MX2012005656A - Portapieza magnetico. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un portapiezas para retener una pieza de trabajo de metal para contacto por el medio de acabado durante la operación de una operación de acabado basada en medio; el portapiezas comprende un cuerpo y un imán para retener la pieza de trabajo en contacto con el cuerpo; al utilizar materiales súper-magnéticos se puede lograr una fuerza de sujeción significativa.

Description

PORTAPIEZA MAGNETICO CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere generalmente a arreglos de fijación de posición y de manera más particular a arreglos de fijación de posición para montar de manera liberada componentes de metal que van a ser tratados en un proceso de acabado basado en medios. La invención también se refiere a métodos para el acabado de componentes de ingeniería en particular un acabado en lote donde un número grande de componentes son acabados juntos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Generalmente se conocen bien los procedimientos para producir un acabado de superficie lisa en componentes metálicos. Dichos procedimientos incluyen acabado al barril, acabado vibratorio, rectificado, bruñido, maquinado abrasivo y lapidado. Ejemplos de partes mecánicas que pueden ser acabadas utilizando estos procedimientos incluyen chaveteros, cigüeñales, árbol de levas, cojinetes, engranajes, juntas de velocidad constante (CV) , acoplamientos, y muñequillas. Se pueden lograr diversas ventajas a través de dicho acabado incluyendo una reducción en el desgaste, fricción, ruido, vibración, fatiga por contacto, fatiga por flexión y temperatura operativa en el mecanismo con el cual están relacionados .

La presente invención se refiere a procesos basados en medios en los cuales se actúa sobre una pieza de trabajo moviendo libremente partículas o gránulos de un medio abrasivo o no abrasivo o a través de un fluido. Estos procesos se pueden distinguir de los procesos de maquinado en los cuales una herramienta de maquinado actúa sobre la superficie de la pieza de trabajo.

En la industria automotriz, existe un deseo en curso por mejorar la eficiencia y desempeño a fin de producir vehículos ambientalmente más amigables . Un área de interés yace en mejorar el acabado de la superficie de algunos componentes críticos. En el presente, un contribuidor mayor para impulsar la fricción del tren es el anillo del eje posterior y el juego de engranajes del piñón. Los procesos de acabado basados en medio han sido identificados como una manera conveniente para lograr el grado requerido de suavidad para dichos componentes. Esto se analiza en un número de publicaciones incluyendo US2005/0202921A1. Sin embargo, dichos procesos no pueden lograr los volúmenes de producción requeridos por la industria en una manera efectiva en costo.

Están disponibles diversas técnicas basadas en medio. Técnicas de acabado vibratorio previas utilizaban cubas o cubetas vibratorias impulsadas por motor en las cuales el componente flotaría libremente y se dejaría agitar en la presencia del medio abrasivo. Por flotar libremente se pretende decir que se permite que los componentes sean llevados alrededor del recipiente por el movimiento de la masa del medio. El grado y velocidad del acabado es controlado principalmente por el grosor, cantidad y/o reabastecimiento de la arenilla abrasiva utilizada en la masa del medio. Dichos procesos están basados en las técnicas de acabado de masa utilizadas, por ejemplo, para pulir manijas de herramientas de acero inoxidable en las cuales se utiliza un medio de pulido más fino aún para lograr el grado deseado del ¦ acabado. Estos procedimientos generalmente son reconocidos como demasiado lentos para uso en componentes de ingeniería endurecidos tales como juegos de engranajes de cubierta carburizada.

Se han desarrollado procedimientos adicionales en los cuales se imparten niveles incrementados de energía-mecánica sobre el componente moviendo el componente a través de un medio relativamente estacionario. Dicho procedimiento es conocido como acabado por arrastre y se describe, por ejemplo, en US 4,446,656 a Kobayashi . Otra máquina de acabado por arrastre se describe en US 6,918,818 a Bóhm, cuyo contenido también se incorpora aquí por referencia en su totalidad. En este dispositivo, componentes individuales pueden ser montados en un husillo de accionamiento para el acabado. La salida total de los componentes es determinada por el tiempo del proceso y el tiempo de montaje para conectar y desconectar componentes del husillo de arrastre.

Otro procedimiento que puede lograr una superficie con acabado ultra- liso es el acabado vibratorio químicamente acelerado (CAVF) . Una técnica de acabado vibratorio químicamente acelerado se ha desarrollado y descrito en numerosas publicaciones por REM Chemicals, Inc. Esta técnica puede ser utilizada para refinar partes de metal a una superficie lisa y brillante y se ha utilizado comercialmente por muchos años. La Patente de los Estados Unidos No. 4,818,333 a Michaud y la Patente de los Estados Unidos No. 7,005,080 a Holland, cuyos contenidos se incorporan aquí por referencia en su totalidad, divulgan esta técnica de acabado mejorada. El uso de dichos procesos en la industria automotriz se ha descrito en un artículo de inkelmann, L. , J. Holland y R. Nanning en AG A Paper 04FTM13, titulado "Superfinishing Motor Vehicle Ring and Pinion Gears" . Con dicho proceso, un acabado deseado de aproximadamente 0.25 mieras RA se puede lograr en 30 - 60 minutos. Dicho proceso por lo general es inaceptablemente largo para integración en un ambiente de línea de producción.

Un número de procesos basados en medios se puede llevar a cabo como proceso en lote en una cuba o cubeta en un número de partes a la vez. Esto puede reducir el tiempo de procesamiento por parte pero infortunadamente también puede conducir a que los componentes choquen entre sí, ocasionando daño y teniendo como resultado partes raspadas. Además, no es conveniente para los componentes que han sido individualmente identificados o adaptados. Para ensambles de engranajes, con frecuencia se tiene el caso donde dos o más componentes son adaptados como un juego de engranajes, por ejemplo, mediante un proceso de lapidado. Posteriormente, es deseable que las partes adaptadas sean mantenidas juntas durante operaciones posteriores. Para dichos componentes, el acabado en lote generalmente no es conveniente ya que requiere marcado complicado e identificación posterior de todos los componentes .

En un intento por superar los problemas de los procesos en lote, las máquinas vibratorias han sido divididas con divisores. Sin embargo, esto es solamente práctico con un número pequeño de divisiones con lo cual relativamente pocos juegos de engranajes pueden ser acabados en cada máquina. Otro problema es que algunas partes son propensas a estancarse en las esquinas de la cuba, teniendo como resultado un acabado no uniforme y la raspadura de la parte.

De acuerdo con GB1018759A, contenedores individuales que contienen piezas de trabajo y un medio de acabado pueden ser colocados en una máquina vibratoria. Los contenedores son unidos a una mesa portadora por imanes. Dicho arreglo de contenedores individuales no parecería práctico para mantener números grandes de componentes separados unos de otros . También se duda de su efectividad en componentes de metal que por sí mismos se verían atraídos por los imanes.

En procesos de maquinado convencionales, se utilizan dispositivos de fijación de posición para colocar piezas de trabajo y evitar que se muevan. Varias formas de dispositivo de fijación de posición son conocidas en la técnica incluyendo abrazaderas, mordazas, mandriles, fijadores y similares. Para fabricación en línea de producción, cualquier dispositivo de fijación de posición debe ser fácil de conectar y liberar, debido a que estos procedimientos por lo general se agregarán al tiempo del proceso general. Sin embargo, los dispositivos de fijación de posición de este tipo no son algo común en procesos basados en medio y no parecen ser fácilmente convenientes para dicho uso. El medio utilizado con frecuencia es relativamente pequeño y puede atascarse fácilmente en roscas de tornillos, abrazaderas y aberturas de herramientas tales como cabezas de tornillos y pernos. Adicionalmente , el proceso de acabado por sí mismo puede ser perjudicial para dichos portapiezas haciéndolos difíciles de abrir. Por estos motivos, portapiezas mecánicos convencionales no son idealmente convenientes para uso en ambientes de acabado basados en medio .

Se conoce un número de dispositivos magnéticos en los cuales se utilizan abrazaderas electromagnéticas los cuales pueden ser fácilmente encendidos y apagados a fin de retener y liberar una pieza de trabajo. Ejemplos de dichos dispositivos se muestran en GB847394, EP 1022089 A2 y US 2,913,853. Estos dispositivos no se prestarían tampoco para uso en un ambiente de acabado basado en medio, donde la pieza de trabajo es sustancialmente rodeada y flota libremente en el medio. La operación con una química acuosa activa también presentaría un riesgo de seguridad serio. Además, dichos dispositivos de fijación de posición deben ser protegidos de manera adecuada contra la entrada del medio o química del acabado .

En un dispositivo alterno para el acabado basado en medio que se muestra en JP57189764A, se utiliza un electroimán para el propósito de entregar piezas de trabajo a una cuba vibratoria. Las piezas de trabajo son guiadas para moverse en espiral dentro de la cuba por una parte guía. Aunque se puede lograr cierta reducción en el daño por contacto entre los componentes, el arreglo no retiene por separado componentes adaptados y no es conveniente para todas las formas y tamaños de la pieza de trabajo.

Por lo tanto, existe una necesidad particular por un dispositivo y procedimiento que permitan superar al menos algunos de estos problemas .

SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención corrige estos problemas mediante el uso de un imán para retener una pieza de trabajo de metal durante una operación de acabado basada en medio. De esta manera se puede lograr la conexión y desconexión simplificadas y se puede evitar que las piezas de trabajo se golpeen y dañen entre sí aún en un proceso en lote. Además, el imán puede ser utilizado para mantener juntos componentes particulares y simplificar la posterior identificación. Los imanes pueden ser liberados de manera rápida y fácil con poco tiempo de proceso adicional y por lo general son lo suficientemente fuertes para soportar fuerzas aplicadas en cubas vibratorias, por ejemplo.

En una modalidad preferida, el método puede ocurrir en una máquina de acabado por arrastre que tiene un arreglo de accionamiento acomodado para accionar o empujar el portapiezas magnético a través del medio. En este contexto, una máquina de acabado por arrastre se entiende que es una máquina que aplica una fuerza resultante a la pieza de trabajo para establecer el movimiento relativo entre el medio y la pieza de trabajo. Esto se puede lograr moviendo la pieza de trabajo a través del medio, moviendo el medio pasando la pieza de trabajo, o una combinación de ambos. En general, las fuerzas que actúan sobre una pieza de trabajo durante el acabado por arrastre son mayores que aquellas experimentadas en un acabado vibratorio convencional. Por este motivo, se prefiere que el portapiezas magnético esté generalmente detrás de la pieza de trabajo en la dirección del movimiento relativo. La fuerza del medio entonces actuará para presionar la pieza de trabajo sobre el portapiezas y la fuerza de los imanes requerida entonces puede ser menor que en caso que el portapiezas condujera la pieza de trabajo.

En una modalidad alternativa de la invención, él proceso puede ocurrir en una cuba o cubeta montada vibratoria. Tal como lo entenderá un experto en la técnica, dicha cuba o cubeta puede ser llenada con un medio o química apropiada conforme a lo requerido para ejecutar un proceso de acabado vibratorio.

De acuerdo con un aspecto importante de la invención, el imán es proporcionado sobre o en un portapiezas que se mueve libremente dentro del receptáculo alrededor de al menos un eje. El movimiento libre en este contexto es entendido para distinguir de arreglos donde el portapiezas está rígidamente conectado a, o es accionado por parte de la máquina. Debido a que el portapiezas puede rotar libremente alrededor de un eje, la pieza de trabajo también puede rotar con la misma libertad. Dicho movimiento libre puede ser proporcionado por un eje trasero o disco de circulación libre en el cual está montado el portapiezas. En algunas modalidades, el portapiezas de preferencia se mueve libremente en todas las direcciones de movimiento. En particular, para operación en una cuba o cubeta vibratoria, el portapiezas por sí mismo puede flotar libremente dentro de la cuba, llevando la pieza de trabajo o piezas de trabajo. Esto puede tener varias ventajas tal como se podrá entender a partir de lo siguiente.

En una modalidad, una pluralidad de portapiezas magnéticas pueden ser montadas juntas en una estructura de montaje. Esto puede permitir que un número de piezas de trabajo sean cargadas sobre la estructura de montaje sencilla y, posteriormente, manipuladas como una sola unidad. El número de portapiezas y/o piezas de trabajo puede variar de dos, a un ciento o más. Las piezas de trabajo pueden ser transportadas juntas hacia y desde la máquina de acabado y pueden ser acabadas juntas, por ejemplo, con lo cual toda la estructura de montaje es sumergida en el medio.

En una modalidad adicional, cada pieza de trabajo puede comprender una pluralidad de componentes adaptados montados juntos en el portapiezas. El portapiezas entonces sirve para identificar los componentes adaptados y también puede asegurar que todos los componentes sean sometidos al mismo o similar proceso de acabado y condiciones. Los componentes podrían comprender un par de engranajes adaptados tal como un anillo y piñón. Alternativamente, éstos podrían comprender un mecanismo completo, tal como todos los engranajes de una caja de cambios particular.

En una modalidad de la invención, el arreglo de accionamiento puede comprender un control de limitación de fuerza para limitar una fuerza aplicada al portapiezas magnético a un valor inferior a una fuerza de retención entre el portapiezas magnético y la pieza de trabajo. El control activo del arreglo de accionamiento en esta manera puede servir para evitar que las piezas de trabajo se separen de sus portapiezas. El experto en la técnica entenderá que se pueden utilizar diversos indicadores para evitar el desacoplamiento incluyendo sensores de contacto y proximidad entre la pieza de trabajo y el portapiezas. En respuesta a la fuerza excesiva o desconexión (inminente) de una pieza de trabajo, el arreglo de accionamiento puede ser detenido o se puede reducir su velocidad.

La invención también se refiere a un portapiezas para retener una pieza de trabajo de metal para contacto por el medio de acabado durante la operación de una operación de acabado basada en medio, el portapiezas comprende un cuerpo y un imán para retener la pieza de trabajo en contacto con el cuerpo. Al utilizar dicho portapiezas, se pueden obtener los beneficios del proceso tal como se describió anteriormente.

En una modalidad más preferida, el imán es un imán permanente. En particular, el experto en la técnica entenderá que los electroimanes pueden no ser convenientes para uso con un portapiezas que va a flotar libremente en una máquina vibratoria. Por este motivo, el portapiezas de preferencia no comprende un electroimán. Con mayor preferencia, el imán es un denominado súper-imán tal como un imán basado en los materiales de tierra rara neodimio, samario o similar.

En una modalidad preferida adicional, el cuerpo comprende material de plástico. Una ventaja de dicho material de plástico es que éste puede ser elegido para que sea sustancialmente resistente al medio del acabado y los químicos utilizados. Además, puede ser relativamente suave, evitando el daño ya sea a las piezas de trabajo o el medio. Materiales de plástico preferidos son los polímeros de ingeniería orgánicos tales como polietileno de alta densidad (HDP) y polioximetileno tal como Delrin disponible de Dupont. Aunque se prefieren los materiales de plástico por su facilidad de fabricación y la resistencia a los productos químicos, se podrían emplear muchos otros materiales, en particular materiales no magnéticos que puedan soportar la química que se esté utilizando. Dichos materiales podrían incluir acero inoxidable 316, estaño e incluso madera.

En una modalidad particular de la invención, el imán puede ser sustancialmente incorporado dentro del cuerpo. Esto permite que el imán sea protegido por el cuerpo contra la exposición al medio. Esto también puede evitar el contacto directo entre los imanes y la pieza de trabajo. El imán o imanes pueden ser colocados dentro de un agujero o cavidad del cuerpo y posteriormente sellados. Alternativamente, éstos pueden ser incorporados o encapsulados dentro de un cuerpo de plástico durante un procedimiento de fabricación o moldeo. Con mayor preferencia, el cuerpo tiene una superficie exterior lisa sin aberturas o ubicaciones donde se puede atascar el medio.

En una modalidad adicional todavía de la invención, el portapiezas puede comprender una pluralidad de imanes. Estos pueden estar acomodados, por ejemplo, alrededor de una periferia del portapiezas en una forma correspondiente a una forma de la pieza de trabajo que se va a recibir.

Alternativamente, la pluralidad de imanes puede ser para retener diferentes piezas de trabajo o componentes.

Aunque el portapiezas puede tener una cara plana para recibir la pieza de trabajo, en otra modalidad preferida de la invención, el cuerpo puede comprender un asiento perfilado. El asiento de preferencia es de al menos una forma parcialmente complementaria a la superficie de la pieza de trabajo que va a acoplar. Al proporcionar un asiento perfilado, la ubicación exacta de la pieza de trabajo se puede determinar o mantener mejor. Además, se puede evitar la desconexión accidental debido a que las fuerzas laterales pueden ser resistidas por el acoplamiento mecánico del asiento y la pieza de trabajo. picho asiento puede proporcionar una cierta cantidad de ajuste por interferencia mecánica entre el portapiezas y la pieza de trabajo. No obstante, la fuerza de retención axial que evita la separación de la pieza de trabajo de preferencia es proporcionada principalmente por la fuerza magnética de atracción. De preferencia, la fuerza magnética proporciona más del 60% de la fuerza de retención axial, con mayor preferencia más del 90% de dicha fuerza. El asiento también puede ser proporcionado con un sello tal como una junta tórica, reborde, arista o similar a fin de evitar la entrada del medio o productos químicos entre la pieza de trabajo y el portapiezas .

En otra modalidad preferida todavía, cada pieza de trabajo puede comprender una pluralidad de componentes adaptados y el cuerpo tiene una pluralidad de asientos, cada uno acomodado para recibir un componente respectivo. Los asientos pueden ser proporcionados en la misma cara o en caras diferentes del portapiezas. En una modalidad de acabado por arrastre puede ser deseable que todos los componentes estén colocados en la misma cara de manera que queden expuestos a condiciones de medio similares. En un arreglo de acabado vibratorio, los componentes pueden ser colocados en caras opuestas.

La invención también se refiere a una estructura de montaje que comprende una pluralidad de portapiezas tal como se describió anteriormente. La estructura de montaje puede asumir cualquier número de configuraciones de acuerdo con las piezas de trabajo a las que se les esté dando un acabado y el método de acabado empleado. En una forma preferida, la estructura de montaje comprende una pluralidad de brazos montados sobre un eje en una estructura de árbol, cada uno soportando un portapiezas respectivo en relación separada entre sí.

Por los motivos que se describieron anteriormente, cada portapiezas de preferencia es montado para rotar libremente sobre la estructura de montaje alrededor de al menos un eje. La estructura de montaje por sí misma puede también rotar libremente alrededor de uno o más ejes o puede estar acomodada para flotar libremente dentro de una cuba o cubeta vibratoria. En una modalidad particular, la estructura de montaje también puede llevar elementos de separación acomodados para separar los portapiezas de otros objetos para evitar el daño a las piezas de trabajo. Los elementos de separación pueden formar un cuerpo de revolución, dentro del cual están ubicadas las piezas de trabajo y los portapiezas.

Aunque la presente invención es aplicable a la mayoría de los componentes mecánicos, una aplicación preferida de la invención es para el acabado de los juegos de engranajes de anillo y piñón. Tal como se analizó anteriormente, el acabado de dichos componentes es de gran importancia para la industria automotriz y no se ha encontrado todavía una solución adecuada para el procesamiento eficiente de los pares adaptados de anillo y piñón.

La invención se puede utilizar en combinación con una máquina que comprende un receptáculo para contener una cantidad de medio de acabado, un arreglo de accionamiento para inducir el movimiento relativo entre la pieza de trabajo y el medio con lo cual el portapiezas magnético es para retener la pieza de trabajo dentro del receptáculo durante el procedimiento de acabado.

De preferencia, la pieza de trabajo es retenida sustancialmente solo por el imán y no es retenida significativamente por otro medio. En uso, un operador entonces solo necesita separar la pieza de trabajo del imán por la fuerza requerida para superar la atracción magnética. Un bloqueo y fijación de posición adicionales no son requeridos y el tiempo del proceso asociado con la fijación de la posición se reduce significativamente.

De acuerdo con un método preferido de uso, la operación de acabado comprende un acabado químicamente acelerado. Esto se puede ejecutar utilizando movimiento vibratorio o mediante acabado por arrastre. En el último caso, la pieza de trabajo de preferencia es accionada a través del medio adelante del portapiezas magnético de manera que el medio ejerce una fuerza sobre la pieza de trabajo tendiendo a presionarla contra el portapiezas.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las características y ventajas de la invención se apreciarán por referencia a las siguientes figuras, en las cuales : La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de una cuba vibratoria para uso con una primera modalidad de la invención; La figura 2 es una vista en perspectiva esquemática de un engranaje de anillo y piñón; La figura 3 es una vista en perspectiva de un portapiezas de acuerdo con la primera modalidad de la invención; Las figuras 4A y 4B son vistas en perspectiva en partes del portapiezas de la figura 3; La figura 5 muestra una vista en perspectiva de portapiezas en uso de acuerdo con la primera modalidad de la invención; La figura 6 muestra una elevación lateral de una máquina de acabado por arrastre para uso con una segunda modalidad de la invención; Las figuras 7A a 7D muestran varias vistas de un portapiezas de acuerdo con la segunda modalidad; La figura 8 muestra una vista en perspectiva de una cubeta vibratoria para uso con una tercera modalidad de la invención; La figura 9A muestra una vista en perspectiva en partes del portapiezas utilizado en la tercera modalidad; La figura 9B muestra una vista inferior del portapiezas de la figura 9A; La figura 10 muestra una vista en perspectiva de una estructura de montaje de acuerdo con la tercera modalidad; La figura 11 muestra una vista inferior de una estructura de montaje de acuerdo con una cuarta modalidad de la invención; La figura 12 muestra una vista lateral esquemática de un portapiezas de acuerdo con una quinta modalidad de la invención; y Las figuras 13A y 13B muestran vistas esquemáticas inferior y lateral respectivas de una sexta modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES Lo siguiente es una descripción de algunas modalidades de la invención, proporcionada a manera de ejemplo solamente con referencia a las figuras. Haciendo referencia a la figura 1, una máquina de acabado vibratorio 1 se muestra en la forma de una cuba vibratoria 2. La cuba está sustancialmente llenada con medio de acabado no abrasivo 4 y productos químicos de acabado 6. Un arreglo de accionamiento 5 es proporcionado debajo de la cuba 2 y sirve para vibrar la cuba a una frecuencia y amplitud de oscilación elegidas. En uso, en una manera convencional, las piezas de trabajo 8 a las que se les dará un acabado son colocadas libremente en la cuba 2 y se actúa sobre las mismas a través del medio 4 y los productos químicos 6 de acuerdo, por ejemplo, con el método descrito en la patente de los Estados Unidos No. 4,818,333 a Michaud. De acuerdo con este método, la química forma un recubrimiento de conversión sobre las superficies de los componentes que se están tratando. La acción del medio 4 causa que el recubrimiento relativamente suave sea removido de los puntos altos de las superficies, mientras se deja sustancialmente intacto el recubrimiento en las áreas de superficie inferiores. El recubrimiento es reparado continuamente sobre metal expuesto durante la operación conduciendo a un efecto de' planarización sobre la superficie.

En la figura 2 se muestra un ensamble de anillo 10 y piñón 12. El anillo 10 y el piñón 12 forman parte de un eje trasero de automóvil y se utilizará en lo sucesivo como componentes de piezas de trabajo ejemplares en relación a los cuales se explicará la invención de manera adicional. El experto en la técnica inmediatamente entenderá que también se puede dar un acabado a otros componentes en una manera similar y que la invención se extiende de igual manera a máquinas , portapiezas y métodos para dar un acabado a cualesquiera componentes de ingeniería apropiados. El anillo 10 es un elemento anular que tiene una superficie de engranaje en forma de anillo 9. El piñón 12 tiene una superficie de engranaje hipoide 11 y una mangueta 13.

La figura 3 muestra un portapiezas 14 de acuerdo con una primera modalidad de la invención. El portapiezas 14 comprende un cuerpo 16 formado de un disco 18 y un eje 20 sobre el cual están respectivamente conectados el anillo 10 y el piñón 12. En la modalidad mostrada, el cuerpo 16 está formado de una sola pieza de Delrin™.

Las figuras 4A y 4B muestran vistas en perspectiva en partes del portapiezas 14 de la figura 3 desde dos ángulos diferentes. Como se puede observar, el disco 18 tiene una cara superior 22 y una cara inferior 24. Los agujeros 26 en la cara superior 22 se extienden a través del disco a una distancia de aproximadamente 1.5 mm desde la cara inferior 24. Los imanes 28 son recibidos dentro de los agujeros 26, los cuales están cerrados por obturadores 30 de Delrin™. Los imanes 28 están formados de material de neodimio (Nd2Fei4B) y cada uno puede ejercer una fuerza de retención de aproximadamente 4kg cuando se actúa a través del material de la cara inferior 24 del disco 18 en esta manera. Cinco agujeros 26 están separados alrededor de la circunferencia del disco 18, de los cuales se pueden observar cuatro en las figuras. Además, también se puede observar un agujero central 36 a través del eje 20. Una junta tórica 40 está acomodada para proporcionar un sello alrededor de la superficie superior 42 del eje 20. La cara inferior 24 es proporcionada con un asiento 32 en la forma de un escalón. El escalón corresponde en diámetro con un diámetro interior del engranaje de anillo 10. Un imán 38 adicional se puede observar en el extremo inferior del agujero central 36. El imán 38 adicional es más grande en dimensiones que los imanes 28.

La mangueta 13 puede entonces ser insertada en el agujero central 36 del eje 20 hasta que queda acoplada por el imán 38 adicional. Esto corresponde a la posición donde la base del engranaje hipoide 11 se ha asentado contra la superficie superior del eje 20 y está en acoplamiento de sellado con la junta tórica 40. Durante el uso, este acoplamiento de sellado protege el lado posterior del engranaje hipoide 11 y la mangueta 13 para que no entren en contacto con los productos químicos del acabado. Para remover el anillo 10 y el piñón 12 del portapiezas 14, el eje 20 puede ser sujetado d manera apretada y se puede aplicar un movimiento de torcido ya sea al anillo 10 o piñón 12 a fin de romper la fuerza de atracción magnética. Se entenderá que se pueden proporcionar otros arreglos y fijadores para ayudar en la remoción de los componentes de dichos portapiezas.

El portapiezas cargado 14 puede ser utilizado en la máquina vibratoria 1 como se muestr en la figura 1. Para este fin, y como se muestra en la figura 5, se proporciona una estructura de montaje 42 para montar una pluralidad de portapiezas 14. La estructura de montaje 42 comprende un anillo 44 que tiene una pluralidad de aberturas 46 acomodadas alrededor de su circunferencia. El eje 20 de cada portapiezas 14 puede ser insertado a través de una abertura respectiva 46 antes de la unión del engranaje con piñón 12. Los portapiezas 14 rotan libremente dentro de las aberturas 46. De esta manera, se puede montar 'un número grande de portapiezas 14 sobre la estructura de montaje 42. Una vez que la carga está completa, la estructura de montaje 42 completa puede ser bajada hacia la cuba 2 de la máquina vibratoria 1 y flotar en el medio 4. Durante el uso, los portapiezas 14 quedan libres para rotar alrededor de sus ejes respectivos 20 permitiendo una distribución uniforme de acción de acabado sobre los componentes. Al utilizar el proceso, tal como se describió anteriormente, hasta a 40 componentes juntos se les puede dar un acabado en un tiempo de proceso total de aproximadamente 60 minutos. La fijación de la posición de los componentes sobre los portapiezas 14 y la estructura de montaje 42 puede ocurrir fuera de línea y, por lo tanto, no incrementa el tiempo del proceso total para la máquina 1.

En una modalidad alternativa (no ilustrada) , el portapiezas se puede dejar tamborear libremente en una cuba o cubeta. Este puede ser el caso donde el impacto entre las piezas de trabajo no es un problema significativo, no obstante se desea poner en par los componentes adaptados . En el caso de una versión de libre tamboreo, también podría ser deseable colocar tanto un anillo como un piñón sobre la misma cara del portapiezas a fin de promover el tamboreo. Dicho arreglo se muestra a continuación en el contexto de una segunda modalidad de la invención.

Una segunda modalidad de la invención se muestra en la figura 6 para uso en acabado por arrastre. En la descripción de esta modalidad, números de referencia similares precedidos por 100 se utilizarán para denotar características similares.

De acuerdo con la figura 6, se muestra una máquina de acabado por arrastre 100 que tiene una cuba 102 que contiene medio no abrasivo 104. Un arreglo de accionamiento 105 ocasiona la rotación de los brazos 107 para forzar las piezas de trabajo 108 a través del medio 104. Cada pieza de trabajo 108 es llevada por un portapiezas 114. Los brazos 107 rotan juntos alrededor de la cuba 102 y también cada uno rota alrededor de su propio eje. Los brazos 107 están colocados a un' ángulo a con respecto a la vertical. Además del medio 104, se proporciona química de acabado 106 en la cuba 102 tal como se describe en la solicitud copendiente No. 61/215981, cuyo contenido se incorpora aquí por referencia en su totalidad. Se entenderá que la invención aplica de igual manera para uso con medio abrasivo en la ausencia de química de aceleración tal como se lleva a cabo en procesos de acabado por arrastre convencionales .

Las figuras 7A a 7D ilustran con mayor detalle el portapiezas 114 para llevar un anillo 110 y piñón 112 para acabado en la máquina 100. Haciendo referencia a la figura 7A, el portapiezas 114 se muestra en vista lateral para comprender un cuerpo 116 formado de un disco 118 y un eje 120. En la modalidad mostrada, el disco 118 es formado de una sola pieza de Delrin™. El eje 120 está hecho de acero y lleva una placa 121 la cual está conectada de manera semi-permanente a una cara superior 122 del disco 118 por medio de pernos 119. El eje 120 está conectado en uso a un brazo respectivo 107 de la máquina 100. La cara inferior 124 es proporcionada con un asiento 132 y un escalón 133.

La figura 7B muestra una vista en perspectiva en partes del portapiezas 114 donde se puede observar que el disco 118 tiene un agujero central 136. Un total de cinco agujeros 126 están distribuidos alrededor de la circunferencia del disco 118. Cinco agujeros adicionales 126 están distribuidos en el escalón 133 alrededor del agujero central 136. Cada uno de los agujeros 126 aloja un imán 128 y está cerrado por un obturador (que no se muestra) como en la modalidad previa.

La figura 7C muestra una vista en perspectiva del portapiezas 114 con el engranaje de anillo 110 unido y ubicado por el asiento 132 y el paso 133.

En la figura 7D, el engranaje con piñón 112 también está unido. Como se puede observar, el piñón 112 se asienta sobre el escalón 133 dentro del engranaje con piñón 110. La mangueta 113 se inserta dentro del agujero central 136 y es sellada por interacción de una junta tórica con el lado posterior del engranaje hipoide 111.

En uso de la máquina 100, el arreglo de accionamiento 105 impulsa los brazos 107 a través del medio 104 al ángulo a. Esto asegura que los componentes 110, 112 siempre sean empujados hacia delante a través del medio 104 por el portapiezas 114. Aún cuando las fuerzas encontradas en el uso de máquinas de acabado por arrastre son relativamente altas, el desacoplamiento de los imanes 128 se evita por el hecho de que el medio 104 actúa para empujar el anillo 110 y el piñón 112 contra sus asientos respectivos. Además, el asiento 132, escalón 133 y agujero central 136 actúan para restringir cualquier movimiento lateral. Al completar el procedimiento de acabado, los brazos 107 pueden ser levantados de la cuba 102 y el anillo 110 y el piñón 112 pueden estar físicamente separados del portapiezas 114. Por supuesto, se entenderá que se pueden utilizar palancas apropiadas, cuñas u otros implementos donde sea necesario para ayudar en esta operación. Después de la remoción del anillo 110 y el piñón 112 del portapiezas 114, éstos se pueden desmagnetizar utilizando procedimientos convencionales .

En la figura 8 se muestra una máquina 200 de acuerdo con una tercera modalidad de la invención. En lo sucesivo, características similares a la primera modalidad son denotadas por signos de referencia similares precedidos por 200. La máquina de la figura 8 es en la forma de una cubeta vibratoria alargada 202 que va a ser llenada cori medio 204 y productos químicos 206 como en las modalidades previas. La cubeta 202 es accionada para que vibre a través de un arreglo de accionamiento 205.

La figura 9A muestra un portapiezas 214 para uso en la cubeta 202 de la figura 8, en vista en partes junto con un anillo 210 y piñón 212. El portapiezas 214 es sustancialmente el mismo que aquél de las figuras 7A-D y comprende el disco 218, imanes 228 en los agujeros (que no se muestran) y el agujero central 236.

La figura 9B muestra el portapiezas 214 en la vista inferior. El disco 218 está conectado por pernos 219 a una placa 221 proporcionada sobre el brazo 207 de una estructura de montaje 242.

La estructura de montaje 242 completa se muestra en vista en perspectiva en la figura 10. Esta comprende un eje 248 que lleva una pluralidad de brazos 207 extendiéndose radialmente desde el eje 248 como rayos. Los brazos 248 también están separados entre sí a lo largo de la longitud del eje 248 y están compensados en la dirección circunferencial. Cada brazo 207 lleva un portapiezas 214 y pieza de trabajo 208 respectivos. En la modalidad ilustrada, un total de cuarenta y ocho portapiezas pueden ser llevadas por la estructura de montaje 242 sin interferir entre sí. En cualquier extremo del eje 248 está una rueda 250. Las ruedas 250 son de una dimensión que, cuando son colocadas sobre una superficie plana, sostienen los portapiezas 214 y piezas de trabajo 218 desalojadas de la superficie.

En uso, la estructura de montaje 242, completamente cargada con las piezas de trabajo 208, es bajada hacia la cubeta 202. Al operar el arreglo de accionamiento 205, la estructura de montaje 242 se hunde en el medio 204 hasta que queda sumergida. El movimiento del medio 204 ocasiona que éste rote lentamente, con lo cual las ruedas 250 lo guían con respecto a los lados y base de la cubeta 202. A medida que rota, las diferentes piezas de trabajo 208 quedan expuestas a condiciones de acabado similares. Al momento de completarse, toda la estructura de montaje puede ser removida de la cubeta 202 y las piezas de trabajo 208 removidas como en modalidades previas. Otra estructura de montaje 242 completamente cargada puede ser intercambiada, en donde el procesamiento en la cubeta 202 puede continuar casi de manera no interrumpida.

Se pueden considerar muchas otras modalidades y diseños alternativos, dependiendo de las piezas de trabajo y componentes a los que se vaya a dar un acabado y dependiendo de las máquinas de acabado disponibles . De acuerdo con la figura 11, se muestra una modalidad adicional del lado inferior de un arreglo 300 en el cual los portapiezas 314 son montados de manera giratoria sobre estructuras de montaje 342 que por sí mismas pueden rotar. Los portapiezas 314 no se muestran con mayor detalle pero pueden ser esencialmente idénticos a aquellos de la figura 7. El arreglo 300 puede ser colocado sobre la cubeta de una cuba vibratoria, con los anillos 310 y piñones 312 sumergidos en el medio. Las estructuras de montaje 342 pueden ser accionadas para rotar o pueden ser rotadas libremente por el medio.

En un arreglo alternativo adicional de acuerdo con la figura 12, un portapiezas 414 puede ser montado de manera rotatoria sobre un brazo 407 del tipo utilizado en la figura 9 o la figura 10, montado a un eje 448. En esta modalidad, una placa 421 proporcionada en el portapiezas 414 está atornillada al disco 418 en el cual están sostenidos un anillo 410 y piñón 412. La placa 421 está soportada entre bridas separadas 452. Esto brinda mayor libertad al portapiezas 414 para moverse de forma lateral y axial sobre el brazo 407 y también para rotar con el movimiento del medio .

En un arreglo adicional todavía de acuerdo con las figuras 13A y 13B, una estructura de montaje 542 está acomodada para montaje a través de una cubeta vibratoria. Un anillo 510 y piñón 512 están montados por separado' a portapiezas magnéticos 514 que están montados de manera giratoria a la estructura de montaje 542.

Por lo tanto, la invención se ha descrito por referencia a algunas modalidades antes analizadas. Se reconocerá que estas modalidades son susceptibles a modificaciones adicionales y formas alternativas muy conocidas por aquellos expertos en la técnica, además de aquellas descritas antes sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Por consiguiente, aunque se han descrito modalidades específicas, éstas son ejemplos solamente y no representan una limitación sobre el alcance de la invención.

Claims (23)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Uso de un portapiezas magnético para retener una pieza de trabajo de metal durante una operación de acabado basada en medio, el portapiezas comprende un cuerpo y un imán permanente para retener la pieza de trabajo en contacto con el cuerpo, en donde el imán está sustancialmente incorporado dentro del cuerpo para proteger el imán contra exposición al medio.

2. - El uso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de trabajo es retenida sustancialmente solamente por el imán.

3. - El uso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el imán comprende un súper-imán.

4. - El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la operación de acabado comprende un acabado químicamente acelerado .

5. - El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza de trabajo comprende un anillo y juego de engranajes con piñón.

6. - El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la operación de acabado basada en medio ocurre en una máquina que comprende : un receptáculo para contener una cantidad de medio de acabado; un arreglo de accionamiento para inducir el movimiento relativo entre la pieza de trabajo y el medio; y en donde el portapiezas magnético retiene la pieza de trabajo dentro del receptáculo durante la operación de acabado .

7. - El uso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la máquina es una máquina de acabado por arrastre y el método comprende impulsar el portapiezas magnético a través del medio, en donde preferiblemente la pieza de trabajo es impulsada a través del medio adelante del portapiezas magnético, de manera que el medio ejerce una fuerza sobre la pieza de trabajo que tiende a presionarla contra el portapiezas.

8. - El uso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el receptáculo es una cubeta o cuba montada vibratoria.

9. - El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el portapiezas magnético se puede mover libremente dentro del receptáculo alrededor de al menos un eje, de preferencia se mueve libremente en todas las direcciones de movimiento.

10. - El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque una pluralidad de portapiezas magnéticos están montados juntos sobre una estructura de montaje.

11. - El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque cada pieza de trabajo comprende una pluralidad de componentes adaptados montados juntos sobre el portapiezas.

12. - El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, que además comprende controlar el arreglo de accionamiento para limitar una fuerza aplicada al portapiezas magnético a un valor inferior a una fuerz de retención entre el portapiezas magnético y la pieza de trabaj o .

13. - Un portapiezas para retener una pieza de trabajo de metal para contacto por el medio de acabado durante la operación de una operación de acabado basada en medio, el portapiezas comprende un cuerpo y un imán permanente para retener la pieza de trabajo en contacto con el cuerpo, en donde el imán está sustancialmente incorporado dentro del cuerpo para proteger el imán contra la exposición al medio .

14. - El portapiezas de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el imán es un súper-imán .

15. - El portapiezas de conformidad con la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el cuerpo comprende material de plástico.

16. - El portapiezas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, que además comprende una pluralidad de imanes.

17. - El portapiezas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque el cuerpo comprende un asiento que tiene un perfil para colocar la pieza de trabajo.

18. - El portapiezas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque cada pieza de trabajo comprende una pluralidad de componentes adaptados y el cuerpo tiene una pluralidad de asientos, cada uno acomodado para recibir un componente respectivo.

19.- Una estructura de montaje que comprende una pluralidad de portapiezas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18.

20.- La estructura de montaje de conformidad con la reivindicación 19, que además comprende una pluralidad de brazos, cada uno soporta un portapiezas respectivo en relación separada entre sí.

21. - La estructura de montaje de conformidad con la reivindicación 19 o 20, caracterizado porque cada portapiezas está montado para rotar libremente sobre la estructura de montaje alrededor de al menos un eje.

22. - La estructura de montaje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque la estructura de montaje está acomodada para rotar libremente alrededor de al menos un eje dentro de una cuba ó cubeta vibratoria.

23. - El portapiezas o estructura de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 22, caracterizado porque la pieza de trabajo comprende un anillo y juego de engranajes con piñón.