ES2225686T3 - Dispositivo para ribetear elementos de refuerzo longitudinales sobre paneles de aluminio. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para remachar una pieza de refuerzo longitudinal (6a) sobre un panel de aluminio (6), siendo un dispositivo de un tipo que incluye un primer brazo robotizado (2) equipado con al menos una herramienta de remachado (18, 20) y un segundo brazo robotizado (4), equipado con al menos una herramienta de apoyo (22), caracterizándose el dispositivo por que comprende una mesa de desplazamiento lineal doble motorizada (10) acoplada con el mencionado primer brazo motorizado (2), estando equipada la mencionada mesa de desplazamiento lineal doble motorizada (10) con una primera placa móvil (32) sobre la cual se monta el pisador (12), cuya base está dispuesta para ejercer una presión programable, compensada mediante el segundo brazo robotizado, (4) para mantener unidos el mencionado panel y la mencionada pieza de refuerzo longitudinal (6a), y con una segunda placa móvil (30) sobre la cual se monta una mesa giratoria (14) que aloja una pluralidad de herramientas (16, 18, 20) intercambiablesentre sí mediante el giro de la mencionada mesa (14), pudiendo funcionar de forma independiente las mencionadas placas móviles primera (30), y segunda (32).

Description

Dispositivo para ribetear elementos de refuerzo longitudinales sobre paneles de aluminio.

La presente invención se refiere a un dispositivo para el remachado de piezas de refuerzo longitudinales sobre paneles de aluminio.

En particular, la invención se refiere a un dispositivo para el remachado de los llamados tirantes sobre paneles de aluminio para la preparación de partes de fuselajes o de alas de aeronaves.

En la construcción de fuselajes y alas de naves aéreas se usan paneles de aluminio muy finos a fin de restringir el peso; la resistencia de estos se aumenta con piezas de refuerzo longitudinales, también de aluminio, llamadas tirantes.

De acuerdo con técnicas conocidas, los tirantes, que pueden tener secciones rectas diversas, por ejemplo en forma de T o de J desigual, se fijan a los paneles de aluminio por medio del remachado, si disponen de un alerón adecuado, o por medio de soldadura mediante láser, según técnicas más recientes.

Actualmente el remachado es la técnica preferida porque utiliza tecnología ampliamente probada y entraña menos dificultades que la soldadura.

Se sabe que el remachado de piezas metálicas conlleva una serie de operaciones sencillas: el taladrado de las dos partes que se han de unir, la inserción de un agente adhesivo en el agujero y finalmente la inserción del remache y su remachado. Las operaciones anteriores se realizan por lo general automáticamente moviendo la pieza sobre la que se trabaja respecto de las herramientas de taladrado y de remachado, que permanecen estacionarias.

La patente US 4,762,261 describe un dispositivo para el remachado automático de paneles, en particular para alas de naves aéreas. Se trata de un dispositivo que dispone de dos brazos robotizados dispuestos sustancialmente en posición vertical, equipados ambos con una herramienta de remachado y que trabajan en relación opuesta sobre el ala del aparato de aviación. Los brazos robotizados se mueven en un plano vertical perpendicular a la dirección longitudinal del ala y se proporciona un sistema móvil que incluye una plataforma que se desliza sobre raíles a fin de permitir el desplazamiento del ala durante el trabajo.

El dispositivo descrito en dicha patente, aunque permite el remachado automático de un panel entero, tiene algunas limitaciones. El sistema que mueve longitudinalmente el panel tiene que soportar y desplazar con precisión extrema un ala entera: se trata por tanto de un sistema complejo, engorroso y caro porque tiene que garantizar la estabilidad absoluta durante el trabajo cuando apenas puede garantizar que no se produzcan oscilaciones.

La presente invención se propone resolver el problema de cómo simplificar el proceso de remachado de los tirantes sobre paneles de aluminio, garantizando al mismo tiempo, un alto nivel de fiabilidad y precisión.

El objeto anterior y otros objetos se alcanzan utilizando el dispositivo de remachado que se reivindica en las reivindicaciones adjuntas.

Ventajosamente, de acuerdo con la invención, se proporciona un sistema de remachado automático que es capaz de realizar todas las operaciones incluidas en el ciclo de trabajo, desde el taladrado hasta el remachado final de los remaches, de forma rápida y sin que sea necesario el desplazamiento del panel durante el trabajo.

El objeto anterior y otros objetos de la invención serán más comprensibles mediante la descripción de una realización preferida con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Fig.1 es una vista frontal de un dispositivo realizado de acuerdo con la presente invención, para remachar piezas de refuerzo longitudinales sobre paneles de aluminio;

La Fig. 2 muestra una mesa de desplazamiento lineal motorizada doble utilizada en el dispositivo de remachado mostrado en la Fig. 1;

La Fig. 3 es una vista lateral de la mesa de desplazamiento lineal doble mostrada en la Fig. 2;

La Fig. 4 es una vista lateral de un detalle de un brazo de trabajo del dispositivo realizado de acuerdo con la presente invención;

La Fig. 5 muestra un detalle ampliado de un pisador del brazo de trabajo mostrado en la Fig.4; y

Las Figs. de 6a a 6g muestran la secuencia de operaciones realizada por el dispositivo durante el remachado.

Refiriéndonos a la Fig. 1, un dispositivo para el remachado automático de una pieza de refuerzo longitudinal, el llamado tirante, sobre un panel de aluminio comprende dos brazos robotizados, un primer brazo 2 equipado con un cabezal multiherramienta, y un segundo brazo 4 equipado con un útil de sustentación 22.

El dispositivo de remachado está controlado por un sistema de control numérico del tipo conocido que guía los brazos robotizados 2 y 4 en movimientos predeterminados en el espacio según un programa de trabajo dado. Gracias a la libertad de movimiento en el espacio de los brazos robotizados 2 y 4, el sistema es capaz generalmente de realizar operaciones de remachado sobre un panel 7 entero sin necesidad de desplazar o de girar el panel. Efectivamente, el panel sobre el que se trabaja está fijado a un soporte estacionario 8, del que la Fig. 1 muestra solo las dos partes extremas, y que sujeta firmemente el panel en posición vertical. La posición vertical del panel depende de la estructura soporte de los brazos robotizados 2 y 4, pero no afecta de ningún modo al ciclo de trabajo que se describirá más abajo.

De este modo, es posible realizar un sistema equivalente en el que el panel esté dispuesto horizontal u oblicuo, dependiendo de las exigencias.

Además, el tamaño del panel mostrado en la Fig.1 es solo indicativo, y el tamaño del panel real puede cambiar en altura y en anchura, siempre que estas sean compatibles con el alcance de los brazos robotizados.

El brazo robotizado 2 sostiene la mesa de desplazamiento lineal motorizada doble 10, mostrada en detalle en las Figs. 2 y 3, que permite el desplazamiento independiente de dos placas móviles 30, 32 a lo largo del mismo eje. En estas placas se fijan un útil de sustentación 12 y una mesa giratoria 14 respectivamente.

Como se muestra en detalle en la Fig. 2, las dos placas móviles 30, 32 se desplazan a lo largo de las mismas guías 24, 26 y están acopladas cada una a un eje roscado 36, 34, que gira por la acción de un motor eléctrico respectivo 40, 38 mediante una correa 45, 46. La rotación de cada eje roscado se convierte en un desplazamiento lineal de la placa asociada. La carrera de cada placa está limitada por tanto por la
posición de la otra placa.

La placa móvil 32 tiene una forma sustancialmente cuadrada y tiene una pluralidad de taladros 35 para la fijación de la mesa giratoria 14. La mesa giratoria 14 está equipada internamente con un sistema de accionamiento hidráulico o eléctrico para su rotación, controlado también por un dispositivo de control numérico, y dispone en su exterior de taladros 15 para la fijación de una pluralidad de herramientas distribuidas circunferencialmente sobre su superficie. La Fig. 1 muestra un ejemplo de un husillo 16 en su posición de trabajo y de dos remachadores 15, 20 dispuestos a 45º respecto del husillo.

De este modo, la placa móvil 32 permite el desplazamiento longitudinal de la herramienta que está en uso (el usillo 16 en el dibujo) mientras que la mesa giratoria permite el cambio de herramienta, después de haber retirado la herramienta en uso por el retroceso de la placa móvil 32.

La mesa 14 está diseñada para alojar hasta 8 herramientas. Pero generalmente es suficiente utilizar un único husillo, en el que es posible cambiar automáticamente las brocas para hacer agujeros de diferentes tamaños, y uno o dos remachadoras para aplicar remaches de diferentes tamaños.

Con el fin de realizar las dos operaciones, taladrado del panel y su remachado, es necesario tener en la posición opuesta a la herramienta de taladrado y de remachado, una herramienta de apoyo 22, que es una herramienta bien conocida en el remachado automático.

La herramienta de apoyo 22, acoplada con el brazo robotizado 4, sigue los movimientos del primer brazo 2 y por lo tanto puede alcanzar todos los puntos del panel donde se efectúa el remachado.

La Fig. 3 es una vista lateral de la mesa de desplazamiento lineal doble 10. Para mayor claridad, en esta figura se ha suprimido el motor eléctrico 40 con el fin de mostrar los detalles que ocultaría este motor.

En particular, la figura muestra los medios 42, 44 para acoplar la mesa de desplazamiento lineal al brazo 2, las placas móviles 30, 32 y los fuelles de caucho 37, 39, 41 que protegen las piezas internas de la mesa y al mismo tiempo, permiten que las placas 30, 32 se desplacen longitudinalmente sobre la mesa.

Por otra parte la Fig. 4 muestra en detalle la parte inferior de la mesa de desplazamiento lineal 10 antes de la operación de remachado, con la pata de apoyo 12 fijada en la placa 30 de aquella, y un dispositivo para suministrar un agente adhesivo en correspondencia con el agujero realizado por el husillo 16.

La pata de apoyo 12 tiene en su extremo inferior una porción interna hueca 12a, cuya cavidad interna está conectada con un dispositivo 60 para aspirar las virutas de taladrado (un tubo flexible conectado con un aspirador apropiado). El diámetro interior de la abertura de entrada 12b que da acceso a la porción circular hueca 12 de la pata tiene un diámetro ligeramente mayor que el diámetro exterior del portaherramientas 17 del husillo 16: de este modo, al taladrar se forma una cámara estanca que favorece la aspiración de virutas por el dispositivo aspirador de virutas 60.

El dispositivo 48 para suministrar un agente adhesivo está acoplado con un pisador 12 por medio de un sistema actuador, por ejemplo un cilindro hidráulico, que permite que se acerque y se retire del agujero alternativamente. La figura 4 muestra el dispositivo en posición bajada.

Ventajosamente, el dispositivo 48 para suministrar un agente adhesivo se acerca y se retira del agujero durante la fase de rotación de la mesa giratoria 14, con lo que se aprovechan los tiempos de parada que se producen durante el cambio de herramienta.

La figura 5 muestra con más detalle la porción hueca circular 12a del pisador 12, que presiona el panel 5 contra el tirante 6a, y el extremo inferior del dispositivo 48 para suministrar un agente adhesivo en posición bajada, cuando está colocado en correspondencia con el agujero 52.

Dentro del dispositivo 48 existe un canal 50 por el que pasa el agente adhesivo. En su parte extrema el canal 50 está dividido en dos o más canales oblicuos 50a, 50b, preferentemente tres canales dispuestos 120º entre sí, lo cual favorece la distribución homogénea del agente adhesivo en las paredes internas del agujero. El extremo del dispositivo 48, por ejemplo la porción donde están los canales 50a, 50b tiene una forma que le permite situarse sobre el agujero 52 como si estuviera en alineación axial con éste a pesar del movimiento de aproximación
oblicuo.

A continuación se describirá el ciclo de trabajo del dispositivo de remachado de acuerdo con la invención con referencia a las figuras desde la 6a a 6g.

El remachado de un tirante 6a a un panel 6 se realiza como se explica a continuación:

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el grupo de reacción que consta de una herramienta de apoyo 22 sujetada mediante un brazo robotizado 4 se coloca contra el panel 6, al lado del tirante 6a, en la posición establecida por el programa para el taladrado (figura 6a);

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el brazo de trabajo 2 se coloca enfrente del panel 6 y, mediante un movimiento de la primera placa 30, su pisador 12 alcanza el punto seleccionado por el programa del sistema de control numérico que controla el trabajo (figura 6b),

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el pisador 12 presiona el panel hasta ejercer una fuerza programada aproximadamente entre 20 y 60 kg, preferentemente 30 kg, contra el panel 6 de manera que presiona el panel 6 y el tirante 6a contra la pieza de apoyo 22; esta presión, que está compensada por la pieza de apoyo 22, se mantiene sustancialmente durante toda la operación de remachado (figura 6c);

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el programa de control de trabajo detecta la cota real que alcanza el pisador 12 y activa la segunda placa 32 de la mesa de desplazamiento 10 (acercándola o alejándola dependiendo del error entre la posición real y la teórica) de manera que coloca el husillo en la posición correcta para empezar el taladrado/chaflanado; al acercarse la placa 32, la broca 16a montada en el husillo 16 realiza el agujero y el correspondiente chaflanado (figura 6d);

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el husillo 16 se retira moviendo la placa 32 y mientras la mesa 14 gira para cambiar la herramienta, el dispositivo 42 suministra el agente adhesivo (figura 6e);

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cuando la mesa 14 deja de girar el remachador 18 ó 20 baja e introduce el remache 51 en el agujero chaflanado; al mismo tiempo una masa de reacción 23 se acerca al tirante 6a correspondiente al agujero con una fuerza aproximada de 10 kg (figura 6f);

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el remache 51 se introduce en el agujero y se ejecuta el remachado, preferentemente con un impacto único (figura 6g);

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los brazos 2 y 4 se retiran para repetir el ciclo de remachado en otro punto del panel 6.

Ventajosamente, gracias al dispositivo de acuerdo con la presente invención, se puede obtener un agujero y un chaflanado con errores mínimos según las especificaciones requeridas. Es importante que especialmente el chaflanado tenga una desviación mínima porque el cabezal del remache 51, dispuesto en el extremo del remache, tiene que estar al mismo nivel que la superficie externa del panel 6. La profundidad del agujero y del chaflanado se mantienen constantes porque antes de empezar a taladrar, el husillo 16 se pone de nuevo en posición, con lo cual corrige posibles errores con respecto al cero teórico, situado en el punto real donde se encuentra la base 12 cuando es presionada contra el panel 6.

Claims (12)

1. Un dispositivo para remachar una pieza de refuerzo longitudinal (6a) sobre un panel de aluminio (6), siendo un dispositivo de un tipo que incluye un primer brazo robotizado (2) equipado con al menos una herramienta de remachado (18, 20) y un segundo brazo robotizado (4), equipado con al menos una herramienta de apoyo (22), caracterizándose el dispositivo por que comprende una mesa de desplazamiento lineal doble motorizada (10) acoplada con el mencionado primer brazo motorizado (2), estando equipada la mencionada mesa de desplazamiento lineal doble motorizada (10) con una primera placa móvil (32) sobre la cual se monta el pisador (12), cuya base está dispuesta para ejercer una presión programable, compensada mediante el segundo brazo robotizado, (4) para mantener unidos el mencionado panel y la mencionada pieza de refuerzo longitudinal (6a), y con una segunda placa móvil (30) sobre la cual se monta una mesa giratoria (14) que aloja una pluralidad de herramientas (16, 18, 20) intercambiables entre sí mediante el giro de la mencionada mesa (14), pudiendo funcionar de forma independiente las mencionadas placas móviles primera (30), y segunda (32).

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las placas móviles primera (30) y segunda (32) se desplazan por las misma guías (24, 26).

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que cada placa móvil (30, 32) está acoplada a un eje roscado (36, 34), que está accionado por medio de un motor eléctrico respectivo (40, 38).

4. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que cada eje roscado (36, 34) está acoplado al motor eléctrico asociado (40, 38) mediante una correa (45, 46).

5. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que la mencionada mesa giratoria (14) aloja un husillo (16) dispuesto para hacer un agujero (52) en el mencionado panel (6) y en la mencionada pieza de refuerzo longitudinal (6a) y en al menos un remachador (18) dispuesto para introducir y remachar un remache en el mencionado agujero (52).

6. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que la mencionada mesa giratoria (14) aloja un segundo remachador (20) dispuesto para introducir y remachar remaches de tamaño diferente al del mencionado primer remachador (18).

7. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el mencionado husillo (16) está equipado con un portaherramientas (17) dispuesto para alojar brocas de diferentes tamaños intercambiables entre sí automáticamente.

8. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el pisador (12) tiene en su extremo una porción interna hueca (12a), cuya cavidad interna está conectada con un dispositivo (50) para aspirar las virutas de taladrado.

9. Un dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 5 y 8 tomadas en conjunto, caracterizado por que el mencionado husillo (16) está equipado con un portaherramientas (17) y en donde el diámetro interior de la abertura de entrada (12b) de la mencionada porción circular hueca (12a) tiene un diámetro ligeramente mayor que el diámetro exterior del mencionado portaherramientas (17) con lo cual, al taladrar se forma una cámara estanca en dicho hueco que favorece la aspiración de virutas por el dispositivo aspirador de virutas (50).

10. El dispositivo de acuerdo con reivindicación 5 caracterizado por que comprende además un dispositivo (48) para suministrar un agente adhesivo en el agujero (52) taladrado con un husillo (16), estando acoplado el mencionado dispositivo para suministrar un agente adhesivo con el mencionado pisador (12) por medio de un sistema de accionamiento (46), permitiendo que se acerque y se aleje del mencionado agujero (52) alternativamente.

11. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10 caracterizado por que el mencionado dispositivo (48) para suministrar un agente adhesivo está adaptado para ser acercado al mencionado agujero durante la fase de rotación de la mesa giratoria (14) con el fin de cambiar la herramienta.

12. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación anterior caracterizado por que, estando en uso, cuando el mencionado pisador (12) ejerce la presión programada contra el mencionado panel (6), la mencionada segunda placa móvil (32) se desplaza para volver a colocar las mencionadas herramientas (16, 18, 20) a la distancia relativa programada con respecto al pisador (12).