Fijación de ejes en una rectificadora
Cilindro hidráulico, elemento de sujeción
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 previo para el rectificado preciso de las piezas terminadas es la fijación durante el mecanizado. Con los cilindros hidráulicos Hänchen y la sujeción de seguridad mediante el elemento de sujeción accionado por muelle, se consigue 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 sujeción como unidad completa
- 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
- Elemento de sujeción 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
Tras entrada cilindro cuerpo de hormigón a través de una pista de rodadura, estos seis cilindros hidráulicos lo colocan en su posición. Todos ellos están equipados con sensores de fuerza. Hay tres cilindros hidráulicos dispuestos a cada lado. 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 circuito de regulación controlado por un PLC Siemens 840 D NC. Los otros tres cilindros hidráulicos se desplazan a la posición final, mientras que los tres cilindros de regulación posicionan el elemento de la vía con una precisión de 0,01 mm. Los seis cilindros hidráulicos tienen un diámetro del pistón 60 mm, un diámetro del vástago 40 mm, una carrera 60 mm y están equipados con interruptores de proximidad. Una vez alcanzada la posición final, se colocan otros cuatro cilindros hidráulicos para proporcionar apoyo. A continuación, seis cilindros hidráulicos fijan la pieza de trabajo de grandes dimensiones desde los lados. Estos también están diseñados para vástago fuerzas transversales que puedan surgir fuerzas transversales el vástago . Todos los cilindros hidráulicos son de la serie , aptos para presiones de hasta 150 bar y presión a 1,5 veces presión . Los seis carrera y tres de los cilindros de sujeción laterales están equipados con el sistema de guiado Servoslide® . Esta calidad de Hänchen está equipada con unaguía especialguía optimizar las propiedades de fricción. Las superficies deslizantes de esta guía las vibraciones, evitan la presión en los bordes y garantizan movimientos prácticamente sin deslizamiento. La alta precisión de fabricación y los pequeños juegos de guía garantizan un uso duradero a velocidad del émbolo 0,5 m/s. Además sujeción, amarre cilindros hidráulicos sujeción, amarre los cabezales de rectificado.
Cilindros de catálogo Hänchen
Bögl utiliza cilindros de catálogo de Hänchen. Con inversiones millonarias, el especialista en hidráulica ha cambiado en los últimos años todo el diseño y el desarrollo a un sistema CAD tridimensional multicapa, especialmente diseñado para un diseño modular. La modularización es tan fundamental que cada contorno de perforación representa un módulo que solo se almacena una vez de forma centralizada. A través del configurador de productos en línea HÄKO, el cliente también puede acceder a este sistema modular en su ordenador con una representación espacial. De este modo, la empresa de Ostfildern, cerca de Stuttgart, ofrece una amplia gama de variantes de productos a medida sin los costes y las incertidumbres de un diseño especial.
Elemento de sujeción Ratio-Clamp®
Todos los cilindros hidráulicos que actúan desde abajo, así como tres de los que actúan desde los lados, están equipados con el elemento de sujeción patentado Ratio-Clamp® de Hänchen. Una de las sujeciones laterales de tipo RCS 40 con un diámetro de 40 mm es una versión especial y ha sido modificada para poder absorber cargas laterales sin sufrir daños. Todos los elementos de sujeción aplican una fuerza de bloqueo de 50 kN, en cuanto deja de haber presión en el sistema hidráulico. De este modo, permiten el mecanizado con el circuito de fluido sin presión. El elemento de sujeción Ratio-Clamp®, también certificado por la TÜV, asume, por ejemplo, tareas relevantes para la seguridad en la fabricación, ya que la liberación de la sujeción solo se produce cuando hay presión aplicada. En este estado de conmutación, el vástago puede moverse libremente en ambas direcciones. Una caída de presión libera la energía almacenada en los muelles de Belleville, que aplica la fuerza de bloqueo al vástago a través de un elemento de sujeción cónico. Este proceso puede ser activado automáticamente por una caída de presión específica desde el control, pero también en caso de un fallo de alimentación o daños en el sistema. La fuerza de bloqueo se mantiene sin suministro de energía durante un tiempo ilimitado, hasta que se vuelve a aplicar la presión de desbloqueo y el vástago vuelve a ser móvil. Incluso en caso de un deslizamiento ocasional del vástago en distancias cortas al superarse la fuerza de bloqueo indicada, no se producen daños en el sistema. Esto permite mantener el cuerpo de hormigón exactamente en posición durante el tiempo de mecanizado de media hora sin presión hidráulica ni control. El elemento de sujeción Ratio-Clamp® está disponible de serie como unidad completa o en combinación con un cilindro hidráulico. El cliente puede crear esta solución en el catálogo electrónico a través de un objeto CAD a escala con todas las medidas, convertirlo y exportarlo 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 correcto. En un total de 70 km se está instalando por primera vez la "Plataforma Fija Bögl", un proyecto innovador que forma parte de una cartera diversa: La oferta de la empresa familiar Franconia de tercera generación, que con 4000 empleados genera una facturación de 750 millones de euros, abarca desde casas prefabricadas hasta estadios de fútbol llave en mano para el Mundial.
Nuevos caminos con el hormigón
Con la producción de la "Plataforma Fija", Bögl y Hänchen demuestran que en el mecanizado del hormigón son posibles caminos completamente nuevos: el uso también de grandes componentes como producto de precisión. Ambas empresas pudieron aunar sus competencias en este proyecto: El especialista en hidráulica muestra el alto rendimiento y la precisión de sus cilindros hidráulicos también en condiciones ambientales adversas, así como las posibilidades de la sistemática modular de construcción y de productos, que resuelve también tareas exigentes sin construcciones especiales y el enfoque de solución de un eje hidráulico completo, incluyendo la sujeción de seguridad mediante una unidad de bloqueo. “Para nosotros, la colaboración durante el tiempo de desarrollo desde septiembre de 2002 hasta octubre de 2003 y la producción que se lleva a cabo desde entonces en régimen de tres turnos ha demostrado su eficacia”, confirma Stefan Bögl. Y la empresa familiar muestra así, de forma ejemplar con su propia área de investigación y desarrollo, perspectivas completamente nuevas para los 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 podido asegurar hasta ahora tanto sus puestos de trabajo como sus números negros con este concepto de innovación y solución completa.
© Hänchen 2005