ES3048772T3 - A hammer device comprising a brake for linear movement - Google Patents

Abstract

Un freno (101) para movimiento lineal comprende una estructura de marco (102), un elemento anular linealmente móvil (103), un elemento central linealmente móvil (104) rodeado por el elemento anular, y un resorte (106) para mover el elemento anular en una dirección (+z) en la que aumenta el volumen de una cámara anular (105), cuya pared está constituida por el elemento anular. El elemento central comprende un collarín (107) para mover el elemento anular junto con el elemento central contra la fuerza del resorte. El elemento anular comprende aberturas para conducir el fluido amortiguador hacia y desde la cámara anular. El resorte es un resorte de placa que cierra gradualmente las aberturas cuando el elemento anular se mueve contra la fuerza del resorte, de modo que una placa del resorte se vuelve gradualmente paralela a la superficie del elemento anular alrededor de las aberturas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Dispositivo de martillo que comprende un freno para movimiento lineal

[0005] Campo de la invención

[0007] La invención se refiere a un dispositivo de martillo que comprende un freno para movimiento lineal y que puede conectarse a una excavadora o a una máquina de trabajo de otro tipo.

[0009] Antecedentes

[0011] En muchas aplicaciones existe una necesidad de movimiento lineal que puede generarse con, por ejemplo, una máquina eléctrica lineal o con medios hidráulicos. Además, puede existir una necesidad de mantener el movimiento lineal dentro de un rango permitido con la ayuda de un freno que detiene suavemente el movimiento lineal, en lugar de detener abruptamente el movimiento lineal. Por ejemplo, un freno un para movimiento lineal puede ser útil en un dispositivo de martillo que se usa como accesorio de una excavadora u otra máquina de trabajo, en donde la intención es fragmentar, por ejemplo, piedras, hormigón o algún otro material. Un dispositivo de martillo del tipo mencionado anteriormente está impulsado frecuentemente en forma hidráulica, lo cual permite que se lo conecte al sistema hidráulico de una excavadora u otra máquina de trabajo. El dispositivo de martillo hidráulico comprende un mecanismo de percusión capaz de suministrar impactos a un elemento actuador, p. ej., un cincel, cuyo extremo forma una punta que transmite los impactos a material a fragmentar. Si no existen medios para detener suavemente un movimiento lineal, el dispositivo de martillo podría dañarse en una situación, en la que un impacto se dirige al elemento actuador cuando la punta del elemento actuador no se encuentra contra algún material externo, como piedra u hormigón, porque estructuras mecánicas que soportan el actuador reciben impactos que podrían ser recibidos por el material externo cuando el material externo es martillado. Los impactos dirigidos a las estructuras mecánicas que soportan el actuador pueden causar, p. ej., fatiga de material que puede conducir a daños.

[0013] Una fuerza de frenado generada por un freno para movimiento lineal es ventajosamente progresiva, de modo que la fuerza de frenado aumenta junto con el movimiento lineal que se está frenando. La fuerza de frenado progresiva hace posible que un rango de movimiento, en el que el freno está activo, sea corto, pero aun así el movimiento lineal pueda detenerse suavemente. Por ejemplo, conjuntamente con un dispositivo de martillo, un freno no progresivo que genera una fuerza de frenado esencialmente constante a lo largo de un movimiento lineal conduciría a un compromiso entre la longitud mecánica de la construcción, la suavidad del frenado y pérdidas de potencia que ocurrirían si el rango de movimiento, en el que el freno está activo, solapara con el rango de movimiento de operación normal.

[0015] La publicación EP 0830493 A1 describe un martillo de perforación mecánico-hidráulico de doble acción que comprende un mandril tubular interno soportado telescópicamente dentro de una carcasa tubular externa. El mandril y la carcasa se componen cada uno de una pluralidad de segmentos tubulares unidos entre sí, preferiblemente por medio de conexiones roscadas internas. Unos pistones de presión superiores e inferiores están dispuestos en forma deslizante dentro de la carcasa, respectivamente cerrando cámaras hidráulicas superiores e inferiores esencialmente selladas. El movimiento longitudinal del mandril engrana con la pinza, la cual a su vez traslada el émbolo superior o el émbolo inferior, dependiendo del sentido de movimiento de mandril. Al moverse uno de los pistones se establece una presión de fluido en la correspondiente cámara hidráulica, retardando el movimiento ulterior del mandril, posibilitando el establecimiento de energía potencial en la sarta de perforación. La pinza está restringida de expandirse hasta que el mandril llega a un punto en particular en la carcasa, expandiéndose en ese momento la pinza, liberando el mandril para colisionar rápidamente una superficie de martillo sobre el mismo con una superficie de yunque en la carcasa.

[0017] La publicación CH 384 500 A describe una herramienta de martillo propulsada a motor que comprende una cubierta, un cilindro hueco cerrado en un extremo deslizable en la cubierta y un émbolo deslizable en el cilindro. El cilindro o el émbolo están formados como un cuerpo de impacto y el otro está conectado a un motor por medio de una manivela y una biela. Un espacio intermedio el frente del émbolo y el extremo cerrado del cilindro funciona como un colchón de aire, por medio del cual se transmite el movimiento de la parte impulsada al cuerpo de impacto.

[0019] La publicación DE 19621 057 A1 describes un martillo perforador que tiene un émbolo movido hacia delante y hacia atrás dentro de un cilindro y un elemento de impacto acoplado neumáticamente al émbolo a través de una cámara de aire para impactar contra un inserto en el extremo frontal de cilindro. Una segunda cámara de aire está proporcionada entre el elemento de impacto y el inserto, con regulación de un flujo de aire desde esa cámara de aire al exterior en la compresión durante el movimiento de avance del elemento de impacto hacia delante.

[0021] La publicación US 6 568 484 B1 describe un mecanismo percusivo neumático para una perforadora de percusión y/o un martillo perforador. El mecanismo comprende, alojado en la carcasa del mecanismo percusivo, un émbolo que se mueve hacia delante y hacia atrás en forma axial. Un émbolo de impulsión se mueve en forma axial hacia delante y hacia atrás en un cilindro de guía de dicho émbolo de percusión. El cilindro de guía está provisto de uno o más bolsillos de compensación de aire sobre su cara interna. Al menos una abertura inactiva se extiende por el cilindro de guía. En la acción percusiva, la abertura inactiva no comunica con el entorno, mientras que en el modo inactivo la abertura inactiva puede desplazarse a través de un canal inactivo que conduce al entorno y, por consiguiente, conecta una cavidad, que recibe un émbolo neumático, con el entrono a través de la abertura inactiva. Los bolsillos de compensación de aire y las aberturas inactivas permiten una optimización del comportamiento del retorno del émbolo y del funcionamiento inactivo del mecanismo percusivo.

[0022] La publicación US 2017/282343 A1 describe un conjunto de martillo propulsado que comprende:

[0023] una carcasa, una celda de potencia que incluye un émbolo, y un conjunto de cuerpo de válvula de cierre que comprende: un cuerpo de válvula que define un hueco configurado para contener un fluido bajo presión, un elemento de enclavamiento, que está configurado para precargarse por medio de fluido bajo presión a una configuración de enclavamiento, y un elemento de retención. La carcasa define una primera abertura que está configurada para alojar el elemento de enclavamiento, y la carcasa define, además, una ranura de retención que está configurada para alojar el elemento de retención.

[0024] La publicación WO 2019/068958 A1 divulga un dispositivo de martillo con un bastidor que puede fijarse a una máquina de trabajo. El dispositivo de martillo comprende una máquina eléctrica lineal que tiene un impulsor.

[0025] Resumen

[0026] Seguidamente se presenta un resumen simplificado para proporcionar una comprensión básica de algunos aspectos de varias formas de fabricación de invención. El resumen no es un panorama general amplio de la invención. No está destinado a identificar elementos clave o críticos de la invención ni a delinear el alcance de la invención. El siguiente resumen presenta meramente algunos conceptos de la invención de manera simplificada como un prólogo para una descripción más detallada de formas de fabricación ejemplificadoras de la invención.

[0027] En este documento, la palabra «geométrico/a» cuando se la usa como prefijo, significa un concepto geométrico que no necesariamente es una parte de un objeto físico. El concepto geométrico puede ser, por ejemplo, un punto geométrico, una línea geométrica recta o curva, un plano geométrico, una superficie geométrica no plana, un espacio geométrico o cualquier otra entidad geométrica que sea cero, uni, bi o tridimensional.

[0028] De acuerdo con la invención se proporciona un nuevo dispositivo de martillo que puede conectarse a, p. ej., una excavadora u otra máquina de trabajo. Una máquina de trabajo, como, p. ej., una excavadora, se denomina normalmente máquina para todoterreno. Sin embargo, para enfatizar que una capacidad para funcionamiento para todoterreno es posible, pero no necesaria, en este documento se usa el término más amplio «máquina de trabajo». Un dispositivo de martillo según la invención comprende:

[0029] - un bastidor que puede fijarse a una máquina de trabajo, comprendiendo el bastidor elementos de fijación configurados para fijar a la máquina de trabajo, de modo que el bastidor pueda desprenderse en forma no destructiva de la máquina de trabajo,

[0030] - un elemento actuador soportado con respecto al bastidor en forma linealmente movible,

[0031] - una máquina eléctrica lineal que comprende un impulsor configurado para dirigir impactos al elemento actuador y un estator conectado al bastidor y provisto de bobinados configurado para generar una fuerza magnética dirigida al impulsor como reacción a la corriente eléctrica suministrada a los bobinados, y - un freno configurado para frenar el movimiento del impulsor de la máquina eléctrica lineal.

[0032] El freno del dispositivo de martillo comprende:

[0033] - una estructura de bastidor,

[0034] - un elemento anular que puede moverse linealmente con respecto a la estructura de bastidor, formando el elemento anular una pared de una cámara anular para un fluido amortiguador, p. ej., aceite,

[0035] - un elemento central rodeado por el elemento anular y que puede moverse linealmente con respecto a la estructura de bastidor y el elemento anular, y

[0036] - un resorte configurado para mover el elemento anular con respecto a la estructura de bastidor en una primera dirección, en la que el volumen de la cámara anular aumenta.

[0037] El elemento central mencionado anteriormente comprende un collarín configurado para apoyarse contra una porción de contacto del elemento anular y mover el elemento anular junto con el elemento central en una segunda dirección opuesta a la primera dirección y contra la fuerza de resorte del resorte. Una porción del elemento anular que rodea la porción de contacto comprende aberturas configuradas para conducir el fluido amortiguador para fluir a y de la cámara anular. El resorte mencionado anteriormente es una chapa de resorte, es decir, un resorte de disco, configurada para cerrar gradualmente las aberturas como reacción a una situación, en la que el elemento anular se mueve en la segunda dirección contra la fuerza de resorte, en donde una placa del resorte se pone gradualmente paralela a una superficie del elemento anular alrededor de las aberturas como reacción una situación, en la que el resorte se comprime.

[0039] Cuando la placa del resorte mencionada anteriormente se pone gradualmente paralela a la superficie del elemento anular alrededor de las aberturas, una capacidad de la placa para inhibir un flujo del fluido amortiguador a través de las aberturas aumenta gradualmente y, por lo tanto, la fuerza de frenado aumenta junto con un movimiento lineal. Por consiguiente, no hay necesidad de válvulas separadas para controlar el flujo de fluido amortiguador.

[0041] En un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante, el impulsor de la máquina eléctrica lineal es el elemento central del freno. En un dispositivo de martillo según otra forma de fabricación ejemplificadora y no limitante, el elemento actuador es el elemento central del freno.

[0043] Formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes se describen en reivindicaciones dependientes acompañantes.

[0045] Varias formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes, tanto como construcciones como como procedimientos de operación, junto con objetos adicionales y ventajas de los mismos, se comprenderán de la mejor manera a partir de la siguiente descripción de formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes específicas cuando se la lea conjuntamente con los dibujos acompañantes.

[0047] Los verbos «comprender» e «incluir» se usan en este documento como limitaciones abiertas que no excluyen ni requieren la existencia de características no enumeradas.

[0049] Las características enumeradas en reivindicaciones dependientes pueden combinarse libremente en forma mutua, salvo que se lo exprese explícitamente de otra manera. Además, debe entenderse que el uso de «un» o «uno», es decir, una forma singular, en todo este documento no excluye una pluralidad.

[0051] Breve descripción de los dibujos

[0053] A continuación se explicarán detalladamente formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes y sus ventajas en el sentido de ejemplos y con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:

[0055] la figura 1 ilustra un freno de un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante,

[0057] la figura 2 ilustra un freno de un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante,

[0059] las figuras 3a, 3b, 3c, 3d, 3e y 3f ilustran un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante, and

[0061] la figura 4 ilustra un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante.

[0062] Descripción de formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes

[0064] La invención y las formas de fabricación de la misma no están limitadas a las formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes descritas a continuación. Por consiguiente, los ejemplos específicos proporcionados en la descripción dada a continuación no deberían interpretarse como limitantes del alcance y/o de la aplicabilidad de las reivindicaciones adjuntas. Listas y grupos de ejemplos proporcionados en la descripción dada a continuación no son completos, salvo que se lo exprese explícitamente de otra manera.

[0065] La figura 1 muestra una vista de sección de un freno 101 de un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante. El plano de sección geométrico es paralelo al plano yz geométrico del sistema de coordenadas 199. El freno 101 comprende una estructura de bastidor 102 y un elemento anular 103 que puede moverse linealmente con respecto a la estructura de bastidor 102. El freno 101 comprende un elemento central 104 que está rodeado por el elemento anular 103 y puede moverse linealmente con respecto a la estructura de bastidor 102 y el elemento anular 103. La estructura de bastidor 102, el elemento anular 103 y el elemento central 104 forman una cámara anular 105 para fluido amortiguador, p. ej., aceite. El elemento central 104 puede ser, por ejemplo, rotacionalmente simétrico con respecto a la línea geométrica 128. Sin embargo, también es posible que elemento central 104 tenga una forma de sección transversal no circular. El freno 101 comprende un resorte 106 configurado para mover el elemento anular 103 con respecto a la estructura de bastidor 102 en una primera dirección, es decir, en la dirección z positiva del sistema de coordenadas 199, en la que el volumen de la cámara anular 105 aumenta. El elemento central 104 comprende un collarín 107 configurado para apoyarse contra una porción de contacto 108 del elemento anular 103 y mover el elemento anular 103 junto con el elemento central 104 en una segunda dirección, es decir, en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 199, opuesta a la primera dirección y contra la fuerza de resorte del resorte 106. Una porción del elemento anular 103 que rodea la porción de contacto 108 comprende aberturas 109 configuradas para conducir el fluido amortiguador a y de la cámara anular 105. El resorte 106 es un resorte de placa configurado para cerrar gradualmente las aberturas 109 como reacción a una situación, en la que el elemento anular 103 se mueve en la segunda dirección, en contra de la fuerza de resorte, es decir, en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 199. Una placa 110 del resorte 106 se pone gradualmente paralela a la superficie del elemento anular 103 alrededor de las aberturas 109 como reacción a una situación, en la que el resorte 106 se comprime. Cuando la placa 110 del resorte 106 se pone gradualmente paralela a la superficie del elemento anular 103 alrededor de las aberturas 109, una capacidad de la placa 110 para inhibir un flujo del fluido amortiguador a través de las aberturas 109 aumenta gradualmente y, por lo tanto, la fuerza de frenado aumenta junto con un movimiento lineal en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 199. Por consiguiente, no hay necesidad de válvulas separadas para controlar el flujo de fluido amortiguador.

[0066] En el freno 101 ejemplificador ilustrado en la figura 1, la porción de contacto 108 del elemento anular 103 comprende otras aberturas 111 que están configuradas para cerrarse por medio del collarín 107 del elemento central 104 como reacción a una situación, en la que el collarín 107 mueve el elemento anular 103 en la segunda dirección, en la que el volumen de la cámara anular 105 disminuye. Las aberturas 111 están configuradas para conducir el fluido amortiguador a la cámara anular 105 como reacción a una situación, en la que el collarín 107 está alejado de la porción de contacto 108, y el resorte 106 mueve el elemento anular 103 en la primera dirección, en la que el volumen de la cámara anular 105 aumenta. Por consiguiente, las aberturas 111 no reducen la fuerza de frenado, dado que se cierran por medio del collarín 107 cuando el collarín 107 mueve el elemento anular 103 en la segunda dirección. Por otro lado, las aberturas 111 permiten que el fluido amortiguador fluya a la cámara anular 105 cuando el collarín 107 está alejado de la porción de contacto 108. Por consiguiente, las aberturas 111 hacen que el freno 101 se recupere más rápidamente a una posición, en la que el resorte 106 no se comprima y el freno 101 esté listo para funcionar.

[0068] La figura 2 muestra una vista de sección de un freno 201 de un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante. El plano de sección geométrico es paralelo al plano yz geométrico del sistema de coordenadas 299. El freno 201 comprende una estructura de bastidor 202 y un elemento anular 203 que puede moverse linealmente con respecto a la estructura de bastidor 202. El freno 201 comprende un elemento central 204 que está rodeado por el elemento anular 203 y puede moverse linealmente con respecto a la estructura de bastidor 202 y el elemento anular 203. El elemento anular 203 forma una pared de una cámara anular 205 para fluido amortiguador, p. ej., aceite. El elemento central 204 puede ser, por ejemplo, rotacionalmente simétrico con respecto a la línea geométrica 228. Sin embargo, también es posible que elemento central 204 tenga una forma de sección transversal no circular. El freno 201 comprende un resorte 206 configurado para mover el elemento anular 203 con respecto a la estructura de bastidor 202 en una primera dirección, es decir, en la dirección z positiva del sistema de coordenadas 299, en la que el volumen de la cámara anular 205 aumenta. El elemento central 204 comprende un collarín 207 configurado para apoyarse contra una porción de contacto 208 del elemento anular 203 y mover el elemento anular 203 junto con el elemento central 204 en una segunda dirección, es decir, en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 299, opuesta a la primera dirección y contra una fuerza de resorte del resorte 206. Una porción del elemento anular 203 que rodea la porción de contacto 208 comprende aberturas 209 configuradas para conducir el fluido amortiguador a y de la cámara anular 205. El resorte 206 es un resorte de placa configurado para cerrar gradualmente las aberturas 209 como reacción a una situación, en la que el elemento anular 203 se mueve en la segunda dirección, contra la fuerza de resorte. Una placa 210 del resorte 206 se pone gradualmente paralela a una superficie del elemento anular 203 alrededor de las aberturas 209 cuando el resorte 206 se comprime. Cuando la placa 210 del resorte 206 se pone gradualmente paralela a la superficie del elemento anular 203 alrededor de las aberturas 209, una capacidad de la placa 210 para inhibir un flujo del fluido amortiguador a través de las aberturas 209 aumenta gradualmente y, por lo tanto, la fuerza de frenado aumenta junto con un movimiento lineal en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 299.

[0070] La figura 3a muestra un dispositivo de martillo 312 según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante. Las figuras 3b y 3c muestran vistas de sección tomadas a lo largo de una línea A-A mostrada en la figura 3a en dos situaciones diferentes. El plano de sección geométrico es paralelo al plano yz de un sistema de coordenadas 399. La figura 3d muestra una ampliación de una parte B de las figuras 3b y 3c. El dispositivo de martillo 312 comprende un bastidor 313 que puede fijarse a una máquina de trabajo, p. ej., como a la pluma de una excavadora, en lugar de un cucharón. El bastidor 313 comprende elementos de fijación 314 para fijar a la máquina de trabajo, de modo que el bastidor pueda desprenderse en forma no destructiva de la máquina de trabajo. El dispositivo de martillo 312 comprende un elemento actuador 315, p. ej., un cincel, que puede moverse linealmente soportado por el bastidor 313. Un extremo del elemento actuador 315 está formado para formar una punta para romper material, p. ej., piedra u hormigón.

[0072] El dispositivo de martillo 312 comprende una máquina eléctrica lineal 316 que tiene un impulsor 317 y un estator 318. El impulsor 317 está configurado para dirigir impactos al elemento actuador 315 en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 399. La figura 3b muestra una situación, en la que el impulsor 317 se encuentra en su posición más baja y en contacto con el elemento actuador 315. La figura 3c muestra una situación, en la que el impulsor 317 se encuentra en una posición superior. El estator 318 está fijado al bastidor 313 y comprende bobinados para generar una fuerza magnética dirigida al impulsor 317 como reacción a la corriente eléctrica suministrada a los bobinados. Los bobinados pueden consistir en, por ejemplo, un bobinado multifase, p. ej., un bobinado bi o trifásico. En el dispositivo de martillo 312 ejemplificador ilustrado en las figuras 3a-3d, la máquina eléctrica lineal 316 es una máquina eléctrica lineal tubular, en la que las bobinas conductoras de los bobinados están configuradas para rodear el impulsor 317. Las figuras 3b, 3c, y 3d muestran vistas de sección transversal de las bobinas conductoras de los bobinados. En las figuras 3b y 3c, las secciones transversales de las bobinas conductoras están representadas por medio de patrones rectangulares. En la figura 3d, dos de las bobinas conductoras de los bobinados están señaladas con las referencias 319 y 320. El impulsor 317 puede ser, por ejemplo, esencialmente rotacionalmente simétrico con respecto a la línea geométrica 328 mostrada en la figura 3d.

[0074] El dispositivo de martillo 312 comprende un freno 301 según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante de la invención. El freno 301 puede ser, por ejemplo, como el freno 101 ilustrado en la figura 1. En este dispositivo de martillo 312, el impulsor 317 de la máquina eléctrica lineal 316 es el elemento central del freno 301. El freno 301 inhibe un movimiento lineal del impulsor 317 en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 399 cuando un collarín 307 del impulsor 317 está en contacto con un elemento anular 303 del freno 301.

[0076] En el dispositivo de martillo 312 ejemplificador ilustrado en las figuras 3a-3d, el impulsor 317 comprende imanes permanentes anulares proporcionados uno tras otro en la dirección longitudinal del impulsor 317, es decir, en la dirección del eje z del sistema de coordenadas 399. La dirección axial de la forma anular de cada imán permanente coincide con la dirección longitudinal del impulsor 317. En la figura 3d, dos de los imanes permanentes anulares están señalados con las referencias 321 y 322. Las direcciones magnetizantes de los imanes permanentes coinciden con la dirección longitudinal del impulsor 317, y las direcciones magnetizantes de imanes permanentes sucesivos son opuestas unas a las otras. Las direcciones magnetizantes de los imanes permanentes están indicadas con flechas en la figura 3d. Líneas de flujo magnético ejemplificadoras están representadas con líneas discontinuas. En este caso ejemplificador, el impulsor 317 comprende una varilla central 325 y elementos ferromagnéticos anulares proporcionados alrededor de la varilla central 325 para formar una estructura de núcleo ferromagnética del impulsor 317. En la figura 3d, dos de los elementos ferromagnéticos anulares del impulsor 317 están señalados con las referencias 326 y 327. Como se muestra en la figura 3d, cada imán permanente anular está ubicado entre dos elementos ferromagnéticos anulares sucesivos.

[0078] Ventajosamente, la barra central 325 del impulsor 317 está hecha de material no ferromagnético para maximizar un acoplamiento magnético entre los imanes permanentes y los bobinados del estator 318, es decir, para minimizar un flujo de fuga a través de la varilla central 325. La varilla central 325 puede estar hecha de, por ejemplo, acero austenítico o algún otro material apropiado no ferromagnético y suficientemente resistente.

[0079] En un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante, los elementos ferromagnéticos anulares del impulsor 317 mencionados anteriormente están hechos de acero macizo y provistos de hendiduras que se extienden desde una superficie de hueco de aire del impulsor hacia, pero sin alcanzarla, una superficie de una sección de yugo de una estructura de núcleo ferromagnética del impulsor y se extienden longitudinalmente por los elementos ferromagnéticos. La figura 3f muestra el elemento ferromagnético anular 326 cuando se lo ve a lo largo de la dirección z negativa del sistema de coordenadas 399. En la figura 3f, una de las hendiduras está señalada con una referencia 335 y la superficie de hueco de aire del impulsor está señalada con una referencia 334. El acero macizo proporcionado con las hendiduras emula una estructura laminada y, por consiguiente, se reducen corrientes parásitas inducidas en la estructura de núcleo ferromagnética. Pese a las hendiduras, cada elemento ferromagnético anular es una pieza única de material, dado que las hendiduras no llegan a la superficie del elemento ferromagnético anular que forma una parte de la superficie de la sección de yugo mencionada anteriormente. Las variaciones de flujo magnético más fuertes tienen lugar cerca del hueco de aire y, por consiguiente, las hendiduras son más importantes en zonas cercanas al hueco de aire que en zonas cercanas a la superficie de la sección de yugo.

[0081] En un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante, las hendiduras mencionadas anteriormente están llenas de material sólido aislante eléctricamente que puede ser, por ejemplo, resina. El material sólido aislante eléctricamente en las hendiduras puede ser útil para, p. ej., amortiguar vibraciones de las porciones de acero entre las hendiduras.

[0082] En un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante, las hendiduras de los elementos ferromagnéticos anulares del impulsor comprenden primeras hendiduras y segundas hendiduras, de modo que las primeras hendiduras son más cortas en una dirección radial que las segundas hendiduras. En el caso ejemplificador ilustrado en la figura 3f, un ángulo entre hendiduras adyacentes es de 2,5 grados en la zona, en la que están tanto las hendiduras más largas como las hendiduras más cortas, y un ángulo entre hendiduras adyacentes es de 5 grados en la zona, en la que solo están las hendiduras más largas.

[0084] Cabe señalar que los dispositivos de martillo según formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes pueden tener diferentes estructuras de núcleo ferromagnéticas del impulsor, y, por consiguiente, los dispositivos de martillo según formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes no están limitados a ninguna estructura de núcleo ferromagnética específica del impulsor.

[0086] En el dispositivo de martillo 312 ejemplificador ilustrado en las figuras 3a-3d, la estructura de núcleo ferromagnética (331) del estator 318 comprende elementos ferromagnéticos anulares que rodean el impulsor 317 y que están amontonados uno tras otro en la dirección longitudinal del impulsor y forman ranuras para bobinas conductoras de los bobinados de estator. En la figura 3d, dos de los elementos ferromagnéticos anulares del estator 318 están señalados con las referencias 323 y 324. Una manera ejemplificadora de implementar los bobinados del estator 318 es que cada ranura esté provista de solo una bobina conductora perteneciente a una fase de los bobinados. También es posible que cada ranura se provea, por ejemplo, de dos bobinas conductoras pertenecientes a una misma fase de los bobinados o a dos fases diferentes de los bobinados. El estator 318 comprende también un bastidor de estator 329 que tiene canales de refrigeración para conducir fluido refrigerante, p. ej., agua o aire. En la figura 3d, uno de los canales de refrigeración se señala con una referencia 330.

[0088] En un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante, los elementos ferromagnéticos anulares del estator 318 mencionados anteriormente están hechos de acero macizo y provistos de hendiduras que se extienden desde una superficie de hueco de aire del estator hacia, pero sin alcanzarla, una superficie de una sección de yugo de la estructura de núcleo ferromagnética y se extienden longitudinalmente por los elementos ferromagnéticos anulares. La figura 3e muestra el elemento ferromagnético anular 323 cuando se lo ve a lo largo de la dirección z negativa del sistema de coordenadas 399. En la figura 3e, una de las hendiduras está señalada con una referencia 332 y la superficie de hueco de aire del estator está señalada con una referencia 333. El acero macizo proporcionado con las hendiduras emula una estructura laminada y, por consiguiente, se reducen corrientes parásitas inducidas en la estructura de núcleo ferromagnética. Pese a las hendiduras, cada elemento ferromagnético anular es una pieza única de material, dado que las hendiduras no llegan a la superficie del elemento ferromagnético anular que forma una parte de la superficie de la sección de yugo mencionada anteriormente. Las variaciones de flujo magnético más fuertes tienen lugar cerca del hueco de aire y, por consiguiente, las hendiduras son más importantes en zonas cercanas al hueco de aire que en zonas cercanas a la superficie de la sección de yugo.

[0090] En un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante, las hendiduras mencionadas anteriormente están cargadas con material sólido aislante eléctricamente que puede ser, por ejemplo, resina. El material sólido aislante eléctricamente en las hendiduras puede ser útil para, p. ej., amortiguar vibraciones de las porciones de acero entre las hendiduras.

[0092] Cabe señalar que los dispositivos de martillo según formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes pueden tener diferentes estructuras de núcleo ferromagnéticas del estator, y, por consiguiente, los dispositivos de martillo según formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes no están limitados a ninguna estructura de núcleo ferromagnética específica del estator.

[0094] El impulsor 317 puede moverse de manera controlada, por ejemplo, con un convertidor electrónico de potencia acoplado a los bobinados del estator 318. En numerosos casos es ventajoso para el control por medio del convertidor electrónico de potencia conocer la posición del impulsor 317 con respecto al estator 318. Por ejemplo, la posición del impulsor 317 puede medirse con un sensor de posición mecánico que comprende una varilla de sensor fijada al impulsor. La posición del impulsor 317 puede medirse también sin contacto, por ejemplo, con una disposición de medición láser. También es posible que el impulsor 317 y el estator 318 se provean de estructuras operables como un sensor de posición inductivo o capacitivo. Los dispositivos de martillo según ciertas formas de fabricación pueden comprender cualquier medio apropiado para medición y/o estimación de posición, y los dispositivos de martillo según otras formas de fabricación pueden ser sin ningún medio para medición y/o estimación de posición.

[0096] Cabe señalar que los dispositivos de martillo según formas de fabricación de la invención no están limitados a ningún tipo específico de máquina eléctrica lineal. Por ejemplo, la máquina eléctrica lineal de un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante puede ser una máquina de imanes permanentes con conmutación de flujo «FSPMSM», en la que en un estator se encuentran imanes permanentes. También es posible que un dispositivo de martillo según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante comprenda una máquina eléctrica lineal de reluctancia, en la que no se necesitan imanes permanentes. En una máquina eléctrica lineal de reluctancia, todo el flujo magnético se produce por medio de corrientes eléctricas, y la fuerza magnética dirigida al impulsor se genera por medio de variación de reluctancia en base al diseño del impulsor. En comparación con una máquina de imán permanente, las desventajas de una máquina de reluctancia son densidad de potencia más baja, es decir, se necesita una máquina más grande para producir la misma potencia, y eficiencia más baja porque todo el flujo magnético se produce por medio de corrientes eléctricas, lo que conduce a mayores pérdidas resistivas l2R en la máquina eléctrica y adicionalmente mayores pérdidas en los dispositivos electrónicos de potencia que alimentan la máquina eléctrica.

[0098] La figura 4 muestra una vista de sección de un dispositivo de martillo 412 según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante. El plano de sección geométrico es paralelo al plano yz de un sistema de coordenadas 499. El dispositivo de martillo 412 comprende un bastidor 413 que puede fijarse a una máquina de trabajo. El bastidor 413 comprende elementos de fijación 414 para fijar a la máquina de trabajo, de modo que el bastidor pueda desprenderse en forma no destructiva de la máquina de trabajo. El dispositivo de martillo 412 comprende un elemento actuador 415, p. ej., un cincel, que puede moverse linealmente soportado por el bastidor 413. Un extremo del elemento actuador 415 está formado para formar una punta para romper material, p. ej., piedra u hormigón. El dispositivo de martillo 412 comprende una máquina eléctrica lineal 416 que tiene un impulsor 417 y un estator 418. El impulsor 417 está configurado para dirigir impactos al elemento actuador 415 en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 499. El estator 418 está fijado al bastidor 413 y comprende bobinados para generar una fuerza magnética dirigida al impulsor 417 como reacción a la corriente eléctrica suministrada a los bobinados. Los bobinados pueden consistir en, por ejemplo, un bobinado multifase, p. ej., un bobinado bi o trifásico.

[0100] El dispositivo de martillo 412 comprende un freno 401 según una forma de fabricación ejemplificadora y no limitante de la invención. El freno 401 puede ser, por ejemplo, como el freno 201 ilustrado en la figura 2. En este dispositivo de martillo 412 ejemplificador, el elemento actuador 415 es el elemento central del freno 401. El freno 401 inhibe un movimiento lineal del elemento actuador 415 en la dirección z negativa del sistema de coordenadas 499 cuando un collarín 407 del elemento actuador 415 está en contacto con un elemento anular 403 del freno 401.

[0102] La invención y las formas de fabricación de la misma no están limitadas a las formas de fabricación ejemplificadoras y no limitantes descritas a anteriormente. Por consiguiente, los ejemplos específicos proporcionados en la descripción dada anteriormente no deberían interpretarse como limitantes del alcance y/o de la aplicabilidad de las reivindicaciones adjuntas. Listas y grupos de ejemplos proporcionados en la descripción dada anteriormente no son completos, salvo que se lo exprese explícitamente de otra manera.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de martillo (312, 412) que comprende:

- un bastidor (313, 412) que puede fijarse a una máquina de trabajo, comprendiendo el bastidor elementos de fijación (314, 414) configurados para fijar a la máquina de trabajo, de modo que el bastidor pueda desprenderse en forma no destructiva de la máquina de trabajo,

- un elemento actuador (315, 415) soportado con respecto al bastidor en forma linealmente movible, y - una máquina eléctrica lineal (316, 416) que comprende un impulsor (317, 417) configurado para dirigir impactos al elemento actuador y un estator (318, 418) conectado al bastidor y provisto de bobinados configurados para generar una fuerza magnética dirigida al impulsor como reacción a la corriente eléctrica suministrada a los bobinados,

estando el dispositivo de martillo (312, 312) caracterizado porque comprende, además, un freno (301, 401) configurado para frenar el movimiento del impulsor de la máquina eléctrica lineal,

en donde el freno comprende:

- una estructura de bastidor (102, 202),

- un elemento anular (103, 203) que puede moverse linealmente con respecto a la estructura de bastidor, formando el elemento anular una pared de una cámara anular (105, 205) para un fluido amortiguador, - un elemento central (104, 204) rodeado por el elemento anular y que puede moverse linealmente con respecto a la estructura de bastidor y el elemento anular, y

- un resorte (106, 206) configurado para mover el elemento anular con respecto a la estructura de bastidor en una primera dirección (+z), en la que el volumen de la cámara anular aumenta,

en donde el elemento central comprende un collarín (107, 207) configurado para apoyarse contra una porción de contacto (108, 208) del elemento anular y mover el elemento anular junto con el elemento central en una segunda dirección (-z) opuesta a la primera dirección y contra una fuerza de resorte del resorte, y una porción del elemento anular que rodea la porción de contacto comprende aberturas (109, 209) configuradas para conducir el fluido amortiguador para fluir a y desde la cámara anular, en donde el resorte es una chapa de resorte configurada para cerrar gradualmente las aberturas como reacción a una situación, en la que el elemento anular se mueve en la segunda dirección contra la fuerza de resorte, una placa (110, 210) del resorte se pone gradualmente paralela a una superficie del elemento anular alrededor de las aberturas como reacción una situación, en la que el resorte se comprime.

2. Dispositivo de martillo según la reivindicación 1, en donde la porción de contacto del elemento anular comprende otras aberturas (111) configuradas para cerrarse por medio del collarín (107) del elemento central como reacción a una situación, en la que el collarín del elemento central mueve el elemento anular en la segunda dirección, en la que el volumen de la cámara anular disminuye, y para conducir el fluido amortiguador a la cámara anular como reacción a una situación, en la que el collarín del elemento central está alejado de la porción de contacto y el resorte mueve el elemento anular en la primera dirección.

3. Dispositivo de martillo según las reivindicaciones 1 o 2, en donde el impulsor (317) de la máquina eléctrica lineal es el elemento central del freno (301).

4. Dispositivo de martillo según las reivindicaciones 1 o 2, en donde el elemento actuador (415) es el elemento central del freno (401).

5. Dispositivo de martillo según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la máquina eléctrica lineal (316, 416) es una máquina eléctrica lineal tubular, en la que bobinas conductoras (319, 320) de los bobinados están configuradas para rodear el impulsor (317).

6. Dispositivo de martillo según la reivindicación 5, en donde el impulsor (317) comprende imanes permanentes anulares (321,322) proporcionados uno tras otro en una dirección longitudinal del impulsor, coincidiendo una dirección axial de una forma anular cada uno de los imanes permanentes anulares con la dirección longitudinal del impulsor y coincidiendo direcciones magnetizantes de los imanes permanentes anulares con la dirección longitudinal del impulsor, de modo que las direcciones magnetizantes de los sucesivos de los imanes permanentes anulares son opuestas unas a otras.

7. Dispositivo de martillo según las reivindicaciones 5 o 6, en donde una estructura de núcleo ferromagnética (331) del estator (318) comprende elementos ferromagnéticos anulares (323, 324) sucesivos en una dirección longitudinal que rodean el impulsor y forman ranuras para bobinas conductoras de los bobinados.

8. Dispositivo de martillo según la reivindicación 7, en donde los elementos ferromagnéticos anulares (323, 324) del estator (318) están hechos de acero macizo y provistos de hendiduras (332) que se extienden desde una superficie de hueco de aire (333) del estator hacia, pero sin alcanzarla, una superficie de una sección de yugo de una estructura de núcleo ferromagnética del estator y se extienden longitudinalmente por los elementos ferromagnéticos anulares del estator para reducir corrientes parásitas inducidas en la estructura de núcleo ferromagnética del estator.

9. Dispositivo de martillo según la reivindicación 8, en donde las hendiduras de los elementos ferromagnéticos anulares (323, 324) del estator están llenas de material sólido aislante eléctricamente.

10. Dispositivo de martillo según una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el impulsor (317) comprende una varilla central (325) hecha de material no ferromagnético y elementos ferromagnéticos anulares (326, 327) alrededor de la varilla central y formando una estructura de núcleo ferromagnética del impulsor.

11. Dispositivo de martillo según la reivindicación 10, en donde los elementos ferromagnéticos anulares (326, 327) del impulsor (317) están hechos de acero macizo y provistos de hendiduras (335) que se extienden desde una superficie de hueco de aire (334) del impulsor hacia, pero sin alcanzarla, una superficie de una sección de yugo de una estructura de núcleo ferromagnética del impulsor y se extienden longitudinalmente por los elementos ferromagnéticos anulares del impulsor para reducir corrientes parásitas inducidas en los elementos ferromagnéticos anulares del impulsor.

12. Dispositivo de martillo según la reivindicación 11, en donde las hendiduras de los elementos ferromagnéticos anulares (326, 327) del impulsor están llenas de material sólido aislante eléctricamente.

13. Dispositivo de martillo según las reivindicaciones 11 o 12, en donde las hendiduras de los elementos ferromagnéticos anulares (326, 327) del impulsor comprenden primeras hendiduras y segundas hendiduras, de modo que las primera hendiduras son más cortas en una dirección radial que las segundas hendiduras.

14. Dispositivo de martillo según una de las reivindicaciones 1 a 13, en donde el estator (318) comprende un bastidor de estator (329) que rodea la estructura de núcleo ferromagnética (331) del estator y comprende canales de refrigeración (330) para conducir fluido refrigerante.