ES2310497B1 - Dispositivo de freno y embrague combinado para prensas. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de freno y embrague combinado para prensas.

El dispositivo de freno y embrague presenta dos conjuntos de émbolo desplazables independientemente por la acción de sendos conjuntos independientes de conductos de fluido hidráulico susceptibles de actuar respectivamente sobre el conjunto de láminas del embrague y del freno, presentando el dispositivo un conjunto de resortes fijos que tienden a la separación de ambos elementos de émbolo desplazables, permitiendo que además de las posiciones de embragado y frenado, se pueda conseguir una tercera posición de punto muerto en la que quedan liberadas simultáneamente las láminas del conjunto de frenado y las láminas del conjunto de embrague.

Description

Dispositivo de freno y embrague combinado para prensas.

La presente invención está destinada a dar a conocer un conjunto de freno y embrague combinado destinado a prensas y otros tipos de máquinas, permitiendo conseguir sensibles ventajas con respecto a lo actualmente conocido.

En una prensa clásica de accionamiento mecánico el volante de inercia acumula la energía necesaria para en cada ciclo - bajada y subida del carro - acelerar los componentes de la cadena cinemática que transforman el movimiento giratorio de entrada en alternativo a la salida pero, sobre todo, aporta la energía que se utiliza para la realización del trabajo de la prensa: embutición, corte, estampado, etc.

La energía que cede el volante proviene de la energía cinética que previamente ha acumulado, en función de su inercia y de la velocidad a la que gira gracias al motor eléctrico que lo acciona continuamente, a expensas de disminuir su velocidad. Esta pérdida de velocidad debe ser restablecida durante cada ciclo por el motor, primero, tras la aceleración del carro y antes de la realización del trabajo y, después, tras la realización del trabajo para poder iniciar un nuevo ciclo. La velocidad de giro del volante está condicionada por la velocidad requerida en el carro en el momento de realizar el trabajo para conseguir la pieza.

Uno de los elementos clave en la cadena cinemática de una prensa mecánica es la parte embrague-freno. El embrague hace posible la transmisión de la potencia del volante al resto de la cadena cinemática y el freno posibilita la parada y posicionamiento del carro en el punto de inicio de ciclo, todo esto a voluntad separando el conjunto motor-volante del resto de la cadena.

Los embragues y frenos utilizados para la transmisión de par en la mayoría de las prensas mecánicas convencionales son unidades ampliamente conocidas y utilizadas que en un solo conjunto disponen de ambos dispositivos integrados, y en los que la transmisión del par se realiza por fricción. Estas unidades son soluciones más compactas que los sistemas de embrague y freno separado evitando además por diseño el solapamiento de las maniobras de frenado y embragado, que pueden dar lugar a calentamientos y movimientos peligrosos no deseados. Estas unidades combinadas pueden ser accionadas mediante aire a presión o por medio de otro fluido como aceite y están estudiadas para una disipación elevada del calor que se genera en las maniobras siendo posible la refrigeración forzada.

Estas unidades, conocidas en el actual estado de la técnica, son unidades que sólo pueden estar en dos posiciones: posición de frenado, cuando la cadena cinemática de la prensa está detenida y desacoplada del conjunto motor-volante; o posición de embragado, cuando el volante se acopla al resto de la cadena de transmisión dando lugar al movimiento del carro.

Esta particularidad impide la posibilidad de poder accionar el eje de la prensa de una forma independiente al volante, lo que condiciona la velocidad de avance y retroceso del carro de la prensa a dicha velocidad. Esta velocidad suele estar definida por la velocidad de avance necesaria en el carro durante el recorrido de trabajo para conseguir un correcto conformado de la pieza, por ejemplo, en la embutición.

Una de las características más importantes que se exige de una prensa es el obtener altas producciones, lo que obliga a utilizar la máxima cadencia de trabajo admisible. Esta cadencia de trabajo está limitada principalmente por los límites en cuanto a disipación de calor de la propia unidad combinada de freno-embrague, por la velocidad de trabajo según material y pieza, o por los tiempos de espera necesarios, por ejemplo para alimentación o espera a otro proceso.

Para optimizar estas dos últimas causas que limitan la cadencia se están desarrollando nuevas arquitecturas de prensas destinadas a realizar un control máximo del movimiento. En una de ellas el accionamiento motor-volante-embrague es sustituido por uno o varios servomotores que controlan directamente el movimiento del carro y a la vez proporcionan la potencia necesaria de trabajo. Son las denominadas servoprensas (Komatsu, etc.). Esta potencia de trabajo empieza a ser elevada en prensas a partir de ciertos esfuerzos lo que hace que los consumos eléctricos no sean viables en la mayoría de las instalaciones. Esta problemática lleva a pensar en la posibilidad de no eliminar el volante, de manera que la potencia de trabajo siga siendo suministrada por éste, pero que además se permita el control independientemente de la velocidad del carro durante sus movimientos de avance y retroceso. Para poder llevar esto a cabo los elementos de transmisión del movimiento al carro deben quedar libres y a la vez desacoplados del volante. Estas prensas equipadas con servo motor pero conservando el volante pertenecen a la denominada topología híbrida descrita, cada una con sus particularidades, en patentes como EP1640145 (Burkhardt Gmbh) y US2004003729 (Komatsu Artec Ltd).

Los elementos de transmisión al carro quedan independientes del volante cuando el embrague está desacoplado, pero en los diseños convencionales de unidades combinadas de freno-embrague esta posición implica que el freno esté activado, lo que imposibilita el accionamiento del eje de la prensa.

Para solucionar el inconveniente anteriormente mencionado de los sistemas conocidos en la técnica anterior se ha previsto en la presente invención la realización de una unidad de freno-embrague combinada y compacta que ofrece posiciones de embragado, frenado y punto muerto (desembragado y desfrenado), cuyo diseño está orientado especialmente para prensas mecánicas que realizan el movimiento de acercamiento del carro al punto muerto inferior directamente con un servomotor (freno-embrague en posición de punto muerto), mientras que para la estampación se conecta el volante de inercia al accionamiento mediante el freno-embrague (en posición de embragado), después de la cual el accionamiento vuelve a ser comandado por el servomotor desconectando el volante (freno-embrague en posición de punto muerto.

Es decir, la presente invención soluciona el inconveniente antes mencionado de la técnica actual incorporando un tercer estado neutro en el que tanto el embrague como el freno están desacoplados, de manera que el resto de la cadena cinemática de la prensa queda libre pudiendo actuar sobre ésta, por ejemplo, con un motor independiente, de forma que se pueda variar a voluntad su velocidad. El nuevo conjunto tiene una construcción muy compacta y elevada capacidad de disipación de calor mediante un sistema de refrigeración forzada.

El control del estado neutro es comandado de forma independiente, por lo que permite el funcionamiento en la modalidad tradicional en la que no existe estado neutro y según una nueva modalidad, en la que del estado de freno acoplado y embrague desacoplado se pasa al de freno desacoplado y embrague acoplado y viceversa, permitiendo además el funcionamiento en estado neutro en el que tanto el freno como el embrague están desacoplados permitiendo efectuar el control de la velocidad.

Como función de seguridad obligatoria en prensas y ante posibles emergencias, en la presente invención se prevé asimismo la activación automática e inmediata del freno aplicado mediante múltiples resortes de compresión, que realizará una parada rápida de los órganos móviles de la prensa al eliminar la presión del fluido del circuito de mando de la unidad, por ejemplo, en el caso de fallo de suministro eléctrico.

Una importante ventaja de la nueva invención consiste en lograr un diseño simple, con facilidad de montaje y reducidos costes de fabricación con respecto a los sistemas actuales e impidiendo el solapamiento de embrague y freno, sobre todo para el caso en el que se pretendiera conseguir un estado neutro con una configuración de prensa en la que embrague y freno son independientes.

La nueva invención permite un diseño del conjunto de freno-embrague combinado tal que se puede sustituir con facilidad la unidad de freno-embrague combinado de dos posiciones eventualmente montado en una prensa correspondiente al estado de la técnica, permitiendo su reconversión para incorporar la ventaja del control de velocidad tal como permite la presente invención.

El objetivo planteado por la presente invención se consigue mediante las características de la reivindicación 1.

Otras características complementarias de la invención quedan definidas en las reivindicaciones dependientes.

Un dispositivo de freno-embrague combinado según la presente invención comprende un cuerpo central fijo axialmente y solidario al eje, complementándose con sendos cuerpos envolventes de los conjuntos de láminas de embrague y de freno acoplados de manera correspondiente al lado de embrague y de freno de la máquina, y presentando entre el cuerpo fijo al eje y los mencionados cuerpos solidarios al armazón de la máquina, dos elementos de émbolo que aparte de las zonas de tope con las partes del cuerpo fijado al eje, son susceptibles de actuar sobre las láminas correspondientes de freno y embrague, actuando uno de ellos en posición intermedia entre los conjuntos de láminas de freno y embrague y el otro, en un extremo de la unidad, actuando sobre el conjunto de láminas del embrague. Un conjunto de resortes actúa entre los dos elementos de émbolo, provocando su desplazamiento hacia los extremos de sus respectivas carreras en posición de tope. La alimentación de fluido tiene lugar por conductos respectivos que actúan en una de las caras de cada uno de los conjuntos de émbolo, permitiendo conseguir las posiciones de frenado, punto muerto y embragado tal como es objetivo de la presente invención.

Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización del dispositivo de freno-embrague combinado objeto de la presente invención.

La figura 1 muestra una sección longitudinal de un dispositivo de freno-embrague según la presente invención.

La figura 2 muestra una vista en alzado desde un extremo del propio dispositivo de freno-embrague de la figura 1.

La figura 3 muestra una sección simplificada del dispositivo de freno-embrague representado en la figura 1 correspondiendo a la posición de frenado.

La figura 4 muestra una sección simplificada del dispositivo de freno-embrague representado en la figura 1 correspondiendo a la posición de punto muerto.

La figura 5 muestra una sección simplificada del dispositivo de freno-embrague representado en la figura 1 correspondiendo a la posición de embragado.

Tal como se aprecia en las figuras, el dispositivo de freno-embrague según la presente invención comprende un cuerpo central (23), (24) y (13) fijo axialmente y solidario del eje (1). Las láminas exteriores del conjunto de láminas (11) del lado correspondiente al freno son solidarias del cuerpo envolvente (10) del lado del freno, que estará fijado al bastidor de la máquina, mientras que las láminas interiores (12) del propio conjunto de láminas de freno son solidarias del cuerpo central (13). Las láminas se desplazan axialmente. Cuando el freno es activado, las láminas (11), (12) son aprisionadas por la fuerza de los resortes (14) haciendo solidario el cuerpo envolvente (10) del lado del freno con el cuerpo central (23), (24), (13) y provocando por lo tanto la parada del eje (1).

En el conjunto de láminas del embrague, las láminas exteriores (21) son solidarias del cuerpo envolvente del lado del embrague (20) que estará fijado al volante de la prensa (en caso de aplicaciones para prensas), mientras que las láminas interiores (22) del propio conjunto de láminas del embrague son solidarias del cuerpo central (24). Las láminas se desplazan axialmente. Cuando el embrague es activado, las láminas (21), (22) son aprisionadas haciendo solidario el cuerpo envolvente del lado del embrague (20) con el cuerpo central (23), (24), (13) y transmitiendo el movimiento y energía del volante al eje de la máquina (1).

La invención prevé la disposición de dos cuerpos de émbolo (31) y (32), ambos deslizantes sobre la parte (24) del cuerpo central fijo y cuyos émbolos son susceptibles de actuar sobre topes fijos (91) y (92) de dicho cuerpo fijo.

El accionamiento tiene lugar mediante la aplicación de fluido hidráulico por entradas independientes (51) y (52) que permiten obtener, además de las posiciones de embragado y frenado, una tercera posición de punto muerto, tal como se explicará más delante de forma detallada.

Ambos cuerpos de émbolo (31) y (32) se desplazan axialmente mediante la acción del fluido hidráulico y vuelven a su posición inicial de reposo mediante el conjunto de resortes (14).

En sentido de rotación, los cuerpos de émbolo (31) y (32) se encuentran solidarios del cuerpo central.

En las figuras 3, 4 y 5 se muestran las respectivas posiciones de frenado, punto muerto y embragado. Los canales (51) y (52) para aceite hidráulico se han representado vacíos en la figura 3 y llenos en la figura 5. En la figura 4 se ha mostrado el canal (52) vacío y el canal (51) lleno.

En la posición de frenado representada en la figura 1, sin presión en ninguno de los canales (51), (52) los resortes (14) empujan el pistón (32) hacia la izquierda hasta hacer tope (92) y el pistón (31) hacia la derecha de modo que las láminas (11) y (12) quedan aprisionadas provocando la parada del eje (1).

En la posición de punto muerto correspondiente a la figura 2, se actúa sobre el pistón (31) introduciendo presión en el canal (51), con lo que el pistón se desplaza hacia la izquierda hasta hacer tope (91), liberando de este modo las láminas del lado freno (11), (12). Al mismo tiempo, los resortes actúan sobre el pistón (32) desplazándolo hacia la izquierda hasta el tope (62), con lo que se liberan las láminas del lado embrague. El recorrido del pistón (32) es mayor que el del pistón (31) asegurando que las láminas del embrague quedan axialmente libres. En esta posición el freno embrague está desfrenado y desembragado.

En la posición de embragado correspondiente a la figura 3, además de en el canal (51), se introduce presión también en el canal (52). De esta forma, el pistón intermedio (31) se desplaza hacia la izquierda hasta hacer tope (91) (o se mantiene en esa misma posición, si se parte del estado de "punto muerto" -figura 2-) mientras que el pistón lateral (32) se mueve hacia la derecha por la acción del fluido en el canal (52). Ambos pistones deben vencer la fuerza ejercida por los resortes (14). Al ser el área (61) mayor que el área (62), el pistón intermedio (31) permanece contra el tope (91) comportándose como un elemento rígido, mientras que el pistón lateral operativo (32) es el que actúa apretando las láminas del lado embrague (21), (22) y obteniendo el embragado.

En la figura 1 se han representado también los canales (101) y (102) del circuito de refrigeración.

Si bien la presente invención se ha explicado en detalle a base de la anterior descripción y dibujos, se comprenderá que los técnicos en la materia serán capaces de introducir múltiples variantes que estarán comprendidas en el ámbito de la presente invención si quedan incluidas en el sentido más amplio de las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

Igualmente, la aplicación de la invención no quedará limitada a las prensas, pudiéndose utilizar también en otros tipos de máquinas.

Claims (5)

1. Dispositivo de freno y embrague combinado para prensas, del tipo que presenta sendos conjuntos de láminas para el embrague y el freno respectivamente, caracterizado por comprender dos conjuntos de émbolo desplazables independientemente por la acción de sendos conjuntos independientes de conductos de fluido hidráulico susceptibles de actuar respectivamente sobre el conjunto de láminas del embrague y del freno, presentando el dispositivo un conjunto de resortes fijos que tienden a la separación de ambos elementos de émbolo desplazables, permitiendo que además de las posiciones de embragado y frenado, se pueda conseguir una tercera posición de punto muerto en la que quedan liberadas simultáneamente las láminas del conjunto de frenado y las láminas del conjunto de embrague.

2. Dispositivo de freno y embrague combinado para prensas, según la reivindicación 1, caracterizado porque los dos elementos de émbolo son desplazables sobre un cuerpo fijo solidario del eje, siendo uno de ellos desplazable axialmente entre una posición de tope en el cuerpo fijo y una posición de accionamiento de las láminas del embrague, mientras que el otro es desplazable entre otro tope del cuerpo fijo y las láminas del freno.

3. Dispositivo de freno y embrague combinado para prensas, según la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los elementos de émbolo es alimentado por una entrada de fluido independiente, que actúan respectivamente sobre una superficie de acción sobre el émbolo de accionamiento del freno y sobre otra superficie de acción del émbolo de accionamiento del embrague, siendo mayor la superficie de accionamiento del freno que la del embrague, permitiendo actuar al primero como elemento rígido, mientras el otro elemento de émbolo actúa presionando las láminas de embrague y obteniendo el embragado.

4. Dispositivo de freno y embrague combinado para prensas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recorrido del elemento de émbolo susceptible de actuar sobre las láminas de embrague es mayor que el del elemento de émbolo susceptible de actuar sobre las láminas de freno.

5. Dispositivo de freno y embrague combinado para prensas, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de freno y embrague combinado está dimensionado y estructurado para permitir la sustitución directa de un conjunto de freno y embrague combinado convencional, sin posición de punto muerto, acoplado en una prensa u otra máquina.