ES2302505T3 - Sistema de posicionamiento de herramienta. - Google Patents

Abstract

Aparato para posicionar y sujetar una herramienta (3) en relación con una pieza de trabajo (35), que comprende un carro (1) para transportar la herramienta sobre la superficie de la pieza de trabajo (35), y medios (7, 9, 11, 13) para sujetar el carro (1) sobre la superficie de la pieza de trabajo, el medio de sujeción siendo conmutable selectivamente entre un estado de agarre flojo en el que el carro (1) se sujeta contra la superficie de la pieza de trabajo, mientras permanece en disposición de moverse en relación con esta, y un estado de agarre fuerte en el que el carro (1) se sujeta de forma sustancialmente fija a la superficie de la pieza de trabajo, para que la herramienta (3) en uso trabaje sobre esta, caracterizado porque el medio de sujeción está provisto con un primer medio (11) para adaptarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo (35) cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre flojo, y con un segundo medio (13) para adaptarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo (35) cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre fuerte.

Description

Sistema de posicionamiento de herramienta.

La invención se refiere al posicionamiento y sujeción de una herramienta, respecto de una pieza de trabajo sobre la que se prevé que la herramienta lleve a cabo una o más operaciones, y está particular pero no exclusivamente relacionada con procesos de fabricación.

En la industria manufacturera es común llevar a cabo operaciones de manufactura sobre piezas de trabajo, tales como medir, perforar, triturar, cortar, avellanar e inspeccionar; las herramientas para tales operaciones son bien conocidas en el arte y per se no forman parte de la presente invención, si bien los términos "herramienta" y "herramientas" tal como se utilizan en lo que sigue, debe entenderse que abarcan la totalidad de tales aparatos para llevar a cabo cualquiera de tales operaciones.

La precisión con la que tales herramientas se posicionan depende del nivel de precisión requerido en el producto acabado. En aplicaciones en las que se requiere un alto grado de precisión, tal como en la industria aeronáutica, una proporción significativa del tiempo de fabricación y del coste, es a cuenta de la necesidad de asegurar que las herramientas se posicionen con precisión en relación con la pieza de trabajo, al objeto de que pueda llevarse a cabo con precisión una serie de operaciones de fabricación, y en localizaciones definidas de forma precisa sobre la superficie de la pieza de trabajo. En la fabricación convencional, las herramientas son situadas a mano con la ayuda de portapiezas y plantillas sujetadoras, que por sí mismos son elementos costosos y complicados. Alternativamente, las herramientas pueden posicionarse mediante brazos de robot, sin bien tales métodos son inherentemente costosos e imprecisos, en particular cuando la pieza de trabajo es grande y requiere de la realización de sucesivas operaciones de herramienta sobre un área grande.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un aparato para posicionar y sujetar una herramienta en relación con una pieza de trabajo, que comprende un carro para transportar la herramienta sobre la superficie de la pieza de trabajo, y medios para sujetar el carro sobre la superficie de la pieza de trabajo, los medios de sujeción pudiendo conmutarse selectivamente entre un estado de agarre flojo en el que se sujeta el carro contra la superficie de la pieza de trabajo, mientras permanece en disposición de moverse en relación con esta, y un estado de agarre fuerte en el que el carro se mantiene de forma sustancialmente fija a la superficie de la pieza de trabajo, para que la herramienta en uso trabaje sobre esta, caracterizado porque el medio de sujeción está provisto con un primer medio para ajustarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre flojo, y con un segundo medio para ajustarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo cuando el medio de agarre está en el estado de agarre fuerte.

Tal disposición permite que una herramienta de manufactura se mueva sobre la superficie de una pieza de trabajo, entre posiciones determinadas con precisión sobre esta, para llevar a cabo las operaciones de fabricación deseadas, manteniendo a la vez el nivel de precisión necesario; el carro simplemente mueve la herramienta a la localización, sobre la pieza de trabajo, donde ha de llevarse a cabo la siguiente operación, y el medio de sujeción conmuta al estado de agarre fuerte, al objeto de sujetar la herramienta en una relación espacial fija con la superficie de la pieza de trabajo, de modo que pueda llevarse a cabo con precisión la operación de fabricación deseada. Como se apreciará, tal aparato puede diseñarse para que sea compacto, y relativamente barato en comparación con el coste de los métodos tradicionales de posicionamiento de herramientas, basados en portapiezas. Además, puede usarse a la vez más de uno de tales aparatos sobre una pieza de trabajo, cosa que normalmente no es posible con las técnicas tradicionales, reduciendo así los tiempos de fabricación.

La función del medio de sujeción en el estado de agarre flojo, es sujetar el carro contra la pieza de trabajo mientras se está se mueve, y la herramienta no está llevando a cabo ninguna operación de manufactura, de modo que el aparato puede "deambular" sobre toda la superficie de la pieza de trabajo sin separarse de la superficie, ya esté tal superficie a un ángulo pronunciado o incluso invertida. Claramente, la fuerza atractiva ejercida por el medio de sujeción, para sujetar el carro sobre la superficie de la pieza de trabajo en estado de agarre flojo, debe ser aproximadamente igual al peso global del aparato.

Cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre fuerte, la herramienta se sujeta en una relación espacial sustancialmente fija con la pieza de trabajo, pero al menos parte de la herramienta (tal como la broca de perforación, en el caso de que la herramienta sea un taladro) debe ser movible para llevar a cabo su función prevista sobre la pieza de trabajo. La fuerza atractiva ejercida por el medio de sujeción en el estado de agarre fuerte, debe exceder la ejercida en el estado de agarre flojo, en una cantidad suficiente para superar cualesquiera fuerzas que sea probable se genere por parte de la herramienta, cuando esta lleva a cabo su función sobre la pieza de trabajo, las cuales actuarían separando el carro respecto de la superficie de la pieza de trabajo.

Para mover la herramienta en relación con la pieza de trabajo, el carro comprende preferentemente uno o más elementos sujetos en contacto por fricción con la superficie de la pieza de trabajo, mediante el medio de sujeción, y cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre flojo, adaptados para mover el carro sobre la superficie de la pieza de trabajo.

Los elementos pueden comprender una o más ruedas, con mecanismos asociados convencionales de tracción y dirección, o por supuesto cualquier disposición alternativa capaz de acoplar con la superficie de la pieza de trabajo para mover el carro en relación con esta, tal como bandas de oruga. La disposición por fricción entre los elementos, puede ajustarse de cualquier forma convencional para proporcionar la tracción óptima para el carro, compatible con el requisito de no provocar daños a la superficie de la pieza de trabajo; el coeficiente de fricción entre el elemento o los elementos y la superficie de la pieza de trabajo, puede ajustarse por ejemplo mediante proporcionar patrones de rodadura o ventosas a las ruedas/bandas.

El medio de sujeción puede comprender un sistema de vacío (que como corresponde, comprende una bomba de vacío de alto flujo, baja presión, dispuesta para evacuar una cámara impelente adaptada para sellar contra la superficie de la pieza de trabajo) o un sistema magnético/electromagnético, dependiendo de la naturaleza de la pieza de trabajo; para la mayoría de las aplicaciones aeroespaciales, la pieza de trabajo normalmente no será ferromagnética, y por lo tanto lo más apropiado será un sistema de vacío, sin bien un sistema magnético sería apropiado en aplicaciones tales como construcción naval, donde es necesario llevar a cabo un gran número de operaciones repetidas (tales como perforación) en diferentes localizaciones sobre piezas de trabajo ferromagnéticas (frecuentemente acero).

Preferentemente, el carro está adaptado para adaptarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo, inmediatamente adyacente a esta, cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre flojo.

Semejante disposición, mediante la cual el aparato se adapta a la superficie adyacente de la pieza de trabajo cuando el aparato se mueve sobre esta, es necesaria cuando la superficie de la pieza de trabajo tiene una configuración curva o compleja; también es ventajosa para ayudar el medio de sujeción a asegurar que el aparato permanecer en contacto con la pieza de trabajo, y no se separa ni se cae de esta, cuando el aparato se mueve sobre su superficie. Para un medio de sujeción que funcione sobre un principio de vacío, esto puede conseguirse mediante proporcionar una junta de tipo escobilla en torno a la circunferencia de la cámara impelente de vacío, donde esta es contigua con la superficie de la pieza de trabajo. Unidades de suspensión convencionales aplicadas al carro, le permitirían ajustarse a la configuración de la superficie de la pieza de trabajo.

Adicional o alternativamente, el carro puede adaptarse para ajustarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo inmediatamente adyacente a este, cuando el medio de sujeción está en estado de agarre fuerte.

Cuando el medio de sujeción se conmuta al estado de agarre fuerte, para asegurar que el aparato está firmemente sujeto a la superficie de la pieza de trabajo es importante que no haya movimiento del medio de sujeción ni del carro, que podría afectar a la precisión del trabajo de la herramienta. En el caso de un sistema de vacío, la provisión de una junta de caucho flexible o similar, podría mejorar la sujeción del aparato a la pieza de trabajo en el estado de agarre fuerte, en comparación con una junta de tipo escobilla, que sería más adecuada para la sujeción en el estado de agarre flojo.

Preferentemente, el aparato comprende medios para detectar la posición del carro y/o la herramienta en relación con la pieza de trabajo, y medios de dirección adaptados para controlar el carro al objeto de mover el carro sobre la superficie de la pieza de trabajo, entre posiciones predeterminadas sobre este.

Tal disposición de posicionamiento facilita el posicionamiento de precisión de la herramienta, y reduce el tiempo necesario para llevar a cabo operaciones de herramienta repetidas, mediante permitir que el sistema sea manejado con una mínima intervención manual por parte de un operador. Esta disposición de posicionamiento es preferentemente del tipo que comprende una fuente de radiación para proyectar una imagen sobre la superficie de la pieza de trabajo, un detector de radiación para detectar la imagen proyectada, y medios de procesador para calcular coordenadas al menos bidimensionales de la imagen proyectada, detectada por el detector de radiación, en relación con herramienta, el medio de dirección adaptado para controlar el movimiento del carro al objeto de posicionar la herramienta en una relación espacial predefinida con la imagen proyectada, en respuesta a una señal procedente del medio de procesador.

La fuente de radiación puede ser un láser. Ventajosamente, la fuente de radiación proporciona radiación visible al ojo humano, de modo que un operador pueda ver la imagen. Por ejemplo, la fuente de radiación puede ser un sistema de protección láser Virtek Laseredge 3D.

La fuente de radiación puede proyectar una imagen en forma de elipse. Alternativamente la fuente de radiación puede proyectar una imagen en forma de cruz, o de círculo. Preferentemente, la imagen es de un tamaño en el rango de 0,5 a 3,0 cm.

La imagen se proyecta sobre una superficie, en una localización en la que ha de llevarse a cabo una operación de manufactura. Puede proyectarse simultáneamente varias imágenes, por ejemplo para proporcionar una plantilla de perforación sobre una superficie, tal como un panel de aeronave.

El detector de radiación comprende preferentemente una cámara y un sistema de procesamiento de imágenes. La cámara puede comprender una matriz de dispositivos de acoplamiento de carga (CCDs, charge coupled devices) de estado sólido. La matriz puede ser lineal o rectangular. Los CCDs producen una carga proporcional a la cantidad de luz que incide sobre estos, y la carga procedente de cada dispositivo en la matriz se utiliza preferentemente por el sistema de procesamiento de imágenes, para construir una imagen.

El sistema de procesamiento de imágenes comprende preferentemente un registrador visualizador de tramas, para digitalizar la imagen, y un ordenador adaptado para procesar la imagen. Ventajosamente, la imagen es procesada por el ordenador para identificar características tales como por ejemplo áreas de igual intensidad, o cambios de intensidad. Así, ventajosamente el procesador de imágenes es capaz de identificar una imagen tal como una cruz, proyectada por la fuente de radiación, y de localizar el centro de la imagen.

También puede proporcionarse medios para detectar la posición de la herramienta en relación con la superficie de la pieza de trabajo, y para mover al menos parte de la herramienta en relación con el carro, a lo largo de al menos dos ejes ortogonales. Esto permitirá un posicionamiento muy preciso de la herramienta en relación con la pieza de trabajo. Los ejes podrían ser ejes x e y, coplanarios con la superficie adyacente de la pieza de trabajo, y en concreto con aquella parte de la superficie de la pieza de trabajo en la que de llevarse a cabo la operación de la herramienta. El medio de desplazamiento puede comprender una plataforma movible, accionada por servomotor eléctrico. Podría utilizarse un sistema de control de desplazamiento para controlar los servomotores eléctricos, con el uso de decodificadores ópticos para proporcionar retroalimentación posicional. El medio de desplazamiento puede también adaptarse para mover la herramienta o parte de esta, a lo largo del eje z.

Además del posicionamiento preciso de la herramienta en relación con la pieza de trabajo, usualmente será necesario asegurar que la herramienta está orientada con el ángulo correcto en relación con la superficie de la pieza de trabajo (por ejemplo, para asegurar que un taladro perfora perpendicularmente a través de una placa curva). Por consiguiente, el aparato puede comprender medios para detectar la orientación angular, de al menos parte de la herramienta, en relación con la superficie de la pieza de trabajo, y medios para rotar al menos parte de la herramienta, al menos en torno a un eje, para ajustar la mencionada orientación angular. Idealmente, la disposición podría medir el ángulo de la herramienta (o más usualmente, de la broca de la herramienta) en relación con la superficie de la pieza de trabajo, determinar qué movimiento requerido en torno a los ejes x e y (coplanarias con la superficie) es necesario para traer la herramienta a la orientación angular deseada en relación con la superficie, y después llevar a cabo la rotación longitudinal y/o de cabeceo, para conseguir la orientación deseada (que en muchos casos, será con la broca de la herramienta normal a la superficie).

Preferentemente, el medio de dirección está adaptado para controlar el desplazamiento y la rotación llevados a cabo respectivamente por el medio de desplazamiento y el medio de rotación, de forma que la herramienta alcanza una posición y/o una orientación predeterminadas en relación con la superficie de la pieza de trabajo, y para accionar la herramienta.

El aparato puede comprender un controlador programable, adaptado para controlar el medio director y para conmutar el medio de sujeción entre los estados de agarre flojo y fuerte, al objeto de transportar automáticamente el carro y posicionar y orientar la herramienta entre localizaciones y orientaciones predeterminadas en relación con la superficie de la pieza de trabajo, y para accionar la herramienta al objeto de llevar a cabo una o más operaciones de herramienta predeterminadas, sobre la pieza de trabajo. Preferentemente, el controlador es programable para llevar a cabo automáticamente diferentes secuencias de operaciones de herramienta predeterminadas, sobre una pieza de trabajo, y/o para llevar a cabo diferentes secuencias de operaciones de herramienta predeterminadas, sobre una variedad de diferentes piezas de trabajo.

Tales disposiciones reducen la necesidad de intervención humana mientras se lleva a cabo las operaciones de herramienta, mediante hacer que el proceso esté sustancialmente automatizado, y permiten el uso simultáneo de varios aparatos de posicionamiento de herramienta sobre una pieza de trabajo, mejorando de ese modo la productividad en fabricación.

Ahora se describirá la invención a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

las figuras 1a y 1b son respectivamente vistas esquemáticas en alzados frontal y lateral, parcialmente seccionadas, de una realización del aparato acorde con la invención, y

la figura 2 es un diagrama esquemático del aparato de las figuras 1a y 1b, en uso.

Las figuras 1a y 1b muestran un carro 1 en el que hay montada una herramienta 3 (se ilustra una perforadora que tiene una broca 5). El carro 1 está sustancialmente cubierto y rodeado por una ventosa de vacío 7, de la que al menos una parte 9 es transparente por razones descritas más abajo. En torno al borde circunferencial de la ventosa de vacío 7, hay montada una junta 11 de tipo faldón de escobilla, y otra junta 13 de tipo faldón de caucho; nótese que la junta de faldón de escobilla 11 es más larga que la junta de faldón de caucho 13, y por lo tanto se extiende más que esta respecto a la ventosa de vacío 7. La junta de faldón de escobilla 11 y la junta de faldón de caucho 13, están montadas preferentemente para adaptarse a la configuración de la superficie sobre la que reposa el carro, de forma muy parecida a la los "faldones con efecto suelo" de fibra de carbono, en uso hace algunos años en la Fórmula Uno de competición - como se describirá más abajo.

Sustancialmente contenidos dentro de la ventosa de vacío 7, hay dos pares de ruedas 15 de los que al menos un par es accionable y/o direccionable (como se ilustra en la figura 1b, el par derecho de ruedas está impulsado y dirigido por la unidad de mando 17); las ruedas 15 tienen una superficie rodante formada por un compuesto elástico, para proporcionar un buen acoplamiento por fricción con la superficie sobre la que rueda el carro, a la vez impidiendo daños sobre esta. Las ruedas 15 están además provistas con unidades de suspensión 19 convencionales, para permitir a cada rueda oscilar independientemente en la dirección vertical de los dibujos.

En torno a la parte de la perforadora 3 hay una junta de vacío 21 giratoria, que está conectada de forma estanca con la ventosa de vacío 7 mediante un diafragma flexible 23, para asegurar que la ventosa de vacío 7 se extiende de forma sustancialmente ininterrumpida sobre todo su área superficial, mientras que permite a la perforadora 3 moverse a lo largo de 3 ejes ortogonales en relación con la ventosa de vacío 7 (y permitiendo a la broca 5 de la perforadora, rotar en torno a uno de estos ejes). El medio de desplazamiento 25 que está montado rígidamente en el carro 1, está adaptado para mover la perforadora 3 a lo largo de estos tres ejes, al objeto de mover la perforadora 3 a izquierda y derecha según se muestra el dibujo, entrando y saliendo del plano del dibujo, y hacia arriba y abajo en el dibujo.

Hay una cámara 27 sujeta en la perforadora 3 para moverse con esta, y está ajustada para recibir una imagen del extremo de la broca 5 de perforadora. Hay sensores de normalización 29 (se muestra solo uno, en la figura 1b) montados en el carro 1, y adaptados para detectar la orientación angular del carro 1, y en particular de la broca 5 de perforadora, en relación con la superficie sobre la que reposa el carro 1 (por claridad, no mostrada) y en la que ha de llevarse a cabo la operación de perforación. El medio de rotación 31 está montado rígidamente en el carro 1, y está adaptado para hacer rotar la perforadora 3 en torno a dos ejes ortogonales, sustancialmente coplanarios con la superficie sobre la que reposa el carro, al objeto de asegurar que la broca 5 de la perforadora es normal a la superficie en la que va a perforar, para permitir a la broca 5 de la perforadora perforar en la superficie a cualquier ángulo deseado diferente al perpendicular. La unidad de control 33, que como corresponde comprende una unidad de microprocesador y una fuente de potencia combinada, activa y controla el funcionamiento de la perforadora 3, la unidad de accionamiento 17, el medio de desplazamiento 25 y el medio de rotación 33, como se describirá más abajo.

En uso, está previsto que el carro 1 se mueva con una mínima intervención del operador, sobre la superficie de una pieza de trabajo (no mostrada), al objeto de mover la herramienta 3 a una posición y una orientación precisas, para llevar a cabo una operación precisa de fabricación. Para sujetar el carro 1 sobre la superficie de la pieza de trabajo, y para impedir que se suelte cuando se mueve en torno a la pieza de trabajo, el interior de la ventosa de vacío 7 se evacua al menos parcialmente, formando una cámara impelente de vacío de forma que la presión del aire ambiental sujeta el carro 1 contra la pieza de trabajo. La junta de faldón de escobilla 11 actúa como un sello entre la ventosa de vacío 7 y la pieza de trabajo, y es lo suficientemente flexible y/o está montada de forma lo suficientemente flexible, como para adaptarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo. Sin embargo, puesto que la junta que está formada esencialmente de una pluralidad de cerdas formando una junta imperfecta, de forma que el aire ambiental puede atravesar la junta -de forma controlada-, la fuerza de sujeción del carro 1 a la superficie no es tan grande como para impedir que las ruedas 15 muevan en el carro. Idealmente, la junta de faldón de escobilla 11 y la baja presión dentro de la ventosa de vacío 7 están diseñadas de forma que, cuando el carro necesita moverse, la fuerza total que sujeta el carro 1 en la pieza de trabajo no es mucho mayor que el peso del carro. Cuando el carro 1 está aproximadamente en la posición correcta, la evacuación de la ventosa de vacío 7 se incrementa, comprimiendo la junta de faldón de escobilla 11 y las unidades de suspensión 19, y trayendo la junta de faldón de caucho 13 en contacto con la superficie de la pieza de trabajo. La junta de faldón de caucho 13 es flexible, y/o está montada flexiblemente, de forma similar a la junta de faldón de escobilla 11, para adaptarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo. Sin embargo, la junta de faldón de caucho 13 es sustancialmente impermeable, de forma que la junta entre la ventosa de vacío 7 y la superficie de la pieza de trabajo es sustancialmente estanca; como resultado, el carro 1 se sujeta muy firmemente a la pieza de trabajo. La baja presión dentro de la ventosa de vacío 7 es controlable, al objeto de asegurar el carro 1 no se mueve por medio de las fuerzas, suplementarias a su propio peso, creadas por el posicionamiento fino de la herramienta 3, y más en concreto por la operación de la herramienta cuando está teniendo lugar la perforación.

Cuando el carro 1 se sujeta sobre la pieza de trabajo, la herramienta 3 y la broca 5 de perforación son posicionadas y orientadas con precisión mediante el medio de desplazamiento 25 y el medio de rotación 31, como se describirá ahora con referencia a la figura 2, que ilustra el carro 1 localizado sobre la superficie de un componente de aeronave 35, en posición aproximada para que se lleve a cabo una operación de perforación, e inmediatamente antes de que el carro 1 se sujete firmemente al componente 35.

Hay un proyector láser 37 posicionado para proyectar un rayo de radiación 39 sobre el componente 35, al objeto de proyectar una forma de cruz que define con precisión la posición en la que se requiere la operación de perforación. Puesto que al menos la parte frontal 9 de la ventosa de vacío 7 es transparente, la cruz se proyecta sobre la superficie del componente 35. La cruz aparece dentro del campo de visión de la cámara 27, que a continuación envía una señal al controlador 41 indicando que el carro 1 está aproximadamente posicionado.

Tras la recepción de esta señal, el controlador 41 envía señales que detienen el medio de accionamiento 17, y hacia una bomba de vacío 43 de alto flujo, baja presión, deteniendo así el desplazamiento del carro 1 e iniciando la evacuación incrementada de la ventosa de vacío 7, al objeto de sujetar el carro 1 firmemente al componente 35 (como se ha descrito arriba).

A continuación, el controlador 41 analiza la señal procedente de la cámara 27, para evaluar la localización precisa de la broca de perforación, en relación con la cruz láser proyectada sobre el componente, y envía señales a la unidad de control 33 para accionar el medio de desplazamiento 25, al objeto de posicionar con precisión la cabeza de la broca 5 de perforación en relación con la cruz proyectada, que está alineada de forma precisa sobre el punto en que se requiere una operación de perforación.

A continuación, el controlador 41 interroga a los sensores de normalización 29 (por claridad, no se describe ninguna conexión funcional entre el controlador 41 y el sensor de normalización 29) para determinar la orientación angular de la broca 5 de perforación, en relación con la superficie del componente; esta orientación medida es comparada con datos de orientación pre-programados en el controlador 41, que definen la orientación angular precisa de la perforación deseada, y el controlador 41 envía señales a la unidad de control 33, para accionar el medio de rotación 31 al objeto de orientar con precisión el ángulo de la broca 5 de perforación, en relación con la superficie a perforar.

Una vez que la broca de perforación está posicionada y orientada con precisión, el controlador 41 envía una señal a la unidad de control 33 para iniciar la operación de perforación, mediante activar la perforadora 3 y mover la perforadora 3 a lo largo del eje de la broca 5 de perforación según se produce la perforación, durante una distancia igual a la profundidad de perforación deseada.

En cualquier momento puede introducirse datos al controlador 41, por medio de un interfaz operativo 45.

Una vez ha sido descrita una realización específica de la invención, las personas cualificadas en el arte se concebirán inmediatamente numerosas modificaciones y variaciones. Por ejemplo, el controlador 41 y la bomba 43 pueden ser remotos, o bien estar unidos al carro 1 para hacerlo más compacto (y el controlador 41 y la unidad de control 33 pueden comprender una sola unidad de microprocesamiento integrada); el interfaz 45 puede comprender un teclado y además puede estar localizado sobre el carro 1, o puede comprender una conexión remota por infrarrojos o microondas, o similar.

La ventosa de vacío 7 descrita tiene la forma de una caja rectangular - esta podría ser de cualquier forma, siempre que tenga un borde circunferencial configurado al menos de forma poco rígida para adaptarse a la superficie de la pieza de trabajo; por ejemplo podría tener forma toroidal, con la operación de fabricación llevándose a cabo a través de la abertura central de esta, o podría comprender una pluralidad de pequeñas ventosas de vacío de cualquier forma. El sistema de vacío descrito podría complementarse mediante, o sustituirse con, cualquier medio capaz de proporcionar una fuerza atractiva variable, tal como un dispositivo electromagnético o incluso un sistema que utilice una disposición adhesiva liberable.

Si bien la realización ilustrada incorpora una perforadora para llevar a cabo una operación de perforación, la perforadora podría sustituirse por cualquier otra herramienta convencional para llevar a cabo otras operaciones de fabricación, u operaciones tales como soldar, verificar, pintar u otro tratamiento localizado.

El proyector láser 37 podría sustituirse por cualquier disposición de posicionamiento de precisión comparable, y todo el sistema podría automatizarse para requerir una mínima intervención del operador.

Claims (10)

1. Aparato para posicionar y sujetar una herramienta (3) en relación con una pieza de trabajo (35), que comprende un carro (1) para transportar la herramienta sobre la superficie de la pieza de trabajo (35), y medios (7, 9, 11, 13) para sujetar el carro (1) sobre la superficie de la pieza de trabajo, el medio de sujeción siendo conmutable selectivamente entre un estado de agarre flojo en el que el carro (1) se sujeta contra la superficie de la pieza de trabajo, mientras permanece en disposición de moverse en relación con esta, y un estado de agarre fuerte en el que el carro (1) se sujeta de forma sustancialmente fija a la superficie de la pieza de trabajo, para que la herramienta (3) en uso trabaje sobre esta, caracterizado porque el medio de sujeción está provisto con un primer medio (11) para adaptarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo (35) cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre flojo, y con un segundo medio (13) para adaptarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo (35) cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre fuerte.

2. Aparato acorde con la reivindicación 1, en el carro (1) comprende uno o más elementos (15) sujetos en contacto por fricción con la superficie de la pieza de trabajo, mediante el medio de sujeción, y adaptados, cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre flojo, para mover el carro (1) sobre la superficie de la pieza de trabajo (35).

3. Aparato acorde con la reivindicación 1 o la 2, en el que el carro (1) está adaptado para ajustarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo (35), inmediatamente adyacente a esta cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre flojo.

4. Aparato acorde con la reivindicación 1, 2 o 3, en el que el carro (1) está adaptado para ajustarse a la configuración superficial de la pieza de trabajo (35), inmediatamente adyacente a esta cuando el medio de sujeción está en el estado de agarre fuerte.

5. Aparato acorde con cualquier reivindicación precedente, que comprende medios para detectar la posición del carro (1) y/o de la herramienta (3) en relación con la pieza de trabajo (35), y un medio de dirección (41) adaptado para controlar el carro (1) al objeto de mover el carro (1) sobre la superficie de la pieza de trabajo, entre posiciones predeterminadas sobre esta.

6. Aparato acorde con cualquier reivindicación precedente, que comprende medios (27, 37) para detectar la posición de la herramienta (3) en relación con la superficie de la pieza de trabajo, y un medio (25) para mover al menos parte de la herramienta (3) en relación con el carro (1), a lo largo de al menos dos ejes ortogonales.

7. Aparato acorde con cualquier reivindicación precedente, que comprende un medio (29) para detectar la orientación angular de al menos parte de la herramienta (3) en relación con la superficie de la pieza de trabajo, y un medio (31) para hacer rotar al menos parte de la herramienta (3) al menos en torno a un eje, para ajustar la mencionada orientación angular.

8. Aparato acorde con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, cuando depende de la reivindicación 5, en el que el medio de dirección (41) está adaptado para controlar el desplazamiento y la rotación efectuados respectivamente por el medio de desplazamiento (25) y por el medio de rotación (31), de forma que la herramienta (3) alcanza una posición y/o una orientación predeterminadas, en relación con la superficie de la pieza de trabajo (35), y para accionar la herramienta (3).

9. Aparato acorde con la reivindicación 8, que comprende un controlador programable adaptado para controlar el medio de dirección (41) y para conmutar el medio de sujeción (7, 9, 11, 13) entre los estados de agarre flojo y fuerte al objeto de, automáticamente, transportar el carro (1) y posicionar y orientar la herramienta (3) entre localizaciones y orientaciones predeterminadas relativas a la superficie de la pieza de trabajo, y accionar la herramienta (3) al objeto de llevar a cabo sobre la pieza de trabajo (35) una o más operaciones de herramienta predeterminadas.

10. Aparato acorde con la reivindicación 9, en el que el controlador es programable al objeto de, automáticamente, llevar a cabo diferentes secuencias de operaciones de herramienta predeterminadas sobre una pieza de trabajo (35), y/o llevar a cabo diferentes secuencias de operaciones de herramienta predeterminadas sobre una variedad de diferentes piezas de trabajo.