Fijación de ejes en una rectificadora
Cilindros hidráulicos, unidad de bloqueo
Hoy en día, en las líneas de alta velocidad se colocan traviesas de hormigón fijas. “En los elementos de calzada que hemos desarrollado con construcción prefabricada para el ICE, trabajamos con una precisión de 0,1 a 0,2 mm”, afirma el ingeniero Stefan Bögl, director del departamento de Investigación y Desarrollo de Max Bögl GmbH & Co. KG.
Estos elementos grandes y de gran masa se producen en condiciones controladas en un edificio de fabricación cerrado y alcanzan, al mismo precio, una calidad considerablemente superior a la de las vías fabricadas al aire libre directamente en la plataforma de la vía.
El requisito para el rectificado preciso de las piezas acabadas es la fijación durante el mecanizado. Con los cilindros hidráulicos Hänchen y el bloqueo de seguridad mediante el dispositivo de detención accionado por muelle, se logra una fijación exacta de 0,01 mm durante el mecanizado, a pesar de la masa y el tamaño de las piezas en bruto.
- Uso energéticamente eficiente del accionamiento hidráulico
- Los cilindros posicionan el componente con una precisión de 0,01 mm
- Protección contra la suciedad mediante fuelle
- Cilindro hidráulico y elemento de bloqueo como unidad terminada.
- Peso de los elementos de la calzada: 9 toneladas
- Garantizar una precisión de 0,1 – 0,2 mm
- Protección de los accionamientos contra el polvo de rectificado
- Posibilidad de desconectar el sistema hidráulico durante el proceso de rectificado, con un posicionamiento exacto simultáneo de la pieza de trabajo
- Cilindro hidráulico serie 120 para hasta 150 bar
- Ø del pistón 60 mm, Ø del vástago 40 mm, carrera 60 mm
- Célula de carga
- Válvula proporcional
- Sistema de guiado: Servoslide® para velocidades de hasta 0,5 m/s
- Unidad de bloqueo Ratio-Clamp® con una fuerza de bloqueo de 50 kN
- Fijación exacta de 0,01 mm durante el mecanizado
El proceso de fabricación
En un primer paso, la pieza en bruto de un hormigón especial se vierte boca abajo. Dos mallas de refuerzo proporcionan la resistencia necesaria, una está diseñada como una malla plana, la otra tiene un perfil tridimensional. Seis hebras de acero sobresalen a cada lado de la placa de hormigón y se pueden atornillar al siguiente elemento de la calzada antes de hormigonar el hueco in situ. Después de verter el molde en la fábrica, los vibradores compactan el material de construcción para garantizar un material libre de inclusiones. El cuerpo de la vía, alisado y también plano en la parte inferior, se endurece, con la contracción típica del material que, a diferencia del montaje exterior, se produce en condiciones controlables con exactitud.
El perfil de la vía
La exactitud necesaria para el montaje de las traviesas no puede lograrse únicamente mediante una fundición de precisión. Además, los elementos individuales deben tener formas individuales, ya que cada uno está hecho a medida para el contorno de la vía y del terreno correspondiente. Esto afecta a los radios de las curvas, los arcos de transición, las cubetas, las colinas, así como otros contornos del terreno. Por lo tanto, dependiendo del trazado de la línea, cada una de las placas de 6,5 metros de largo y 2,55 metros de ancho puede tener su propio perfil tridimensional.
Fresado de precisión en hormigón
Una muela abrasiva con una anchura de 200 mm es accionada por un husillo de 100 kW y rectifica los elementos de la calzada producidos con una sobremedida de 2 mm después del endurecimiento. Se mecanizan 2 metros por minuto y se eliminan hasta 2 mm en una sola pasada en un proceso húmedo. Esto evita el sobrecalentamiento y la generación extrema de polvo. El husillo aplica una fuerza de corte de hasta una tonelada. En relación con las dimensiones y un peso de los elementos de la calzada de 9 toneladas, existe por lo tanto el peligro de que las piezas de fundición a mecanizar se doblen a pesar del refuerzo en el rango de 0,1 mm. Aunque el posicionamiento y el mantenimiento en posición de una pieza de trabajo es en realidad un proceso sencillo, existen por lo tanto condiciones marco que imponen exigencias extremadamente elevadas a los accionamientos lineales.
Fijación hidráulica
Después de la entrada del cuerpo de hormigón a través de una pista de rodillos, seis cilindros hidráulicos lo posicionan. Todos están equipados con células de carga. En cada lado se disponen tres cilindros hidráulicos. Tres de estos cilindros, dos a la izquierda en los extremos y uno a la derecha en el centro, están equipados con válvulas proporcionales y, como accionamientos lineales, forman parte de un bucle de control que se gestiona mediante un PLC Siemens 840 D NC. Los otros tres cilindros hidráulicos se desplazan a la posición final, mientras que los tres cilindros de control posicionan el elemento de la calzada con una precisión de 0,01 mm. Los seis cilindros hidráulicos tienen un diámetro del pistón de 60 mm, un diámetro del vástago de 40 mm, una carrera de 60 mm y están equipados con interruptores de proximidad. Una vez alcanzada la posición final, se posicionan otros cuatro cilindros hidráulicos para apoyo. A continuación, seis cilindros hidráulicos fijan lateralmente la pieza de trabajo de grandes dimensiones. Estos también están diseñados para absorber las fuerzas transversales que puedan surgir en el vástago. Todos los cilindros hidráulicos son de la serie 120, adecuados para presiones de hasta 150 bar y probados a 1,5 veces la presión. Los seis cilindros de retención de carrera y tres de los cilindros de sujeción dispuestos lateralmente están equipados con el sistema de guiado Servoslide®. Esta calidad Hänchen está equipada con una guía de composite especial para propiedades de fricción optimizadas. Las superficies deslizantes de esta guía amortiguan las vibraciones, evitan la presión de borde y garantizan movimientos en gran medida libres de stick-slip. La alta precisión de fabricación y los pequeños juegos de la guía garantizan un uso duradero a velocidades del émbolo de hasta 0,5 m/s. Además, cuatro cilindros hidráulicos sujetan los cabezales de rectificado.
Cilindros de catálogo Hänchen
En Bögl se utilizan cilindros de catálogo de Hänchen. Con inversiones millonarias, el especialista en hidráulica ha transformado en los últimos años toda la construcción y el desarrollo a un sistema CAD tridimensional multicapa, diseñado específicamente para un diseño modular. La modularización es tan fundamental que cada contorno de perforación ya representa un módulo, que se almacena solo una vez de forma centralizada. A través del configurador de productos online HÄKO, el cliente también puede acceder a este sistema modular en representación espacial desde su PC. De este modo, la empresa de Ostfildern, cerca de Stuttgart, ofrece diversas variantes de productos a medida sin los costes e incertidumbres de un diseño especial.
Unidad de bloqueo Ratio-Clamp®
Todos los cilindros hidráulicos que actúan desde abajo, así como tres de los que actúan desde los lados, están equipados con la unidad de bloqueo patentada Ratio-Clamp® de Hänchen. Una de las unidades de bloqueo laterales tipo RCS 40, con un diámetro de 40 mm, es una versión especial y ha sido modificada para poder absorber fuerzas laterales sin sufrir daños. Todas las unidades de bloqueo ejercen una fuerza de bloqueo de 50 kN tan pronto como no hay presión en el sistema hidráulico. Esto permite el mecanizado con el circuito de fluido sin presión. La unidad de bloqueo Ratio-Clamp®, también probada por el TÜV, asume tareas relevantes para la seguridad, por ejemplo, en la fabricación, ya que el bloqueo solo se libera cuando hay presión. En este estado de conmutación, la barra se puede mover libremente en ambas direcciones. Una caída de presión libera la energía almacenada en los muelles de disco, que aplica la fuerza de bloqueo sobre la barra a través de un elemento de sujeción cónico. Este proceso puede ser activado automáticamente por una caída de presión intencionada desde el control, o también en caso de un fallo de energía o daños en el sistema. La fuerza de bloqueo se mantiene sin suministro de energía durante un tiempo ilimitado, hasta que se aplica de nuevo la presión de desbloqueo y el vástago queda libre para moverse. Incluso en caso de un deslizamiento ocasional de la barra en distancias cortas al superar la fuerza de bloqueo especificada, no se producen daños en el sistema. Esto permite mantener el cuerpo de hormigón en posición exacta durante el tiempo de mecanizado de media hora, sin presión hidráulica ni control. La unidad de bloqueo Ratio-Clamp® está disponible de serie como unidad completa o en combinación con un cilindro hidráulico. El cliente puede crear, convertir y exportar esta solución en el catálogo electrónico a través de un objeto CAD a escala con todas las medidas, como un conjunto de datos 2D o 3D, por ejemplo, en formato Autocad.
Una colaboración exitosa
Después del fresado, los cuerpos de hormigón reciben un número de identificación para colocar el soporte correcto en el lugar adecuado. Así, por primera vez, se instala la «Vía Fija Bögl» en un total de 70 km, un proyecto innovador que forma parte de una cartera diversa: desde casas prefabricadas hasta estadios de fútbol llave en mano para el Mundial, la oferta de la empresa familiar de Franconia de tercera generación, que con 4000 empleados genera una facturación de 750 millones de euros.
Nuevos caminos con hormigón
Con la producción de la «Vía Fija», Bögl y Hänchen demuestran que son posibles caminos completamente nuevos en el procesamiento del hormigón: el uso de grandes componentes como producto de precisión. Ambas empresas pudieron aunar sus competencias en este proyecto: el especialista en hidráulica demuestra la alta capacidad de rendimiento y precisión de sus cilindros hidráulicos incluso en condiciones ambientales adversas, así como las posibilidades de la sistemática modular de diseño y producto, que resuelve tareas exigentes sin necesidad de construcciones especiales y el enfoque de solución de un eje hidráulico completo, incluyendo sujeción de seguridad mediante un dispositivo de detención. «Para nosotros, la colaboración durante el período de desarrollo, de septiembre de 2002 a octubre de 2003, y la producción en funcionamiento de tres turnos desde entonces, ha demostrado su valía», confirma Stefan Bögl. Y la empresa familiar, con su propio departamento de investigación y desarrollo, muestra así nuevas perspectivas para componentes que se producen en condiciones ambientales exactas con una precisión y repetibilidad hasta ahora desconocidas. A pesar de la crisis en la industria de la construcción, la empresa ha logrado hasta ahora, con este concepto de innovación y solución completa, asegurar tanto sus puestos de trabajo como sus cifras positivas.
© Hänchen 2005