WO2022248743A1 - Cilindro de estampación de gas - Google Patents

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WO2022248743A1
WO2022248743A1 PCT/ES2021/070372 ES2021070372W WO2022248743A1 WO 2022248743 A1 WO2022248743 A1 WO 2022248743A1 ES 2021070372 W ES2021070372 W ES 2021070372W WO 2022248743 A1 WO2022248743 A1 WO 2022248743A1
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piston
gas
cylinder
chamber
contact
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PCT/ES2021/070372
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English (en)
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Inventor
Luis Del Teso Diez
Original Assignee
Bikkean Global Services S.L.U.
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/34—Special valve constructions; Shape or construction of throttling passages
    • F16F9/346—Throttling passages in the form of slots arranged in cylinder walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/48—Arrangements for providing different damping effects at different parts of the stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/0209—Telescopic
    • F16F9/0218—Mono-tubular units

Definitions

  • the present invention relates to gas stamping cylinders, which require high forces.
  • gas cylinders are widely known for different applications.
  • its use is known in vehicle doors, which are used to support the weight of said doors or to lift them.
  • These types of cylinders require small forces, so they are generally simple.
  • the cylinders need to withstand high forces. When a die of the press goes down, the cylinder damps this displacement (at least the end of this displacement). The high force is mainly due to the weight of the dies and their displacement (speed).
  • stamping cylinders due to the high forces they require), and they are more complex than those mentioned in the previous paragraph, and although their general basic concept may be similar (a piston that can be moved and that compresses or decompresses a chamber with their displacement), constructively they are very different and have little to do with each other.
  • a stamping damper included a spring that was compressed by the action of the press, and that, when the die returned to its initial position, was decompressed. The greater the force the press had to exert, the greater the dimensions of the spring. This implied a limitation in the maximum force of the presses, since, among other things, they required large spaces and could be also expensive.
  • gas stamping cylinders began to be used as shock absorbers. These stamping cylinders comprise a movable piston, a first chamber with a compressible gas, and a second chamber. The second chamber can comprise a zero volume in the rest position of the piston, which will increase as said piston descends. Both chambers were incommunicado, and gas could not be evacuated from the first chamber to the second chamber.
  • This type of stamping cylinder is commonly known as a single chamber gas stamping cylinder.
  • the use of gas stamping cylinders made it possible to increase the force of the press in comparison with springs, since for the same force as that allowed by a spring, a gas stamping cylinder requires smaller dimensions.
  • stamping gas cylinders single-chamber stamping gas cylinders
  • the piston As the piston descends, the gas pressure in the first chamber of said cylinder increases. This pressure is the force exerted by the cylinder against the displacement of the die.
  • the resistance or force presented by these stamping cylinders (the piston) therefore depends on the diameter of the base of the piston, which is what presses on the gas present in the first chamber.
  • the piston also comprises a rod of a certain diameter, on which the lower die pushes (directly or indirectly, in which case the piece to be stamped would be between them).
  • the piston continues to descend pushed by the die and the pressure in the first chamber increases, which implies a risk if the stamping cylinder fails for any reason or if the gas exceeds a maximum safe pressure for which this cylinder was designed.
  • the piston is also pushed upwards by the pressure present in the first chamber and this pressure causes the piston's rising force to be high (since, as in the piston's descent, it depends of the surface of the base facing the first chamber) and that the piston ascends together with the upper die.
  • this type of stamping cylinders cannot be used satisfactorily in some applications of stamping, since due to this high rising force they could affect the piece just stamped.
  • Gas stamping cylinders with solutions that retard the rise of the piston are also described in EP2735759A1, EP1186795A2 and EP1074759A2, for example.
  • the first two chambers communicate through a path of limited diameter. This limitation causes the gas transfer from the second chamber to the first chamber to be slow, so that the piston rises with a speed less than the descent speed. In this way, it is possible to retard or slow down the rising force of the piston.
  • FIG. 1 shows an evolution F1 of the force exerted by the cylinder in these cases (without considering delay), from the rest position Pr of the piston to the compression position Pe, and from said position of compression Pe to said rest position Pr, for a cylinder that requires a determined force of 10 tons (10 Tn).
  • the cylinder exerts from the beginning (rest position Pr) a force close to the predetermined force (could be equal), and this force F1 continues to increase until the piston reaches the compression position. Pe. The piston then returns to its rest position Pr, decreasing the force to the initial value.
  • WO2020128133A1 discloses a stamping gas cylinder configured to also solve this drawback.
  • the cylinder disclosed in this document comprises a central axis, a main body defining an interior cavity, and a piston adapted to move between a rest position and a compression position.
  • the piston comprises a base and a main rod extending from the base.
  • a first chamber is delimited below the base and a second chamber above said base.
  • the cylinder comprises a release path to communicate the two chambers, and a release device that locks said path in a locked position and is configured to leave said position when the pressure in the first chamber is equal to or greater than a threshold value. predetermined.
  • the release device comprises a spring housed in the piston and in the release path, calibrated as a function of the determined force required in each case.
  • Figure 1 also represents the evolution of the force F2 exerted by said cylinder, for the same case as in the case described above, in such a way that both forces F1 and F2 can be compared.
  • the dimensions of the cylinder are also smaller.
  • the object of the invention is to provide a gas stamping cylinder, as defined in the claims.
  • the gas stamping cylinder of the invention is configured for use in stamping presses, and comprises a central shaft, a main body defining a cylindrical bore, and a piston adapted to move through the bore in a first longitudinal and a second longitudinal direction opposite to the first longitudinal direction, between a rest position and a compression position.
  • the piston comprises a base and a main rod that extends axially from the base, and said main rod comprises an end that protrudes from the main body at least with the piston in the rest position.
  • a gas chamber is delimited below the base of the piston and an additional chamber above the base, and the cylinder comprises a gaseous fluid at least in the gas chamber.
  • the piston comprises at least one contact zone configured to slide on a contact surface of the cylinder during its movement, and a closure element arranged in said contact zone and configured to prevent the passage of gaseous fluid from the gas chamber between said contact zone of the piston and said contact surface.
  • the contact surface comprises at least one recess downstream of the piston, with said piston in the rest position, such that when the contact area of the piston coincides with said recess during its displacement, gaseous fluid present in the gas chamber it is evacuated from said gas chamber through said recess.
  • the closure element ceases to cooperate with the contact surface in the recessed position, in such a way that a path is opened for the passage of gas between said contact area of the piston and said contact surface (through of recess).
  • the gaseous fluid present in the gas chamber is compacted, increasing its pressure.
  • the proposed stamping cylinder thanks to the recess, during said displacement of the piston there is at least one moment in which a path is enabled for the gaseous fluid to evacuate from the gas chamber, thus releasing part of the pressure present in said chamber. of gas at that moment, thus limiting the maximum value that the pressure of said gaseous fluid can reach. This allows you to preset a required or desired maximum value, and by adjusting the position of the recess accordingly, it can be achieved that said stamping cylinder does not exceed said maximum value.
  • Figure 1 shows an example of the evolution of a force exerted by two cylinders of the state of the art, during the displacement of the piston.
  • Figure 2 shows a perspective view of an embodiment of the gas stamping cylinder of the invention.
  • Figure 3 shows a sectional view of an embodiment of the gas stamping cylinder of the invention, with the piston in a rest position.
  • Figure 4 shows a sectional view of the cylinder of Figure 2, with the piston in a compression position.
  • Figure 5 shows a sectional view of the cylinder of Figure 2, with a contact area of the piston coinciding with a recess in a contact surface of said cylinder.
  • Figure 6 is a plan view of the section VI-VI of a main body of the cylinder of Figure 2.
  • Figure 7 shows a sectional view of another embodiment of the gas stamping cylinder of the invention, with a recess extending all the way around a central axis of the cylinder.
  • Figure 8 shows a sectional view of another embodiment of the gas stamping cylinder of the invention, with a plurality of recesses distributed axially and each recess encompassing the entire perimeter around a central axis of the cylinder.
  • Figure 9 shows a sectional view of another embodiment of the gas stamping cylinder of the invention, with the piston comprising two contact zones and with the contact zone arranged lower down coinciding with a recess in the contact surface of said cylinder. .
  • Figure 10 shows a sectional view of the cylinder of Figure 9, with the piston in a position in which neither of the two contact zones coincides with a recess.
  • Figure 11 shows a sectional view of the cylinder of Figure 9, with the piston in a position in which the uppermost contact zone coincides with a recess.
  • Figure 12 shows a sectional view of another embodiment of the gas stamping cylinder of the invention, with the piston comprising two contact zones and with the piston in the rest position.
  • Figure 13 shows a sectional view of another embodiment of the gas stamping cylinder of the invention, with the piston in a rest position.
  • Figure 14 shows a sectional view of the cylinder of Figure 13, with the piston in a compression position.
  • Figure 15 shows an example of the evolution of the force exerted by an embodiment of the cylinder of the invention, during the displacement of the piston.
  • the cylinder 100 of the invention is a gas stamping cylinder, which means that it is configured for stamping applications where high forces are required from the cylinder, such as in stamping presses.
  • cylinder 100 may be configured for stamping presses.
  • An embodiment of cylinder 100 is shown in Figure 2.
  • the cylinder 100 in any of its embodiments, comprises a central axis 100.1, a main body 1 that defines a cylindrical interior cavity delimited by an interior surface 1.3, and a piston 2 adapted to move through the interior cavity between a rest position 2P1 (see figure 3) and a 2P2 compression position (see figure 4).
  • piston 2 moves in a first longitudinal direction 1L (piston 2 descends), while to move towards rest position 2P1, said piston 2 moves in a second, opposite longitudinal direction 2L to the first longitudinal direction 1L (the piston ascends or rises). Both longitudinal directions 1L and 2L are linear directions.
  • the piston 2 comprises a base 2.0 and a main rod 2.1 which extends axially from the base 2.0.
  • the main rod 2.1 has one end that projects from the main body 1 of the cylinder 100, at least with the piston 2 in the rest position 2P1, through a part of said main body 1 opposite a lower base 1.0 of said main body 1.
  • the main rod 2.1 is thus actuated on said end that protrudes by an actuation element not shown in the figures (an upper die of a press, for example), to move it towards the compression position 2P2, and said cylinder 100 offers a force against the displacement.
  • the cylinder 100 comprises, in the cylindrical interior hollow defined in the main body 1 and below the base 2.0 of the piston 2, a gas chamber 1.1 with gaseous fluid inside.
  • the cylinder 100 also comprises an additional chamber 1.2 above said base 2.0, which can comprise a zero volume with the piston 2 in the rest position 2P1 (see example of figure 3), but whose volume increases as the piston descends towards its compression position 2P2.
  • the piston 2 comprises at least one contact zone 2.91, preferably at the base 2.0, configured to slide on a contact surface 3 of the cylinder 100 during its displacement, and the cylinder 100 comprises a closing element 8.1 arranged in said contact zone 2.91 and configured to cooperate with the contact surface 3 and prevent, with said cooperation, the passage of gaseous fluid from the gas chamber 1.1 between said contact area 2.91 of piston 2 and said contact surface 3.
  • a closing element 8.1 arranged in said contact zone 2.91 and configured to cooperate with the contact surface 3 and prevent, with said cooperation, the passage of gaseous fluid from the gas chamber 1.1 between said contact area 2.91 of piston 2 and said contact surface 3.
  • the contact surface 3 comprises at least one recess 3.0 under the piston 2, with said piston 2 in the rest position 2P1, said recess 3.0 comprising a determined axial length 3W, axial being understood as a length extending in a direction parallel to the central axis 100.1 of cylinder 100.
  • the closing element 8.1 stops cooperating with the contact surface 3 and a space is opened between said contact area 2.91 and said contact surface 3 through which gaseous fluid present in gas chamber 1.1 is evacuated from said gas chamber 1.1.
  • the position of the recess 3.0 will be selected based on the force requirements of the manufacturer of the cylinder 100 and/or the final customer of said cylinder 100, that is to say, it will be placed closer or further from piston 2, with said piston 2 in the position of standby 2P1, depending on said requirements (which may include, for example, the desired force for cylinder 100 and/or the desired stroke for piston 2).
  • the axial length 3W of the recess 3.0 is greater than an axial length 2W of the contact zone 2.91 of the piston 2. This fact ensures that the contact zone 2.91, and/or the closing element 8.1, does not cover the recess 3.0 completely in some position of piston 2, making sure that with piston 2 in said position a passage is enabled for the gaseous fluid present in the gas chamber 1.1 (passage between the contact zone 2.9 and the contact surface 3, thanks to the recess 3.0) .
  • the recess 3.0 does not cover the entire perimeter around the central axis 100.1. In these cases, it is allowed that the base 2.0 always has some part leaning against the main body 1 (against the contact surface 3), avoiding the risk of the closing element 8.1 losing its position, for example.
  • the contact surface 3 can comprise a plurality of recesses 3.0 distributed in the same transverse plane, as represented in the example of figure 6, which facilitates the evacuation of gas by enabling a plurality of paths for its evacuation (one per recess 3.0), without affecting the stability of the piston 2 and the closing element 8.1.
  • the contact surface 3 could have a different number of recesses 3.0.
  • said recesses 3.0 can be homogeneously distributed around the central axis 100.1 of the cylinder 100. This would allow the gaseous fluid to be evacuated uniformly around said axis. central 100.1, avoiding that parts of the cylinder 100 are affected more than others and thus avoiding unnecessary deterioration of said cylinder 100 for this reason.
  • the recess 3.0 could be circular, that is, it could cover the entire perimeter around the central axis 100.1, and in this case it would have the central axis 100.1 of the center as its center. cylinder 100. This would make it possible to increase the area through which the gaseous fluid can be evacuated from the gas chamber 1.1, which would facilitate the limitation of the force of the cylinder 100 against the displacement of the actuating element that pushes the piston 2 in the first longitudinal direction 1L, without the need to increase the recess 3W axial length of the recess 3.0.
  • the base 2.0 of said piston 2 would not rest against the main body 1 and there is a risk that the closing element 8.1 detaches from the base. 2.0 and/or that piston 2 becomes unstable.
  • making recesses 3.0 in the contact surface 3 may entail weakening the cylinder 100, or require a greater thickness in the element that comprises said contact surface 3, a casuistry that is eliminated or reduced by making recesses 3.0 that do not cover everything. the perimeter around the central axis 100.1. The fact of minimizing the axial length 3W of the recess 3.0 could also contribute to this reduction or elimination.
  • the contact surface 3 of the cylinder 100 can also comprise a plurality of recesses 3.0 distributed axially with respect to the central axis 100.1 of the cylinder 100, both when a recess 3.0 does not cover the entire angular perimeter (see embodiment of Figures 3 to 5) and when it does (see figure 8). That is, the contact surface 3 can comprise recesses 3.0 at different heights with respect to a lower base 1.0 of the main body 1 (or in different transverse planes).
  • the surface of contact 3 could comprise a plurality of recesses 3.0, in the case of recesses 3.0 that do not cover the entire perimeter around the central axis 100.1 of cylinder 100.
  • said contact zone 2.91 will coincide with a new recess 3.0 (the one located below), opening a new passageway of gaseous fluid and preventing the increase of the force offered by the cylinder 100 against said displacement of the piston 2 despite said additional displacement of said piston 2.
  • the arrangement of the recesses 3.0, at different heights, is previously selected based on of the force requirements of the manufacturer of the cylinder 100 and/or of the end customer of said cylinder 100.
  • piston 2 comprises two contact zones 2.91 and 2.92 axially separated from each other (in other embodiments it could have more contact zones), defining an auxiliary chamber 2.8 between both contact zones.
  • contact 2.91 and 2.92 (inside the cylindrical interior hole defined in the main body 1).
  • the contact surface 3 comprises recesses 3.0 at different heights with respect to the lower base 1.0 of the main body 1 of the cylinder 100.
  • Each contact area 2.91 and 2.92 comprises an associated closure element 8.1 and 8.2, with the previously described function.
  • the closing element 8.2 can be, for example, an O-ring (just like the closing element 8.1).
  • the axial distance between two adjacent recesses 3.0 of the contact surface 3 of the cylinder 100 is different from the axial distance between the two contact zones 2.91 and 2.92 of the piston 2 (different to the distance between the two sealing elements 8.1 and 8.2), preferably greater, so that both contact areas 2.91 and 2.92 do not coincide simultaneously with two recesses 3.0, so that two passageways for gaseous fluids do not open simultaneously.
  • This allows that, when a passageway is opened between the contact area 2.91 arranged below and the contact surface 3, the gaseous fluid that is evacuated from the gas chamber 1.1 is stored in the auxiliary chamber 2.8 (figure 9). .
  • the contact surface 3 can comprise recesses 3.0 at different heights with respect to the lower base 1.0 of the main body 1. These recesses 3.0 can cover the entire the perimeter around the central axis 100.1 of said cylinder 100, or not.
  • the contact surface 3 comprises a recess 3.0 arranged in such a way that, with the piston 2 in the rest position 2P1, the zone contact zone 2.91 that is closer to the lower base 1.0 of the main body 1 (the contact area 2.91 that is lower down) coincides with said recess 3.0, as shown in the embodiment represented in figure 12.
  • the contact surface 3 comprises a plurality of recesses 3.0 at different heights with respect to the lower base 1.0, and said recess 3.0 is the recess 3.0 furthest from said lower base 1.0.
  • the contact surface 3 is the inner surface 1.3 of the main body 1 that delimits the cylindrical inner cavity. In this way, it is sufficient to machine the recesses 3.0 (or the recess 3.0) in said inner surface 1.3 to obtain the described advantages.
  • the cylinder 100 comprises a longitudinal rod 4 attached to the lower base 1.0 of the main body 1 and which it comprises a longitudinal axis 4.1 parallel to the central axis 100.1 of the cylinder 100, or coinciding with said central axis 100.1, and an outer surface 4.2.
  • Said outer surface 4.2 is the contact surface 3 of said cylinder 100.
  • the recess 3.0 (or recesses 3.0) is in said outer surface 4.2, being preferably facing the inner surface 1.3 of the main body 1 of cylinder 100.
  • Having a contact surface 3 in an additional part (the longitudinal rod 4) allows dispensing with the machining of the inner surface 1.3 of the main body 1 to obtain the recesses 3.0, and this is especially advantageous for those cylinders 100 where they cannot be easily accessed. to said inner surface 1.3.
  • the recesses 3.0 (or the recess 3.0) of the longitudinal rod 4 can be made before joining the longitudinal rod 4 to the main body 1 of the cylinder, so that the manufacture of such a cylinder 100 is simple, although it requires using at least one additional element (the longitudinal rod 4).
  • the piston 2 can comprise a housing 2.2 open at the bottom, to house at least partially the longitudinal rod 4. In this way the presence of the longitudinal rod 4 does not affect the displacement of the piston 2.
  • the longitudinal rod 4 is partially housed in the housing 2.2 of piston 2 when said piston 2 is in the rest position 2P1, in such a way as to ensure that piston 2 does not collide with said longitudinal rod 4 when it starts to move in the first longitudinal direction 1L from the rest position 2P1.
  • the piston 2 can comprise a through hole 2.7 that communicates the housing 2.2 with the additional chamber 1.2, so that when the area of action 2.91 coincides with a recess 3.0, the gaseous fluid that is evacuated from the gas chamber 1.1 through said recess 3.0 reaches said additional chamber 1.2 through said through hole 2.7.
  • Said through hole 2.7 is preferably in the base 2.0 of the piston 2, as shown in figures 13 and 14, although it could also be in the main rod 2.1.
  • the piston 2 comprises two contact zones 2.91 and 2.92 and an auxiliary chamber 2.8 between both contact zones 2.91 and 2.92, being the through hole 2.7 associated with the contact zone 2.91 or 2.92 furthest from the gas chamber 1.1 and configured to communicate the auxiliary chamber 2.8 with the additional chamber 1.2.
  • the other contact zone 2.91 or 2.92 will also have an axial length 2W less than the axial length 3W of the recess 3.0 as previously described, to allow the gas that is evacuated from the gas chamber 1.1 to reach the auxiliary chamber 2.8.
  • the advantages of having an auxiliary camera 2.8 described previously are also obtained in these embodiments.
  • the piston 2 can comprise, as shown in the embodiments of figures 2 to 4, at least one path 2.6 that communicates the gas chamber 1.1 with the additional chamber 1.2, comprising the cylinder 100 a blocking element 2.5 housed in said path 2.6 and configured to enable the passage of fluid through said path 2.6 only from the additional chamber 1.2 to the gas chamber 1.1.
  • the ascent of the piston 2 towards its rest position 2P1 is facilitated, once the actuation element (the die of a press, for example) stops acting on said piston 2.
  • the cylinder can include a track 2.6 and a blocking element 2.5 associated with each contact zone 2.91 and 2.92, as shown in figure 12, although it could include a the only path that connects the gas chamber 1.1 with the additional chamber 1.2.
  • the path 2.6 of a contact zone 2.01 serves to communicate the gas chamber 1.1 with the auxiliary chamber 2.8, the other path 2.6 serves to communicate said auxiliary chamber 2.8 with the additional chamber 1.2.
  • Each blocking element 2.5 is configured to allow gas communication from the upper to the lower chamber (from the auxiliary chamber 2.8 to the gas chamber 1.1 in one case, and from the additional chamber 1.2 to the auxiliary chamber 2.8 in the other). case).

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

La invención se refiere a un cilindro que comprende un cuerpo principal (1) que define un hueco interior cilíndrico, un pistón (2) que comprende una base (2.0) y un vástago principal (2.1). En el hueco interior del cuerpo principal (1) se delimita una cámara de gas (1.1) con fluido gaseoso debajo de la base (2.0) del pistón (2). El pistón (2) comprende una zona de contacto (2.91) configurada para deslizarse sobre una superficie de contacto (3) del cilindro (100) durante su desplazamiento, y la superficie de contacto (3) comprende al menos un receso (3.0), de tal manera que cuando la zona de contacto (2.91) del pistón (2) coincide durante su desplazamiento con dicho receso (3.0), fluido gaseoso presente en la cámara de gas (1.1) se evacúa de dicha cámara de gas (1.1) a través de dicho receso (3.0).

Description

“Cilindro de estampación de gas”
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se relaciona con cilindros de estampación de gas, que requieren fuerzas elevadas.
ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA
El uso de cilindros de gas es ampliamente conocido para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, es conocido su uso en puertas de vehículos, que se emplean para soportar el peso de dichas puertas o para elevarlas. Este tipo de cilindros requieren soportar fuerzas pequeñas, por lo que son, por lo general, simples.
En otro tipo de aplicaciones, como el caso de las prensas mecánicas de estampación por ejemplo, los cilindros requieren soportar fuerzas elevadas. Cuando un troquel de la prensa baja, el cilindro amortigua este desplazamiento (al menos el final de este desplazamiento). La fuerza elevada se debe principalmente al peso de los troqueles y a su desplazamiento (velocidad). Este tipo de cilindros son cilindros de estampación (debido a las fuerzas elevadas que requieren), y son más complejos que los mencionados en el párrafo anterior, y aunque su concepto básico general pueda ser similar (un pistón desplazable y que comprime o descomprime una cámara con su desplazamiento), constructivamente son muy diferentes y poco tienen que ver unos con otros.
En su origen, un amortiguador de estampación comprendía un resorte que se comprimía por la acción de la prensa, y que, cuando el troquel retornaba a su posición inicial, se descomprimía. Cuanto mayor era la fuerza que tenía que ejercer la prensa, mayores eran las dimensiones del resorte. Esto implicaba una limitación en la fuerza máxima de las prensas, puesto que, entre otras cosas, requerían grandes espacios y podrían resultar además costosos.
Para evitar esta limitación, se empezaron a emplear cilindros de estampación de gas a modo de amortiguadores. Estos cilindros de estampación comprenden un pistón desplazable, una primera cámara con un gas compresible, y una segunda cámara. La segunda cámara puede comprender un volumen nulo en la posición de reposo del pistón, que irá aumentando a medida que descienda dicho pistón. Ambas cámaras estaban incomunicadas, no pudiendo evacuarse gas de la primera cámara a la segunda cámara. A este tipo de cilindros de estampación se le conoce comúnmente como cilindros de estampación de gas de una cámara. El empleo de cilindros de estampación de gas permitió aumentar la fuerza de la prensa en comparación con los resortes, puesto que para una misma fuerza que la permitida por un resorte un cilindro de estampación de gas requiere unas dimensiones menores.
Pero en este tipo de cilindros de estampación de gas (cilindros de estampación de gas de una cámara), a medida que desciende el pistón la presión del gas de la primera cámara de dicho cilindro aumenta. Esta presión es la fuerza que ejerce el cilindro contra el desplazamiento del troquel. La resistencia o fuerza que presentan estos cilindros de estampación (el pistón) depende por lo tanto del diámetro de la base del pistón, que es la que presiona sobre el gas presente en la primera cámara. El pistón comprende también un vástago de un determinado diámetro, sobre el que empuja el troquel inferior (de manera directa o indirecta, caso en el que la pieza a estampar estaría entre ambos).
A medida que el troquel sigue descendiendo, el pistón sigue descendiendo empujado por el troquel y la presión en la primera cámara aumenta, lo que implica un riesgo si el cilindro de estampación falla por algún motivo o si el gas supera una presión máxima de seguridad para la que estaba diseñado este cilindro. Además, una vez el troquel empieza a retroceder, el pistón es empujado también hacia arriba por la presión presente en la primera cámara y esta presión provoca que la fuerza de subida del pistón sea elevada (ya que al igual que en la bajada del pistón depende de la superficie de la base enfrentad a la primera cámara) y que el pistón ascienda junto con el troquel superior. De esta manera, además de tener una presión elevada en la primera cámara durante la bajada, este tipo de cilindros de estampación no puede emplearse satisfactoriamente en algunas aplicaciones de estampación, puesto que debido a esta fuerza de subida elevada podrían afectar a la pieza recién estampada.
Es posible encontrar cilindros de estampación de gas donde no hay dos cámaras incomunicadas como tal, como es el caso del cilindro de estampación divulgado en US5823513A, por ejemplo. En este caso, tanto la fuerza de bajada como de subida depende del diámetro del vástago del pistón, evitándose el riesgo mencionado anteriormente. Sin embargo, debido a que la fuerza de bajada que presentan los cilindros de dos cámaras comunicadas no son elevadas, estos cilindros tampoco son adecuados para algunas aplicaciones.
Otros cilindros tratan de solventar ambos inconvenientes. En este tipo de cilindros se mantiene la fuerza elevada tanto en la bajada como en la subida del pistón, pero se retarda dicha subida. De esta manera, cuando el pistón empieza a ascender ha habido tiempo para evacuar la pieza de la posición donde podría ser afectada por el pistón por ejemplo, de tal manera que aunque se mantenga una fuerza elevada de subida, dicha fuerza no afecta a dicha pieza.
Cilindros de estampación de gas con soluciones que retardan la subida del pistón se describen también en EP2735759A1, EP1186795A2 y EP1074759A2, por ejemplo. En estos cilindros de estampación de gas, cuando el troquel superior comienza su retroceso, el primer ambas cámaras se comunican a través de un camino de diámetro limitado. Esta limitación provoca que la transferencia de gas desde la segunda cámara a la primera cámara sea lenta, de manera que el pistón sube con una velocidad inferior a la velocidad de descenso. De esta manera, se consigue retardar o ralentizar la fuerza de subida del pistón.
El cilindro de estampación de gas tiene que ejercer una fuerza determinada contra el desplazamiento del troquel superior, durante el descenso de dicho troquel superior, por lo que este tipo de cilindros presenta el inconveniente de que la fuerza final que ejerce el cilindro supera con creces la fuerza determinada, puesto que la presión en la primera cámara aumenta a medida que el pistón desciende. En la figura 1 se muestra una evolución F1 de la fuerza que ejerce el cilindro en estos casos (sin considerar retardo), desde la posición de reposo Pr del pistón hasta la posición de compresión Pe, y desde dicha posición de compresión Pe a dicha posición de reposo Pr, para un cilindro al que se le requiere una fuerza determinada de 10 toneladas (10 Tn).
Como se puede ver en la figura 1, el cilindro ejerce desde el principio (posición de reposo Pr) una fuerza cercana a la fuerza predeterminada (podría ser igual), y esta fuerza F1 sigue aumentando hasta que el pistón llega a la posición de compresión Pe. El pistón retrocede después a su posición de reposo Pr, disminuyendo la fuerza hasta el valor inicial.
WO2020128133A1, del propio solicitante, divulga un cilindro de estampación de gas configurado para solventar también este inconveniente. El cilindro divulgado en este documento comprende un eje central, un cuerpo principal que define un hueco interior, y un pistón adaptado para desplazarse entre una posición de reposo y una posición de compresión. El pistón comprende una base y un vástago principal que se extiende a partir de la base. En el hueco interior del cuerpo principal se delimita una primera cámara debajo de la base y una segunda cámara encima de dicha base. El cilindro comprende un camino de liberación para comunicar las dos cámaras, y un dispositivo de liberación que bloquea dicho camino en una posición de bloqueo y que está configurado para abandonar dicha posición cuando la presión en la primera cámara es igual o superior a un valor umbral predeterminado. De esta manera, cuando la fuerza del cilindro llega al umbral predeterminado (posición Pt del pistón), se libera gas de la primera cámara hacia la segunda cámara, impidiendo que la fuerza ejercida por dicho cilindro supere dicho valor. Para ello, el dispositivo de liberación comprende un resorte alojado en el pistón y en el camino de liberación, tarado en función de la fuerza determinada requerida en cada caso. En la figura 1 se representa también la evolución de la fuerza F2 ejercida por dicho cilindro, para el mismo caso que en el caso descrito anteriormente, de tal manera que pueden compararse ambas fuerzas F1 y F2. Además, hay que indicar que en este caso al menos por tener una fuerza máxima inferior, las dimensiones del cilindro son también menores.
EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es el de proporcionar un cilindro de estampación de gas, según se define en las reivindicaciones. El cilindro de estampación de gas de la invención está configurado para emplearse en prensas de estampación, y comprende un eje central, un cuerpo principal que define un hueco interior cilindrico, y un pistón adaptado para desplazarse por el hueco interior en una primera dirección longitudinal y una segunda dirección longitudinal opuesta a la primera dirección longitudinal, entre una posición de reposo y una posición de compresión. El pistón comprende una base y un vástago principal que se extiende axialmente a partir de la base, y dicho vástago principal comprende un extremo que sobresale del cuerpo principal al menos con el pistón en la posición de reposo.
En el hueco interior del cuerpo principal, se delimita una cámara de gas debajo de la base del pistón y una cámara adicional encima de la base, y el cilindro comprende un fluido gaseoso al menos en la cámara de gas.
El pistón comprende al menos una zona de contacto configurada para deslizarse sobre una superficie de contacto del cilindro durante su desplazamiento, y un elemento de cierre dispuesto en dicha zona de contacto y configurado para impedir el paso de fluido gaseoso de la cámara de gas entre dicha zona de contacto del pistón y dicha superficie de contacto.
La superficie de contacto comprende al menos un receso aguas abajo del pistón, con dicho pistón en la posición de reposo, de tal manera que cuando la zona de contacto del pistón coincide durante su desplazamiento con dicho receso, fluido gaseoso presente en la cámara de gas se evacúa de dicha cámara de gas a través de dicho receso. En esta posición, el elemento de cierre deja de cooperar con la superficie de contacto en la posición de receso, de tal manera que se abre una vía para el paso de gas entre dicha zona de contacto del pistón y dicha superficie de contacto (a través del receso).
A medida que el pistón desciende, el fluido gaseoso presente en la cámara de gas se compacta aumentando su presión. Con el cilindro de estampación propuesto, gracias al receso, durante dicho desplazamiento del pistón hay al menos un momento en que se habilita un camino para que el fluido gaseoso se evacúe de la cámara de gas, liberándose así parte de la presión presente en dicha cámara de gas en ese momento, y limitándose así el valor máximo al que puede llegar la presión de dicho fluido gaseoso. Esto permite prefijar un valor máximo requerido o deseado, y ajustando la posición del receso de la manera adecuada, se puede conseguir que dicho cilindro de estampación no supere dicho valor máximo.
Por lo tanto, con el cilindro de estampación de gas propuesto se asegura que dicho cilindro de estampación presenta la fuerza requerida a la misma vez que se evita que dicha fuerza sobrepase, al menos en exceso, la fuerza requerida durante el desplazamiento de dicho pistón. Además, se consigue de una manera sencilla y fácil de fabricar, sin necesidad de emplear elementos que pudieran complicar el montaje y/o fabricación del diseño.
Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra un ejemplo de la evolución de una fuerza ejercida por dos cilindros del estado de la técnica, durante el desplazamiento del pistón.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una realización del cilindro de estampación de gas de la invención.
La figura 3 muestra una vista en sección de una realización del cilindro de estampación de gas de la invención, con el pistón en una posición de reposo.
La figura 4 muestra una vista en sección del cilindro de la figura 2, con el pistón en una posición de compresión.
La figura 5 muestra una vista en sección del cilindro de la figura 2, con una zona de contacto del pistón coincidiendo con un receso de una superficie de contacto de dicho cilindro.
La figura 6 es una vista en planta de la sección VI-VI de un cuerpo principal del cilindro de la figura 2. La figura 7 muestra una vista en sección de otra realización del cilindro de estampación de gas de la invención, con un receso que abarca todo el perímetro alrededor de un eje central del cilindro.
La figura 8 muestra una vista en sección de otra realización del cilindro de estampación de gas de la invención, con una pluralidad de recesos distribuidos axialmente y abarcado, cada receso, todo el perímetro alrededor de un eje central del cilindro.
La figura 9 muestra una vista en sección de otra realización del cilindro de estampación de gas de la invención, con el pistón comprendiendo dos zonas de contacto y con la zona de contacto dispuesta más abajo coincidiendo con un receso de la superficie de contacto de dicho cilindro.
La figura 10 muestra una vista en sección del cilindro de la figura 9, con el pistón en una posición en la que ninguno de las dos zonas de contacto coincide con un receso.
La figura 11 muestra una vista en sección del cilindro de la figura 9, con el pistón en una posición en la que la zona de contacto dispuesta más arriba coincide con un receso.
La figura 12 muestra una vista en sección de otra realización del cilindro de estampación de gas de la invención, con el pistón comprendiendo dos zonas de contacto y con el pistón en la posición de reposo.
La figura 13 muestra una vista en sección de otra realización del cilindro de estampación de gas de la invención, con el pistón en una posición de reposo.
La figura 14 muestra una vista en sección del cilindro de la figura 13, con el pistón en una posición de compresión.
La figura 15 muestra un ejemplo de la evolución de la fuerza ejercida por una realización del cilindro de la invención, durante el desplazamiento del pistón. EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El cilindro 100 de la invención es un cilindro de estampación de gas, lo que implica que está configurado para las aplicaciones de estampación donde se requiere que el cilindro ofrezca fuerzas elevadas, como por ejemplo en prensas de estampación. Así, el cilindro 100 puede estar configurado para prensas de estampación. En la figura 2 se muestra una realización del cilindro 100.
El cilindro 100, en cualquiera de sus realizaciones, comprende un eje central 100.1, un cuerpo principal 1 que define un hueco interior cilindrico delimitado por una superficie interior 1.3, y un pistón 2 adaptado para desplazarse por el hueco interior entre una posición de reposo 2P1 (ver figura 3) y una posición de compresión 2P2 (ver figura 4). Para desplazarse hacia la posición de compresión 2P2, el pistón 2 se desplaza en una primera dirección longitudinal 1L (el pistón 2 desciende), mientras que para desplazarse hacia la posición de reposo 2P1, dicho pistón 2 se desplaza en una segunda dirección longitudinal 2L opuesta a la primera dirección longitudinal 1L (el pistón asciende o sube). Ambas direcciones longitudinales 1 L y 2L son direcciones lineales.
El pistón 2 comprende una base 2.0 y un vástago principal 2.1 que se extiende axialmente a partir de la base 2.0. El vástago principal 2.1 tiene un extremo que sobresale del cuerpo principal 1 del cilindro 100 al menos con el pistón 2 en la posición de reposo 2P1, por una parte de dicho cuerpo principal 1 opuesta a una base inferior 1.0 de dicho cuerpo principal 1. El vástago principal 2.1 es así actuado sobre dicho extremo que sobresale por un elemento de actuación no representado en las figuras (un troquel superior de una prensa por ejemplo, por ejemplo), para desplazarlo hacia la posición de compresión 2P2, y dicho cilindro 100 ofrece una fuerza contraria a dicho desplazamiento.
En cualquiera de las realizaciones, el cilindro 100 comprende, en el hueco interior cilindrico definido en el cuerpo principal 1 y debajo de la base 2.0 del pistón 2, una cámara de gas 1.1 con fluido gaseoso en su interior. En dicho hueco, el cilindro 100 comprende además una cámara adicional 1.2 encima de dicha base 2.0, que puede comprender un volumen nulo con el pistón 2 en la posición de reposo 2P1 (ver ejemplo de la figura 3), pero cuyo volumen aumenta a medida que el pistón desciende hacia su posición de compresión 2P2.
El pistón 2 comprende al menos una zona de contacto 2.91, preferentemente en la base 2.0, configurada para deslizarse sobre una superficie de contacto 3 del cilindro 100 durante su desplazamiento, y el cilindro 100 comprende un elemento de cierre 8.1 dispuesto en dicha zona de contacto 2.91 y configurado para cooperar con la superficie de contacto 3 e impedir, con dicha cooperación, el paso de fluido gaseoso de la cámara de gas 1.1 entre dicha zona de contacto 2.91 del pistón 2 y dicha superficie de contacto 3. De esta manera, a medida que el pistón 2 desciende hacia la posición de compresión 2P2 el volumen de la cámara de gas 1.1 disminuye y el fluido gaseoso presente en dicha cámara de gas 1.1 se comprime, aumentándose la fuerza que ejerce el cilindro 100 en contra de dicho desplazamiento. La cámara de gas 1.1 está delimitada por la base 2.0 del pistón 2 y la parte de la superficie interior 1.3 de dicho cuerpo principal 1 debajo de la base 2.0, por lo que dicha cooperación impide esta evacuación de gas. El elemento de cierre 8.1 puede ser una junta tórica.
La superficie de contacto 3 comprende al menos un receso 3.0 debajo del pistón 2, con dicho pistón 2 en la posición de reposo 2P1, comprendiendo dicho receso 3.0 una longitud axial 3W determinada, entendiéndose por axial una longitud que se extiende en una dirección paralela al eje central 100.1 del cilindro 100. De esta manera, cuando la zona de contacto 2.91 del pistón 2 coincide al menos parcialmente con dicho receso 3.0 (posición 2P3), y al menos durante el desplazamiento de dicho pistón 2 en la primera dirección longitudinal 1L, el elemento de cierre 8.1 deja de cooperar con la superficie de contacto 3 y se abre un espacio entre dicha zona de contacto 2.91 y dicha superficie de contacto 3 por el que fluido gaseoso presente en la cámara de gas 1.1 se evacúa de dicha cámara de gas 1.1. Esto implica una liberación en la presión del gas (ver flecha en la figura 5, por ejemplo), lo que interrumpe o frena el aumento de la presión de dicho fluido gaseoso (e incluso podría provocar que dicha presión descienda) y limita, por lo tanto, la fuerza máxima que ofrece el cilindro 100 contra el desplazamiento del pistón 2 en la primera dirección longitudinal 1L. La posición del receso 3.0 se seleccionará en función de los requerimientos de fuerza del fabricante del cilindro 100 y/o del cliente final de dicho cilindro 100, es decir se pondrá más cerca o lejos del pistón 2, con dicho pistón 2 en la posición de reposo 2P1, en función de dichos requerimientos (que pueden incluir, por ejemplo, la fuerza deseada para el cilindro 100 y/o el recorrido deseado para el pistón 2).
Mientras el gas presente en la cámara de gas 1.1 se evacúa en el cilindro 100 se tiene a igualar las presiones en la cámara de gas 1.1 y en la cámara adicional 1.2, lo que puede implicar una disminución en la fuerza ejercida por el cilindro 100. Sin embargo, como el pistón 2 sigue su recorrido y a una velocidad determinada, el tiempo en el que está habilitado dicho paso de gas es muy limitado, y en la práctica está disminución de la fuerza es despreciable.
En el contexto de la invención, cuando se dice que la zona de contacto 2.91 del pistón 2 coincide con el receso 3.0 hay que interpretar una coincidencia transversal al eje central 100.1 del cilindro 100, es decir, cuando coinciden en un plano que es transversal a dicho eje central 100.1.
La longitud axial 3W del receso 3.0 es mayor que una longitud axial 2W de la zona de contacto 2.91 del pistón 2. Este hecho asegura que la zona de contacto 2.91, y/o el elemento de cierre 8.1, no tape el receso 3.0 completamente en alguna posición del pistón 2, asegurándose que con el pistón 2 en dicha posición se habilita un paso para el fluido gaseoso presente en la cámara de gas 1.1 (paso entre la zona de contacto 2.9 y la superficie de contacto 3, gracias al receso 3.0).
Preferentemente, el receso 3.0 no abarca todo el perímetro alrededor del eje central 100.1. En estos casos se permite que la base 2.0 siempre tenga alguna parte apoyándose contra el cuerpo principal 1 (contra la superficie de contacto 3), evitándose el riesgo a que el elemento de cierre 8.1 pierda su posición, por ejemplo. Preferentemente, además, en el caso de que un receso 3.0 no abarque todo el perímetro alrededor del eje central 100.1, la superficie de contacto 3 puede comprender una pluralidad de recesos 3.0 distribuidos en el mismo plano transversal, tal y como se representa en el ejemplo de la figura 6, lo que facilita la evacuación de gas al habilitarse una pluralidad de caminos para su evacuación (uno por receso 3.0), sin que ello repercuta en la estabilidad del pistón 2 y del elemento de cierre 8.1. En esta figura 6 se representan tres recesos 3.0 en el mismo plano transversal, pero la superficie de contacto 3 pudiera tener un numero de recesos 3.0 diferente. Cuando la superficie de contacto 3 comprende una pluralidad de recesos 3.0 distribuidos en el mismo plano transversal, dichos recesos 3.0 pueden estar distribuidos homogéneamente alrededor del eje central 100.1 del cilindro 100. Esto permitiría que el fluido gaseoso se evacúa de manera uniforme alrededor de dicho eje central 100.1, evitándose que partes del cilindro 100 se vean afectadas más que otras y evitándose así deterioros innecesarios de dicho cilindro 100 por este motivo.
En otras realizaciones, como en la mostrada a modo de ejemplo en la figura 7, el receso 3.0 podría ser circular, es decir, podría abarcar todo el perímetro alrededor del eje central 100.1, y en este caso tendría como centro el eje central 100.1 del cilindro 100. Esto permitiría aumentar el área por el que el fluido gaseoso puede evacuarse de la cámara de gas 1.1, lo que facilitaría la limitación de la fuerza del cilindro 100 en contra del desplazamiento del elemento de actuación que empuja el pistón 2 en la primera dirección longitudinal 1L, sin necesidad de aumentar en receso la longitud axial 3W del receso 3.0. Sin embargo, en la posición del pistón 2 en la que se habilita este paso para el gas la base 2.0 de dicho pistón 2 no apoyaría contra el cuerpo principal 1 y se corre el riesgo de que el elemento de cierre 8.1 se desprenda de la base 2.0 y/o de que el pistón 2 se inestabilice.
En líneas generales, el realizar recesos 3.0 en la superficie de contacto 3 puede conllevar debilitar el cilindro 100, o requerir un grosor mayor en el elemento que comprende dicha superficie de contacto 3, casuística que se elimina o disminuye haciendo recesos 3.0 que no abarquen todo el perímetro alrededor del eje central 100.1. El hecho de minimizar la longitud axial 3W del receso 3.0 podría contribuir también a esta disminución o eliminación.
La superficie de contacto 3 del cilindro 100 puede comprender además una pluralidad de recesos 3.0 distribuidos axialmente con respecto al eje central 100.1 del cilindro 100, tanto cuando un receso 3.0 no abarca todo el perímetro angular (ver realización de las figuras 3 a 5) como cuando sí lo hace (ver figura 8). Es decir, la superficie de contacto 3 puede comprender recesos 3.0 a diferentes alturas con respecto a una base inferior 1.0 del cuerpo principal 1 (o en planos transversales diferentes).
Como se ha descrito anteriormente, además, en cada plano transversal la superficie de contacto 3 podría comprender una pluralidad de recesos 3.0, en el caso de recesos 3.0 que no abarcan todo el perímetro alrededor del eje central 100.1 del cilindro 100. De esta manera, si el pistón 2 sigue desplazándose en la primera dirección longitudinal 1L después de que el primer receso 3.0 y la zona de contacto 2.91 coincidan y tras cerrarse una vía de paso para el fluido gaseoso, durante dicho desplazamiento dicha zona de contacto 2.91 coincidirá con un nuevo receso 3.0 (el situado debajo), abriéndose una nueva vía para el paso de fluido gaseoso e impidiéndose el aumento de la fuerza que ofrece el cilindro 100 en contra de dicho desplazamiento del pistón 2 a pesar de dicho desplazamiento adicional de dicho pistón 2. La disposición de los recesos 3.0, a diferentes alturas, se selecciona previamente en función de los requerimientos de fuerza del fabricante del cilindro 100 y/o del cliente final de dicho cilindro 100.
En algunas realizaciones, como la mostrada en las figuras 9 a 11, el pistón 2 comprende dos zonas de contacto 2.91 y 2.92 separadas entre sí axialmente (en otras realizaciones podría tener más zonas de contacto), definiéndose una cámara auxiliar 2.8 entre ambas zonas de contacto 2.91 y 2.92 (dentro del hueco interior cilindrico definido en el cuerpo principal 1). En estas realizaciones, preferentemente, la superficie de contacto 3 comprende recesos 3.0 a diferentes alturas con respecto a la base inferior 1.0 del cuerpo principal 1 del cilindro 100. Cada zona de contacto 2.91 y 2.92 comprende un elemento de cierre 8.1 y 8.2 asociado, con la función previamente descrita. El elemento de cierre 8.2 puede ser, por ejemplo, una junta tórica (al igual que el elemento de cierre 8.1). En el caso de haber una pluralidad de recesos 3.0 distribuidos axialmente, la distancia axial entre dos recesos 3.0 contiguos de la superficie de contacto 3 del cilindro 100 es diferente a la distancia axial entre las dos zonas de contacto 2.91 y 2.92 del pistón 2 (diferente a la distancia entre los dos elementos de estanqueidad 8.1 y 8.2), preferentemente mayor, de manera que ambas zonas de contacto 2.91 y 2.92 no coincidan simultáneamente con dos recesos 3.0, para que no se abran dos vías de paso para fluidos gaseosos simultáneamente. Esto permite que, cuando se abre una vía de paso entre la zona de contacto 2.91 dispuesta más abajo y la superficie de contacto 3, el fluido gaseoso que se evacúa de la cámara de gas 1.1 se almacene en la cámara auxiliar 2.8 (figura 9). Si el pistón 2 sigue descendiendo, la primera zona de contacto 2.91 deja de coincidir con el receso 3.0 y el fluido sigue almacenado en la cámara auxiliar 2.8 (figura 10), hasta que la segunda zona de contacto 2.92 coincida con un receso 3.0. con el pistón 2 en esta posición el elemento de cierre 8.2 no coopera con la superficie de contacto y se abre, por lo tanto, una vía de paso para el gas, que se evacúa de la cámara auxiliar 2.8 a la cámara adicional 1.2 (figura 11).
La presencia de dos zonas de contacto 2.91 y 2.92 como las descritas permite tener la base 2.0 del pistón 2 cooperando con la superficie de contacto 3 en todo momento (con la primera zona de contacto 2.91, con la segunda zona de contacto 2.92 o con ambas zonas de contacto 2.91 y 2.92), lo que permite un desplazamiento del pistón 2 como si no existieran recesos 3.0 en la superficie de contacto 3. Durante la bajada del pistón 2 siempre ejerce una fuerza dependiente de la base 2.0, al pasar el gas de la cámara de gas 1.1 a la cámara auxiliar 2.8 en vez de directamente a la cámara de gas 1.1, por lo que el cilindro 100 no disminuye el valor de su fuerza al abrirse el paso de gas desde la cámara de gas 1.1.
En algunas realizaciones en las que el pistón 2 comprende una pluralidad de zonas de contacto 2.91 y 2.92, la superficie de contacto 3 puede comprender recesos 3.0 a diferentes alturas con respecto a la base inferior 1.0 del cuerpo principal 1. Estos recesos 3.0 pueden abarcar todo el perímetro alrededor del eje central 100.1 de dicho cilindro 100, o no.
En algunas realizaciones en las que el pistón 2 comprende una pluralidad de zonas de contacto 2.91 y 2.92, preferentemente, la superficie de contacto 3 comprende un receso 3.0 dispuesto de tal manera que, con el pistón 2 en la posición de reposo 2P1, la zona de contacto 2.91 que está más cerca de la base inferior 1.0 del cuerpo principal 1 (la zona de contacto 2.91 que está más abajo) coincide con dicho receso 3.0, tal y como se muestra en la realización representada en la figura 12. En este caso la superficie de contacto 3 comprende una pluralidad de recesos 3.0 a diferentes alturas con respecto a la base inferior 1.0, y dicho receso 3.0 es el receso 3.0 más alejado de dicha base inferior 1.0.
En algunas realizaciones, como en las mostradas en las figuras 2 a 12, la superficie de contacto 3 es la superficie interior 1.3 del cuerpo principal 1 que delimita el hueco interior cilindrico. De esta manera es suficiente con mecanizar los recesos 3.0 (o el receso 3.0) en dicha superficie interior 1.3 para obtener las ventajas descritas.
En otras realizaciones, como en la mostrada en las figuras 13 y 14, el cilindro 100 comprende un vástago longitudinal 4 unido a la base inferior 1.0 del cuerpo principal 1 y que comprende un eje longitudinal 4.1 paralelo al eje central 100.1 del cilindro 100, o coincidente con dicho eje central 100.1, y una superficie exterior 4.2. Dicha superficie exterior 4.2 es la superficie de contacto 3 de dicho cilindro 100. Así, el receso 3.0 (o recesos 3.0) está en dicha superficie exterior 4.2, estando preferentemente enfrentado a la superficie interior 1.3 del cuerpo principal 1 del cilindro 100.
Tener una superficie de contacto 3 en una pieza adicional (el vástago longitudinal 4) permite prescindir del mecanizado de la superficie interior 1.3 del cuerpo principal 1 para obtener los recesos 3.0, y esto es especialmente ventajoso para aquellos cilindros 100 donde no se pueda acceder fácilmente a dicha superficie interior 1.3. Los recesos 3.0 (o el receso 3.0) del vástago longitudinal 4 se pueden realizar antes de unir el vástago longitudinal 4 al cuerpo principal 1 del cilindro, por lo que la fabricación de un cilindro 100 así es sencilla, si bien requiere emplear al menos un elemento adicional (el vástago longitudinal 4).
En estas realizaciones, el pistón 2 puede comprender un alojamiento 2.2 abierto en su parte inferior, para alojar al menos parcialmente el vástago longitudinal 4. De esta manera la presencia del vástago longitudinal 4 no afecta al desplazamiento del pistón 2. Preferentemente, el vástago longitudinal 4 está alojado parcialmente en el alojamiento 2.2 del pistón 2 cuando dicho pistón 2 está en la posición de reposo 2P1, de tal manera que se asegura que el pistón 2 no choque con dicho vástago longitudinal 4 cuando empieza a desplazarse en la primera dirección longitudinal 1L desde la posición de reposo 2P1.
El pistón 2 puede comprender un orificio pasante 2.7 que comunica el alojamiento 2.2 con la cámara adicional 1.2, de manera que cuando la zona de actuación 2.91 coincide con un receso 3.0, el fluido gaseoso que se evacúa de la cámara de gas 1.1 a través de dicho receso 3.0 llega a dicha cámara adicional 1.2 a través de dicho orificio pasante 2.7. Esto asegura de una manera sencilla la evacuación de dicho fluido gaseoso de dicha cámara de gas 1.1. Dicho orificio pasante 2.7 está preferentemente en la base 2.0 del pistón 2, como se muestra en las figuras 13 y 14, aunque podría estar también en el vástago principal 2.1.
En otras realizaciones no representadas en las figuras, en las que el cilindro 100 comprende un vástago longitudinal 4 como el descrito, el pistón 2 comprende dos zonas de contacto 2.91 y 2.92 y una cámara auxiliar 2.8 entre ambas zonas de contacto 2.91 y 2.92, estando el orificio pasante 2.7 asociado a la zona de contacto 2.91 o 2.92 más alejada de la cámara de gas 1.1 y configurado para comunicar la cámara auxiliar 2.8 con la cámara adicional 1.2. La otra zona de contacto 2.91 o 2.92 también tendrá una longitud axial 2W inferior a la longitud axial 3W del receso 3.0 como se ha descrito previamente, para permitir que el gas que se evacúa de la cámara de gas 1.1 llegue a la cámara auxiliar 2.8. Las ventajas de tener una cámara auxiliar 2.8 descritas previamente se obtienen también en estas realizaciones.
En cualquiera de las realizaciones del cilindro 100, el pistón 2 puede comprender, tal y como se muestra en las realizaciones de las figuras 2 a 4, al menos un camino 2.6 que comunica la cámara de gas 1.1 con la cámara adicional 1.2, comprendiendo el cilindro 100 un elemento de bloqueo 2.5 alojado en dicho camino 2.6 y configurado para habilitar el paso de fluido a través de dicho camino 2.6 únicamente desde la cámara adicional 1.2 a la cámara de gas 1.1. De esta manera se facilita la subida del pistón 2 hacia su posición de reposo 2P1, una vez el elemento de actuación (el troquel de una prensa, por ejemplo) deja de actuar sobre dicho pistón 2. En particular, provoca que durante el retroceso del pistón 2 el cilindro ofrezca una fuerza debido al diámetro del vástago 2.1 del pistón 2 y no de la base 2.0 como ocurre cuando el pistón 2 desciende, por lo que durante el retroceso la fuerza F100 que ejerce el cilindro 100 desciende con respecto a la que ejerce cuando el pistón 2 desciende, tal y como se representa en la figura 15. Una vez que el pistón 2 retrocede a la posición de reposo 2P1, cuando empieza de nuevo a descender la fuerza depende del diámetro de la base 2.0 de nuevo, por lo que el cilindro 100 empieza ejerciendo una fuerza F100 más elevada que la que ejercía al llegar el pistón 2 a la posición de reposo 2P1.
En las realizaciones que comprenden dos zonas de actuación 2.91 y 2.92, el cilindro puede comprender un camino 2.6 y un elemento de bloqueo 2.5 asociados a cada zona de contacto 2.91 y 2.92, tal y como se muestra en la figura 12, aunque podría comprender un único camino que comunica la cámara de gas 1.1 con la cámara adicional 1.2. El camino 2.6 de una zona de contacto 2.01 sirve para comunicar la cámara de gas 1.1 con la cámara auxiliar 2.8, el otro camino 2.6 sirve para comunicar dicha cámara auxiliar 2.8 con la cámara adicional 1.2. Cada elemento de bloqueo 2.5 está configurado para permitir la comunicación de gas desde la cámara superior a la inferior (desde la cámara auxiliar 2.8 a la cámara de gas 1.1 en un caso, y desde la cámara adicional 1.2 a la cámara auxiliar 2.8 en el otro caso).

Claims

REIVINDICACIONES
1. Cilindro de estampación de gas configurado para prensas de estampación, comprendiendo el cilindro (100) un eje central (100.1), un cuerpo principal (1) que define un hueco interior cilindrico, y un pistón (2) adaptado para desplazarse por el hueco interior en una primera dirección longitudinal (1L) y una segunda dirección longitudinal (2L) opuesta a la primera dirección longitudinal (1L), entre una posición de reposo (2P1) y una posición de compresión (2P2), comprendiendo el pistón (2) una base (2.0) y un vástago principal (2.1) que se extiende axialmente a partir de la base (2.0) y comprendiendo dicho vástago principal (2.1) un extremo que sobresale del cuerpo principal (1) del cilindro (100) al menos con el pistón (2) en la posición de reposo (2P1), comprendiendo el cilindro (100), en el hueco interior cilindrico definido en el cuerpo principal (1), una cámara de gas (1.1) con fluido gaseoso en su interior debajo de la base (2.0) del pistón (2) y una cámara adicional (1.2) encima de dicha base (2.0), y comprendiendo el pistón (2) al menos una zona de contacto (2.91) configurada para deslizarse sobre una superficie de contacto (3) del cilindro (100) durante su desplazamiento, y comprendiendo el cilindro (100) un elemento de cierre (8.1) dispuesto en dicha zona de contacto (2.91) y configurado para cooperar con la superficie de contacto (3) durante el desplazamiento del pistón (2) e impedir, con dicha cooperación, el paso de fluido gaseoso de la cámara de gas (1.1) entre dicha zona de contacto (2.91) del pistón (2) y dicha superficie de contacto (3), caracterizado porque la superficie de contacto (3) comprende al menos un receso (3.0) debajo del pistón (2), con dicho pistón (2) en la posición de reposo (2P1), de tal manera que cuando la zona de contacto (2.91) del pistón (2) coincide durante su desplazamiento con dicho receso (3.0), al menos parcialmente, el elemento de cierre (8.1) deja de cooperar con dicha superficie de contacto (3) con dicha zona de contacto (2.91) del pistón (2) en dicha posición, y se abre una vía para la evacuación del fluido gaseoso de la cámara de gas (1) entre dicha zona de contacto (2.9) y dicha superficie de contacto (3).
2. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 1, en donde el receso (3.0) comprende una longitud axial (3W) mayor que una longitud axial (2W) de la zona de contacto (2.91) del pistón (2).
3. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 1 o 2, en donde el receso (3.0) no abarca todo el perímetro del cuerpo principal (1) alrededor del eje central (100.1) del cilindro (100).
4. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 3, en donde la superficie de contacto (3) comprende una pluralidad de recesos (3.0) en un mismo plano transversal.
5. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 4, en donde la pluralidad de recesos (3.0) en un mismo plano transversal están distribuidos homogéneamente alrededor del eje central (100.1).
6. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 1 o 2, en donde el receso (3.0) es circular y tiene el eje central (100.1) del cilindro (100) como centro.
7. Cilindro de estampación de gas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la superficie de contacto (3) comprende una pluralidad de recesos (3.0) distribuidos axialmente con respecto al eje central (100.1) del cilindro (100).
8. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 7, en donde el pistón (2) comprende al menos dos zonas de contacto (2.91, 2.92) separadas entre sí axialmente y cada zona de contacto (2.91, 2.92) comprende un elemento de cierre (8.1, 8.2) asociado, comprendiendo el cilindro (100) una cámara auxiliar (2.8) en el interior del cuerpo principal (1) entre ambas zonas de contacto (2.91, 2.92).
9. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 8, en donde la distancia axial entre dos recesos (3.0) contiguos de la superficie de contacto (3) del cilindro (100) es diferente a la distancia axial entre las dos zonas de contacto (2.91, 2.92) del pistón (2), preferentemente mayor.
10. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 8 o 9, en donde la superficie de contacto (3) comprende un receso (3.0) dispuesto de tal manera que, con el pistón (2) en la posición de reposo (2P1), la zona de contacto (2.91) que está más cerca de la cámara de gas (1.1) coincide con dicho receso (3.0).
11. Cilindro de estampación de gas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la superficie de contacto (3.0) es una superficie interior (1.3) del cuerpo principal
(1) que delimita el hueco interior cilindrico.
12. Cilindro de estampación de gas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende un vástago longitudinal (4) unido a una base inferior (1.0) del cuerpo principal (1) y que comprende un eje longitudinal (4.1) paralelo al eje central (100.1) del cilindro (100), o coincidente con dicho eje central (100.1), y una superficie exterior (4.2), siendo dicha superficie exterior (4.2) la superficie de contacto (3) de dicho cilindro (100).
13. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 12, en donde el pistón (2) comprende un alojamiento (2.2) abierto desde abajo para alojar al menos parcialmente el vástago longitudinal (4).
14. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 13, en donde el vástago longitudinal (4) está alojado parcialmente en el alojamiento (2.2) del pistón (2) cuando dicho pistón está en la posición de reposo (2P1).
15. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 13 o 14, en donde el pistón (2) comprende un orificio pasante (2.7) que comunica el alojamiento (2.2) de dicho pistón
(2) con la cámara adicional (1.2).
16. Cilindro de estampación de gas según la reivindicación 15, en donde el orificio pasante (2.7) está en la base (2.0) del pistón (2).
17. Cilindro de estampación de gas según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en donde el receso (3.0) está enfrentado a la superficie del cuerpo principal (1) del cilindro (100) que delimita el hueco interior cilindrico.
18. Cilindro de estampación de gas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en donde la zona de contacto (2.91, 2.92) está en la base (2.0) del pistón (2).
19. Cilindro de estampación de gas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en donde el pistón (2) comprende un camino (2.6) que comunica la cámara de gas (1.1) la cámara adicional (1.2), comprendiendo el cilindro (100) un elemento de bloqueo (2.5) alojado en dicho camio (2.6) y configurado para habilitar el paso de fluido a través de dicho camino (2.6) únicamente desde la cámara adicional (1.2) a la cámara de gas (1.1).
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