Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FERRAMENTA E MÉTODO PARA TENSIONAR UMA FAIXA.
Referência Cruzada Para Pedidos Relacionados
O presente pedido de patente reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória Norte-Americana pendente com n° de Série 61/035.999, depositado em 12 de março de 2008, intitulado Aparelho de Travamento de Faixa Fixa, todas as revelações que se encontram incorporadas por referência ao presente. O presente pedido de patente também reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória Norte-Americana pendente, com n° de Série 60/985.142, depositado em 02 de novembro de 2007, intitulado Grampo de Travamento Duplo para Fins Gerais e seu Método de Formação, todas as revelações que se encontram incorporadas por referência ao presente.
O presente pedido de patente se relaciona à Patente Norte-Americana n° 5.123.456, emitida em 23 de junho de 1992, intitulada Ferramenta de Ligação Incluindo Êmbolo de Travamento e a Patente Norte-Americana n° 6.481.46 7, emitida em 19 de novembro de 2002, intitulada Travamento de Faixa Energizada Sob Controle Elétrico, ambas sendo incorporadas por referência em sua integralidade ao presente.
Campo Da Invenção
As configurações da presente invenção são geralmente relacionadas às ferramentas de ligação e, em particular, a um método e aparelho para tencionar uma faixa com uma ferramenta que possua travamento separado e mecanismos de corte que permitem uma ferramenta de menor dimensão, que melhora o acesso a uma maior variedade de peças de trabalho e que reduz as forças de impacto sentidas pela peça de trabalho. A
Petição 870180147964, de 05/11/2018, pág. 6/25
2/39 ferramenta da presente invenção acomoda uma variedade de estilos de faixa e trava. As configurações da presente invenção também incluem funcionalidade da saída de dados, sensores e mecanismos de realimentação para determinar o desempenho e prever os problemas ou questões de manutenção.
Histórico Da Invenção
Muitos tipos de faixas foram concebidas ou desenvolvidas para uso em objetos de travamento, como mangueiras, tubos, pólos, cabos e similares. As faixas são 10 geralmente combinadas com uma fivela, gancho, grampo, fecho associado ou outro membro de travamento (coletivamente mencionados no presente como uma fivela, para simplificar), que mantém a faixa envolta em um estado tencionado sobre um objeto ou mais. A fivela pode ser separada ou parte integrante da faixa. As 15 faixas podem ser pré-formadas antes da instalação, nas quais a faixa é envolta sobre si mesma para formar uma volta fechada, com a extremidade condutora ou livre da faixa posicionada por meio e estendida longe da fivela. As referidas faixas pré-moldadas são subsequentemente colocadas sobre uma peça de trabalho, ou seja, 20 os objetos a serem ligados, e depois plenamente apertados, utilizando uma ferramenta de travamento. De forma alternativa, algumas faixas não são pré-moldadas, porém incluem uma extremidade livre que é inicialmente envolta em uma peça de trabalho, para formar uma volta fechada sobre a peça de trabalho, 25 caracterizada pelo fato que a extremidade condutora ou livre é então introduzida à fivela pelo operador. Uma ferramenta é tipicamente utilizada para completar o tensionamento ao nível desejado ou específico.
Diversos aparelhos foram implementados ou
3/39 divulgados, os quais se pretendem aprimorar ou facilitar o tensionamento da faixa. Esses aparelhos podem estar imóveis ou fixados na posição, ou podem ser portáteis. Em muitos casos, os referidos aparelhos também cortam a parte condutora da faixa após 5 ser tensionada e criam a trava entre a faixa e a fivela que mantém a tensão desejada da faixa sobre o objeto de travamento. Os aparelhos que realizam as funções de aperto, trava e corte podem ser manuais, pneumáticos, elétricos ou uma combinação destes em operação. Os aparelhos pneumáticos e elétricos realizam as tarefas 10 de tensionamento, trava e corte com esforço humano limitado ou reduzido. Os aparelhos de aperto de faixa que são pneumáticos ou elétricos são geralmente semi-automáticos, no sentido que o operador precisa realizar algumas tarefas ou operações associadas, e não todas. Muitas tarefas que permanecem podem incluir a 15 localização da faixa sobre o objeto, inserção ou de outra forma localização da extremidade condutora da faixa em questão ou por meio de uma fivela e posicionamento da extremidade condutora em um aparelho de tensionamento para iniciar o aperto da faixa sobre a peça de trabalho. Em um aparelho de aperto de faixa pneumática 20 conhecido, uma tensão desejada é pré-configurada. Um cilindro pneumático é ativado para encaixar e puxar a faixa até que a tensão desejada da faixa seja atingida. O controle pneumático também pode ser envolvido na formação da trava e corte da parte da extremidade condutora em excesso após a faixa ser apertada e 25 presa com a fivela.
Embora uma variedade de aparelhos de travamento tenha sido projetada para uso com faixas de diversos tamanhos, seria vantajoso fornecer um aparelho que atinja um maior controle sobre as operações de travamento de faixa. O
4/39 referido aparelho deve ser eficaz e eficiente para apertar a faixa, formando a função de trava ou aperto e automaticamente cortar e remover a parte condutora em excesso após a faixa ser travada. Além disso, seria benéfico para o referido aparelho ser facilmente 5 utilizado pelo operador em conexão com o posicionamento do aparelho de travamento relativo à peça de trabalho, incluindo a inserção ou acoplamento de facilitação da faixa ao aparelho. Também seria vantajoso fornecer um aparelho que trava a faixa relativa à fivela e corte a parte traseira da faixa de forma eficaz, que 10 reduza as cargas de choque enquanto coleta e produz dados relevantes ao processo com relação à instalação de cada faixa, para verificar e distinguir entre uma faixa adequadamente ou inadequadamente instalada e/ou identificar questões de manutenção com relação à ferramenta.
Resumo Da Invenção
Um aspecto da presente invenção é fornecer uma ferramenta ou aparelho de travamento montado de forma ajustável. Mais especificamente, as configurações da presente invenção são interconectadas a um deslizador fixo que permite o 20 movimento da ferramenta relativa à base fixa. Além disso, o aparelho de travamento também é capaz de girar com relação à base. Esta funcionalidade permite que o operador acesse mais facilmente peças de trabalho volumosas ou pesadas. Por exemplo, com uma peça de trabalho presa em uma bancada ou de outra 25 forma estabilizada, o aparelho ou ferramenta de travamento pode então ser posicionado com relação ao objeto sendo travado. O operador não precisa manipular a posição de uma peça de trabalho com relação á ferramenta de travamento. Esta funcionalidade permite que a ferramenta seja colocada mais próxima a uma peça
5/39 de trabalho e permite uma colocação mais precisa e segura da faixa sobre o objeto. Além disso, o posicionamento ajustável fornecido pelas configurações da presente invenção aprimora a repetição operacional ao conduzir a mesma operação de travamento repetidamente.
Em uma configuração da presente invenção, um mecanismo de aperto ou submontagem encaixará uma parte da extremidade condutora de uma faixa presa que foi anteriormente alimentada por meio de uma fivela e colocada sobre uma peça de 10 trabalho. Quando apertada, a faixa é então presa sobre a peça de trabalho por um mecanismo de aperto.de cinto. Durante o aperto, a fivela é presa e retida por uma parte da ferramenta na preparação para a trava da faixa com relação à fivela. Em um processo separado, um mecanismo de punção ou submontagem deforma a 15 faixa e/ou a fivela, para prender a faixa sobre a peça de trabalho com a força de travamento desejada e um mecanismo de corte ou submontagem corta a parte condutora em excesso da faixa.
Outro aspecto da presente invenção é fornecer um aparelho de travamento utilizando um par de rodas 20 opostas para apertar e tensionar a faixa. Em uma configuração, uma roda (a roda de tensão) é fixada na posição e a outra roda (a roda de aperto ou a roda de apoio) é movida para apertar a faixa entre as duas rodas. Preferivelmente, ambas as rodas são fornecidas com uma superfície texturizada para encaixar e prender 25 a superfície da faixa. Um ou ambas as superfícies texturizadas podem formar uma série de dentes ou bordas que são posicionadas a um ângulo relativo à superfície da faixa para facilitar a prensa e tensionamento. No entanto, os dentes ou bordas podem apresentar uma tendência para perfurar ou cortar a faixa conforme esteja
6/39 tensionada, particularmente caso os dentes ou bordas dos dentes se estendam continuamente ou quase continuamente entre toda a extensão da faixa, o que cria essencialmente uma borda de faca entre a extensão da faixa. De forma mais específica, os dentes ou 5 bordas podem deformar a faixa reduzindo ou afinando a área de seção cruzada da faixa. Esta redução da área de seção cruzada irá aumentar a pressão axial sobre a faixa nesta área enfraquecida durante o tensionamento, o que pode causar uma quebra prematura com a faixa sob tensão. Por este motivo, é preferível não ter dentes 10 ou bordas que se estendam entre toda a superfície de encaixe da roda da tensão. Portanto, uma ou mais ranhuras circunferenciais podem ser formadas no padrão texturizado para criar uma descontinuidade nas bordas formadas pelos dentes. As configurações da presente invenção, dessa forma, empregam uma 15 roda de tensão que possui uma superfície de encaixe com dentes não contínuos com relação à extensão da faixa, dessa forma direcionando este problema.
Conforme previamente observado, é desejável que as superfícies de encaixe de ambas as rodas de 20 tensão e de aperto sejam texturizadas. Caso a roda de tensão seja texturizada com um padrão dentado, a roda de aperto é preferivelmente fornecida com uma superfície de padrão de diamante. Em comparação a um padrão dentado, um padrão de diamante é tipicamente formado por dentes em forma de pirâmide 25 cujo cume pode ser um ponto, ao invés de uma borda. Algumas configurações da presente invenção podem empregar um cume compreendendo uma superfície côncava, convexa ou planar. Além disso, outras formas pseudo-piramidais podem ser utilizadas sem sair do escopo da invenção, como um tetraedro (pirâmide trilateral),
7/39 uma pirâmide pentalateral, etc. Quando um padrão de diamante é formando na roda de aperto e um padrão dentado é formado na roda de tensão oposta, é um aspecto relacionado da presente invenção escalonar o padrão de diamante relativo ao padrão 5 dentado como se o cume dos dentes e o cume das pirâmides que formam o padrão do diamante não estivessem alinhados. Por exemplo, as bordas formadas pelos dentes da roda de tensão e os pontos formados pelo padrão de diamante da roda de aperto são posicionados de forma que os pontos do padrão de diamante sejam 10 alinhados com o espaço ou lacunas entre bordas sucessivas do padrão dentado, conforme oposto a uma configuração onde os pontos e bordas sejam alinhados em contato entre si. Esta configuração reduz as chances de afinamento e separação da faixa de forma prematura. Deve-se também apreciar que o padrão de 15 diamante pode ser formado sobre a roda de tensão e que o padrão dentado pode ser formado sobre a roda de aperto. De forma alternativa, outros padrões texturizados podem ser apropriados da mesma forma.
Há vantagens que vêm da texturização da 20 superfície das rodas de tensão e das rodas de aperto. Por exemplo, colocar um padrão de textura em cada roda também produz menos raspas de metal. Nos aparelhos da técnica anterior, onde uma roda emprega uma superfície texturizada e a outra roda emprega uma superfície suave, a superfície suave é suscetível a deslizar sobre a 25 faixa, que pode criar raspas de metal. Ao longo do tempo, as raspas podem encher as lacunas entre as filas de dentes no padrão texturizado da roda oposta, dessa forma diminuindo a ação de fixação dos dentes da roda oposta. Além disso, ao compensar as bordas dos dentes da roda de tensão e os pontos da superfície de
8/39 diamante da roda de aperto, os pontos e dentes tendem a auto limpar os espaços ou as lacunas entre eles e os pontos para reduzir o acúmulo das raspas e prolongar a vida útil das rodas.
Outra vantagem dos padrões de superfície oposta das rodas de tensão e de aperto é derivada de ambas as superfícies de trabalho a frio da faixa. Nos aparelhos da técnica anterior, que utilizam uma roda suave em combinação com uma roda texturizada, a superfície da faixa em contato com a roda texturizada está sujeita a um maior grau de trabalho a frio em 10 comparação à superfície da faixa em contato com a superfície suave da roda exposta. Este serviço a frio unilateral ou irregular da faixa faz com que ela se enrole de forma excessiva. A ondulação excessiva pode fazer com que a faixa entre novamente no aparelho e ligue ou esmague os mecanismos. Ao trabalhar a frio ambas as 15 superfícies da faixa para geralmente a mesma extensão, devido às superfícies da roda de tensão e de aperto serem texturizadas, a ondulação excessiva da faixa é reduzida.
As configurações da presente invenção também se empregam a um método de interconexão da roda de 20 tensão a um eixo de acionamento de forma a prevenir a roda de tensão de ser montada de forma incorreta, dessa forma evitando a possibilidade de que a superfície texturizada da roda de tensão seja orientada de forma incorreta. De forma mais específica, as rodas de tensão da técnica anterior são tipicamente interconectadas a seus 25 respectivos eixos de acionamento por meio de uma chave tradicional e método de via de chave. No entanto, este método de interconexão não proíbe a roda de tensão de ser posicionada no eixo de acionamento para trás. Caso a roda de tensão seja posicionada no eixo com o padrão texturizado na orientação
9/39 incorreta, a faixa pode não ser adequadamente encaixada ou presa, visto que o padrão de textura será geralmente angulado da superfície da faixa, de forma que a roda de tensão desliza ao invés de se encaixar na superfície da faixa. Além disso, a chave 5 tradicionalmente utilizada é um elemento ou componente adicional que adiciona custo e complexidade à montagem do aparelho. As configurações da presente invenção empregam uma roda de tensão que possui um diâmetro interno excêntrico e um eixo de acionamento configurado de forma correspondente que pode se 10 encaixar somente em conjunto de uma forma. Sendo assim, um componente é eliminado e a roda de tensão será sempre orientada corretamente com o padrão de textura virado para a direção apropriada.
Outro aspecto da presente invenção é fornecer um sistema de tensionamento aprimorado que emprega uma variação automática e variável das forças de penetração da faixa. Conforme descrito acima, uma roda de aperto móvel é utilizada para comprimir a faixa contra a roda de tensão, para apertar a faixa para tensionamento. A fim de atingir uma força de 20 pressão eficaz, as configurações da submontagem de tensionamento empregam um cilindro de aperto pneumático interconectado à roda de aperto por meio de um braço articulado ou braço de aperto de pivotamento. Alguém com habilidade na técnica compreenderá que, ao invés de um cilindro pneumático, um 25 servomotor, motor solenóide ou outro método de posicionamento seletivo pode ser empregado para a transição da roda de aperto a partir de uma posição de liberação para uma posição de encaixe. Conforme o cilindro de aperto for acionado, a haste do cilindro percorre ou se estende para fora. O braço de aperto ou o braço
10/39 articulado irá então rotacionar sobre um ponto de pivô, fazendo com que a extremidade oposta do braço de aperto mova a roda de aperto para o encaixe com a faixa e aplique a força necessária para a roda de tensão apertar a faixa. A extensão do braço articulado e a 5 localização do pivô podem variar para aumentar ou diminuir a alavancagem mecânica do cilindro de aperto e, dessa forma, aumentar ou diminuir a força aplicada pela roda de aperto sobre a faixa. Além disso, ao invés de ter uma extensão de percurso configurado projetado para aplicar uma força predeterminada à 10 faixa, o cilindro de aperto é projetado para ter uma extensão de percurso em excesso e é projetado para parar o percurso da haste do cilindro quando a força desejada é aplicada à faixa. Um loop de sensor ou de realimentação associado ao cilindro de aperto identifica quando a força desejada é aplicada e para ainda o 15 percurso da haste do cilindro. De forma importante, a extensão de percurso adicional ou em excesso permite que o sistema acomode o desgaste das superfícies texturizadas das rodas de tensão e/ou de aperto. Conforme ocorre o desgaste e o diâmetro eficaz de uma roda ou ambas as rodas for reduzido, um percurso adicional 20 encontra-se disponível para mover a roda de aperto mais próxima à roda de tensão e, dessa forma, manter a pressão de aperto apropriada sobre a faixa. Além disso, o percurso do cilindro de aperto pode ser automaticamente monitorado ao longo do tempo e fornecer uma realimentação com relação ao desgaste das rodas de 25 tensão e/ou de aperto advertindo o operador de quando for momento de substituir uma ou ambas as rodas antes que seja visualmente óbvio.
Outro aspecto da presente invenção é fornecer um sistema aprimorado para aperto e ajuste do cinto que
11/39 aciona a roda de tensão. De forma mais específica, os sistemas da técnica anterior para tensionamento da faixa geralmente utilizam uma roda de tensão que é movida por um acionamento de cinto ao invés de ser diretamente movida por um motor. Quando um acionamento do cinto é utilizado, o cinto deve ser adequadamente tensionado para que o sistema funcione corretamente. Ao longo do tempo, o acionamento do cinto pode ficar frouxo, dessa forma reduzindo a eficácia ou habilidade do motor e sua roda de acionamento associada em rotacionar a roda de tensão e prender de forma eficaz e tencionar a faixa. De forma alternativa, pelo fato de a invenção poder ser utilizada com faixas de tamanhos diferentes, pode ser desejável aplicar tensões diferentes. Para manter uma tensão apropriada sobre o cinto de acionamento, os sistemas de tensionamento de cinto da técnica anterior usam tipicamente uma polia esticadora posicionada de forma ajustável em contato com o cinto, para remover a parte solta. A polia esticadora é tipicamente reposicionada em uma abertura orientada perpendicular à via do cinto da matriz. Dessa forma, conforme uma polia esticadora aplica uma força de tensionamento contra o cinto, o cinto aplica uma força reativa contra a polia esticadora. Uma desvantagem desta configuração é que a força reativa plena do cinto sobre a polia é alinhada com a abertura na qual a polia esticadora é posicionada e presa. Como resultado, a combinação da vibração da ferramenta e a força do cinto que age sobre a polia esticadora pode eventualmente fazer com que a montagem da polia esticadora afrouxe e, quando afrouxada, mova a polia esticadora de forma a reduzir a tensão do cinto. Por causa da orientação da abertura na qual a polia esticadora é montada, a polia esticadora pode geralmente se mover diretamente para longe do cinto. De
12/39 forma relacionada, também é difícil aumentar a tensão sobre o cinto nesses tipos de sistemas de tensionamento. A polia esticadora pode se mover apenas em direção diretamente oposta à face reativa do cinto. Fazer ajustes finos na tensão do cinto é difícil sob essas circunstâncias.
Em comparação, as configurações da presente invenção utilizam pelo menos uma polia esticadora de cinto posicionada em uma abertura orientada em paralelo ao caminho do cinto, ao invés de perpendicular ao caminho do cinto. Esta orientação difere do estado da arte em que a força reativa gerada pelo cinto sobre a polia esticadora não é plenamente alinhada com a abertura na qual a polia esticadora é montada. Ao invés disso, a força reativa é orientada a um ângulo relativa à abertura, com os vetores do componente da força reativa do cinto orientados em perpendicular e paralelo à orientação da abertura de ajuste. Com esta configuração, a perda de tensão no cinto é reduzida porque apenas uma parte da força reativa aplicada pelo cinto sobre a polia está na direção da abertura de ajuste, ao passo que a força reativa remanescente está na direção que opõe o movimento da polia esticadora dentro da abertura de ajuste. De forma similar, no contexto do ajuste manual da tensão do cinto, a presente configuração facilita os ajustes de tensão. Pelo fato de a abertura do ajuste rodar em paralelo à via do cinto, a polia esticadora deve ser movida por uma distância maior, para atingir o mesmo ajuste de tensão conforme uma configuração na qual a abertura é orientada perpendicular à via do cinto. Uma maior distância na qual fazer ajustes permite um controle mais fino e ajuste da pressão da tensão, que também requer menos força para aumentar a tensão sobre o cinto de acionamento, visto que a força
13/39 reativa gerada pelo cinto não opõe plenamente o movimento da polia esticadora dentro*da abertura de ajuste.
Outro aspecto da presente invenção é cumprir com a punção e travamento e corte ou separação da faixa 5 em um processo de duas etapas. De forma mais específica, as configurações da presente invenção empregam um sistema acionado por câmera para um controle adicional do processo de punção que deforma uma parte da faixa a prender a posição da faixa com relação à fivela e o processo de corte que remove a parte 10 em excesso da extremidade condutora da faixa. Isto reduz a força de impacto gerada pela operação de punção e corte que, por sua vez, reduz o impacto sobre a peça de trabalho e o choque sentido pelo operador. Em uma configuração da presente invenção, por exemplo, a energia utilizada para acionar ou mover a punção é 15 fornecida por uma mola que é carregada e ativada pela ação de uma câmera associada. Conforme a câmera é rotacionada, a mola é carregada. De forma simultânea, a punção é mantida em uma posição travada por pelo menos uma lingueta de travamento da mola carregada. Conforme a câmera continua a percorrer, os 20 braços de impacto separam a(s) lingueta(s) de travamento da punção. A energia liberada da mola então aciona a punção para a faixa por meio de uma abertura na fivela. Por sua vez, isto deforma a faixa e trava a periferia da faixa com relação à fivela e a peça de trabalho.
A punção também pode incluir uma profundidade associada e indicador de alinhamento para indicar que a punção deformou a faixa à profundidade necessária e que a punção está adequadamente alinhada com relação à faixa. Em uma configuração, a punção é fornecida com um ombro axialmente
14/39 espaçado da borda condutora da punção. O ombro forma um anel ao redor da área deformada ou ondulada na faixa para dar ao operador a habilidade visual de determinar a eficácia da punção. Um anel simetricamente e plenamente formado indica que a punção deformou adequadamente a faixa, que a punção foi adequadamente alinhada com relação à faixa e que a força de retenção desejada deve ser atingida. Por outro lado, um anel parcial ou assimétrico indica um problema de profundidade e/ou alinhamento, requerendo que a ferramenta seja ajustada. Deve-se apreciar que a punção pode ser reconfigurada para trabalhar com uma variedade de faixas e fivelas diferentemente configuradas. Em outra configuração da invenção, a punção pode ser fornecida com dois ombros separados, espaçados ao longo do eixo da punção. Uma indica a profundidade mínima da ondulação e a outra indica a profundidade máxima da ondulação. A qualidade da ondulação pode ser determinada pelas marcações.
Após a faixa ter sido perfurada, a câmera continua com seu movimento e interage com a submontagem de corte da faixa. De forma mais específica, uma lâmina de corte giratória está disposta abaixo da faixa de forma que, com um outro movimento da câmera, a lâmina faz com que ela gire e separe as partes condutoras da faixa. O movimento da lâmina também dobra ou encobre a extremidade da porção remanescente da faixa sobre a fivela que forma uma trava secundária ou inferior. A configuração do projeto do mecanismo de corte também reduz a largura da ferramenta que aumenta a capacidade da ferramenta em acessar uma variedade de peças de trabalho de formas diferentes. O mecanismo de corte acionado por rotação também reduz a altura geral da ferramenta e resulta em um impacto ou choque gerado
15/39 durante uma operação de corte, em comparação à lâmina de corte em estilo guilhotina acionado de forma articulada. Esses últimos tipos de mecanismos de corte requerem uma força de impacto maior para cortar a faixa e também requer uma determinada quantia de excesso de deslocamento da lâmina, para garantir que a faixa tenha sido plenamente cortada. Acomodar o excesso de percurso requer um percurso linear mais longo da lâmina, o que requer um suporte maior. Uma maior força de impacto gera um choque maior e vibração da faixa, da ferramenta e da peça de trabalho. Em contraste, separar as operações de punção e de corte reduz as cargas de impacto apresentadas pela peça de trabalho e o operador do que seria caso ambas as operações ocorressem simultaneamente. Ele ainda permite que a submontagem da câmera seja alojada de forma mais compacta para as operações de corte e punção, permitindo que a ferramenta aprimore o acesso a uma variedade de peças de trabalho com tamanhos diferentes.
Um aspecto relacionado da presente invenção é facilitar o travamento de uma faixa sobre um objeto plano ou algum que tenha uma superfície plana. Ou seja, pelo menos uma configuração da presente invenção permite que a fivela seja posicionada e mantida geralmente plana com relação a uma peça de trabalho plana. Diferentes de muitos aparelhos da técnica anterior, o esquema de tensionamento e trava contemplado pelas configurações da presente invenção não requer que a fivela seja elevada com relação à peça de trabalho para tensionamento ou trava, o que poderia elevar a fivela da superfície plana e aumentar ou alongar a éxtensão do perímetro da faixa sobre a peça de trabalho, resultando em uma força de retenção reduzida. Permitindo que a fivela permaneça posicionada com relação à superfície da
16/39 peça de trabalho, a força de retenção ou trava da faixa pode ser mantida na quantia desejada. A capacidade em manter a fivela e a faixa plana com relação à peça de trabalho também é aprimorada porque a parte traseira ou condutora da faixa é puxada da fivela em um ângulo.
Outro aspecto da presente invenção é monitorar e medir diversos componentes do sistema geral, para aprimorar a qualidade e o desempenho da ferramenta de trava. Uma célula de carga associada a diversas ligações mecânicas que formam as submontagens de aperto, punção e corte da faixa fornece esta característica. A saída da célula de carga pode ser personalizada para qualquer unidade de medição, sem sair do escopo da invenção. Além disso, a saída da célula de carga pode ser fornecida como uma função de tempo. Por exemplo, a tensão na faixa ao longo do tempo pode ser monitorada e produzida, uma tensão máxima na faixa pode ser monitorada e produzida, a tensão na faixa no corte pode ser monitorada e produzida, a força de impacto de punção pode ser monitorada e produzida e a quantia de força necessária para cortar a faixa pode ser monitorada e produzida. Prevê-se também que esta saída pode ser visual ou audível. Por exemplo, a saída da célula de carga pode ser exibida em um monitor, como em forma gráfica, caracterizada pelo fato que o operador pode avaliar o desempenho da ferramenta durante todo o ciclo, dessa forma monitorando o desempenho e também identificando as questões de manutenção e/ou conserto. Números de tensão abaixo do esperado durante o processo de aperto da faixa podem sugerir a ocorrência de tensão de escorregão e rodas de aperto. Conforme as rodas de aperto se tornam desgastadas, pode demorar mais para que a tensão alcance o nível desejado ou
17/39 o nível desejado pode não ser atingido. O operador e/ou software de operação podem então identificar os problemas antes que influenciem o produto final. Em tal caso, as rodas de tensão e/ou de aperto talvez precisem ser substituídas ou limpas ou o cinto de acionamento do sistema de travamento pode ser um ajuste de tensão. Além disso, caso a força de punção seja alta ou baixa, a punção pode ser desalinhada ou desgastada, ou o membro da mola que aciona a punção pode estar dimensionado de forma incorreta ou desgastado. De forma similar, quando a quantia de força necessária para cortar a faixa aumentar, a lâmina de corte talvez precise ser limpa ou substituída. O software de operação pode desligar automaticamente a ferramenta caso os dados medidos se desviem dos valores ou variações predeterminadas. Os dados produzidos podem ser enviados a um sistema de aquisição e de monitoramento de dados industriais remoto ou a qualquer outro sistema de exibição, produção e/ou análise de informações. Os dados também podem ser gravados para análise das informações a longo prazo. Por exemplo, uma execução total do número de faixas tensionadas e grampeadas pode também ser monitorada, o que pode fornecer dados úteis para manter a ferramenta. Além do mais, esses parâmetros também podem ser comparados aos parâmetros ideais para fins de funcionalidade e desempenho do sistema de monitoramento. Por exemplo, os dados também podem ser exibidos de forma gráfica em um monitor, juntamente com um gráfico de sobreposição de uma saída de célula de carga ideal para dar a um operador um feedback próximo instantâneo.
Outro aspecto da presente invenção é fornecer um controle eletrônico do mecanismo de prensagem ou aperto da faixa. De forma mais específica, a célula de carga pode
18/39 ser utilizada para determinar a tensão da faixa e quando a tensão da faixa atingir uma quantia predeterminada, a punção é automaticamente ativada e a faixa é cortada. Enquanto os aparelhos da técnica anterior usam pneumáticos para controlar o tensionamento, as configurações da presente invenção empregam pneumáticos para controlar a força aplicada pela roda de aperto e para controlar a punção e corte da faixa, porém não para tencionar a faixa.
É ainda outro aspecto da invenção fornecer um aparelho de calibração que possa ser interconectado à ferramenta, para confirmar e calibrar a precisão dos sensores utilizados para medir a tensão da faixa. Em uma configuração, o aparelho de calibração inclui um sensor, um display e uma extensão de faixa que possui uma extremidade conectada ao sensor e a outra extremidade livre. A extremidade livre está sujeita ao tensionamento pela ferramenta e a tensão da faixa é medida pelo sensor e é exibida. A medição da tensão exibida pode então ser comparada à tensão específica para a ferramenta durante a operação regular. Os ajustes à ferramenta podem ser feitos com base na comparação.
O Resumo da Invenção não é destinado nem deve ser interpretado como sendo representante de toda a extensão e escopo da presente invenção. A presente invenção é demonstrada em diversos níveis de detalhes no Resumo da Invenção, assim como nos desenhos em anexo e na Descrição Detalhada da Invenção e nenhuma limitação como no escopo da presente invenção é destinada para a inclusão ou não inclusão dos elementos, componentes, etc. neste Resumo da Invenção. Aspectos adicionais da presente invenção se tornarão mais
19/39 prontamente aparentes a partir da Descrição de Detalhes, particularmente quando considerados em conjunto com os desenhos.
Breve Descrição Dos Desenhos
Os desenhos em anexo, que são incorporados e constituem uma parte da especificação, ilustram as configurações da invenção e, juntamente com a descrição geral da invenção fornecida acima e a descrição detalhada dos desenhos fornecidos abaixo, servem para explicar os princípios dessas invenções.
A Fig. 1 é uma vista em perspectiva do aparelho de tensionamento de uma configuração da presente invenção exibida com um aparelho de calibração interconectado a ele;
A Fig. 2 é uma vista de elevação frontal do aparelho de tensionamento;
A Fig. 3 é uma vista detalhada de um membro de impacto e o mecanismo de tensionamento do aparelho de tensionamento de uma configuração da presente invenção;
A Fig. 4 é uma vista em perspectiva da roda de tensionamento de uma configuração da presente invenção interconectada a um eixo do acionamento da roda de tensão;
A Fig. 5 é uma vista em perspectiva de uma roda de tensão;
A Fig. 6 é uma vista em perspectiva de uma roda de aperto;
A Fig. 7 é uma vista detalhada da estrutura e esquema de montagem de uma configuração da presente invenção, caracterizada pelo fato que o restante dos componentes foram
20/39 removidos para clareza;
A Fig. 7A é um diagrama de corpo livre que ilustra a função das rodas de ajuste que afetam a tensão de um cinto;
A Fig. 8 é uma vista detalhada do cabeçote de impacto de uma configuração da presente invenção, caracterizada pelo fato que o restante dos componentes foram removidos para clareza;
A Fig. 9 é uma vista parcial em perspectiva de seção cruzada de uma configuração da presente invenção;
A Fig. 10 é uma vista de seção cruzada do membro de impacto e câmera de uma configuração da presente invenção;
A Fig. 11 é uma vista de seção cruzada do membro de impacto de uma configuração da presente invenção;
A Fig. 12A é uma vista de elevação lateral da punção empregada por uma configuração da presente invenção;
A Fig. 12B é uma vista de plano superior de uma ondulação formada em uma faixa por uma configuração da presente invenção;
A Fig. 13 é uma vista em perspectiva de uma ligação do cortador e uma câmera de uma configuração da presente invenção, o restante do aparelho de tensionamento sendo omitido para clareza;
A Fig. 14 é uma vista detalhada da lâmina de corte de uma configuração da presente invenção;
A Fig. 15 é uma vista em perspectiva detalhada da lâmina de corte e punção de uma configuração da presente invenção;
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A Fig. 16 é uma vista em perspectiva da lâmina de corte de uma configuração da presente invenção;
A Fig. 17 é um gráfico que mostra um exemplo de saída de célula de carga como uma função de tempo;
A Figura 18 é uma visão detalhada da Figura 17; e
A Fig. 18A é uma vista detalhada da Fig. 18.
Deve-se entender que os desenhos não são necessariamente para escalonar. Em determinados casos, os detalhes que não forem necessários para uma compreensão da invenção ou que tornarem outros detalhes difíceis de perceber podem ser omitidos. Deve-se entender, obviamente, que a invenção não é necessariamente limitada às configurações particulares ilustradas no presente.
Descrição Detalhada
Com referência agora às Figs. 1-3, o aparelho de tensionamento (2) de uma configuração da invenção é exibido. O aparelho ou ferramenta de tensão (2) inclui uma base (10) que é montada a outra estrutura por meio de orifícios de trava (12). Um trilho de pista ou um trilho deslizante (14) é preso à base (10). Uma montagem deslizante (16) interconectada em deslizamento no trilho deslizante (14) e permite que o aparelho de tensionamento (2) seja movido com relação à base (10) na direção da seta A (Figs. 1 e 2). Um bloco de montagem (18) é preso à montagem deslizante (16). O bloco de montagem (18) inclui uma placa vertical (20) com uma abertura (não exibida) localizada geralmente no centro da placa (20). Um suporte de montagem (22), formado por um par de placas espaçadas (24) em paralelo transpostas nos lados opostos da placa (20). As placas (24) incluem
22/39 aberturas de forma que um pino ou um mancal (26) possam ser utilizados para interconectar as três placas (22) e (24), para permitir que o aparelho (2) rotacione ou gire em torno de um eixo com relação à base fixa (10) na direção da seta B (Figs. 2 e 3). O suporte de montagem (22) está, por sua vez, seletivamente interconectado a uma estrutura primária (30) que suporta as submontagens mecânicas da ferramenta (2). A posição da estrutura (30) pode ser ajustada com relação ao suporte de montagem (22) ajustando os parafusos (não exibidos) posicionados em aberturas (28) formadas na estrutura (30) (Fig. 2). Ao montar o aparelho de tensionamento (2) desta forma, o aparelho de tensionamento (2) pode ser ajustado posicionado com relação a sai base (10) para acomodar peças de trabalho com tamanhos diferentes.
As montagens de prensagem e tensionamento da faixa serão agora descritas. Como uma etapa inicial, uma faixa (34) é embalada ao redor de um objeto ou mais a ser embrulhado (a peça de trabalho) e a extremidade condutora da faixa (34) é alimentada por meio de uma fivela (36). Uma faixa pode ser embrulhada ao redor da peça de trabalho uma vez ou diversas vezes. Para fins de estabilidade, a peça de trabalho é tipicamente posicionada ou afixada a uma base de algum tipo. Como resultado, o operador não precisa se preocupar sobre a estabilidade da peça de trabalho, porém pode dedicar plena atenção à operação da ferramenta (2). Com referência específica às Figs. 3 e 9, a ferramenta (2) é posicionada com relação à faixa (34) de forma que a porção da extremidade condutora (36) da faixa (34) é colocada entre uma roda de tensão fixada (38) e uma roda de aperto móvel (40). A roda de aperto (40) é montada de forma rotatória em uma extremidade de um braço articulado ou de aperto (42), cuja outra
23/39 extremidade é conectada a um pistão (44) de um cilindro de aperto pneumático recíproco (46). O braço de aperto (42) também é conectado de forma giratória à estrutura de ligação (30) por um pino (48). Da mesma forma, conforme o percurso do cilindro pneumático (46) se estenda para fora, o braço de aperto (42) vira no sentido horário sobre o pino (48) (com relação à Fig. 3) e a roda de aperto (40) se encaixa à faixa (34), prendendo-a contra a roda de tensão (38). Um par de ligações simétricas (60) é posicionado e conectado às laterais opostas da estrutura (30). Uma referida ligação (60) é exibida na Fig. 1. As ligações (60) suportam o cilindro de aperto pneumático (46). Conforme seria entendido por alguém com uma habilidade comum na técnica, ao alterar o local do pino (48) ou a extensão ou a forma do braço articulado (42), a força de saída do cilindro de aperto pneumático pode ser aprimorada ou diminuída com relação à força aplicada pela roda de aperto (40) sobre a faixa (34). O sistema também pode monitorar, medir e produzir a força aplicada pela roda de aperto na faixa. Em uma configuração, a força aplicada ao cilindro pneumático (46) pode ser medida e utilizada para determinar a força aplicada pela roda de aperto (40) sobre a faixa (34). Em outra configuração, um sensor pode ser utilizado para medir o percurso do pistão (44) ou o braço de aperto (42). Em qualquer um desses cenários, a força ou percurso podem ser exibidos para benefício do operador ou utilizados para interromper manualmente a extensão do cilindro de aperto (46), ou isto pode ser feito automaticamente. Além disso, na configuração preferida, a roda de tensão (38) é projetada para encaixar ou interagir com a roda de aperto (40) em um ângulo, conforme ilustrado nas Figs. 3 e
9. Afirmado de forma diferente, o alinhamento não vertical da roda de tensão (38) e da roda de aperto (40) fornece uma melhor carga
24/39 de aperto e aprimora a ejeção da parte traseira da faixa após ser cortada.
Com referência agora especificamente às Figs. 4 e 5, a roda de tensão (38) de uma configuração da presente invenção é exibida. A roda de tensão (38) é interconectada ao eixo de acionamento da roda de tensão (64). A roda de tensão (38) inclui uma superfície texturizada, geralmente compreendendo uma pluralidade de dentes angulados (66) que facilitam a prensagem e o tensionamento da faixa (34). Em uma configuração da presente invenção, há uma lacuna (50) formada entre os dentes adjacentes (66) para que os dentes (66) sejam não contínuos entre a superfície da roda de tensão (38) de forma a não criar uma deformação contínua ao longo da extensão da faixa durante o tensionamento. Os dentes (66) criam um afinamento da faixa e podem causar uma quebra ou rasgo prematuros da faixa caso a deformação causada pelos dentes estendidos entre a extensão da faixa, particularmente com uma sobretensão inicialmente aplicada à faixa como parte do processo de aperto. O eixo de acionamento da roda de tensão (64) é configurado com uma interface exclusiva ou unidirecional com a roda de tensão (38), para prevenir que um operador ou técnico monte a roda de tensão (38) no eixo de acionamento da roda de tensão (64) na orientação incorreta. Ou seja, cortes (68) são formados no eixo de acionamento da roda de tensão (64) e são configurados como sendo compatíveis de forma unidirecional com os ombros (70) formados em uma abertura do centro (72) da roda de tensão (38). Com esta orientação, os ângulos dos dentes (66) são posicionados corretamente para encaixar adequadamente na faixa (34).
Com relação agora à Fig. 6 na configuração
25/39 preferida, a roda de aperto (40) inclui uma superfície em forma de diamante ou de pirâmide. A superfície em forma de diamante facilita a prensagem da faixa e ajuda a prevenir a ondulação indesejável da faixa durante o aperto. A superfície em forma de diamante da roda de aperto (40) coopera com a superfície dentada da roda de tensão (38) para formar uma relação de prensagem de forma que a faixa (34) seja suficientemente prensada, porém não sujeita a uma deformação contínua entre sua extensão. A superfície texturizada da roda de aperto (40) também coopera com a superfície dentada da roda de aperto para ajudar a garantir que as raspas de metal, geralmente geradas por prensagem e tensionamento de uma faixa, sejam reduzidas. Na técnica anterior, as raspas de metal formadas por deslizamento relativo entre a faixa e as rodas de tensionamento / prensagem iriam preencher os espaços ou vãos em uma superfície texturizada, dessa forma diminuindo a eficácia da texturização ao longo do tempo. Em uma configuração preferida da presente invenção, o cume das pirâmides da roda de aperto (40) é deslocado da borda dos dentes da roda de aperto (38). A operação do mecanismo de aperto da faixa sem uma faixa permite que os dentes deslocados e pirâmides se auto-limpem e removam as raspas de metal das lacunas entre os dentes e pirâmides adjacentes.
Com referência novamente às Figs. 1-3, a extensão do percurso do cilindro de aperto pneumático (46) é projetada para ser maior que o necessário para atingir a prensagem desejada da faixa. Ao longo do tempo, as superfícies de prensagem da roda de tensão (38) e a roda de aperto (40) serão desgastadas, requerendo um maior percurso ou curso da haste de cilindro pneumático (44) para atingir a prensagem desejada. Dessa forma, o
26/39 percurso adicional necessário para apertar adequadamente a faixa estará disponível e um feedback, anteriormente descrito, pode ser fornecido ao operador aconselhando sobre a necessidade de verificar ou substituir cada uma ou ambas as rodas de aperto e de tensão devido ao percurso adicional necessário para apertar a faixa.
Adjacente e abaixo da roda de tensão (38) e roda de aperto (40) se encontra um guia traseiro (74) que direciona uma porção em excesso da extremidade condutora da faixa (34) para longe do aparelho de ferramenta (2) para prevenir a parte traseira de entrar novamente e esmagar os componentes mecânicos do aparelho. De fato, um dos objetivos de fornecer uma superfície texturizada à roda de aperto (40) é reduzir a quantia de ondulação da borda condutora da faixa que ocorre quando somente a roda de tensão (38) é texturizada. Com apenas uma roda texturizada, uma superfície da faixa é trabalhada a frio e a outra superfície não. Isto faz com que a faixa se enrole. Ao trabalhar a frio em ambas as superfícies da faixa devido a ambas as rodas serem texturizadas, a faixa se enrola menos e é menos provável de enrolar de forma que faça com que entre novamente na ferramenta.
Com relação agora à Fig. 7, o sistema de acionamento para energização da roda de tensão (38) é exibido. Um motor (80) é conectado à estrutura (30), que aciona diretamente o eixo de acionamento (82), que é interconectado a uma roda de acionamento (84). Um cinto dentado (86) interconecta a roda de acionamento (84) e a roda escrava (88), que também é interconectada de forma giratória à estrutura (30). O eixo de acionamento da roda de tensão (64) se estende da roda escrava (88). Da mesma forma, .o eixo de acionamento da roda de tensão (64) é energizado pelo motor (80) por meio do cinto (86).
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O cinto (86) é tensionado por um par de rodas de tensionamento de cinto posicionado de forma ajustável (96) e (98). Ao passo que, duas rodas de tensionamento de cinto são preferidas, uma, três ou mais poderíam ser utilizadas. As rodas de tensionamento do cinto (96), (98) são posicionadas em uma abertura prolongada (100) formada na estrutura (30). A abertura é posicionada em paralelo à via de um segmento (86A) do cinto (86) que é executado entre a roda de acionamento (84) e a roda escrava (88). O tensionamento do cinto (86) é atingido pelo movimento de uma ou ambas as rodas de tensionamento do cinto (96), (98) ao longo da extensão da abertura (100), por exemplo, em direção ou longe de outra roda de tensionamento do cinto. Na configuração da Fig. 7, por causa do cinto dentado (86) ao redor das duas rodas (roda de acionamento (84) e roda escrava (88)), há dois segmentos de cinto (86A) e (86B) que se estendem entre as duas rodas (84), (86). Caso o cinto (86) circunde três ou mais rodas, havería três ou mais segmentos de cinto que se estendem entre as rodas e os segmentos de cinto individual podem ou não ser paralelos entre si. De acordo com este aspecto da presente invenção, a abertura (100) seria preferivelmente orientada em paralelo a pelo menos um dos segmentos de cinto ou pelo menos não perpendicular a eles.
Com relação agora à Fig. 7A, um diagrama de corpo livre das rodas de tensionamento (96), (98) é fornecido. As cargas de reação que agem sobre as rodas de tensionamento de cinto (96), (98) como um resultado do cinto (86) que interage com as rodas de tensionamento do cinto, são exibidas como uma força de reação horizontal (104) e uma força de reação vertical (106). Conforme as rodas de tensionamento (96), (98) são movidas ao longo da abertura, a magnitude da força de reação horizontal (104)
28/39 e a força de reação vertical (106) irão variar. Em outras palavras, conforme as rodas de tensionamento do cinto (96), (98) são movidas para fora na abertura (100), o ângulo a do cinto (86) com relação a uma linha mediana (108) da abertura (100) é aumentado e a magnitude das forças de reação irá mudar. Em particular, a força de reação horizontal (104) irá aumentar mais que a força de reação vertical (106). Ao orientar o sistema de tensionamento do cinto desta forma, paralelo a um segmento do cinto, o tensionamento do cinto (86) é feito mais fácil em comparação aos sistemas, nos quais a abertura (100) é orientada perpendicular ao cinto. Por exemplo, conforme as rodas de ajuste (96), (98) são movidas para fora dentro da abertura (100), a força de reação não é diretamente oposta ao movimento das rodas de tensionamento do cinto (104). A força de reação (106) não impede o ajuste. Dessa forma, alguém com habilidade na técnica compreenderá que a afinação bruta e fina da tensão aplicada ao cinto (86) seja aprimorada porque existe uma maior variedade de posições com relação ao posicionamento das rodas de tensionamento do cinto (96), (98) para atingir uma tensão desejada do cinto (86). Enquanto na configuração preferida, a abertura é paralela a um segmento do cinto, ele pode ser orientado a um ângulo relativo a um segmento do cinto, contanto que o ângulo não tenha noventa graus ou aproximadamente isso.
Conforme mostrado nas Figs. 1 e 2, as configurações da presente invenção também incluem uma alça (110) com um botão ou um comutador (112) que ativa o cilindro de aperto (46) para prender a faixa. A alça (110) permite que o operador posicione' rápida e facilmente o aparelho de tensionamento (2) adjacente à peça de trabalho e as faixas a serem
29/39 tensionadas. Quando o botão (112) for despressionado, o cilindro de aperto (46) é ativado para pressionar a porção condutora da faixa (34) entre a roda de tensão (38) e a roda de aperto (40). Após tempo predeterminado, quando a ferramenta estiver operando em modo automático, ou após pelo menos um segundo comutador (não exibido) ser ativado pelo operador quando a ferramenta estiver operando no modo semi-automático, o motor (80) ativa o sistema de tensionamento previamente descrito para aplicar a tensão à borda condutora da faixa (34).
Com referência às Figs. 3 e 8-11, um mecanismo de impacto (150) que contém os mecanismos de submontagem de punção e corte é montado na frente da ferramenta (2) na configuração ilustrada. O mecanismo de impacto (150) é montado de forma giratória entre o par de ligações simétricas (60) por meio de um pino (152) (Fig. 8). O mecanismo de impacto (150) também é interconectado a uma célula de carga (154) por meio da haste (156). Conforme a tensão da faixa (34) é aumentada por meio do mecanismo de aperto, a fivela (36) permanece dentro de uma ranhura (160) formada entre um par de ombros (162) posicionados na base do mecanismo de impacto (150). A borda condutora da fivela (36) encosta em uma parada ou parede (164) conforme a tensão é aumentada na faixa (34). Por fim, o mecanismo de impacto irá girar em sentido anti-horário sobre o pino (152) (conforme ilustrado). Esta rotação irá comprimir a célula de carga (166), dessa forma produzindo uma tensão que é uma função da tensão da faixa (34). Tipicamente, a faixa está apertada em demasia além da quantia desejada para ser responsável por relaxar a faixa. A intensidade de sobreaperto depende do material da faixa e da peça de trabalho. Na configuração preferida, quando a tensão na faixa
30/39 (34) atingir um nível desejado ou predeterminado, o aperto é relaxado ao reverter a rotação da roda de tensão (138) até que a saída da célula de carga (154) esteja na tensão final desejada ou próximo a ela. Obviamente, também deve ser entendido que a faixa não precisa estar sujeita a um sobreaperto, porém que seja tensionada apenas à quantia final desejada. Um tempo de pausa ou de atraso pode ser introduzido ao processo neste momento. O tempo de pausa permite que a faixa e a peça de trabalho atinjam um equilíbrio relativo entre si. Por exemplo, quando a peça de trabalho estiver relativamente macia ou quando a faixa estiver envolta diversas vezes sobre a peça de trabalho ou quando a faixa estiver lubrificada, pode haver um movimento da faixa ou da peça de trabalho que faz com que a faixa se ajuste e a tensão mude. Isso é menos provável com uma peça de trabalho dura. Independente, caso a tensão altere para uma quantia apreciável, pode ser necessário repetir o ciclo de tensionamento. De fato, o ciclo de tensionamento pode ser repetido quantas vezes forem necessárias para atingir a tensão final desejada sobre a faixa.
Quando a tensão desejada for atingida e a faixa e a peça de trabalho tiverem atingido o equilíbrio, o cilindro pneumático (170) é acionado, ativando as submontagens de punção e corte, explicadas em maiores detalhes abaixo. A célula de carga (154) permite que o operador (ou software de sistema) monitore e avalie a tensão aplicada à faixa, um perfil de força se relaciona à instalação de uma faixa (vide Fig. 17), a força necessária para perfurar a faixa e travar sua posição com relação à fivela, a força necessária para cortar a faixa, independente de a faixa não ser cortada adequadamente ou não cortada de todo (devido, por exemplo, ao tensionamento incorreto da faixa antes de
31/39 cortar, ou peças adequadamente instaladas), desgaste da lingüeta, etc. Caso a faixa não seja adequadamente cortada, a parte traseira não seria ejetada. Isto poderia esmagar a ferramenta. Os sensores podem ser utilizados para monitorar a ejeção da parte traseira e poderia acionar um desligamento da ferramenta caso a parte traseira não seja ejetada. O sistema também pode medir a força necessária à mola pré-carregada (186) que pode ser indicativo de peças gastas.
Quando o cilindro pneumático (170) for acionado, a haste do cilindro (172) se move para fora, fazendo com que a ligação interconectada (174) gire sobre o pino (176). Conforme exibido na Fig. 9, a extremidade distai da ligação (174) inclui uma superfície de câmera (178), que interage com uma roda seguidora da câmera (180) que faz parte do mecanismo de impacto (150). O percurso externo do cilindro pneumático (170) inicia a punção e corte da faixa (34). Alguém com habilidade na técnica compreenderá que a punção e corte da faixa (34) pode ser automaticamente iniciada quando a tensão da faixa (34) atingir um nível desejado ou predeterminado, ou semi-automaticamente por ativação de um comutador controlado pelo operador da ferramenta.
Conforme a ligação (174) girar em sentido anti-horário (conforme ilustrado) devido ao percurso externo da haste (172), a superfície da câmera (178) irá empurrar a roda (180) para baixo, por sua vez forçando um êmbolo (182) para baixo. O êmbolo possui uma flange projetada externamente (184) abaixo da qual é capturada em um membro de mola (186). O membro da mola (186) é capturado em sua extremidade oposta por um ombro (188) formado em uma punção (190). Conforme a roda do seguidor da câmera (180) e o êmbolo (182) forem movidos para baixo, o
32/39 membro da mola (186) é carregado ou energizado. Para manter a punção (190) em umà condição carregada, pelo menos uma lingüeta de travamento (192) é empregada. A lingüeta de travamento (192) é inclinada para uma posição travada ou encaixada com o perfurador (190) por uma mola inclinada (194) segurando o perfurador no local e resistindo à força de expansão do membro da mola (186). Em particular, conforme mostrado na Fig. 11, a lingüeta de travamento (192) possui ombros (200) que se encaixam na superfície inferior (202) do ombro (188) formado no perfurador (190). Conforme a ligação (174) ainda for rotacionada, os braços de impacto (210) interconectados ao êmbolo (182) irão conectar as lingüetas de travamento (192). Os braços de impacto (210) incluem uma superfície inclinada (212) que desencaixa as lingüetas (192) do perfurador (182). Por sua vez, isto faz com que o membro da mola (186) libere sua energia e force o perfurador (182) para baixo por meio de uma abertura (214) formada entre os ombros opostos (162) e para a faixa (34). Qualquer aparelho de armazenagem de força pode ser utilizado no lugar do membro da mola (186). Por exemplo, qualquer aparelho flexível ou compressível, contanto que, geralmente volte a sua forma original, ou um aparelho cilíndrico pneumático, pode ser utilizado.
Ainda com referência às Figs. 8-11, uma ligação do cortador (230) também é interconectada à ligação (174) por meio de um pino integrado (232) que é posicionado dentro de uma fenda (234) formada na ligação (174). Conforme um cilindro pneumático (170) seja ainda estendido e a ligação (174) ainda rotacionada, a extremidade mais inferior (236) da fenda (234) se encaixa ao pino (232) para puxar a ligação do cortador (230) para cima. A extremidade oposta da ligação do cortador (230) é
33/39 interconectada a um braço do cortador (238) no pino (240). O braço do cortador (238) gira em torno de um ponto do pino (242) conforme a ligação do cortador (230) o puxa para cima. O braço do cortador (238) também inclui uma fenda (244) na qual um pino (246) é posicionado.
Com referência às Figs. 15 e 16, as extremidades externas (248) do pino (246) se encaixam a uma roda de corte (250), cada uma incluindo um par de cilindros de extremidade espaçada (252A) e (252B). Cada cilindro inclui uma abertura (254) que recebe o pino (246). Uma borda da faca (256) se estende entre os cilindros da extremidade (254A) e (254B) e encaixa e corta a faixa (34). Conforme o braço do cortador (238) gira no sentido anti-horário sobre o pino (242) a extremidade superior da fenda (244) irá encaixar o pino (246) fazendo com que o pino (246) se mova para baixo (conforme exibido na Fig. 10). Por sua vez, isto faz com que a roda do cortador (250) (Fig. 15) gire no sentido horário forçando a lâmina (256) a se encaixar embaixo da faixa (34). Conforme a roda de corte (250) gira sua borda da faca (256) irá cortar o excesso ou porção condutora da faixa (34) pressionando a faixa contra a fivela. A porção em excesso da faixa será então transacionada entre a roda de tensão (38) e a roda de aperto (40) irá atingir o guia da parte traseira (74) (vide Fig. 3) e será direcionada para longe e para fora da ferramenta (2). A porção remanescente da faixa irá formar uma nova porção de borda condutora adjacente à fivela, que será dobrada para cima sobre a fivela pelo movimento de rotação da roda de corte (250). Ao embrulhar a borda de corte da faixa sobre uma borda da fivela (36), uma trava secundária é formada e a energia de prensa da fivela (36) é aprimorada. O cilindro pneumático (170) será então retraído,
34/39 transacionando a lâmina de corte (256) para uma posição de précorte.
Uma vantagem da roda de corte (250) é que ela reduz o tamanho e o perfil da ferramenta (2), permitindo que a ferramenta (2) tenha uma maior versatilidade em espaços menores. Ao colocar a lâmina (256) entre dois cilindros (252A) e (252B), uma fenda (258) é formada e a faixa pode se estender por meio da fenda (258), reduzindo o tamanho e perfil do mecanismo de corte. Além disso ainda, o movimento de rotação da lâmina de corte também reduz o percurso e o movimento necessário para cortar a faixa, em comparação ao movimento linear de uma lâmina do tipo guilhotina. Outra vantagem desta disposição é que ela fornece uma faixa mais apertada, com melhor encaixe sobre os objetos com superfícies planas. Pelo fato de a extremidade condutora da faixa ser puxada ou tensionada a um ângulo relativo à fivela, conforme exibido na Fig. 10, a lâmina giratória (256) pode ser posicionada na parte superior da superfície plana do objeto sendo preso e abaixo da extremidade condutora da faixa e ainda ter um espaço suficiente para cortar a faixa o mais próximo adjacente à fivela (36). Caso a extremidade livre da faixa não seja tensionada a um ângulo ou a lâmina não corte a faixa a partir de baixo, os objetos unidos de forma apertada com superfícies planas seriam menos bemsucedidos.
Uma vantagem do sistema de punção e corte, conforme descrito no presente, é que as funções de trava e de corte são realizadas em tempos separados. Isto reduz o choque físico associado à punção ou deformação da faixa e/ou fivela e separando a porção da parte posterior da faixa ao mesmo tempo, conforme realizado por aparelhos da técnica anterior. De forma
35/39 mais específica, alguns aparelhos da técnica anterior requerem que uma força maior seja aplicada, porque a punção e o corte são realizados em uma peça de único componente da ferramenta de união. Em alguns casos, a peça de trabalho é mantida pelo operador ao invés de em um suporte para a peça de trabalho. Como resultado, o impacto ou impacto repetido podem lesionar o operador ou diminuir a sua qualidade de desempenho. Além disso, o aumento do impacto dos aparelhos da técnica anterior pode ter duas outras conseqüências negativas. Ele pode danificar fisicamente ou deformar a peça de trabalho, que pode fazer com que a peça de trabalho seja reprovada na inspeção do controle de qualidade. Por outro lado, caso a peça de trabalho seja flexível ou resiliente, o impacto da ferramenta pode fazer com que a peça de trabalho aplique uma força reativa sobre a ferramenta, fazendo com que a ferramenta recue e potencialmente lesione o operador. Em comparação, a função de corte separada das configurações da presente invenção emprega uma lâmina de corte que gira entre a superfície da faixa, ao invés de ser linearmente acionada por meio da faixa. Isto requer a aplicação de menos força à faixa, o que reduz o choque na peça de trabalho e resulta em uma borda de corte mais bem formada.
Com referência agora às Figs. 12A e 12B, outro aspecto da invenção é revelado. A extremidade distai do perfurador (182) inclui pelo menos um ombro (270). O ombro (270), quando posicionado e alinhado corretamente com relação à faixa (34), deixará um anel (272) sobre a área perfurada (274) da faixa (34), para indicar que a profundidade adequada e o ângulo relativo à faixa foi atingido. De forma mais específica, geralmente uma profundidade de punção pré-selecionada e orientação é necessária
36/39 para otimizar a potência do loop de tensão da faixa e da fivela. Uma punção (274) muito rasa pode permitir que a faixa deslize da fivela. Por outro lado, a deformação muito profunda pode causar um enfraquecimento localizado ou afinamento na faixa, dessa forma permitindo que a ondulação formada pelo perfurador se quebre da faixa e permita que a faixa deslize da fivela sob as forças de expansão que agem sobre a faixa pela peça de trabalho presa. Dessa forma, algumas configurações da presente invenção empregam um perfurador (182) com um ombro (270) que irá dentear a faixa adjacente à ondulação (274), para fornecer uma indicação visual da profundidade de punção adequada e orientação na forma de um anel (272) sobre a ondulação. De forma alternativa, ainda outras configurações da presente invenção podem empregar uma pluralidade de ombros, por exemplo, segundo ombro (276), para fornecer uma indicação da profundidade mínima e/ou máxima de punção. Por exemplo, o primeiro ombro deixará uma marca (272), estabelecendo que uma profundidade mínima de ondulação foi atingida. No entanto, caso o segundo ombro (276) também deixe uma marca, a ondulação é muito profunda e a força aplicada pelo perfurador pode precisar de ajuste. O ombro também indica se o perfurador foi formado de forma perpendicular ou em um ângulo. Por exemplo, a endentação do ombro não será simétrica caso o perfurador atinja a faixa em um ângulo. De forma preferível, a ondulação que cria um travamento ideal entre a fivela e a faixa é formada por uma punção que atinge a faixa de forma perpendicular.
A Fig. 17 mostra um exemplo de dados (300) que podem ser necessários e refaixados da ferramenta, que são associados pelo operador ou software interno da ferramenta. Os gráficos mostram a força como uma função de tempo com base na
37/39 produção da célula de carga. Inicialmente, a faixa é movida pela roda de tensão, para reduzir o diâmetro da faixa (303). Em seguida, a tensão é adicionada (302) até que uma tensão máxima em (304) seja obtida. Conforme exibido, a tensão máxima (304) é maior que a tensão final desejada (318). A quantia de sobretensão pode ser menor ou zero e a taxa na qual a tensão é aplicada pode ser variada. A tensão é então relaxada em (306) ao reverter a rotação da roda de tensão (38) por meio do cinto (86) e motor (80). A tensão é então mantida estática em (308). O tempo deste período de pausa pode ser ajustado e fornece tempo para a faixa e peça de trabalho, para atingir um equilíbrio. Caso haja um movimento da peça de trabalho e/ou a faixa fazendo com que a tensão diminua, o ciclo de aperto da faixa pode ser repetido quantas vezes forem necessárias, para atingir a tensão final desejada. Com referência às Figs. 10, 17 e 18, a ativação do processo de punção e corte é exibida. Em (310), a ligação (174) é movida e o membro da mola (186) está sendo comprimida para economizar energia. Os braços de impacto (212) irão então fazer com as lingüetas de travamento (192) liberem a punção em (312), e o perfurador impacta a faixa em (313). Em (314), após a deformação da faixa / ou fivela, o valor da produção de tensão pela célula de carga (154) pode ser inferior à tensão final desejada exibida em (308). Em alguns exemplos, o choque da punção que atinge a faixa pode causar uma tensão artificial na faixa a ser liberada, por exemplo, tensão que não foi liberada durante o período de pausa em (308). A tensão sobre a faixa então aumenta conforme a lâmina de corte (256) se encaixa na faixa. O valor de pico em (316) é a força máxima apresentada durante a operação de corte. Quando a faixa for plenamente cortada, o mecanismo de tensionamento não é mais conectado à faixa e a força medida sobre
38/39 a faixa vai efetivamente para zero, conforme a roda de punção e corte é retraída em (319).
O software do aparelho, ou o operador, podem revisar os dados (300) para determinar o status da operação de aperto da faixa. Por exemplo, caso a tensão máxima em (304) não seja atingida, isso pode indicar que a roda de aperto e/ou a roda de tensão não esteja operando de forma correta. Isto pode ser atribuído ao desgaste nas rodas de aperto, compressão insuficiente entre a roda de aperto e a roda de tensão e/ou deslizamento do cinto. Além disso, uma alteração de tensão na prensa de punção também é discernível com base na força necessária para comprimir o membro da mola (186). Um aumento na quantia de tensão em (312) pode indicar que a punção está desgastada e talvez precise ser substituída. De outra forma, uma diminuição na tensão em (312) pode prever uma ondulação de trava fracamente formada, pois a punção pode ter uma força insuficiente para formar adequadamente a ondulação. De forma adicional, uma tensão de aumento observada durante o corte que excede o valor do pico em (316) pode indicar que a lâmina de corte está funcionando de forma inadequada. Mais especificamente, caso o aumento na tensão seja excessivo, isto pode indicar que a lâmina de corte está cega e talvez precise ser substituída.
Para garantir que os dados obtidos ou monitorados pela programação interna do aparelho sejam processados, um aparelho de calibração (350) pode ser periodicamente interconectado ao aparelho de tensionamento (Figs. 1, 2). Um aparelho de calibração (350) é interconectado à máquina adjacente ao mecanismo de impacto (150). O aparelho de calibração pode incluir uma janela (352) para permitir uma inspeção
39/39 visual de uma faixa tensionada. Na operação, um segmento da faixa (não exibido) é posicionado no aparelho de calibração. Uma extremidade está livre e a extremidade oposta é mantida por um grampo (não exibido). A extremidade livre é inserida entre a roda de 5 tensão (38) e a roda de aperto (40) e tensionada. O grampo está em comunicação com uma célula de carga contida dentro do aparelho de calibração. A tensão da faixa dentro da ferramenta de calibração (350) é então monitorada e comparada à saída de tensão pela célula de carga (154) do aparelho. Dessa forma, um 10 operador pode avaliar se o aparelho está funcionando dentro das tolerâncias aceitáveis e fazer ajustes em caso negativo.
Enquanto diversas configurações da presente invenção foram descritas em detalhes, é aparente que as modificações e as alterações dessas configurações ocorrerão às 15 pessoas com habilidade na técnica. No entanto, deve ser expressamente compreendido que as referidas modificações e alterações estão dentro do escopo e espírito da presente invenção, conforme estabelecido nas reivindicações a seguir.