ES2210928T3

ES2210928T3 - Maquina herramienta con embrague de par.

Info

Publication number: ES2210928T3
Application number: ES99117571T
Authority: ES
Inventors: Johann Kopf
Original assignee: Otto Bihler Handels Beteiligungs GmbH
Current assignee: Otto Bihler Handels Beteiligungs GmbH
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2019-09-06
Also published as: EP0988921A1; DE19843452A1; EP0988921B1; DE59907174D1

Abstract

Máquina herramienta con embrague de par situado en la cadena de transmisión alejada del motor de accionamiento y cercana a la herramienta. La máquina herramienta (24b) tiene un portaherramienta (118b) para la herramienta (40b) con motor de accionamiento y embrague de par (184b). El acoplamiento de la transmisión, entre el motor y la herramienta, está alejado del motor de accionamiento y cercano a la herramienta. Esto reduce el momento total de soporte en el lado de accionamiento y de las piezas unidas a él, de tal forma que la herramienta gira mejor y a mayor velocidad.

Description

Máquina herramienta con embrague de par.

La invención se refiere a una máquina herramienta conforme al preámbulo de la reivindicación 1, tal como se conoce por ejemplo por la patente US-A-3.693.381.

Las máquinas herramientas equipadas con embragues de par se conocen en general dentro del estado de la técnica. La patente DE 197 09 495 A1 describe una máquina automática de atornillar de alta velocidad, que puede realizar por minuto cien o más ciclos de trabajo y donde la herramienta, por ejemplo, una punta de atornillador para tornillos con ranura en cruz se ha de accionar con velocidades del orden de unas 3600 rpm hasta unas 6000 rpm, donde además la herramienta hay que acelerarla en cada ciclo de trabajo hasta estas revoluciones al comienzo del atornillamiento, volviendo a frenarla al final. Tener que prever en la cadena cinemática de una máquina automática de atornillar de alta velocidad, de esta clase, un embrague de par, con el fin de apretar los bulones con un par predeterminado, plantea grandes problemas a los ingenieros a quienes se encomienda esta tarea. Y esto especialmente si se desea un par de apriete inferior a 1 Nm, por ejemplo un par de apriete de 0,1 Nm a 0,6 Nm, tal como se requiere para el montaje de aparatos electrónicos. En el mercado se pueden obtener embragues de par con un par de desembrague de 0,6 Nm. Sin embargo, los ensayos realizados en la empresa del solicitante han demostrado que estos embragues de par no satisfacen los requisitos que se les plantean, y en particular disparan ya al acelerar la herramienta hasta las revoluciones de trabajo, es decir que separan la mitad del embrague del lado del accionamiento y la mitad del embrague del lado de salida.

La presente invención tiene por lo tanto como objetivo describir una máquina herramienta de la clase citada inicialmente que también trabaje correctamente en régimen de alta velocidad y al utilizar un embrague de par con un par de desembrague reducido.

Este objetivo se resuelve mediante una máquina herramienta conforme a la reivindicación 1. De esta manera se consigue que el momento de inercia total del lado de salida del embrague de par y de las piezas de la cadena cinemática eventualmente unidas a éste, incluida la herramienta, tengan un valor tan reducido que el momento de disparo del embrague de par no se vea rebasado por el par de inercia de las piezas presentes en el lado de salida del embrague de par. Para esto el momento de inercia total del lado de salida del embrague de par y de las piezas eventualmente unidas a éste, incluida la herramienta, puede ser por ejemplo inferior a 250 g.cm^{2}, preferentemente inferior a 25 g.cm^{2} y más preferentemente inferior a 2,5 g.cm^{2}.

Para poder asegurar el funcionamiento correcto del embrague de par en máquinas herramientas de alta velocidad se propone que el embrague de par esté situado, en la cadena cinemática, tan cerca de la herramienta que al acelerar la herramienta desde la parada hasta una velocidad mínima de 3600 rpm, preferentemente como mínimo 4800 rpm, dentro de un máximo de una revolución entera, preferentemente dentro del máximo de media revolución, un embrague de par diseñado para un par de disparo de 0,5 Nm no dispare debido al momento de inercia total de su lado de salida y de las piezas eventualmente unidas con éste, incluida la herramienta.

De acuerdo con la invención, el lado de salida del embrague de par se acopla directamente a la herramienta. En este caso, el momento de inercia que carga el embrague de par durante la fase de aceleración presenta un valor mínimo, ya que está causado exclusivamente por la herramienta. Si se tiene en cuenta que una punta de atornillador corriente tiene por ejemplo un peso de unos 20 g y un diámetro inferior a 1 cm, se ve claramente que esta forma de realización ofrece también la posibilidad de seguir aumentando el número de ciclos de trabajo realizados por unidad de tiempo.

A diferencia de los embragues de par convencionales, cuyos elementos funcionales principales son dos superficies en cuña pretensadas elásticamente entre sí y formando una especie de "acoplamiento engranado", el embrague de par objeto de la invención puede comprender por lo menos un elemento de transmisión del par y un sistema de muelles que está en unión activa con el por lo menos un elemento de transmisión del par durante la transmisión del par a la herramienta. Debido al por lo menos un elemento de transmisión del par, el proyectista tiene mayor flexibilidad en cuanto a la disposición física relativa del lado de accionamiento y del lado de salida del embrague de par, en el espacio de construcción muy limitado disponible en las proximidades de la herramienta.

La otra posibilidad de realización, según la cual el sistema de muelle solamente entra en unión activa, con el por lo menos un elemento de transmisión del par, después de un movimiento de giro relativo predeterminado del lado de accionamiento y del lado de salida del embrague de par, resulta especialmente ventajosa en máquinas automáticas de atornillar. Y es que si la ranura de ataque del bulón solamente está girada unos pocos grados, con relación a la lámina de la punta del atornillador, entonces la holgura angular del embrague de par permite que durante la aproximación axial al bulón la punta del atornillador gire ligeramente de forma automática por el efecto de los chaflanes de entrada que usualmente existen tanto en la lámina como en la ranura de ataque, de manera que la lámina se pueda introducir correctamente en la ranura de ataque del tornillo.

Con el fin de poder garantizar al comienzo de la fase de aceleración una introducción paulatina y que, por lo tanto, no dañe al material, del arrastre de las partes de la cadena cinemática dispuestas por el lado de salida del embrague de par, se propone que el par de giro a transmitir desde el lado de accionamiento del embrague de par, a su lado de salida, aumente durante el movimiento relativo de los dos lados al menos dentro de un campo angular de giro relativo predeterminado, con un ángulo de giro relativo en aumento. Esto se puede conseguir, por ejemplo, si el sistema de muelles presenta una característica elástica que aumenta al aumentar el ángulo de giro relativo.

La desviación del por lo menos un elemento de transmisión del par necesaria con el fin de transmitir el par se puede conseguir, por ejemplo, porque el por lo menos un elemento de transmisión del par actúe conjuntamente con una superficie de ataque que, al aumentar el ángulo de giro relativo entre el lado de accionamiento y el lado de salida del embrague de par, vaya empujando cada vez más el elemento de transmisión del par contra el sistema de muelle.

Para conseguir, por una parte, un disparo del embrague de par lo más suave posible y sin daños para el material y, por otra parte, poder evitar un movimiento relativo de carraca entre las partes del embrague de par que actúan conjuntamente, inmediatamente después de su disparo, se propone que una superficie de ataque que actúe conjuntamente con una superficie de ataque contraria o con un elemento de transmisión del par se extienda a lo largo de un campo angular de giro relativo de por lo menos 20º, preferentemente por lo menos 30º. En los embragues de par convencionales, con dos superficies en cuña que actúan conjuntamente en dirección axial y que están pretensadas entre sí mediante muelles, los distintos tramos de las cuñas tienen una extensión angular reducida, de tal manera que en la práctica no es posible frenar el accionamiento tan rápidamente que se pueda evitar un movimiento de carraca relativo entre las dos superficies en cuña. El mayor desgaste resultante de este movimiento relativo de carraca, en particular, de las líneas de los vértices de los tramos en cuña se puede evitar de forma sencilla gracias a la medida objeto de la invención ya que, después de desembragarse el embrague de par, el accionamiento se puede frenar antes de que se haya alcanzado el final de un campo angular de giro relativo correspondiente a un "nuevo" desembragado. Para esta medida objeto de la invención se solicita una protección independiente.

La superficie de ataque puede estar formada por ejemplo en la herramienta o en una pieza unida a ésta.

En una forma de realización, con desgaste especialmente reducido, del embrague de par objeto de la invención, el por lo menos un elemento de transmisión del par puede estar formado por un cuerpo de rodadura. Mediante el movimiento de rodadura del elemento de transmisión del par sobre la superficie de ataque se evita un movimiento deslizante de fricción, que por lo tanto causa desgaste, del elemento de transmisión del par con relación a la superficie de ataque. Además de esto y debido al movimiento de rodadura, la línea de los vértices de la superficie de ataque, que en los embragues de par convencionales está expuesta a una solicitación de deformación especialmente alta, queda expuesta a un menor desgaste. También para esta idea se solicita una protección independiente.

Especialmente en los dispositivos de atornillamiento o máquinas automáticas de atornillar es conveniente que el por lo menos un elemento de transmisión del par se desplace esencialmente en dirección radial durante un giro relativo del lado de accionamiento y del lado de salida del embrague de par. Y es que gracias a esta medida se puede evitar una influencia perturbadora provocada por el desembrague del embrague de par, tanto en dirección periférica como en dirección axial. De este modo se consigue, por una parte, que el par de apriete deseado del tornillo no se vea falseado por un impacto que actúa en dirección periférica y es provocado por el desembrague del embrague de par. Por otra parte la unión atornillada no sufre ninguna carga debida por un impacto que actúe en dirección axial.

Pero también en otras máquinas herramientas resulta ventajosa esta medida, especialmente cuando un espacio de construcción limitado en dirección radial limita el área de las superficies en cuña convencionales, ortogonales al eje de giro, de manera que solamente se puede conseguir el par de desembrague deseado mediante una fuerte tensión inicial del muelle y, por lo tanto, por la correspondiente elevada presión de apriete. Si se utiliza la idea antes expuesta, objeto de la invención, la presión de apriete se puede ajustar a un valor bajo, con independencia del par de desembrague deseado, mediante un dimensionado axial correspondientemente largo del embrague de par. También para esta idea se busca una protección independiente.

En un perfeccionamiento de la invención se propone que la herramienta esté alojada desmontable en un alojamiento cilíndrico circular del portaherramientas. En comparación con las máquinas herramientas convencionales sin embrague de par, donde el alojamiento de la herramienta tiene una sección poligonal, esto simplifica la fabricación del portaherramientas.

Igualmente se propone que el por lo menos un elemento de transmisión del par esté alojado en un alojamiento del portaherramientas. Este alojamiento puede estar previsto en la pared limitadora del alojamiento de la herramienta, que en cualquier caso es necesaria, de manera que para alojar el elemento de transmisión del par no se necesita ningún espacio de construcción adicional. El alojamiento presenta preferentemente por lo menos un tope interior para el elemento de transmisión del par, de manera que al efectuar un cambio de herramienta ésta no pueda caer hacia dentro, dentro del alojamiento de la herramienta.

Para poder conseguir una transmisión del par lo más uniforme posible en dirección periférica, entre el lado de accionamiento y el lado de salida del embrague de par, se propone que haya por lo menos tres elementos de transmisión del par distribuidos uniformemente por el perímetro del portaherramientas. En el caso de actuar directamente sobre la superficie hexagonal exterior de una herramienta de atornillar se prefiere prever tres elementos de transmisión del par dispuestos con una separación angular respectiva de 120º.

El sistema de muelle puede comprender, por ejemplo, un casquillo elástico que en estado no deformado tenga preferentemente una sección esencialmente cilíndrica circular. Si hay una multitud de elementos de transmisión del par dispuestos en alojamientos del portaherramientas que actúan directamente sobre la herramienta entonces el casquillo elástico puede estar deslizado por fuera, sobre el portaherramientas, lo que exige muy poco espacio de construcción.

En principio es posible utilizar un casquillo elástico no hendido. Pero en este caso el casquillo elástico queda sometido a una deformación por flexión relativamente intensa entre dos elementos de transmisión del par contiguos, por lo que resulta difícil conseguir los reducidos pares de desembrague deseados empleando casquillos elásticos cuyos espesores de pared aseguren suficiente seguridad contra la deformación plástica del casquillo elástico. Por ese motivo se propone, de acuerdo con la invención, que el casquillo elástico tenga una ranura continua que transcurra entre los dos extremos axiales del casquillo. De esta manera, todos los elementos de transmisión del par contribuyen a una deformación por flexión que se distribuye por todo el perímetro del casquillo elástico, de manera que los distintos tramos del perímetro están expuestos a una solicitación menor. En comparación con un casquillo elástico sin ranurar y por lo demás de diseño idéntico, esto da lugar a una constante de muelle más baja, lo que resulta ventajoso con miras a conseguir unos pares de desembrague bajos.

Para conseguir una distribución lo más uniforme posible de la fuerza elástica en todo el perímetro del casquillo elástico se propone que la ranura transcurra esencialmente a lo largo de una línea helicoidal, que se extienda preferentemente en un ángulo periférico que sea un múltiplo entero de 360º.

El par máximo que se pueda transmitir se puede ajustar, por ejemplo, mediante la elección correspondiente del espesor de pared y/o del material del casquillo elástico. Con el fin de poder cambiar rápidamente el casquillo elástico, para modificar el embrague de par para un nuevo valor del par de desembrague, se propone que el casquillo elástico se pueda deslizar en estado no deformado sobre los elementos de transmisión del par con una holgura reducida, por ejemplo, de unas pocas centésimas de milímetro. Durante este cambio de casquillo elástico los elementos de transmisión del par quedan retenidos en los alojamientos del portaherramientas por la grasa que los rodea.

Con el fin de poder evitar que el casquillo elástico se caiga inadvertidamente del portaherramientas se propone que el casquillo elástico esté asegurado al portaherramientas mediante un casquillo de retención. Este casquillo de retención puede aprovecharse además para asegurar axialmente la herramienta en el portaherramientas. Para este fin, el casquillo de retención puede estar dispuesto en el portaherramientas desplazable entre una posición de retención de la herramienta y una posición en que queda libre la herramienta, pudiendo corresponderle además unos elementos de seguridad que atraviesen penetraciones del portaherramientas y que en la posición de sujeción de la herramienta encajen en una ranura de retención prevista en el perímetro exterior de la herramienta.

Las figuras adjuntas describen la invención sirviéndose de ejemplos de realización. Éstas muestran:

Fig. 1 una vista lateral parcialmente seccionada de un dispositivo para atornillar;

Fig. 2 otra vista lateral parcialmente seccionada, en la dirección de la flecha II de la figura 1;

Fig. 3 otra vista en la dirección de la flecha II de la figura 1, pero cortada por otros puntos;

Fig. 4 una sección según la línea IV-IV de la figura 1;

Fig. 5 una sección según la línea V-V de la figura 1;

Fig. 6 un detalle de un dispositivo de posicionamiento para el segundo componente para atornillar que ha de ser arrastrado por la herramienta de atornillar, como ampliación de la zona A de la figura 1;

Fig. 7 un diagrama de desarrollo del funcionamiento preferido para el dispositivo de atornillar según las figuras 1-6, como parte de una máquina de montaje de nivel superior;

Fig. 8 un dispositivo de atornillar montado en una máquina de montaje de nivel superior, en una representación esquemática;

Fig. 8a el producto de un proceso de atornillamiento que ha sido realizado por el dispositivo de atornillar según las figuras 1-8;

Fig. 9 una sección equivalente a la sección según la figura 1 con una variante de los medios de acoplamiento axiales para realizar un programa de desarrollo de trabajo modificado;

Fig. 10 otra forma de realización modificada de un dispositivo para atornillar equipado con un embrague de par conforme a la invención, en una representación que se corresponde con una vista parcial de la figura 1;

Fig. 11 el embrague de par objeto de la invención seccionado a lo largo de la línea XI-XI de la figura 10, encontrándose el embrague de par en estado de transmisión de un par;

Fig. 12 una vista semejante a la figura 11 del embrague de par, en su estado desembragado; y

Fig. 13 una vista lateral del casquillo elástico del embrague de par conforme a la invención.

Antes de describir con mayor detalle, mediante las figuras 9-13, una máquina automática de atornillar equipada con un embrague de par conforme a la invención, como ejemplo de una máquina herramienta conforme a la invención, se describirá previamente y para exponer los antecedentes tecnológicos un dispositivo de atornillar de alta velocidad, tal como se conoce por la patente DE 197 09 495 A1, a cuya descripción completa se hace aquí referencia:

En la figura 8 está representada una máquina de montaje 10, que está destinada por ejemplo a enroscar tornillos 12 en unos cuerpos de apriete 14 según la figura 8a, donde mediante un atornillamiento posterior se trata de pillar más adelante un conductor eléctrico 16.

La máquina de montaje representada en la figura 8 es una máquina tal como está representada y descrita con todos sus detalles en la patente DE 40 07 204 A1. En esta máquina se trabaja por ejemplo de la forma siguiente:

Una banda de chapa 18 se alimenta mediante un dispositivo de alimentación de banda y se transforma por medio de herramientas de plegar, troquelar, perforar y roscar 22, para obtener unas piezas de forma 14. Mediante un dispositivo de atornillar 24 se enroscan a continuación los tornillos 12 en los cuerpos de presión 14. En un dispositivo separador 26 se cortan a continuación los distintos dispositivos de presión 14 de la banda 18, individualizándolos.

Se pueden considerar los cuerpos de presión 14 con sus orificios roscados 28 como primer componente del atornillamiento y los tornillos 12 como segundo componente del atornillamiento.

El dispositivo de atornillar 24 va fijado como unidad premontada en una placa portaherramientas 30 de la máquina de montaje 10, y se puede instalar o soltar según necesidad. A través de un tubo 32 se van alimentando los tornillos 12 individualmente de forma sucesiva; proceden de una unidad de alimentación de tornillos 34 en la que los tornillos se encuentran primero desordenados, y luego se van ordenando y orientando para alimentarlos al dispositivo de atornillar 24. El dispositivo de alimentación de tornillos 34 va fijado a la máquina de montaje 10 por medio de un soporte 36.

En las figuras 1-6 se observan detalles del dispositivo de atornillar 24, donde la figura 6 representa los detalles en el extremo inferior del dispositivo de atornillar 24 de la figura 1, allí donde en la figura 1 aparece la referencia A.

Los cuerpos de presión 14 llegan a la zona del dispositivo de atornillamiento 24 según la figura 1 como partes de la banda 18 o como piezas ya individualizadas, que también pueden haber sido fabricadas fuera de la máquina de montaje 10, y se alimentan a la máquina de montaje 10 siguiendo el ciclo de la máquina. Los cuerpos de presión 14 llegan al dispositivo de atornillar 24 siguiendo el ciclo de trabajo de la máquina de mecanizado según la figura 8, el cual viene determinado por el número de revoluciones de los dispositivos de accionamiento. En cada ciclo de trabajo, es decir cada vez que los dispositivos de accionamiento 38 dan una vuelta es preciso atornillar un tornillo 12 con un cuerpo de presión 14. Cuanto más rápido sea el giro de los dispositivos de accionamiento 38 tanto menor será el tiempo disponible para enroscar los tornillos 12 en los cuerpos de presión 14. Para esto hay que tener también en cuenta que para enroscar los tornillos en los cuerpos de presión 14 no está disponible todo el "tiempo ciclo", es decir, no se dispone de todo el tiempo de giro de los dispositivos de accionamiento 38, sino que en cada caso sólo se dispone de una fracción de este tiempo ciclo: una parte esencial del tiempo ciclo se necesita para transportar los cuerpos de presión 14 a la zona del dispositivo de atornillamiento 24 y para seguir transportando los cuerpos de presión 14 dotados de los tornillos 12 fuera de la zona del dispositivo de atornillamiento 24, en dirección hacia el dispositivo de separación 26. Por lo tanto, de todo el tiempo de giro de los dispositivos de accionamiento 38 solamente está disponible una fracción para realizar el atornillamiento, durante el cual el cuerpo de presión 14 está detenido frente al dispositivo de atornillamiento 24. En la figura 1 está dibujado un estado en el cual un cuerpo de presión 24 está detenido con su orificio roscado 28 frente al dispositivo de atornillamiento 24, estando el agujero roscado 28 del cuerpo de presión 14 alineado con el eje de atornillamiento VA de una herramienta de atornillar 40. Los distintos tornillos 12 se van alimentando a través del tubo 32 siguiendo el ciclo de trabajo, de manera que cada vez que un cuerpo de presión 14 adopta la posición de disposición para el atornillamiento representada en las figuras 1 y 6, el tornillo 12 correspondiente se encuentra en la posición de preparación para el atornillamiento según la figura 6.

En la figura 6 está representado el tornillo 12 con su cabeza de tornillo, por triplicado. Las distintas posiciones que están designadas por VVS, GES y VES están caracterizadas, en cada caso, por la posición de la cresta 44 de la cabeza del tornillo 42. VVS significa la posición de preparación para el atornillamiento del tornillo 12, GES significa la posición de entrada de la rosca del tornillo 12, es decir la posición en la que el extremo inferior del vástago del tornillo 46 llega a asentar en la salida superior del agujero roscado 28, y VES significa aquella posición del tornillo 12 en la que ha terminado el proceso de enroscar el tornillo 12 en el agujero roscado 28. En la figura 6, la herramienta de atornillar 40 se encuentra en su posición de retirada de la herramienta; esta posición de retirada de la herramienta está indicada mediante la línea WRS, en la que se encuentra la lámina 48 de la herramienta de atornillar 40 en la posición de retirada de la herramienta.

En el estado representado en la figura 6 se puede llevar el tornillo 12 a la posición de preparación para el atornillamiento VVS. Esto viene dado por la figura 1. En la figura 1, el tubo 32 termina en una posición de entrega 50 libremente encima de un plato giratorio 52, que va apoyado, con un giro paso-a-paso alrededor de un eje de plato giratorio 54, en el dispositivo de atornillar 24. Tal como está representado en la figura 5, el plato giratorio 52 tiene en total cuatro alojamientos 56 que deben entenderse como medios de posicionamiento para los tornillos y son pasantes, sobre lo cual se tratará todavía en la descripción detallada de la figura 6.

Cuando un alojamiento, del total de cuatro alojamientos, se encuentra alineado con el eje de atornillamiento VA, tal como está representado en la figura 1, entonces un alojamiento 56 diametralmente opuesto se encuentra en la posición de entrega 50, de manera que mientras el tornillo 12 que se encuentra en el eje de atornillamiento VA se lleva hasta la posición final de atornillamiento VES, allí se coloca otro tornillo 12 a través del tubo 32 en el alojamiento diametralmente opuesto 56, y concretamente en la posición que en la figura 6 está designada por VVS.

Una vez que se ha terminado de enroscar en la zona del eje de atornillamiento VA, es decir cuando el tornillo 12 en la figura 6 ha alcanzado la posición señalada por VES, se hace avanzar la banda de chapa 18 en la dirección de la flecha 58, y con ella el cuerpo de presión 14. Al mismo tiempo, el plato giratorio 52 realiza un giro de 90º en el sentido de la flecha 60, de manera que el alojamiento 56, que en la figura 5 está arriba (en la figura 1 está oculto) llega a la zona del eje de atornillamiento VA junto con el tornillo que ha recibido durante la penúltima carga a través del tubo 32, y al mismo tiempo el alojamiento que acaba de ser cargado 56 pasa a la posición de alojamiento que en la figura 5 está arriba.

El desarrollo del ciclo de trabajo del dispositivo de atornillamiento, en el un marco de un ciclo de trabajo de la máquina de montaje 10, está representado en el diagrama ST de la figura 7. El diagrama ST significa recorrido (S-tiempo, T-diagrama), porque las fases esenciales del desarrollo están caracterizadas por el camino recorrido en función del tiempo. En el diagrama ST se han designado las distintas líneas por 1-5 y las distintas columnas por A-F para mayor claridad. De esta manera se podrán designar en lo sucesivo los diferentes cuadrantes del plano, por ejemplo, cuadrante 3B.

El diagrama ST está basado en la hipótesis de una velocidad de la máquina, es decir de los dispositivos de accionamiento 38 de la figura 8, de 150 rpm. Esto corresponde a un tiempo ciclo de 400 ms. Estos 400 ms están dibujados en la columna 1 correspondiéndose con el "ángulo de máquina" de la máquina de montaje 10. Para la representación se ha elegido el punto de origen de tal manera que el tiempo ciclo (cero milisegundos) comience de acuerdo con el ajuste del ángulo 0º de la máquina, cuando comience el atornillamiento propiamente dicho, es decir cuando el extremo del vástago del tornillo 46 ha entrado en el extremo superior del agujero roscado 28, de acuerdo con la posición GES de la figura 6, y si además la lámina del atornillador 48 ha entrado en la ranura de arrastre 62 de la cabeza del tornillo 42, de manera que se pueda efectuar el paso de la posición del tornillo GES a la posición del tornillo VES manteniendo la misma relación de revoluciones del tornillo y velocidad de avance axial de la herramienta de atornillar 40.

En la línea 4 se representa un movimiento de giro uniforme (preferentemente velocidad de giro constante) de la herramienta de atornillar por medio de una línea horizontal, para lo cual se supone que este movimiento de giro tiene lugar con una velocidad de aprox. 5250 revoluciones por minuto durante un ángulo de máquina de la máquina de montaje (ángulo de máquina en los dispositivos de accionamiento 38 de la figura 8) durante un tiempo de ciclo parcial de 200 milisegundos, y que durante estos 200 milisegundos la herramienta de atornillar 40 y, por lo tanto, el tornillo 12, realizan un total de 17,5 vueltas. A estos datos remite también la leyenda del cuadrante del plano 4A. El movimiento de giro de la herramienta de atornillar 40 representado en los cuadrantes del plano 4C-4D corresponde a un movimiento de avance axial de la herramienta de atornillar 40, que está representado en los cuadrantes del plano 5C y 5D. La línea ligeramente ascendente representada en estos cuadrantes del plano corresponde a la aproximación axial del tornillo 12 desde la posición GES hasta la posición VES durante el atornillamiento. Expresado de otra manera, también se puede decir que esta línea de los cuadrantes del plano 5C y 5D corresponde al avance de la herramienta de atornillar 40 durante la fase de atornillamiento. En la línea 2 no figura nada en los cuadrantes del plano 2C y 2D. Con ello se expresa que durante la fase de atornillamiento según los cuadrantes del plano 4C, 4D y 5C, 5D se mantiene en reposo el transporte de la banda de chapa 18, es decir que el cuerpo de presión 14 adopta la posición en el eje de atornillamiento VA de acuerdo con las figuras 1 y 6.

En la línea 3 del diagrama ST se indica además por medio de la línea horizontal que, entre otras, se extiende también a través de los cuadrantes del plano 3C y 3D, que para la alimentación del tornillo a través del tubo 32 hay disponible un tiempo de 200 milisegundos, equivalente a 180º (nota: para esta alimentación hay disponibles además otros tiempos adicionales en los cuadrantes del plano 3B y 3E, sobre los cuales se tratará más adelante). A este respecto se remite adicionalmente a la leyenda que figura en 3A. Debe tenerse en cuenta que durante la fase de atornillamiento propiamente dicha, de acuerdo con los cuadrantes del plano 4C, 4D y 5C, 5D es preciso que el tornillo 12, que se está precisamente atornillando, debe permanecer en el eje de atornillamiento VA. Por lo tanto, el plato giratorio 52 no puede girar. Por eso durante este tiempo se puede introducir otro tornillo 12 a través del tubo 32 en el alojamiento situado, respectivamente, a la izquierda según la figura 5, tal como está representado en la figura 1.

Cuando ha terminado la fase de atornillamiento propiamente dicha, es decir, cuando en las líneas 4 y 5 se ha alcanzado respectivamente el final de los cuadrantes del plano 4D y 5D, el tornillo 12 está enroscado dentro del cuerpo de presión 14 en su totalidad, tal como se pretendía. La herramienta de atornillar 40 se puede entonces volver a retirar. Este movimiento de retroceso está representado en la línea 5, y concretamente en el cuadrante del plano 5E. El movimiento de retroceso de la herramienta de atornillar 40 tiene lugar durante un tiempo de unos 67 milisegundos, correspondientes a un ángulo de máquina de los dispositivos de accionamiento 38 de unos 60º. La carrera de retroceso es, por ejemplo, de 26,5 mm, correspondientes al valor de la ordenada de la línea inclinada en el cuadrante del plano 5E. Una vez efectuado este recorrido se ha vuelto a alcanzar la posición de retroceso de la herramienta representada en la figura 6 por la línea WRS. Aquí hay que señalar la pendiente relativamente fuerte que tiene la línea en el cuadrante del plano 5E, que representa una velocidad de retroceso relativamente grande de la lámina del atornillador 48 desde la posición WVES alcanzada una vez terminada la fase de atornillamiento propiamente dicha, a la posición de retroceso de la herramienta indicada en la figura 6 por la línea WRS. De hecho, la velocidad de retroceso de la herramienta de atornillar puede ser considerablemente mayor que la velocidad de aproximación de la herramienta de atornillar, que está representada en los cuadrantes del plano 5C y 5D por la línea mucho menos inclinada.

Durante el movimiento de retroceso de la herramienta de atornillar, de acuerdo con el cuadrante del plano 5E, no se necesita por principio que haya un movimiento de giro de la herramienta de atornillar 40. Esto está representado en el cuadrante del plano 4E, donde entre 180º y 240º no se efectúa por principio ningún movimiento de giro de la herramienta de atornillar 40. Si en un punto central de este cuadrante del plano y durante un breve ángulo de máquina entre 200 y 215º del dispositivo de accionamiento 38, según la figura 8, está prevista a pesar de todo una breve fase de giro de la herramienta de atornillar 40, esto dependerá entonces de un diseño especial del dispositivo de atornillar, acerca del cual se volverá a hablar más adelante.

También hay que tener en cuenta que la alimentación del tornillo a través del tubo 32, ya citada antes al hacer referencia a los cuadrantes del plano 3C y 3D, puede continuar aún durante la fase de retroceso de la herramienta de atornillar, es decir dentro de la gama del ángulo de 180º-240º del ángulo de máquina de los dispositivos de accionamiento 38. Esto es posible porque durante el retroceso de la herramienta de atornillar 40 hacia la posición de retroceso WRS, según la figura 6, el plato giratorio 52 todavía ha de permanecer detenido, por lo menos hasta que la herramienta de atornillar en la figura 1 se haya retirado completamente del alojamiento 56 que acaba de vaciar, y solamente después de esto puede realizar la siguiente fase de giro del plato.

Solamente cuando para un ángulo de máquina de 240º, medido en los dispositivos de accionamiento 38, la herramienta de atornillar 40 se ha retirado completamente del alojamiento 56, previamente vaciado del tornillo respectivo, es decir, cuando ha alcanzado la posición WRS según la figura 6, el plato giratorio 52 puede iniciar un movimiento de giro, lo que está dibujado en los cuadrantes del plano 4E y 4F entre 240 y 320º. Dentro de este ángulo de máquina, el plato giratorio realiza un giro de 90º, de manera que el alojamiento 56 que se acaba de vaciar, correspondiente al alojamiento situado en la figura 5 en el lado derecho, avanza en el sentido de las agujas del reloj y pasa a la posición de alojamiento dibujada allí en la parte inferior, mientras que el alojamiento 56 que acaba de ser llenado y que en la figura 5 está en la parte superior, llega a la zona del eje de atornillamiento VA. Es preciso tener en cuenta que los cuadrantes del plano 4E y 4F, la línea horizontal entre el ángulo de máquina de 240º y el ángulo de máquina de 320º representa principalmente el movimiento de giro del plato giratorio 52. Durante esta fase es posible que haya un movimiento de giro de la herramienta de atornillar 40, pero no es necesario. De hecho durante esta fase, entre los 240 y 320º del ángulo de máquina, se produce un movimiento de giro de la herramienta de atornillar, que es simultáneo al movimiento de giro del plato giratorio 52. Esto está relacionado con una peculiaridad del dispositivo de atornillar 24 que se describirá más adelante. El movimiento de giro de la herramienta de atornillar 40 durante esta fase, con un ángulo de máquina de 240º -320º es sin embargo indiferente en cuanto a la técnica de atornillado, puesto que durante esta fase la herramienta de atornillar 40 está completamente retirada hacia arriba, a la posición WRS según la figura 6, donde no puede iniciar ningún movimiento de atornillar en un tornillo 42.

La alimentación del tornillo siguiente a través del tubo 32 ha terminado, para un ángulo de máquina de 240º de los dispositivos de accionamiento 38, cuando el movimiento de giro del plato giratorio comienza en la gama del ángulo de trabajo de 240-320º, a los 240º. Esto es necesario ya que durante el movimiento de giro del plato giratorio 52, dentro de la gama del ángulo de trabajo de 240º-320º (cuadrantes del plano 4E y 4F) no puede tener lugar ninguna entrega de tornillos 12 en el punto de entrega 50 del tubo 32 a un alojamiento 56.

Cuando de acuerdo con la línea 4 ha tenido lugar el movimiento de avance de 90º del plato giratorio 52, lo que se consigue cuando el ángulo de máquina de los dispositivos de accionamiento de la figura 8 ha alcanzado el valor angular de 320º en el cuadrante del plano 4F, entonces se encuentra de nuevo un tornillo 12 en la zona del eje de atornillamiento VA y la herramienta de atornillar, que en este momento, es decir, cuando se ha alcanzado el ángulo de máquina de 320º, se encuentra todavía en la posición de retirada WRS, según la figura 6, puede comenzar ahora un nuevo movimiento de aproximación tal como está representado en la línea 5, concretamente allí en el cuadrante del plano 5F.

La línea inclinada representada en el cuadrante del plano 5F, entre un ángulo de máquina de 320º y un ángulo de máquina de 350º en los dispositivos de accionamiento 38 de la figura 8, corresponde al paso de la herramienta de atornillar 40 desde la posición de retirada WRS según la figura 6 hasta hacer tope en la cara superior de la cabeza del tornillo 42 y, a continuación, hasta el extremo del vástago del tornillo arrastrado hacia abajo por la herramienta de atornillar 40, en su movimiento de aproximación dirigido hacia abajo, que incide sobre la entrada superior del agujero roscado 28. Durante este movimiento de descenso de la herramienta de atornillar 40 y, por lo tanto, del tornillo 12, no tiene lugar todavía ningún movimiento de giro de la herramienta de atornillar, tal como puede verse en el cuadrante del plano 4F, puesto que la fase de atornillar propiamente dicha todavía no ha comenzado. Sin embargo hay que tener en cuenta que durante el paso del ángulo de trabajo 320º al ángulo de trabajo 350º, estando ahora de nuevo detenido el plato giratorio (la parada se ha producido en el ángulo de trabajo de 320º tal como puede verse por el cuadrante del plano 4F) puede comenzar nuevamente la alimentación de otro tornillo, tal como se puede ver en el cuadrante del plano 3F a continuación del ángulo de trabajo de 320º. Este nuevo movimiento de alimentación de un nuevo tornillo que comienza en el cuadrante del plano 3F está representado otra vez, para mayor claridad, en el cuadrante del plano 3Bb. Se ve por lo tanto que para la alimentación de cada uno de los tornillos a través del tubo 32 está disponible, en conjunto, un ángulo de trabajo de 280º, es decir, entre la posición angular 320º y la posición angular 240º de los dispositivos de accionamiento 38 de la figura 8.

Dentro del dispositivo de atornillamiento, la herramienta de atornillar 40 tiene un apoyo elástico de manera que durante el movimiento de descenso, según el cuadrante del plano 5F entre 320º y 350º, puede ceder elásticamente. Los detalles al respecto se expondrán más adelante al describir el dispositivo de atornillamiento 24. Aquí basta con señalar que durante el movimiento de aproximación dirigido hacia abajo de la herramienta de atornillar 40, entre el ángulo de trabajo de 320º y el ángulo de trabajo de 350º, puede ceder elásticamente hacia arriba frente a un conjunto impulsor axial AT que se aproxime en dirección hacia el cuerpo de presión 14, de manera que cuando la arista de la lámina 48 incide sobre la cara superior convexa 44 del tornillo 42, es decir, si no se encuentra con la ranura de arrastre del tornillo 62 que todavía no tenga definida su posición angular, queda apoyada sobre la cara superior convexa 44 creando una tensión elástica previa, sin que se produzca ningún exceso de solicitación en la cadena cinemática axial entre el borde inferior de la lámina 48 y la entrada superior del agujero roscado 28. La carrera acumulada debido a la elasticidad, creando una tensión inicial del muelle, en el caso de que el borde inferior de la lámina 48 incida sobre la cara superior convexa 44 del tornillo 42 es suficientemente grande para que la tensión inicial del muelle así inducida baste para que después de establecerse una congruencia angular entre la lámina 48 y la ranura del tornillo 62 se produzca la entrada forzosa del borde inferior de la lámina 48 en la ranura del tornillo 62, a la profundidad suficiente para que a continuación se pueda transmitir el par de atornillamiento necesario para el atornillamiento propiamente dicho desde el borde inferior de la lámina 48 a la ranura del tornillo 62. La tensión inicial creada es preferentemente tan grande que incluso cuando la lámina ha ajustado con su borde inferior 48 en la ranura del tornillo 62 quede todavía una tensión previa residual que sea suficiente para garantizar la transmisión necesaria del par desde la lámina 48 a la ranura del tornillo 62, incluso si la ranura del tornillo 62 tiene forma cónica.

Sobre el cuadrante del plano 5F de la línea 5 se deduce que una vez alcanzado el ángulo de máquina 350º se detiene el avance axial en el dispositivo de atornillar 40, que provoca el movimiento de descenso de la herramienta de atornillar, de acuerdo con el trazado horizontal de la línea entre el ángulo de trabajo de 350º hasta el ángulo de trabajo de 360º. Durante esta fase del ángulo de trabajo, el borde inferior de la lámina 48 gira sobre la cara superior convexa de la cabeza del tornillo 42, sin que se produzca por ahora ningún nuevo movimiento axial de la herramienta de atornillar 40. Sólo cuando el borde inferior de la lámina 48 haya alcanzado una posición paralela a la orientación de la ranura del tornillo 62 salta la lámina con su borde inferior 48 dentro de la ranura 62 de la cabeza del tornillo 42, estableciendo un acoplamiento para la transmisión del par de giro durante el proceso de atornillamiento propiamente dicho.

La línea recta inclinada dibujada en el cuadrante del plano 5F, entre el ángulo de trabajo de 320º y el ángulo de trabajo de 350º debe entenderse sólo de forma esquemática. No trata de expresar forzosamente que el movimiento de aproximación del borde inferior de la lámina 48 tiene lugar entre 320º y 350º con una velocidad de aproximación constante. Cabe más bien imaginar y es ventajoso si, mediante un programa adecuado, la velocidad de aproximación del borde inferior de la lámina 48 es tal que al incidir la lámina 48 sobre el tornillo 12, que por ahora está sujeto en la posición VVS dentro del alojamiento 56, la velocidad de incidencia del borde inferior de la lámina sobre la cara superior convexa 44 es reducida y, después, cuando en el curso del arrastre hacia abajo del tornillo 12 en dirección hacia la posición GES, la velocidad de incidencia del extremo inferior del vástago del tornillo 46 sobre la entrada superior del agujero roscado 28 también es reducida. Al mantener reducida la velocidad de incidencia en estas dos fases de incidencia se puede evitar o mantener reducido el riesgo de dañar la cara superior 44 de la cabeza del tornillo 42, que eventualmente puede tener un acabado super-fino, así como el riesgo de dañar los hilos de rosca en el extremo inferior del vástago del tornillo 46 y en el extremo superior del agujero roscado 28.

El tiempo de estabilidad del movimiento de descenso entre el ángulo de trabajo de 350º y el ángulo de trabajo de 360º de los dispositivos de accionamiento 38, representado en el cuadrante del plano 5F, está elegido de tal manera que dentro de este tiempo pueda tener lugar un movimiento de giro de la herramienta de atornillar 40 de media vuelta (media vuelta de la herramienta de atornillar 40), de manera que incluso en las condiciones más desfavorables pueda tener lugar la entrada del borde inferior de la lámina 48 en la ranura del tornillo 62.

Para que el "movimiento de búsqueda", que tiene lugar mediante el giro del borde inferior de la lámina 48 sobre la superficie superior convexa 44 de la cabeza del tornillo 42, resulte lo más cuidadoso posible tanto para la misma lámina como para el material del tornillo, está previsto que durante este movimiento de búsqueda entre 350º y 360º según el cuadrante del plano 5F no tenga lugar ningún movimiento de aproximación de la lámina ni tampoco ningún incremento de la tensión inicial. Durante esta fase de búsqueda se mantiene además reducida la velocidad de la herramienta de atornillar, entre el ángulo de trabajo de 350º y el ángulo de trabajo de 360º, tal como se puede ver por el cuadrante del plano 4F, lo que no solamente da lugar a un tratamiento cuidadoso de la cara superior 44 del tornillo respectivo 42, sino que también garantiza la penetración segura del borde inferior de la lámina 48 en la ranura del tornillo 62: se evita así que la lámina 48 salte por encima de la ranura del tornillo 62 en el curso del movimiento de búsqueda.

Únicamente cuando mediante el movimiento de búsqueda, según el cuadrante del plano 4F y 5F, se ha conseguido allí entre los 350 y 360º de ángulo de máquina un ajuste seguro del borde inferior de la lámina 48, en la ranura del tornillo 62, comienza de nuevo la fase de atornillamiento propiamente dicho en la posición de 0º de ángulo de trabajo de los dispositivos de accionamiento 38.

Con respecto a las leyendas que figuran en la columna 1 hay que señalar lo siguiente:

Transporte de pieza significa transporte de las piezas de presión 14 mediante el dispositivo de alimentación de banda 20. Un tiempo de parada 280º = 310 milisegundos significa tiempo de parada del plato giratorio.

Alimentación del tornillo 280º significa que todo el tiempo de parada de 280º = 310 milisegundos del plato giratorio está disponible para la alimentación del tornillo respectivo hasta el alojamiento 56 que se encuentre, respectivamente, en la posición de entrega 50. Hay que señalar que este tiempo ampliamente dimensionado para la alimentación del tornillo se solapa en gran parte con la fase de atornillamiento propiamente dicho de un tornillo alimentado con anterioridad, tal como puede verse comparando las líneas 3, 4 y 5.

Radial servo es una expresión abreviada para un conjunto rotativo impulsor de la herramienta que provoca el giro de la herramienta de atornillar durante el proceso de atornillamiento propiamente dicho conforme a los cuadrantes del plano 4C y 4D.

Axial servo es una expresión abreviada para un conjunto impulsor axial responsable de los movimientos axiales de la herramienta de atornillar conforme a los cuadrantes del plano 5C, 5D, 5E y 5F.

Carrera de atornillamiento de 14 mm corresponde a la carrera de enroscado del tornillo desde la posición GES hasta la posición VES según la figura 6.

Paso 0,8 mm es el paso de la rosca del vástago del tornillo 46 y el paso de la rosca interior del agujero roscado 28, y corresponde a la relación entre el movimiento axial de aproximación conforme a los cuadrantes del plano 5C y 5D y el movimiento de giro conforme a los cuadrantes del plano 4C y 4D.

En la figura 6 se ve que en la posición retirada de la herramienta de atornillar 40, la distancia del borde inferior de la lámina 48, que está representado por la línea WRS, a la cara superior 44 del tornillo 12, es sumamente reducida, de manera que después de llevar el tornillo 12 a la zona del eje de atornillamiento VA, mediante el giro del plato giratorio 52, se necesita sólo un tiempo sumamente corto para llevar la herramienta de atornillar 40 a encajar en la cara superior 44 o en la ranura de arrastre 62 del tornillo 12. Esto es posible gracias a que debido al movimiento de giro del plato giratorio 52 alrededor de un eje vertical, es decir, por el movimiento de aproximación de los alojamientos 56 a la posición de disposición para el acoplamiento de la herramienta representada en las figuras 6 y 1, a lo largo de un plano horizontal, el paso del tornillo que se desplaza hacia la zona del eje de atornillamiento, ante el borde inferior de la lámina 48, durante la carrera de giro del plato giratorio 52, exige sólo una distancia reducida entre el borde inferior de la lámina 48 y el borde superior del alojamiento 64. Por otra parte se ahorra especialmente tiempo por el hecho de que el tiempo que exige la alimentación de los tornillos 12 a través del tubo 32, que normalmente ha de tener lugar junto con una individualización y orientación de los tornillos 12, puede tener lugar solapando el tiempo con los movimientos axiales según los cuadrantes del plano 5C, 5D, 5E y 5F.

Igualmente se ahorra tiempo por el hecho de que el movimiento de retroceso de la herramienta de atornillar según el cuadrante del plano 5E, tal como se indica allí por la mayor pendiente de la curva ST entre los ángulos de máquina de 180º y 240º, puede tener lugar mucho más rápidamente que el correspondiente movimiento de aproximación de la herramienta de atornillar durante la fase de atornillamiento propiamente dicho, tal como figura en los cuadrantes del plano 5C y 5D.

De esta manera se asegura una condición esencial para lograr unos tiempos de atornillamiento cortos, y por lo tanto para un funcionamiento rápido de la máquina de montaje 10.

Los cuatro alojamientos 56 dispuestos en el plato giratorio 52 (véase la figura 5) tienen cada uno una disposición tal como está representada en la figura 6. Los alojamientos 56 presentan cada uno un orificio de paso 66 axial, es decir paralelo al eje de atornillamiento A, a través del plato giratorio 52. Este paso 66 está definido por un casquillo de guiado de la cabeza del tornillo 68, cuya sección interior se corresponde con el perímetro exterior de la cabeza del tornillo 42. En la parte superior del casquillo guía 68 y en un reborde de apoyo 70 apoyan basculantes unas mordazas de frenado del paso 72, distribuidas angularmente equidistantes por el perímetro del casquillo de guiado de la cabeza del tornillo 68. Estas mordazas de frenado del paso penetran con sus extremos inferiores 74 dentro del paso 66 debido a la tensión inicial de un muelle, de tal manera que durante el movimiento de descenso de los tornillos 12 ejercen primeramente un efecto de frenado contra el extremo inferior de los vástagos de los tornillos 46, y después un efecto de frenado contra el borde inferior de las cabezas de los tornillos 42.

Cuando llega un tornillo 12 a la posición de entrega 50 según la figura 1, los tornillos 12 tropiezan con los extremos inferiores de sus vástagos de tornillo 46 contra las partes extremas inferiores 74 de las mordazas de frenado de paso 72, de manera que los tornillos se detienen en la posición de preparación para el atornillamiento representada en la figura 6 y caracterizada por la línea VVS.

Cuando el plato giratorio 52 se ha movido dos veces 90º, de manera que ha pasado un tornillo 12 desde la posición de entrega 50 a la zona del eje de atornillamiento VA y cuando entonces la herramienta de atornillar 40 lleva a cabo su movimiento de aproximación según el cuadrante del plano 5F, entonces la cabeza del tornillo 42 tropieza con su borde inferior contra los tramos extremos inferiores 74 de las mordazas de frenado del paso 72, con lo cual se produce un aumento de la fuerza de frenado axial y los tornillos 12 adoptan una posición definida en la que puede tener lugar el movimiento de búsqueda de la herramienta de atornillar de acuerdo con el cuadrante del plano 4F. Es posible que al incidir la cabeza del tornillo 42 sobre las mordazas de frenado del paso 72, ya exista sensiblemente un acoplamiento entre el extremo inferior del vástago del tornillo 46 y la entrada superior del agujero roscado 28. Pero también cabe la posibilidad de provocar, mediante la retención de la cabeza del tornillo 42 por las mordazas de frenado del paso 72, una posición de reposo previa, es decir, una posición de reposo antes de establecer el acoplamiento entre el extremo inferior del vástago del tornillo 46 y la entrada superior del agujero roscado 28, con el fin de poder efectuar ya, en esta posición de reposo previo, el movimiento de búsqueda, aproximando a continuación, con una velocidad de aproximación definida, el vástago del tornillo 46 a la entrada superior del agujero roscado 28, logrando de esta manera establecer de forma sumamente cuidadosa el acoplamiento entre la rosca exterior del vástago del tornillo 46 y la rosca interior del agujero roscado 28.

Las mordazas de frenado de paso 72 del alojamiento 56 están sujetas por un anillo de goma 76 o por un muelle helicoidal 76 cerrado en anillo, de tal manera que solamente pueden bascular alrededor del reborde 70 desde la posición representada en la figura 6, venciendo la fuerza elástica cuando tropieza contra ellas el extremo inferior del vástago del tornillo 46 o el borde inferior de la cabeza del tornillo 42. El plato giratorio 52 se puede inmovilizar con precisión en un total de cuatro posiciones angulares separadas entre sí, respectivamente, 90º girándolo alrededor del eje de giro 54, por medio de un dispositivo de enclavamiento 78. El dispositivo de enclavamiento 78 está realizado de tal manera que el plato giratorio queda fijado con exactitud en la posición angular respectiva, pero que por otra parte pueda posicionarse mediante un accionamiento de giro, superando la fuerza del dispositivo de enclavamiento 78.

El dispositivo de atornillar comprende un bloque de transmisión 80 que mediante una guía en cola de milano 82 se puede ajustar sobre la placa portaherramientas 30 y se puede soltar, tal como se ve en la figura 3.

El bloque de transmisión 80 comprende un motor eléctrico de accionamiento de giro 84 rotativo, fijo axialmente, que es un servomotor de corriente alterna. Este motor eléctrico de accionamiento de giro 84 tiene un rotor con eje de salida 86 sobre el cual asienta sin posibilidad de giro y sin desplazamiento axial un casquillo de acoplamiento de eje 88. Este casquillo de acoplamiento 88 une el eje de salida 86 con un eje de conexión 90, que va alojado sin giro y fijo axialmente en el casquillo de acoplamiento del eje 88. El eje de conexión 90 está realizado en su tramo inferior 92 como barra poligonal de sección cuadrada. Sobre esta barra poligonal asienta desplazable axialmente un casquillo impulsor de la herramienta 94. El casquillo impulsor de la herramienta 94 va alojado por medio de dos cojinetes de rodamiento 96 y 98 en una pínola, giratorio pero sin desplazamiento axial con respecto a la pínola. Los dos cojinetes de rodamiento 96 y 98 se mantienen separados axialmente por medio de un casquillo distanciador, y van tensados entre sí por medio de una tuerca tensora 104 y una contratuerca tensora 106, intercalando el casquillo distanciador 102, y fijados axialmente en la pínola 100.

La pínola 100 se puede desplazar axialmente en las guías de la pínola 108 del bloque de transmisión 80, pero no puede girar con respecto al bloque de transmisión 80. Para evitar que la pínola 100 gire en las guías de la pínola 108, el bloque de transmisión lleva un dispositivo de seguro contra el giro 110, que encaja en una ranura longitudinal 112 de la pínola 100. El extremo inferior de la ranura longitudinal 112 define la posición más alta posible de la pínola 100.

El casquillo impulsor de la herramienta 94 lleva un polígono interior 116, que en la dirección del eje de atornillamiento VA asienta desplazable axialmente pero sin posibilidad de giro sobre la barra poligonal 92, y por lo tanto puede ser impulsado con un movimiento de giro por el rotor, es decir por el eje de salida 86 del motor eléctrico de accionamiento de giro 84.

En un cono interior 114, en el extremo inferior del casquillo impulsor de la herramienta 94 se aloja un portaherramientas 118 con un cono exterior; éste presenta una prolongación axial 122 dirigida hacia arriba, que tiene una sección exterior de forma poligonal y que se aloja sin posibilidad de giro en el polígono interior 116, de manera que queda asegurada una unión firme al giro entre el casquillo impulsor de la herramienta 94 y el portaherramientas 118. En un tramo extremo inferior 124 del portaherramientas 118 hay un canal poligonal 126 dentro del cual se aloja sin giro pero desplazable axialmente el correspondiente vástago con polígono exterior 128 de la herramienta de atornillar 40. La posibilidad de desplazamiento axial del mango de la herramienta 128 dentro del alojamiento 126 está limitada, por una parte, por la acción de las bolas de tope 130 que están alojadas con movimiento radial en los orificios radiales 132 del tramo extremo inferior 124 y por otra parte, por una extricción 134 del vástago de la herramienta 128. Las bolas de tope 130 quedan retenidas en los orificios radiales 132 en los que se alojan por medio de un casquillo de retención 136, mediante cuyo giro o desplazamiento axial se puede permitir a las bolas de tope 130 que salgan radialmente de los conductos radiales 132, de manera que dejen de estar acopladas con la extricción, y se pueda sacar entonces el mango de la herramienta 120 fuera del conducto poligonal 126. De esta manera se puede sustituir con facilidad la herramienta de atornillar 40 cuando esté desgastada su lámina 48.

La herramienta de atornillar 40 está sometida al efecto de un muelle de compresión helicoidal 138 para empujar el tornillo, que se aloja en el interior del portaherramientas 118 y está sometido a una tensión previa axial. Este muelle de compresión helicoidal se apoya por su extremo inferior sobre una cabeza 140 de un empujador 142, que por su extremo inferior descansa sobre el extremo superior del vástago de la herramienta 128. El muelle de compresión helicoidal 138 se apoya por su extremo superior en un tapón 144 que va fijado axialmente en el portaherramientas 118 por medio de un pasador transversal 146. De esta manera la herramienta de atornillar 140 se aloja axialmente elástica en el portaherramientas 118, siendo empujada por el muelle de compresión helicoidal 138 sometido a tensión inicial y a través del empujador 142 a una posición que está determinada por el asiento de las bolas de tope 130 en el extremo superior de la extricción 134. Cuando en la herramienta de atornillar 40 aparece una fuerza dirigida hacia arriba, concretamente una fuerza que supere la fuerza de tensión inicial del muelle 138, entonces la herramienta de atornillar 40 se puede desplazar hacia arriba con relación al portaherramientas 118, aumentando la compresión del muelle de compresión helicoidal 138 hasta que el extremo inferior de la extricción 40 tropieza contra las bolas de tope 130.

El portaherramientas 118 se puede desmontar con facilidad del casquillo impulsor de la herramienta 94, junto con el muelle de compresión helicoidal 138, soltando la tuerca de retención en forma de caperuza 120, con lo cual se tiene una posibilidad de sustituir fácilmente, según necesidad, diferentes portaherramientas con diferentes conductos poligonales para distintas herramientas de atornillar y/o distintos muelles de compresión 138 para diferentes tensiones iniciales. Para sustituir únicamente la herramienta 40, que es una sustitución que ha de efectuarse con mayor frecuencia debido al desgaste de esta herramienta, basta con desplazar el casquillo de retención 136 a una posición en la que deje libres las bolas.

La pínola 100 se puede desplazar mediante un motor eléctrico rotativo para desplazamiento axial 148. Al efectuar el desplazamiento axial, la pínola 100 arrastra consigo en dirección axial el casquillo impulsor de la herramienta 94 a través de los cojinetes de rodamiento 108, y por lo tanto también el portaherramientas 118 y la herramienta de atornillar 40. De esta manera se puede transmitir a la herramienta giratoria 40 no sólo el movimiento de giro producido por el eje de salida 86 del motor eléctrico de accionamiento de giro 84 sino también un movimiento axial tal como es necesario según la descripción del ciclo de trabajo conforme a la figura 7.

Como puede verse por la figura 3 el motor eléctrico de accionamiento axial 148 tiene un rotor con eje de salida 150. Este eje de salida 150 está unido por medio de un casquillo de acoplamiento 152, sin giro y sin desplazamiento axial, con un eje de conexión 154, alojado en el bloque de transmisión 80 mediante un conjunto de cojinete 155. Sobre el eje de conexión 154 va un sinfín 156, que engrana con una corona 158 tal como puede verse en la figura 4. La corona 158 va sobre un eje transversal 160, que apoya giratorio en el bloque de transmisión 80 sobre los cojinetes de rodamiento 162. Sobre el eje transversal 160 va además un engranaje cilíndrico 164 que engrana con una cremallera 166 fijada a la pínola. Mediante el giro del motor de accionamiento axial 148, que también puede ser un servomotor de corriente alterna, se puede desplazar la pínola 100 en uno y otro sentido en la dirección del eje de atornillamiento VA.

Se ve sin dificultad que mediante la acción conjunta de los dos motores eléctricos 84 y 148 se pueden realizar los diversos movimientos de giro y axiales que se han descrito con relación al diagrama ST de la figura 7.

En el curso de la descripción de la figura 7 se ha señalado que la herramienta de atornillar 40 debería poder ceder hacia arriba venciendo la fuerza del muelle cuando la lámina 48 tropiece contra la cara superior convexa 44 de la cabeza del tornillo 42. Esto debería haber quedado claro ahora por la anterior descripción del dispositivo de atornillamiento: cuando la lámina 48 tropieza contra la cara superior convexa del tornillo 12 se comprime el muelle de compresión helicoidal 138 aumentando su tensión inicial. Por lo tanto, cuando la lámina 48 tropieza contra la cara superior convexa 44 de la cabeza del tornillo 12, el portaherramientas 118 puede continuar su recorrido hacia abajo, mientras que durante esta continuación del movimiento de aproximación del portaherramientas 118 hacia abajo, la herramienta de atornillar 40 se desplaza hacia arriba en el interior del portaherramientas venciendo la fuerza del muelle de compresión helicoidal 138, incrementando la tensión inicial del muelle de compresión helicoidal 138.

Para esto hay que tener en cuenta lo siguiente: el conjunto de todas aquellas piezas que durante los movimientos axiales según los cuadrantes del plano 5C, 5D, 5E y 5F se desplazan conjuntamente en dirección axial, se refiere a un conjunto de impulsión axial, que comprende las partes siguientes: el tapón 144, el pasador transversal 146, el casquillo rotativo impulsor de la herramienta 94, los cojinetes de rodamiento 96 y 98, el casquillo distanciador 102, las tuercas tensoras 104 y 106, la pínola 100 y el portaherramientas 118 con sus correspondientes piezas auxiliares, que son la tuerca de retención en forma de caperuza 120, las bolas de tope 130 y el casquillo de retención 136. Todas estas piezas juntas llevan a cabo un movimiento común que depende forzosamente de la respectiva posición angular del motor eléctrico de accionamiento axial. Cuando la herramienta giratoria lleva a cabo los movimientos axiales hacia abajo, según los cuadrantes del plano 5C, 5D y 5F y también el movimiento axial hacia arriba, según el cuadrante del plano 5E, es preciso acelerar y frenar en dirección axial la masa de todas estas piezas. Para esto son especialmente críticos los movimientos de aproximación según el cuadrante del plano 5F. Estos movimientos han de transcurrir de acuerdo con un programa exactamente especificado, que hay que cumplir para evitar que al incidir la herramienta de atornillar 40 sobre la cabeza del tornillo 42, al acoplarse la herramienta de atornillar 40 con la lámina 48 y al encajar la lámina 48 en la ranura del tornillo 62 se produzcan daños, y además para evitar que al coincidir el extremo inferior de la rosca del vástago del tornillo 46 con el extremo superior de la rosca del agujero roscado 28 se produzcan daños en los respectivos hilos de rosca. Este problema se ha aliviado considerablemente en la realización del dispositivo de atornillamiento conforme a la invención por el hecho de que la herramienta de atornillar 40 va apoyada en el muelle de compresión helicoidal 138 a través del empujador 142 y la cabeza del empujador 140. Si se rebasa el desplazamiento de las piezas que se mueven conjuntamente, más allá de una determinada posición que está prevista para ajustar una posición determinada de la herramienta de atornillar 40, no se produce ningún daño ya que se compensa debido a una ligera compresión adicional del muelle de compresión helicoidal 138. A esto hay que añadir que debido al engrane del sinfín 156 en la corona 158 tiene lugar una transmisión de movimiento más o menos autofrenante desde el motor rotativo de accionamiento axial 148 a las piezas que se desplazan juntas axialmente, de manera que ya en este punto de engrane el desplazamiento axial excesivo de las piezas movidas axialmente y de las piezas unidas a éstas por el accionamiento, entre la pareja de tornillo sinfín-corona 156 y 158 y la pareja de engranaje cilíndrico-cremallera 164, 166 resulta en gran medida inocuo en cuanto a colisiones entre la lámina de la herramienta de atornillar 48 y la cabeza del tornillo 42, así como entre el extremo inferior de la rosca del vástago del tornillo y el extremo superior de la rosca del agujero roscado 28. Si a pesar de todo se llegase a producir un exceso de recorrido, quizá debido a la inevitable holgura entre los componentes de las piezas desplazadas conjuntamente en dirección axial, esto se compensa, tal como se ha dicho, por el muelle de compresión helicoidal 138.

Lo importante es que la masa desplazada axialmente de la herramienta de atornillar 40, del empujador 142 y del muelle de compresión helicoidal 138 es pequeña en comparación con los restantes componentes de la transmisión que se desplazan axialmente así como de las piezas unidas con éstas para el movimiento conjunto forzoso.

Dado que para el desplazamiento axial de la herramienta de atornillar 40 es decisiva la especificación de movimiento axial por parte del tapón 144, en el que se apoya el muelle de compresión helicoidal 138, se puede hablar de un conjunto impulsor axial que se puede imaginar concentrado en el tapón 144 y que en la figura 1 está designado por AT.

El motor de accionamiento axial 148 que determina el respectivo estado de movimiento del conjunto impulsor axial AT (el estado de movimiento incluye no sólo la posición respectiva sino también la respectiva velocidad axial), es un servomotor de corriente alterna con mando eléctrico. Este servomotor y el mando están realizados de tal manera que el motor se puede acelerar con un tiempo de demora muy reducido, por ejemplo, durante media vuelta, hasta una velocidad nominal de por ejemplo 5250 revoluciones por minuto, e igualmente se puede desconectar hasta pararlo con un retardo igualmente reducido. Este motor, además, una vez que ha alcanzado la posición de parada, tiene un movimiento resistente considerable que impide el giro debido a fuerzas exteriores, por ejemplo a fuerzas de inercia, que quieran hacerle girar más allá de la posición angular alcanzada. Es evidente que sirviéndose de estos medios se puede especificar con exactitud el desarrollo del funcionamiento según el diagrama ST conforme a la figura 7 en las fases de movimiento de la línea 5.

También hay que tener en cuenta que debido al motor de accionamiento axial 148, a la pareja de tornillo sinfín-corona, 156, 158 y a la pareja de engranaje cilíndrico-cremallera 164, 166 y al conjunto impulsor axial AT, el desarrollo del movimiento del tapón 144 viene dado de forma autónoma, es decir con independencia del paso de rosca del bulón 46 y del agujero roscado 28. Si en las roscas del vástago roscado 46 y del agujero roscado 28 hubiera errores de paso, éstos se compensan sin ningún problema por una variación más o menos grande de la compresión del muelle de compresión helicoidal 138. Para esto es ventajoso que el muelle de compresión helicoidal esté formado, tal como está representado en la figura 1, por un muelle de compresión helicoidal muy largo y muy comprimido, con una constante de muelle reducida, que obtiene la fuerza necesaria del muelle no por una constante de muelle elevada sino por la fuerte compresión, de manera que al producirse variaciones en el estado de compresión, resultantes de un acortamiento o alargamiento de la longitud del muelle entre la cabeza del empujador 140 y el tapón 144, la fuerza ejercida por el muelle se mantiene siempre sensiblemente constante. Y es que con esto se asegura que la fuerza axial que actúa entre la herramienta de atornillar 40 y el tornillo 12 se mantiene siempre constante, con independencia de eventuales errores de paso.

El motor eléctrico de accionamiento de giro 84 también es un servomotor de corriente alterna de construcción semejante a la antes descrita para el motor eléctrico de accionamiento axial 148. Por eso permite una determinación exacta del ajuste angular de su rotor, representado en forma de su eje de salida 86, y permite determinar con exactitud las revoluciones, que de acuerdo con los pasos de rosca deberán corresponderse con un determinado movimiento axial del conjunto de impulsión axial AT, para que los movimientos axiales y de giro especificados de forma independiente se correspondan en su relación con el paso de rosca en las roscas del vástago del tornillo 46 y del agujero roscado 28.

La profundidad de penetración del vástago roscado 46 en el agujero roscado 28 se puede determinar de forma sencilla por el movimiento autónomo de los motores 84 y 148 controlados por un mando común o al menos por un mando sincronizado, por el hecho de que el movimiento axial y el movimiento de giro se detienen en un momento determinado. Pero también cabe imaginar concluir el proceso de atornillamiento propiamente dicho de acuerdo con los cuadrantes del plano 5C y 5D de la figura 7, por ejemplo, mediante una determinación del par de giro, al alcanzar un par de giro predeterminado.

Los motores eléctricos 84 y 148 pueden trabajar con retroaviso de las revoluciones y de la posición angular. Este retroaviso puede tener lugar dentro de los motores y de sus mandos correspondientes. Pero también existe la posibilidad de determinar el recorrido de giro y las revoluciones fuera de los motores 84 y 148, por ejemplo, por medio de sensores tal como están dibujados en 168 en la figura 2.

Con anterioridad ya se ha mencionado el movimiento de giro rotativo del plato giratorio 52 que es necesario para desplazar los distintos tornillos 12 desde el punto de entrega a la zona del eje de atornillamiento VA, en dos pasos. En la figura 1 se observa que el plato giratorio 52 es accionado por un eje 170 que apoya giratorio en el bloque de transmisión 80 en los cojinetes de rodamiento 172. Sobre el eje del plato giratorio 170 va una rueda de acoplamiento 174 que engrana con una rueda de acoplamiento 176 fijada sobre el casquillo impulsor de la herramienta 94. Cuando la herramienta de atornillar 40 adopta su posición de retirada de la herramienta WRS según la figura 6, entonces la rueda de acoplamiento 176 engrana con la rueda de acoplamiento 174, tal como se puede ver en la figura 1. Esto provoca un giro del plato giratorio en los cuadrantes del plano 4E y 4Ff entre los ángulos de máquina de 240º y 320º de los dispositivos de accionamiento 38 de la figura 8, pudiendo tener lugar este movimiento de giro únicamente, tal como ya se ha expuesto, si la herramienta de atornillar 40 se encuentra en la posición de retirada WRS según la figura 6, de acuerdo con los cuadrantes del plano 5E y 5F en la gama del ángulo de máquina entre 240º y 320º. La figura 7 muestra a este respecto que se ha conseguido limitar la alimentación de los tornillos por medio del plato giratorio según cuadrante del plano 4E y 4F a aquel ángulo de giro de los dispositivos de accionamiento 38 de la figura 8 que de todos modos es necesario, tal como muestran los cuadrantes del plano 2E y 2F, para llevar las piezas de presión 14 a una posición alineada con el eje de atornillamiento VA, y volver a transportarlas fuera de esta posición. Esto es también una consecuencia de la subdivisión del recorrido de la alimentación de los tornillos 12 desde la unidad de alimentación de tornillos 34 en dos tramos, conforme a la invención, concretamente el recorrido de alimentación ZW1 más próximo al eje de atornillamiento VA, que es recorrido por los alojamientos 56 en dos pasos de giro, y el recorrido de alimentación más lejano al eje de atornillamiento ZW2, formado por el tubo 32. El recorrido de alimentación ZW1 se puede recorrer rigurosamente dentro del ciclo de la máquina, con independencia de las variaciones de velocidad en el recorrido de alimentación ZW2, de manera que el transporte de los tornillos en el recorrido de alimentación ZW1 se puede encajar sin ningún problema en el programa de desarrollo según la figura 7.

Tal como se ve en la figura 5, se puede prever un dispositivo de observación 178 en la posición que adoptan los alojamientos 56 respectivamente entre la estación de entrega 50 y la zona del eje de atornillamiento VA. En esta estación de observación 178 hay, por ejemplo, una cámara de televisión 180 que capta el tornillo sujeto en cada momento en un alojamiento 56 y lo compara con la imagen teórica de un tornillo registrado electrónicamente. En cuanto se observen desviaciones que pudieran dar lugar a un resultado de trabajo insatisfactorio del atornillamiento, un ordenador de evaluación conectado a continuación de la cámara de televisión 180 emite una instrucción a la máquina de montaje 10 de nivel superior, en el sentido de que el producto final realizado con un tornillo defectuoso debe ser separado.

En cuanto a la estructura del bloque de transmisión hay que señalar también que las piezas que giran por medio del motor de accionamiento giratorio rotativo 84, concretamente el eje de conexión 90, la barra poligonal 92, el casquillo impulsor de la herramienta 94, el portaherramientas 118 con sus piezas auxiliares, la tuerca de fijación en forma de caperuza 120, las bolas de tope 130 y el casquillo de retención 136 forman un conjunto rotativo impulsor de la herramienta RT. Este conjunto rotativo impulsor de la herramienta RT puede estar realizado con un momento de inercia relativamente bajo, ya que se aloja con sus partes esenciales radialmente en el interior de la pínola 100.

En la descripción del desarrollo del trabajo por medio de la figura 7 se partió de que al incidir la herramienta de atornillar con la lámina 48 sobre la cara superior 44 de la cabeza del tornillo 42 se producía únicamente una compresión relativamente ligera del muelle de compresión helicoidal 138, al terminarse a tiempo el movimiento de aproximación axial del conjunto impulsor axial AT, justamente suficiente para disponer de una reserva de recorrido para la herramienta de atornillar 40 que fuera suficiente para que después de establecerse la coincidencia entre la lámina 48 y la ranura del tornillo 62, la lámina 48 pudiera encajar en la ranura del tornillo 62 para transmitir el par. También se ha supuesto que el movimiento de la herramienta de atornillar tiene lugar durante el proceso de atornillamiento propiamente dicho, de acuerdo con los cuadrantes del plano 4C, 4D y 5C, 5D, dado que durante esta fase el conjunto impulsor axial AT se desplaza constantemente hacia abajo, y por lo tanto, durante toda la fase de atornillamiento se mantiene una longitud sensiblemente constante del muelle de compresión helicoidal 138. En la figura 9 se ha representado una variante de la forma de realización de la figura 1, donde las piezas análogas llevan las mismas referencias que en la figura 1, complementadas siempre con la letra a. A diferencia de la forma de realización según la figura 1 se ha previsto una longitud considerablemente superior del muelle de compresión helicoidal 138a. En esta forma de realización y a diferencia del desarrollo de trabajo según la figura 7, se puede dejar avanzar el conjunto impulsor axial AT antes de que comience el movimiento de atornillamiento propiamente dicho, de tal manera que el muelle de compresión helicoidal 138a se acorte en una diferencia de longitud correspondiente a la totalidad del recorrido axial de atornillamiento, correspondiente a la distancia entre VVS y VES. En este caso, el conjunto impulsor axial AT permanece parado en dirección axial durante el proceso de atornillamiento propiamente dicho, y el avance axial de la herramienta de atornillar 40a que se precisa para realizar el atornillamiento se obtiene mediante la expansión longitudinal del muelle de compresión helicoidal 138a. Aquí es especialmente importante que el muelle de compresión helicoidal 138a suministre una fuerza de tensión inicial sensiblemente constante para cada longitud, lo que se puede conseguir por el hecho de que el muelle de compresión helicoidal 138a sea en estado distendido mucho más largo de lo representado en la figura 9, quedando acortado a la longitud que aparece en la figura 9 al estar comprimido entre la herramienta de atornillar 40a y el tapón.

En la figura 6 se han dibujado adicionalmente las posiciones de la herramienta correspondientes a las posiciones VVS (posición de preparación para el atornillamiento), GES (posición de entrada en la rosca) y VES (posición final de atornillamiento) del tornillo 12, que se han designado por WVVS o WGES o WVES respectivamente, y se han asignado a las respectivas líneas de nivel que caracterizan las posiciones VVS, GES y VES del tornillo 42, y con ello también las posiciones WVVS, WGES y WVES de la herramienta de atornillar 40.

En la figura 1, el motor eléctrico de accionamiento de giro 84 junto con su eje de salida 86 lleva la referencia global RA, que corresponde al accionamiento de herramienta rotativo, mientras que el motor de desplazamiento axial 148 de la figura 1, y en particular de la figura 3, lleva la referencia general AA, que corresponde al accionamiento de movimiento axial, y que junto al motor de desplazamiento axial 148 comprende la transmisión de inversión de movimiento BUG según la figura 2, que a su vez está formada por el conjunto de sinfín y corona 156, 158 y el conjunto de engranaje cilíndrico-cremallera 164, 168, así como por el eje transversal 106.

En la figura 1, el conjunto formado por el portaherramientas 118, la tuerca de retención en forma de caperuza 120, las bolas de tope 130 y el casquillo de retención 126 está denominado por la referencia global EXU (EXU = unidad intercambiable). Igualmente el conjunto formado por el muelle de compresión helicoidal 138, el empujador 142 y la cabeza del empujador 140, que como conjunto tiene una suspensión elástica, está designado por GAV, que corresponde al medio de acoplamiento axial.

Puesto que los tornillos 12 se alimentan a través del tubo 32 en una posición angular no definida de su ranura para el acoplamiento de la herramienta 62, y esta posición angular indefinida de la ranura para acoplamiento de la herramienta 62 todavía persiste en la posición de preparación para el atornillamiento VVS según la figura 6, es decir que el acoplamiento de la lámina 48 en la ranura para el acoplamiento de la herramienta 62 solamente se efectúa gracias al movimiento de búsqueda de la herramienta de atornillar, de acuerdo con el movimiento de giro de la herramienta de atornillar en el cuadrante del plano 4F entre 350º y 360º del ángulo de máquina, la posición angular de la herramienta de atornillar 40 una vez terminada la fase de atornillamiento propiamente dicha es también indefinida, incluso si la herramienta de giro realiza durante la fase de atornillamiento propiamente dicha un recorrido rotativo de por ejemplo 17,5 vueltas (cuadrante del plano A4). La consecuencia de esto es que una vez terminada la fase de atornillamiento propiamente dicha, cuando el conjunto rotativo impulsor de la herramienta RT con el conjunto de accionamiento axial AT se vuelve a desplazar hacia arriba, para llevar la herramienta de atornillar 40 a la posición de retirada de la herramienta WRS, la rueda de acoplamiento 176 no engrana forzosamente con la rueda de acoplamiento 174 sino que puede tropezar diente contra diente. Para evitar esto se ha tenido la precaución de que durante la carrera de retroceso del conjunto del impulsor axial AT el conjunto impulsor de la herramienta RT efectúe un giro de corrección. Este movimiento de corrección se corresponde con el proceso representado en el cuadrante del plano 4E entre 200º y 215º. Debido a la medición del recorrido de giro durante la carrera de descenso, el equipo de mando sabe qué ángulo de giro de corrección es necesario para poder volver a engranar las ruedas de acoplamiento 174 y 176, y de acuerdo con esto mide el giro de corrección que tiene lugar entre los 200º y 215º en el cuadrante del plano 4E, y que en cada caso se extiende únicamente a lo largo de una fracción del paso de dientes.

Una vez que se ha descrito, como aclaración de los antecedentes tecnológicos de la presente invención, un dispositivo de atornillamiento tal como se conoce por la patente DE 197 09 495 A1, se trata de mostrar ahora mediante las figuras 10-13 cómo se puede equipar una máquina automática de atornillar de alta velocidad de esta clase con un embrague de par que, a pesar de las fuertes aceleraciones angulares que se producen durante el funcionamiento de la máquina automática de atornillar, tenga un par de desembrague reducido.

El dispositivo de atornillamiento 24b según la figura 10 se corresponde idénticamente en la mitad superior de la figura 10, es decir aproximadamente hasta la altura del borde inferior de la tuerca de sujeción 120b, idénticamente con el dispositivo de atornillamiento 24 antes descrito según las figuras 1-8. Por ese motivo no es necesario volver a describir nuevamente los elementos o partes de elementos que llevan las referencias 94b, 176b, 140b, 142b, 138b, 144b, 146b, 116b, 118b, 122b y 120b. También se conoce del dispositivo de atornillamiento 24 la fijación de la herramienta 40b en el portaherramientas 126b mediante la entrada de las bolas 130b, alojadas en orificios radiales 132b, en una extricción 134b del eje 128b de la herramienta 40b y el aseguramiento de las bolas mediante un casquillo de retención 136b. Para todo esto se remite a la anterior descripción del dispositivo de atornillamiento 24.

La única diferencia entre el dispositivo de atornillamiento 24b y el dispositivo de atornillamiento 24 radica en que en la zona del extremo inferior 124b del portaherramientas 118b, o más exactamente en la zona del extremo superior 182b del alojamiento de la herramienta 126b, está previsto un embrague de par 184b. Para este fin, el alojamiento de la herramienta 126b está realizado como canal redondo, de manera que la herramienta 40b puede girar libremente con relación al portaherramientas 118b alrededor del eje de atornillamiento o eje de giro VA.

A continuación se describirá con mayor detalle la disposición y funcionamiento del embrague de par 184b, sirviéndose de las figuras 11 y 12:

En la forma de realización representada, el embrague de par 184b comprende tres cuerpos de rodadura 186b, por ejemplo rodillos o barriletes, que están alojados girando libremente en unos alojamientos radiales 188b del extremo inferior 124b del portaherramientas 118b. Un casquillo elástico 190b tensa los cuerpos de rodadura 186b manteniéndolos acoplados a la superficie hexagonal exterior del mango de la herramienta 128b, permitiendo de esta manera transmitir un par de giro ejercido por un motor de accionamiento sobre el portaherramientas 118b, desde este portaherramientas 118b a través de los cuerpos de rodadura 186b a la herramienta 40b.

De acuerdo con la figura 13, el casquillo elástico 190b tiene una ranura 194b que se extiende entre los dos extremos axiales 196b y 198b a lo largo de una línea helicoidal sobre un ángulo periférico de 360º. Gracias a esta realización, en caso de ensanchamiento radial o de dilatación del casquillo elástico 190b existen esencialmente las mismas condiciones de deformación y fuerza elástica en cada tramo del ángulo periférico. De esta manera se asegura que cuando el casquillo elástico 190b es ensanchado por los cuerpos de rodadura 186b, el casquillo comprime cada uno de estos cuerpos de rodadura, esencialmente con la misma fuerza, contra la respectiva superficie de asiento 192b del perímetro exterior hexagonal del mango de la herramienta 128b. El casquillo elástico 190b tiene preferentemente una característica elástica que aumenta al ir aumentando el ensanchamiento.

Es preciso tener en cuenta que en la posición representada en la figura 11 puede haber entre el casquillo elástico 190b, los cuerpos de rodadura 186b y el mango de la herramienta 128b una holgura de unas pocas centésimas de milímetro, de tal manera que en una situación en la que no hay transmisión del par, la herramienta 40 puede girar libremente dentro del portaherramientas 126b, dentro de un campo angular predeterminado. Esta holgura facilita la introducción correcta de la lámina 48b de la herramienta de atornillar 40b en la ranura de un tornillo.

También es preciso tener en cuenta que el lado de accionamiento del embrague de par 184b objeto de la invención está formado por el portaherramientas 118b, y el lado de salida, por la herramienta 40b. El embrague de par 184b tiene por lo tanto lados de accionamiento o de salida únicamente en el sentido funcional. En el sentido constructivo se compone únicamente de los cuerpos de rodadura 186 y del casquillo elástico 190b.

Una vez que el bulón roscado ha sido enroscado completamente en el correspondiente agujero roscado, se detiene y con él se detiene la herramienta 40b. A pesar de ello, el motor de accionamiento intenta todavía que siga girando la herramienta 40b. Debido al giro relativo resultante entre el portaherramientas 118b y la herramienta 40b, los cuerpos de rodadura 186b se desplazan a lo largo de la superficie de asiento 192b del mango de herramienta hexagonal 128b, lo que finalmente da lugar a un movimiento de los cuerpos de rodadura radial hacia el exterior, venciendo la tensión inicial del casquillo elástico 190b. El incremento de la característica elástica del casquillo elástico 190b y como consecuencia el par mayor resultante, que puede transmitir el embrague de par 184b, aseguran en esta fase final del proceso de atornillamiento que el bulón se vaya reapretando paulatinamente.

Cuando el embrague de par ha alcanzado el estado de desembrague representado en la figura 12 en el cual los cuerpos de rodadura 186b asientan sobre las aristas 200b del mango de la herramienta 128b, el par que se puede transmitir entre el lado de accionamiento y el lado de salida del embrague de par 184b ha alcanzado su valor máximo. Al continuar el giro relativo entre el portaherramientas 118b y la herramienta 40b, los cuerpos de rodadura 186b vuelven a acercarse al eje de giro VA debido a la tensión inicial del casquillo elástico 190b, con lo cual se produce una disminución del par que se puede transmitir. De esta manera se puede asegurar que los bulones roscados se aprietan con el par de embrague del embrague de par 184b, es decir con el par máximo que éste puede transmitir.

El ensanchamiento del casquillo elástico 190b se capta, por ejemplo, mediante un sensor de proximidad inductivo 202b. La correspondiente señal captada se conduce a una unidad de mando que no está representada en las figuras 10-13, que también tiene encomendada la realización del desarrollo de programa predeterminado antes descrito. Basándose en esta señal captada, la unidad de mando apaga el motor de accionamiento de manera que el portaherramientas 118b se detiene rápidamente, preferentemente incluso antes de que los cuerpos de rodadura 186b hayan alcanzado la siguiente línea de arista 200b del mango de la herramienta 128b. Esta parada rápida del motor que evita un desgaste innecesario de las aristas 200b se facilita por el hecho de que las superficies de asiento 192b del mango de la herramienta 128b tienen una extensión angular de 60º, es decir que entre las líneas de separación mínima o máxima del eje de giro VA presentan una extensión angular útil de 30º.

Para un reducido desgaste del mango de la herramienta 128b es además importante que el par de giro se transmita por medio de elementos que al disparar el embrague de par 184b rueden sobre las superficies de asiento 192b y las aristas 200b del mango de la herramienta 128b, y no se deslicen a lo largo de éstas.

De acuerdo con la figura 10, el casquillo elástico 190b va asegurado sobre el mango de la herramienta 128b con el mismo casquillo de retención 136b que sirve también para sujetar la herramienta 40b en el portaherramientas 126b. En la representación según la figura 10, el casquillo de retención 136b se encuentra en su posición de retención de la herramienta, en la que por la acción conjunta de una ranura 210b, en el lado del casquillo, queda sujeta una ranura 206b en el lado del portaherramientas y un anillo de goma 204b. En el portaherramientas 118b está prevista además una ranura 208b que junto con la ranura 210 del lado del casquillo y el anillo de goma 204b define una posición del casquillo de retención 136b en el que queda libre la herramienta. Si finalmente se retira completamente el casquillo de retención 136b del portaherramientas 118b, se puede sustituir el casquillo elástico 190b.

Estando retirado el casquillo de retención 136b y retirado el casquillo elástico 190b, los cuerpos de rodadura 186b y las bolas 130b se mantienen en los alojamientos 132b ó 188b respectivamente del portaherramientas 116b únicamente por el efecto de la grasa. Para impedir que caigan dentro del portaherramientas 126b, los cuerpos de rodadura 186b quedan asegurados por medio de unos topes 212b (véase la figura 12) formados por los estrechamientos de los alojamientos 188b. También las bolas 130b se pueden asegurar de la misma manera para impedir que caigan radialmente hacia el interior.

Por último es preciso volver a mencionar expresamente que en la disposición y realización objeto de la invención del embrague de par 184b, el momento de inercia existente en el lado de salida del embrague de par es exclusivamente el momento de inercia de la herramienta. Para una punta de atornillador con una entrecara de 1/4 de pulgada y una longitud de unos 50 mm, el momento de inercia es por ejemplo inferior a 0,5 g.cm^{2}. Un momento de inercia tan reducido incluso se podría rebajar construyendo una herramienta que llevara integrado el embrague de par.

Claims

1. Máquina herramienta (24b), que comprende:

-: un portaherramientas (118b) para alojar una herramienta (40b),

-: un motor de accionamiento para lograr el movimiento de giro del portaherramientas (118b),

-: un embrague de par (184b) en la cadena cinemática entre el motor de accionamiento y la herramienta (40b),

donde el embrague de par (184b) presenta por lo menos un elemento de transmisión del par (186b) para transmitir el par de giro entre el lado de accionamiento y el lado de salida del embrague de par (184b), y un sistema de muelle (190b) que está en unión activa con el elemento de transmisión del par (186b), en contra de cuyo efecto tensor el elemento de transmisión del par (186b) puede pasar de un estado de transmisión del par de giro a un estado de desembrague, para disparar el embrague de par (184b) cuando se haya alcanzado el par de disparo,

caracterizada porque el embrague de par (184b) ataca directamente en la herramienta (40b), por el lado de salida, con el elemento de transmisión del par (186b).

2. Máquina herramienta según la reivindicación 1, caracterizada porque el momento de inercia total del lado de salida del embrague de par (184b), incluida la herramienta (40b), es inferior a 250 g.cm^{2}, preferentemente inferior a 25 g.cm^{2} y más preferentemente inferior a 2,5 g.cm^{2}.

3. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el sistema de muelle (190b) únicamente entra en unión activa con el por lo menos un elemento de transmisión del par (186b) después de un movimiento relativo predeterminado del lado de accionamiento y del lado de salida del embrague de par (184b).

4. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el par de giro que se puede transmitir desde el lado de accionamiento del embrague de par (184b) a su lado de salida aumenta durante una torsión relativa entre los dos lados, por lo menos dentro de una gama angular de torsión relativa predeterminada, al aumentar el ángulo de torsión relativa.

5. Máquina herramienta según la reivindicación 4, caracterizada porque el sistema de muelle (190b) presenta una característica elástica que aumenta al aumentar el ángulo de torsión relativa.

6. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque el por lo menos un elemento de transmisión del par (186b) actúa conjuntamente con una superficie de asiento (192b) de la herramienta (40b), que al ir aumentando el ángulo de torsión relativa entre el lado de accionamiento y el lado de salida del embrague de par (184b) comprime el elemento de transmisión del par (186b) cada vez más contra el sistema de muelle (190b).

7. Máquina herramienta según la reivindicación 6, caracterizada porque la superficie de asiento (192b) de la herramienta (40b) que actúa conjuntamente con el elemento de transmisión del par (186b) se extiende a lo largo de un campo angular de torsión relativa de por lo menos 20º, preferentemente de por lo menos 30º.

8. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos un elemento de transmisión del par está formado por un cuerpo de rodadura (186b).

9. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el por lo menos un elemento de transmisión del par (186b) se desplaza esencialmente en dirección radial durante una torsión relativa entre el lado de accionamiento y el lado de salida del embrague de par (184b).

10. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la herramienta (40b) se aloja desmontable en un alojamiento cilíndrico circular (126b) del portaherramientas (118b).

11. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque por lo menos un elemento de transmisión del par (186b) se aloja en un alojamiento (188b) del portaherramientas (118b), presentando el alojamiento (188b) preferentemente por lo menos un tope interior (212b) para el elemento de transmisión del par (186b).

12. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque hay dispuestos por lo menos tres elementos de transmisión del par (186b) repartidos uniformemente por el perímetro del portaherramientas (118b).

13. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el sistema de muelles comprende preferentemente un casquillo elástico (190b), esencialmente cilíndrico circular.

14. Máquina herramienta según la reivindicación 13, caracterizada porque el casquillo elástico (190b) presenta una ranura (194b) continua entre los dos extremos axiales del casquillo (196b, 198b).

15. Máquina herramienta según la reivindicación 14, caracterizada porque la ranura (194b) transcurre esencialmente a lo largo de una línea helicoidal.

16. Máquina herramienta según la reivindicación 14 ó 15, caracterizada porque la ranura (194b) se extiende a lo largo de un ángulo periférico que es un múltiplo entero de 360º.

17. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque el par de giro máximo que se puede transmitir se puede ajustar eligiendo correspondientemente el espesor de pared y/o el material del casquillo elástico (190b).

18. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizada porque el casquillo elástico (190b) queda retenido en el portaherramientas (118b) mediante un casquillo de retención (136b).

19. Máquina herramienta según la reivindicación 18, caracterizada porque el casquillo de retención (136b) retiene axialmente la herramienta (40b) en el portaherramientas (118b).

20. Máquina herramienta según la reivindicación 18 ó 19, caracterizada porque el casquillo de retención (136b) está dispuesto en el portaherramientas (118b), desplazable entre una posición de retención de la herramienta y una posición de liberación de la herramienta.

21. Máquina herramienta según la reivindicación 20, caracterizada porque al casquillo de retención (136b) le corresponden unos elementos de retención (130b) que atraviesan orificios (132b) del portaherramientas (118b) y que en la posición de retención de la herramienta encajan en una ranura de retención (134b) prevista en el perímetro exterior de la herramienta (40b).