Punzón central automático

Un punzón automático es una herramienta manual que se utiliza para marcar una pieza de trabajo (por ejemplo, una pieza de metal). Cumple la misma función que un punzón convencional , pero sin necesidad de un martillo . Al presionarlo contra la pieza, almacena energía en un resorte, que posteriormente se libera como un impulso que mueve el punzón, creando la marca. El impulso aplicado a la punta del punzón es bastante uniforme, lo que permite obtener marcas homogéneas.

El historial de patentes de punzones automáticos indica dos objetivos principales para el desarrollo de la herramienta: la repetibilidad del impacto y la facilidad de uso. Otras propiedades deseables incluyen un bajo retroceso al activarse, facilidad de ajuste y fiabilidad.

Desde finales del siglo XIX se han desarrollado varios diseños de punzones centrales automáticos como mejoras respecto a los punzones que requerían el uso de una herramienta de impacto. Los primeros tipos no eran completamente automáticos, sino que utilizaban un peso fijo que el usuario levantaba o un resorte y un peso que el usuario tiraba para proporcionar el impulso de impacto. Se han concedido varias patentes para estos diseños, y siguen siendo referenciados en patentes hasta el siglo XXI. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} También existen varios ejemplos de combinaciones de martillo y punzón diseñadas para su uso con una sola mano, pero modeladas a partir de un martillo convencional que golpea una herramienta de punzón independiente. ^{[ 6 ]}

Las primeras patentes estadounidenses para el punzón central automático moderno fueron presentadas en 1904 por Hartley y Stryhal para diseños que utilizaban un pestillo de resorte de lámina para liberar el martillo, ^{[ 7 ] [ 8 ]} ambas asignadas a Brown y Sharpe . En 1905, Seitz patentó un punzón de activación manual que tenía muchos de los elementos estructurales internos de algunos modelos posteriores totalmente automáticos, ^{[ 9 ]} y a Spalding se le concedió una patente en 1908 sobre una solicitud presentada en 1904 para un diseño diferente de punzón totalmente automático controlado por resorte de lámina que incluía un ajuste fácil del golpe, así como puntas roscadas intercambiables. ^{[ 10 ]}

Adell y Baltzer, de L. S Starrett Co., patentaron un diseño con casquillos concéntricos y pasadores en ranuras de leva como mecanismo de disparo, ^{[ 11 ]} y Adell y Starrett recibieron una patente en 1907 para un diseño que utilizaba un bloque deslizante accionado por un orificio cónico en el cuerpo para retener el martillo. ^{[ 12 ]}

Algunas de las modificaciones introducidas en la patente de Seiler de 1923 ^{[ 13 ]} tuvieron una producción considerable en Estados Unidos, y esta patente ha sido referenciada por otras patentes hasta el siglo XXI. Este diseño utiliza un bloque deslizante similar en concepto a la patente de Adell y Starrett, pero con un resorte helicoidal para devolver el bloque deslizante en lugar de un resorte de lámina, y un sistema más complejo para deslizar el bloque y liberar el martillo.

La patente Sweet de 1942 ^{[ 14 ]} es la primera descripción del tipo de gatillo más fabricado a finales del siglo XX, que utiliza un pasador intermedio inclinado para retener el martillo hasta que se comprime el muelle principal. Este diseño se menciona en numerosas patentes y sirvió de base para la patente Frey de 1965 ^{[ 15 ]} , cuyo objetivo era mejorar la fiabilidad del reinicio del dispositivo. Este diseño también ha tenido una producción considerable.

Existen otros mecanismos utilizados, de complejidad y fiabilidad variables, algunos de los cuales han sido patentados o se ha solicitado su patente en el siglo XXI. ^{[ 16 ]}

Los diseños modernos de mejor calidad tienden a seguir la patente de Sweet ^{[ 17 ] [ 18 ]} o la patente de Frey, ^{[ 19 ]} aunque algunos se basan en el diseño de Adell y Starrett. ^{[ 20 ]}

También existen y se han utilizado otros mecanismos, como los basados ​​en levas, los de rodamientos de bolas atrapados en un collar deslizante y los mecanismos bidireccionales que admiten accesorios de tracción.

El mecanismo de punzonado automático se ha utilizado para una amplia variedad de otras aplicaciones. Estas incluyen:

• Marcar y comenzar a perforar un agujero sin que la broca se desvíe de su posición.
• Juegos de sellos para cartas
• Herramientas para romper cristales utilizadas en labores de rescate y una herramienta común para los ladrones de coches.
• Herramienta de impacto para pruebas de dureza ^{[ 21 ]}
• Prensas de pasadores para ensamblaje electrónico ^{[ 22 ] [ 23 ]}

En muchas aplicaciones, como las pruebas de dureza, el mecanismo no dispone de un ajuste para la fuerza del impulso y puede requerir comprobaciones de calibración periódicas.

Todos los diseños tienen varios elementos en común:

• Un resorte para almacenar energía
• Una masa para proporcionar el impulso (un martillo)
• Un mecanismo de liberación que libera la energía almacenada en un punto constante del recorrido del cuerpo.
• Una disposición para reiniciar el dispositivo después de su activación.

El mecanismo más común se basa en la patente de Sweet. Dentro del cuerpo del punzón, hay tres partes móviles principales dispuestas en línea:

• El puñetazo
• La varilla intermedia (tambor)
• El martillo (masa del martillo)

La masa del martillo se acciona mediante un resorte grande en la parte posterior del punzón . (La precarga del resorte generalmente se puede ajustar aflojando o apretando la tapa en la parte posterior del punzón para disminuir o aumentar la fuerza del mismo). Un orificio con tope, perforado en la parte central frontal de la masa del martillo, frente al tambor, sirve de receptáculo para la varilla y de yunque para la acción del punzón.

El tambor proporciona la automatización. Al reiniciarse, se dispone de un mecanismo que permite que la varilla del tambor se incline ligeramente, de modo que su posición de reposo quede sesgada y la punta contacte con la masa del martillo en la cara del martillo ligeramente desplazada con respecto al orificio. Esto se suele conseguir utilizando un extremo doblado especial en el muelle del tambor ^{[ 17 ]} o una superficie irregular en el extremo inferior del pasador o en la parte superior del punzón ^{[ 18 ]} . Este elemento ejerce presión sobre la masa del martillo y la empuja hacia atrás contra su muelle al presionar el punzón, almacenando energía en el muelle del martillo.

A medida que el punzón se presiona contra la pieza de trabajo, el tambor se desplaza hacia atrás hasta que su sección media cónica comienza a contactar con la superficie del orificio guía en el cuerpo del punzón. Al continuar su movimiento hacia atrás, se alinea con el eje central de la herramienta. Cuando la punta del tambor está casi centrada, se desliza en el orificio receptor de la masa del martillo y lo libera. La masa del martillo avanza, impulsada por el resorte trasero. Dado que el orificio de la masa del martillo no la atraviesa y es menos profundo que la sección final del tambor, la punta del tambor toca fondo en el orificio del martillo, y el impulso de la masa del martillo se transmite a través del tambor, a través del punzón y hasta la pieza de trabajo.