ES2248205T3 - Elemento soporte. - Google Patents

Abstract

Elemento de soporte para la sustentación del proceso de sujeción de piezas a trabajar en máquinas de mecanización, comprendiendo un perno de soporte (2) extensible y fijación del mismo mediante un pistón de apriete (8) desplazable dotado de un chaflán de cuña (9), presentando el pistón de apriete (8) tres diferentes diámetros (D1; D2; D3) escalonados en la relación D1 > D2 > D3 y estando el diámetro mayor (D1) con su superficie de pistón (16) asignado al lado que para aflojar es sometida a presión y el diámetro (D3) para el apriete del pistón de apriete presenta una menor superficie de pistón (17), de manera que a igual presión se ejerce una mayor fuerza sobre el pistón de apriete (8) para liberar el mismo, y estando el pistón de apriete (8) guiado en un cilindro escalonado de la carcasa (1), caracterizado porque el pistón de apriete (8) en su lado opuesto al chaflán de cuña (9) está dotado de un aplanamiento (10), de tal modo que durante la aparición de fuerzas transversales se produce undoble apoyo superficial sobre la zona (18) de la pared del cilindro.

Description

Elemento soporte.

La presente invención se refiere a un elemento de soporte para la ayuda del proceso de sujeción en máquinas de mecanización, con un perno de soporte extensible y fijación del mismo mediante un pistón de apriete desplazable dotado de una superficie cuneiforme, presentando el pistón de apriete tres diámetros diferentes, escalonados en dirección longitudinal del pistón, y estando el diámetro mayor con su superficie de pistón, que corresponde al lado que al liberar la sujeción es activado a presión y presentando el diámetro para la sujeción del pistón de apriete una superficie de pistón menor, de manera que con igual presión actúa sobre el mismo una fuerza mayor para liberar el pistón de apriete, y el pistón de apriete es guiado en un cilindro escalonado de la carcasa.

Un elemento de soporte de este tipo es conocido por el documento EP 0 620 084 A1. Los elementos de soporte sirven para la sustentación de una pieza a mecanizar, de manera que el mismo es mantenido en su posición por las fuerzas actuantes durante el mecanizado. Estos elementos de soporte son acercados a la pieza a mecanizar y fijados en esta posición. Esta fijación requiere una incorporación de fuerzas al elemento de soporte mediante las cuales el perno de soporte se mantiene inamovible en su posición durante todo el proceso de trabajo. Estas fuerzas pueden ser hidráulicas, neumáticas o mecánicas. Una sustentación obtenida sólo en base hidráulica requiere una presión hidráulica permanente y se requiere un elevado coste constructivo. Por este motivo, en el elemento de soporte según el documento EP 0 620 084 A1 se encuentra dispuesto un pistón de ajuste que acciona el perno de soporte a través de un chaflán de cuña. El ángulo de este chaflán de cuña es tal que resulta un bloqueo automático, de manera que, aún con presión hidráulica decreciente, el pistón de ajuste no se libera.

Por el documento GB 2 185 532 A se conoce un elemento de sujeción en el que un pistón de sujeción se encuentra dotado de una superficie cuneiforme. El pistón de sujeción es mantenido en su posición de sujeción por medio de un pistón transversal que tiene igualmente una superficie cuneiforme, de manera que, con una caída de presión, mantiene el estado de sujeción. Sin embargo, ambas superficies cuneiformes se deslizan entre sí con una presión superficial reducida, de tal manera que las fuerzas de penetración conducen fácilmente a desplazamientos y, de esta manera, perjudican el efecto de la sujeción. La fijación en la posición de sujeción sólo se realiza mediante un plano inclinado de ángulo relativamente grande, formado entre el pistón y el perno de soporte, que debería ayudar a liberar el elemento. De este modo, no siempre queda garantizada la sujeción de la pieza a mecanizar. El pistón de apriete, que con su pared lisa toca la pared del cilindro igualmente lisa, presenta un contacto sólo puntiforme.

Partiendo de este punto, la invención tiene el problema de configurar un elemento de soporte tal que pueda ser fijado de forma autoblocante y resista las fuerzas actuantes y que, en la posición de sujeción adoptada, se mantenga autobloqueado sin otra incorporación de fuerzas y, además, que pueda volver fácilmente a su posición inicial.

Para la solución de este problema, el elemento de soporte, según la invención, se caracteriza porque el pistón de apriete, en su lado opuesto al chaflán de cuña, se encuentra dotado de un aplanamiento tal que al aparecer fuerzas transversales se produce un doble apoyo superficial sobre la zona de la pared del cilindro.

El aplanamiento produce una presión de compresión incrementada del pistón de apriete contra las superficies de compresión de la pared interior del cilindro y, de esta manera, una fijación segura del perno de soporte encima del pistón de apriete.

Otras características de la invención se refieren a detalles constructivos de la invención. A continuación, se explica la invención en detalle, basándose en el ejemplo de realización mostrado en el dibujo, en el que muestran:

la Fig. 1 una sección longitudinal de un elemento de soporte con las características de la invención,

la Fig. 2 una sección del elemento de soporte, según la figura 1,

la Fig. 3 una sección transversal del pistón del elemento de soporte, según la figura 1, y

la Fig. 4 un diagrama de fuerzas del elemento de soporte, según la figura 1.

En una carcasa 1 se encuentra montado un perno de soporte 2. Este perno de soporte 2 está dotado de un taladro 4. Este taladro 4 está cerrado en su parte superior con una cabeza 3. Esta cabeza 3 sirve para el contacto con la pieza a mecanizar. Debajo de la cabeza 3, el taladro está dotado de una rosca en la que se puede enroscar un tornillo prisionero 5. Un resorte de compresión 6 en el taladro se sustenta por un lado en el tornillo prisionero 5 y por el otro en el fondo de la carcasa. Mediante el resorte de compresión 6, se hace salir el perno de soporte 2 hacia arriba hasta donde lo permite un tope. Este límite de carrera puede estar determinado por una ranura 20. La tensión previa del resorte de compresión 6 puede ser ajustada mediante el tornillo prisionero. Este ajuste se realiza de tal manera que la fuerza del resorte vence el peso del perno de soporte y su fricción.

El perno de soporte 2 está dotado de una entalladura 7 paralela a su eje, extendida sobre la zona en la que el mismo debe ser fijado mediante un pistón de apriete 8. En la carcasa 1 se encuentra guiado un pistón de apriete 8 perpendicular a la dirección del movimiento del perno de soporte 2. Este pistón de apriete 8 está dotado de un chaflán de cuña 9 ajustada a la entalladura 7 del perno de soporte 2. El pistón de apriete 8 presenta en su longitud tres diferentes diámetros de pistón. Correspondientemente, también el cilindro en el que se guía el pistón de apriete está conformado de forma escalonada. Los diámetros de pistón se muestran con sus escalones en la figura 3. El diámetro de pistón menor D3 con su superficie de pistón 17 está destinado a la sujeción del pistón. El diámetro D2 cubre la zona en la que el pistón aprieta el perno de soporte y el diámetro D1 con su superficie de pistón 16 sirve para aflojar y, de esta manera, para liberar el pistón. La fuerza para la sujeción del pistón de apriete 8 debe ser la suficiente como para que el pistón de apriete 8 con su chaflán de cuña 9 se deslice en la entalladura 7 del perno de soporte 2 y se fije en el mismo de forma autoblocante. En consecuencia, la fuerza para liberar el pistón de apriete 8 debe ser mayor que la fuerza de sujeción. Debido a la mayor sección transversal D1 con respecto a la D3 se consigue que la fuerza para liberar actuante sobre el pistón de apriete a igual presión produzca una fuerza mayor.

La fijación del pistón de apriete 8 en el taladro del cilindro de la carcasa está destinada a la transferencia y la incorporación de fuerzas en función de las fuerzas de fricción que actúan sobre el pistón de apriete. Estas fuerzas de fricción, a su vez, dependen del contacto de superficies entre la superficie exterior del pistón y la pared del cilindro. La mayoría de las veces, los pistones que se deslizan en un cilindro muestran en las superficies sólo contactos puntuales, lo que se manifiesta de forma perjudicial sobre las fuerzas de fricción. Por ese motivo, la invención dispone de medidas que contribuyen esencialmente al aumento de las fuerzas de fricción. El pistón de apriete 8 presenta en el lado opuesto al chaflán de cuña 9 un aplanamiento 10 en la zona 19. Mediante el aplanamiento 10 se produce en la zona 18 una presión de apriete incrementada del pistón de apriete sobre las superficies de apriete 11 y 12 de la pared interior del cilindro, de manera que se fija de forma inelástica. El pistón de apriete 8 presenta de este modo en la zona de los diámetros D1 y D3 un juego con la carcasa 1. La fricción superficial aumenta de modo considerable. Al chaflán de cuña 9 se le asigna preferentemente un ángulo de 6-8º. Este ángulo ha demostrado ser conveniente y sustenta en gran medida el autobloqueo. De este modo, la carrera para la distensión del pistón de apriete está dado por la diferencia de los recorridos de las zonas 19 y 18.

Para el reforzamiento de las fuerzas de fricción también en la zona del cilindro del perno de soporte 2 la carcasa 1 puede estar dotada de un escote 13. Este escote 13 debe ser realizado opuesto a la escotadura 7, de manera que la superficie exterior del perno de soporte 2 presiona contra las superficies de apriete 14 y 15 de la pared del cilindro, produciendo de esta manera una fuerza de fricción mayor.

El aplanamiento 10 del pistón de apriete 8 y el escote 13 en la pared interior de la carcasa pueden estar asignados opcionalmente en forma individual o también conjunta a un elemento de soporte. La relación de fuerzas de ambas medidas para el aumento de las fuerzas de fricción se muestra en un diagrama en la figura 4. La fuerza P1 es la fuerza actuante sobre el pistón de apriete 8 cuando el mismo se coloca en posición de sujeción. Las fuerzas de apriete P3 y P4 se tornan mayores que la fuerza P1 y aumentan de este modo la fricción. El mismo principio está dado cuando, debido al apriete por medio del pistón de apriete 8, actúa la fuerza P2 sobre el perno de soporte 2. Esto significa que, debido al aplanamiento 10, el pistón de apriete 8 no puede retroceder por la acción de fuerzas durante el proceso de apriete. Lo mismo es válido para el perno de soporte 2 sujetado en el escotamiento 13.

El funcionamiento es el siguiente:

La pieza a mecanizar se apoya contra el perno de soporte 2 extendido, hasta alcanzar la posición predefinida. Debido a la presión sobre la cabeza 3 del perno de soporte 2, el mismo penetra en la carcasa 1 en contra de la fuerza del resorte de compresión 6. Alcanzada la posición, el perno de soporte es fijado en esa colocación sometiendo a presión la superficie de pistón 17 del pistón de apriete 8 y penetrando en la carcasa hasta que con su chaflán de cuña 9 quede fijado firmemente en el escotamiento 7. Ahora se puede quitar la presión de la superficie de pistón 17. El pistón de apriete 8 se encuentra en la posición de autobloqueo y evita que el perno de soporte 2 modifique su posición.

Una vez finalizado el proceso de mecanizado, la superficie de pistón 16 es sometida a presión. Debido a la mayor sección transversal del pistón, la fuerza actuante ahora sobre el pistón de apriete es mayor que la fuerza de sujeción, con lo que el pistón de apriete es retornado a su posición inicial.

Hasta ahora la técnica se basaba en que el perno de soporte 2 era llevado a su posición de trabajo mediante un resorte de compresión 6 situado en el interior. Este resorte puede ser sustituido por un sistema hidráulico o neumático. En este caso no es la pieza a mecanizar la que debe acercarse al perno de soporte, sino el perno de soporte a la pieza a mecanizar. Del mismo modo, el pistón de apriete puede ser accionado hidráulica, neumática o mecánicamente mediante husillos roscados.

La fuerza de sujeción y la fuerza de retención dependen del modo de acción del pistón de apriete y, de este modo, de la fuerza actuante sobre el pistón de apriete. Esta fuerza de retención puede ser controlada mediante sensores asignados en lugar adecuado al elemento de soporte. Estos sensores muestran en cada caso el estado del pistón de apriete y/o del perno de soporte.

Claims (9)

1. Elemento de soporte para la sustentación del proceso de sujeción de piezas a trabajar en máquinas de mecanización, comprendiendo un perno de soporte (2) extensible y fijación del mismo mediante un pistón de apriete (8) desplazable dotado de un chaflán de cuña (9), presentando el pistón de apriete (8) tres diferentes diámetros (D1; D2; D3) escalonados en la relación D1 > D2 > D3 y estando el diámetro mayor (D1) con su superficie de pistón (16) asignado al lado que para aflojar es sometida a presión y el diámetro (D3) para el apriete del pistón de apriete presenta una menor superficie de pistón (17), de manera que a igual presión se ejerce una mayor fuerza sobre el pistón de apriete (8) para liberar el mismo, y estando el pistón de apriete (8) guiado en un cilindro escalonado de la carcasa (1), caracterizado porque el pistón de apriete (8) en su lado opuesto al chaflán de cuña (9) está dotado de un aplanamiento (10), de tal modo que durante la aparición de fuerzas transversales se produce un doble apoyo superficial sobre la zona (18) de la pared del cilindro.

2. Elemento de soporte, según la reivindicación 1, caracterizado porque el pistón de apriete (8) está dotado en la zona del diámetro (D2) de un chaflán de cuña (9), cuyo ángulo es aproximadamente de 6-8º.

3. Elemento de soporte, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque perpendicular al pistón de apriete (8) se encuentra un perno de soporte (2) guiado en una carcasa (1), que presenta una escotadura (7) extendida paralela a su eje en la zona del chaflán de cuña (9) del pistón de apriete (8), en la que puede insertarse el pistón de apriete (8) con su chaflán de cuña (9).

4. Elemento de soporte, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la parte cilíndrica de la carcasa (1), en la que el perno de soporte (2) es guiado de modo deslizante, se encuentra insertada una escotadura (13) en la que se presiona el perno de soporte debido a las fuerzas transversales que actúan sobre el mismo durante el apriete, de manera que se produce una presión superficial incrementada entre el perno de soporte (2) y la pared del cilindro debido al doble apoyo superficial sobre la superficie (14; 15).

5. Elemento de soporte, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el perno de soporte (2) está dotado de un taladro (4) en el que se encuentra atornillado un tornillo prisionero (5) que actúa sobre un resorte de compresión (6) guiado en el taladro.

6. Elemento de soporte, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el recorrido del pistón de apriete (8) para la liberación de la posición de sujeción es determinado por la diferencia de los recorridos sobre las zonas (18; 19).

7. Elemento de soporte, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el perno de soporte (2) está dotado de un límite de carrera.

8. Elemento de soporte, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el pistón de apriete (8) en posición de apriete sólo toca las superficies de contacto (11; 12) en la zona (18) y presenta en la zona de los diámetros D1 y D3 un juego respecto de la carcasa (1).

9. Elemento de soporte, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la fuerza de apriete del pistón de apriete (8) y del perno de soporte (2) están controlados mediante sensores.