k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 k Número de publicación: 2 128 920 21 k Número de solicitud: 960021 1 k Int. Cl. 6 : B30B 1/14 F1B 20/00 k 12 SOLICITUD DE PATENTE A1 22 kfecha de presentación: 02.02.96 71 k Solicitante/s: GOIZPER, S. COOP. LTDA. Antigua, s/n 2077 Antzuola, Guipúzcoa, ES k 43 Fecha de publicación de la solicitud: 16.0.99 k 72 Inventor/es: Legorburu Gabilondo, Francisco k 43 Fecha de publicación del folleto de la solicitud: 16.0.99 k 74 Agente: Carpintero López, Francisco k 4 Título: Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues y frenos-embragues. ES 2 128 920 A1 7 k Resumen: Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues y frenos-embragues. El sistema está previsto para controlar el tiempo de duración del empuje suave que se realiza en la embragada y/o en la frenada de los frenos-embragues hidráulicos de accionamiento de prensas y máquinas similares, así como para que en un momento determinado pueda ser anulado el sistema de frenado suave y se produzca la parada rápidadelamáquina. Para ello se utilizan dos válvulas de seguridad (16) y (17), una válvula de emergencia (18) y dos válvulas de apertura y cierre (20) y (21). Un presostato (34) situado en el extremo de un conducto laberíntico (3) controla el posicionado de las válvulas de seguridad (16) y (17) asícomoeldelaválvula de emergencia (18), encontrándose el conducto laberíntico (3) situado entre el presostato (34) y la entrada (14) del correspondiente fluido hidráulico. Las válvulas de apertura y cierre (20) y (21) controlan el paso del fluido hidráulico (aceite) entre la entrada (14) y la zona (22) del freno-embrague, y entre esta zona (22) ylasalida(19). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 28036 Madrid
1 ES 2 128 920 A1 2 DESCRIPCION Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues y frenos-embragues. Objeto de la invención La invención se refiere a un sistema hidráulico aplicable en el control de frenos, embragues y frenos-embragues, utilizados para el accionamiento de prensas y máquinas similares, para conseguir una amortiguación de la embragada y/o frenada durante un tiempo preestablecido y sin ralentizar mucho dichas operaciones de embragada y/o frenada. El sistema, además de controlar la amortiguación de la embragada y/o frenada, actúa como medio de seguridad para evitar cualquier riesgo del operario que alimenta a la propia máquina, basándose los medios de seguridad en unas válvulas que son controladas en su posicionamiento mediante un presostato previsto al final de un conducto laberíntico dispuesto entre la toma de presión y el propio presostato. Antecedentes de la invención Para el control del accionamiento de pistones hidráulicos se utilizan electroválvulas, las cuales pueden ser de acción directa o pilotadas (servocomandadas), de manera que las primeras se utilizan cuando se trata de controlar caudales relativamente pequeños, mientras que las segundas se utilizan cuando se trata de caudales elevados. En el caso de accionamiento de frenos, embragues y frenos-embragues hidráulicos, en prensas y máquinas similares, se utilizan normalmente válvulas pilotadas, debido a la necesidad de obtener altas velocidades de respuesta que requieren un desalojo rápido del volumen de aceite desplazado por los pistones de accionamiento. Además, en prensas y máquinas similares, en las que está en peligro la integridad física del operario que alimenta la máquina, los frenos y frenos-embragues utilizados para accionamiento de este tipo de máquinas se complementan con electroválvulas dobles, las cuales van montadas de manera que se requiere el accionamiento simultáneo de ambas para conseguir la puesta en marcha de la máquina, debiendo ser suficiente el funcionamiento de una de esas electroválvulas para provocar la parada de la máquina, ofreciendo así una doble seguridad de parada. Como medida de seguridad, antes de iniciar la siguiente maniobra en la máquina es necesario verificar que ambas válvulas actuaron correctamente en la parada, para así tener nuevamente la seguridad del doble accionamiento, verificación que se realiza frecuentemente mediante detectores inductivos que informan del retroceso del vástago de cada electroválvula a su posición inicial, procesándose la información eléctrica suministrada por los citados detectores para que se bloquee el funcionamiento del sistema de arranque en caso de ausencia de señal. Frecuentemente, los frenos, embragues y frenos - embragues hidráulicos de accionamiento de prensas y máquinas similares, están dotados también de sistemas de amortiguación de la embragada y/o frenada, en orden a evitar las bruscas maniobras de la máquina que pueden ocasionar averías en las mismas, para lo cual se recurre, 2 10 1 20 2 30 3 40 4 0 60 6 entre otros, a un sistema consistente en dotar al pistón de empuje del embrague de un disco empujado por una serie de muelles auxiliares que dan una fuerza menor que la producida por el propio pistón, y con un desplazamiento limitado. Igualmente, en el lado del freno se dispone de un disco empujado por otros muelles auxiliares de fuerza menor que los muelles normales de frenada, todo ello de manera tal que los muelles auxiliares empujan un disco, bien situado en el lado de embrague, bien situado en el lado de freno, disco que queda enfrentado, en cada caso, a un paquete de láminas, que en un caso serán las láminas del embrague, y en otro caso las láminas de freno, siendo empujado en cada caso el disco, de acuerdo con el funcionamiento del pistón principal, contra el correspondiente paquete de láminas, a fin de provocar la embragada y/o frenada suave. Existe otra manera de controlar la amortiguación o empuje suave en las operaciones de embragada y/o frenada referidas, como se describe en la patente de invención española 940021, de la misma solicitante, en la que el pistón de empuje está fragmentado en dos partes, una considerada como pistón principal y otra considerada como pistón auxiliar, ofreciendo este último una superficie menor al fluido de presión que la que ofrece el pistón principal, de manera que en el momento del embrague se producirá una primera aproximación del pistón auxiliar al disco de embrague sin llegar a contactar con él, y seguidamente tras la liberación del freno, una primera fase de embrague en la que el pistón auxiliar se aproxima al pistón principal y una segunda fase, tras el contacto entre ambos pistones, en la que el conjunto actúa convencionalmente como un único pistón. Pues bien, además de todo lo expuesto es necesario que el sistema de frenado suave pueda quedar anulado en un momento determinado, con el fin de que se pueda parar la máquina ante una emergencia, como puede ser en aquellos casos en que la persona manipuladora se encuentre en una zona de peligro y en donde se requiere una reacción rápidadelamáquina sin concesiones a la integridad de la misma. Descripción de la invención El sistema que se preconiza está previstopara poder regular por una parte la embragada y/o frenadasuave,yporotrapartepoderanularel efecto retardador del propio sistema de regulación de frenada a fin de que se dote a la máquina de la máxima seguridad con una frenada rápida. El sistema hidráulico propiamente dicho comprende una pareja de válvulas de apertura y cierre por presión, para el control de paso de aceite en la entrada hacia el freno-embrague y para control del circuito de salida del freno-embrague al tanque respectivamente. Así como una válvula de emergencia servocomandada que deberá permanecer abierta mientras que la máquina no sobrepase una determinada posición o zona de peligro, incluyendo también dos válvulas de seguridad servocomandadas o pilotadas, las cuales, igual que la de emergencia, se encuentran conectadas hidráulicamente y asociadas a un dispositivo de control, que controla en todo momento el posicionamiento de dichas válvulas, basándose en un presostato situado al final de un conducto la-
3 ES 2 128 920 A1 4 beríntico auxiliar que comunica la entrada o toma de presión con el propio presostato. La válvula de apertura y cierre del aceite de entrada está dotada de un muelle de control de apertura y de un pistón de control de cierre, este último conectado con la entrada del aceite al freno-embrague, siendo la fuerza, en términos hidráulicos, del muelle de control de apertura mayor que la fuerza del muelle antagonista principal de frenada normal, y menor que la suma de la fuerza de este muelle principal de frenada normal y la de los muelles auxiliares que empujan el correspondiente disco contra el paquete de láminas del embrague, todo ello de manera tal que la correspondiente válvula de apertura y cierre permanecerá abierta mientras actúa únicamente el muelle principal de frenada normal, cerrándose cuando la fuerza antagonista corresponda a la suma de ese muelle principal de frenada normal y la de los muelles auxiliares. La válvula de apertura y cierre del aceite de salida del freno-embrague al tanque, tiene un muelle de cierre que, en términos hidráulicos, tiene una fuerza menor que la de los muelles principales de frenada normal y mayor que la diferencia entre la fuerza de estos y la de los muelles auxiliares que empujan el correspondiente disco contra el paquete de láminas del freno. Descripción de los dibujos Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: La figura 1.- Muestra una vista en sección de un conjunto freno-embrague con los correspondientes medios utilizados convencionalmente para conseguir la regulación tanto de la embragada suave como de la frenada suave, figura que además va a permitir comprender el funcionamiento del sistema hidráulico objeto de la invención. La figura 2.- Muestra una vista en sección del conjunto valvular que constituye el sistema hidráulico de la invención, mostrando los distintos componentes a excepción de las electroválvulas piloto que están situadas en un plano superior de la placa mostrada en sección en dicha figura, en la que además aparecen las válvulas de seguridad cerrando el paso hacia la salida. La figura 3.- Muestra la misma sección de la figura anterior, con las válvulas de seguridad en la posición que permite el paso del fluido hacia la salida. Realización preferente de la invención En relación con la figura 1, puede observarse un freno-embrague convencional para accionamiento de prensas y máquinas similares, comprendiendo el correspondiente pistón principal (1) de empuje del embrague (2), contando en el lado de éste con un disco (3) empujado por una serie de muelles (4) que dan una fuerza menor que la producida por el propio pistón (1), y con un desplazamiento limitado. Igualmente, en el lado del freno () se dispone un disco (6) empujado por unos muelles (7) de fuerza menor que el corres- 10 1 20 2 30 3 40 4 0 60 6 pondiente muelle principal de frenada (8), empujando éstos al pistón principal (1). Asimismo, en dicha figura 1 un cilindro (9) producirá la fuerza de embragado, además de la fuerza del muelle normal de frenada (8). Los muelles (4), que son de fuerza reducida, empujan el disco (3) hasta el tope (10), provocando la embragada suave desde que el pistón principal (1) empuje el disco (3) contra el paquete de láminas (11) hasta que el pistón principal (1) toque al disco (3), momento a partir del cual la embragada será con toda la fuerza que da el cilindro (9). De la misma forma tiene lugar el proceso de empuje del paquete de láminas (12) del freno (), con la fuerza suave de los muelles (7), hasta que el pistón principal (1) toque el disco (6), momento en el cual la frenada se produce con toda la fuerza que da el muelle principal de frenada (8). Pues bien, partiendo del sistema de frenoembrague utilizado en el accionamiento de prensas y máquinas similares, el sistema hidráulico de regulación y accionamiento, según la invención y de acuerdo con lo representado en las figuras 2 y 3, incluye una placa (13) donde se ven montados todos los componentes del propio sistema hidráulico, a excepción de las correspondientes electroválvulas piloto que están situadas en el plano superior de tal placa (13) y que estarán conectadas hidráulicamente de manera que reciban aceite a presión desde la entrada (14), para que ante una señal eléctrica de conexión comunicar esa entrada con el fondo (1) de las válvulas (16), (17) y (18), respectivamente. A su vez, ante otra señal eléctrica de desconexión se comunicarán los respectivos fondos (1) de las citadas válvulas con la salida (19), salida que corresponderá alaentrada del correspondiente tanque del fluido. Pues bien, en la figura 2 pueden observarse las válvulas de seguridad (16) y (17), así como la válvula de emergencia (18), y otra pareja de válvulas de apertura y cierre (20) y (21), habiéndose representado las válvulas (16) y (17) en la posición de embragado, en virtud de que en los respectivos fondos (1) será requerido el aceite a presión proveniente de las correspondientes electroválvulas piloto. En dicha posición de las válvulas (16) y (17), la entrada (14) queda comunicada con la zona de salida (22) al frenoembrague. Como se ve en esa figura 2, en el caso de que alguna de las válvulas (16) ó (17) no se hubieran accionado, el paso (23) ó (24) no hubiera permanecido abierto, con lo que no se hubiera producido la conexión de la entrada (14) con la zona de salida (22), y por lo tanto no se hubiera producido el embragado, cumpliéndose así la primera condición de seguridad. Una vez conectado el circuito de embragado, conviene que el pistón principal (1) de la figura 1sedesplacerápidamente hasta tocar el paquete de láminas (11) del lado de embrague (2), al objeto de que se obtenga una reacción rápida. Esto se consigue en virtud de que el muelle (2) que controla la válvula de apertura y cierre (20) tiene una fuerza equivalente en términos hidráulicos a la comprendida entre la que dan el muelle principal normal de frenada (8) y la suma de la fuerza 3
ES 2 128 920 A1 6 de éste con la de los muelles (4). De esta manera, mientras dure el desplazamiento del pistón (1) hasta tocar el paquete de láminas (11) del lado de embrague (2), la fuerza antagónica del sistema es equivalente a la del muelle principal normal de frenada (8), que no es capaz de vencer la acción del muelle (2), pasando el aceite con gran caudal por el amplio paso (26) representado en la figura 2, provocando el rápidodesplazamiento del pistón (1) del freno-embrague. Una vez que el disco (3) toca el paquete de láminas (11), la fuerza antagónica será ladelos muelles (4) y (8), y por lo tanto la presión en el sistema subirá provocando el desplazamiento de la válvula (20) hasta cerrar el paso (26), obligando al aceite a pasar con bajo caudal por el estrecho paso (27), siendo dicho caudal controlado por un regulador (28), controlando así el tiempo de duración de la embragada suave, que no es otro que el tiempo de desplazamiento del pistón (1) de la figura 1, hasta tocar el disco (3), cumpliéndose así la característica de regulación de la embragada suave. Cuando se accionan las electroválvulas pilotadas, no representadas como se ha dicho con anterioridad, para obtener una frenada suave, las válvulas de seguridad (16) y (17) se habrán desplazado a la posición mostrada en la figura 3, cerrando el paso de aceite entre la entrada (14) y la zona de salida (22), abriéndose a su vez el paso desde esa zona (22) hacia la salida al tanque (19). Como se podrá comprobar, en el caso de que se hubiera actuado una sola de las válvulas (16) y (17), sería suficiente, ya que ello garantizará el cierre y apertura descritos, cumpliéndose asíotra condición de seguridad. En cuanto al comportamiento del aceite hacia la salida al tanque (19), según y como se representa en la figura 3, se ve que la válvula de emergencia (18) está cerrada, lo que impedirá queel aceite discurra a través del paso (30). En tal situación, el muelle normal de freno (8) de la figura 1 proporcionará una presión determinada en el circuito de salida, mientras que un muelle (29) debidamente tarado controlará la válvula (21), siendo la fuerza de ese muelle (29) menor que la del muelle normal de frenado (8) y mayor que la diferencia entre la fuerza de este muelle (8) y la del muelle (7). Porlotanto,mientraseldisco(6)notocael paquetedeláminas (12) del lado de freno (), la presión del aceite vencerá la fuerza del muelle (29) y abrirá laválvula (21), dejando un amplio paso (31) por donde saldrá elaceiteaunelevado caudal hacia la salida (19), provocando un rápido acercamiento del pistón (1) al paquete de láminas 10 1 20 2 30 3 40 4 0 (12) del freno (). Una vez que el disco (6) toca a ese paquete de láminas (12), los muelles (7) restan fuerza a los muelles (8) y la presión hidráulica en el sistema baja, provocando el cierre de la válvula (21) en el paso (31), obligando al aceite a pasar a bajo caudal por el estrecho paso (32), controlado por un regulador de frenada (33), consiguiéndose así fijar a voluntad la duración del tiempo de frenada suave, que no es otro que el tiempo de duración del acercamiento del pistón (1) al disco (6), cumpliéndose así la característica de regulación de la frenada suave. Si se abre la válvula (18) de la misma manera que las válvulas (16) y (17), se determinará un amplio paso (30) de aceite hacia la salida (19), dando lugar a un rápido desplazamiento del pistón principal (1) hacia el lado del freno () y también un rapidísimo acercamiento de dicho pistón (1) al disco (6) y una frenada en el menor tiempo, consiguiéndose así una frenada de emergencia. Si abrimos la válvula (18), el aceite que accede por la entrada (14) encontrará el paso libre hasta el extremo del conducto laberíntico (3), dando lugar a la activación del presostato (34) previsto en dicha salida o extremo de tal conducto (3), señal que se procesará para permitir el inicio de una nueva maniobra, ya que indicará que las válvulas (16), (17) y (18) están en posición correcta. En caso contrario, es decir, si alguna de esas válvulas estuviera en la posición representada para la válvula (18) de la figura 3, el paso del aceite a presión desde la entrada (14) a la salida del conducto (3) quedaría interrumpido, y el presostato (34) no se activaría, no pudiéndose iniciar una nueva maniobra, cumpliéndose así la otra condición de seguridad. En el caso de que el freno-embrague sea de los que el empuje menor se realiza por un pistón hidráulico de menor sección que el principal, el funcionamiento y constitución serían similares, con los lógicos ajustes de la fuerza de los muelles de las distintas válvulas descritas. No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan. Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del invento. Los términos en que se ha redactado esta memoria deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo. 60 6 4
7 ES 2 128 920 A1 8 REIVINDICACIONES 1. Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues, y frenos-embragues, que incluyendo medios de amortiguación de la embragada y/o frenada para evitar maniobras bruscas en la máquina en la que es aplicable el freno, embrague o freno-embrague, esencialmente se caracteriza porque incluye una pareja de válvulas de seguridad (16) y (17), una válvula de emergencia (18) y una pareja de válvulas de apertura y cierre (20) y (21), con la particularidad de que el control del posicionamiento de las válvulas de seguridad (16) y (17) para la posición de frenada, se realiza mediante un presostato (34) situado en el extremo de un conducto laberíntico (3) que desde la entrada otomadepresión (14) llega al propio presostato (34), de manera que estando abierto el conducto laberíntico (3) proporciona el estado de cada una de dichas válvulas en la posición de frenada. 2. Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues, y frenos-embragues, según reivindicación 1 ā, caracterizado porque la válvula de emergencia (18), en posición abierta de la misma, deja paso libre del aceite del freno-embrague hacia la salida (19) correspondiente, siendo dicha válvula (18) controlada igualmente por el conducto laberíntico (3) para garantizar su posición abierta antes de iniciar la maniobra. 3. Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues, y frenos-embragues, según reivindicación 1 ā, caracterizado porque la válvula de apertura y cierre (20) controla el paso del aceite de la entrada (14) hacia la zona de salida (22) del freno-embrague, estando esa válvula de apertura y cierre (20) dotada de un muelle (2) y un pistón de control de cierre en comunicación con la salida del aceite hacia la zona (22) del freno-embrague, 10 1 20 2 30 3 40 siendo la fuerza del muelle (2) tal que la válvula (20) permanece abierta mientras la presión no sobrepase a la fuerza del muelle principal normal de frenada (8) que empuja al pistón principal de accionamiento, y cuya válvula (20) produce el cierre cuando la fuerza antagónica es mayor a la del muelle principal normal de freno referido. 4. Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues, y frenos-embragues, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el circuito de comunicación del aceite desde la entrada (14) hacia la zona de salida (22) al freno-embrague, y en paralelo con la válvula de apertura y cierre (20), se ha previsto un paso (27) de menor sección regulable desde el exterior mediante un regulador (28).. Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues, y frenos-embragues, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el circuito de salida del freno-embrague, comprendido entre la zona (22) y la propia salida al tanque (19), se ha previsto una válvula (21) controlada por un muelle (29) cuya fuerza hidráulica equivalente es menor que la del muelle principal normal de frenada (8) del pistón principal, y mayor que la diferencia entre la de ese muelle y la de los muelles auxiliares (7) de frenada suave correspondientes. 6. Sistema hidráulico para el control de frenos, embragues, y frenos-embragues, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el circuito de comunicación del aceite desde la zona (22) del freno-embrague hasta la salida del tanque (19), y en paralelo con la válvula (21), se ha previsto un paso (32) de menor sección controlado desde el exterior mediante un regulador (33). 4 0 60 6
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OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA k 11 ES 2 128 920 k 21 N. solicitud: 960021 k 22 Fecha de presentación de la solicitud: 02.02.96 k 32 Fecha de prioridad: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA k 1 Int. Cl. 6 : B30B 1/14, F1B 20/00 DOCUMENTOS RELEVANTES Categoría Documentos citados Reivindicaciones afectadas A US 3670767 A (MAHORNEY KENNETH R) 20.06.1972, todo el documento. 1 A US 442767 A (THORNTON DOUGLAS M et al.) 24.09.198, página, 1 líneas 8-27; reivindicaciones; figuras. A US 426140 A (MATSUSHIMA SHUJIRO et al.) 14.04.1981, página 3, 1 línea 62 - página 4, línea 28; figura 1. A DE 323006 A (HERION WERKE KG) 16.02.1984, reivindicaciones; 1 figuras. A DE 293702 A (HERION WERKE KG) 12.03.1981, todo el documento. 1,3,4,6 A DE 4407943 A (COOP GOIZPER S) 10.08.199, resumen; figuras. 1,3 Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado para todas las reivindicaciones para las reivindicaciones n : Fecha de realización del informe Examinador Página 31.03.99 G. Penas García 1/1