ES2542731B2

ES2542731B2 - Cojín de estampado hidráulico de una prensa de estampado y método de operación del cojín de estampado hidráulico

Info

Publication number: ES2542731B2
Application number: ES201530095A
Authority: ES
Inventors: Dieter Reisch; Michael Micklisch; Michael Richter
Original assignee: L Schuler GmbH
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2018-05-21
Anticipated expiration: 2035-01-26
Also published as: DE102014101616B4; BR102015002523A2; US10507506B2; DE102014101616A1; ES2542731R1; CN104826914B; ES2542731A2; CN104826914A; US20150224557A1

Abstract

La invención se refiere a un cojín de estampado hidráulico (17) para una prensa de estampado (10). El cojín de estampado hidráulico (17) comprende por lo menos un cilindro hidráulico (21) que comprende un vástago de pistón (27) que genera una fuerza total (G) para actuar sobre el anillo de sujeción de la lámina de metal (20). El cilindro hidráulico (21) comprende un circuito de trabajo hidráulico (37) por medio del cual puede generarse una fuerza de trabajo hidráulica (A) en una dirección de trabajo (Z) para actuar sobre la parte* de anillo (28) del pistón (26) al cual puede aplicarse una fuerza sobre ambos lados. Independiente de la fuerza de trabajo (A) generada por el circuito de trabajo hidráulico (37) para actuar sobre el pistón (26) del cilindro hidráulico (21), una fuerza de muelle (F) actúa sobre el pistón (26). La fuerza de muelle (F) es generada mediante un dispositivo de muelle (45). La fuerza de muelle (F) no se controla ni se ajusta, pero se fija previamente. Preferiblemente, la fuerza de muelle (F) es exclusivamente una función de la posición o ubicación del pistón (26) con respecto a la carcasa del cilindro (25). La fuerza total (G) que actúa sobre el pistón (26) es el resultado de la suma de los vectores de la fuerza de trabajo (A) y de la fuerza de muelle (F).

Description

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Con el fin de evitar esta desventaja, la publicación de patente DE 10 2010 019 324 A1 sugiere que se proporcione una tercera cámara de trabajo adicional en el cilindro, siendo dicha cámara de trabajo adyacente a una tercera área del pistón. En esta realización, o bien se mueve el vástago del pistón mediante la aplicación de una presión hidráulica apropiada a la primera o a la segunda cámara de trabajo, o bien se genera una fuerza de sujeción mediante la tercera cámara de trabajo durante la operación de estampado. Esta realización ha dado como resultado algunas ventajas, considerando el dimensionamiento de la unidad motor / bomba.

Por lo tanto, puede verse el objetivo de la invención como la provisión de un cojín de estampado hidráulico simplificado y un método para la operación de dicho cojín de estampado.

Este objetivo se alcanza mediante un cojín de estampado hidráulico que exhibe las características de la reivindicación 1, así como mediante un método que se exhibe las características de la reivindicación 14.

El cojín de estampado hidráulico comprende un cilindro hidráulico con una carcasa de cilindro y un pistón con un vástago de pistón. El pistón está dispuesto en el cilindro hidráulico de modo tal que es movible entre una primera cámara de trabajo y una segunda cámara de trabajo, y de modo tal que divide esas dos cámaras de una manera hidráulica. Una primera área del pistón es adyacente a la primera cámara de trabajo y una segunda área del pistón es adyacente a una segunda cámara de trabajo. La primera área de pistón y la segunda área de pistón pueden tener iguales o diferentes dimensiones. El vástago del pistón se proyecta desde la carcasa del cilindro y está conectada - en un extremo libre exterior - a un anillo de sujeción de la lámina metálica de la prensa de estampado.

Hay un circuito hidráulico de trabajo con una bomba hidráulica conectado a la primera cámara de trabajo y a la segunda cámara de trabajo. La bomba hidráulica puede enviar el medio hidráulico desde la primera cámara de trabajo hacia la segunda de trabajo o, viceversa, desde la segunda cámara de trabajo hacia la primera cámara de trabajo. Al actuar de este modo, pueden controlarse o ajustarse la presión hidráulica y / o el caudal del medio hidráulico en una cámara de trabajo mediante la velocidad de rotación de la bomba hidráulica.

Como parámetros de ajuste para la fijación de la velocidad de rotación de la bomba hidráulica, es posible también utilizar directamente la posición y / o la velocidad y / o la

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aceleración del vástago del pistón o del anillo de sujeción de la lámina de metal y / o la fuerza total aplicada al vástago del pistón o al anillo de sujeción.

Consecuentemente, el movimiento y/o posición, así como la fuerza del vástago del pistón y, por lo tanto, la fuerza de sujeción del cojín de estampado hidráulico se ajustan mediante el primer circuito hidráulico de trabajo. También es posible que el cojín de estampado hidráulico comprenda varios cilindros hidráulicos que están conectados al circuito hidráulico de trabajo. Más aún, es posible destinar un circuito de trabajo hidráulico separado, - cada uno con una bomba hidráulica - a cada cilindro hidráulico.

Además, el cojín de estampado hidráulico comprende un dispositivo de muelle. El dispositivo de muelle genera una fuerza de muelle esencialmente constante, actuando dicha fuerza directa o indirectamente sobre el pistón. En la realización ejemplar, el dispositivo de muelle está dispuesto en, o sobre, la carcasa del cilindro del cilindro hidráulico y es capaz, por ejemplo, de actuar directamente sobre la cara del vástago del pistón opuesta al anillo de sujeción de la lámina de metal. La fuerza de muelle resultante está orientada sobre el eje longitudinal del vástago del pistón, con el fin de evitar momentos laterales del pistón con respecto a la carcasa del cilindro.

Durante el funcionamiento del cojín de estampado o de la prensa hidráulica, la fuerza de muelle es generada independientemente del control o ajuste y del modo de operación - en particular, la velocidad de rotación - de la bomba hidráulica del circuito de trabajo hidráulico. La fuerza de muelle está prefijada y existe siempre durante la operación de estampado.

Una fuerza de trabajo generada por la presión hidráulica en la primera cámara de trabajo o en la segunda cámara de trabajo, actuando dicha fuerza sobre el pistón, es generada además de la fuerza de muelle existente y es capaz de aumentar o disminuir la fuerza total que actúa sobre el pistón, estando orientada dicha fuerza total en la misma dirección que la fuerza de muelle o en la dirección opuesta a dicha fuerza de muelle total. Preferiblemente, la fuerza de muelle está orientada de una manera tal que ésta impulsa al vástago del pistón a moverse hacia afuera de la carcasa del cilindro.

Debido a esta configuración del cojín de estampado, se genera mecánica y / o hidráulicamente una parte de la fuerza de sujeción a través de la fuerza del muelle. En consecuencia, sólo una fuerza de trabajo correspondiente a la diferencia entre la fuerza de muelle y la fuerza total a ser ajustada sobre el cilindro hidráulico o la fuerza de sujeción sobre el anillo de sujeción de la lámina de metal, necesita ser generada mediante el circuito de

trabajo hidráulico que está conectado a las dos primeras cámaras de trabajo.

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Esto es posible con áreas de pistón relativamente pequeñas y, por lo tanto, volúmenes relativamente pequeños de las primera y segunda cámaras de trabajo. Las dinámicas deseadas durante el movimiento pueden lograrse, por lo tanto, con una bomba hidráulica de pequeñas dimensiones en el circuito hidráulico y un motor de pequeñas dimensiones, por ejemplo un servomotor.

Es verdad que puede ser necesario, en relación con esto, que la fuerza de trabajo generada en el primer circuito de trabajo hidráulico actúe contra la fuerza de muelle existente. Sin embargo, el trabajo llevado a cabo, al actuar de este modo, es almacenado al menos parcialmente - con la pérdida de eficiencia habitual - en el dispositivo de muelle cuando se mueve el pistón contra la fuerza del muelle.

Preferiblemente, la fuerza del resorte no se controla o ajusta de forma directa y no se puede cambiar independientemente de la posición del pistón. De este modo, la fuerza del muelle no puede ser cambiada por la presión hidráulica o el caudal de fluido hidráulico en el primer circuito hidráulico o en las primera o segunda cámaras de trabajo. Preferiblemente la fuerza del muelle está previamente especificada y, en una realización ejemplar particularmente preferida, ésta es exclusivamente una función de la posición del pistón o del vástago del pistón con respecto a la carcasa del cilindro.

En una realización ejemplar, una fuerza de trabajo generada mediante el circuito de trabajo hidráulico sobre la primera área del pistón está dirigida contra la fuerza del muelle, de forma tal que la fuerza total ejercida sobre el pistón es menor que la fuerza del muelle, o actúa en la dirección opuesta. Una fuerza de trabajo generada sobre la segunda área del pistón está orientada en la misma dirección que la fuerza del muelle, de forma tal que la fuerza total que actúa sobre el pistón es mayor que la fuerza del muelle.

En una realización ejemplar preferida, el dispositivo de muelle tiene una constante de muelle que es alta comparada con la carrera máxima del pistón, de forma tal que la magnitud de una diferencia de fuerza entre un valor mínimo y un valor máximo de la fuerza del muelle es, como máximo, del 10% al 15%.

Al actuar de este modo, la fuerza del muelle del dispositivo de muelle es proporcional a la constante del muelle así como a la trayectoria en la cual se flexiona el muelle desde su posición de reposo. Consecuentemente la fuerza del muelle cambia como una función de la posición del pistón entre un valor mínimo y un valor máximo. Con el fin de asegurar una fuerza de muelle esencialmente constante, se selecciona la constante del muelle apropiadamente alta.

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En una realización preferida ejemplar, el dispositivo de muelle no comprende un componente activo eléctrico o electromecánico durante la operación de estampado o en el modo de estampado.

La fuerza del muelle es generada sin el uso de componentes controlables. Cuando se detiene la presión, es decir, cuando no se está llevando a cabo la operación de estampado, pueden proporcionarse medios de seguridad a la vez que se establece un estado seguro de la prensa y, en particular, del dispositivo de muelle, siendo dichos medios de seguridad, por ejemplo, válvulas de cierre o medios mecánicos de bloqueo. Estos medios de seguridad no llevan a cabo función alguna durante la operación de estampado.

Preferiblemente, no se convierte energía eléctrica en mecánica o hidráulica para la generación de la fuerza de muelle. Como resultado de esto, el cilindro y el cojín de estampado, respectivamente, están diseñados de forma tal que son compactos. Pueden omitirse conexiones eléctricas para suministrar energía al dispositivo de muelle, o para su control o ajuste.

El dispositivo de muelle comprende un dispositivo de transmisión que comprende una superficie de presión que está acoplada con fuerza con el pistón de forma tal que se transmite una fuerza que actúa sobre la superficie de presión al pistón, y de forma tal que en ese punto, las fuerzas de muelle actúan sobre el pistón. Al actuar de este modo, el dispositivo de transmisión está configurado de manera tal que la superficie de presión tiene un recorrido de carrera más corto comparado con el del pistón. Como resultado de esto, puede minimizarse el cambio de la fuerza de muelle en función de la posición o el movimiento del pistón de forma tal que se logra la fuerza de muelle más constante posible.

Preferiblemente, el dispositivo de muelle está configurado como un dispositivo de muelle hidráulico. Al actuar de este modo, el muelle hidráulico puede comprender un medio hidráulico que está dispuesto para transmitir la fuerza de muelle al pistón. Con este fin, el dispositivo de muelle puede comprender un almacenamiento de presión con una cámara hidráulica. El cilindro puede tener una tercera cámara de trabajo adyacente a una tercera área de pistón del pistón. La tercera cámara de trabajo puede estar conectada mediante una línea de presión a la cámara hidráulica del almacenamiento de presión. Adyacente a la cámara de presión puede haber una superficie de presión movible. El medio hidráulico en la cámara hidráulica del almacenamiento de presión puede estar sometido a presión por medio de un gas a presión o mediante un medio mecánico a través de la superficie de presión. Por

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ejemplo, el almacenamiento de presión puede estar configurado como un almacenamiento de membrana no permeable al gas.

Si el dispositivo de muelle está configurado como un dispositivo de muelle hidráulico, el volumen hidráulico en la cámara hidráulica del almacenamiento de presión puede variar como una función de la posición del pistón. Preferiblemente, el volumen máximo en la cámara del almacenamiento de presión es mayor que el volumen máximo del medio hidráulico en la tercera cámara de trabajo.

En una realización ejemplar preferida, el medio hidráulico del circuito de trabajo hidráulico está separado completamente del medio hidráulico del dispositivo de muelle hidráulico. Esto simplifica las características de diseño del cojín de estampado.

En una realización ejemplar configurada de manera simple del cojín de estampado hidráulico, el circuito de trabajo hidráulico no comprende un almacenamiento de suministro hidráulico o almacenamiento de presión. De forma alternativa o adicional, también es posible configurar el circuito hidráulico sin válvulas hidráulicas, en el cual, por lo menos en la conexión hidráulica entre la bomba hidráulica y la primera cámara de trabajo y / o la segunda cámara de trabajo, no se dispone una válvula de control hidráulica. En una realización ejemplar puede ser necesario, como se describió anteriormente, proporcionar una válvula de cierre como un medio de seguridad con el fin de ser capaz de llevar la prensa hacia un modo seguro mientras está detenida.

Existe una conexión hidráulica directa que no puede bloquearse durante la operación de estampado, en particular, entre la cámara de trabajo y la bomba hidráulica.

En una realización ejemplar, puede hacerse girar la bomba hidráulica del circuito de trabajo hidráulico en ambos sentidos de rotación mediante un motor eléctrico. Como consecuencia de esto, puede hacerse circular el medio hidráulico dentro del circuito de trabajo hidráulico en ambas direcciones entre las cámaras de trabajo, sin requerirse una válvula hidráulica para controlar el caudal volumétrico.

Pueden deducirse realizaciones ventajosas del cojín de estampado o del método para operar el cojín de estampado a partir de las reivindicaciones de patente dependientes, a partir de la descripción, así como a partir de los dibujos. La descripción está restringida a las características esenciales de la invención. A partir de ahora, se explican en detalle realizaciones preferidas de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos. Éstos muestran, en

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la Figura 1, una vista esquemática, similar a un diagrama de circuitos en bloques, de una realización ejemplar de una prensa de estampado;

la Figura 2, una representación esquemática, similar a un diagrama de circuitos en bloques, de una realización ejemplar de un cilindro hidráulico con un dispositivo de muelle;

la Figura 3, una representación esquemática, similar a un diagrama de circuitos en bloques, de una realización ejemplar modificada de un cilindro hidráulico con un dispositivo de muelle hidráulico;

la Figura 4, una representación esquemática de la fuerza de muelle, de la fuerza de trabajo y de la fuerza total resultante que actúan sobre el pistón del cilindro en función de la velocidad de rotación de la bomba hidráulica; y en

la Figura 5, una representación esquemática de la fuerza de muelle en función de la posición del pistón.

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una prensa de estampado 10 con un armazón de prensa 11. Un pistón 12 está dispuesto sobre el armazón de prensa 11 de forma tal que es movible en una dirección de trabajo Z, por ejemplo, en dirección vertical. Un accionamiento de prensa 13 está dispuesto para mover el pistón 12. Dispuesta sobre el pistón 12 está una primera herramienta 14. A una cierta distancia desde la primera herramienta, una segunda herramienta 15 está soportada por el armazón de prensa 11, por ejemplo mediante una mesa de prensa 16.

Además, la prensa de estampado 10 comprende un cojín de estampado hidráulico 17. El cojín de estampado hidráulico 17 está ubicado sobre el lado de la segunda herramienta 15 que está orientada alejándose desde la primera herramienta 14, es decir, de acuerdo con el ejemplo, por debajo de la mesa de prensa 16. Una placa flotante 18 está asociada al cojín de estampado hidráulico 17. Se proporcionan unos vástagos de presión 19 sobre la placa flotante 18, extendiéndose dichos vástagos de presión desde la placa flotante 18 hasta la segunda herramienta 15. De acuerdo con el ejemplo, los vástagos de presión 19 se extienden a través de la mesa de presión 16 y a través de la segunda herramienta 15 y / o más allá de la segunda herramienta 15. Sobre los extremos de los vástagos de presión 19, opuesto a la placa flotante 18, está dispuesto un anillo de soporte de la lámina de metal 20. El anillo de soporte de la lámina de metal 20 puede moverse junto con la placa flotante 18 en una dirección de trabajo Z. Para lograr esto, la placa flotante 18 está soportada de forma movible en la dirección de trabajo Z por medio de por lo menos un cilindro hidráulico 21 con

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respecto al armazón de prensa 11. La Figura 1 muestra sólo un cilindro hidráulico 21 único. Dependiendo de cómo esté dimensionada la prensa de estampado 10, la placa flotante 18 puede comprender también varios cilindros hidráulicos 21, preferiblemente configurados de forma idéntica.

Las Figuras 2 y 3 muestran realizaciones ejemplares de un cilindro hidráulico 21, así como componentes del cojín de estampado hidráulico 17 conectados al cilindro hidráulico 21. Para evitar confusión, estos componentes que están conectados al cilindro hidráulico 21 no se muestran en la Figura 1; sin embargo, éstos también se proporcionan en ese caso.

El cilindro hidráulico 21 tiene una carcasa de cilindro 25 y un pistón 26 soportado en la carcasa del cilindro 25 de forma tal que es movible hacia atrás y hacia adelante en la dirección de trabajo Z. El pistón 26 tiene un vástago de pistón 27 al cual está montado rígidamente una parte de anillo 28. La parte de anillo 28 divide un espacio interior en la carcasa del cilindro 25 en una primera cámara de trabajo 29 y en una segunda cámara de trabajo 30. Las dos cámaras de trabajo 29, 30 están selladas de manera fluida una con respecto a la otra mediante la parte de anillo 28. Adyacente a la primera cámara de trabajo 29, existe una primera área de pistón 31 sobre la parte de anillo 28 y, adyacente a la segunda cámara 30, existe una segunda área de pistón 32. La primera área de pistón 31 y la segunda área de pistón 32 están configuradas, cada una, como superficies anulares y tienen el mismo tamaño en la realización ejemplar preferida. De acuerdo con el ejemplo, la primera cámara de trabajo 29 y la segunda cámara de trabajo 30 tienen una forma cilíndrica y, en particular, la forma de un cilindro circular.

El vástago de pistón 27 se proyecta por lo menos sobre un lado y, preferiblemente, sólo sobre un lado, desde la carcasa de cilindro 25 y tiene un extremo libre 33 en esa ubicación. El extremo libre 33 del vástago de pistón 27 está conectado a la placa flotante 18 en la prensa de conformado 10.

Las primeras dos cámaras 29, 30 del cilindro hidráulico 21 están en comunicación fluida con un circuito de trabajo hidráulico 37. El circuito de trabajo hidráulico 37 comprende una primera línea hidráulica 38 que está en comunicación fluida con la primera cámara de trabajo 29, así como una segunda línea de trabajo 39 que están en comunicación fluida con la segunda cámara de trabajo 30. Las dos líneas hidráulicas 38, 39 están conectadas a una bomba hidráulica 40 e indirectamente conectadas una a la otra mediante la bomba hidráulica 40 interpuesta. La bomba hidráulica 40 puede ser operada en ambas direcciones de rotación. Para accionar la bomba hidráulica 40, se utiliza un motor, es decir, un motor eléctrico 41 de

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acuerdo con el ejemplo. En la realización ejemplar, el motor eléctrico 41 es accionado mediante una unidad de control 42. La unidad de control 42 puede controlar y / o ajustar los parámetros de operación del motor eléctrico 21 tales como, por ejemplo, la velocidad de rotación n, la dirección de rotación, la corriente eléctrica del motor, etcétera. Los parámetros de ajuste para la unidad de control 42 también pueden ser el caudal volumétrico del volumen hidráulico transportado mediante la bomba hidráulica 40 y / o la presión hidráulica en una de las dos líneas hidráulicas 38, 39 o en una de las dos cámaras de trabajo 29, 30. Todos los parámetros mencionados pueden ser controlados o ajustados de forma individual o en conjunto, en cualquier combinación deseada. La velocidad de rotación n y / u otros parámetros de operación de la bomba hidráulica 40 pueden ser fijados también para el ajuste de la posición y / o de la velocidad y / o de la fuerza total G que actúa sobre el vástago de pistón 27.

La primera área de pistón 31 y la segunda área de pistón 32 pueden también estar dimensionadas de forma diferente. Esto da como resultado unos caudales volumétricos de diferentes valores en la bomba hidráulica 40 hacia adentro o hacia afuera de las cámaras de trabajo 29, 30, cuando el pistón 26 se está moviendo, de forma tal que pueden proporcionarse medios de compensación apropiados en el circuito hidráulico de trabajo 37. El circuito hidráulico de trabajo 37 está abierto a medias, tal como está.

Considerando las realizaciones ejemplares preferidas del cojín de estampado hidráulico 17 ilustrado en este documento, ningún componente hidráulico que pueda ser activado o accionado durante la operación de estampado, tal como, por ejemplo, válvulas hidráulicas que se pueden accionar, está insertado en la primera línea hidráulica 38 y en la segunda línea hidráulica 39. El medio hidráulico puede ser transportado hacia afuera de la primera cámara de trabajo 29 y hacia la segunda cámara de trabajo 30 por medio de la bomba hidráulica 40. Por el contrario, el medio hidráulico puede ser transportado desde la segunda cámara de trabajo 30 hacia la primera cámara de trabajo 29. Una fuerza de trabajo A puede establecerse sobre el pistón 26 por medio de la presión hidráulica establecida en la primera cámara de trabajo 29 y la segunda cámara de trabajo 30, respectivamente. La fuerza de trabajo A está orientada en la dirección de trabajo Z. Dependiendo de cuál de las dos cámaras 29, 30 está sometida a presión, la fuerza de trabajo A impulsa el vástago de pistón 27 hacia afuera de la carcasa del cilindro 25 hacia la posición completamente movida hacia afuera, o la fuerza de trabajo A impulsa el vástago de pistón 27 hacia la carcasa de cilindro 25, hacia la posición completamente movida hacia adentro. La fuerza de trabajo A puede también ser igual a cero si la bomba hidráulica 40 está en modo inactivo.

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Cuando la prensa está detenida, es decir, cuando no se lleva a cabo ninguna operación de estampado, puede establecerse un modo seguro en la prensa con medios de seguridad apropiados (no ilustrados), por ejemplo, válvulas de cierre en una o más líneas hidráulicas, o medios de bloqueo mecánicos. Esos medios de seguridad no están activos durante una operación de estampado.

Además, el cojín de estampado hidráulico 17 comprende un dispositivo de muelle 45. El dispositivo de muelle 45 genera juna fuerza de muelle F que actúa sobre el pistón 26 y, de acuerdo con el ejemplo, sobre el vástago del pistón 27. La fuerza de muelle F actúa en la dirección de trabajo Z. La fuerza de muelle F está orientada de manera tal que ésta desplaza el vástago de pistón 27 desde la carcasa de cilindro 25 hacia su posición completamente movida hacia afuera. La fuerza de trabajo A que es generada por el circuito de trabajo hidráulico 37 puede estar orientada en la misma dirección que la fuerza de muelle F y aumenta dicha fuerza de muelle, o la fuerza de muelle F puede estar orientada en dirección opuesta y disminuir dicha fuerza de muelle. La suma de la fuerza de muelle F y la fuerza de trabajo prevaleciente A da como resultado una fuerza total G que actúa sobre el pistón 26. El valor de la fuerza de muelle F siempre mayor que cero.

El dispositivo de muelle 45 puede ser un dispositivo de muelle mecánico, hidráulico o combinado. En la realización ejemplar como la de la Figura 2, el dispositivo de muelle 45 sólo está ilustrado esquemáticamente como un ejemplo en la forma de un muelle helicoidal. El dispositivo de muelle 45 puede estar dispuesto en, o sobre, la carcasa del cilindro 25. Preferiblemente, el dispositivo de muelle 45 está acoplado al vástago de pistón 27 de una manera tal que la fuerza de muelle F se inserta a lo largo del eje longitudinal del vástago de pistón 27 con el fin de evitar una inclinación del vástago de pistón 27 con respecto a la carcasa del cilindro 25. Preferiblemente, el dispositivo de muelle 45 actúa sobre el lado frontal del vástago de pistón 27. Por ejemplo, la cara 46 del vástago de pistón 27 que existe sobre el extremo opuesto al extremo libre 33 puede actuar como una superficie de contacto para el dispositivo de muelle 45. El tamaño de la cara 46 del vástago de pistón 27 puede aumentarse o disminuirse - si es necesario - mediante una pieza de extremo cilindrica apropiadamente configurada sobre el vástago de pistón 27.

De acuerdo con el ejemplo, el dispositivo de muelle 45 genera una fuerza de muelle esencialmente constante F que, en las realizaciones ejemplares descritas en este documento, es sólo una función de la posición del pistón 26 en la dirección de trabajo Z. Al margen de esto, la fuerza de muelle F no puede ser controlada o ajustada, o ser influenciada

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por otros parámetros. Por lo tanto, en una posición inalterada del pistón, la fuerza del muelle F es constante.

La dependencia de la fuerza de muelle F sobre la posición del pistón 26 en la dirección de trabajo Z se ilustra de forma esquemática en la Figura 5. El pistón 26 puede moverse entre una primera posición Z1 en la cual el vástago de pistón 27 está completamente retraído y una segunda posición Z2 en la cual el vástago de pistón 27 está completamente movido hacia afuera. Al actuar de este modo, se aplica la siguiente relación, basada en la Ley de Hooke:

DF = D DZ

donde DF es la variación en la fuerza de muelle F, DZ es la variación en la posición del pistón 26 en la dirección de trabajo Z, y D es la constante de muelle del dispositivo de muelle 45.

Como es obvio a partir de la Figura 5, la fuerza de muelle F cambia entre un valor máximo Fmáx en la primera posición Z1 del pistón 26, en la cual el vástago del pistón 27 está movido completamente hacia adentro, y un valor mínimo Fmin en la segunda posición Z2 del pistón 26, en la cual el vástago del pistón 27 está completamente movido hacia afuera. La diferencia de fuerza DF entre el valor máximo Fmáx y el valor mínimo Fmín de la fuerza de muelle F debería lo más baja posible. La diferencia de fuerza DF puede estar influenciada por la realización del dispositivo de muelle 45 y es como máximo 10% a 15% del valor máximo Fmáx de la fuerza de muelle F en una realización ejemplar.

En particular, la fuerza de muelle F no es una función de la fuerza de trabajo A que se genera sobre el pistón 26 mediante el circuito de trabajo hidráulico 37 o la bomba hidráulica 40. La velocidad de rotación n de la bomba hidráulica 40, el caudal volumétrico o la presión hidráulica en el circuito hidráulico 37 no influyen sobre la fuerza de muelle F.

Preferiblemente, el dispositivo de muelle 45 no comprende ningún componente eléctrico que pueda activarse eléctricamente. En consecuencia, la fuerza de muelle F no puede ser controlada o ajustada durante la operación del cojín de estampado hidráulico. Sin embargo, puede haber una provisión de medios para establecer la fuerza de muelle F cuando la prensa de estampado 10 se configura, dependiendo de la tarea de conformado de la prensa de conformado 10, y para adaptar la fuerza de trabajo A lo máximo posible. Esta configuración luego permanece inalterable durante la operación completa de la prensa de conformado 10. De acuerdo con el ejemplo, la fuerza de muelle F sólo cambia en función de la posición del pistón 26.

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Con referencia a la realización ejemplar mostrada en la Figura 3, el dispositivo de muelle 45 está configurado con un dispositivo de muelle hidráulico 45a. Al actuar de este modo, la fuerza de muelle F se transmite al pistón 26 mediante un fluido y, de acuerdo con el ejemplo, mediante un medio hidráulico. Para lograr esto, se proporciona una tercera cámara de trabajo 47 unida mediante una tercera área de pistón 48 en la carcasa del cilindro. Con referencia a la realización ejemplar mostrada aquí, la tercera área de pistón 48 del pistón 26 es la cara 46. La tercera área de pistón 48 es mayor que la primera área de pistón 31 y la segunda área de pistón 32 y, de acuerdo con el ejemplo, es como mínimo mayor en un factor de 5.

La tercera cámara de trabajo 47 está conectada a un almacenamiento de presión 50 mediante una línea de presión 49. Por ejemplo, puede utilizarse un almacenamiento de membrana o elemento similar como almacenamiento de presión. El almacenamiento de presión 50 comprende una cámara hidráulica 51. Ubicado en el interior de la cámara hidráulica hay un porcentaje específico del volumen del medio hidráulico que puede ser desviado entre la tercera cámara de trabajo 47 y la cámara de presión 51 mediante la línea de presión 49. El almacenamiento de presión 50 comprende un medio generador de fuerza 52. El medio generador de fuerza 52 puede generar, por ejemplo, una fuerza mecánicamente y / o mediante fluido, una fuerza que actúa sobre un elemento de presión 53. El elemento de presión 53 está soportado en el almacenamiento de presión 50 de una manera movible y, en particular, desplazable, en el almacenamiento de presión, por ejemplo un pistón, una membrana u otro elemento similar.

El elemento de presión 53 tiene un área de presión 54 que empuja contra el medio hidráulico en la cámara de presión 51. Al actuar de este modo, el área de presión 54 es mayor que la tercera área de trabajo 48 o la cara 46 del pistón 26. Preferiblemente, el área de presión 54 es mayor en por lo menos un factor de 5 a 10 que la tercera área de trabajo 48. Como resultado de esto, por ejemplo, se logra que el cambio de la fuerza de muelle F debida a una posición cambiante del pistón 26 sea suficientemente pequeña y permanezca en una región especificada entre el mínimo valor Fmin y el máximo valor Fmax de la fuerza de muelle F.

El volumen de la cámara de presión 51 del almacenamiento de presión 50 cuando el vástago de pistón 27 está completamente movido hacia adentro es mayor que el volumen de la tercera cámara de trabajo 47 cuando el vástago de pistón 27 está completamente movido hacia afuera. En otras palabras: el volumen máximo de la cámara de presión 51 es mayor

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que el volumen máximo de la tercera cámara de trabajo 47. Como resultado de esto, se asegura que el medio hidráulico siempre permanece en la cámara de presión 51.

El dispositivo de muelle 45 puede comprender un dispositivo de transmisión de forma tal que la fuerza generada se transmite al pistón 26 y genera una fuerza de muelle F en esa ubicación. Considerando el dispositivo de muelle hidráulico 45a, son el área de presión 54, la cámara hidráulica 51, la línea de presión 49, la tercera cámara de trabajo 47 y la tercera área de pistón 48 los que forman el dispositivo de transmisión. Este último transmite la fuerza generada por los medios generadores de fuerza 52 hacia el pistón 26.

La diferencia principal entre la realización como la mostrada en la Figura 2 y la realización como la mostrada en la Figura 3 del cojín de estampado hidráulico 17 consiste en que el dispositivo de muelle 45 como el de la Figura 2 genera una fuerza de muelle F que actúa directamente sobre el pistón 26. En un dispositivo de muelle hidráulico 45a como el de la Figura 3, la fuerza del medio generador de fuerza 52 se transmite mediante el medio hidráulico al pistón 26. Al actuar de este modo, puede lograrse una transmisión debida al ratio de superficie entre la tercera área de trabajo 48 y el área de presión 54. Además, la distancia máxima recorrida por el área de presión 54 o el elemento de presión 53 puede ser más corta que la carrera máxima del pistón 26 entre su primera posición Z1 y su segunda posición Z2. Consecuentemente, puede mantenerse en un valor bajo el cambio dependiente de la posición de la fuerza de muelle F que actúa a través del dispositivo de muelle hidráulico 45a sobre el pistón 26.

El medio hidráulico del circuito de trabajo hidráulico 37 está completamente separado del medio hidráulico del dispositivo de muelle hidráulico 45a. El dispositivo de muelle hidráulico 45a puede, de este modo, formar un módulo sin conexiones externas para fluido y / o eléctricas, pudiendo ser también dicho módulo realizado como una parte integral con la carcasa de cilindro 25 o ser instalado en dicha carcasa de cilindro.

La fuerza total G se representa esquemáticamente como ejemplo en la Figura 4, en la cual dicha fuerza total actúa sobre el pistón 26 en función de la velocidad de rotación n de la bomba hidráulica 40. La línea punteada indica la fuerza de trabajo A que se logra gracias al circuito hidráulico 37 y, así, a la bomba hidráulica 40. Al actuar de este modo, las velocidades de rotación negativas de la bomba hidráulica 40 corresponden a una dirección de transmisión de la bomba hidráulica 40 en la primera cámara de trabajo 29, mientras que las velocidades de rotación positivas n ilustran la dirección de transmisión opuesta hacia la segunda cámara de trabajo 30.

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10

15

20

25

30

La Figura 4 muestra la fuerza de muelle F en función de la velocidad de rotación n. Como se describió anteriormente, la fuerza F puede cambiar ligeramente en función de la posición del pistón 26, sin embargo no en función de la velocidad de rotación n de la bomba hidráulica 40, de forma tal que la fuerza de muelle F de la Figura 4 permanece constante. La suma de la fuerza de trabajo A y de la fuerza de muelle F da como resultado la fuerza total G que actúa sobre el pistón 26. En la realización ejemplar, la fuerza de muelle F es seleccionada de forma tal que la fuerza total G no puede hacerse menor que cero y tal que, de este modo, la dirección de la fuerza total G no puede cambiar. La consecuencia de esto es que sólo una fuerza total G actúa sobre el pistón 26, desplazando dicha fuerza total G al vástago de pistón hacia la posición movida hacia afuera. El movimiento hacia adentro del vástago de pistón se produce durante la operación de estampado a través de la fuerza del pistón 12 que actúa sobre el anillo de sujeción de la lámina de metal 20 mediante la primera herramienta 14 a la vez que se lleva a cabo la operación de estampado.

Consecuentemente, variando la velocidad de rotación n de la bomba hidráulica 40, puede variarse y ajustarse la fuerza total G durante la operación de conformado. Al actuar de este modo, la fuerza total G puede ser controlada o ajustada también, por ejemplo, en función de la posición o del movimiento del pistón 12.

Si el cojín de estampado hidráulico 17 comprende sólo un cilindro hidráulico 21, la fuerza de sujeción que se aplica mediante el anillo de sujeción de la lámina de metal 20 a la lámina de metal a ser conformada corresponde a la fuerza total G. Si se proporcionan varios cilindros hidráulicos 21, que comprenden cada uno un circuito de trabajo hidráulico 37 y un dispositivo de muelle 45, la fuerza de sujeción del anillo de sujeción de la lámina de metal 20 resulta de la suma de las fuerzas totales G respectivas de los cilindros hidráulicos 21 individuales.

La invención se refiere a un cojín de estampado hidráulico 17 para una prensa de estampado 10. El cojín de estampado hidráulico 17 comprende por lo menos un cilindro hidráulico 21 que comprende un vástago de pistón 27 que genera una fuerza total G para actuar sobre el anillo de sujeción de la lámina de metal 20. El cilindro hidráulico 21 comprende un circuito de trabajo hidráulico 37 por medio del cual puede generarse una fuerza de trabajo hidráulica A en una dirección de trabajo Z para actuar sobre una parte de anillo 28 de un pistón 26 al cual puede aplicarse una fuerza sobre ambos lados. Independiente de la fuerza de trabajo A generada por el circuito de trabajo hidráulico 37 para actuar sobre el pistón 26 del cilindro hidráulico 21, una fuerza de muelle F actúa sobre el pistón 26. La fuerza de muelle F es generada mediante un dispositivo de muelle 45. La fuerza de muelle F no se controla ni se

ajusta, pero se fija previamente. Preferiblemente, la fuerza de muelle F es exclusivamente una función de la posición o ubicación del pistón 26 con respecto a la carcasa del cilindro 25. La fuerza total G que actúa sobre el pistón 26 es el resultado de la suma de los vectores de la fuerza de trabajo A y de la fuerza de muelle F.

5

10

15

20

25

Lista de Signos de Referencia

10 Prensa de estampado

11 Armazón de la prensa

12 Pistón

13 Accionamiento de la prensa

14 Primera herramienta

15 Segunda herramienta

16 Mesa de la prensa

17 Cojín de estampado hidráulico

18 Placa flotante

19 Vástago de presión

20 Anillo de sujeción de la lámina metálica

21 Cilindro hidráulico

25 Carcasa del cilindro

26 Pistón

27 Vástago del pistón

28 Parte de anillo*

29 Cámara de trabajo

30 Segunda cámara de trabajo

31 Primera área del pistón

32 Segunda área del pistón

33 Extremo libre del vástago del pistón

5

10

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37

38

39

40

41

45 45a

46

47

48

49

50

51

52

53

54

A

D

F

G

Z

Z1

Circuito hidráulico de trabajo Primera línea hidráulica Segunda línea hidráulica Bomba hidráulica Motor eléctrico

Dispositivo de muelle Dispositivo de muelle hidráulico Cara

Tercera cámara de trabajo Tercera área de pistón Línea de presión Acumulador de presión Cámara de presión Medio generador de fuerza* Elemento de presión Área de presión

Fuerza de trabajo Constante del muelle Fuerza de muelle Fuerza total Dirección de trabajo Primera posición Segunda posición

5

10

15

20

25

REIVINDICACIONES

1. Un cojín de estampado hidráulico (17) para una prensa de estampado (10), que comprende

un cilindro hidráulico (21) que comprende una carcasa de cilindro (25) y un pistón (26) con un vástago de pistón (27), en el cual el vástago de pistón (27) está conectado a un anillo de sujeción de una lámina metálica (20) de la prensa hidráulica (10),

varias cámaras de trabajo hidráulicas (29, 30) proporcionadas en la carcasa del cilindro (25),

en el cual una primera área de pistón (31) es adyacente a una primera cámara de trabajo (29), y una segunda área de pistón (32) es adyacente a una segunda cámara de trabajo, y en el cual la primera cámara de trabajo (29) y la segunda cámara de trabajo (30) están conectadas a una bomba hidráulica (40) de un circuito de trabajo hidráulico (37),

en el cual se proporciona un dispositivo de muelle (45), aplicando dicho dispositivo de muelle una primera fuerza de muelle (F) al pistón (26).

2. Cojín de estampado hidráulico según la reivindicación 1,

caracterizado por que la fuerza (F) no es una función de una presión hidráulica o un caudal volumétrico del medio hidráulico en la primera cámara de trabajo (29) y / o en la segunda cámara de trabajo (30).

3. Cojín de estampado hidráulico según las reivindicaciones 1 y 2,

caracterizado por que la bomba hidráulica (40) del circuito de trabajo hidráulico (37) genera una presión hidráulica en la primera cámara de trabajo (29) o en la segunda cámara de trabajo (30), generando dicha presión hidráulica una fuerza de trabajo (A) sobre la respectiva primera área de pistón (31) o la segunda área de pistón (32).

4. Cojín de estampado hidráulico según la reivindicación 3,

caracterizado por que una fuerza de trabajo (A) generada sobre la primera área de pistón (31) actúa en contra de la fuerza de muelle (F), y por que una fuerza de trabajo (A) generada sobre la segunda área de pistón (32) actúa en la dirección de la fuerza de muelle (F).

5. Cojín de estampado hidráulico según una de las reivindicaciones previas,

Claims

5

10

15

20

25

caracterizado por que la fuerza de muelle (F) es sólo una función de la posición (Z1, Z2) del pistón (26).
6. Cojín de estampado hidráulico según una de las reivindicaciones previas,

caracterizado por que el dispositivo de muelle (45) tiene una constante de muelle (D) que es alta con respecto a la carrera máxima del pistón (Z1 - Z1), de forma tal que el valor de una diferencia de fuerza (FD) entre un valor mínimo (Fmín) y un valor máximo (Fmáx) de la fuerza de muelle (F) es como máximo del 10% al 15% del valor máximo (Fmáx) de la fuerza de muelle (F).
7. Cojín de estampado hidráulico según una de las reivindicaciones previas,

caracterizado por que el dispositivo de muelle (45) está diseñado sin componentes eléctricos y electromecánicos activos.
8. Cojín de estampado hidráulico según una de las reivindicaciones previas,

caracterizado por que el dispositivo de muelle (45) está configurado como un dispositivo de muelle hidráulico (45a).
9. Cojín de estampado hidráulico según la reivindicación 8,

caracterizado porque el dispositivo de muelle hidráulico (45a) comprende un almacenamiento de presión (50) que está conectado a una tercera cámara de trabajo (47) del cilindro (21) mediante una línea de presión (49), en el cual la tercera cámara de trabajo (47) es adyacente a una tercera área de pistón (48) del pistón (26).
10. Cojín de estampado hidráulico según la reivindicación 9,

caracterizado por que el volumen hidráulico máximo del medio hidráulico en el almacenamiento de presión (50) es mayor que el volumen máximo en la tercera cámara de trabajo (47).
11. Cojín de estampado hidráulico según las reivindicaciones 9 y 10,

caracterizado por que el medio hidráulico del circuito de trabajo hidráulico (37) está completamente separado del medio hidráulico del dispositivo de muelle hidráulico (45a).
12. Cojín de estampado hidráulico según una de las reivindicaciones previas,

caracterizado por que el circuito de trabajo hidráulico (37) está configurado sin un almacenamiento de suministro hidráulico y / o sin válvulas hidráulicas.
13. Cojín de estampado hidráulico según una de las reivindicaciones previas,

caracterizado por que la bomba hidráulica (40) del circuito de trabajo hidráulico (37) puede accionarse mediante un motor eléctrico (41) en ambos sentidos de rotación.
14. Método de operación de un cojín de estampado hidráulico (17) que comprende un 5 cilindro hidráulico (21) que comprende una carcasa de cilindro (25) y un pistón (26) con un

vástago de pistón (27), en el cual el vástago de pistón (27) está conectado a un anillo de sujeción de una lámina metálica (20) de la prensa hidráulica (10), en el cual se proporcionan varias cámaras de trabajo hidráulicas (29, 30) en la carcasa del cilindro (25), en el cual una primera área de pistón (31) es adyacente a una primera cámara de trabajo (29), y una 10 segunda área de pistón (32) es adyacente a una segunda cámara de trabajo,

en el cual la posición y / o el movimiento y / o la fuerza de sujeción del pistón (26) o el anillo de sujeción de la lámina de metal (20) están controlados y / o ajustados mediante un control o ajuste de la presión hidráulica y / o el caudal volumétrico del medio hidráulico en la primera o segunda cámara de trabajo (29, 30) o hacia la primera o segunda cámara de 15 trabajo (29, 30),

y en la cual una fuerza de muelle (F) se aplica al pistón (26) por medio de un dispositivo de muelle (45).

ES 2 542 731 A2

imagen1

Fig.1