ES2344124T3 - Herramienta de sujecion comprendiendo un sistema de compensacion autonomo. - Google Patents

Abstract

Herramienta de sujeción comprendiendo un primer elemento (18) y un segundo elemento (20) capaces de un desplazamiento relativo bajo la acción de un dispositivo de arrastre, comprendiendo este dispositivo un tornillo (10) de un paso dado (P1) apropiado para ser arrastrado en rotación alrededor de un eje (XX), en un sentido o en un sentido opuesto bajo la acción de un motor (M), una tuerca (12) cooperando con el tornillo (10) y apropiada para ser arrastrada en traslación en la dirección del eje (XX) del tornillo, siendo dicha tuerca solidaria en traslación del primer elemento (18), de los primeros medios de guiado (34L) definiendo un guiado lineal paralelo al eje (XX) del tornillo (10) para bloquear la rotación de la tuerca (12) en una primera fase de desplazamiento (D1) de la tuerca y de los segundos medios de guía (34H) definiendo una guía helicoidal que se extiende según el eje (XX) del tornillo (10) y que tiene un paso (P2) invertido respecto al paso (P1) del tornillo para permitir la rotación de la tuerca (12), en el mismo sentido de rotación que el tornillo (10) en una segunda fase de desplazamiento (D2) de la tuerca, así como un sistema de compensación (46) interpuesto entre el primer elemento (18) y un soporte móvil (14) solidario de la tuerca (12) para reiniciar la posición de este primer elemento (18) respecto al segundo elemento (20), de manera que la primera y segunda fase de desplazamiento engendradas por el primer y segundo medio de guiado (34L y 34H) permanezcan sincrónicas con las fases necesarias para una optimización del desplazamiento del primer elemento, caracterizada porque el sistema de compensación comprende un disco de reajuste (68) solidario en rotación de un buje (50) atornillado alrededor del soporte móvil (14), un disco de medición (80) montado sobre el soporte móvil (14) por medio de un mecanismo con rueda libre (76) y al menos un resorte (74) de almacenamiento de energía interpuesto entre el disco de reajuste (68) y el disco de medición (80), de modo que la memorización del estado de desgaste de las piezas se concretice por la posición angular relativa del disco de medición (80) y del soporte móvil (14) y porque durante la segunda fase de desplazamiento (D2) de la tuerca (12), la necesidad de efectuar un reajuste de desgaste se muestra por el topamiento del disco de medición (80) sobre el elemento móvil (18), arrastrado entonces el disco de reajuste (68) en rotación por el buje (50) comprimiendo el(los) resorte(s) (74) hasta el final del movimiento del soporte móvil (14).

Description

Herramienta de sujeción comprendiendo un sistema de compensación autónomo.

La invención se refiere a una herramienta de sujeción comprendiendo un sistema de compensación apropiado para efectuar el reinicio de la posición de piezas de contacto con el fin de efectuar principalmente un reajuste de su desgaste.

En las patentes FR2822401 y WO02/076665A, los solicitantes han descrito una herramienta de sujeción que consiste en un accionador de ganancia mecánica variable.

Esta herramienta de sujeción comprende un primer elemento y un segundo elemento capaces de un desplazamiento relativo bajo la acción de un dispositivo de arrastre, comprendiendo este dispositivo un tornillo de un paso dado apropiado para ser arrastrado en rotación alrededor de un eje, en un sentido o en un sentido opuesto bajo la acción de un motor, una tuerca cooperando con el tornillo y apropiada para ser arrastrada en traslación en la dirección del eje del tornillo, siendo dicha tuerca solidaria del primer elemento, de los primeros medios de guiado definiendo un guiado lineal paralelo al eje del tornillo para bloquear la rotación de la tuerca en una primera fase de desplazamiento de la tuerca y de los segundos medios de guiado definiendo un guiado helicoidal que se extiende según el eje del tornillo y que tiene un paso invertido respecto al paso del tornillo para permitir la rotación de la tuerca en el mismo sentido de rotación que el tornillo en una segunda fase de desplazamiento de la tuerca.

Este dispositivo de arrastre presenta una relación cinemática variable con una primera fase de desplazamiento en la que la tuerca está bloqueada en rotación y una segunda fase de desplazamiento en la que la tuerca es arrastrada en rotación en el mismo sentido que el tornillo, lo que permite entonces disminuir el paso aparente del tornillo y por lo tanto la velocidad en traslación de la tuerca, en esta segunda fase de desplazamiento. Suponiendo que el tornillo gira a una velocidad angular constante, la velocidad en traslación (velocidad lineal) de la tuerca será más rápida en la primera fase de desplazamiento y disminuirá hasta volverse eventualmente nula en esta segunda fase de desplazamiento.

En la solicitud PCT/FR05/00306, los solicitantes han descrito un perfeccionamiento para la herramienta de sujeción del tipo anterior que reside en un sistema de compensación interpuesto entre el primer elemento y un soporte móvil solidario de la tuerca para reiniciar la posición de este primer elemento respecto al segundo elemento, de manera que la primera y segunda fase de desplazamiento engendradas por el primero y segundo medio de guiado permanezcan sincrónicas con las fases necesarias para una optimización del desplazamiento del primer elemento.

Este sistema de compensación permite así reiniciar o calibrar periódicamente la posición del primer elemento respecto a la de la tuerca y en particular la posición de dicho primer elemento cuando la tuerca deja los primeros medios de guiado definiendo un guiado lineal para abordar los segundos medios de guiado definiendo un guiado helicoidal. Así, cuando la tuerca está provista de elementos de seguimiento, tales como unos rodillos, esto permite reiniciar la posición del primer elemento cuando los rodillos dejan el guiado lineal para abordar el guiado helicoidal.

La herramienta de sujeción según la técnica anterior mencionada anteriormente puede realizarse principalmente en forma de una pinza, por ejemplo de una pinza para soldar o incluso un sistema de frenado con disco.

La invención pretende perfeccionar una herramienta de sujeción conocida como esta.

Pretende principalmente perfeccionar el sistema de compensación descrito en la solicitud PCT/FR05/00306 que presenta el inconveniente de que no puede compensar un desfase ocurrido, en el tiempo, entre el primer y segundo elemento (especialmente cuando estos elementos son unos electrodos que se desgastan progresivamente), sin la añadidura de un segundo sistema de accionador.

La invención tiene por objeto por lo tanto una herramienta de sujeción comprendiendo un primer elemento y un segundo elemento capaces de un desplazamiento relativo bajo la acción de un dispositivo de arrastre, comprendiendo este dispositivo un tornillo de un paso dado apropiado para ser arrastrado en rotación alrededor de un eje, en un sentido o en un sentido opuesto bajo la acción de un motor, cooperando una tuerca con el tornillo y apropiada para ser arrastrada en traslación en la dirección del eje del tornillo, siendo dicha tuerca solidaria en traslación del primer elemento, de los primeros medios de guiado definiendo un guiado lineal paralelo al eje del tornillo para bloquear la rotación de la tuerca en una primera fase de desplazamiento de la tuerca y de los segundos medios de guiado definiendo un guiado helicoidal que se extiende según el eje del tornillo y que tiene un paso invertido respecto a la tuerca en el mismo sentido de rotación que el tornillo en una segunda fase de desplazamiento de la tuerca, así como un sistema de compensación interpuesto entre el primer elemento y un soporte móvil solidario de la tuerca para reiniciar la posición de este primer elemento respecto al segundo elemento, de modo que la primera y segunda fase de desplazamiento engendradas por el primer y segundo medios de guía permanezcan sincrónicas con las fases necesarias para una optimización del desplazamiento del primer elemento.

Según la invención el sistema de compensación comprende un disco de reajuste solidario en rotación de un buje atornillado alrededor del soporte móvil, un disco de medición montado sobre el soporte móvil por medio de un mecanismo con rueda libre y al menos un resorte de almacenamiento de energía interpuesto entre el disco de reajuste y el disco de medición, de manera que la memorización del estado de desgaste de las piezas se concretice por la posición angular relativa del disco de medición y del soporte móvil. Durante la segunda fase de desplazamiento de la tuerca, la necesidad de efectuar un reajuste de desgaste se muestra por el topamiento del disco de medición sobre el elemento móvil, arrastrado entonces el disco de reajuste en rotación por el buje comprimiendo el(los) resorte(s) hasta el final del movimiento del soporte móvil.

Así, este sistema de compensación se dirige de manera completamente autónoma sin ninguna clase de intervención exterior. No utiliza por lo tanto ningún accionador -aparte del accionador principal del mecanismo- para efectuar la función de reajuste que consiste en hacer sincrónico el movimiento de las piezas de desgaste con las dos fases generadas por el accionador de sujeción principal.

Otras características, complementarias o alternativas, de la invención son las siguientes:

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El mecanismo con rueda libre sólo permite la rotación del soporte móvil en el disco de medición en un solo sentido.

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El(los) resorte(s) está(n) calculado(s) para almacenar la energía necesaria para la operación de reajuste y liberar esta energía cuando el nivel de tensión entre el buje y el soporte móvil genere un par resistente inferior al producido por el(los) resorte(s) en compresión, pudiéndose hacer esta liberación de energía sólo por la rotación del disco de reajuste debido a que el mecanismo con rueda libre impide que gire el disco de medición.

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Excepcionalmente, si el espacio a reajustar es demasiado grande o cuando el(los) resorte(s) ha(n) alcanzado una tasa de compresión máxima, el disco de reajuste y el disco de medición se bloquean en rotación, implicando así un movimiento relativo entre el soporte móvil y el buje para efectuar una fase de reajuste en tiempo real.

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Tras la fase de reajuste en tiempo real y cuando el nivel de tensión entre el soporte móvil y el buje haya disminuido, la energía almacenada en el(los) resorte(s) antes de la fase de reajuste en tiempo real es apta para afinar dicha fase de reajuste y volver hacer caer el conjunto de las tensiones generadas en la cinemática por esta operación.

La invención también pretende perfeccionar la herramienta de sujeción descrita en la patente FR2822401 y en la solicitud PCT/FR02/00444 que consiste en un accionador de ganancia mecánica variable. La herramienta de sujeción descrita en estas dos publicaciones comprende una tuerca que coopera, por una parte, de manera reversible, con un tornillo arrastrado en rotación por un motor y, por otra parte, gracias a al menos un rodillo montado loco sobre un eje perpendicular al del tornillo, con una abrazadera constituida por una pared cilíndrica concéntrica al tornillo en la cual está tallada al menos una garganta helicoidal con paso variable pero invertida respecto al del tornillo, garganta en la que rueda el rodillo.

En esta herramienta de sujeción conocida, el arrastre del tornillo por el motor va a producir un desplazamiento longitudinal de la tuerca a una velocidad variable en función del paso de la garganta en la que va a rodar el rodillo.

La generación del esfuerzo axial y el hecho de que el sistema tornillo-tuerca sea reversible van a provocar una transferencia de esfuerzo entre el rodillo y la abrazadera que va a aligerar la tensión axial a la cual está sometido el tornillo. Esta transferencia de esfuerzo será tanto más importante cuanto más pequeño sea el paso de la garganta tallada en la abrazadera respecto al del tornillo. Como el trazado de la garganta puede tomar un valor de paso nulo, se comprenderá que el valor del esfuerzo entre el rodillo y la abrazadera puede ser muy elevado.

La invención tiene principalmente por objeto superar este inconveniente.

Pretende en particular procurar un sistema que permita una transferencia de esfuerzo elevada entre el o los rodi-
llo(s) y la abrazadera, asegurando a su vez una buena fiabilidad y un nivel de rendimiento elevado compatible con los usos de este sistema (accionador de herramienta de sujeción, de freno eléctrico, de ala aeronáutica, etc.).

La invención propone para tal fin que el rodillo presente un perfil troncocónico, mientras que la cara de contacto correspondiente de la garganta está inclinada respecto al eje del rodillo de un valor tal que el aumento de velocidad provocado por el alejamiento del punto de contacto entre el rodillo y la garganta respecto al eje del tornillo esté íntegramente compensado por el aumento del diámetro del rodillo en función de este mismo alejamiento. Se ha asegurado así un contacto continuo y homogéneo entre el rodillo y la cara de la garganta no provocando ningún deslizamiento parasitario cualesquiera que sean los valores relativos del grosor de la pared de la abrazadera, de su diámetro y del del rodillo.

Es ventajoso prever varios rodillos coplanarios con el fin de que los esfuerzos que produce en su eje su perfil troncocónico se anulan y no provocan ninguna tensión sobre el tornillo. Así se pueden prever dos rodillos a 180º, tres rodillos a 120º y así sucesivamente.

Según otra característica de la invención, se prevé en cada rodillo un tope permitiendo retomar el esfuerzo axial generado por el perfil troncocónico del rodillo.

Es ventajoso además prever entre la tuerca y el tornillo un juego superior al valor de tolerancia del centrado de la tuerca por los rodillos con el fin de proteger al tornillo de todos los fenómenos hiperestáticos que podrían tensarlo.

En la descripción que viene sigue, hecha solamente a título de ejemplo, se hace referencia a los dibujos anejos, en los que:

la figura 1 es una vista en alzado, con despiece parcial, de una herramienta de sujeción según la técnica anterior;

la figura 2 representa una parte de la herramienta de sujeción de la figura 1 incorporando un sistema de compensación según la técnica anterior;

la figura 3 es una vista análoga a la figura 3, pero incorporando un sistema de compensación según la invención;

la figura 4 es una vista parcial del sistema de compensación según la flecha IV de la figura 3;

la figura 5 representa un rodillo según la invención; y

la figura 6 es una vista en perspectiva con despiece de una herramienta de sujeción según la invención incorporando el sistema de compensación perfeccionado y el rodillo perfeccionado.

Se hace referencia primero a las figuras 1 y 2 que representan una herramienta de sujeción según la técnica anterior y más precisamente según la solicitud PCT/FR05/00306. La herramienta de sujeción está provista de un dispositivo de sujeción comprendiendo un tornillo 10 apropiado para ser arrastrado en rotación alrededor de un eje XX por medio de un motor eléctrico M que puede estar conectado a un mando digital.

Este tornillo 10 posee un paso grande P1 y puede ser arrastrado en rotación en un sentido o en el otro por el motor M. El tornillo 10 coopera con una tuerca 12 susceptible de ser arrastrada en traslación en la dirección del eje XX del tornillo. Esta tuerca es solidaria de un soporte 14, llamado también "soporte móvil", realizado aquí en forma de un elemento tubular que rodea al menos en parte el tornillo 10.

El soporte 14 está unido a una placa 16 que lleva un primer elemento 18 (llamado también "elemento móvil") susceptible de ser desplazado en traslación, en una dirección paralela al eje XX, para acercarse o alejarse de un segundo elemento 20 (llamado también "elemento fijo") llevado por un soporte fijo 22 que lleva asimismo el motor M.

Una columna 24 está fijada al soporte fijo 22 y se extiende en una dirección paralela al eje XX para asegurar un guiado en traslación del soporte móvil 14 que lleva el elemento móvil 18. La placa 16 está provista para tal fin de un mandrilado axial 26 atravesado por la columna 24. En el ejemplo particular en el que la herramienta de sujeción es una pinza para soldar, el elemento móvil 18 y el elemento fijo 20 constituyen respectivamente un electrodo y un contraelectrodo.

En el ejemplo de realización, el paso P1 del tornillo 10 es un paso a la derecha cuyo valor es ventajosamente del orden de tamaño de su propio diámetro. La tuerca 12 está equipada con un par de rodillos 28 que forman unos elementos de seguimiento y que están montados en rotación alrededor de un eje YY que es perpendicular al eje XX del tornillo. Solo uno de los dos rodillos es visible en la figura 1.

El soporte fijo 22 lleva un soporte cilíndrico hueco 30, también llamado "abrazadera hueca", que presenta una pared cilíndrica 32 en la que están talladas dos correderas opuestas 34 (sólo una de las dos correderas es visible en la figura 1). Los rodillos 28 citados anteriormente están dispuestos para rodar respectivamente en las dos correderas 34 que forman los medios de guiado.

Cada una de las correderas 34 comprende una parte lineal 34L que se extiende paralelamente al eje del tornillo para procurar un guiado lineal a la tuerca 12, así como una parte helicoidal 34H que se une a la parte lineal 34L para procurar un guiado helicoidal. Esta parte helicoidal se extiende según el eje XX del tornillo y posee un paso P2 que está invertido respecto al paso P1 del tornillo y que es por lo tanto un paso a la izquierda en el ejemplo. Mientras los rodillos 28 estén en contacto con la parte 34L de las correderas, estas últimas impiden a la tuerca girar; y esta puede desplazarse en traslación con una velocidad lineal impuesta por la velocidad angular del motor y el paso P1 del tornillo. Esto constituye una primera fase de desplazamiento D1, llamada también recorrido, que se puede calificar de fase inercial.

Al acercarse al punto de sujeción, es decir, cuando los rodillos 28 se acercan respectivamente a las partes helicoidales 34H, estas últimas arrastran la tuerca en rotación en el mismo sentido que la rotación del tornillo. De ello resulta que la velocidad lineal de la tuerca disminuye hasta convertirse eventualmente en nula. En efecto, esto proviene de una variación aparente del paso (de hecho, la velocidad lineal de la tuerca está sincronizada en el paso P2). Hay que observar que el paso P2 puede ser constante o variable. Si se supone, por consiguiente, que el tornillo 10 es arrastrado en rotación alrededor de su eje con una velocidad angular establecida constante, la tuerca se desplaza primero (en el sentido de la sujeción) con una velocidad constante para la fase D1 (fase inercial) y a continuación con una velocidad más lenta en la segunda fase D2.

En este dispositivo de sujeción según la técnica anterior, el soporte 14 está unido a la placa 16 del elemento móvil 18 por un tope de bolas designado en su conjunto por la referencia 36, por el que el soporte móvil 14 sigue permanentemente solidario en traslación del elemento móvil 18. Este tope de bolas 36 comprende dos contrabridas 38 dispuestas respectivamente por una parte y por la otra de la placa 16 y apoyándose en esta por medio de bolas 40. Las dos contrabridas 38 se mantienen axialmente entre un collar 42 previsto en un extremo del soporte móvil 14 y una tuerca 44 atornillada alrededor de otro extremo del soporte móvil 14.

El dispositivo de sujeción de la técnica anterior según la figura 1 presenta el inconveniente de que no puede compensar un desfase ocurrido, en el tiempo, entre los elementos 18 y 20, especialmente cuando estos elementos son unos electrodos que se desgastan progresivamente.

La figura 2 permite solucionar este inconveniente remplazando el tope de bolas 36 de la figura 1 por un mecanismo o sistema de compensación que está interpuesto entre el primer elemento 18 y el soporte móvil 14 (que es solidario de la tuerca 12) para reiniciar la posición del primer elemento 18 respecto al segundo elemento 20, de modo que la primera y segunda fase de desplazamiento D1 y D2 engendradas por el primer y segundo medio de guiado 34L y 34H permanecen sincrónicas con las fases necesarias para una optimización del desplazamiento del primer elemento 18.

En el ejemplo de la figura 2, el sistema de compensación 46 comprende el soporte móvil 14, el cual está realizado en forma de un elemento tubular solidario de la tuerca 12 y provisto de un fileteado exterior 48 y comprende además un buje 50 provisto de un aterrajado interior 52 para cooperar con el fileteado exterior 48 del soporte móvil 14. Este buje 50 soporta el primer elemento 18 por medio de un tope de bolas 54, que está realizado en forma de un tope con doble efecto comprendiendo la placa 16 y dos contrabridas 56 y 58 apoyándose en la placa por medio de bolas 60. Estas dos contrabridas se mantienen axialmente entre un collar 62 formado en un extremo del buje 50 y una tuerca 64 atornillada alrededor de otro extremo del buje.

El sistema de compensación 46 permite, con unas frecuencias definidas según el servicio de la herramienta de sujeción, una posibilidad de reinicio de la posición del elemento móvil 18 respecto al elemento fijo 20, de modo que las diferentes fases de movimiento generadas por los medios de guiado del soporte cilíndrico 30 (abrazadera hueca) permanezcan sincronizadas con las fases de movimiento necesarias para la optimización del movimiento del elemento móvil 18.

Este sistema de compensación permite, principalmente, un desplazamiento longitudinal relativo del elemento 18 según el sentido de la flecha F respecto al elemento 20, con el fin de compensar las variaciones de su separación debidas a su desgaste. Esto presenta un interés muy particular en el caso en el que el elemento móvil 18 y el elemento fijo 20 constituyen respectivamente un electrodo y un contraelectrodo de pinza para soldar. Este desplazamiento del elemento móvil 18 obtenido por movimiento circular relativo entre el buje 50 y el soporte móvil 14, en la solicitud PCT/FR05/00306, lo inicia un accionador que solidariza alternativamente el buje 50 con el soporte móvil 14 o el elemento móvil 18. En la solicitud de patente francesa 05/10911 del 26 de octubre de 2005 (no publicada), se prevé una variante para la añadidura de un motor auxiliar independiente del motor principal del accionador.

Para paliar este inconveniente la presente invención prevé un sistema de reajuste autónomo no necesitando ningún otro accionador ni elemento de control además del sistema de motorización de la sujeción principal.

Se hace referencia ahora a las figuras 3 y 4, para describir el sistema de compensación de la invención.

La figura 3 retoma la figura 2 a la cual se ha añadido un primer disco 68 (o "disco de reajuste") solidarizado en rotación al buje 50 por un dedo 66, pudiendo este disco desplazarse así en traslación por dicho buje. El buje 50 está, como se ha indicado ya, atornillado alrededor del soporte móvil 14.

Un segundo disco 80 (o "disco de medición") está montado sobre el soporte móvil 14 por medio de un mecanismo 76. Este mecanismo conocido y no representado es del tipo "rueda libre de bicicleta" que solo permite la rotación del soporte móvil 14 respecto al disco 80 en un solo sentido R (figura 4). Al menos un resorte 74 de almacenamiento de energía está interpuesto entre los discos 68 y 80. En el ejemplo el resorte 74 es un resorte de compresión y se aloja en una ventana habilitada en el disco 68 y en otra ventana habilitada en el disco 80.

El resorte equipado con sus dos semiguías 70 y 72 asegura la posición longitudinal del disco 68 respecto al disco 80. El elemento móvil 18 se prolonga hasta el nivel del disco 80 cuya rotación puede detener en ciertas circunstancias.

La figura 4 es una vista según la flecha IV del montaje representado en la figura 3 y en la cual se ve principalmente el disco 80 apoyarse sobre el elemento móvil 18 gracias a un alerón presente en la periferia del disco 80. Durante la fase de sujeción (el rodillo 28 está en la parte 34H de la garganta de la figura 1), el conjunto de los dos discos 68 y 80 va a girar en el sentido de la flecha R. Si se considera que el nivel de desgaste de los elementos 18 y 20 (figura 1) alcanza un umbral necesitando un reajuste de este desgaste, el ángulo de rotación del soporte móvil 14 será tal que el disco 80 entrará en contacto con el elemento 18. Ahora bien, en esta fase de sujeción, el esfuerzo transmitido por la unión del soporte móvil 14 al buje 50 es tal que el frotamiento engendrado en el fileteado que separa estas dos piezas, las solidariza, de modo que, estando parado el disco 80 y girando el disco 68, la cara 82 del disco 68 se va a desplazar por lo tanto respecto a la cara 84 del disco 80. Por lo tanto se va a comprimir el resorte 74 y esta compresión va a continuar hasta el final del movimiento del soporte móvil 14.

Dicho de otra manera, la memorización del estado de desgaste de las piezas se concretiza por la posición angular relativa del disco de medición 80 respecto al soporte móvil 14, estando bloqueado por tope positivo el disco de medición 80 sobre el elemento móvil 18 mientras que el disco de reajuste 68 que comprime el(los) resorte(s) 74 es arrastrado en rotación por el buje 50 que está solidarizado en rotación con el soporte móvil 14 a causa del esfuerzo transferido por el buje 50 y el soporte móvil 14.

Se observará que durante esta fase el mecanismo 76 permite la rotación del soporte móvil 14 en el disco 80 según la flecha R. Durante la fase de aflojamiento, el soporte móvil 14 va a girar en sentido inverso de la flecha R y en este caso a arrastrar, gracias al mecanismo 76, el disco 80 a su movimiento. El resorte 74 podrá entonces hacer girar el buje 50 respecto al soporte móvil 14 cuando el nivel de tensión entre estas dos piezas sea lo suficientemente bajo como para permitir este desplazamiento, es decir, cuando los elementos 18 y 20 (figura 1) ya no estén en contacto, es en este movimiento donde se efectúa la operación de reajuste.

Si un desajuste importante hiciera que el disco de medición 80 regresara en tope con el elemento móvil 18 antes de que apareciera una tensión real entre el soporte móvil 14 y el buje 50, el disco 80 arrastraría a través del resorte 74 la rotación del buje 50. Habría por lo tanto una fase de reajuste en tiempo real. Esta cesaría en el momento en que la tensión entre el buje 50 y el soporte móvil 14 alcanzaría un valor suficiente para solidarizar estas dos piezas y provocar así la compresión del resorte 74 por desplazamiento relativo del disco de medición 80 y del disco de reajuste 68 arrastrado entonces en rotación por el buje 50.

Este proceso de reajuste diferido se hará tanto más fácil cuanto el paso a menudo decreciente de las gargantas del soporte (abrazadera) 30 (figura 1) en función de la sujeción sea en ese momento superior en valor al paso fijo del fileteado que une el buje 50 al soporte móvil 14 (hay que recordar que, cuando el reajuste se efectúa realmente, los elementos 18 y 20 ya no se tocan).

En la práctica, si se considera que al final de la sujeción el paso de las gargantas de la abrazadera tiene un valor del orden de 1 mm, interesará, en la mayoría de los casos, tomar un valor de este orden para el del fileteado en cuestión, sin embargo la eficacia del reajuste puede llevar a tomar unos valores superiores. El hecho de montar el resorte 74 en dos ventanas de los discos 68 y 80 comprende la ventaja de hacer trabajar este resorte en pre-tensión, incluso cuando no se ha solicitado, es decir, cuando las caras 82 del disco 68 y 84 del disco 80 son coplanarias. Además, esta puesta en pre-tensión del resorte 74 es una garantía de su longevidad.

Esta particularidad permite controlar mejor los fenómenos de histéresis del resorte y el frotamiento residual entre el buje 50 y el soporte 14 que alteran la fidelidad del sistema. También permite posicionar mejor las características de dicho resorte respecto al umbral de tensión permitiendo o no la rotación del buje 50 sobre el soporte 14. Por último, si impone un guiado eficaz del resorte por las semiguías 70 y 72, evita toda operación de ajuste, por lo tanto de desajuste intempestivo del resorte 74. En la práctica, se preverá la colocación de varios resortes 74 en un mismo equipo, en una variante se podrá adoptar un sistema de resorte espiral entre los discos 68 y 80.

Este funcionamiento sencillo y completamente autónomo no perturbará de manera significativa el funcionamiento del único motor M de la figura 1, por el contrario solo permite reajustes de pequeñas amplitudes por lo tanto frecuentes. Además, dichos reajustes solo se efectuarán cuando el esfuerzo entre los elementos 18 y 20 alcance su nivel máximo. Parece deseable, para los frenos de vehículos automóviles, sistematizar esta operación en cada parada del vehículo, esto al margen de los frenados en condiciones de máximo esfuerzo. Se reconoce por lo tanto bien, en esta descripción, los diferentes puntos de la invención a saber una memorización del estado de las piezas de desgaste que se materializa por la posición angular del disco 80 respecto al soporte 14, definida por el mecanismo 76 (esta memorización se combina por supuesto con la posición longitudinal del buje 50). La medición del desgaste almacenando la energía en el resorte 74 que la libera cuando el nivel de tensión entre el buje 50 y el soporte 14 es lo suficientemente bajo como para permitir el ajuste de la posición relativa de estas dos piezas en las mejores condiciones de precisión de desgaste de estos componentes y para un consumo de energía mínima.

Sin embargo, la invención también prevé, por razones de seguridad evidentes, que si el espacio a reajustar es muy grande (por lo tanto si la operación de reajuste no se ha hecho desde hace demasiado tiempo), se pueda, por una parte, hacer automáticamente por software y tras un frenado imperfecto, un "desfrenado" seguido de un frenado inmediato (análogo al "bombeo" que efectúan hoy los conductores de vehículos para evitar un patinaje de las ruedas) con el fin de efectuar entonces el reajuste de desgaste memorizado por la rotación del disco 80, durante el primer frenado imperfecto y reencontrar entonces las condiciones de funcionamiento correctas, pudiéndose repetir esta secuencia y, por otra parte, por un sistema (no representado en el dibujo) bloquear la rotación relativa del disco 68 respecto al disco 80, por ejemplo cuando el muelle 74 ha alcanzado su tasa de compresión máxima. Este bloqueo del disco 68 puede hacerse por un topamiento sobre el elemento 18 separado en el espacio respecto al del disco 80. En este caso, la rotación del soporte 14 va a arrastrar directamente una fase de reajuste ya que el disco 68, por lo tanto el buje 50, son solidarios en rotación. Esta operación debe seguir siendo excepcional ya que, bajo la tensión, implica un desgaste importante del fileteado entre el buje 50 y el soporte 14 y una sobrecarga del motor. Por último, la energía almacenada en el resorte 74 durante el período que ha precedido esta fase va en un segundo momento a ajustar con precisión la posición del buje 50 y del soporte 14 cuando su enlace ya no esté tensado. Hará recaer el conjunto de las tensiones generadas por esta operación de reajuste en tiempo real en la cinemática.

Si se admite que esta operación de reajuste en tiempo real ya no es excepcional, sino que se puede sistematizar, el mecanismo descrito en la figura 3 puede simplificarse considerablemente ya que es el buje 50 el que puede él mismo topar directamente con el elemento 18. Se suprime entonces el disco 80, el mecanismo 76, el resorte 74 y el disco 68. Esta eventualidad, hay que repetirlo, no parece realista en tanto en cuanto compromete (a causa de la tensión entre todas las piezas en movimiento relativo unas respecto a las otras durante esta fase de reajuste) la fiabilidad del sistema en el tiempo por una tasa de desgaste elevada de dichas piezas. Aumenta considerablemente el nivel de energía necesario para la realización de la operación, altera la precisión de posicionamiento, no permite la liberación de las tensiones residuales en el conjunto de la cinemática, por último sobrecarga considerablemente el motor en términos de potencia a proporcionar. Se observará que, en el caso en el que la herramienta de sujeción de la invención se utilice en un sistema de frenos con disco, es conveniente reiniciar la posición del mecanismo 76 y del buje 50 en cada cambio de pastillas de freno. También será conveniente hacer esta operación para toda sustitución de las piezas de desgaste, cualquiera que sea su aplicación.

En una variante, el mecanismo con rueda libre 76 puede sustituirse por un embrague que solidariza, o deja libre en rotación, el disco 80 y el soporte móvil 14. Además, el bloqueo en rotación del mismo disco 80 y de la pieza 18 puede ser, él también, activado o no según un programa preciso y no estar ya sistematizado por un topamiento positivo. Así, el elemento de control puede programar sólo la fase de reinicio que integraría por ejemplo un "aumento" de la dimensión de las pastillas de freno, debido a un calentamiento excesivo de la mecánica.

Se hace referencia ahora a la figura 5, en la cual se reconoce el tornillo 10 que hace con la tuerca 12 un sistema reversible y que puede arrastrarse en rotación en su eje XX por un motor no representado. La tuerca 12 lleva al menos un rodillo 28 montado libre en rotación sobre su eje YY y que se apoya sobre la pared 32 que forma parte del soporte hueco 30, también llamado abrazadera hueca. Esta pared 32 es cilíndrica según el eje XX de tal manera que sea concéntrica con el tornillo 10. El rodillo 28 se desplaza en una garganta helicoidal 34 con paso variable, de sentido invertido respecto al del tornillo 10, tallada en dicha pared 32. Esta garganta 34 constituye una corredera tal como se ha definido anteriormente en relación con la figura 1. La puesta en rotación del tornillo 10 va a provocar un desplazamiento longitudinal de la tuerca 12 por lo tanto, según el sentido de rotación del motor y el paso del tornillo 10, la generación de la fuerza F. Siendo el sistema tornillo-tuerca 10-12 reversible, la tuerca va a desplazarse siguiendo, por el rodillo 28, el paso de la garganta 34 tallada en la abrazadera hueca 30.

Así, una parte importante del esfuerzo F va a generarse por el apoyo del rodillo 28 sobre la abrazadera 30. Esta parte será tanto más importante cuanto más pequeño sea el paso de la garganta 34 de la abrazadera 30 respecto al paso del tornillo 10. Se ha comprobado que, cuando el paso de la abrazadera 30 es nulo, se tiene una fase de irreversibilidad intrínseca que protege al tornillo 10 de todo esfuerzo axial.

El objeto de la invención consiste por lo tanto en permitir una transferencia de esfuerzo entre el rodillo 28 y la abrazadera 30 lo más competente posible. Se trata por lo tanto de adoptar un perfil de rodillo y de garganta asegurando el mejor rendimiento posible y eliminando todo deslizamiento parasitario y asegurando la perfecta igualdad de las velocidades de las piezas en contacto y esto para todos los puntos de contacto. Hace falta por lo tanto que el diámetro del rodillo 28 cruce proporcionalmente el radio alrededor del eje XX del punto de contacto correspondiente sobre la abrazadera 30.

Esta configuración se obtiene cuando la cara de contacto entre el rodillo 28 y la abrazadera 30 se confunde con el eje ZZ que une el punto de rencuentro O de los ejes XX e YY y el punto P que corresponde al punto de contacto entre la abrazadera 30 y el rodillo 28 a nivel del diámetro medio de este último.

Esta configuración asegura un buen contacto íntimo y sin deslizamiento parasitario entre estas dos piezas cualesquiera que sean los valores de D (diámetro de la abrazadera 30), d (diámetro medio de los rodillos 28) y E (grosor de la pared 32 de la abrazadera 30).

Evidentemente, el número de los rodillos y su disposición (dos a 180º, tres a 120º y así sucesivamente) serán tales que no se ejerza ninguna tensión particular sobre el tornillo a causa del esfuerzo axial generado en cada rodillo por su forma troncocónica.

El montaje de los rodillos 28 sobre sus ejes respectivos comprenderá un tope con el fin de retomar dicho esfuerzo axial. Este tope no está representado en la figura 5.

Por último, el juego mecánico entre la tuerca 12 y el tornillo 10 será tal que el centrado producido por los rodillos 28 y la abrazadera 30 no ejerza ninguna tensión sobre el tornillo. De hecho, el valor de este juego será claramente superior al de la precisión de realización del centrado de la abrazadera 30 y de los rodillos 28, con el fin de no crear un sistema hiperestático.

Además, esta configuración susceptible de transferir cargas importantes es particularmente interesante en el caso de aplicación de prensas (manuales o motorizadas). Más generalmente, racionalizando las condiciones de transferencia entre los rodillos y el soporte hueco (abrazadera), permite reducir al mínimo el espacio ocupado por el conjunto de la cinemática para una carga dada.

Se observará por último que el centrado de la abrazadera 30 y de los rodillos troncocónicos 28 sobre la tuerca 12 puede ser un guiado lineal interesante para el conjunto del sistema móvil en algunas configuraciones.

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Se hace referencia ahora a la figura 6 que representa una herramienta de sujeción realizada en forma de un accionador eléctrico que encuentra una aplicación preferida en el control de un sistema de frenado de discos para vehículo automóvil.

Se reconoce el tornillo 10 que coopera con la tuerca 12 solidaria del soporte móvil 14, dicho soporte rodea al menos en parte el tornillo 10. La tuerca está equipada con dos rodillos 28 de pared troncocónica, dispuestos a 180º, que cooperan con gargantas respectivas 34 de forma helicoidal con pasos variables que están talladas en el soporte hueco (abrazadera hueca) 30. Cada uno de los rodillos 28 aloja un tope 88, aquí un tope de bolas, para retomar el esfuerzo axial generado por el perfil troncocónico del rodillo.

Se reconoce también el sistema de compensación o de reajuste de desgaste descrito anteriormente. Este comprende un buje 50 provisto de un aterrajado interior para cooperar con el fileteado exterior del soporte móvil 14. El buje 50 soporta el primer elemento 18 (elemento móvil) por medio de un tope con rodamiento 54 que está realizado con forma de un tope con doble efecto comprendiendo la placa 16 y las dos contrabridas 56 y 58 mencionadas anteriormente. El elemento móvil 18 puede formar un émbolo de accionamiento susceptible de actuar contra un disco de freno (no representado).

La figura 6 muestra también el primer disco 68 (disco de reajuste) solidario en rotación del buje 50 y el segundo disco 80 (disco de medición) montado sobre el soporte móvil 14 por un mecanismo 76 del tipo con rueda libre. Al menos un resorte 74 del tipo descrito anteriormente (figuras 3 y 4) se aloja cada vez en una ventana del disco 68 y en una ventana del disco 80. En el ejemplo, la posición longitudinal del disco 68 respecto al disco 80 (el disco 68 no debe seguir el buje 50 en su desplazamiento longitudinal) se realiza por un mantenimiento en traslación (no representado) del disco 68 sobre el mecanismo con rueda libre 76 y no por los guiados del o de los resortes 74.

En el ejemplo estudiado, el tornillo 10 es susceptible de ser arrastrado en rotación, en un sentido o en el otro por un motor eléctrico (no representado) y la tuerca 12 está provista de un sensor 90 en forma de disco para detectar su posición angular. La herramienta o accionador es de concepción particularmente compacta ya que comprende un cuerpo generalmente cilíndrico formado por la abrazadera 30. Un extremo de la abrazadera 30 está habilitado en forma de collarín para recibir el motor eléctrico, mientras que su otro extremo aloja el elemento móvil 28, es decir, el émbolo de accionamiento de un freno con disco. El tornillo 12 está formado de preferencia directamente sobre el árbol de salida del motor eléctrico. Puede presentar, por ejemplo para grandes frenos cuyo empuje es de 100 kN, un diámetro de 20 mm y un paso de 16 m. El sensor 90 permite medir la posición angular del soporte 14 y apreciar así el estado de desgaste de las pastillas de freno con una gran precisión.

Así se procura un freno eléctrico que ocupa poco espacio integrando un sistema de compensación o de reajuste de desgaste particularmente competente.

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Documentos indicados en la descripción

En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.

Documentos de patente indicados en la descripción

\bullet FR 2822401 [0002][0014]

\bullet FR 0200444 W [0014]

\bullet WO 02076665 A [0002]

\bullet FR 0510911 [0037]

\bullet FR 0500306 W [0005] [0009] [0024] [0037]

Claims (10)

1. Herramienta de sujeción comprendiendo un primer elemento (18) y un segundo elemento (20) capaces de un desplazamiento relativo bajo la acción de un dispositivo de arrastre, comprendiendo este dispositivo un tornillo (10) de un paso dado (P1) apropiado para ser arrastrado en rotación alrededor de un eje (XX), en un sentido o en un sentido opuesto bajo la acción de un motor (M), una tuerca (12) cooperando con el tornillo (10) y apropiada para ser arrastrada en traslación en la dirección del eje (XX) del tornillo, siendo dicha tuerca solidaria en traslación del primer elemento (18), de los primeros medios de guiado (34L) definiendo un guiado lineal paralelo al eje (XX) del tornillo (10) para bloquear la rotación de la tuerca (12) en una primera fase de desplazamiento (D1) de la tuerca y de los segundos medios de guía (34H) definiendo una guía helicoidal que se extiende según el eje (XX) del tornillo (10) y que tiene un paso (P2) invertido respecto al paso (P1) del tornillo para permitir la rotación de la tuerca (12), en el mismo sentido de rotación que el tornillo (10) en una segunda fase de desplazamiento (D2) de la tuerca, así como un sistema de compensación (46) interpuesto entre el primer elemento (18) y un soporte móvil (14) solidario de la tuerca (12) para reiniciar la posición de este primer elemento (18) respecto al segundo elemento (20), de manera que la primera y segunda fase de desplazamiento engendradas por el primer y segundo medio de guiado (34L y 34H) permanezcan sincrónicas con las fases necesarias para una optimización del desplazamiento del primer elemento, caracterizada porque el sistema de compensación comprende un disco de reajuste (68) solidario en rotación de un buje (50) atornillado alrededor del soporte móvil (14), un disco de medición (80) montado sobre el soporte móvil (14) por medio de un mecanismo con rueda libre (76) y al menos un resorte (74) de almacenamiento de energía interpuesto entre el disco de reajuste (68) y el disco de medición (80), de modo que la memorización del estado de desgaste de las piezas se concretice por la posición angular relativa del disco de medición (80) y del soporte móvil (14) y porque durante la segunda fase de desplazamiento (D2) de la tuerca (12), la necesidad de efectuar un reajuste de desgaste se muestra por el topamiento del disco de medición (80) sobre el elemento móvil (18), arrastrado entonces el disco de reajuste (68) en rotación por el buje (50) comprimiendo el(los) resorte(s) (74) hasta el final del movimiento del soporte
móvil (14).

2. Herramienta de sujeción según la reivindicación 1, caracterizada porque el mecanismo con rueda libre (76) solo permite la rotación del soporte móvil (14) en el disco de medición (80) en un solo sentido (R).

3. Herramienta de sujeción según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el(los) resorte(s) (74) está(n) calculado(s) para almacenar la energía necesaria para la operación de reajuste y liberar esta energía cuando el nivel de tensión entre el buje (50) y el soporte móvil (14) genere un par resistente inferior al producido por el(los) resorte(s) en compresión, pudiéndose hacer esta liberación de energía solo por la rotación del disco de reajuste (68) debido a que el mecanismo con rueda libre (76) impide que gire el disco de medición (80).

4. Herramienta de sujeción según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque, excepcionalmente, si el espacio a reajustar es demasiado importante o cuando el(los) resorte(s) (74) ha(n) alcanzado una tasa de compresión máxima, el disco de reajuste (68) y el disco de medición (80) se bloquean en rotación, provocando así un movimiento relativo entre el soporte móvil (14) y el buje (50) para efectuar una fase de reajuste en tiempo real.

5. Herramienta de sujeción según la reivindicación 4, caracterizada porque, tras la fase de reajuste en tiempo real y cuando el nivel de tensión entre el soporte móvil (14) y el buje (50) haya disminuido, la energía almacenada en el(los) resorte(s) (74) antes de la fase de reajuste en tiempo real es apta para afinar dicha fase de reajuste y volver hacer caer el conjunto de las tensiones generadas en la cinemática por esta operación.

6. Herramienta de sujeción según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la tuerca (12) coopera, gracias a al menos un rodillo (28) montado loco sobre un eje (YY) perpendicular al eje (XX) del tornillo (10), con una abrazadera (30) constituida por una pared cilíndrica (32) concéntrica al tornillo (10) y en la cual está tallada al menos una garganta helicoidal (34) con paso variable pero de sentido inverso respecto al del tornillo, garganta en la que rueda el rodillo (28), caracterizada porque el rodillo (28) presenta un perfil troncocónico, mientras que la cara de contacto correspondiente de la garganta (34) está inclinada respecto al eje (YY) del rodillo (28) en un valor tal que el aumento de velocidad provocado por el alejamiento del eje (XX) del punto de contacto entre el rodillo (28) y la pared cilíndrica (32) esté íntegramente compensado por el aumento del diámetro del rodillo (28) en función de este mismo alejamiento, asegurando así un contacto continuo y homogéneo entre el rodillo (28) y la cara de la garganta (34) no provocando ningún deslizamiento parasitario, cualesquiera que sean los valores relativos del grosor (E) de la pared cilíndrica (32) de la abrazadera, del diámetro (D) de la abrazadera y del diámetro (d) del rodillo (28).

7. Herramienta de sujeción según la reivindicación 6, caracterizada porque comprende varios rodillos (28) coplanarios con el fin de que los esfuerzos, que produce en su eje su perfil troncocónico, se anulen y no provoquen ninguna tensión sobre el tornillo.

8. Herramienta de sujeción según la reivindicación 7, caracterizada porque comprende dos rodillos a 180º o tres rodillos a 120º.

9. Herramienta de sujeción según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque se prevé en cada rodillo (28) un tope (88) permitiendo retomar el esfuerzo axial generado por el perfil troncocónico del rodillo.

10. Herramienta de sujeción según la reivindicación 6, caracterizada porque entre el tornillo (10) y la tuerca (12) se prevé un juego mecánico superior al valor de la tolerancia del centrado de la tuerca (12) por los rodillos (28) con el fin de proteger al tornillo (10) de todos los fenómenos hiperestáticos que podrían tensarlo.