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Cilindro de impacto.
ES2310460B1
Spain
- Other languages
English - Inventor
Sebastian Amargan Escapa - Current Assignee
- Festo Pneumatic S A U
- Festo Pneumatic Sau
Worldwide applications
2006
ES
Application ES200602974A events
2006-11-21
2009-01-01
2009-11-10
Application granted
2009-11-10
Status
Expired - Fee Related
2026-11-21
Anticipated expiration
Description
translated from
Cilindro de impacto.
Esta invención está relacionada con la mejora de
la energía y la velocidad de actuación de los cilindros
neumáticos.
Un cilindro actuador lineal neumático de simple
efecto en el que el aire comprimido para el avance del cilindro se
almacena en un volumen interno una presión determinada que se puede
regular, y que se comunica a través de una compuerta de gran paso
con la cámara posterior del cilindro sin necesidad de válvula
intermedia ni de tubo de conducción. Cuando se comunican estas
cavidades, el aire se expansiona, multiplicando la energía del
cilindro clá-
sico.
sico.
El uso industrial de los cilindros neumáticos
tiene múltiples aplicaciones sobre todo en los procesos de
automatización industrial y en el diseño de máquinas y líneas de
proceso en continuo. En general, el cilindro neumático tiene el
objetivo de realizar un desplazamiento a una determinada fuerza, en
un momento preciso.
Los cilindros actuadores neumáticos lineares,
sufren constantes adaptaciones según las necesidades de la
automatización y del proceso o línea en la que están actuando.
Generalmente se adapta el proceso a un cilindro estándar. Sin
embargo la evolución de los procesos automatizados origina que se
deba realizar modificaciones y mejoras en el trabajo de los
cilindros neumáticos. Este hecho se demuestra con el numeroso grupo
de patentes que se han publicado en los últimos años y que tienen
por objeto la mejora y alguna adaptación de los cilindros
actuadores neumáticos.
La patente CA2422165 publicada en el 2003
propone un actuador neumático que transforma el movimiento lineal
en circular (de rotación);
la patente US2002002901 de 2002, presenta un
cilindro linear accionado por un fluido que es conducido
alternativamente a los extremos del pistón;
la patente WO0053937 de 2000, expone un sistema
de cavidades dentro del pistón, con el objetivo de controlar el
movimiento del pistón;
la patente JP2000046014 del año 2000 propone un
cilindro que detecte ambos movimientos, lineal y de rotación;
la patente EP0648941 de 1995, diseña un actuador
neumático en el que el cuerpo cilíndrico está formado por un grupo
de cilindros que actúan de forma telescópica y tienen el objetivo
de amortiguar la desaceleración y detener el pistón.
El cilindro neumático de impacto de la invención
tiene aparentemente el diseño clásico de un cilindro actuador
lineal neumático. El cilindro consta de un cuerpo, una cámara
principal en la que se ubica el pistón, el pistón, una cámara
concéntrica que hará de pulmón (reserva de aire comprimido para el
impulso), un muelle de retorno, un émbolo compuerta, y un agujero
de escape. El diseño de este actuador está referido a un actuador
lineal neumático de simple efecto, en el cual los parámetros de
fuerza y de velocidad no son los comunes de los cilindros
neumáticos.
En los actuadores neumáticos clásicos la fuerza
es básicamente el producto de la presión neumática por la sección
del émbolo a desplazar, y su velocidad de desplazamiento
condicionada al caudal de la válvula, racores y tuberías de
conducción del aire comprimido.
El aire comprimido a usar para el avance del
cilindro no se toma directamente de la red en el momento de la
acción, éste está almacenado en un volumen interno, en la cámara
concéntrica que actúa de pulmón del propio cilindro situada entre la
camisa del cilindro y la camisa externa del actuador. Este aire
almacenado se carga mientras el cilindro está en espera.
El aire comprimido almacenado a la presión que
se haya regulado, es comunicado a través de una compuerta de gran
paso con la cámara posterior del cilindro cuando se precisa
realizar el avance del mismo sin necesidad de pasar por ninguna
válvula intermedia, ni tubo de conducción.
La apertura instantánea de esta compuerta se
realiza despresurizando la cámara antagonista del émbolo compuerta.
Se deja de esta forma que la compuerta retroceda 5 mm, por la
propia presión del aire almacenado, y inmediatamente deje comunicada
la cámara pulmón y la cámara del émbolo.
Al quedar comunicado la cámara de aire pulmón de
aire comprimido, y la cámara posterior del émbolo del cilindro, el
aire se expansiona produciendo un efecto de una gran aceleración,
impulsando en un recorrido de 50 mm al émbolo de diámetro 40 mm, a
su vástago y a un porta (por ejemplo: porta cuchillas), elementos
que suman en total una masa de 1,2 kg.
Esta masa en movimiento genera una energía
cinética que al chocar con la pieza a trabajar, junto con la fuerza
propia del cilindro, produce un trabajo debido a la inercia
superior a la de un cilindro neumático de diámetro 80 mm.
El 80% de esta energía generada es la que se usa
para realizar el trabajo (por ejemplo el corte de un fleje) y el
20% restante es la que soporta la culata delantera del
cilindro.
El ajuste de la potencia necesaria para la
acción se realiza a través del ajuste de presión del depósito o
cámara de aire, a través del regulador de presión de entrada.
El retroceso se realiza por la acción de un
muelle que retorna al émbolo a su posición de origen, cuando el
aire impulsor se ha descomprimido a través del agujero de escape.
Este agujero está calibrado para que el aire expandido realice el
trabajo e inmediatamente se evacue y permita que el émbolo retorne
a su posición de origen.
La función de la válvula de mando solo es para
descomprimir la cámara antagonista de la compuerta. El caudal que
se requiere es mínimo. El aire de la cámara pulmón se alimenta
directamente de la red a la presión designada.
La válvula de mando puede estar montada distante
del cilindro u opcionalmente, se puede montar en el propio
cilindro. En la aplicación que se ha diseñado se monta una válvula
de 70 NIm y se puede montar en el cilindro o a 1,2 m de distancia
sin que interfiera en su funcionamiento.
Las ventajas que tiene este sistema sobre los
existentes hasta este momento se pueden concretar en:
- \bullet
- Se consigue con un cilindro de diámetro 40 la fuerza de un cilindro de diámetro 80
- \bullet
- La velocidad de desplazamiento del cilindro es entorno a 8 veces mayor que la de un cilindro clásico
- \bullet
- Para su funcionamiento solo se precisa de una válvula de 3 vías con un caudal de 70 NLm
- \bullet
- Se produce un gran ahorro de energía de aire comprimido al ser el impacto equivalente al de un cilindro de diámetro 80, cuando el consumo corresponde a un cilindro de diámetro 40
- \bullet
- Se presenta en un diseño compacto que integra el volumen y el mecanismo de conmutación en un solo bloque
- \bullet
- El cilindro se complementa con el regulador de presión y la válvula de paso y de descompresión, formando un conjunto compacto
- \bullet
- Aumento de seguridad en el sistema ya que cuando se cierra la válvula de paso se descomprime al pulmón, quedando libre para ajustar el sistema sin peligro para el operario
- \bullet
- La válvula se puede montar a distancia de cilindro
- \bullet
- Se trata de un diseño compacto, moderno y funcional
\vskip1.000000\baselineskip
En resumen se trata de un cilindro actuador
lineal neumático, que consigue realizar su función en breve espacio
de tiempo y con una elevada potencia. Por esta razón se puede uno
referir a este cilindro como cilindro de impacto. Denominación que
queda justificada en la descripción de su funcionamiento.
La invención que se describe se puede observar a
partir de las explicaciones que adjuntas y con la ayuda de las
figuras que se muestran a continuación. Estas figuras corresponden
a una ilustración aproximada para la comprensión del invento. En
consecuencia, no son limitativas de la invención descrita.
En la figura 1 se muestra el cilindro con la
disposición de las válvulas reguladoras.
En la figura 2 se describen las diferentes
partes del cilindro actuador lineal, cilindro de impacto.
En una realización preferente, el cilindro de
impacto consta de un cuerpo, una cámara principal en la que se
ubica el pistón, el pistón (4), una estructura (8) porta útiles, una
cámara concéntrica (11) que hará de pulmón (reserva de aire
comprimido para el impulso), un muelle de retorno (9), ver figura
1, un émbolo compuerta (6), y un agujero de escape (10). Estos
elementos se pueden observar en la figura 2.
El cilindro, figura 1, dispone de dos válvulas,
la primera (3) con un caudal de 70 NLm permite la entrada de aire
progresivamente a la cámara que realiza la función de pulmón. Esta
válvula permite la entrada de aire y puede estar ubicada fuera de la
estructura del cilindro. La segunda válvula (5) permite la salida
del aire acumulado (ver figura 1) en la cámara anterior al
pistón.
En la parte superior del pistón (parte derecha
de la figura 2) se sitúa la cámara (12) anterior al pistón. Esta
cámara de aire se mantiene cerrada por la propia presión del aire
de la cámara. Esta cámara transmite la presión al émbolo,
consiguiendo el desplazamiento de este.
Se trata, en definitiva, de un pistón con doble
camisa (cilindro), entre las cuales se deja una cámara (11) de
aire, que posteriormente pasará a la cámara (12) previa al émbolo
que en el momento en que se despresuriza esta cámara a través del
agujero de escape (10), el aire pasa de la cámara concéntrica (11)
y derivada de la doble camisa del cilindro, a la cámara anterior
(12) del émbolo, provocando el desplazamiento de este.
Es lógico observar que la invención descrita se
puede adaptar y puede variar según diferentes diámetros de las
camisas interior y exterior; y en función del uso a que se quiera
destinar ya que el porta útiles permite diferentes herramientas y
por lo tanto diferentes aplicaciones. Por ejemplo, una de estas
aplicaciones es el corte de flejes de forma rápida eficaz y en
línea de producción.
Claims (2)
Hide Dependent
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Claims (2)
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1. Un cilindro actuador lineal neumático, que
dispone de una cámara de aire entre la camisa (1) del pistón y la
camisa (2) del cilindro, con una válvula (3) de presión regulable
para el llenado del aire comprimido de la cámara citada, con una
cámara (4) antagonista al pistón o émbolo previa al empuje y con una
válvula (5) de descompresión del pistón/compuerta (6) entre la
cámara pulmón y la cámara antagonista. Exactamente el cilindro
comprende los siguientes elementos:
- -
- Cuerpo del cilindro que consta de una camisa (2) que envuelve los demás elementos
- -
- Camisa (1) que recubre el émbolo, de diámetro inferior a la externa
- -
- Cámara (11) de aire comprimido entre las dos camisas citadas anteriormente
- -
- Un vástago (7), unido al émbolo, que permite realizar la actuación del cilindro
- -
- Una plataforma (8) porta útiles en la que se colocan las diferentes herramientas para realizar el trabajo. Como por ejemplo una cuchilla
- -
- Una cámara (12) previa (anterior) al émbolo en la que se produce la expansión del aire comprimido que pone en movimiento el émbolo y la estructura ligada a él
- -
- Un muelle (9) de retorno del émbolo
- -
- Una compuerta/émbolo (6) que permite la conexión entre la cámara pulmón (11) y la cámara (12) anterior al émbolo
- -
- Un agujero (10) de escape del aire comprimido.
2. Un cilindro actuador lineal neumático según
la reivindicación 1, que utiliza la energía cinética para conseguir
un aumento de la energía de acción.