ES2844576T3

ES2844576T3 - Mandril de compensación para sujeción centrada de piezas de trabajo

Info

Publication number: ES2844576T3
Application number: ES16704853T
Authority: ES
Inventors: Volker Henke
Original assignee: Hvm Tech GmbH
Current assignee: Hvm Tech GmbH
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2036-02-18
Also published as: JP6498311B2; JP2018507787A; EP3268156A1; KR20170110719A; US10166610B2; KR101907334B1; US20180029139A1; DE102015204502A1; DE102015204502B4; WO2016142142A1; EP3268156B1

Abstract

Mandril de compensación (1) para sujeción centrada de piezas de trabajo (100), con - una carcasa (3), - dos pares de mordazas de base diametralmente opuestas entre sí (11 a, c; 11 b, d) para recibir mordazas de sujeción correspondientes, - una unidad de accionamiento (10) que se puede mover, preferiblemente por medio de una sujeción de fuerza con dos pares de miembros de arrastre accionables (23a, b; 25a, c), en el que - dos miembros de arrastre adyacentes (23a, b) están acoplados entre sí por medio de un primer balancín (17), y los 10 otros dos miembros de arrastre adyacentes (25a, b) están acoplados entre sí por medio de un segundo balancín (19), caracterizado por un anillo de acoplamiento (27) que guía un primer miembro de arrastre (23a) y un segundo miembro de arrastre diametralmente opuesto (25a) en la dirección circunferencial de forma tangencial con respecto al eje de sujeción (A), donde se forma una holgura en la dirección radial entre los miembros de arrastre (23a, 25a) y el anillo de acoplamiento (27).

Description

DESCRIPCIÓN

Mandril de compensación para sujeción centrada de piezas de trabajo

La presente invención se refiere a un mandril de compensación para la sujeción centrada de piezas de trabajo según el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, la invención se refiere a un mandril de compensación con carcasa, dos pares de mordazas de base diametralmente opuestas para recibir las mordazas de sujeción correspondientes, una unidad de accionamiento, preferiblemente móvil mediante sujeción de fuerza, con dos pares de miembros de arrastre accionables, donde dos miembros de arrastre adyacentes están acoplados entre sí mediante un primer balancín, y los otros dos miembros de arrastre adyacentes están acoplados entre sí mediante un segundo balancín.

Se entiende por mandril de compensación un mandril que, mediante un movimiento desigual de sus mordazas de sujeción, también puede sujetar piezas de trabajo que no son perfectamente cilíndricas o simétricas, sino que se desvían de una forma estrictamente simétrica. Por ejemplo, en el estado de la técnica se conocen mandriles de tres mordazas o mandriles de seis mordazas, que pueden crear una compensación limitada entre las mordazas de sujeción mediante puentes pendulares y mecanismos similares. Básicamente, se puede observar que cualquier pieza de trabajo se deforma elásticamente al ser sujetada en un mandril.

La deformación elástica asegura que una pieza de trabajo sobre la que opera en el estado de sujeción ya no se corresponda en su forma con el estado exacto que tenía durante el estado de sujeción debido a la deformación de retorno elástico después de ser desenganchada del mandril.

Esta deformación es más pronunciada cuanto menos mordazas de sujeción se utilicen para sujetar. Por esta razón, los mandriles de cuatro mordazas, objeto de la presente invención, se consideran ventajosos sobre los mandriles de tres mordazas porque permiten sujetar la pieza de trabajo de forma más uniforme. La sujeción centrada de piezas de trabajo es un aspecto central en el caso de mandriles de cuatro mordazas debido a la hiperestaticidad con cuatro mordazas, que se debe tener en cuenta en el diseño. Para garantizar una precisión de reproducción y fiabilidad suficientemente altas al sujetar, es fundamental que el mandril sujete siempre las piezas de trabajo con referencia al mismo punto central y, por tanto, de forma centrada. Existen diferentes enfoques para establecer la centralidad. Por ejemplo, a partir de la publicación DE 102013201 231 B3, se conoce un mandril de compensación que asegura una sujeción centrada gracias a un carro de accionamiento conductor.

Por ejemplo, se conoce un mandril de compensación según el preámbulo de la reivindicación 1 por la publicación WO 201 1/137884 A1. El mandril de compensación del tipo descrito anteriormente y al principio de este documento intenta asegurar la centralidad del proceso de sujeción mediante una acción de balancín de acoplamiento. Debido a su complejidad, este enfoque se considera desventajoso y propenso a fallar. Además, las condiciones de palanca desfavorables perjudican la eficiencia de la transmisión de potencia.

Por tanto, la invención se ha basado en el objeto de mejorar un mandril de compensación del tipo descrito al principio de tal manera que se mejore la centralidad durante la sujeción con el menor esfuerzo de montaje posible para el mandril.

La invención consigue el objeto en el que se basa en el caso de un mandril de compensación del tipo identificado al principio con las características de la reivindicación 1. En particular, la invención propone que el mandril de compensación tenga un anillo de acoplamiento que guíe un primer miembro de arrastre y un segundo miembro de arrastre diametralmente opuesto en la dirección circunferencial de forma tangencial con respecto al eje de sujeción, donde se forma una holgura/juego en la dirección radial entre los miembros de arrastre y el anillo de acoplamiento. La invención hace uso del conocimiento de que la sincronización del movimiento de giro del primer y segundo balancín contribuye principalmente a mantener la centralidad. Esta tarea de sincronización puramente giratoria se aísla de un guiado radial de los miembros de arrastre por medio del anillo de acoplamiento según la invención, de modo que ese guiado puede ser garantizado por otras partes, mientras que el anillo de acoplamiento según la invención solo se ocupa de guiar los balancines (mediante los miembros de arrastre diametralmente opuestos) en el sentido de giro. El hecho de que haya una holgura de movimiento entre los miembros de arrastre y el anillo de acoplamiento en la dirección radial con respecto al eje de sujeción del anillo de acoplamiento, la aparición de hiperestaticidad es al menos limitada y el montaje se hace significativamente más fácil debido a la complejidad reducida de los componentes.

La invención se desarrolla ventajosamente porque el anillo de acoplamiento está dispuesto en la carcasa de manera que pueda girar alrededor del eje de sujeción. El anillo de acoplamiento tiene preferiblemente un primer brazo, preferiblemente orientado radialmente, que encaja en un rebajo del primer miembro de arrastre, y un segundo brazo, preferiblemente orientado radialmente, que encaja en un rebajo del segundo miembro de arrastre. El rebajo en el miembro de arrastre respectivo está diseñado preferiblemente como un bolsillo dentro del cual el miembro de arrastre puede deslizarse con el mínimo o ningún juego posible en la dirección radial. El rebajo tiene preferiblemente una sección transversal que aumenta en particular (radialmente hacia adentro) hacia la abertura y que permite girar en el ángulo entre el miembro de arrastre y el brazo del anillo de acoplamiento. Este rebajo ensanchado evita eficazmente una inclinación entre el miembro de arrastre y el anillo de acoplamiento.

En otra realización preferida, el anillo de acoplamiento tiene una abertura, al menos esencialmente central, que lo atraviesa. El solicitante puede proporcionar material a través del mandril gracias a la abertura central.

En otra forma de realización preferida, el primer y el segundo balancines del mandril de compensación están dispuestos cada uno en una corredera, de forma que puedan ser girados. Preferiblemente, las correderas están acopladas cada una a un pistón o una guía de tracción y pueden moverse sincrónicamente, en particular radialmente, acercándose o alejándose entre sí. Mediante la guía de tracción se consigue una sincronización forzada de las correderas en el movimiento de sujeción. En el caso de un movimiento de sujeción sin contacto con la pieza de trabajo u otros obstáculos, el balancín no gira en esta forma de realización, lo que conduce a un movimiento uniforme de todos los miembros de arrastre y, por lo tanto, de todas las mordazas de sujeción. Solo cuando encuentra un primer obstáculo, como la pieza de trabajo, es cuando se mueve, con un movimiento de giro del balancín con respecto a la corredera, uno de los miembros de arrastre asociados a ella con componentes de movimiento diferentes de los del otro miembro de arrastre asociado a ella, lo que da como resultado un movimiento desigual de las mordazas de sujeción. Por medio del anillo de acoplamiento se produce un movimiento a la contra síncrono de los miembros de arrastre diametralmente opuestos en el otro balancín. Como resultado, la centralidad con respecto al eje de sujeción se mantiene en todo momento en caso de movimientos compensatorios o en caso de un movimiento de sujeción no compensatorio del mandril.

Preferiblemente, cada uno de los balancines primero y segundo puede girar respectivamente alrededor de un eje de rotación paralelo al eje de sujeción.

Cada uno de los miembros de arrastre está guiado en la carcasa de manera que se pueda mover linealmente.

En una realización preferida, los miembros de arrastre diametralmente opuestos entre sí están guiados de forma paralela entre sí, mientras de una forma más preferida, los miembros de arrastre dispuestos de manera adyacentes entre sí están guiados en ángulo recto entre sí. El diseño de los miembros de arrastre opuestos guiados en paralelo, en combinación con los miembros de arrastre adyacentes guiados en ángulo recto entre sí garantiza una cinemática favorable del mandril y, al mismo tiempo, minimiza el espacio de instalación.

En una realización preferida, los miembros de arrastre están acoplados al balancín asignado a ellos por medio de un rotor que está montado de forma giratoria en el balancín. El rotor respectivo se puede mover preferiblemente de una manera guiada linealmente con respecto al miembro de arrastre asignado al mismo. En una forma de realización especialmente preferida, el rotor respectivo y el miembro de arrastre asignado a él se pueden desplazar entre sí en ángulo recto con la dirección de guiado del miembro de arrastre en la carcasa.

En una realización preferida adicional del mandril de compensación, el primer miembro de arrastre tiene un primer brazo, preferiblemente orientado radialmente, que encaja en un primer rebaje en el anillo de acoplamiento, teniendo el segundo miembro de arrastre un brazo preferiblemente formado radialmente, que encaja en un segundo rebajo en el anillo de acoplamiento. En esta realización alternativa, los miembros de arrastre no tienen rebajos en los que se extiende el anillo de acoplamiento, sino que el anillo de acoplamiento tiene rebajos correspondientes en los que se extienden proyecciones de los lados de los miembros de arrastre. El mandril de compensación según esta realización se puede combinar de la misma manera con las otras realizaciones preferidas descritas anteriormente, como la realización según la cual los brazos del anillo de acoplamiento encajan en los correspondientes rebajes de los miembros de arrastre.

La invención se describe a continuación con más detalle basándose en los ejemplos de realización preferidos y con referencia a las figuras adjuntas. Aquí muestra:

la figura 1, un mandril de compensación según una realización preferida,

las figuras 2 y 3, diferentes estados parcialmente ensamblados del mandril de compensación de la figura 1, y

las figuras 4a a e, diversas vistas parciales esquemáticas del mandril según el ejemplo de realización preferido en diferentes estados operativos.

El mandril de compensación 1 según la invención se muestra en el estado montado en la figura 1. El mandril 1 tiene una carcasa 3 que está dividida en un cuerpo de mandril 5 y una placa de cubierta 7. Un total de cuatro mordazas base 11a-d se reciben de manera lineal en el cuerpo del mandril. Las mordazas base 11a-d están preferiblemente alineadas de una manera móvil guiada radialmente con referencia a un eje de sujeción A. El mandril 1 también tiene un tubo de sellado 13 que se introduce esencialmente en el centro del cuerpo 5 del mandril. El cuerpo de mandril 5 está conectado a la placa de cubierta 7 por medio de varios tornillos 9.

En la ilustración según la figura 2, el cuerpo de mandril 5 está separado de la placa de cubierta 7, y con él también el tubo de sellado 13 y las mordazas de base 11a-d. Como resultado, los componentes de una unidad de accionamiento 10 del mandril 1 son visibles. El mandril 1 tiene en su interior un pistón 15 que coopera con un tubo de tracción de un dispositivo de sujeción de fuerza para sujetar y soltar.

El pistón 15 está acoplado con dos correderas 21a, b diametralmente opuestas (véase también la figura 3), cada una de las cuales se apoya con una superficie de deslizamiento inclinada con respecto al eje de sujeción A.

Un primer balancín 17, también denominado puente, está dispuesto de forma giratoria en la primera corredera 21a. Un segundo balancín 19 está dispuesto de forma giratoria en la segunda corredera 21b (véase la figura 3). Los ejes de rotación del primer y segundo balancín 17, 19 están alineados en particular paralelos al eje de sujeción A.

Dos miembros de arrastre 23a, b están dispuestos en el primer balancín. Dos miembros de arrastre 25a, b están dispuestos en el segundo balancín 19.

El mandril 1 tiene un anillo de acoplamiento 27 que está dispuesto centralmente de manera giratoria alrededor del eje de sujeción A y que está en conexión operativa con un primer miembro de arrastre 23a del primer balancín 17, así como con un segundo miembro de arrastre 25a del balancín 19, dispuesto diametralmente opuesto al mismo. El anillo de acoplamiento 27 está diseñado para sincronizar, es decir, para guiar, los miembros de arrastre 23a, 25a en la dirección de rotación, pero tiene en la dirección radial con respecto al eje de sujeción A una holgura o juego de movimiento en relación con los miembros de arrastre 23a, 25a. Como resultado del movimiento giratorio sincronizado alrededor del eje de sujeción A, el primer y segundo balancín 17, 19 también se mueven en la misma dirección con sincronización forzada.

El primer y segundo miembro de arrastre 23a, 25a tienen cada uno un rebajo 29 dentro del cual se aloja un brazo 31 del anillo de acoplamiento 27 de manera desplazable, en particular deslizante.

Los miembros de arrastre 23a, b y 25a, b están acoplados respectivamente al primer y segundo balancín 17, 19 por medio de un rotor 33a-d, estando el rotor montado de forma deslizante en el miembro de arrastre 23a, b, 25a, b asignado a él.

El anillo de acoplamiento 27 tiene un rebajo central 35 que preferiblemente se extiende coaxialmente con respecto al eje de sujeción A y está diseñado para recibir el tubo de sellado 13.

Los miembros de arrastre 23a, b, 25a, b tienen salientes 37a-d, que están diseñados para encajar en las guías de enlace correspondientes de las mordazas de base 11a-d para ejecutar un movimiento de empuje en el movimiento radial de las mordazas de base llevado a cabo por los miembros de arrastre 23a, b, 25a, b.

De las figuras 4a-e se extraen informaciones más precisas sobre las relaciones de movimiento del mandril de compensación según la invención según la forma de realización preferida.

Para comenzar, la figura 4a muestra una pieza de trabajo 100 que, con el mandril 1, debe sujetarse de manera centrada entre cuatro mordazas de sujeción 39a-d. Las mordazas de sujeción 39a-d están acopladas a las mordazas de base 11a-d de una manera generalmente conocida.

Si, partiendo del estado mostrado en la figura 4a, se va a iniciar un proceso de sujeción, la unidad de accionamiento debe accionarse moviendo un tubo de tracción en la dirección de la flecha B (figura 4b). Como resultado del movimiento en la dirección de la flecha B, el pistón 15 es empujado hacia abajo en la dirección del eje de sujeción A, por lo que la primera y la segunda corredera 21a, b se mueven una hacia la otra en la dirección de las flechas C. Junto con las correderas 21a, b, los balancines 17, 19 también se mueven uno hacia el otro en la dirección de las flechas D o, en otras palabras, se transmite una fuerza a los balancines 17, 19 en la dirección de las flechas D. Por medio de los balancines, se transmite una fuerza a los miembros de arrastre 23a, b, 25a, b, que a su vez hace que pueda llevarse a cabo una transmisión de fuerza en la dirección radial hacia el eje de sujeción A (flechas E) a las mordazas base 11 ad, y por lo tanto a las mordazas de sujeción 39a-d y a la pieza de trabajo 100.

Como resultado de la transmisión de fuerza, las mordazas de sujeción 39a-d se mueven hacia la pieza de trabajo 100 hasta que una o más mordazas de sujeción toquen la pieza de trabajo. En la figura 4c se muestra un estado en el que las mordazas de sujeción 39a, c y d están en contacto con la pieza de trabajo 100, pero todavía queda un espacio F entre la mordaza de sujeción 39b y la pieza de trabajo 100. Con un movimiento de tracción continuo del pistón 15, como se indica en la figura 4d, el primer y el segundo balancín 17, 19 giran. El miembro de arrastre 23a y el miembro de arrastre 23b están guiados en ángulo recto entre sí en la carcasa 3. En la orientación mostrada, el miembro de arrastre 23a es guiado verticalmente, mientras que el miembro de arrastre 23b es móvil, guiado horizontalmente. Cada uno de los rotores está guiado en ángulo recto con estos en un rebajo 41a, b. Los miembros de arrastre 23a, b se mueven entre sí como resultado del movimiento de giro del primer balancín.

Los miembros de arrastre 25a, b, dispuestos simétricamente uno frente al otro, están guiados cada uno de manera lineal móvil paralela a los miembros de arrastre del primer balancín, dispuestos diametralmente opuestos a ellos en la carcasa. Los miembros de arrastre 25a, b tienen cada uno un rebajo dispuesto en ángulo recto respecto a su guía para guiar el rebajo 43a, b para guiar a los rotores asignados a ellos. Debido al acoplamiento del miembro de arrastre 23a al miembro de arrastre 25a por medio del anillo de acoplamiento 27, el segundo balancín 19 gira en la misma dirección que el primer balancín 17.

Debido a la dependencia por pares de los miembros de arrastre 23a, b y 25a, b, partiendo del estado mostrado en la figura 4c, las dos mordazas de sujeción 39b, d se mueven ahora más una hacia la otra porque el espacio F aún necesita ser compensado. Las mordazas de base 39a, b, que ya estaban en contacto, garantizan que, mientras esto ocurre, la pieza de trabajo se mantenga centrada con respecto a uno de los dos ejes principales, mientras que las dos mordazas de base 39b, d producen la centralidad en otro eje principal. Debido a la disposición de guía de los miembros de arrastre 23a, b, 25a, b con respecto a los balancines 17, 19 y, por lo tanto, las correderas 21a, b, se pueden mover más una hacia la otra con un movimiento de tracción continuo, a pesar de que las mordazas de base 39a, c estén en contacto con la pieza de trabajo 100.

De esta manera, el proceso de sujeción centrada se puede continuar hasta que se alcanza el estado final mostrado en la figura 4e, en el que la pieza de trabajo 100 se mantiene centrada en el mandril 1 por los cuatro lados mediante las mordazas de sujeción 39a-d.

Como puede verse claramente de la descripción anterior, el mandril de compensación de acuerdo con la invención proporciona una opción mecánicamente robusta y fácil de montar para realizar una función de compensación en mandriles de cuatro mordazas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Mandril de compensación (1) para sujeción centrada de piezas de trabajo (100), con

- una carcasa (3),

- dos pares de mordazas de base diametralmente opuestas entre sí (11 a, c; 11 b, d) para recibir mordazas de sujeción correspondientes,

- una unidad de accionamiento (10) que se puede mover, preferiblemente por medio de una sujeción de fuerza con dos pares de miembros de arrastre accionables (23a, b; 25a, c), en el que

- dos miembros de arrastre adyacentes (23a, b) están acoplados entre sí por medio de un primer balancín (17), y los otros dos miembros de arrastre adyacentes (25a, b) están acoplados entre sí por medio de un segundo balancín (19), caracterizado por un anillo de acoplamiento (27) que guía un primer miembro de arrastre (23a) y un segundo miembro de arrastre diametralmente opuesto (25a) en la dirección circunferencial de forma tangencial con respecto al eje de sujeción (A), donde se forma una holgura en la dirección radial entre los miembros de arrastre (23a, 25a) y el anillo de acoplamiento (27).

2. El mandril de compensación (1) según la reivindicación 1,

en el que el anillo de acoplamiento (27) está dispuesto en la carcasa (3) de forma que pueda girar alrededor del eje de sujeción (A).

3. El mandril de compensación (1) según la reivindicación 1 o 2,

en el que el anillo de acoplamiento (27) tiene un primer brazo (31), preferentemente orientado radialmente, que encaja en un rebajo (29) del primer miembro de arrastre (23a), y un segundo brazo (31), preferentemente orientado radialmente, que encaja en un rebajo (29) del segundo miembro de arrastre (25a).

4. El mandril de compensación (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

en el que el anillo de acoplamiento (27) presenta una abertura (35), al menos esencialmente central, que lo atraviesa.

5. El mandril de compensación (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

en el que el primer balancín (17) y el segundo balancín (19) están dispuestos cada uno en una corredera (21a, b) de forma que puedan ser girados.

6. El mandril de compensación (1) según la reivindicación 5,

donde las correderas (21a, b) están acopladas a un pistón (15) y pueden moverse de forma sincrónica, en particular radialmente, acercándose y alejándose unas de otras.

7. El mandril de compensación (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

en el que el primer y el segundo balancín (17, 19) pueden girar cada uno alrededor de un eje de rotación paralelo al eje de sujeción (A).

8. El mandril de compensación (1) según una de las reivindicaciones anteriores,

en el que los miembros de arrastre (23a, b, 25a, b) son guiados cada uno en la carcasa (3) de manera que se puedan mover linealmente.

9. El mandril de compensación (1) según la reivindicación 8,

en el que los miembros de arrastre diametralmente opuestos entre sí (23a, 25a; 23b, 25b) son guiados de manera paralela entre sí.

10. El mandril de compensación (1) según la reivindicación 8 o 9,

en el que los miembros de arrastre (23a, b; 25a, b) adyacentes son guiados en ángulo recto entre sí.

11. El mandril de compensación (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los miembros de arrastre (23a, b; 25a, b) están acoplados al balancín (17, 19) cada uno por medio de un rotor (33a-d) que está montado de forma giratoria en el balancín.

12. El mandril de compensación (1) según la reivindicación 11,

en el que cada rotor y el miembro de arrastre respectivo asignado a él son guiados de manera que se puedan mover linealmente entre sí.

13. El mandril de compensación (1) según la reivindicación 12,

en el que cada rotor y el miembro de arrastre respectivo asignado a él se pueden desplazar uno con respecto al otro en ángulo recto con la dirección de guía del miembro de arrastre en la carcasa.

14. El mandril de compensación según la reivindicación 1 o 2,

en el que el primer miembro de arrastre tiene un primer brazo preferentemente orientado radialmente que encaja en un primer rebaje del anillo de acoplamiento, y en el que el segundo miembro de arrastre tiene un brazo preferentemente formado radialmente que encaja en un segundo rebaje del anillo de acoplamiento.