ES2274278T3 - Sistema de pistola de remachar siuncronizada. - Google Patents
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Abstract
Un método para el remachado, que comprende: * la aplicación de una primera fuerza hacia un primer lado de un objeto compresible (124) desde una primera pistola de remachar (121, 120); * la alineación de una segunda pistola de remachar (14, 122) con la mencionada primera pistola de remachar (12, 120) sobre un segundo lado del mencionado objeto compresible (124); * la aplicación de una segunda fuerza desde la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122) en el mencionado segundo lado; * el disparo de la mencionada primera pistola de remachar (12, 120); * la sincronización de la mencionada primera pistola de remachar (12, 120) y la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122); y * el impacto del mencionado objeto compresible (124); caracterizado porque comprende entre la mencionada etapa de aplicación de una segunda fuerza al mencionado segundo lado y la mencionada etapa de disparo de la mencionada primera pistola de remachar (12, 120), las etapas adicionales de: * la señalización de que la mencionada primera fuerza y la mencionada segunda fuerza son adecuadas y que están por encima de un umbral de la fuerza operacional suficiente; y * la señalización de la mencionada pistola de remachar (12, 120) en que se activará la mencionada segunda pistola de remachar.
Description
Sistema de pistola de remachar sincronizada.
La presente invención está relacionada
generalmente con las pistolas de remachar, y más en particular con
un sistema y método para sincronizar dos pistolas de remachar.
Los métodos de formación de remaches en la
actualidad incluyen el remachado por prensado, remachado
electromagnético, y remachado neumático. Estos métodos de remachado
requieren un adiestramiento considerable del operario para la
realización de los remaches con precisión y evitando provocar daños
en la superficie de la estructura del avión.
Uno de los procesos de formación de remaches
comunes antes mencionados es el remachado por prensado, el cual no
es un proceso de formación por impacto. Este proceso utiliza un
actuador (hidráulico o neumático) para aplicar lentamente dos
fuerzas opuestas (equilibradas) al remache. No se genera ningún
nivel de vibración en el brazo y mano ni tampoco ruido. Este
proceso está limitado, no obstante, porque requiere un bastidor
rígido de acero que abarque la pieza y que reaccione contra las
fuerzas altas de compresión del remache. Por ejemplo, el proceso no
puede ser utilizado al unir seccione del armazón del aeroplano
porque el bastidor de la pistola necesario tendría que extenderse
alrededor de secciones de 609,60 cm de longitud.
Otro proceso común de formación de remaches es
el remachado electromagnético (EMR), el cual proporciona una única
aplicación de dos fuerzas de impacto opuestas sincronizadas al
remache. Este proceso genera una fuerza de impacto mediante la
descarga de un condensador cargado en una bobina plana situada en
una pistola sostenida con la mano.
La bobina induce corrientes parásitas en un
elemento motriz masivo adyacente con el frontal de cobre, que
genera una fuerza magnética opuesta para repeler el elemento motriz
masivo en el interior del remache. Puesto que el elemento motriz
masivo se desplaza a través de una distancia corta en un periodo de
tiempo relativamente corto, genera una alta fuerza de reacción (o
retroceso). Por ejemplo, la ecuación de la energía cinética es E =
0,5 mv^{2}, y la relación de la fuerza de retroceso es F =
d(mv)/dt, de forma que para una energía constante, la
relación de fuerzas indica que un periodo de tiempo corto generará
una altas fuerzas de retroceso.
Una de las formas para reducir la fuerza de
retroceso EMR es añadir masa a la pistola. Por ejemplo, el modelo
HH500 de EMR de Electroimpact pesa aproximadamente 80 Kg. Las
pistolas EMR pueden estar soportados desde la parte superior
mediante un mecanismo de contraequilibrado de fuerzas, o bien
soportados por debajo mediante una plataforma de soporte. Estos
soportes hacen que sea incómodo el uso de la pistola EMR, así como
costoso, y limitan las aplicaciones del mismo.
Otro proceso común de formación de remaches es
el remachado de impacto neumático. Para formar un remache a través
del remachado neumático, se dirige una fuerza de impacto a la cabeza
del remache. Se aplica una fuerza de reacción por parte del
operador con la utilización de una barra de contraestampa. Puesto
que el operador no puede aplicar una fuerza opuesta equivalente,
las fuerzas de impacto así como la estructura y la barra de
contraestampa se desplazan en respuesta a la misma. El
desplazamiento genera movimiento y se inician las ondas de doblado
estructural que se propagan a través de la estructura, radiando una
energía de ruido. El desplazamiento (y movimiento) de la barra de
contraestampa da lugar a unos altos niveles de aceleración. Puesto
que se precisan de impactos múltiples para poder formar un remache,
estos efectos del movimiento se multiplican por la frecuencia del
impacto.
En su forma resultante, el remachado por impacto
neumático genera ruido, el cual abarca de 110 dBA a 130 dBA, y que
genera niveles de vibración de la barra de contraestampa que superan
a 1000 m/s^{2}. Estas sacudidas mecánicas repetidas son
perjudiciales con frecuencia para el trabajador, dando lugar a una
pérdida de la audición y a serios daños a largo plazo en la
circulación y en el sistema nervioso.
El documento
EP-A-0545638 expone un método para
el remachado que comprende: la aplicación de una primera fuerza a
un primer lado de un objeto compresible a partir de una primera
pistola de remachado, alineación de una segunda pistola de
remachado con la mencionada primera pistola de remachado sobre un
segundo lado del mencionado objeto compresible, aplicación de una
segunda fuerza procedente de la mencionada segunda pistola de
remachado, disparo del mencionado primer pistola de remachado,
sincronizando la mencionada primera pistola de remachado y la
mencionada segunda pistola de remachado, e impactar el mencionado
objeto compresible.
Los inconvenientes asociados con las técnicas de
remachado actuales han hecho que sea evidente la necesidad de una
nueva técnica de remachado. La nueva técnica deberá reducir
substancialmente el ruido y las vibraciones de los impactos sin
incrementar significativamente el tamaño o peso de la pistola de
remachar. La presente invención está dirigida a tales fines.
La presente invención proporciona un método para
el remachado de acuerdo con la reivindicación 1. La presente
invención proporciona también un sistema de una pistola de remachar
de acuerdo con la reivindicación 7, y que comprende: una primera
pistola de remachar que comprende un primer troquel, en donde la
primera pistola de remachar mencionada comprende además un primer
sensor de fuerza; una segunda pistola de remachar que comprende un
segundo troquel, en el que la mencionada segunda pistola de
remachado comprende además un segundo sensor de fuerza; en el que el
mencionado sistema de la pistola de remachado comprende además un
controlador electrónico de los sensores de fuerza, adaptado para
recibir la mencionada primera señal de fuerza y la mencionada
segunda señal de fuerza; caracterizado porque: el mencionado
primer sensor de fuerza está adaptado para detectar una primera
fuerza aplicada al mencionado primer troquel; en el que la
mencionada primera pistola de remachar comprende además un primer
dispositivo de señal de operación; en el que el mencionado segundo
sensor de fuerza está adaptado para detectar una segunda fuerza
aplicada al mencionado segundo troquel; en el que la mencionada
segunda pistola de remachar comprende un segundo dispositivo de la
señal de operación; y en el que el mencionado controlador
electrónico del primer sensor de fuerza está adaptado para activar
el mencionado dispositivo de la primera señal de operación, y el
mencionado dispositivo de la segunda señal de operación, en
respuesta a la mencionada primera señal de fuerza y la mencionada
segunda señal de fuerza, por encima de un umbral suficiente de la
fuerza operacional.
Una ventaja de la presente invención es que
incluye un sistema de verificación, para notificar a los operadores
de la pistola de remachado que se ha aplicado una presión suficiente
a la misma para contrarrestar la operación de la fuerza de la
presión. Otra ventaja de la presente invención es el uso de sensores
ópticos para la sincronización de los dos pistones, lo cual asegura
que impactarán en el remache substancialmente al mismo tiempo. Las
ventajas y características adicionales de la presente invención
llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción, y
que puede realizarse por los medios de dispositivos instrumentales y
combinaciones en particular expuestas en las reivindicaciones
adjuntas, consideradas en conjuntamente con los dibujos
adjuntos.
Con el fin de que la invención pueda ser
comprendida bien, se describirá a continuación algunas realizaciones
de la misma, proporcionadas a modo de ejemplo, haciendo referencia a
los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de control de una pistola de remachado sincronizada, de
acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 2 muestra una vista en perspectiva de
una pistola de remachar multi-impacto sincronizada,
de acuerdo con otra realización de la presente invención;
la figura 3 muestra una vista fragmentada de la
pistola de remachar multi-impacto sincronizada de la
figura 2;
la figura 4 muestra una vista lateral del
sistema de pistola de remachar de mano sincronizada en
funcionamiento, de acuerdo con otra realización de la presente
invención;
la figura 5 ilustra la codificación óptica y el
control electrónico de una pistola de remachar
multi-impacto sincronizada, de acuerdo con otra
realización de la presente invención;
la figura 5A ilustra la codificación óptica y el
control electrónico de una pistola de remachar
multi-impacto sincronizada de la figura 5 en la
dirección de la línea A-A;
la figura 6 muestra una vista en sección
ampliada del pistón y las fibras ópticas de las figura 5;
la figura 7A muestra el sistema electrónico del
controlador de la bobina para las bobinas de la pistola de remachar
en otra realización de la presente invención;
la figura 7B ilustra un sistema electrónico del
controlador de la bobina para las bobinas de la pistola de remachar
en la figura 7A; y
la figura 8 ilustra un diagrama de bloques de un
método para el impacto de un remache, de acuerdo con otra
realización de la presente invención.
La presente invención se muestra con respecto a
un sistema de una pistola de remachar de mano sincronizada,
adecuada en particular al campo aeronáutico. La presente invención
es, no obstante, aplicable a otros distintos usos que puedan
requerir pistolas de remachar, tal como se comprenderá por el
técnico especializado en el arte.
Con referencia a la figura 1, se muestra un
diagrama de bloques de un sistema 10 del control de la pistola de
remachar sincronizada, de acuerdo con la presente invención. El
sistema 10 incluye al menos dos pistolas 12, 14 de remachar
electromagnéticas de peso ligero (por ejemplo, inferior a 4,5
Kg).
El sistema incluye una primera pistola de
remachar 12 que tiene una cara 16 (segundo extremo) y un primer
troquel 18 dispuesto sobre la misma. El sistema 10 incluye además
una segunda pistola de remachar 14 (que incluye también una cara 15
y un segundo troquel 17 dispuesto sobre la misma), substancialmente
idéntica a la primera pistola de remachar 12. Las dos pistolas de
remachar 12, 14 se muestran enfrentadas entre sí, y mostrándose una
hoja metálica 20, tal como el ala de un avión, entre las pistolas de
remachar 12, 14.
Además de ello, se muestra un remache 22 o bien
otro objeto compresible, entre la primera pistola de remachar 12 y
la hoja de metal 20 con antelación al impacto. Cada pistola de
remachar incluye componentes principales tales como: bobinas de
retención, bobinas principales, pistones magnéticos, troquel de
remache, y sensores de fuerzas 21, 23, dispositivos de señales del
operador 25, 27, todos los cuales se expondrán más adelante.
Las dos pistolas de remachar 12, 14 están
acopladas conjuntamente a través de un controlador 24 electrónico
de sensores de fuerzas. El primer botón 26 de activación de la
pistola y el segundo botón 28 de activación de la pistola se
encuentran acoplados al controlador 24 electrónico de los sensores
de fuerzas y a las pistolas 12, 14 de remachar respectivas.
Se encuentran acoplados también un Disparador y
un Generador de Puerta 30 al controlador electrónico 24 de sensores
de fuerza, en el que el Generador 30 envía señales a distintos
generadores de formas de onda, tal como los generadores de formas
de onda de la corriente de la bobina de retención con respecto al
tiempo 36, 37, generadores de formas de onda de la posición con
respecto al tiempo 34, 35, y los generadores de formas de onda de
la corriente de la bobina principal con respecto al tiempo 36, 37,
cuyas funciones se expondrán más adelante.
Los controladores de la bobina de retención 38,
39 están acoplados eléctricamente a los generadores 32, 33 de
formas de onda de la corriente de la bobina de retención con
respecto al tiempo, generadores de formas de onda 34, 35 de la
posición con respecto al tiempo, sistemas electrónicos 40, 41 de la
posición del pistón, y fuentes de alimentación 42, 44 de la bobina
de retención. Las fuentes de alimentación 42, 44 de la bobina de
retención y el sistema electrónico 40, 41 de la posición del pistón,
están acopladas eléctricamente a las pistolas de remachar 12, 14.
Los láseres de diodo 46, 48 están acoplados también a las pistolas
de remachar 12, 14 a través de las fibras ópticas de transmisión
50, 52 (sensores ópticos). Los controladores de la bobina
principal 54, 56 están acoplados eléctricamente a los generadores de
formas de onda 34, 35 de posición con respecto al tiempo,
generadores 36, 37 de la corriente de la bobina principal con
respecto al tiempo, sistemas electrónicos 40, 41 de la posición del
pistón, y fuentes de alimentación 58, 60 de la bobina principal, las
cuales están acopladas a las pistolas de remachar 12, 14.
Con referencia a las figuras 2 y 3, se muestra
una pistola de remachar 62 multi-impacto
sincronizada, que incluye un asa 64 acoplada a una sección de
varios componentes del armazón 66 (bastidor de la pistola de
remachar). Los componentes del armazón 66 incluyen un segundo
extremo 68, el cual tiene un troquel 65 acoplado en forma movible
al mismo, y un primer extremo 69 de un armazón 66 cilíndrico o
rectangular. Los componentes del armazón rodean al menos a dos
bobinas 70, 72 concéntricas de impulsos, las cuales definen un
canal 73, el cual a su vez rodea el pistón 74. La segunda pistola
de remachar incluye un pistón substancialmente similar, por lo que
la descripción del pistón 74 será aplicable a ambas pistolas de
remachar.
El asa 64 de la realización incluye un
disparador de activación 75. Las placas 77 se han añadido a la base
del asa 64 como puertos de acceso al asa 64, tal como se comprenderá
por los técnicos especializados en el arte.
El troquel 65 se mantiene en posición mediante
un fijador 98 del troquel, el cual está alineado con el segundo
extremo 68 a través de una pluralidad de elementos de alineación
100.
Fijados también al armazón 66 se encuentran un
receptáculo hembra eléctrico 90, un conjunto de receptáculos
hembra 92 de sensores ópticos, y los receptáculos hembra de fluidos
94, los cuales introducen los cables de conexión a la pistola 62,
y que permiten el acoplamiento de las distintas pistolas, tal como
se comprenderá por los técnicos especializados en el arte.
La bobina de retención 70 se posiciona cerca del
primer extremo 69, y la bobina principal 72 se posiciona cerca del
segundo extremo 68. El pistón 74 se desplaza a través de un tubo
substancialmente cilíndrico (canal) definido por las bobinas 70,72,
un fijador 78 de fibra óptica, una placa 80 de distribución frontal,
y una placa de distribución final 82 y que se acaba cerca del
primer extremo 69 mediante un tope final 76. El fijador 78 de la
fibra, el cual separa las bobinas 70, 72 retiene también las fibras
ópticas 79 (sensores ópticos), los cuales permiten que las fibras
ópticas puedan ver el pistón 74, tal como se expondrá más adelante.
El troquel 65 está dispuesto en el segundo extremo 68 y está fijado
en forma desplazable al mismo. La bobina de retención 70 está
rodeada por una envoltura 83 de refrigeración de la bobina de
retención, y la bobina principal 72 está rodeada por una envoltura
84 refrigerante de la bobina principal.
Al menos un sensor de fuerza 86 se encuentra
acoplado a la pistola 62, de forma tal que el sensor de fuerza 86
pueda recibir una señal de la fuerza desde el troquel 65 (y las
unidades 88 de compresión del troquel), indicando que se está
ejerciendo una fuerza suficiente sobre el troquel, para permitir el
disparo de la pistola de remachar 62. El sensor o sensores de
fuerza 86 en cada pistola se encuentran integrados en el diseño
mecánico de la pistola de remachar 62, y las señales de los
sensores de fuerza se utilizan para verificar que cada operador esté
aplicando la fuerza debida a cada pistola con antelación a la
operación.
Las bobinas magnéticas 70, 72 aceleran el pistón
magnético 74 dentro del troquel 65, el cual configura el remache.
En cada pistola realizada 12, 14 existen dos bobinas, las cuales
desplazan el pistón 74 hacia atrás y hacia delante. La primera es
la bobina de retención 70, la cual arrastra el pistón 74 hacia atrás
desde el troquel 65 y retiene el pistón 74 contra el tope final 76
antes de cada impacto. La segunda bobina más grande, la bobina
principal 72, acelera el pistón 74 desde el tope final 76 en el
troquel 65 para configurar el remache.
La bobina principal 72 frena el pistón 74 en la
carrera de retorno, por lo que el pistón 74 entra en reposo para
reposar contra el tope final 76 sin vibración significativa por
impacto. Esta innovación del "retorno suave" tiene dos
ventajas. La primera es la eliminación de la sacudida mecánica para
el operador durante la carrera de retroceso. La segunda es que
permite a las pistolas el poder operar de forma más rápida, es
decir, con más impactos por segundo. Sin el control de "retorno
suave", el pistón rebotaría entre el tope extremo y el troquel
durante varios cientos de milisegundos antes de entrar en reposo.
Con el control de retorno suave, el pistón no rebotará y entrará en
reposo al cabo de 40 milisegundos. Esto hace que sea posible un
funcionamiento a razón de 20 impactos por segundo.
La pistola de remachar 62 incluye la tecnología
de un codificador óptico, el cual se expondrá más adelante, para
medir la dirección y la posición del pistón 74, y utiliza esta
información para controlar en forma independiente la pistola 62,
con el fin de impactar ambos extremos del remache simultáneamente
(al cabo de 5 microsegundos) con una energía substancialmente
igual. Las dos pistolas operan idealmente a 10 impactos o más por
segundo, y configuran por ejemplo un remache de 4,7 mm (aleación de
alta resistencia) en menos de un segundo.
Además de la codificación óptica de alta
velocidad y el control electrónico, las pistolas están refrigeradas
con un fluido para eliminar el calor de las bobinas 70, 72. El
enfriamiento y la alimentación eléctrica a través de la envoltura
84 del refrigerante de la bobina principal y la envoltura 83 del
refrigerante de la bobina de retención permiten la configuración de
un remache por segundo aproximadamente, minimizando la falta de
sincronización.
Al menos un dispositivo 106 de la señal del
operador (primer dispositivo de la señal del operador) se encuentra
configurado como un LED, estando acoplado a la primera pistola de
remachar 62. La presente realización incluye al menos dos
dispositivos de señales del operador para cada pistola de remachar.
Una de las señales es para detectar que ambas pistolas se
encuentran listas y la otra señal detecta que la segunda pistola ha
sido disparada, y que está esperando la respuesta de la primera
pistola de remachar 62.
Con referencia a la figura 4, se muestra una
vista ampliada del sistema 110 de la pistola de remachar de mano
sincronizada, que muestra el troquel 112, 114, y las segundas partes
extremas 116, 118 de dos pistolas de remachar 120, 122, actuando
sobre un remache 124 mostrado. La presión se aplica en la cabeza 126
del remache a partir del troquel 112 de la primera pistola de
remachar 120, y la presión se aplica en la cola 128 del remache 124
mediante el troquel 114 de la segunda pistola de remachar 122. El
técnico especializado en el arte comprenderá que se utilizan
numerosos tipos de troqueles en la presente invención. El troquel
112 de la primera pistola de remachar 120 se muestra como un
troquel de remaches, y el troquel 114 de la segunda pistola de
remachar 122 se muestra como un troquel de remaches de
contraestampa. El remache acopla dos planchas de metal 130, 132
conjuntamente, tal como comprenderá el técnico especializado en el
arte.
Con referencia a las figuras 5, 5A y 6, se
muestran la codificación óptica y el control electrónico 137. Para
la presente invención, la posición y dirección del pistón se
determinan con la utilización de técnicas de un codificador óptico.
El pistón 138 de la realización incluye unas ranuras 140
concéntricas igualmente separadas, mecanizadas sobre el mismo, con
una anchura de 1,016 mm, y una profundidad de 1,016 mm, y con una
separación de 1,016 mm, tal como se muestra en la figura 6. Las
medidas de las ranuras 140 son un ejemplo ilustrativo de unas
posibles dimensiones de las ranuras, tal como se comprenderá por el
técnico en el arte.
Las fibras ópticas 142, 143, 144, 145 (es decir,
sensores ópticos) mostradas tienen 1000 micras de diámetro,
iluminan y concentran la luz del láser disperso del pistón 138. La
luz de láser se suministra por un láser 146 de diodo de tipo
económico, y se enfoca en la fibra 142, 143, 144, 145 por ejemplo
con un objetivo de microscópico X10. La fibra óptica 145 se
mantiene en posición con un adaptador y lanzador de fibras 147 para
conseguir una alineación exacta y estable. La luz láser está guiada
hacia la pistola de remachar 148 a través de una primer fibra 142.
La segunda fibra 143 guía la luz recogida de la pistola 148 hacia el
detector óptico y al sistema electrónico (tubo fotomultiplicador
149, PTMI para la primera pistola de remachar 148).
El extremo de la pistola de las fibras 142,
143, 144, 145 tiene acceso a la pistola 148 a través de los agujeros
152 en el separador 154 entre la bobina de retención 150 y la
bobina principal 151, tal como se muestra en la figura 5. Los
extremos de la fibra están pulidos y colocados dentro de 1 mm del
pistón 138, para iluminar un pequeño punto en el lado del pistón
138.
La fibra recibida 143, la cual es similar a la
fibra óptica 142, recoge la luz reflejada del pistón 138, y otra
fibra 145 receptora guía esta señal óptica al tubo fotomultiplicador
149 de alta velocidad (1 nanosegundo de tiempo de elevación) (por
ejemplo, el modelo #93 IB de Hamamatsu). Existen dos pares de fibras
ópticas de transmisión y recepción 142, 144 y 143, 145, desplazadas
a 0,508 mm, instaladas en cada pistola 148. El técnico
especializado en el arte comprenderá que pueden incluirse numerosos
desplazamientos. Esta configuración de las fibras ópticas genera un
par de señales substancialmente sinusoidales conforme el pistón 138
se desplaza desde el tope 151 extremo del pistón hasta el troquel
153, en donde cada pico y valle corresponden a 1,016 mm del
desplazamiento del pistón. Un periodo completo representa 2,032 mm
de recorrido. El segundo conjunto de fibras 143, 145 de transmisión
y recepción está desplazado en 0,508 mm, y genera una señal en
cuadratura, es decir, una señal desplazada en fase en ¼ del periodo
de la ranura, con respecto al primer conjunto de fibras 142, 144.
Estas señales en cuadratura, al ser procesadas a través de un
circuito integrado del tipo de biestable de tipo D, generan una
señal lógica que tiene un nivel correspondiente a la dirección del
pistón.
Con referencia de nuevo a la figura 1, los
generadores de formas de onda 32, 33, 34, 35, 36 y 37 están
programados a través de un ordenador que tiene una interfaz
estándar GPIB. Las pistolas 12, 14 incluyen los siguientes
componentes principales: bobinas de retención; bobinas principales;
pistones magnéticos; troqueles de remaches; y sensores de las
fuerzas.
Para el funcionamiento básico, las bobinas de
retención desplazan los pistones hacia atrás hasta su posición más
posterior, y se conmuta a través de la bobina primaria un gran
impulso de corriente de aproximadamente 200 amperios. Los pistones
magnéticos son traccionados hacia el interior del cilindro de las
bobinas principales y aceleran hacia los troqueles. Los troqueles
transmiten esta fuerza del impacto de forma simultánea a ambos
extremos del remache 22 para comprimirlo. Este proceso se repite,
por ejemplo, hasta diez veces en un segundo.
El sistema electrónico 156 del controlador de la
bobina para cada pistola se muestra en las figuras 7A y 7B. Las
señales en cuadratura de los tubos fotomultiplicadores PTM1 y PMT2
(véanse las figuras 5 y 6) se procesan por los discriminadores 158
de cruce por cero. Estas señales disparan a continuación los
generadores 160 de impulsos de ancho constante, los cuales generan
un impulso (en este caso de 15 microsegundos de longitud) por cada
cruce por cero de la señal PMT sinusoidal. Los impulsos se combinan
en un conjunto de entradas 162 de los impulsos. El circuito
biestable 164 de tipo D compara las señales de los dos tubos
fotomultiplicadores, y genera unas señales de dirección del pistón.
Las señales resultantes de los sentidos de hacia delante y hacia
atrás se utilizan para conmutar el integrador 166 de la posición del
pistón (señal de recepción A del biestable 164 de tipo D) y el
integrador 168 de la posición del pistón de sentido hacia atrás
(señal de recepción B del conjunto de entradas de impulsos 162, y
la señal C del biestable 14 de tipo D). La posición del pistón con
respecto al tiempo se genera a través de la integración de la carga
en los impulsos de 15 microsegundos de longitud que tienen lugar
durante las conmutaciones de hacia delante o hacia atrás. El impulso
tiene lugar cada 0,508 mm del recorrido del pistón. En consecuencia,
el cómputo o la integración de estos impulsos da lugar a un voltaje
que es proporcional a la posición del pistón.
El comparador 169 de la posición con respecto al
tiempo genera la diferencia de la referencia 170 x(t), y el
voltaje del integrador hacia delante, para generar una señal de
error de la posición del pistón. La referencia 170 x(t) se
genera desde el generador de formas de onda de la posición con
respecto al tiempo. El error de posición 172 se resta de la
regulación 174 I(t) en el comparador 175, para generar el
control de los dispositivos MOSFET 176, que regulan la corriente a
través de las bobinas de la pistola 178, que están alimentadas a
través de una fuente de alimentación 180 de carga. La señal de
regulación I(t) se genera a partir de los generadores de
formas de onda de la corriente con respecto al tiempo, tal como se
expuso previamente.
Con referencia a la figura 8, se muestra el
diagrama de bloques 200 de un método para impactar en un remache,
de acuerdo con una realización preferida de la presente invención.
El sistema lógico se inicia en el bloque operativo 202, en donde la
primera pistola y la segunda pistola se posicionan contra la cabeza
y el rabo del remache, aplicándose una presión en los troqueles
respectivos.
En el bloque de consultas 204, se efectúa una
verificación para comprobar si se ha aplicado una fuerza suficiente.
En otras palabras, los sensores de las fuerzas envían señales de
las fuerzas al sistema electrónico de sensores de las fuerzas, que
determina si se ha aplicado una fuerza suficiente a cada pistola. Si
la respuesta es negativa, el bloque operativo 202 se reactiva y
aplica una presión adicional a las pistolas.
De lo contrario, el sistema electrónico de los
sensores de las fuerzas activa una primera señal operativa, por
ejemplo, que cambia un primer dispositivo (LED) operativo de la
señal de rojo a verde en ambas pistolas, señalizando por tanto a
los operadores que las pistolas están ahora habilitadas para su
operación.
Durante la operación en el bloque 207, se activa
una segunda señal en ambas pistolas, por ejemplo, cambiando de rojo
a verde, notificando al operador de la primera pistola que se está
aplicando la fuerza apropiada, y al operador de la segunda pistola
que está preparado para impactar en el remache. Cuando el operador
de la segunda pistola observa que ambas pistolas están ya
habilitadas, el operador de la segunda pistola activa la segunda
pistola, por ejemplo, pulsando el botón de activación de la segunda
pistola.
Durante la operación en el bloque 208, el
operador de la primera pistola activa la primera pistola pulsando
el botón de la primera pistola. En respuesta a ello, el sistema
electrónico del sensor de fuerzas envía una señal de disparo
eléctrica al Disparador y al Generador de Conmutaciones.
En el bloque de operación 210, el disparador y
el generador de conmutaciones, envía un secuencia de disparos y
conmutaciones a los generadores de formas de onda de la corriente de
la bobina de retención con respecto al tiempo, a los generadores de
formas de onda de la posición con respecto al tiempo, y a los
generadores de formas de onda de la corriente de la bobina
principal con respecto al tiempo, de ambas pistolas.
En el bloque operativo 212, el controlador de la
bobina de retención se activa a través del Disparador y el
Generador de Conmutaciones, que disparan los generadores de formas
de onda de la corriente de la bobina de retención con respecto al
tiempo, que envían las formas de onda
pre-programadas proporcionales a la corriente de
retención deseada a los controladores de la bobina de retención.
\newpage
En el bloque operativo 213, los controladores de
la bobina de retención ordenan a las fuentes de alimentación de la
bobina de retención el suministro de la corriente deseada a las
bobinas de retención, y a los pistones, que comiencen a desplazarse
hacia atrás hacia las bobinas de retención.
En el bloque operativo 214, el disparador y los
generadores de conmutaciones envían disparos a los generadores de
las formas de onda de la bobina principal, que envían la
programación en curso de la bobina principal deseada a los
controladores de la bobina principal.
En el bloque operativo 215, las fuentes de
alimentación de la bobina principal suministran impulsos de
corriente cortos a las bobinas principales, las cuales frenan los
pistones mediante el "retorno suave" contra los topes finales.
Los generadores de formas de onda de la bobina de retención
desconectan las bobinas de retención, y los generadores de formas
de onda de la bobina principal envían ordenes con altos impulsos de
corriente de aproximadamente 4 ms de longitud a las bobinas
principales, a través de los controladores de la bobina principal y
de las fuentes de alimentación de la bobina principal.
En el bloque operativo 216, El disparador y el
generador de conmutaciones envían disparos a los generadores de
formas de onda de la posición con respecto al tiempo, y los pistones
comienzan a acelerarse hacia los troqueles. Los datos del sistema
electrónico de la posición del pistón se comparan con la posición
deseada con respecto al tiempo desde los generadores de formas de
onda de la posición con respecto al tiempo en los controladores de
las bobinas principal y de retención. Los controladores de las
bobinas de retención y de la bobina principal ajustan las
corrientes de retención y de la bobina principal, para minimizar la
diferencia entre la posición deseada y la medida con respecto al
tiempo de cada pistón.
En el bloque operativo 220, las corrientes de
las bobinas se ajustan para generar la fuerza del pistón
requerida.
En el bloque operativo 222, los pistones
impactan en los troqueles, y el remache queda aplastado
parcialmente.
En el bloque de consultas 224, se realiza una
comprobación para ver si el remache ha sido aplastado
suficientemente. Típicamente, con un número preajustado de impactos
en el troquel, por ejemplo 10, se supone que queda aplastado el
remache. En caso de una respuesta negativa (o en el caso de un
número preajustado de impactos), se reactivará el bloque operativo
212.
A partir de lo anteriormente expuesto, puede
observarse que se ha introducido en el arte un sistema nuevo y
mejorado de control de la pistola de remachar. Se comprenderá que la
anterior descripción de la realización preferida es solo
ilustrativa de algunas de las muchas realizaciones específicas que
representan las aplicaciones de los principios de la presente
invención. Está claro que serán evidentes otras numerosas
configuraciones para los técnicos especializados en el arte, sin
desviarse de la invención tal como se define en las reivindicaciones
siguientes.
Claims (14)
1. Un método para el remachado, que
comprende:
- \sqbullet
- la aplicación de una primera fuerza hacia un primer lado de un objeto compresible (124) desde una primera pistola de remachar (121, 120);
- \sqbullet
- la alineación de una segunda pistola de remachar (14, 122) con la mencionada primera pistola de remachar (12, 120) sobre un segundo lado del mencionado objeto compresible (124);
- \sqbullet
- la aplicación de una segunda fuerza desde la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122) en el mencionado segundo lado;
- \sqbullet
- el disparo de la mencionada primera pistola de remachar (12, 120);
- \sqbullet
- la sincronización de la mencionada primera pistola de remachar (12, 120) y la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122); y
- \sqbullet
- el impacto del mencionado objeto compresible (124);
caracterizado porque comprende entre la
mencionada etapa de aplicación de una segunda fuerza al mencionado
segundo lado y la mencionada etapa de disparo de la mencionada
primera pistola de remachar (12, 120), las etapas adicionales
de:
- \sqbullet
- la señalización de que la mencionada primera fuerza y la mencionada segunda fuerza son adecuadas y que están por encima de un umbral de la fuerza operacional suficiente; y
- \sqbullet
- la señalización de la mencionada pistola de remachar (12, 120) en que se activará la mencionada segunda pistola de remachar.
2. El método de la reivindicación 1, en el que
la señalización de que la mencionada primera fuerza y la mencionada
segunda fuerza son adecuadas comprende además la señalización de
que la mencionada primera fuerza y la mencionada segunda fuerza son
adecuadas a través de la activación de al menos un dispositivo de un
sistema de LED (106) o un alternativamente un dispositivo de señal
de audio o de tipo visual.
3. El método de la reivindicación 1 ó 2, en el
que la sincronización de la mencionada primera pistola de remachar
(12, 120) y la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122)
comprende además la detección de una primera posición del pistón y
la dirección en la mencionada primera pistola de remachar (12, 120);
y la detección de la posición y dirección de un segundo pistón en la
mencionada segunda pistola de remachar (14, 122).
4. El método de la reivindicación 1, 2 ó 3, en
el que la sincronización de la mencionada primera pistola de
remachar (12, 120) y la mencionada segunda pistola de remachar (14,
122) comprende además la comparación de una posición con respecto
al tiempo de un primer pistón (74) dentro de la mencionada primera
pistola de remachar (12, 120, 14, 122) con una forma de onda de la
posición de ajuste con respecto al tiempo, en respuesta a los datos
del sensor óptico de la posición y dirección del primer pistón
mencionado y la posición y dirección del mencionado segundo
pistón.
5. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, que comprende además los datos
de recepción de la posición y dirección de un pistón (74) dentro de
la mencionada primera pistola de remachar (12, 120, 14, 122) con al
menos un sensor óptico.
6. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, que comprende además el
frenado de un primer pistón (74) con una bobina principal (72)
dentro de la mencionada pistola de remachar (12, 120, 14, 122) en
una carrera de retorno, por lo que el mencionado pistón (74) entra
en reposo de nuevo contra un tope extremo (76) sin ninguna vibración
significativa de impactos.
7. Un sistema de pistola de remachar (10, 110)
que comprende:
- \sqbullet
- una primera pistola de remachar (12, 120) que comprende un primer troquel (18, 112, 65), en la que la mencionada primera pistola de remachar (12, 120) comprende además un primer sensor de fuerza (21, 86),
- \sqbullet
- una segunda pistola de remachar (14, 122), que comprende un segundo troquel (17, 114, 65), en la que la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122) comprende además un segundo sensor de fuerza (23, 86),
- \sqbullet
- el mencionado sistema de pistola de remachar comprende además un controlador electrónico de los sensores de fuerza (24), adaptado para recibir la mencionada primera señal de fuerza y la mencionada segunda señal de fuerza,
caracterizado porque:
- \sqbullet
- el mencionado primer sensor de fuerza está adaptado para detectar una primera fuerza aplicada al mencionado primer troquel (18);
- \sqbullet
- la mencionada primera pistola de remachar (12, 122), que comprende además un primer dispositivo de señal del operador;
- \sqbullet
- el mencionado segundo sensor de fuerza que está adaptado para detectar una segunda fuerza aplicada al mencionado segundo troquel (17, 114);
- \sqbullet
- la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122), que comprende además un segundo dispositivo de la señal del operador; y
- \sqbullet
- el mencionado primer controlador (24) del sistema electrónico de sensores de fuerzas, que está adaptado para activar el mencionado primer dispositivo de la señal del operador, y el mencionado segundo dispositivo de la señal del operador, en respuesta a la mencionada primer señal de fuerza y a la mencionada segunda señal de fuerza, por encima de un umbral de fuerza operativa suficiente.
8. El sistema de pistola de remachar (10, 110)
de la reivindicación 7, caracterizado porque las mencionadas
pistolas de remachar (12, 120, 14, 122) comprenden ambas:
- \sqbullet
- un bastidor de pistolas de remachar (66) que comprende un primer extremo (69) y un segundo extremo (68);
- \sqbullet
- el mencionado troquel (65) está acoplado al mencionado segundo extremo (68);
- \sqbullet
- el mencionado sensor de fuerza (21, 23, 86) está acoplado al mencionado bastidor de la pistola de remachar (66), y adaptado para generar una señal de fuerza en respuesta a la mencionada fuerza;
- \sqbullet
- una bobina de retención (70) que define un canal (73) dentro del mencionado bastidor de la pistola de remachar (66), estando adaptada la mencionada bobina de retención (70) para generar una primera fuerza electromagnética a lo largo del mencionado canal (73), teniendo el mencionado canal (73) un primer extremo (69) definido por un tope extremo (76), y un segundo extremo (68) definido por el mencionado troquel (65);
- \sqbullet
- una bobina principal (72) que define además el mencionado canal (73) entre la bobina de retención mencionada (70) y el mencionado troquel (65), estando la mencionada bobina principal (72) adaptada para generar una segunda fuerza electromagnética a lo largo del mencionado canal (73);
- \sqbullet
- un pistón (74) adaptado para deslizarse a través del mencionado canal (73); y en donde el mencionado controlador (24) electrónico de los sensores de fuerza está adaptado para recibir la señal de la fuerza mencionada (70) y la mencionada bobina principal (22) en respuesta a la mencionada señal de fuerza que está por encima de un umbral.
9. El sistema de pistola de remachar (10, 110)
de la reivindicación 8, en el que el mencionado controlador (24)
electrónico de sensores de fuerzas está además adaptado para
activar la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122), en
donde la mencionada segunda pistola de remachar (14, 122) está
adaptada para ser sincronizada con la mencionada primera pistola de
remachar (12, 120), en respuesta a la mencionada señal de
fuerza.
10. El sistema de pistola de remachar (10, 110)
de cualquiera de las reivindicaciones 8-9, que
comprende además al menos un sensor óptico adaptado para recibir los
datos de la posición y dirección del mencionado pistón (74).
11. El sistema de pistola de remachar (10, 110)
de la reivindicación 10, que comprende además al menos un generador
de formas de onda (34, 35) adaptado para generar una forma de onda
de la posición de ajuste con respecto al tiempo, en el que el
mencionado controlador electrónico (24) de sensores de fuerza
comprende además un bucle de control de realimentación, adaptado
para ajustar una posición con respecto al tiempo del mencionado
primer pistón (74) para hacer coincidir la forma de onda de la
mencionada posición de ajuste con respecto al tiempo, en respuesta
a los datos del sensor óptico de la mencionada posición y dirección
del primer pistón, y la posición y dirección del mencionado segundo
pistón.
12. El sistema de pistola de remachar (10, 110)
de cualquiera de las reivindicaciones 7-11, que
comprende además una primer LED (106) adaptado para activarse en
respuesta a la mencionada señal de fuerza que esté por encima del
mencionado umbral.
13. El sistema de pistola de remachar (10, 110)
de cualquiera de las reivindicaciones 7-12, en el
que el mencionado controlador (24) electrónico de los sensores de
fuerza está adaptado para activar una señal en respuesta a la
mencionada señal de fuerza por debajo del mencionado umbral.
14. El sistema de pistola de remachar (10,
110), de cualquiera de las reivindicaciones 8-13 en
el que la bobina principal (72) está adaptada para poder frenar el
mencionado primer pistón (74) en una carrera de retorno, por lo que
el mencionado primer pistón (74) entra en reposo contra el
mencionado tope extremo (76) sin ninguna vibración significativa por
impacto.
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