ES2348194T3 - Extractor de punzon. - Google Patents
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Abstract
Extractor (10) de punzón adaptado para sujetarse a un elemento (2) de retención de punzón de una herramienta (3a, 3b) de prensa que comprende un punzón (1), un pistón (11) de extractor de punzón y una cámara (12a, 12b) de presión, estando diseñada dicha cámara (12a, 12b) de presión para cargar mediante resorte dicho pistón (11) de extractor de punzón, estando definida dicha cámara (12a, 12b) de presión al menos parcialmente por un hueco entre un manguito (13) interior y un manguito (14) exterior, teniendo dicho pistón (11) de extractor de punzón una parte (11b) desplazable que puede desplazarse axialmente en dicho hueco, sustancialmente toda la cámara (12a, 12b) de presión está ubicada entre dicho manguito (13) interior y dicho manguito (14) exterior, caracterizado porque dicha cámara (12a, 12b) de presión incluye además una parte (12a) de guía y una parte (12b) de cámara, estando dicha parte (12a) de guía diseñada para permitir que dicha parte (11b) desplazable de dicho pistón (11) de extractor de punzón se mueva en su interior, estando dicha parte (12b) de cámara separada axialmente de dicha parte (12a) de guía, teniendo dicha parte (12b) de cámara un área de sección transversal mayor que dicha parte (12a) de guía.
Description
Extractor de punzón.
La presente invención se refiere a un extractor
de punzón. Más particularmente, la presente invención va dirigida a
un extractor de punzón que está adaptada para sujetarse a un
elemento de retención de punzón, que a su vez puede montarse en una
pieza de herramienta superior móvil de una prensa.
En la industria de conformación de hojas de
metal, se usan herramientas de perforación para perforar orificios
en hojas de metal. La herramienta de perforación consiste
principalmente en un elemento de retención, un punzón y un
extractor. La herramienta de perforación funciona como una unidad
cerrada y a menudo se monta directamente en herramientas de prensa
en las que se conforma la hoja de metal, pero también puede montarse
en lanzaderas que funcionan en la herramienta de prensa para
perforar orificios en diferentes direcciones.
El objetivo del punzón es perforar un orificio
en hojas de metal. Los punzones que se usan son de diferentes
tamaños y geometrías. Puesto que el uso de los punzones se ha
generalizado, se han convertido en objeto de estandarización. Lo
mismo sucede con los elementos de retención de punzón usados en los
punzones. El punzón se monta en un elemento de retención de punzón
y se retiene en su posición a través de un bloqueo mecánico.
El propio elemento de retención se monta en la
herramienta de prensa. En una operación de perforación, la
herramienta de perforación, que está ubicada en la herramienta
superior, se encuentra en su movimiento descendente con un troquel
de perforación estático, ubicado en la pieza de herramienta
inferior. Durante el movimiento descendente, el extractor se
encuentra con la hoja de metal y entra en contacto con ella. El
punzón continúa su movimiento hacia la hoja y se perfora un
orificio a través de la hoja de metal. El objetivo principal del
extractor es retener la hoja de metal en su posición durante la
operación de perforación, tanto durante el movimiento descendente
como durante el movimiento de retorno. Otro objetivo del extractor
es soportar el punzón durante la operación de perforación. Se
requiera una fuerza de extracción grande para permitir que el
extractor tire hacia atrás del punzón tras la operación de
perforación sin dañar el orificio perforado.
La fuerza de extracción puede generarse usando
una pieza elástica, tal como un resorte mecánico o un elemento de
poliuretano elásticamente deformable, que se desvía contra la pieza
de extractor. La magnitud de la fuerza está determinada por el
tamaño y la constante elástica de la pieza elástica que se emplee.
Si la operación de perforación se lleva a cabo sin un extractor o
con una fuerza de extracción demasiado pequeña, existe un riesgo
inmediato de que la hoja de metal se deforme alrededor del orificio
perforado durante el movimiento de retorno, puesto que la hoja de
metal debido a la fricción tiende a seguir el movimiento del
punzón.
Dentro de la industria de conformación de hojas
de metal, los requisitos están en constante crecimiento, lo que ha
llevado a un aumento de los ritmos de producción. Las consecuencias
de este aumento del ritmo de producción son procedimientos de
prensa más rápidos con velocidades de prensa más altas y tiempos de
inactividad más cortos entre ciclos de prensa, para mantener un
alto nivel de eficacia. Además, series de producción más largas
(hasta 2 millones es habitual) han dado como resultado un aumento en
el tiempo de funcionamiento de las herramientas de prensa, lo que a
su vez significa que se imponen requisitos más exigentes tanto en
las herramientas de prensa como en los tipos de prensas usados en
la industria de conformación de hojas de metal en la actualidad.
Las prensas existentes están diseñadas para velocidades
considerablemente más altas que las prensas usadas en la industria
hace veinte años. Procedimientos de prensa más rápidos también dan
como resultado un mayor desgaste de las prensas, herramientas de
prensa y componentes de herramienta de prensa, lo que significa que
la necesidad de mantenimiento tiene que monitorizarse.
Una consecuencia del aumento de los ritmos de
producción es que los requisitos de la herramienta de perforación
también se han vuelto más exigentes para cumplir con el aumento de
los ritmos de producción y minimizar el mantenimiento.
La última tendencia en la industria del
automóvil es hacia un uso extendido de metal de hoja de alta
resistencia. Al optimizar cada componente individual de un vehículo
con respecto a la función para la que está previsto, es posible
reducir el peso y el impacto sobre el medio ambiente. Esta tendencia
en la industria del automóvil también afecta a los estándares para
las herramientas de perforación considerando que van a perforarse
orificios en tales piezas.
En el mercado existente, existen dos tipos de
extractores de punzón. Un primer tipo tiene un resorte mecánico
incorporado y un segundo tipo tiene un elemento de poliuretano
adaptado para generar la fuerza de extracción. Ambas variantes
están asociadas con problemas y limitaciones.
Los extractores de punzón con un resorte
mecánico funcionan mediante el resorte mecánico, cuyo diámetro
interior es concéntrico con el diámetro exterior del cuerpo de
punzón, que se monta entre una pieza de extractor y una pieza de
extremo, ejerciendo así una presión en la unidad. La pieza de
extractor tiene dos diámetros exteriores, uno en el punto de
perforación y uno en el extremo del resorte. Ambas superficies guían
la pieza de extractor durante su carrera de trabajo. La pieza de
extractor tiene una superficie mecanizada, plana para impedir que
gire. El extractor de punzón está diseñado como una unidad integrada
que puede sustituirse en conexión con el mantenimiento. Si se desea
una fuerza de extracción más grande o más pequeña, se sustituyen los
resortes. Puesto que las necesidades varían, existe un gran número
de diferentes resortes entre los que elegir. Además, el usuario
tiene que saber cuánta fuerza se requiere para la operación de
perforación. En caso de duda, pueden necesitarse varias variantes
de resorte y configuraciones antes de obtener la fuerza correcta.
Una limitación adicional es la vida útil de los resortes mecánicos,
que puede ser ligeramente demasiado corta para cumplir las demandas
crecientes en la industria de conformación de hojas de metal.
El documento US 6.182.545 B1 da a conocer
diferentes mecanismos para montar un punzón en un elemento de
retención de punzón, en el que el elemento de retención comprende
un cuerpo de elemento de retención en el que se prevé un mecanismo
de bloqueo para fijar un punzón respecto al elemento de retención de
punzón. El mecanismo de bloqueo puede comprender una bola cargada
mediante resorte que se acopla con una muesca en el punzón o un
mecanismo de cuña que se fija por medio de un tornillo. El elemento
de retención de punzón del documento US 6.182.545 B1, a su vez,
está adaptado para fijarse respecto a una pieza de herramienta móvil
superior.
Los tipos de elementos de retención de punzón
mostrados en el documento US 6.182.545 B1 son comunes en el
mercado. Ejemplos de extractores de punzón se muestran en el
documento EP 1 547 703 A1 y US 4.993.295. Extractores de punzón con
un resorte mecánico para su uso con elementos de retención de punzón
del tipo dado a conocer en el documento US 6.182.545 B1 se
comercializan por, por ejemplo, Moeller Manufacturing Company,
Plymouth, Mich., EE. UU., véase www.moellerpunch.com.
Los extractores de punzón con un elemento de
poliuretano funcionan de manera similar. Se presentan en dos
variantes. Una funciona de la misma manera que los extractores de
punzón dotados de un resorte mecánico, pero en lugar de un resorte
mecánico usan un elemento de poliuretano. El otro funciona porque el
poliuretano forma todo el extractor de punzón. Los dos diseños
pueden parecer sencillos, pero los elementos de poliuretano deben
adaptarse a la fuerza de extracción requerida para realizar la
función prevista. Ya en la fase de diseño, el usuario tiene que
saber tanto la longitud que va a usarse como la dimensión/carga
inicial que se prevé que proporcione la fuerza deseada. Dependiendo
de la fuerza de extracción, existen muchos tamaños entre los que
elegir. La vida útil de los elementos de poliuretano generalmente es
más corta que la de los resortes mecánicos. Por tanto, la vida útil
es una mayor limitación para el poliuretano. Otra limitación es la
capacidad del poliuretano de aguantar tensión repetida al tiempo
que mantiene sus dimensiones, puesto que el material es susceptible
de deformación o fluencia por compresión. Por tanto, los elementos
de poliuretano no pueden, sin dificultad, adaptarse al aumento del
ritmo de producción. Además, el elemento de poliuretano requiere
más espacio, puesto que se expande en la dirección radial cuando se
comprime.
Otro problema que se ha encontrado cuando se usa
el elemento de poliuretano como extractor y entra en contacto
directo con la hoja de metal es que pueden adherirse partículas del
elemento de poliuretano a la hoja. Las partículas pueden tener un
efecto perjudicial en la calidad de la aplicación posterior de laca,
puesto que la capacidad como adhesivo de la tinta se reduce en los
lugares en los que el poliuretano ha estado en contacto con la
hoja.
Ejemplos de extractores de punzón con un
elemento de poliuretano se muestran en el documento EP 1 384 535
A1. Los extractores de punzón con un elemento de poliuretano para su
uso con elementos de retención de punzón del tipo dado a conocer en
el documento US 6.182.545 se comercializan, por ejemplo, por Lane
Punch Corporation.
El documento US 4.292.869 da a conocer un
extractor de punzón en el que se usa un resorte de gas en lugar de
un resorte mecánico o un elemento de poliuretano. Sin embargo, el
extractor de punzón en el documento US 4.292.869 se dispone en una
pieza conformada en C, en la que un primer vástago forma la pieza de
herramienta superior y contiene el punzón y extractor de punzón, y
en el que un segundo vástago forma la pieza de herramienta inferior
y contiene el troquel de perforación. Una cámara de presión se
dispone en la parte de base de la pieza conformada en C, y el
pistón de extractor de punzón es móvil en un hueco entre un manguito
interior y un manguito exterior. El espacio entre el manguito
interior y el manguito exterior se comunica con la cámara de
presión a través de un paso en el que una esponja empapada en aceite
se dispone para proporcionar lubricación para el pistón de
extractor de punzón.
El extractor de punzón mostrado en el documento
US 4.292.869, sin embargo, es muy voluminoso y por tanto difícil de
usar en herramientas de prensa estandarizadas modernas.
El documento US 4.316.399 da a conocer un
extractor de punzón en el que el pistón de extractor de punzón se
sella con respecto al punzón y a un manguito exterior. La cámara en
la que el pistón de extractor de punzón es móvil se conecta a una
fuente de presión externa. En este extractor de punzón, el elemento
de retención, punzón y pieza de extracción están formados como una
unidad.
A consecuencia de este diseño, debido al sellado
contra el punzón, hay un aumento del riesgo de fuga de gas. En
conexión con el mantenimiento y la sustitución del punzón, el gas
tiene que descargarse antes de poder desmontar el punzón.
Por tanto, el extractor de punzón mostrado en el
documento US 4.316.399 es demasiado voluminoso y difícil de usar en
herramientas de prensa estandarizadas modernas.
El documento EP 0 622 135 B1 da a conocer una
herramienta de punzón con un extractor de punzón que contiene un
resorte de gas y que está previsto para montarse en una prensa de
perforación de torre-
ta.
ta.
El documento EP 0 646 427 B1 da a conocer un
desarrollo adicional del extractor de punzón mostrado en el
documento EP 0 622 135 B1.
Los extractores de punzón mostrados en los
documentos EP 0 622 135 B1 y EP 0 646 427 B1 están adaptados para
montarse en un taladro axial en una prensa de perforación de
torreta, de la manera mostrada en el documento EP 0 611 188 B1. En
este tipo de montaje, el propio extractor de punzón está suspendido
de manera elástica, por medio de un resorte de elevación, respecto
a una pieza de herramienta superior. El resorte de elevación sirve
para elevar todo el conjunto incluyendo el punzón y el extractor de
punzón de la pieza de trabajo. Un resorte de extracción
independiente proporciona la fuerza requerida para conseguir la
extracción de la pieza de trabajo del punzón. Las cámaras de gas
que aparecen en el documento EP 0 622 135 B1 y EP 0 646 426 B1 tiene
sólo una función de extracción. Además, los extractores de punzón
mostrados en los documentos EP 0 622 135 B1 y EP 0 646 427 B1
tienen una cabeza de punzón que se acciona mediante una pieza de
herramienta superior de la prensa sólo durante la propia operación
de perforación.
Los extractores de punzón mostrados en los
documentos EP 0 622 135 B1 y EP 0 646 426 B1 no pueden usarse para
el tipo de prensas de perforación mostrado en el documento US
6.182.545 B1.
Existe la necesidad de un extractor de punzón
compacto, que puede usarse como una alternativa o complemento a los
extractores de punzón disponibles actualmente en el mercado.
La presente invención se refiere a un extractor
de punzón mejorado. En particular, la presente invención va
dirigida a un extractor de punzón que está adaptado para sujetarse a
un elemento de retención de punzón, elemento de retención de punzón
que puede montarse en una pieza de herramienta superior móvil de la
prensa.
Según la presente invención, se proporciona un
extractor de punzón que está adaptado para sujetarse a un elemento
de retención de punzón en una herramienta de prensa. El elemento de
retención de punzón comprende un pistón de extractor de punzón y
una cámara de presión adaptada para cargar mediante resorte el
pistón de extractor de punzón. La cámara de presión está definida
por un hueco entre un manguito interior y un manguito exterior. El
pistón de extractor de punzón tiene una parte que puede desplazarse
axialmente en el hueco. Sustancialmente, toda la cámara de presión
está ubicada dentro del manguito exterior. Tal como se define en el
presente documento, "sustancialmente toda la cámara de
presión" significa el espacio que forma la cámara de presión,
excluyendo cualquier conducto para cargar/descargar gas o para la
interconexión con otros extractores de punzón similares. Usando una
cámara de presión, puede obtenerse una fuerza inicial más grande. La
fuera más grande puede usarse para mejorar el rendimiento de punzón
en metal de hoja de alta resistencia; sin embargo, esto no es
obligatorio. Al emplear tecnología de resorte de gas y formar la
cámara de presión entre el conjunto de manguito interior y manguito
exterior, puede obtenerse un conjunto más compacto que los conjuntos
existentes; sin embargo, esto no es obligatorio. El conjunto más
compacto es ventajoso puesto que a menudo hay poco espacio
disponible en las herramientas de prensa actuales. Al regular la
presión en la cámara, la fuerza de extracción requerida puede
alterarse fácilmente y puede conseguirse un número mínimo de
variantes del extractor de punzón; sin embargo, esto no es
obligatorio. Además, el uso de tecnología de resorte de gas puede
mejorar la fiabilidad del proceso de perforación, puesto que
permite proporcionar una fuerza de extracción más grande y un mejor
modo de garantizar que la operación de perforación se lleva a cabo
de manera adecuada y con la calidad deseada; sin embargo, esto no
es obligatorio. Además, puede evitarse la generación masiva de
fuerza causada por los resortes mecánicos; sin embargo, esto no es
obligatorio. El uso de la tecnología de resorte de gas de la
presente invención permite perforar orificios inclinados y
contornos con la misma fiabilidad y calidad que un extractor de
punzón tradicional que tiene un contorno recto, puesto que un
extractor de punzón basado en resorte de gas soporta una carga
lateral generada por un ángulo de hasta 10º, y en determinadas
condiciones de hasta 15-20º, y tiene la misma vida
útil que cuando se usa para perforar orificios rectos; sin embargo,
esto no es obligatorio. Al hacer que el pistón de extractor de
punzón actúe sobre una cámara de presión, puede obtenerse una
absorción mejorada de la fuerza de choque generada cuando el punzón
perfora la pieza de trabajo; sin embargo, esto no es
obligatorio.
Además, según la presente invención, la cámara
de presión tiene una parte de guía, en la que la parte desplazable
es móvil, y una parte de cámara, que está separada axialmente de la
parte de guía y que tiene un área de sección transversal más grande
que la parte de guía; sin embargo, esto no es obligatorio. Mediante
el uso de esta configuración, el volumen requerido de la cámara de
presión puede obtenerse al tiempo que se permite que las
dimensiones exteriores del extractor de punzón se reduzcan a un
mínimo.
Según aún otra alternativa de la presente
invención, el manguito exterior puede tener una primera parte con
una primera sección transversal interior esencialmente constante,
que forma una superficie límite de la parte de guía, y una segunda
parte con una segunda sección transversal interior, que es mayor que
dicha primera sección transversal interior y que forma una
superficie límite de la parte de cámara; sin embargo, esto no es
obligatorio. Por tanto, un manguito exterior con una sección
transversal anular puede tener un diámetro exterior constante y un
diámetro interior variable, es decir, espesor de pared variable; sin
embargo, esto no es obligatorio. Alternativamente, o como
complemento, el manguito exterior también puede tener un diámetro
exterior variable; sin embargo, esto no es obligatorio. Por ejemplo,
el manguito exterior puede tener un espesor de pared esencialmente
constante, pero una parte de cámara con un área de sección
transversal interior mayor, y una parte de guía con un área de
sección transversal menor; sin embargo, esto no es obligatorio.
Según aún otro aspecto alternativo de la
presente invención, el manguito interior puede tener una primera
parte con una primera sección transversal exterior esencialmente
constante, que forma una superficie límite de la parte de guía, y
una segunda parte con una segunda sección transversal exterior, que
es menor que dicha primera sección transversal exterior, y que
forma una superficie límite de la parte de cámara; sin embargo,
esto no es obligatorio. Por tanto, un manguito interior con una
sección transversal anular puede tener un diámetro interior
constante y un diámetro exterior variable; sin embargo, esto no es
obligatorio. Alternativamente, o como complemento, el manguito
interior también puede tener un diámetro interior variable; sin
embargo, esto no es obligatorio. Por ejemplo, el manguito interior
puede tener un espesor de pared esencialmente constante, pero una
primera parte con un área de sección transversal exterior mayor y
una segunda parte con un área de sección transversal exterior
menor; sin embargo, esto no es obligatorio. El manguito interior
puede fijarse respecto al punzón; sin embargo, esto no es
obligatorio. El manguito exterior puede fijarse respecto al punzón;
sin embargo, esto no es obligatorio. La parte del pistón de
extractor de punzón que puede desplazarse en el hueco puede
sellarse con respecto al manguito interior y/o el manguito exterior;
sin embargo, esto no es obligatorio.
Según aún otro aspecto alternativo de la
presente invención, el extractor de punzón puede incluir una
disposición de indicación de presión para indicar una presión en la
cámara de presión; sin embargo, esto no es obligatorio. Esto hace
posible evitar una falta de presión o una presión incorrecta en el
extractor del punzón; sin embargo, esto no es obligatorio. Además,
es posible determinar si el extractor de punzón puede desmontarse de
manera segura; sin embargo, esto no es obligatorio. La disposición
de indicación de presión puede adaptarse para indicar que la
presión en la cámara de presión supera y/o cae por debajo de un
valor predeterminado; sin embargo, esto no es obligatorio. La
disposición de indicación de presión puede estar formada de manera
solidaria con el extractor de punzón, por ejemplo con el manguito
exterior y/o con una parte de base; sin embargo, esto no es
obligatorio. La disposición de indicación de presión puede
comprender una pieza cargada mediante resorte, que es visible desde
el exterior del extractor de punzón; sin embargo, esto no es
obligatorio.
Según otro aspecto alternativo de la presente
invención, se proporciona una herramienta de prensa que incluye un
punzón sujeto a un elemento de retención de punzón y un extractor de
punzón que se sujetan al elemento de retención de punzón; sin
embargo, esto no es obligatorio. En la herramienta de prensa, el
elemento de retención de punzón puede sujetarse a una pieza de
carrera de la herramienta de prensa; sin embargo, esto no es
obligatorio. Tal como se define en el presente documento, "pieza
de carrera" significa la pieza que provoca el movimiento de
prensado, es decir, el pistón de una prensa excéntrica o una prensa
hidráulica, o la guía de deslizamiento de una prensa de
husillo.
Según aún otro aspecto alternativo de la
presente invención, se proporciona una herramienta de prensa que
incluye al menos dos extractores de punzón; sin embargo, esto no es
obligatorio. En una realización no limitativa, las cámaras de
presión respectivas de los al menos dos extractores de punzón pueden
estar en comunicación de fluido entre sí para mantener
sustancialmente la misma presión en las respectivas cámaras de
presión de los al menos dos extractores de punzón; sin embargo,
esto no es obligatorio. La ventaja de esta disposición es que un
operario sólo tiene que cargar el gas en un lugar sin desmontar el
extractor de punzón del elemento de retención; sin embargo, esto no
es obligatorio. Además, cuando es necesario ajustar la fuerza de
extracción, puede regularse la presión de gas en todos los
extractores de punzón al mismo tiempo de manera sencilla y
flexible; sin embargo, esto no es obligatorio.
Según aún otro aspecto alternativo de la
presente invención, se proporciona un extractor de punzón que está
adaptado para sujetarse a un elemento de retención de punzón en una
herramienta de prensa; sin embargo, esto no es obligatorio. El
extractor de punzón incluye un pistón de extractor de punzón y una
cámara de presión adaptada para aplicar una carga mediante resorte
al pistón de extractor de punzón; sin embargo, esto no es
obligatorio. El extractor de punzón incluye una disposición de
indicación de presión para indicar una presión en la cámara de
presión; sin embargo, esto no es obligatorio.
Según aún otro aspecto alternativo de la
presente invención, se proporciona un extractor de punzón dado a
conocer anteriormente, o cualquier otro diseño arbitrario, siempre
que se use una cámara de presión para conseguir la carga de
resorte; sin embargo, esto no es obligatorio. Ejemplos de una
disposición de este tipo que puede usarse en la presente invención
se dan a conocer en los documentos US 4.292.869, US 4.316.399, EP 0
622 135 B1 o EP 0 646 427
B1.
B1.
En otro aspecto alternativo de la presente
invención, se proporciona un extractor de punzón adaptado para
sujetarse a un elemento de retención de punzón de una herramienta de
prensa, extractor de punzón que incluye un pistón de extractor de
punzón y una cámara de presión. La cámara de presión está adaptada
para cargar mediante resorte el pistón de extractor de punzón. La
cámara de presión está al menos parcialmente definida por un hueco
entre un manguito interior y un manguito exterior en el extractor de
punzón. El pistón de extractor de punzón incluye una parte
desplazable que puede desplazarse axialmente en el hueco de la
cámara de presión. Sustancialmente, toda la cámara de presión está
ubicada entre el manguito interior y el exterior del extractor de
punzón. La cámara de presión incluye una parte de guía en la que la
pieza desplazable es móvil en su interior. La pieza de cámara de la
cámara de presión está separada axialmente de la pieza de guía de la
cámara de presión. La pieza de cámara de la cámara de presión tiene
un área de sección transversal mayor que la pieza de guía. En otro
aspecto alternativo de la invención, el manguito exterior tiene una
primera parte con una primera sección transversal interior
sustancialmente constante, que forma una superficie límite de la
pieza de guía, y una segunda parte con una segunda sección
transversal interior, que es mayor que la primera sección
transversal interior, y que forma una superficie límite de la pieza
de cámara; sin embargo, esto no es obligatorio. En aún otro aspecto
alternativo de la invención, el manguito interior tiene una primera
parte con una primera sección transversal exterior sustancialmente
constante, que forma una superficie límite de la pieza de guía, y
una segunda parte con una segunda sección transversal exterior, que
es menor que la primera sección transversal, y que forma una
superficie límite de la pieza de cámara; sin embargo, esto no es
obligatorio. En aún otro aspecto alternativo de la invención, el
manguito interior se fija respecto al punzón; sin embargo, esto no
es obligatorio. En aún otro aspecto alternativo de la invención, el
manguito exterior se fija respecto al punzón; sin embargo, esto no
es obligatorio. En otro aspecto alternativo de la invención, la
parte del pistón de extractor de punzón que puede desplazarse en el
hueco está sellada con respecto al manguito interior y/o el
manguito exterior; sin embargo, esto no es obligatorio. En aún otro
aspecto alternativo de la invención, el pistón de extractor de
punzón incluye una disposición para impedir que gire respecto al
manguito interior y/o el manguito exterior; sin embargo, esto no es
obligatorio. En aún otro aspecto alternativo de la invención, se
proporciona una disposición para indicar una presión en la cámara de
presión; sin embargo, esto no es obligatorio. En aún otro aspecto
alternativo de la invención, la disposición de indicación de presión
está adaptada para indicar que la presión en la cámara de presión
supera y/o cae por debajo de un valor predeterminado; sin embargo,
esto no es obligatorio. En otro aspecto alternativo de la invención,
la disposición de indicación de presión está formada de manera
solidaria con el extractor de punzón; sin embargo, esto no es
obligatorio. En aún otro aspecto alternativo de la invención, la
disposición de indicación de presión incluye una pieza cargada
mediante resorte que es visible desde el exterior del extractor de
punzón; sin embargo, esto no es obligatorio. En aún otro aspecto
alternativo de la invención, se proporciona una herramienta de
prensa que incluye un punzón sujeto a un elemento de retención de
punzón y un extractor de punzón que están sujetos al elemento de
retención de punzón, y el elemento de retención de punzón está
sujeto a una pieza de carrera de la herramienta de prensa; sin
embargo, esto no es obligatorio. En otro aspecto alternativo de la
invención, la herramienta de prensa incluye al menos dos
extractores de punzón; sin embargo, esto no es obligatorio. En aún
otro aspecto alternativo de la invención, las cámaras de presión de
al menos dos extractores de punzón están en comunicación de fluido
entre sí para mantener sustancialmente la misma presión en las
cámaras de presión de los al menos dos extractores de punzón; sin
embargo, esto no es obligatorio. En aún otro aspecto alternativo de
la invención, se proporciona un extractor de punzón que está
adaptado para sujetarse a un elemento de retención de punzón de una
herramienta de prensa que incluye un pistón de extractor de punzón,
y una cámara de presión adaptada para cargar mediante resorte el
pistón de extractor de punzón; sin embargo, esto no es obligatorio.
Puede proporcionarse una disposición de indicación para indicar una
presión en la cámara de presión; sin embargo, esto no es
obligatorio. En aún otro aspecto alternativo de la invención, la
disposición de indicación está adaptada para indicar si la presión
en la cámara de presión supera y/o cae por debajo de un valor
predeterminado; sin embargo, esto no es obligatorio. En aún otro
aspecto alternativo de la invención, la disposición de indicación es
una pieza solidaria con el extractor de punzón; sin embargo, esto
no es obligatorio. En aún otro aspecto alternativo de la invención,
la disposición de indicación incluye una pieza cargada mediante
resorte que es visible desde el exterior del extractor de punzón;
sin embargo, esto no es
obligatorio.
obligatorio.
Un objetivo del presente documento es
proporcionar un extractor de punzón mejorado.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un extractor de punzón que puede usarse como una
alternativa o complemento a los extractores de punzón disponibles
actualmente en el mercado.
Aún otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un extractor de punzón que minimiza el riesgo de
errores y el riesgo de daño a equipos y personal en la proximidad
del extractor de punzón.
Aún otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un extractor de punzón que puede usarse junto con
elementos de retención de punzón del tipo mostrado en el documento
US 6.182.545 B1.
Estos y otros objetivos y ventajas serán
evidentes para los expertos en la técnica tras leer y seguir la
descripción tomada junto con los dibujos adjuntos.
A continuación se hace referencia a los dibujos
que ilustran diversas realizaciones preferidas que la invención
puede adoptar físicamente y en determinadas piezas y disposición de
piezas en los que:
las figuras 1a-1b son vistas en
sección transversal esquemáticas de una herramienta 3a, 3b de prensa
en la que están montados un elemento 2 de retención de punzón con
un punzón 1 y un extractor 10 de punzón;
las figuras 2 y 2' son vistas en sección
transversal esquemáticas de un elemento 2 de retención de punzón
con un punzón 1 y un extractor 10 de punzón;
la figura 3 es una vista lateral esquemática de
un extractor 10 de punzón;
las figuras 4a-4b son vistas en
planta esquemáticas del extractor 10 de punzón en la figura 3 visto
desde arriba y desde abajo, respectivamente; y,
las figuras 5a-5c son vistas en
planta esquemáticas de un extractor 10 de punzón modificado.
En referencia ahora a los dibujos en los que las
vistas tienen el fin sólo de ilustrar realizaciones preferidas de
la invención y no de limitar ésta, la figura 1 ilustra una
herramienta de prensa que tiene una pieza 3a de herramienta
superior y una pieza 3b de herramienta inferior.
En la pieza 3b de herramienta inferior, se
proporciona un troquel de perforación. Una pieza 5 de trabajo, que
puede ser una hoja de metal, se dispone para mecanizarse por la
herramienta 3a, 3b de prensa.
La pieza 3 de herramienta superior tiene un
elemento 2 de retención de punzón en el que un punzón 1 tiene un
extractor de punzón que está sujeto por medio de medios 18a, 18b de
sujeción (por ejemplo, tornillo, perno, remache, etc.). Los medios
de sujeción, tal como se muestra en las figuras 1a, 1b y 2, pueden
ser un perno 18a de sujeción/tornillo de montaje, cuyo vástago está
dispuesto en un taladro 18b en una parte 14a de base del extractor
de punzón.
En un ejemplo no limitativo de la invención, el
elemento 2 de retención de punzón puede diseñarse de cualquiera de
las maneras dadas a conocer en el documento US 6.182.545 B1 (es
decir, el elemento de retención de punzón puede tener un mecanismo
de bloqueo para fijar un punzón respecto al elemento de retención de
punzón). Tal como puede apreciarse, pueden usarse otros mecanismos
de bloqueo para el elemento de retención de punzón. El elemento 2
de retención de punzón puede fijarse respecto a la pieza 3a de
herramienta superior, por ejemplo, por medio de una junta adecuada,
tal como, pero sin limitarse a, una junta atornillada, perno,
remache, soldadura, etc.
El punzón 1 está rodeado por un extractor 10 de
punzón. El extractor 10 de punzón está diseñado de manera que
funciona contra una cámara presurizada por un gas, tal como gas
nitrógeno y/u otros tipos de gas (por ejemplo, aire, gas inerte,
etc.), en lugar de contra un resorte mecánico o un elemento de
poliuretano.
El extractor de punzón está formado por un
manguito 14 exterior, en este caso en forma de una pieza tubular,
que se monta en el elemento 2 de retención de punzón. En la pieza
tubular, se monta un manguito 13 interior, en este caso, en forma
de una barra de pistón interior, que se retiene en posición mediante
un anillo 16 de bloqueo. Tal como puede apreciarse, el manguito
interior puede bloquearse en posición en otro modo diferente o
adicional. La barra de pistón interior tiene un orificio pasante
axial, concéntrico previsto para alojar el punzón 1, y una junta
15a hermética estática que están dispuestos en su extremo. En la
otra parte del tubo, se monta un pistón anular que, durante la
operación de perforación, funciona entre una posición exterior
(véase la figura 1a) y una posición interior (véase la figura 1b).
La posición exterior está limitada por el pistón 11 que golpea
contra un tope 19 mecánico. Una junta 15b hermética dinámica se
monta contra el extremo 11b interior del pistón, entre el diámetro
interior del tubo (manguito 14 exterior) y el diámetro exterior de
la barra de pistón interior (manguito 13 interior). El manguito 14
exterior puede estar formado de manera solidaria, por ejemplo,
formado en una pieza, con la parte 14a de base, de modo que juntos
forman un extractor de cuerpo de punzón. El manguito interior
también puede estar formado de manera solidaria, por ejemplo,
formado en una pieza, con el extractor de cuerpo de punzón. El
extractor de cuerpo de punzón puede, por ejemplo, por medio de la
parte 14a de base, adaptarse para sujetarse de manera separable al
elemento de retención de punzón por medio de medios 18a, 18b de
sujeción.
El pistón 11 puede tener un orificio pasante
axial, concéntrico previsto para alojar el punzón. Una muesca 17
fresada según se ilustra en la figura 3 puede formarse en la
superficie lateral del pistón. Puede formarse una muesca
correspondiente en la superficie interior de la pieza tubular,
adyacente a una superficie de extremo de aquella. Las superficies
fresadas juntas forman un bloqueo giratorio que impide al pistón 11
girar en el tubo. Una disposición alternativa se ilustra en las
figuras 5a-c. En esta disposición alternativa, una
abertura, muesca fresada o ranura se inserta en el pistón. Tal como
se ilustra en la figura 5a, la ranura 32 se sitúa a lo largo del
eje vertical o longitudinal del pistón 11. El manguito 14 exterior
incluye una abertura 34 que se usa para alojar un pasador o
tornillo 36 según se ilustra en la figura 5c. El extremo del pasador
o tornillo se inserta al menos parcialmente en la ranura 32 del
pistón para inhibir o impedir de ese modo que el pistón gire en el
tubo. Si se requiere, puede montarse un extractor de junta hermética
(no mostrado) en el otro extremo de la pieza tubular para eliminar
las partículas de suciedad de la superficie lateral del pistón.
La cámara 12a, 12b de presión está formada por
el espacio entre el manguito 14 exterior y el manguito 13 interior,
es decir, entre el diámetro interior de la pieza tubular y el
diámetro exterior de la barra de pistón interior y las juntas
herméticas. La cámara 12a, 12b de presión puede presurizarse
cargando gas nitrógeno a través de una válvula 30 (véase la figura
2') montada en la pieza tubular. La presión de carga usada puede
variarse dependiendo de la aplicación, y la presión puede ser de
hasta aproximadamente 200 bares. Normalmente, la presión de llenado
está entre aproximadamente 20-100 bares, dependiendo
de la aplicación de perforación.
El extractor 10 de punzón funciona de la
siguiente manera: cuando el pistón 11 se encuentra con la pieza 5
de trabajo en el movimiento descendente y el punzón 1 continúa su
movimiento descendente, el gas se comprime en la cámara 12a, 12b de
presión por el pistón 11 y la junta 15b hermética dinámica que se
mueve axialmente en una primera parte 12a de la cámara de presión.
La fuerza de extracción, que se genera por el gas comprimido cuando
el pistón lleva a cabo su carrera de trabajo durante la operación de
perforación, ayuda a tirar hacia atrás del punzón 1 a través del
orificio perforado, sin deformar o dañar el orificio perforado.
Para determinar fácilmente si la cámara 12a, 12b
de presión del extractor de punzón está presurizada, puede
integrarse un indicador 20 de presión en la pieza tubular, por
ejemplo, adyacente a la válvula 30 de carga. El indicador 20 de
presión puede comprender un pasador 21 elástico desviado hacia
dentro, posiblemente conectado a una placa 24, que es empujada
hacia fuera cuando la cámara 12a, 12b de presión se presuriza. Si la
cámara 12a, 12b de presión carece de presión, se tirará hacia
dentro del pasador 21. De este modo, es sencillo comprobar si hay
alguna presión en la cámara 12a, 12b de presión. Además, el
indicador 20 de presión puede comprender un elemento 22 elástico,
cuya constante elástica puede seleccionarse para indicar presiones
que superan un valor predeterminado, y una junta 23 hermética, que
puede ser en forma de una junta tórica o similar.
Según una realización que no se muestra en el
presente documento, un pasador 21 más largo, que se integra en el
manguito 14 exterior, puede formar, junto con marcas de escala
previstas en el manguito 14 exterior, una escala de presión similar
a un termómetro, que puede leerse directamente.
Otro modo de determinar si la cámara de presión
está presurizada es conectar el extractor de punzón a algún otro
indicador visual (por ejemplo, luz, medidor electrónico, etc.) y/o
dispositivo de generación de sonido. Aún otro modo diferente o
adicional de determinar si la cámara de presión está presurizada es
conectar el extractor de punzón a un dispositivo para
monitorización de la presión externa. Esto permite control y
monitorización sencillos de la presión en el extractor de punzón
desde el exterior de la herramienta de perforación. También es
posible proporcionar un indicador eléctrico, por ejemplo, a través
de un transductor de presión, que se conecta por medio de un
circuito de control a una disposición de señal tal como, pero sin
limitarse a, una pantalla, altavoz, lámpara o transmisor.
En caso de que se proporcionen dos o más
extractores 10 de punzón en una herramienta 3a, 3b de prensa, éstos
pueden conectarse entre sí, de modo que la presión sea
sustancialmente la misma en todos los extractores 10 de punzón; sin
embargo, esto no es obligatorio. En esta realización, los
extractores de punzón pueden conectarse a un bloque de control, que
puede tener una disposición de carga de gas, válvula de reducción,
protección frente a un exceso de presión y/o un dispositivo de
monitorización de presión para indicar que la presión supera o cae
por debajo de un valor predeterminado. El indicador de presión tal
como se ha descrito anteriormente puede integrarse en un bloque de
control de este tipo.
Claims (17)
1. Extractor (10) de punzón adaptado para
sujetarse a un elemento (2) de retención de punzón de una
herramienta (3a, 3b) de prensa que comprende un punzón (1), un
pistón (11) de extractor de punzón y una cámara (12a, 12b) de
presión, estando diseñada dicha cámara (12a, 12b) de presión para
cargar mediante resorte dicho pistón (11) de extractor de punzón,
estando definida dicha cámara (12a, 12b) de presión al menos
parcialmente por un hueco entre un manguito (13) interior y un
manguito (14) exterior, teniendo dicho pistón (11) de extractor de
punzón una parte (11b) desplazable que puede desplazarse axialmente
en dicho hueco, sustancialmente toda la cámara (12a, 12b) de
presión está ubicada entre dicho manguito (13) interior y dicho
manguito (14) exterior, caracterizado porque dicha cámara
(12a, 12b) de presión incluye además una parte (12a) de guía y una
parte (12b) de cámara, estando dicha parte (12a) de guía diseñada
para permitir que dicha parte (11b) desplazable de dicho pistón
(11) de extractor de punzón se mueva en su interior, estando dicha
parte (12b) de cámara separada axialmente de dicha parte (12a) de
guía, teniendo dicha parte (12b) de cámara un área de sección
transversal mayor que dicha parte (12a) de guía.
2. Extractor (10) de punzón según la
reivindicación 1, en el que dicho manguito (14) exterior tiene una
primera parte y segunda parte, teniendo dicha primera parte una
primera sección transversal interior que forma una superficie
límite de dicha parte (12a) de guía de dicha cámara (12a, 12b) de
presión, teniendo dicha segunda parte una segunda sección
transversal interior, siendo al menos una parte de dicha segunda
sección transversal interior mayor que al menos una parte de dicha
primera sección transversal interior, formando dicha segunda parte
una superficie límite de dicha parte (12b) de cámara de dicha cámara
(12a, 12b) de presión.
3. Extractor (10) de punzón según la
reivindicación 2, en el que dicha primera sección transversal
interior tiene un área de sección transversal promedio, dicha
segunda sección transversal interior tiene un área de sección
transversal promedio, siendo dicha área de sección transversal
promedio de dicha segunda sección transversal interior mayor que
dicha área de sección transversal promedio de dicha primera sección
transversal interior.
4. Extractor (10) de punzón según la
reivindicación 3, en el que dicha primera sección transversal
interior tiene un área de sección transversal sustancialmente
constante, dicha segunda sección transversal interior tiene un área
de sección transversal sustancialmente constante, o combinaciones de
ambas.
5. Extractor (10) de punzón según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el manguito (13) interior
incluye una primera parte y una segunda parte, estando dichas partes
primera y segunda separadas axialmente entre sí, formando dicha
primera parte una superficie límite de dicha parte (12a) de guía de
dicha cámara (12a, 12b) de presión, formando dicha segunda parte
una superficie límite de dicha parte (12b) de cámara de dicha
cámara (12a, 12b) de presión, teniendo al menos una parte de dichas
partes primera y segunda de dicho manguito interior diferentes
áreas de sección transversal.
6. Extractor (10) de punzón según la
reivindicación 5, en el que dicha área de sección transversal de
dicha primera parte de dicho manguito (13) interior es
sustancialmente constante.
7. Extractor (10) de punzón según la
reivindicación 5 ó 6, en el que al menos una parte de dicha área de
sección transversal de dicha segunda parte es mayor que dicha área
de sección transversal de dicha primera parte.
8. Extractor (10) de punzón según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho manguito (13)
interior está fijado respecto a dicho punzón (1), estando fijado
dicho manguito (14) exterior respecto a dicho punzón (1), o
combinaciones de ambos.
9. Extractor (10) de punzón según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha parte (11b)
desplazable de dicho pistón (11) de extractor de punzón está
sellada con respecto a dicho manguito (13) interior, dicho manguito
(14) exterior, o combinaciones de ambos.
10. Extractor (10) de punzón según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho pistón
(11) de extractor de punzón incluye al menos parcialmente una
disposición que inhibe la rotación para inhibir o impedir que dicho
pistón (11) de extractor de punzón gire respecto a dicho manguito
(13) interior, dicho manguito (14) exterior, o combinaciones de
ambos.
11. Extractor (10) de punzón según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que incluye una
disposición (20) de indicación de presión para indicar una presión
en dicha cámara (12a, 12b) de presión, dicha disposición (20) de
indicación de presión está diseñada para indicar que una presión en
dicha cámara (12a, 12b) de presión supera un valor predeterminado,
cae por debajo de un valor predeterminado, o combinaciones de
ambos.
12. Extractor (10) de punzón según la
reivindicación 11, en el que dicha disposición (20) de indicación de
presión está formada de manera solidaria con dicho extractor (10)
de punzón.
13. Extractor (10) de punzón según la
reivindicación 11 ó 12, en el que dicha disposición (20) de
indicación de presión incluye una pieza (22) cargada mediante
resorte que es al menos parcialmente visible desde el exterior de
dicho extractor (10) de punzón.
14. Extractor (10) de punzón según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicho extractor
(10) de punzón está al menos parcialmente conectado a una
herramienta (3a, 3b) de prensa por un elemento (2) de retención de
punzón.
15. Extractor (10) de punzón según la
reivindicación 14, en el que dicho elemento (2) de retención de
punzón está al menos parcialmente sujeto a una pieza de carrera de
la herramienta (3a, 3b) de prensa.
16. Herramienta de perforación que incluye el
extractor (10) de punzón según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, y que incluye un segundo extractor de
punzón conectado a la herramienta (3a, 3b) de prensa, y las cámaras
de presión de dichos dos extractores de punzón están en comunicación
de fluido entre sí.
17. Herramienta de perforación que incluye el
extractor (10) de punzón según la reivindicación 16, en la que dicha
presión en dichas cámaras de presión de dichos dos extractores de
punzón es sustancialmente la misma.
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