiere a un método para la fabricación de un artículo anular que se compone sustancialmente de un metal, un material cerámico y/o un polímero. La invención también se refiere a un equipo incluido en una máquina de impactos para la fabricación de un artículo anular que se compone sustancialmente de un metal, un material cerámico y/o un polímero y a la máquina de impactos en la que se incluye el equipo.

Estado de la técnica

Las máquinas de impactos para funcionar mediante el uso de una energía cinética elevada, por ejemplo, tal como se muestra en el documento WO/9700751, son máquinas para el trabajo, en primer lugar, del metal, tal como el corte, el punzonamiento y la formación plástica de componentes en polvo, la compactación de polvos y operaciones similares, en las que la velocidad de un martinete, que puede consistir en un pistón hidráulico, puede ser fundamentalmente mayor que en las prensas convencionales. También pueden concebirse materias primas poliméricas y cerámicas, así como varios materiales compuestos de metales, polímeros y materiales cerámicos. El principio rector se basa en el desarrollo de una energía cinética muy elevada de corta duración en vez de una fuerza estática de compresión elevada.

Las máquinas de impactos son muy aptas para la fabricación de artículos anulares, tales como ruedas dentadas, casquillos y similares, en una cavidad de molde cerrada. Sin embargo, sacar el cuerpo formado de la cavidad de molde sin dañarlo resulta un problema. Esto es particularmente cierto para artículos que están hechos de polvo de metal y que no se han consolidado por la fusión del polvo, es decir, la soldadura de los granos de polvo, para formar un cuerpo resistente y bien unido. Por tanto, existe un riesgo particularmente grande de daños cuando se fabrican artículos que están hechos de polvo, pero los artículos que están hechos de una pieza en bruto sólida también pueden agrietarse o formar capas cuando se empujan fuera de la cavidad de molde. Además, según la técnica anterior no ha sido posible realizar la fabricación de un modo racional, es decir, en un modo que proporcione la elevada capacidad de producción que se requiere en primer lugar para la fabricación de productos en serie, tales como ruedas dentadas, casquillos y similares. Por ejemplo, quitar el mandril del artículo formado por la técnica conocida resulta un problema.

Descripción de la invención

La finalidad de la invención es tratar la anterior serie de problemas, en la que es un primer objeto de la invención proporcionar un método y una máquina de impactos que permitan una fabricación racional de artículos anulares de una materia prima formable. Es también un objeto proporcionar una técnica que posibilite empujar el producto formado de su cavidad de molde sin dañar el producto. En particular, la invención intenta posibilitar la fabricación de artículos anulares que estén desprovistos fundamentalmente de poros comunicantes y que tengan una resistencia tan alta que puedan empujarse fuera de sus cavidades de molde sin dañarse y transportarse a un horno, a fin de calentarse hasta una temperatura de sinterización en un tratamiento posterior, para que los granos de polvo que se han ablandado y deformado en la máquina se suelden entre sí (sintericen, fusionen) para forma un cuerpo muy denso con una resistencia elevada.

A partir de las realizaciones de patente adjuntas y de las descripciones detalladas de algunas realizaciones resultarán evidentes objetivos, características distintivas y aspectos adicionales de la invención.

Breve descripción de los dibujos

En la siguiente descripción de la invención se describirán algunas realizaciones preferidas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina de impactos para el empleo de la invención, máquina que incluye el equipo de la invención según una primera realización, una estación de formación orientada hacia el espectador;

la figura 2 muestra la misma máquina de impactos en una vista en perspectiva desde el sentido opuesto;

la figura 3 es una vista en perspectiva en el mismo sentido que la figura 1 que ilustra las unidades de impactos de la máquina de impactos y una mesa giratoria portaherramientas con sus estaciones de función con equipos que les pertenecen;

la figura 4 muestra dichas unidades, componentes de equipo y elementos de movimiento según la figura 3 en una vista en perspectiva en el sentido opuesto;

la figura 5 es una vista en perspectiva que muestra cinco unidades de herramienta que son transportadas por una mesa giratoria en la máquina;

la figura 6 muestra una unidad de herramienta en corte transversal en una vista a lo largo de la línea VI-VI en la figura 5;

las figuras 7A y 7B muestran partes de una unidad de impactos superior y de una inferior y parte de una unidad de herramienta en la estación de formación en dos momentos diferentes antes de la operación de formación;

la figura 8 muestra una unidad de herramienta en corte transversal en otra estación de formación;

la figura 9 muestra la misma unidad de herramienta en corte transversal en otra estación de formación más;

la figura 10 muestra una segunda realización de una unidad de herramienta en corte transversal;

la figura 11 es una vista en perspectiva de una máquina de impactos según una segunda realización, que incluye un portaherramientas en forma de lanzadera que puede moverse hacia delante y hacia atrás entre dos estaciones de formación;

la figura 12 muestra una tercera realización de la unidad de herramienta en corte transversal vertical, unidad de herramienta que es apta para ser transportada también por el carro en la máquina de impactos en la figura 11; y

la figura 12A muestra una parte rodeada de la figura 12 a mayor escala.

Descripción detallada de la invención Realización según las figuras 1 – 9

En primer lugar, con referencia a las figuras 1 y 2, una máquina de impactos se designa generalmente con 1. Sus partes principales, figuras 3 y 4, consisten en una unidad 2 superior de impactos, una unidad 3 inferior de impactos, una unidad 4 central, que comprende una mesa 30 giratoria que puede girarse en un plano horizontal, unos elementos 7 de movimiento para la mesa 30 giratoria y un pedestal.

El pedestal consiste en una placa 100 de acero resistente que tiene cuatro patas 101, que están ancladas a una base 5, dos pares de columnas 102a, 102b; y 103a, 103b, que se extienden hacia arriba desde la placa 100, cuatro barras (guías) verticales que avanzan verticalmente hacia arriba desde las columnas 102, 103, un bloque 105 sobre la placa 100 y una columna 106 tubular sobre el bloque 105.

La mesa 30 giratoria, que es concéntrica con la columna 106, descansa sobre la columna 106 a través de unos cojinetes de empuje, no mostrados, y puede girarse a través de un eje 108 de rotación alrededor de un centro de rotación vertical por medio de dichos elementos 7 de movimiento debajo de la placa 100, eje que se extiende giratoriamente a través de la placa 100, el bloque 105 y la columna 106. La mesa 30 giratoria también está sostenida lateralmente por una placa 109 horizontal, rectangular, que está montada estacionariamente entre las columnas 102a y 103a, por un lado, y entre las columnas 102b y 103b, por el otro lado. Por tanto, puede decirse que la mesa 30 giratoria está articulada radialmente en la placa 109. Un material adecuado para la mesa 30 giratoria es el aluminio o cualquier otro metal ligero o aleación metálica ligera, o cualquier otro material ligero, por ejemplo, un polímero o un material compuesto que haga que la mesa sea de construcción ligera.

La mesa 30 giratoria contiene y transporta un número de unidades 32 de herramienta idénticas que están uniformemente distribuidas a igual distancia del centro 107 de rotación de la mesa, es decir, con una graduación de 72º. Mediante un giro escalonado (graduación) de la mesa 30 giratoria en sentido horario con referencia a la figura 1, las unidades 32 de herramienta pueden adoptar posiciones graduadas deseadas en cinco estaciones de función que, según una realización preferida, consisten en las siguientes estaciones:

I una estación de llenado,

II una estación de formación,

III una estación de accionamiento descendente del mandril,

IV una estación de expulsión, y

V una estación de recolocación.

Unos dispositivos hidráulicos en las distintas unidades de la máquina 1 de impactos, incluyendo unos dispositivos hidráulicos en las cinco estaciones de función, se abastecen de fluido a presión desde el bloque 105.

Los elementos 7 de movimiento para la rotación de la mesa 30 giratoria se proporcionan debajo de la placa 100. Los elementos 7 de movimiento según la realización son de un tipo que es conocido en sí y comprenden un par de cilindros 130 hidráulicos sujetos al lado inferior de la placa 100, teniendo dichos cilindros hidráulicos unas bielas 131 que se proporcionan para poder girar un tejuelo 133 exterior aproximadamente 72º alrededor del centro 107 de rotación de la mesa giratoria a través de unos vástagos 132 pivotados en cada carrera que las bielas 131 realizan por medio de los cilindros 130 hidráulicos. El tejuelo 133 exterior está dotado, de manera conocida, de ranuras, con un espacio entre las ranuras. Un tejuelo intermedio, que no se muestra, puede maniobrarse verticalmente a fin de acoplar el tejuelo exterior ranurado a las ranuras del eje 108 de rotación en el extremo inferior del mismo, en la región del dichos elementos 7 de movimiento, y desacoplarlo de las mismas. Por medio de los elementos 7 de movimiento de este tipo, pueden generarse grandes fuerzas de giro, las cuales se requieren para la graduación de la mesa 30 giratoria.

La unidad 2 superior de impactos, figuras 3 y 4, comprende una horquilla 10 que, a través de un par de vástagos 8 de pistón, puede subirse y bajarse por medio de un par de cilindros 12 hidráulicos superiores de elevación, que están dispuestos entre, y sujetos fiablemente a, las columnas 102a y 103a; y 102b y 103b, respectivamente. La horquilla 10 tiene, en los extremos de la misma, un par de brazos 11 laterales, que están orientados en dos sentidos opuestos y presentan taladros verticales pasantes, que coinciden con las guías 104 que se extienden hacia arriba desde las cuatro columnas 102a-103b. Las guías 104 guían la horquilla 10 y, por tanto, toda la unidad 2 superior de impactos Sin embargo, para la consecución de una buena estabilidad lateral de la unidad de impactos, las columnas 102a-103b, que fijan los cilindros 12 hidráulicos superiores, también tienen una gran importancia.

La horquilla 10 incluye un cilindro 13 hidráulico superior de impactos, que está unido a la horquilla, conteniendo dicho cilindro de impactos un martinete superior en forma de un pistón 14 de impactos. Un cuerpo superior de impactos, designado como 15, puede moverse en un cilindro 16 del cuerpo superior de impactos. Un punzón 17 superior está unido de manera reemplazable al cuerpo 15 de impactos. El cilindro 16 del cuerpo superior de impactos está fijado al cilindro 13 hidráulico superior.

La unidad 3 inferior de impactos comprende una horquilla 20 inferior, que está suspendida en un par de vástagos 9 de pistón que pueden subirse y bajarse por medio de un par de cilindros 22 hidráulicos inferiores de elevación que, al igual que los cilindros 12 superiores de elevación, están dispuestos entre las columnas 102a y 103a del pedestal; y entre las columnas 102b y 103b, respectivamente, y unidos fiablemente a dichas columnas. La horquilla 20 está en contacto con los lados interiores de las columnas 102a y 103a; y de las columnas 102b y 103b, respectivamente, y puede deslizarse sobre dichos lados, lo que contribuye a una estabilidad lateral deseada de también la unidad 3 inferior de impactos. La horquilla 20 incluye un cilindro 23 hidráulico inferior de impactos que está unido a la horquilla, conteniendo dicho cilindro 23 de impactos un martinete inferior en forma de un pistón 24 de impactos. Un cuerpo inferior de impactos, designado como 25, puede moverse en un cilindro 26 del cuerpo inferior de impactos que está fijado al cilindro 23 de impactos.

Tal como ya se ha mencionado, la mesa 30 giratoria contiene y transporta cinco unidades 32 de herramienta idénticas. En las figuras 5, 6, 8 y 9 se muestra detalladamente una unidad tal según una primera realización preferida. La figura 5 muestra la unidad de herramienta como si apareciese en la estación V de recolocación tras una recolocación y en la estación I antes de suministrar la materia prima según un modo de operar la máquina 1. En la figura 8 se muestra la unidad de herramienta en la estación III de accionamiento descendente del mandril, y la figura 10 muestra la unidad de herramienta en la estación IV de expulsión tras la expulsión de un cuerpo
formado.

Las partes principales de las unidades 32 de herramienta comprenden un punzón 27 tubular inferior, una matriz 34, un soporte 36 de punzón inferior, que puede moverse deslizantemente en una guía 37 de soporte de punzón, y un mandril 35. Debido al hecho de que el punzón 27 inferior es tubular, al igual que el punzón 17 superior, y debido al hecho de que la unidad de herramienta comprende un mandril 35, resulta posible fabricar productos que tengan un agujero pasante, tales como ruedas dentadas, en la máquina 1 de impactos.

El soporte 36 de punzón inferior, figura 5 y figura 6, consta de dos mitades 36a y 36b idénticas, que se presionan para casi hacer contacto una con otra a lo largo de un plano vertical de separación, en la región de la parte superior del soporte de punzón que se extiende hasta casi la mitad de la longitud del soporte de punzón y en una parte inferior que tiene una corta extensión vertical. Las dos mitades del soporte de punzón están fresadas entre estas partes superior e inferior para formar una ranura 29 pasante vertical que presenta una extensión sustancial en la dirección vertical. También hay una ranura central vertical en cada mitad 36a y 36b de soporte de punzón, tal como la ranura 40a en la mitad 36a de soporte de punzón. La ranura 40b opuesta en la mitad 36b de soporte de punzón no se muestra en ningún dibujo. En la parte inferior de las ranuras 40a/40b existe una superficie 44 de contacto, que tiene forma de estante. En combinación, las ranuras 39 y 40a/40b permiten al soporte 36 de punzón moverse en una dirección vertical en relación con el mandril 35. En su parte superior, cada mitad 36a y 36b de soporte de punzón tiene un reborde 41 dirigido hacia fuera y un entrante 42 central que se ensancha en su parte inferior a fin de alojar una cabeza 43 en el extremo inferior del punzón 27 inferior, cabeza que está conformada correspondientemente. Juntas, las dos mitades 36a y 36b de soporte de punzón retienen el soporte 27 de punzón
inferior.

Tal como se ha mencionado, el ejemplo ilustrado se refiere a la fabricación de productos que presentan un agujero pasante, tales como ruedas dentadas. Por tanto, el punzón 27 inferior es tubular, y el mandril 35 se extiende a través del punzón inferior. En la matriz 34 hay un agujero 45 cilíndrico pasante, cuyas paredes corresponden a la forma exterior del producto deseado, por ejemplo, una rueda dentada. La forma del agujero 45 también corresponde a la forma exterior del punzón 27 inferior, por encima de la cabeza 43, y del punzón 17 superior, el cual, al igual que el punzón 27 inferior, tiene forma de casquillo tubular.

El mandril 35 tiene una parte superior cilíndrica, alargada, que se extiende a través del punzón inferior y hacia arriba al interior de la cavidad 46 de molde, que está definida por el agujero 45 en la matriz 34 entre los dos punzones 17 y 27. En su parte inferior, el mandril tiene una parte más gruesa, denominada aquí parte 47 de agarre, que presenta una concavidad 48 circunferencial.

La guía 37 de soporte de punzón consta de una parte 37a superior y una parte 37b inferior. Las dos partes 37a y 37b tienen superficies interiores que son cilíndricas. La parte 37a superior tiene un diámetro más grande que la parte 37b inferior. Las partes 37a y 37b funcionan como guías para la parte 41 de reborde y para la parte principal, respectivamente, del soporte 36 de punzón inferior, teniendo dichas partes una forma exterior correspondientemente cilíndrica. La parte 37b inferior también funciona, en combinación con la parte 41 de reborde del soporte de punzón inferior, como un retenedor del soporte de punzón inferior. Las dos partes 37a y 37b están conectadas entre sí por unos pernos 55.

En la parte inferior de la parte 37b inferior de la guía de soporte de punzón hay dos entrantes opuestos para un par de cuñas 49 opuestas, que se presionan al interior de la concavidad 48 de la parte 47 de agarre del mandril 35. La fuerza de presión se obtiene por medio de un anillo 50 de bloqueo y un anillo 51 de casquillo de poliuretano o cualquier otro material que tenga una cierta flexibilidad. Las cuñas 49 ofrecen algo de elasticidad debido a las fuerzas de rozamiento que pueden ejercerse sobre el mandril 35 durante los golpes de trabajo de la máquina en la estación II de formación.

Las partes principales de las unidades 2 y 3 de impactos ya se han descrito más arriba. A continuación, se explicarán detalles adicionales de estas unidades de impactos, que en la estación II de formación se proporcionan en el lado del eje 108 de rotación de la mesa 30 giratoria, debajo y sobre la mesa 30 giratoria, unidades y detalles que se incluyen en las otras estaciones de función. Al mismo tiempo, también se explicará qué funciones se realizan en las varias estaciones y cómo pueden llevarse a cabo estas funciones. Al final de la descripción de cómo está equipada la máquina 1 de impactos y cómo pueden funcionar, se explicarán modos alternativos y/o modificados de realizar las varias funciones, así como modificaciones concebibles de las estaciones de función como
tal.

I - La estación de llenado

En el ejemplo ilustrado se supone que la materia prima consiste en polvo de metal u otro material en polvo; véase el preámbulo de la descripción. En su realización más sencilla, el dispositivo de llenado puede consistir en un cubo 140 de llenado que tiene forma de tubo, que puede ser vertical y estar abierto por sus dos extremos. El borde inferior del cubo de llenado descansa sobre la matriz 34 en la unidad 32 de herramienta en la estación I de llenado y se desliza sobre la superficie superior de la mesa 30 giratoria durante los movimientos de graduación. El cubo 140 de llenado está montado en un brazo, que se extiende hacia fuera desde la columna 102b, figura 1 y figura 2. El cubo 140 de llenado contiene una cantidad de polvo suficiente para un gran número de operaciones de formación y puede rellenarse según transcurre el tiempo, bien tanda a tanda, bien continuamente, por medio de unos elementos de relleno no mostrados. El brazo con el cubo 140 de llenado puede darse la vuelta hacia y desde la unidad de herramienta, a través del giro en una bisagra, por medio de unos dispositivos de movimiento representados por una flecha. El punzón 27 inferior está en su posición inferior y el mandril 35 está en su posición superior, figura 6, al nivel de las superficies superiores planas de la matriz 34 y de la mesa 30 giratoria, lo que posibilita que el cubo 140 de llenado funcione de la manera pretendida. El espacio 46 en el agujero 45 de matriz se llena de polvo alrededor del mandril 35. El cubo 140 de llenado se aparta por medio de dichos dispositivos de movimiento, y después, se coloca una tapa, no mostrada, sobre la matriz, cubriendo el polvo en el espacio 46, por ejemplo, por medio de un robot no mostrado, a fin de que nada de polvo salga de la matriz durante el transporte de la matriz llena hasta la estación II de formación.

II - La estación de formación

En la estación de formación, el polvo que se ha introducido en la cavidad de formación en la estación I se forma en un cuerpo consolidado, es decir, unido, que tiene una gran densidad, en un solo golpe en sentido opuesto de las dos unidades 2 y 3 de impactos, cuyas partes se han descrito anteriormente y que se proporcionan al lado del centro 107 de rotación de la mesa 30 giratoria.

Las unidades 2 y 3 de impactos se describirán ahora más detalladamente y también cómo funcionan en cooperación con la unidad 32 de herramienta.

El cuerpo 15 superior de impactos, figura 7A, consta de un vástago 60 de pistón cilíndrico, pasante, que tiene un anillo 61 fijo. El vástago 60 de pistón puede deslizarse herméticamente en una abertura en una pared 62 extrema superior del cilindro 16 del cuerpo superior de impactos. En una pared 63 extrema inferior existe una abertura 64 más ancha, a través de la que puede moverse sin hermeticidad el vástago 60 de pistón cilíndrico del cuerpo 15 de impactos. El anillo 61 fijo tiene un diámetro que es levemente inferior al diámetro interno del cilindro 16 del cuerpo de impactos, es decir, el anillo 61 fijo no hace contacto herméticamente con el interior del cilindro. Por otra parte, sobre el anillo 61 fijo hay un anillo 65 móvil que puede moverse en relación con el vástago 60 de pistón y que está sellado contra la superficie interior del cilindro 16 del cuerpo superior de impactos, bien directamente, bien a través de uno o más anillos obturadores. Además, la superficie interior del anillo 65 móvil está sellada contra el vástago 60 de pistón, bien a través de un contacto directamente hermético, bien a través de cualquier anillo obturador, no mostrado.

Encima del anillo 65 móvil hay una cámara 66 hidráulica, que puede conectarse a dicha fuente de presión de fluido hidráulico, por ejemplo, a través de cualquiera de los vástagos 8 de pistón y la horquilla 10, a un conducto 67 hidráulico, en el que hay una válvula 68 de retención y una válvula reductora de la presión, no mostrada, y a un depósito o acumulador a través de un conducto 69 hidráulico, en el que hay una válvula de restricción de la presión, no mostrada.

El cuerpo 25 inferior de impactos y su cilindro 26 de cuerpo de impactos están diseñados idénticamente de la misma manera que el cuerpo 15 superior de impactos y el cilindro 16 del cuerpo superior de impactos, respectivamente, con la salvedad del punzón 27 inferior, que no está sujeto directamente al cuerpo de impactos, tal como es el caso con el punzón 17 superior en el cuerpo 15 superior de impactos. En las figuras 7A y 7B, los varios detalles del cuerpo 25 de impactos y del cilindro 26 de cuerpo de impactos tienen los mismos números de referencia que los detalles del cuerpo 15 superior de impactos y del cilindro 16 de cuerpo de impactos con la adición del
símbolo '. Aquí no se dará ninguna descripción adicional de estos detalles, sino que, en vez, se hace referencia a la descripción anterior del cuerpo 15 superior de impactos y su cilindro 16 de cuerpo de impactos. Sin embargo, en lo que se refiere a la terminología, deberá mencionarse que las paredes 62' y 63' extremas del cilindro 26 inferior de impactos se denominarán pared extrema inferior y pared extrema superior, respectivamente. El suministro y drenaje de fluido hidráulico puede realizarse de una manera que es análoga a la que se ha mencionado en relación con la unidad superior de impactos.

El equipo también incluye dispositivos de control y de accionamiento de las unidades móviles descritas, incluyendo unos sensores 80, 80' de posición para los cilindros 13 y 23 de impactos, respectivamente, y por tanto también para los martinetes 14 y 24, respectivamente, y unos sensores 81 y 81' de posición para los cuerpos 15 y 25 de impactos, respectivamente. Dichos sensores están conectados y transmiten información sobre la posición de dichas unidades a una unidad central de control, que comprende ordenadores y dispositivos auxiliares, que no se describen aquí.

El equipo descrito funciona de la siguiente manera. En la estación I de formación, el espacio 46 en el agujero 45 de la matriz, figura 5, se ha llenado con una materia 90 prima alrededor del mandril 35 y se ha cubierto mediante una tapa. La materia 90 prima puede consistir en, por ejemplo, un anillo de metal, un material polimérico o un material compuesto, que puede incluir una cerámica o cualquier otro material formable, pero en el ejemplo se supone que la materia prima consiste en un polvo de metal o, posiblemente, una combinación de polvos de metal y de cerámica.

Cuando la mesa 30 giratoria se ha girado aproximadamente 72º, de manera que una unidad 32 de herramienta, con su espacio 46 lleno de polvo, se ha movido escalonadamente hacia delante (se ha graduado) desde la estación I de llenado hasta la estación II de formación, la mesa está fija y la unidad 32 de herramienta está colocada concéntricamente con el punzón 17 superior con mucha precisión. Al mismo tiempo y/o inmediatamente después, la horquilla 20 inferior se mueve hacia arriba por medio de los cilindros 22 inferiores de elevación y de los vástagos 9 de pistón, transportando el cilindro 23 del cuerpo inferior de elevación y su cuerpo 25 de impactos, hasta que el cuerpo 25 de impactos se haya puesto en contacto con la superficie inferior del soporte 36 de punzón inferior, figura 7A. En el último instante en este momento, se quita la tapa encima del polvo en la cavidad de molde, lo que puede llevarse a cabo por medio del mismo robot que ha puesto la tapa en la estación anterior. A continuación, la horquilla 10 superior por medio de los cilindros 12 superiores de elevación y de los vástagos 8 de pistón, trayendo consigo el cilindro 16 del cuerpo superior de impactos y su cuerpo 15 de impactos tanto que el punzón 17 tubular superior se hace bajar para entra en contacto con el polvo 90 de metal en la cavidad 46 de molde, y empieza a comprimir el polvo hasta que la presión en la cámara 66 hidráulica alcanza un cierto valor predeterminado. A continuación, se detiene el movimiento y se mantiene la posición. En esta etapa, el punzón 27 inferior está en la posición mostrada en la figura 7A, colocado por la unidad 3 inferior de impactos, y proporciona la fuerza de sostenimiento.

La horquilla 20 empieza ahora a moverse hacia arriba por medio de los cilindros 22 de elevación, en los que el punzón superior se presiona hacia arriba contra el polvo 90. El movimiento continúa hasta que la presión en la cámara 66' hidráulica ha alcanzado un cierto valor predeterminado. Esta presión también se ha transmitido luego a la cámara 66 hidráulica de la unidad superior de impactos a través del polvo 90. El polvo en la misma se ha compactado previamente y centrado en la cavidad 46 de molde en la matriz 34. Los cuerpos 15/25 de impactos, los cilindros 16/26 hidráulicos y los punzones 17/27 están ahora en las posiciones mostradas en la figura 7A.

La siguiente operación busca fijar las longitudes S1 y S2 de golpe de los martinetes 14 y 24, es decir, la distancia entre el martinete 14 superior y el cuerpo 15 superior de impactos y entre el martinete 24 inferior y el cuerpo 25 inferior de impactos, respectivamente, antes de la operación de golpeo. La fijación puede llevarse a cabo simultáneamente para las unidades 2 y 3 superior e inferior de impactos presionando adicionalmente las horquillas 10 y 20 hacia abajo y hacia arriba, respectivamente, por medio de los cilindros 12 y 22 hidráulicos, respectivamente. Aquí, el polvo 90 previamente compactado ejerce una contrapresión sobre los punzones 17 y 27, según la cual la presión en las cámaras 66 y 66' hidráulicas se incrementa adicionalmente. La sobrepresión se alivia a través de los conductos 69 y 69' hidráulicos. Por tanto, los punzones 17 y 27 permanecerán en sus posiciones, mientras los pistones 14 y 24 de impactos/martinetes se acercan a los cuerpos 15 y 25 de impactos, hasta que obtienen sus longitudes S1 y S2 de golpe correctas, figura 2B, lo que es detectado por los sensores 80, 81 y 80', 81' superiores e inferiores de posición, respectivamente. En la presente memoria se prevé que la diferencia de presión entre las cámaras 66' y 66 hidráulicas inferior y superior sea tan pequeña que no tenga ninguna influencia sobre las longitudes de golpe en un grado no
desdeñable.

Cuando se han obtenido las longitudes S1 y S2 de golpe pretendidas, el reborde 61 y el anillo 65 del cuerpo 15 superior de impactos están en una posición superior, y el reborde 61' y el anillo 65' del cuerpo 25 inferior de impactos están en una posición superior y en una posición inferior en los cilindros 16 y 26 hidráulicos, respectivamente, figura 7B. La máquina de impactos está ahora lista para consolidar el polvo 90 para formar el artículo deseado a través de un solo golpe simultáneo por los dos martinetes 14 y 24.

Las distancias S1 y S2 son los desplazamientos de aceleración de los martinetes 14 y 24/pistones de impactos y se eligen teniendo en cuenta, en primer lugar, las masas de los martinetes y de los cuerpos de impactos, de manera que la masa m_{1} total del martinete 14 superior, el cuerpo 15 superior de impactos y el punzón 17 superior alcance una velocidad v_{1} dirigida hacia abajo cuando el martinete 14 haya golpeado el cuerpo 15 de impactos, y la masa m_{2} total del martinete 14 inferior, el cuerpo 25 inferior de impactos y el punzón 27 inferior haya alcanzado una velocidad v_{2} dirigida hacia arriba cuando el martinete haya golpeado el cuerpo de impactos, según lo cual las masas y las velocidades son tan grandes que los momentos (las cantidades de movimiento) de las masas que se mueven hacia abajo y hacia arriba, respectivamente, son básicamente iguales, es decir, de manera que se aplica la siguiente condición:

m_{1} \times v_{1} \approx m_{2} \times v_{2}

Por tanto, el martinete 14 superior, que según la realización tiene una masa sustancialmente mayor que el cuerpo 15 superior de impactos (también es concebible la condición inversa, así como que el martinete y el cuerpo de impactos tengan masas igualmente grandes), golpea con una velocidad requerida, al mismo tiempo que el martinete 24 inferior, que según la realización también tiene una masa mucho mayor que el cuerpo 25 inferior de impactos (aunque, también en este caso, las masas pueden ser igualmente grandes, o puede aplicarse la condición inversa), golpea con una velocidad requerida sobre el cuerpo 25 inferior de impactos. Las energías cinéticas de las masas en movimiento, que son muy elevadas, se transfieren a través del punzón 17 superior y del punzón 27 inferior al polvo 90. Los martinetes 14 y 24 sólo realizan un golpe, pero las energías cinéticas que se transfieren fundamentalmente al polvo 90 de metal en la cavidad 46 de molde son tan grandes que el polvo se plastifica; según lo cual fluirá hacia fuera y llenará la cavidad de molde y formará, en un milisegundo aproximadamente, un cuerpo consolidado con una forma deseada. El pulso de presión que surge en la cavidad de molde debido al único golpe de los martinetes contra el cuerpo de impactos tiene una duración que es más corta que 0,001 segundos, pero tiene una magnitud que se encuentra en el intervalo de 1-10 GPa, normalmente en el intervalo de 1,5-5 GPa. Debido a la alta presión y a la plastificación ocasionada por la alta presión, probablemente también se reduce el rozamiento entre la materia prima/el polvo y las paredes de la cavidad de molde, así como entre los granos de polvo, lo que contribuye a, o es un prerrequisito para, la capacidad del material para fluir hacia fuera y llenar todas las partes de la cavidad de molde. En el impacto, el mandril 35 es esencialmente estacionario en relación con la matriz 34, así como durante la compactación previa del polvo, la cual es posible porque el soporte de punzón inferior puede moverse en relación con el mandril, el cual está sujeto por las cuñas 49 en la ranura 39 del soporte de
punzón.

Cuando los martinetes golpean a gran velocidad los cuerpos 15 y 25 de impactos, respectivamente, los vástagos 60 y 60' de pistón cilíndricos de los cuerpos de impactos se mueven con libertan en relación con los anillos 65 y 65' móviles, respectivamente, permaneciendo dichos anillos durante el golpe fundamentalmente en aquellas posiciones que hubieran adoptado antes del golpe, figura 7B. Entre, por una parte, los anillos 65 y 65' móviles retenidos y, por otra parte, los rebordes 61 y 61', se crea durante el impacto un pequeño huelgo correspondiente a la compactación final del polvo 90 en la dirección
vertical.

Tan pronto como los martinetes 14 y 24 han realizado sus golpes simultáneos, se devuelven a sus posiciones iniciales en el cilindro 13 superior de impactos y el cilindro 23 inferior de impactos, respectivamente. Las horquillas 10 y 20 se devuelven a sus posiciones iniciales por medio de los cilindros 12 y 22 de elevación. Se conduce fluido a presión hasta las dos cámaras 66 y 66' hidráulicas de manera, que los anillos 65 y 65' móviles se presionan hacia arriba y hacia abajo, respectivamente, para hacer contacto con los rebordes 61 y 61, tras lo cual, los anillos móviles presionan los cuerpos 15 y 25 de impactos enteros hasta sus posiciones iniciales, en las que los rebordes 61 y 61' hacen contacto con las paredes 63 y 63' extremas, respectivamente. Por tanto, se ha completado el ciclo de trabajo en la estación II de formación, tras lo cual la unidad 32 funcional, incluyendo el artículo formado, se mueve a la siguiente estación de función a través de un nuevo movimiento rotacional de la mesa 30 giratoria.

III - La estación de accionamiento descendente del mandril

El artículo, que se ha formado a partir de polvo en la estación II de formación, está consolidado, es decir, tiene una gran densidad, fundamentalmente sin poros comunicantes, pero los granos de polvo individuales, que se ablandaron y deformaron durante la operación de formación, todavía no se han fusionado, es decir, soldado entre sí, al menos no en ningún grado esencial. Por tanto, el cuerpo consolidado puede ser relativamente quebradizo, y debería manejarse con cuidado, antes de que se haya empujado fuera de la matriz y se haya calentado hasta una temperatura de sinterización en una operación posterior, para que se provoque que los granos de polvo individuales se fusionen por completo, es decir, se suelden entre sí, mediante este tratamiento. Por este motivo, entre otras cosas, el mandril 35 se acciona hacia abajo y fuera del artículo formado antes de que el cuerpo se empuje fuera de la matriz, lo que no se realiza hasta la estación IV.

Una razón por la que el mandril 35 se saca del artículo formado impulsándose fuera por medio de un expulsor de mandril es que el mandril se aprieta muy firmemente en el cuerpo formado. Si se tirase del mandril para sacarlo del cuerpo formado, se requeriría una fuerza de tiro tan grande que podría superarse la resistencia final a la tracción del mandril, provocando la rotura del mandril. Sin embargo, la capacidad del mandril para resistir fuerzas de presión es mucho mayor y, por tanto, el mandril se impulsa fuera por fuerza de presión.

Por tanto, en la estación III de función se proporciona un expulsor 170 de mandril para accionar el mandril hacia abajo, figuras 1, 2 y 8, consistiendo dicho expulsor en una varilla verticalmente orientada que tiene un diámetro más pequeño que el agujero en el cuerpo 90a consolidado. Más particularmente, la varilla 170/expulsor de mandril consiste en un vástago de pistón o en el extremo de un vástago de pistón y puede moverse hacia arriba o hacia abajo por medio de un cilindro 171 hidráulico en un brazo 172, que se extiende hacia fuera desde la columna 102a.

Las cuñas 49 deben soltarse primero para permitir el accionamiento hacia abajo del mandril 35 al mismo tiempo que el punzón 27 inferior se mantiene en su posición en la matriz 34. Por tanto, con esa finalidad, en la estación III de accionamiento descendente del mandril también se proporciona un dispositivo 174 de suelta de cuñas, consistiendo dicho dispositivo de suelta de cuñas en una placa horizontal que tiene cuatro salientes dirigidos hacia arriba. El dispositivo 174 de suelta de cuñas está montado en un vástago 175 de pistón que se extiende hacia arriba desde un cilindro 176 hidráulico, el cual está montado en el bloque 105, que forma parte del pedestal 6 y se comunica con la fuerza de presión hidráulica y con el depósito a través de los conductos 156 y 157. Por otra parte, el cilindro 171 hidráulico puede comunicarse con la fuente de presión y el depósito a través de unos conductos, no mostrados, proporcionados con esta finalidad.

La presión descendente del mandril 35 se realiza adecuadamente al mismo tiempo que se lleva a cabo una operación inicial en la estación II de formación para el siguiente artículo que se formará en esa estación, es decir, cuando la unidad 2 inferior de impactos se ha llevado hacia arriba hasta su posición inicial para un golpe.

La expulsión del mandril se inicia al presionarse el dispositivo 174 de suelta de cuñas hacia arriba por medio del cilindro 176 hidráulico, de manera que el anillo 50 de bloqueo sea empujado hacia arriba al máximo para hacer contacto con el reborde dirigido hacia fuera de la parte 37b inferior de la guía 37 de soporte de punzón, figura 8. De ahí, las cuñas 49 se sueltan y pueden desacoplarse por presión del mandril 35 en la región de la concavidad 48.

Por tanto, cuando las cuñas 49 se han soltado, la varilla 170 se presiona hacia abajo para hacer contacto con el extremo superior del mandril 35 y empuja el mandril hacia abajo a través del agujero en el cuerpo 90a formado, al mismo tiempo que las cuñas 49 se presionan fuera de la concavidad 49, y tras esto deslizan sobre la parte 47 de agarre del mandril. Las posiciones finales del mandril y de las cuñas se muestran en la figura 8.

Debido a las fuerzas de compresión acumulativas en el cuerpo 90a, el cuerpo 90 se expandirá levemente en la región del agujero central del cuerpo cuando el mandril 35 se empuje fuera del agujero, sin embargo, no tanto que el cuerpo haga contacto con la varilla 170, la cual está accionándose hacia abajo. Por tanto, la varilla 170 puede ahora llevarse hacia arriba, de vuelta hasta su posición inicial superior encima de la matriz 34, por medio del cilindro 171 hidráulico, lo que puede llevarse a cabo al mismo tiempo que se baja el dispositivo 174 de suelta de cuñas hasta su posición inferior no operativa por medio del cilindro 176 hidráulico. Esto provoca que el anillo 50 de bloqueo caiga por su propio peso, de manera que se establece un contacto inicial entre el anillo 51 de casquillo, cuya superficie circunferencial interior se estrecha cónicamente hacia arriba, y unos bordes 49a posteriores coincidentes de las cuñas 49, que son de forma correspondiente.

Las operaciones de la estación III de accionamiento descendente del mandril están terminadas ahora. A partir de entonces, el siguiente cuerpo se forma en la estación II de formación, tal como se ha descrito anteriormente, y la mesa 30 giratoria se gradúa adicionalmente en aproximadamente 72º en sentido horario por medio de los dispositivos 7 de movimiento cuando las operaciones de la estación II de formación están terminadas. Por tanto, la unidad 32 de herramienta, mostrada en la figura 8, con el mandril en su posición inferior, se mueve desde la estación III de accionamiento descendente del mandril hasta la estación IV de expulsión.

IV - La estación de expulsión

En esta estación, un cilindro 180 hidráulico está montado sobre el bloque 105 debajo de la unidad 32 de herramienta, figura 4. Un vástago 181 de pistón es concéntrico con la unidad de herramienta en la estación IV y forma una varilla expulsora, que se proporciona para empujarse ascendentemente hacia el lado inferior del soporte 36 de punzón inferior, en el que el mandril 35 está todavía en su posición inferior, con el extremo inferior del mandril apoyándose en las plataformas 44 en el soporte de punzón inferior, figura 8.

El producto 90a formado se expulsa de la cavidad 46 de molde en la matriz 34 por medio del cilindro 180 hidráulico y su varilla 181 expulsora/vástago de pistón en el mismo de manera que dicha varilla se presione contra el punzón inferior a través del soporte de punzón inferior, al mismo tiempo que un dispositivo de sufrimiento está realizando una acción de sufrimiento contra la mesa 30 giratoria, de manera que el punzón inferior y el mandril se llevan hacia arriba hasta que el mandril 35 esté a nivel con el borde superior de la matriz 34, es decir, en su posición normal. Cuando el mandril 35 alcanza su posición superior a nivel con las superficies superiores de la matriz 34 y de la mesa 30 giratoria, figura 9, el punzón 37 inferior ha llegado a una corta distancia más allá de ese nivel, que corresponde a la diferencia entre los niveles del punzón 27 y del mandril 35 en la posición inicial, figura 8. Durante los movimientos dirigidos hacia arriba del soporte 36 de punzón inferior, el punzón 27 inferior y el mandril 35, la parte 47 de agarre del mandril se desliza sobre las cuñas 49, que en el último instante se vuelven a presionar al interior de la concavidad 48 del mandril 35 durante la influencia del peso del anillo 50 de bloqueo, el cual bloquea las cuñas 49 en sus posiciones de bloqueo en la región de la concavidad 48 a través de una acción de apriete entre la periferia interior cónica del anillo 51 de casquillo y los bordes 49a posteriores inclinados de las cuñas. La operación anterior se realiza al mismo tiempo que el mandril 35 se acciona hacia abajo en la siguiente unidad 32 de herramienta en la estación III de accionamiento descendente del mandril y también al mismo tiempo que se realizan las primeras mediciones en la estación II de formación, tal como se ha descrito en lo anterior. La mesa 30 giratoria se fija y coloca con precisión durante estas mediciones.

Cuando el punzón 27 inferior se sube del todo a través de la matriz 34, el cuerpo 90a formado se expulsa de la matriz. Esto hace que el cuerpo se expanda adicionalmente, pero esta vez hacia fuera. En otras palabras, la expansión se realiza paso a paso; primero hacia dentro en relación con la expulsión del mandril dirigida hacia abajo, después, hacia fuera en relación con la expulsión dirigida hacia arriba del cuerpo formado. Esto elimina o reduce el riesgo de que el cuerpo resulte dañado cuando se liberan las tensiones internas en el cuerpo. Si las operaciones se realizasen en el orden inverso, el cuerpo formado se destruiría con toda seguridad, y si las dos operaciones (el accionamiento descendente del mandril y la expulsión del cuerpo) se llevasen a cabo simultáneamente, el riesgo de daños sería también muy grande.

Por tanto, cuando el cuerpo 90a formado se ha expulsado de la matriz, estará descansando sobre la superficie superior del soporte 27 de punzón inferior, figura 9, en un estado ligeramente expandido. Se toma de la superficie superior del soporte de punzón inferior por medio de un dispositivo de toma maniobrado por robot, no mostrado, y se coloca en un recipiente adecuado al lado de la máquina 1 a fin de calentarse hasta una temperatura de sinterización en una operación posterior, de manera que los granos de polvo, que se han ablandado y deformado en la estación I durante la operación de formación, se sinterizarán juntos (fusionarán) para formar un cuerpo denso de alta resistencia.

V - La estación de recolocación

En la estación V se proporciona un cilindro 190 hidráulico sobre la mesa 30 giratoria, en un brazo 191, que se extiende hacia fuera desde la columna 103b. Un vástago de pistón se extiende verticalmente hacia abajo desde el cilindro 190 hidráulico. En su extremo inferior, dicho vástago de pistón tiene un émbolo 192 tubular, que tiene un diámetro exterior levemente más pequeño que el punzón 27 inferior y un diámetro interior que es levemente más grande que el diámetro del mandril 35. En la estación V, dicho émbolo 192 se presiona por medio del cilindro 190 hidráulico contra el punzón 27 inferior cuando la unidad 32 de herramienta, que se ha operado en la estación IV de expulsión, se ha llevado hasta la estación V de recolocación. Por tanto, el émbolo 192 presiona el punzón 27 inferior hacia abajo al interior de la matriz 34, moviendo también el soporte 36 de punzón inferior tan lejos que el punzón inferior y el soporte 36 de punzón inferior adoptarán la posición inicial mostrada en la figura 6. Durante esta operación, el mandril 35 se mantiene fijamente en la unidad 34 de herramienta por medio de las cuñas 49 de bloqueo. A continuación, el émbolo 192 se devuelve a su posición inicial superior por medio del cilindro 190 hidráulico. Las operaciones en la etapa de recolocación se realizan simultáneamente al accionamiento descendente del mandril en la estación III de accionamiento descendente del mandril y con la expulsión del cuerpo formado en la estación IV de expulsión, es decir, al mismo tiempo que las unidades 2 y 3 de impactos están preparándose para la operación de formación en la estación II de formación.

En resumidas cuentas, según el ejemplo, las siguientes operaciones se realizan en las distintas estaciones de función durante la misma fase de trabajo, es decir, más o menos simultáneamente dependiendo de cuánto tiempo se requiere para su realización, concretamente las siguientes:

- en la estación I de llenado, la cavidad de molde se llena con una cantidad deseada de polvo de metal o correspondiente por medio de un cubo de llenado, que puede deslizarse sobre las superficies superiores de la mesa 30 giratoria, la matriz 34 y el mandril 35 porque dichas superiores están al mismo nivel;

- en la estación II de formación, la unidades de impactos se preparan para la operación de formación, es decir, las unidades móviles se llevan a su posición inicial para un golpe, figura 7A;

- en la estación III de accionamiento descendente del mandril, el mandril se acciona hacia abajo y se suelta del cuerpo formado;

- en la estación IV de expulsión, el cuerpo formado se empuja fuera de la matriz y el mandril 35 se devuelve a su posición normal, con su superficie superior al mismo nivel que las superficies superiores de la matriz y la mesa giratoria; y

- en la estación V de recolocación, el punzón 27 inferior y el soporte 36 de punzón se presionan hacia abajo hasta sus posiciones iniciales inferiores.

Hasta que no se hayan realizado las anteriores operaciones, dicha unidad 2 superior de impactos y dicha unidad 3 inferior de impactos realizan simultáneamente sus golpes y forman el cuerpo en la cavidad de molde de una manera que se ha descrito anteriormente. Esto tiene la ventaja de que toda la energía hidráulica disponible puede conducirse hasta los cilindros 13 y 23 y por tanto movilizarse para los golpes muy pesados que realizan los respectivos martinetes 14 y 24 superior e inferior.

Realización según la figura 10

La figura 10 muestra una realización alternativa de una unidad de herramienta, que se designa como 32'. A los detalles que tienen una correspondencia directa con detalles correspondientes de la realización alternativa, es decir, la unidad 32 de herramienta, se les ha dado los mismos números de referencia que en las figuras 1-9. Estos detalles no se describirán aquí adicionalmente. Sólo se explicarán las diferencias en comparación con la realización anterior.

El punzón 27 inferior se proporciona para colocarse desde abajo. Su parte 43 ensanchada inferior está fijada al soporte 41 de punzón inferior por medio de una placa 200 y tornillos. Para la reposición/colocación del punzón 27 inferior cuando se ha realizado un golpe, el soporte 41 de punzón inferior tiene una parte dotada de reborde en su parte inferior. Los rebordes 201 coinciden con unos entrantes 202, que están diseñados correspondientemente en un regulador 203 de posición, que está conectado o forma parte de un vástago de pistón, no mostrado, de un cilindro hidráulico, no mostrado, por medio de la cual el soporte 41 de punzón inferior y, por tanto, el punzón 27 inferior pueden arrastrase hacia abajo hasta la posición mostrada en la figura 10. El acoplamiento entre los rebordes 21 y los entrantes 202 se establece cuando la mesa 30 mueve la unidad 32' de herramienta hasta una estación de función, que puede ser una estación combinada paras expulsar el mandril 35, expulsar el producto formado y reponer/colocar el punzón 27 inferior en su posición inicial. Por tanto, el regulador 203 de posición tiene una doble función. Por una parte, expulsará el producto formado utilizando la energía de dicho cilindro hidráulico, por otra parte, arrastrará hacia abajo el punzón 27 inferior hasta su posición inicial inferior en una operación posterior.

El soporte 41 de punzón inferior según la realización mostrada en la figura 10 está formado de una sola pieza, lo que lo hace más resistente que el soporte de punzón inferior de la realización anterior. Sin embargo, también según esta realización, se proporciona una ranura 39 pasante. A través de esta ranura se extiende una horquilla 205, que está fijada a la guía 37 de soporte de punzón por medio de tornillos. La posición inferior del soporte de punzón inferior y del punzón 27 inferior está definida por un anillo 220 de poliuretano, que se proporciona en una repisa anular en la guía 37 de soporte de punzón inferior.

Un taladro 206 vertical central se extiende a través del soporte 41 de punzón inferior, teniendo dicho taladro el mismo diámetro que el diámetro interior del punzón 27 inferior, es decir, básicamente el mismo diámetro que el diámetro del mandril 35 con algo de huelgo, para que el mandril 35 pueda moverse en el taladro 206. Una varilla 207 se extiende en dicho taladro. La varilla 207, que tiene un diámetro más pequeño que el taladro 206, está dotada en su extremo superior de roscas 208, que coinciden con las roscas correspondientes en un taladro en el extremo inferior del mandril 35. La varilla 207, en el extremo inferior de la misma, se extiende a través de un agujero 209 en la horquilla 205 y está rematada por una cabeza 210 de tornillo en el lado inferior de la horquilla 205. En otras palabras, la varilla 207 consiste en un tornillo, que está unido al mandril 35 a través de las roscas 208, que en su extremo superior está dotado de una ranura 211 para un destornillador o cualquier otra herramienta.

En el taladro 206 también se encuentra un muelle 213 helicoidal de compresión, dispuesto alrededor de la varilla 207, entre el mandril 35 y la horquilla 205. En su posición normal, el muelle 213 presiona el mandril 35 hacia arriba hasta su posición normal superior. Mediante el giro de la varilla 207/tornillo en relación con el mandril 35 por medio de una herramienta adaptada a la cabeza 210 de tornillo de la varilla 207/tornillo y a la ranura 211 de tornillo del mandril 35, el mandril 35 puede ajustarse para que su superficie superior esté a nivel con, o colocada ligeramente por debajo de, la superficie superior de la matriz 34. La primera alternativa se aplica generalmente cuando la cavidad de molde se llene con polvo por medio de un cubo de llenado; la última alternativa puede aceptarse cuando la materia prima consista en una pieza en bruto, por ejemplo, un anillo. Sin embargo, el mandril 35 no debe colocarse a una distancia tal que la superficie superior del mandril se coloque por debajo de aquel nivel que sea adoptado por el borde inferior del punzón 27 inferior cuando el punzón 17 superior se haya colocado en la matriz antes del golpe. La posición del punzón 17 superior antes del golpe se ha indicado mediante líneas de puntos en la figura 10.

La unidad 32' de herramienta funciona de la siguiente manera. Se supone que en una operación anterior en la estación de formación se ha formado un producto en la cavidad 46 de molde y que tras lo cual la mesa 30 con la unidad 32' de herramienta se ha llevado a una estación combinada para expulsar el producto formado y recolocar la unidad 32' de herramienta en su posición inicial. Cuando la unidad 32' de herramienta adopta su posición en dicha estación, los rebordes 201 deslizan al interior de los entrantes 202 en el regulador 203 de posición y expulsor combinado. Cuando esto ha ocurrido, el mandril 35 se presiona hacia abajo por medio del expulsor 170 de mandril que actúa hacia abajo, que está conectado a un cilindro hidráulico, no mostrado, de la misma manera que según la realización anterior. Por tanto, cuando el expulsor 170 de mandril se ha presionado hacia abajo para presionar el mandril 35 desde arriba fuera del producto formado, el muelle 213 está comprimido. Tras esto, el expulsor 170 de mandril se devuelve a su posición inicial y se aparta adecuadamente.

Tras esto, el soporte 41 de punzón inferior y, por tanto también, el punzón 27 inferior se presionan hacia arriba por medio del regulador 203 de posición/expulsor y expulsa el producto anular fuera de la cavidad 46 de molde, y tras esto, el punzón 27 inferior se devuelve a su posición inicial por medio del mismo regulador 203 de posición/expulsor. A medida que el producto formado se expulsa sucesivamente, el mandril 35 se devuelve a su posición superior por medio del muelle 213.

La unidad 32' de herramienta presenta ventajas esenciales en comparación con la realización precedente. Por tanto, su modo de trabajo es fundamentalmente más simple, lo que posibilita reducir el número de estaciones de función. Además, la totalidad de la unidad 32' de herramienta es fundamentalmente más ligera que la unidad 32 de herramienta según la realización anterior y no tiene cuñas, tal como es el caso en la realización anterior, las cuales pueden crear un riesgo de mal funcionamiento. La masa reducida de la unidad 32' de herramienta es una ventaja importante porque facilita un cambio de posición más rápido entre las distintas estaciones de función.

Realización según las figuras 11-12

En la figura 11 se describe una máquina 1'' de impactos. Sus partes principales consisten en una unidad 2'' superior de impactos, una unidad 3'' inferior de impactos y una unidad central, que comprende un portaherramientas 30''. Según la realización, éste consiste en una mesa horizontal, que forma una lanzadera que puede moverse entre dos estaciones de función; una estación de formación y una estación de preparación. La lanzadera 30'' sólo lleva una unidad 32'' de herramienta, que puede moverse entre las dos estaciones de función. Durante el movimiento entre las estaciones de función, la lanzadera 30'' se desliza sobre un par de guías 307 horizontales, que están conectadas mecánica y rígidamente a un pedestal 301 de máquina a través de unos brazos 308.

En la estación de formación, la unidad 2 superior de impactos tiene un martinete 14 superior y la unidad 3 inferior de impactos tiene un martinete 24 inferior.

En la estación de preparación, que está situada más atrás en la vista según la figura 11, el producto formado se expulsará de la matriz en la unidad 32'' de herramienta. En la estación de preparación se proporciona una horquilla 312 como sufridor en la operación de expulsión, horquilla que se extiende sobre la lanzadera 32'' bastante cerca de su superficie 313 superior, que es horizontal y plana, a nivel con la superficie superior plana de la unidad 32'' de herramienta.

La unidad 32'' de herramienta es análoga de una manera con las realizaciones anteriores proporcionadas en un agujero 320 pasante en el portaherramientas, es decir la lanzadera 30''. La realización según la figura 12 es, con referencia al mandril 35, del mismo principio que la realización según la figura 10, ya que el mandril 35 está dispuesto para ser repuesto por un muelle 351 de presión en un soporte 304 de punzón inferior. El diseño de la unidad 32 de herramienta también presenta ciertas diferencias e importantes componentes adicionales, que resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción. Los detalles con una correspondencia directa a la figura 10 no se explicarán más, pero se hace referencia a la descripción anterior de la unidad 32'' de herramienta. Dichos detalles tienen las mismas denominaciones que en la figura 10.

El soporte 304 de punzón inferior de la realización según la figura 12 es homogéneo, es decir, no tiene ranuras pasantes, tal como según la realización anterior, y por tanto puede soportar impactos aún más pesados. El mandril 35 tiene una cabeza 35a en el extremo inferior, que llena un taladro central formado de la manera correspondiente en la cabeza 27a del punzón 27 inferior. De este modo, el mandril 35 adopta una posición superior definida, que es determinada por el punzón 27 inferior, cuando dicho punzón inferior se lleva a su posición inferior, en una posición inicial para un impacto. El muelle 351 de presión está dispuesto en un taladro 352 central profundo en el soporte 304 de punzón inferior.

En la unidad 32'' de herramienta también está incluido un anillo 314 de montaje, anillo que sujeta la matriz 34 a la guía 317 de soporte de punzón inferior por medio de unos tornillos 315. La matriz 34, el anillo 314 de montaje, el soporte 304 de punzón inferior con el punzón 27 inferior, la guía 317 de soporte de punzón inferior y el mandril 35 forman juntos la unidad 32'' de herramienta integrada que tiene una superficie superior, incluyendo también el mandril 35, a nivel con la superficie 313 superior plana de la mesa 30''.

El anillo 314 de montaje tiene una superficie 323 cónica exterior, que se inclina hacia abajo-hacia fuera. Las otras superficies laterales son simétricas y circulares.

La unidad 32'' de herramienta está montada, de una manera análoga a las realizaciones anteriores, en una abertura 320 pasante en la mesa 30''. En dicha abertura, entre la unidad 32'' de herramienta integrada y la mesa, más exactamente, entre el anillo 314 de montaje y la mesa 30'', también hay un anillo 326 intermedio que tiene una superficie 327 superior plana y una superficie inferior plana a una distancia de una superficie anular plana de una placa 335 de montaje, que está fija a la mesa 30'' por medio de unos tornillos 328. El anillo 326 intermedio tiene una superficie 353 interior cónica que se apoya en y coincide con la superficie 323 cónica del anillo 315 de montaje, así como una superficie 354 cónica que se inclina hacia dentro-hacia abajo y que se apoya en y coincide con una correspondiente superficie 355 que se inclina hacia dentro-hacia abajo de la placa 335 de
montaje.

El anillo 314 de montaje tiene un entrante 330 anular cilíndrico en su lado exterior enfrentado al anillo 326 intermedio, entrante que está definido hacia abajo por la superficie superior de la placa 335 de montaje, en esa parte de la placa 335 de montaje que se apoya en el anillo 314 de montaje.

Correspondientemente, en la esquina inferior de las aberturas 320 pasantes en la mesa 30'' hay un entrante 331 anular cilíndrico.

En el entrante 330 anular mencionado en primer lugar hay un primer anillo 341 elástico y en el segundo entrante 331 cilíndrico hay un segundo anillo 342 elástico. Los anillos 341 y 342 elásticos, que están algo sesgados, llenan por completo sus entrantes 330 y 331 respectivos verticalmente. Por otra parte, los anillos no llenan por completo los entrantes 330 y 331 respectivos lateralmente, lo que implica que los anillos pueden comprimirse en la dirección axial y por tanto saltar lateralmente.

Dichas superficies 323, 353; y 354, 355 cónicas centran, respectivamente, la unidad 32'' de herramienta para que se vuelva totalmente coaxial con el punzón 17 superior. Esto se realiza inicialmente durante el montaje de la unidad 32'' de herramienta, a la que luego se da un desbarbado plano final de manera que todas las partes incluidas en la unidad 32'' de herramienta se les den superficies superiores planas, incluyendo la superficie superior del mandril 35, bastante a nivel con la superficie superior de la mesa 30''/lanzadera. Esto es de esencial importancia para posibilitar el llenado con polvo de la cavidad 46 de molde durante la operación de formación por medio de un cubo de llenado que se desliza sobre la mesa 30'' y sobre la superficie superior de la unidad 32'' de herramienta.

Para la función de la unidad 32'' de herramienta también es importante que el muelle 341, que busca presionar la matriz 34 y el anillo 314 de montaje hacia arriba, y el muelle 341mm que busca presionar la matriz 34, el anillo 314 de montaje y el anillo 326 intermedio hacia abajo, descansan en cada lado del anillo 326 intermedio. Esto contribuye a llevar la matriz, así como el mandril y el anillo 314 de montaje, a nivel con la mesa 32'' y con el anillo 326 intermedio. Por otra parte, el anillo 326 intermedio y la matriz 34 y el anillo 314 de montaje pueden moverse hacia arriba en relación con la mesa 30'' a través de la compresión del anillo 342 exterior, y la matriz 34 con el mandril 35 y el anillo 314 de montaje pueden moverse hacia abajo en relación con el anillo 326 intermedio y la mesa 30'' a través de la compresión del anillo 341 interior. Cuando todo está en una posición de reposo y los muelles 341 y 342 se han expandido y sesgado, todas dichas superficies superiores están a nivel unas con otras.

Apropiadamente, los muelles 341 y 341 están hechos como anillos de poliuretano o posiblemente cualquier otro polímero elástico. Además, en principio también son concebibles muelles mecánicos, pero el poliuretano es un material preferido para los muelles.

La máquina de impactos así descrita y la mesa 30'' con su unidad 32'' de herramienta elásticamente montada en la mesa funcionan de la siguiente manera.

En la estación de preparación, el mandril 35 se acciona, por medio de un empujador de mandril no mostrado, tan hacia abajo en el taladro 352 en el soporte 304 de punzón inferior durante la compresión del muelle 351 que el mandril se suelta completamente del cuerpo compactado, el cual se ha formado en una operación de formación anterior. A continuación, dicho cuerpo se expulsa desde abajo por medio del punzón 27 inferior de una manera tal como se ha descrito en relación con la realización anterior. En algunos casos, para la eyección puede resultar necesaria una gran energía, que se transmite a través de la matriz 34 y el anillo 314 de montaje al anillo 326 intermedio, para que la unidad 32'' de herramienta y el anillo 326 intermedio se presionen hacia arriba haciendo que el anillo 342 elástico exterior de poliuretano se comprima hasta que la unidad 32'' de herramienta y/o el anillo 326 intermedio se apoyen en la horquilla 312, lo que sucede antes de que el anillo 342 elástico se haya comprimido al máximo. Esto implica que las guías 307 no se ven sometidas a una sobrecarga durante la operación de expulsión.

Por tanto, cuando el producto formado se ha expulsado de la cavidad 46 de molde en la estación de preparación, el punzón 27 inferior se retira hasta su posición inicial mostrada en la figura 12. En relación con lo mismo, en el último momento la unidad 32'' de herramienta salta hacia atrás a su posición inicial, es decir, de manera que las superficies superiores de la unidad 32'' de herramienta, el anillo 326 intermedio y la mesa 30'' giratoria/lanzadera descansen de nuevo a nivel unos con otros, lo que se garantiza a través de la acción de salto hacia atrás del anillo 342 elástico exterior. Cuando esto ha sucedido, la cavidad 46 de formación se llena con polvo de metal, lo que puede llevarse a cabo de manera sencilla por medio de un cubo de llenado, que puede consistir en tan sólo un tubo vertical lleno de polvo de metal, que descansa contra la superficie superior de la mesa 30''. Durante la operación de llenado, se provoca que el tubo /cubo de llenado lleno de metal se deslice sobre las superficies superiores de la mesa 30'', el anillo 326 intermedio y la unidad 32 de herramienta, lo cual resulta posible porque estos detalles tienen superficies superiores planas y uniformes que están a nivel unas con otras y no tienen ninguna parte que sobresalga para formar algún obstáculo en el camino del cubo de llenado. Por tanto, el cubo de llenado se mueve a la zona de la cavidad 46 de molde que se llena con el polvo, y tras lo cual, el cubo de llenado se mueve hacia atrás; deslizándose además esta vez sobre la unidad de herramienta, el anillo intermedio y la parte superior de la mesa.

La mesa 30'', que se desliza ahora sobre las guías 307, se mueve hasta la estación de formación, figura 11 y figura 12. En la estación de formación, el punzón 17 superior se baja una distancia al interior de la cavidad de molde para que el polvo se compacte levemente, funcionando el punzón 27 inferior como herramienta de sufrimiento. Durante la operación de formación, los martinetes 5, 6 superior e inferior golpean simultáneamente a alta velocidad contra el sistema operativo 319 de punzón superior y el soporte 311 de punzón inferior, respectivamente. Sin embargo, los conceptos simultáneamente y síncronamente son conceptos relativos que se han mencionado en la descripción de los antecedentes de la invención. En la práctica, uno de los martinetes golpeará su punzón un poco antes que el otro martinete. En consideración a las altas velocidades, la diferencia temporal no puede ignorarse siempre. A medida que los punzones 17 y 27 entran sucesivamente en la cavidad 46 de molde, comprimiendo el polvo de metal entre ellos, también aumenta sucesivamente la resistencia del polvo. Además, el rozamiento entre el polvo y la pared de la cavidad 46 de molde aumenta. Ni la resistencia del polvo contra el punzón respectivo, ni el rozamiento que ejerce el polvo contra la matriz 34 en la parte superior y la inferior de la cavidad de molde, respectivamente, son necesariamente uniformes. De hecho, en la práctica hay que contar con un cierto grado de uniformidad. Todo esto implica que, durante la operación de impacto, una fuerza axial, vertical, resultante, actúa normalmente sobre la matriz. Esta puede estar, o dirigida hacia arriba, o dirigida hacia abajo. En el primer caso, la fuerza vertical es absorbida fundamentalmente por el anillo 342 elástico exterior de poliuretano. En el segundo caso, la fuerza es absorbida fundamentalmente por el anillo 341 elástico interior de poliuretano. En otras palabras, la capacidad de los anillos 341, 342 elásticos para absorber las fuerzas verticales implica un amortiguamiento eficiente del pulso de fuerza de corta duración que puede surgir. Hasta el punto que a pesar de todo se transfiere un pulso de fuerza a la mesa 30'', un pulso así será amortiguado adicionalmente por la mesa debido a su considerable masa, de manera que las tensiones que pueden transferirse de la matriz 34 a las guías 307 y al pedestal 301 de máquina serán tan pequeñas que no dañarán la máquina o sus partes incluidas. El aire que existe en el espacio entre el soporte 304 de punzón inferior y la matriz 34 se expulsa a presión durante el impacto a través de unos canales de expansión proporcionados en la guía 317 de soporte de punzón inferior.

Se entenderá que la invención puede completarse y modificarse dentro del alcance de las reivindicaciones de patente adjuntas. Por tanto, por ejemplo, el anillo 26 intermedio puede diseñarse de muchas otras maneras de lo que se ha mostrado en el ejemplo. Por ejemplo, pueden colocarse rebordes y entrantes en el otro sentido, es decir, invertirse, manteniendo el principio de que se proporcionen dos elementos elásticos o conjuntos de elementos elásticos diferentes, uno exterior en el exterior del anillo intermedio y uno interior en el interior del anillo intermedio, mientras que otro de estos elementos elásticos o conjuntos de elementos elásticos se proporciona para absorber fuerzas dirigidas hacia abajo y el otro de los elementos elásticos o conjuntos de los mismos se proporciona para amortiguar fuerzas dirigidas hacia arriba que actúen sobre la unidad de herramienta.

Entre las modificaciones también puede mencionarse que los elementos elásticos no tienen porque consistir en anillos elásticos necesariamente. También son concebibles elementos metálicos de muelle de varios tipos, por ejemplo, muelles helicoidales, proporcionados en los espacios 330 y 331. Además, se concibe que el punzón superior, posiblemente también el punzón inferior, se integre con el elemento superior y el inferior de impactos, respectivamente, que puede consistir en un pistón hidráulico de impactos, cuyo vástago de pistón está unido al punzón superior y, según sea el caso, al punzón inferior, respectivamente.

Claims

1. Método para la fabricación de un artículo anular que se compone sustancialmente de un metal, un material cerámico y/o un polímero, en el que:

- se forma una cavidad (46) anular definida por la pared de un agujero pasante en una matriz (34), la superficie extrema superior de un punzón (27) inferior tubular, que se introduce en el orificio inferior del agujero de matriz, y un mandril (35), que se introduce desde abajo en el agujero de matriz a través del punzón inferior hasta estar al menos fundamentalmente a nivel compresión la superficie superior de la
matriz;

- se llena la cavidad con una materia prima formable, que formará dicho artículo;

- se introduce un punzón superior tubular por el orificio superior del agujero de matriz para que se forme una cavidad de molde cerrada;

- se golpean simultáneamente el punzón superior y el punzón inferior el uno hacia el otro a una velocidad tan alta que la materia prima entre los punzones se plastifica y fluye fuera y llena todas las partes de la cavidad de molde, cuando los punzones se acercan el uno al otro al máximo, de manera que se forma cavidad de molde;

- se saca entonces el punzón superior, a través de un movimiento relativo hacia arriba, fuera de la matriz;

- se expulsa entonces el mandril fuera del cuerpo anular por la acción de un expulsor (170) de mandril, que se presiona contra el mandril desde arriba; y

- se empuja, no hasta entonces, el cuerpo anular desde abajo fuera de la matriz por medio del punzón inferior, de manera que se obtiene un artículo
anular.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el punzón superior tubular se introduce en el orificio superior del agujero de matriz en una estación de formación, de manera que se obtiene una cavidad de molde cerrada, porque el punzón superior y el punzón inferior se golpean simultáneamente el uno hacia el otro en la misma estación de formación a una velocidad tan alta que la materia prima entre los punzones se plastifica y fluye fuera y llena todas las partes de la cavidad de molde, cuando los punzones se acercan el uno al otro al máximo, para formar dicho cuerpo anular, porque el punzón superior se saca entonces, a través de un movimiento relativo hacia arriba, fuera de la matriz en la estación de formación, y porque el mandril, que es transportado por un portaherramientas, se mueve entonces hasta una estación de accionamiento descendente del mandril, en la que el mandril se expulsa fuera del cuerpo anular por la acción de dicho expulsor (170) de mandril, que se presiona contra el mandril desde
arriba.

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el cuerpo anular se empuja desde abajo fuera de la matriz por medio del punzón inferior en la estación de accionamiento descendente del mandril o en cualquier otra estación, posteriormente a que el mandril se haya expulsado del cuerpo anular en la estación de accionamiento descendente del mandril, pero antes de dichas mediciones en la estación de formación, y/o en la estación de formación.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque la matriz se transporta entre las estaciones de función, montada en un transportador.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque el punzón inferior es llevado por el transportador, a medida que el transportador se mueve, mientras que el punzón superior es estacionario en relación con la dirección de transporte del transportador.

6. Máquina de impactos para la fabricación de un artículo anular, que se compone sustancialmente de un metal, un material cerámico y/o un polímero, en la que:

- comprende un portaherramientas, que comprende una matriz (34), en la que puede formarse una cavidad (46) anular definida por la pared de un agujero pasante en dicha matriz, la superficie extrema superior de un punzón (27) inferior tubular, que se introduce en el orificio inferior del agujero de matriz, y un mandril (35), que puede insertarse desde abajo en el agujero de matriz a través del punzón inferior para estar al menos fundamentalmente a nivel con la superficie superior de la matriz;

- se proporciona una unidad (2) superior de impactos para poder golpear, a través de un punzón (17) superior tubular, contra una materia prima formable, que formará dicho artículo y que se proporcionará en la cavidad en la matriz, simultáneamente al tiempo que el punzón inferior tubular se golpea hacia arriba por medio de una unidad (3) inferior de impactos;

- se proporcionan el punzón superior tubular y el punzón inferior tubular para ser golpeados simultáneamente el uno hacia el otro por medio de dichas unidades superior e inferior de impactos, a una velocidad tan alta que la materia prima entre los punzones se plastifica y fluye fuera y llena todas las partes de la cavidad de molde, cuando los punzones se acercan uno al otro al máximo, para formar un cuerpo
anular;

- se proporciona un expulsor (170) de mandril para empujar el mandril fuera del cuerpo anular posteriormente a haberse sacado el punzón superior a través de un movimiento relativo hacia arriba fuera de la matriz; y

- se proporcionan elementos para empujar el elemento anular fuera de la matriz por medio del punzón inferior, posteriormente a haberse expulsado el mandril del cuerpo anular, para obtener dicho artículo anular.

7. Máquina de impactos según la reivindicación 6, caracterizada porque la matriz se proporciona en un transportador móvil y porque se proporcionan dispositivos de movimiento para mover el transportador y por tanto la matriz entre diferentes estaciones de función, que comprenden al menos una estación de formación y al menos una estación de accionamiento descendente del mandril, que no es la misma estación que la estación de formación.

8. Máquina de impactos según la reivindicación 7, caracterizada porque también comprende una estación de expulsión aparte para expulsar el cuerpo anular posteriormente a la expulsión del mandril fuera del cuerpo anular en la estación de accionamiento descendente del mandril.

9. Máquina de impactos según la reivindicación 8, caracterizada porque al menos el accionamiento descendente del mandril, la expulsión del cuerpo anular y la reposición del mandril a su posición inicial, y posiblemente también el llenado de la cavidad anular con nueva materia prima, se prevén para realizarse en una estación común, sin embargo, no en la estación de formación.

10. Máquina de impactos según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque dicho transportador consiste en una mesa (30) giratoria.

11. Máquina de impactos según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque dicho transportador consisten en una lanzadera (30'') que puede moverse hacia atrás y hacia delante.