SISTEMA DE LIMPIEZA POR FLUIDO DE HIDROCONFORMACION
Campo de la Invención Esta invención se refiere a un sistema para limpiar mediante un fluido partes hidroconformadas, para remover desechos del interior de la parte.
Antecedentes de la invención En los años recientes, las tecnologías de hidroconformación se han vuelto más y más importantes en la manufactura, particularmente en la industria automotriz. En una aplicación de la hidroconformación, una pieza en blanco o preformada, tubular de metal (usualmente de acero) , se coloca en una cavidad de matriz. Los extremos opuestos del tubo se sellan mediante un par de pistones hidráulicos que tienen aberturas u orificios centrales a través de los cuales, se inyecta un fluido a extremadamente altas presiones dentro del tubo. El fluido a alta presión, expande el tubo conforme a las superficies que definen la cavidad. Como resultado de este proceso de hidroconformación, las partes pueden ser fabricadas en complejas formas tubulares que no podrian ser logradas de otra manera en ninguna manera practica, económica. Tales procesos de hidroconformación se describen en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,567,743; 5,070,717; 5,107,693; 5,233,854; 5,239,852; 5,333,755; y 5,339,667. En formas aun más avanzadas de hidroconformación, los pistones hidráulicos se fuerzan interiormente uno hacia el otro para crear un flujo de metal dentro del tubo, conforme el tubo está siendo expandido, para mantener el espesor de la pared del tubo dentro de un rango predeterminado a través del proceso de expansión. Tales procesos de hidroconformación se describen en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,718,048; 5,855,394; 5,899,498; 5,979,201; y 5,987,950. Para ciertas aplicaciones, es deseable producir una parte terminada que tenga una pluralidad de orificios en la misma, que puedan ser usados para montar otros componentes. Por ejemplo, en la industria automotriz, se conoce el hecho de hidroconformar una pieza en blanco o preformada, tubular, para formar un montaje de soporte de motor usado para montar un motor de automóvil. La parte tubular terminada debe estar provista con orificios para permitir a los sujetadores pasar a través de ellos para montar soportes de montaje del motor y los similares. Para facilitar la provisión de orificios en la parte, se conoce el hecho de llevar a cabo una operación de perforado de orificios en el matriz o molde de hidroconformación mismo. Tipicamente, un orificio se perfora a través del tubo mientras está bajo presión. En un método, la porción del tubo cortada por el troquel (algunas veces llamada "barra o trozo de metal") , tiene una porción del borde de la parte izquierda de la misma conectada al tubo, colgando dentro del tubo. Esto es problemático porque agrega un peso innecesario a la parte, lo cual es siempre una preocupación en la industria automotriz. En otro método, después de que el orificio se forma, el troquel se retira del tubo, y lo formado por el troquel se mantiene en unión con el troquel bajo la fuerza de la presión del fluido, conforme el troquel se retira del tubo. Las barras o trozos de metal se limpian mediante fluido entonces, mediante un fluido a un colector de chatarra. Una de tales operaciones típicas se describe en la Patente Norteamericana No. 5,816,089. Un problema asociado con la técnica antes mencionada es que en ocasiones, las barras o trozos de metal no se alinean exactamente con el orificio del que proviene cuando se retiran y pueden caer dentro del tubo. Estas deben ser recuperada por otros medios.
Breve Descripción de la Invención Un objetivo de la presente invención es un sistema para retirar la chatarra del interior de una parte hidroconformada . Por consiguiente, la presente invención proporciona un montaje de hidroconformación que tiene una pluralidad de estructuras de matriz o moldes, montados sobre una prensa para movimiento reciprocante entre las condiciones abierta y cerrada. Las estructuras de matriz tienen superficies de matriz cooperativas que definen una cavidad de matriz cuando están en la condición cerrada y reciben una pieza preformada, tubular metálica, cuando están en la condición abierta. Un sistema de suministro del fluido de hidroconformación, tiene estructuras de acoplamiento del extremo del tubo que son movibles para acoplar selectivamente y de manera sellante los extremos opuestos del tubo preformado. El sistema de suministro del fluido de hidroconformación, proporciona fluido presurizado al interior del tubo preformado o en blanco, para expandir el tubo preformado hacia afuera conforme a la cavidad del matriz o molde. Un troquel se extiende dentro de un pasaje de al menos una de las estructuras del matriz. El troquel es movible entre las posiciones retraída y extendida. Un montaje de activación del troquel, dirige el troquel entre las posiciones retraída y extendida, para perforar un orificio dentro del tubo preformado expandido. Un sistema de limpieza se comunica mediante fluido con la cavidad del matriz, proporcionando un flujo de fluido de limpieza a través del interior del tubo preformado. De acuerdo a otro aspecto de la invención, se proporciona un método para formar un orificio en un tubo metálico preformado hidroconformado y remover la chatarra perforada del mismo. Se proporciona una pluralidad de estructuras de matriz en una prensa, para el movimiento reciprocante entre las condiciones abierta y cerrada. Las estructuras de matriz tienen superficies de matriz cooperativas que definen una cavidad de matriz cuando están en la condición cerrada. Se proporcionan las estructuras de matriz en' la condición abierta. Un tubo metálico preformado se coloca en la cavidad de la matriz. Las estructuras de matriz se cierran. Un interior del tubo preformado se presuriza con un fluido, para expandir el tubo preformado conforme a la cavidad de la matriz y, por lo tanto, formar un tubo preformado expandido. Un troquel se fuerza a través del tubo preformado expandido para perforar un orificio en el mismo. El interior del tubo preformado expandido se despresuriza. Se hace fluir el fluido a través del tubo preformado expandido, para limpiar mediante un fluido una porción perforada del tubo preformado expandido, hacia fuera, desde el interior del mismo.
Breve Descripción de los Dibujos La FIG. 1 es una vista esquemática en sección transversal del aparato de hidroconformación que tiene un hidroperforador en el interior del matriz, y un sistema de separación de las piezas de metal de acuerdo con los principios de la presente invención, y que muestra una pieza en blanco o preforma metálica, tubular, insertada dentro del aparato de hidroconformación, en preparación para la hidroconformación; La FIG. 2 es similar a la FIG. 1, pero muestra el tubo metálico expandido después de la hidroconformación; La FIG. 3 es una vista parcial agrandada del aparato de hidroconformación mostrado en la FIG. 2, proporcionando una vista detallada de un montaje de troquel de hidroperforación con el troquel en la posición retraída; La FIG. 4 es similar a la FIG. 2, pero muestra el troquel en su posición extendida después de perforar un orificio dentro del tubo metálico expandido; La FIG. 5 es una vista parcial agrandada similar a la FIG. 3, pero mostrando el troquel en una posición extendida, después de la perforación de un orificio dentro del tubo metálico expandido; y, La FIG. 6 es similar a la FIG. 4, pero mostrando una barra corta de metal, perforada, que está siendo eliminada por un fluido hacia afuera del tubo metálico expandido.
Descripción Detallada de la Modalidad Preferida Con referencia ahora más particularmente a los dibujos, se muestra aqui en la FIG. 1, una vista esquemática en sección transversal de un aparato de hidroconformación, indicado de manera general en 10, el cual incorpora los principios de la presente invención. El aparato 10 de hidroconformación incluye una prensa de hidroconformación, indicada de manera general como 12, con una estructura 14 superior de soporte, una estructura 16 inferior de soporte, estructuras 18 de soporte verticales. El aparato 10 de hidroconformación se equipa con estructuras de molde o matriz cooperativas, las cuales pueden incluir una estructura 20 superior de matriz, y una estructura 21 inferior del molde o matriz. La estructura 20 superior de matriz puede ser elevada y bajada de manera que las estructuras 20, 21 de matriz, sean movibles entre las posiciones abierta y cerrada. Las estructuras 20, 21 de matriz se muestran en la posición cerrada en la FIG. 1. Las matrices 20, 21, proporcionan las superficies 22, que definen una cavidad 23 de matriz sellada cuando las matrices 20, 21 están en la posición cerrada. La forma y el tamaño de la cavidad 23 de matriz se configuran para formar la forma deseada y el tamaño de la parte a ser hidroconformada. La FIG. 1 muestra una pieza 24 preformada tubular de metal, la cual ha sido colocada dentro de la cavidad 23 de matriz a ser hidroconformada. Los extremos opuestos de la pieza 24 preformada de metal tubular, se acopla de manera sellante mediante un par de estructuras hidráulicas que se acoplan, de extremo de tubo, o "pistones hidráulicos" 25, los cuales son movibles dentro de varias posiciones controladas por un activador 26 hidráulico. Cada pistón 25, tiene un orificio o abertura 27 central a través del cual el fluido de hidroconformación a extremadamente altas presiones (por ejemplo, aproximadamente 10,000 atms) se inyecta hacia el interior de la pieza 24 preformada tubular de metal. Incorporado dentro de al menos una de las estructuras 20, 21 de matriz, hay un sistema de perforación de hidroperforación reciprocante, indicado de manera general en 50, el cual se muestra en detalle en la FIG. 3. El aparato 10 de hidroconformación se equipa con un sistema de fluido de limpieza por fluido, indicado de manera general en 30, el cual se comunica con la cavidad de matriz 23. El sistema 30 de fluido de limpieza por fluido se usa para remover al menos una porción perforada, o "barra o trozo de metal" 86, del tubo 24 metálico expandido, (como se muestra en la FIG. 4) . El sistema 30 de fluido de limpieza por fluido, incluye una abertura 32 de admisión de fluido de limpieza por fluido, el cual se localiza en un extremo de la cavidad 23 de matriz y un orificio o abertura 33 de salida del fluido de limpieza por fluido, el cual se localiza en el extremo opuesto de la cavidad 23 de matriz. Preferiblemente, ambos orificios 32 y 33, se forman dentro de la estructura 21 de matriz, como se muestra. El sistema 30 de fluido de limpieza por fluido incluye un separador de chatarra indicado de manera general en 34, con una malla o tamiz 36. También, el sistema 30 de fluido de limpieza por fluido incluye preferiblemente un recipiente o depósito 38 de fluido, el cual puede ser usado para almacenar y/o reciclar el fluido de limpieza por fluido. El sistema 30 de fluido de limpieza por fluido incluye también lineas 42 de fontanería de conexión y un circulador 40, para hacer circular el fluido de limpieza por fluido a través del sistema 30 de fluido de limpieza por fluido. Con referencia ahora a la FIG. 3, el montaje 50 de troquel de hidroperforación, se muestra con más detalle. El montaje 50 de troquel se usa para perforar un orificio 84
(como se muestra en la FIG. 4) dentro del tubo 24 metálico expandido. Cualquier número de montajes 50 de troquel diseñados de manera similar, pueden ser incorporados dentro de una o más estructura (s) 20, 21 de matriz. El montaje 50 de troquel, incluye un troquel que recibe el pasaje 51, que se incorpora en la(s) estructura (s) de matriz y a través del cual un troquel 52 se puede mover entre una posición retraída y una extendida. El troquel 52, es movible en relación deslizable, sellada, con respecto al pasaje 51 en virtud de un miembro 53 de sello anular entre los mismos. El montaje 50 de troquel incluye un montaje de dirección o accionamiento del troquel indicado en 54, el cual se usa para dirigir el troquel 52 entre las posiciones retraída y extendida. En la posición retraída, la superficie extrema 55 distal del troquel 52, se nivela con las superficies 22 de matriz y ayuda a definir la cavidad 23 de matriz. El montaje de accionamiento 54 del troquel, incluye un controlador 56 del troquel, el cual puede ser un cilindro hidráulico, que se conecta a un pistón 58 del troquel. El extremo 59 próximo del troquel 52, se asegura y se conecta al pistón 58 del troquel. El pistón 58 del troquel es movible entre una posición retraída y una extendida. El troquel 52, atraviesa a través de una abertura 62 en un alojamiento del controlador 60 del troquel en una relación deslizable con respecto a la abertura 62. El sistema 30 de fluido de limpieza por fluido puede incluir un sistema de separación de barras o trozos de metal, indicado de manera general en 70, el cual puede proporcionar un medio para separar las barras o trozos de metal 86 de la superficie 55 de trabajo extrema del troquel 52. Al menos una de las estructuras 20, 21 de matriz se monta a una mampara 72 de separación del fluido de separación de las barras cortas de metal. Un sello periférico 74 entre la estructura 20, 21 de matriz y la mampara 72 rodea el sistema 70 de separación de barras o trozos de metal de manera que el sistema 70 de separación se sella de la atmósfera y puede ser presurizado con el fluido de separación de barras o trozos de metal. El sistema 70 de separación de barras o trozos de metal incluye un orificio 76 de admisión del fluido de separación, el cual se localiza sobre la mampara 72 de fluido de separación de barras o trozos de metal. El orifico de admisión del fluido de separación de barras o trozos de metal, puede ser conectado a cualquier bomba de alta presión adecuada, para suministrar fluido presurizado de separación de barras o trozos de metal, al sistema 70 de separación de barras o trozos de metal. El orificio 76 de admisión del fluido de separación de barras o trozos de metal se conecta a un pasaje 78 del fluido de separación de barras o trozos de metal el cual puede ser común a varios montajes 50 de troquel. El pasaje 78, puede ser cualquier ranura u orificio dimensionado adecuadamente, formado sobre la(s) estructura (s) 20, 21 de matriz. El pasaje 78 se comunica con una cámara 79 de presión de fluido de separación de barras o trozos de metal, que puede ser formada dentro de la(s) estructura (s) 20, 21 de matriz. El troquel 52, incluye un orificio 80 de fluido de separación de barras o trozos de metal, el cual atraviesa longitudinalmente a través del troquel 52. El orificio 80 de fluido de separación se origina en la admisión 82 de fluido de separación de barras o tozos de metal, localizado sobre la pared del troquel y termina con una salida 83 en la superficie 55 de trabajo. La admisión 52 de fluido de separación de barras o trozos de metal, puede estar localizada para comunicarse con la cámara 70 de presión de fluido de separación de barras o trozos de metal cuando el troquel 52 está en la posición extendida, de manera que el orificio 80 de fluido de separación puede ser presurizado con el fluido de separación de barras o tozos de metal cuando se desee. La operación del aparato 10 de hidroconformación se describirá ahora. Con referencia a la FIG. 2, el tubo 24 metálico se expande bajo la presión del fluido de hidroconformación conforme a las superficies 22 internas de la cavidad 23 de matriz y en acoplamiento con la superficie 55 de trabajo del troquel, el cual está en la posición retraída. Para mantener un espesor determinado de las paredes del tubo 24 metálico expandido, los pistones 25 hidráulicos se fuerzan hacia el interior uno hacia el otro para crear un flujo de metal dentro del tubo 24 cuando el tubo 24 está siendo expandido . En la FIG. 4, el controlador del troquel o cilindro 56, se activa y dirige el pistón 58 del troquel hacia la posición extendida. Esta acción acciona el troquel 52 desde la posición retraída a la posición extendida después de que el tubo 24 metálico ha sido expandido conforme a las superficies 22 de la matriz, forzando por lo tanto al troquel 52 a través del tubo 24 metálico expandido para perforar un orificio 84 en el tubo 24 metálico expandido, y para formar las barras o trozos de metal 86. El fluido de hidroconformación se mantiene bajo alta presión dentro del tubo 24 metálico expandido para proporcionar el soporte interior al tubo 24 durante la secuencia de perforación del orificio, para prevenir la deformación del tubo 24 metálico expandido, por el troquel 52, en las áreas adyacentes al orificio 84 perforado. Las estructuras 20, 21 de matriz, se mantienen en la posición cerrada, y el tubo 24 metálico expandido mantiene el acoplamiento con la superficie 22 de la cavidad 23 de la matriz. En la posición extendida, el troquel 52 sirve para sellar el orificio 84 que ha sido perforado en el tubo 24, ayudando por lo tanto a mantener el fluido dentro del tubo 24 para inhibir el escape del fluido desde el tubo 24 durante una operación subsecuente de limpieza por fluido de las barras o trozos de metal. La FIG. 5 muestra el troquel 52 en la posición extendida con mas detalle. La entrada o admisión 82 del fluido de separación de las barras o trozos de metal, se comunica con la cámara 79 de presión del fluido de separación de barras o trozos de metal, permitiendo por lo tanto el flujo del fluido de separación de las barras o trozos de metal a través del orificio 80 de separación de las barras o trozos de metal . Con referencia ahora a la FIG. 6, al menos uno de los pistones 25 hidráulicos, es decir, al menos el pistón adyacente al orificio 33 de salida, pero preferiblemente ambos pistones, son movibles fuera del acoplamiento sellado con el (los) extremo (s) del tubo 24 metálico expandido, permitiendo por lo tanto que el fluido de hidroconformación en el tubo se despresurice. Los pistones hidráulicos 25 se posicionan ahora para facilitar el flujo del fluido de limpieza por fluido y remover las barras o trozos de metal 86 del tubo 24. Las estructuras 20, 21 de matriz permanecen en la posición cerrada y el sistema 30 de fluido de limpieza por fluido se comunica con la cavidad 23 del matriz para suministrar el flujo del fluido de limpieza por fluido al interior del tubo 24 metálico expandido . Tipicamente, las barras o trozos de metal 86 pueden permanecer acopladas en la superficie 55 de trabajo extrema del troquel 52. Si este es el caso, la invención proporciona varios medios para separar las barras o trozos de metal 86 de la superficie 55 de trabajo extrema del troquel 52. En una modalidad, las barras o trozos de metal 86 pueden ser separados por la fuerza de la superficie 55 extrema del troquel 52 mediante presurización del sistema 70 de separación de las barras o trozos de metal, el cual fuerza al fluido a través del orificio 80 del fluido y separa las barras o trozos de metal 86 de la superficie 55 de trabajo del troquel 52. Alternativamente, el controlador 56 del troquel, puede ser usado para producir rápidamente un movimiento alternativo del troquel 52, para separar las barras o trozos de metal 86 de la superficie 55 de trabajo del troquel 52. Aún en otra modalidad, las barras o trozos de metal 86 pueden ser separadas por la fuerza de la superficie 55 de trabajo extrema del troquel 52 solamente mediante el flujo rápido del fluido de limpieza por fluido a través del tubo 24 como lo proporciona el sistema 30 de fluido de limpieza por fluido . El circulador 40 del fluido de limpieza por fluido y las lineas 42 de fontanería de conexión proporcionan una velocidad de flujo suficientemente alta del fluido de limpieza por fluido para limpiar por fluido las barras o trozos de metal 86 metal separadas, a través del tubo 24 metálico expandido y para remover las barras o trozos de metal 86 del tubo 24. El fluido de limpieza por fluido fluye a través del orificio 32 de admisión, pasa a través del tubo 24 y lleva las barras o trozos de metal 86 afuera, a través del extremo opuesto del tubo 24 y afuera a través del orificio 33 de salida. El orificio 33 de salida y las lineas 42 de fontanería de conexión se dimensionan de manera adecuada con un diámetro interno suficientemente ancho para permitir el flujo sin obstrucción del fluido de limpieza por fluido y las barras o trozos de metal 86 fuera de la matriz 21. Una vez que las barras o trozos 86 de metal se remueven de la matriz 21, las barras o trozos de metal 86 pueden ser separados del fluido de limpieza por fluido mediante la malla o tamiz 36 en el separador 34 de chatarra, y el fluido puede ser recuperado en el recipiente 38 de fluido. Durante la secuencia del fluido de limpieza por fluido, el troquel 52 se mantiene en la posición extendida para prevenir la fuga del fluido de limpieza por fluido a través del orificio 84 perforado en el tubo 24. Mientras que la invención ha sido ilustrada y descrita en detalle en los dibujos y la descripción anterior, la misma deberá ser considerada como de carácter ilustrativo y no limitante, se entiende que la modalidad preferida ha sido mostrada y descrita y que todos los cambios y modificaciones que se encuentren dentro del ámbito de las reivindicaciones anexas deberán estar protegidas. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones .