ES2279284T3 - Dispositivo de sujecion. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de sujeción con un cuerpo de base (2) que presenta un alojamiento central (3) para un componente a sujetar y varias cavidades (4) dispuestas alrededor de dicho alojamiento (3), en donde el cuerpo de base (2) puede ser deformado elásticamente por fuerzas de compresión radiales (F) aplicadas desde fuera en la zona de las cavidades (3) de tal manera que un componente a sujetar pueda ser introducido en el alojamiento (3), y dicho cuerpo de base puede ser reconformado elásticamente por reducción o anulación de las fuerzas de compresión radiales para establecer una unión de presión con el componente a sujetar, caracterizado porque en las cavidades (4) están previstos unos pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas.

Description

Dispositivo de sujeción.
La invención concierne a un dispositivo de sujeción que comprende un cuerpo de base que presenta un alojamiento central para un componente a sujetar y varias cavidades dispuestas alrededor del alojamiento, en donde el cuerpo de base puede ser deformado elásticamente por fuerzas de compresión radiales aplicadas desde fuera en la zona de las cavidades de tal manera que un componente a sujetar pueda ser introducido en el alojamiento, y dicho cuerpo de base puede ser deformado elásticamente por reducción o anulación de las fuerzas de compresión radiales para establecer una unión de presión con el componente a sujetar.
Dispositivos de sujeción de esta clase son conocidos, por ejemplo, por el documento DE 198 34 739 C1. En estos dispositivos de sujeción el cuerpo de base está configurado en forma poligonal y es llevado elásticamente a una forma redonda por la aplicación de fuerzas de compresión radiales. Se deforman así las zonas del cuerpo de base colocadas entre los puntos de ataque de fuerza de tal manera que se ensancha el alojamiento y se puede montar un vástago redondo. Cuando se reducen o anulan después las fuerzas radiales, el componente deformado retorna elásticamente a su forma de partida poligonal, con lo que se fija el vástago en el alojamiento por medio de un asiento de presión.
En los dispositivos de sujeción conocidos las cavidades, colocadas convenientemente de modo que las líneas de acción de las fuerzas de compresión radiales discurran centradamente a través de ellas, garantizan que el cuerpo de base, incluso cuando presenta una construcción de pared gruesa, pueda ser deformado con un consumo de fuerza considerablemente reducido y presenta el comportamiento de deformación de un componente de pared delgada.
Esta clase de dispositivos de sujeción ha dado resultados enteramente satisfactorios en la práctica. No obstante, se percibe en parte como desventajoso el hecho de que a muy altos números de revoluciones de bastante más de 100.000 rpm el dispositivo de sujeción posee bajo la influencia de las fuerzas centrífugas actuantes una tendencia a abrirse, con lo que ya no queda garantizada una sujeción segura.
Por tanto, el cometido de la invención consiste en configurar un dispositivo de sujeción de la clase citada al principio de modo que incluso a altos números de revoluciones quede garantizada una sujeción segura.
Este problema se resuelve según la invención por el hecho de que en las cavidades están previstos unos pesos de compensación de fuerzas centrífugas. Si se pone en rotación el dispositivo de sujeción según la invención, los pesos de compensación de fuerzas centrífugas son presionados entonces hacia fuera debido a las fuerzas centrífugas que se presentan, con la consecuencia de que las zonas situadas entre medias se curvan hacia dentro y se cierra así el alojamiento. Por tanto, según el tamaño y el peso de los pesos de compensación de fuerzas centrífugas, se conserva o incluso se amplifica la fuerza de sujeción. Los ensayos realizados han demostrado que con los dispositivos de sujeción según la invención se puede garantizar una sujeción segura hasta velocidades de rotación de 250.000 rpm y más.
Según una forma de realización de la invención, se ha previsto que los pesos de compensación de fuerzas centrífugas estén formados en una sola pieza con el cuerpo de base y estén unidos en la zona de las paredes exteriores de las cavidades con dicho cuerpo de base por medio de zonas de unión a manera de tabiques. En este caso, es conveniente disponer las zonas de unión a manera de tabiques entre el cuerpo de base en la zona de las paredes exteriores de las cavidades y los pesos de compensación de fuerzas centrífugas en posición aproximadamente centrada respecto de las cavidades, considerado en dirección periférica, es decir, en las zonas en las que se aplican también las fuerzas de compresión radiales sobre el cuerpo de base para abrir el alojamiento.
Como alternativa, es posible insertar los pesos de compensación de fuerzas centrífugas como componentes separados en las cavidades, estando configurados y dispuestos los pesos de compensación de fuerzas centrífugas de modo que entre dichos pesos de compensación de fuerzas centrífugas y el cuerpo de base se formen zonas de aplicación de fuerza a manera de tabiques en las que existe especialmente un contacto directo entre el cuerpo de base y los pesos de compensación de fuerzas centrífugas. También en este caso es conveniente que las zonas de aplicación de fuerza a manera de tabiques estén dispuestas en posición aproximadamente centrada en las cavidades, considerado en la dirección periférica. Para posicionar los pesos de compensación de fuerzas centrífugas en esta forma de realización, es conveniente que las zonas de las cavidades situadas alrededor de los pesos de compensación de fuerzas centrífugas sean rellenadas con un material elástico, tal como, por ejemplo, plástico. Este material puede ser cargado en las cavidades después de la inserción de los pesos de compensación de fuerzas centrífugas, o bien puede ser proporcionado como una ayuda de posicionamiento prefabricada. Por supuesto, el rellenado con tal material elástico puede estar previsto también cuando los pesos de compensación de fuerzas centrífugas estén sólidamente unidos con el cuerpo de
base.
Por lo demás, es posible también unir de manera adecuada pesos de compensación de fuerzas centrífugas construidos como componentes separados con el cuerpo de base en la zona de aplicación de fuerza.
Asimismo, las cavidades pueden estar configuradas de manera en sí conocida como abiertas hacia el alojamiento y pueden estar unidas especialmente con el alojamiento por medio de incisiones radiales que, considerado en dirección periférica, están colocadas en el centro de las cavidades. En este caso, se definen en el alojamiento unas mordazas de sujeción separadas dispuestas entre las incisiones.
Según una forma de realización alternativa de la invención, se ha previsto que las cavidades estén al menos parcialmente llenas de un material de relleno y/o un líquido actuantes como pesos de compensación de fuerzas centrífugas. Los pesos de compensación de fuerzas centrífugas pueden estar formados en este caso por un relleno suelto de granos de arena, bolas de acero o similares que estén convenientemente humedecidos con un lubricante, tal como, por ejemplo un líquido, para hacer que se deslicen con mayor facilidad.
Respecto de otras ejecuciones ventajosas de la invención, se remite al lector a las reivindicaciones subordinadas y a la descripción siguiente de ejemplos de realización con referencia al dibujo adjunto. Muestran en el dibujo:
La figura 1, una primera forma de realización de un dispositivo de sujeción según la invención en el estado de ensamble y/o de suelta,
La figura 2, el dispositivo de sujeción de la figura 1 en el estado de sujeción no accionado,
La figura 3, una segunda forma de realización de un dispositivo de sujeción según la invención en el estado de sujeción y
La figura 4, una tercera forma de realización de un dispositivo de sujeción según la invención en el estado de sujeción.
En las figuras 1 y 2 se representa una forma de realización de un dispositivo de sujeción 1 según la invención que puede estar concebido, por ejemplo, como un mandril de sujeción para sujetar herramientas en el husillo de trabajo de una máquina herramienta o bien puede estar integrado directamente en el husillo de trabajo de una máquina herramienta. El dispositivo de sujeción 1 comprende un cuerpo de base 2 con un contorno exterior poligonal en el que está formado un alojamiento central 3 para un componente a sujetar. Alrededor del alojamiento 3 están formadas en el cuerpo de base 2 unas cavidades 4 de forma de sector circular o de riñón que se extienden cada una de ellas por todo un espacio periférico de aproximadamente 100º y que se han practicado en el cuerpo de base 2, por ejemplo, por un proceso de erosión o de fresado. Quedan así entre las cavidades 4 unos tabiques 2a a través de los cuales las zonas de pared colocadas por fuera de las cavidades 4 están unidas con las zonas de pared del cuerpo de base 2 colocadas por dentro de dichas cavidades 4. Las figuras 1 y 2 muestran también que las cavidades 4 están unidas hacia el alojamiento 3 por medio de unas incisiones radiales 9 que, considerado en dirección periférica, están dispuestas en posición aproximadamente centrada respecto de las cavidades 4. Entre las incisiones radiales se forman aquí tres mordazas de sujeción discretas 3a, 3b, 3c del alojamiento 3 que están unidas, a través de los respectivos tabiques 2a colocados entre las cavidades 4, con las zonas de pared del cuerpo de base 2 colocadas radialmente por fuera de dichas cavidades 4.
Según la invención, en las cavidades 4 están previstos unos pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas. Estos pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas poseen un contorno adaptado a la forma de las cavidades 4 y constituyen una sola pieza con el cuerpo de base 2, estando unidos dichos pesos con esta zona de las paredes exteriores de las cavidades 4 a través de zonas de unión 6 a manera de tabiques que, considerado en dirección periférica, están colocados en posiciones aproximadamente centradas con respecto a las cavidades 4.
Cuando se debe sujetar con el dispositivo de sujeción 4 un componente tal como, por ejemplo, el vástago de una broca o de una herramienta de fresado, se tiene que, tal como se ha insinuado en la figura 1, se ejercen unas fuerzas de compresión radiales F desde fuera sobre el cuerpo de base 2, eligiéndose los puntos de ataque de las fuerzas de modo que las líneas de acción de las fuerzas F discurran aproximadamente centradas a través de las cavidades 4. El cuerpo de base 2 es presionado radialmente hacia dentro por las fuerzas de compresión F en la zona de los puntos de ataque de las fuerzas, y al mismo tiempo las zonas colocadas entre los puntos de ataque, es decir, los tabiques 2a formados entre las cavidades 4 y junto con éstos las mordazas de sujeción 3a, 3b, 3c, son deformadas elásticamente hacia fuera, con lo que se aumenta el tamaño del alojamiento 3 y se puede introducir el componente a sujetar en dicho alojamiento 3.
Cuando se reducen o anulan ahora las fuerzas de compresión radiales F, se produce una reconformación elástica del cuerpo de base 2, con la consecuencia de que los tabiques y, por tanto, las mordazas de sujeción 3a, 3b, 3c del alojamiento 3 se mueven nuevamente hacia dentro y presionan contra el vástago con la fuerza de recuperación elástica, con lo que se forma un asiento a presión.
Cuando el dispositivo de sujeción 1 gira con altos números de revoluciones durante su funcionamiento, los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas son presionados hacia fuera por las fuerzas centrífugas producidas F_{F}. Estas fuerzas F_{F} son introducidas en el resto del cuerpo de base 2 a través de las zonas de unión 6 a manera de tabiques, de modo que este cuerpo es presionado hacia fuera en las zonas de unión 6. Se curvan entonces hacia dentro las zonas situadas entre medias y, por tanto, también los tabiques 2a colocados entre las cavidades 4 y las mordazas de sujeción 3a, 3b, 3c del alojamiento, con lo que también a altos números de revoluciones se puede obtener o incluso amplificar aún la fuerza de sujeción.
En la figura 3 se representa una forma de realización modificada del dispositivo de sujeción 1 ilustrado en las figuras 1 y 2 y anteriormente descrito. En esta forma de realización los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas están concebidos como componentes separados y se encuentran insertos en las cavidades 4. Los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas están concebidos aquí de la misma manera que en el dispositivo de sujeción 1 descrito anteriormente con referencia a las figuras 1 y 2 y establecen contacto con el cuerpo de base 2 en la zona de las paredes exteriores de las cavidades 4 únicamente a través de zonas 8 de introducción de fuerza a manera de tabiques que, considerado en dirección periférica, están colocadas en posiciones aproximadamente centradas respecto de las cavidades 4. Para posicionar con seguridad los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas en las cavidades, los espacios libres que quedan en dichas cavidades 4 alrededor de los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas están llenos de un material plástico elástico 7. Este material plástico elástico 7 puede ser un elemento de posicionamiento prefabricado, por ejemplo fundido por inyección.
Es esencial que en las zonas 8 de introducción de fuerza exista en lo posible un contacto directo entre los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas y el cuerpo de base 2 para garantizar una introducción directa de fuerza de los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas en el cuerpo de base 2.
Es posible también inmovilizar los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas contra el cuerpo de base 2 en las zonas 8 de introducción de fuerza, por ejemplo vulcanizándolos contra dicho cuerpo.
Por último, en la figura 4 se representa un tercer ejemplo de realización del dispositivo de sujeción 1 según la invención en el que los pesos 5 de compensación de fuerzas centrífugas están formados por un relleno suelto de granos de arena, bolas de acero o similares que están humedecidos con un líquido para hacer que se deslicen con más facilidad.
En las formas de realización representadas en las figuras 3 y 4 el alojamiento 3 es de configuración cerrada, es decir que, a diferencia de los dispositivos de sujeción 1 representados en las figuras 1 y 2, no existe ninguna unión entre el alojamiento y las
cavidades 4.

Claims (9)

1. Dispositivo de sujeción con un cuerpo de base (2) que presenta un alojamiento central (3) para un componente a sujetar y varias cavidades (4) dispuestas alrededor de dicho alojamiento (3), en donde el cuerpo de base (2) puede ser deformado elásticamente por fuerzas de compresión radiales (F) aplicadas desde fuera en la zona de las cavidades (3) de tal manera que un componente a sujetar pueda ser introducido en el alojamiento (3), y dicho cuerpo de base puede ser reconformado elásticamente por reducción o anulación de las fuerzas de compresión radiales para establecer una unión de presión con el componente a sujetar, caracterizado porque en las cavidades (4) están previstos unos pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas.
2. Dispositivo de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque los pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas están construidos en una sola pieza con el cuerpo de base (2) y están unidos con dicho cuerpo de base (2) en la zona de las paredes exteriores de las cavidades (4) por medio de unas zonas de unión (6) a manera de tabiques.
3. Dispositivo de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque los pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas están instalados como componentes separados en las cavidades (4) y están configurados y dispuestos de tal manera que entre dichos pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas y el cuerpo de base (2) se formen en la zona de las paredes exteriores de las cavidades (4) unas zonas (8) de introducción de fuerza a manera de tabiques en las que exista especialmente un contacto directo entre el cuerpo de base (2) y los pesos de compensación de fuerzas centrífugas.
4. Dispositivo de sujeción según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque las zonas de unión o de introducción de fuerza (6, 8) a manera de tabiques entre el cuerpo de base (2) y los pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas están dispuestas, considerado en dirección periférica, aproximadamente en posiciones centradas con respecto a las cavidades (4).
5. Dispositivo de sujeción según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las zonas de las cavidades (4) situadas alrededor de los pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas están llenas de un material elástico.
6. Dispositivo de sujeción según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque las cavidades (4) están abiertas hacia el alojamiento (3).
7. Dispositivo de sujeción según la reivindicación 6, caracterizado porque las cavidades (4) están unidas con el alojamiento (3) por medio de unas incisiones radiales (9) que, considerado en dirección periférica, están colocadas en posiciones centradas con respecto a las cavidades (4).
8. Dispositivo de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque las cavidades (4) están llenas al menos en parte de un material de relleno y/o de un líquido actuantes en calidad de pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas.
9. Dispositivo de sujeción según la reivindicación 8, caracterizado porque los pesos (5) de compensación de fuerzas centrífugas están formados por un relleno suelto de granos de arena, bolas de acero o similares que están humedecidos con un lubricante, especialmente un líquido.
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