ES2331290B1 - Dispositivo multifuncion y procedimiento de remachado automatico por control numerico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo multifunción y procedimiento de
remachado automático por control numérico.
El dispositivo cuenta con un robot (1) dotado de
un cabezal (3) provisto de una pluralidad de módulos monofunción
que efectúan sobre un punto de trabajo varias operaciones
consecutivas. El robot puede ser un robot articulado preciso, una
máquina cartesiana, un robot de cinemática paralela u otro,
mientras que los referidos módulos pueden situarse en el cabezal
transversalmente, longitudinalmente o matricialmente. El
procedimiento proporciona operaciones de taladrado, escariado y
avellanado de diferentes diámetros, verificación de calidad de
taladros, comprobación de espesor de piezas, aplicación de
sellante, selección y suministro de remache o bulón a instalar,
inserción del remache o bulón, remachado, verificación de
instalación del remache, limpieza, ajuste de tolerancia
aerodinámica y verificación de tolerancia aerodinámica.
Description
Dispositivo multifunción y procedimiento de
remachado automático por control numérico.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un
dispositivo multifunción y procedimiento de remachado automático
por control numérico, cuya finalidad esencial es facilitar la unión
mediante remaches de piezas metálicas, de fibra de carbono, de
vidrio u otras con tolerancias de fabricación muy estrictas tales
como las que se requieren en la industria aeroespacial, sin
descartarse no obstante otras aplicaciones.
Otros objetivos de la invención consisten en
superar limitaciones del estado de la técnica, de manera que la
invención sea posible en máquinas de cinemática paralela y en
sistemas de cinemática cartesiana eliminando la necesidad de
cabezales multifunción de gran peso, para obtener dispositivos más
sencillos y de menor coste.
En la fabricación de estructuras, la manera de
unir dos piezas para conseguir una única a efectos estructurales
puede conseguirse por diversos métodos, como son la soldadura, el
pegado, el remachado, etc. En el caso de la industria aeroespacial,
históricamente la mayor parte de las estructuras se han unido por
medio de remachado. En materiales metálicos esto es debido a la
necesidad de utilizar materiales ligeros como son las aleaciones de
aluminio de difícil soldabilidad. En el caso de materiales
compuestos (como por ejemplo fibra de carbono, de "kevlar" de
vidrio, "glare", etc.) en la creación de las primeras
subestructuras (como por ejemplo la unión de larguerillos a
revestimientos de alas o estabilizadores) esto puede conseguirse
por medio de métodos de pegado (como por ejemplo cocurado,
copegado, etc.) Sin embargo, estos métodos no son posibles en otro
tipo de estructuras, ya sea por imposibilidad de disponer de métodos
de fabricación adecuados a mayores dimensiones (como por ejemplo en
unión de revestimiento a larguero) o por ser los materiales a unir
de características disimilares (como por ejemplo la unión de
revestimiento de material composite o costilla metálica).
Por ello, el remachado de piezas para la
formación de subestructuras y de estructuras permanece actualmente
como un método típico de la industria aeroespacial.
Además, en dicha industria aeroespacial se
emplean cada vez más estructuras de mayor tamaño determinando
piezas con miles o decenas de miles de posiciones de remachado, por
lo que la automatización de las operaciones de remachado disminuye
grandemente los costes de producción.
En este sentido, la inclusión de operaciones
gobernadas por sistemas de control numérico permite obtener
procesos de fabricación altamente rentables. Debido a la gran
cantidad de puntos sobre los que programar las tareas a realizar
por el sistema, el método óptimo de programación es el llamado
"off-line", en el que se programa mediante una
estación de trabajo y de acuerdo al modelo gráfico tridimensional
de la pieza asistido por ordenador sin necesidad de tener una pieza
especímen real.
Debido a las estrictas tolerancias de
fabricación típicas de la industria aeroespacial, el remachado
requiere de técnicas muy sofisticadas, o bien la fabricación de
útiles de muy alta precisión para la realización de las tareas de
taladrado y remachado de manera manual o semiautomática (con el
consiguiente incremento en tiempo de terminación de las piezas) o
mediante sistemas automáticos que requieren una altísima precisión
(con el consiguiente incremento en el coste de las
instalaciones).
Asimismo, la cantidad de
micro-operaciones a realizar para un correcto
remachado, como son el taladrado a una muy estricta tolerancia (en
diámetro, en perpendicularidad a la superficie, en posicionado,
etc.), la aplicación de sellante, la verificación del espesor a
unir, así como la diversidad dentro de una misma pieza de
diámetros, espesores y tipos de remaches, hacen que la
automatización requiera de sistemas multifunción, capaces de
realizar todas estas micro-operaciones una vez
posicionado sobre un punto. La solución más frecuente a este
problema pasa por la creación de sistemas con cabezales
multifunción muy complejos, con multitud de movimientos propios
dentro del mismo cabezal y por tanto de gran peso.
Típicamente, los sistemas automáticos utilizados
actualmente consisten en sistemas masivos de alta precisión (del
orden de micras) y muy alto coste. Ejemplos de este tipo de
sistemas son máquinas herramienta de 5, 6 o más ejes de cinemática
cartesiana (como por ejemplo máquinas tipo "pórtico",
"gantry", "columna", etc.) sobre las que se dispone un
cabezal multifunción con movimientos propios y de gran peso. Para
poder mover con suficiente precisión y repetitividad estos
cabezales de gran peso se hacen necesarias máquinas de gran peso y
rigidez. Así, la Patente
ES 2155330 (Número de solicitud 009800941) y referida a un "Proceso e instalación de remachado para la construcción de alas y estabilizadores de aviones" presenta inconvenientes relativos a que solo es válida para máquinas de tipo "gantry" o "pórtico".
ES 2155330 (Número de solicitud 009800941) y referida a un "Proceso e instalación de remachado para la construcción de alas y estabilizadores de aviones" presenta inconvenientes relativos a que solo es válida para máquinas de tipo "gantry" o "pórtico".
Los sistemas automatizados característicos de
otras industrias, como son por ejemplo los robots antropomórficos
en la industria de la automoción, no son aplicables por sus
limitadas características de precisión (del orden de milímetros) y
repetitividad, así como por la escasa carga de pago (payload), lo
que los hace incapaces de posicionar precisa y repetitivamente
cabezales multifunción de gran o incluso de mediano peso. Además,
este tipo de robots no admiten una programación lo suficientemente
precisa por metodología "off-line", por lo que
se programan generalmente mediante "teaching" o enseñando
sobre un especímen las posiciones de trabajo. En el caso de una
pieza aeroespacial, debido a la gran cantidad de posiciones a
programar esto se hace inviable tanto técnica como
económicamente.
Solo muy recientemente se están empezando a
utilizar robots antropomórficos, a los que para suplir su falta de
precisión intrínseca se les añaden sistemas de medida, de
compensación de temperatura, etc., pero siempre consiguiendo unas
precisiones (del orden de décimas de milímetro) que son menores que
las conseguidas por máquinas tradicionales del tipo de las
máquinas-herramienta por control numérico. Estos
sistemas, debido a su alta complicación, dificultad de calibración
y puesta a punto, así como por el alto coste asociado a todos los
sistemas periféricos necesarios para conseguir las precisiones
requeridas, quedan por el momento restringidos a aplicaciones muy
concretas, siendo la solución que aportan no extrapolable a la
mayoría de aplicaciones de taladrado y remachado automáticos en la
industria aeronáutica o aeroespacial.
Una situación intermedia respecto de los
sistemas descritos se encuentra determinada por las máquinas de
cinemática paralela, que permiten, debido a su precisión del orden
de centésimas (mayor que la de los robots articulados e incluso que
la de los robots articulados mejorados), realizar operaciones
precisas con cabezales de mayor peso que los des-
critos para los robots antropomórficos, pero siendo de menor coste que los de una máquina de cinemática cartesiana.
critos para los robots antropomórficos, pero siendo de menor coste que los de una máquina de cinemática cartesiana.
El problema fundamental de los sistemas actuales
de remachado automático mediante cabezales multifunción gobernados
por control numérico consiste en el excesivo peso necesario para su
construcción.
Mediante la patente con número de solicitud P
200401154 se superan ciertas limitaciones en los movimientos
necesarios a realizar por la correspondiente máquina de remachado,
pero se dan inconvenientes relativos a que elimina la necesidad de
accionamientos tipo revolver, pero no accionamientos lineales
(mediante cilindros neumáticos o servoaccionados), ni de la
combinación de dichos accionamientos lineales.
Por otra parte, cuando se intenta realizar un
proceso de remachado automático se plantean problemas relativos a
conseguir de manera rentable aunar en un mismo proceso el remachado
automático de piezas que incluyen una gran variedad de diámetros y
largos de un mismo tipo de remaches, así como diversidad de tipos
de remaches, y mayormente cuando las tolerancias son muy estrictas,
como es el caso de la industria aeroespacial. Históricamente, el
remachado se lleva a cabo después de realizar el taladrado y tras
realizar una fase completamente manual, en la que se separan las
piezas que han sido taladradas para realizar operaciones de
limpieza, eliminación de rebabas, aplicación de diferentes tipos de
sellante (por ejemplo de interposición) y de suplementos (para
eliminar holguras entre las piezas a remachar).
Los sistemas de remachado automático actuales
suelen caracterizarse por basarse en un sistema portante (de altas
o muy altas precisiones y repetitividades o basado en un robot
antropomórfico con precisiones y repetitividades mejoradas mediante
sistemas auxiliares) sobre el que se coloca un cabezal multifunción
con movimientos (rotatorios, tipo revolver, lineales o
combinaciones de estos) propios, de tal modo que el sistema
posicionador coloca el cabezal en una posición cercana al punto de
trabajo y permanece fijo durante la realización de todas las
micro-operaciones del ciclo de remachado, siendo el
propio cabezal el que mediante los accionamientos presenta los
diferentes módulos al punto de trabajo. Cabezales de este tipo, con
mecanismos multifunción y mecanismos rotatorios son por ejemplo los
descritos en las patentes US 2002173226 "Multispindle end
effector", US 2003232579 "Multi-spindle end
effector", WO 02094505 "Multi-spindle end
effector" y EP 0292056 "Driving mechanism and manipulator
comprising a such a driving mechanism". Este tipo de cabezales
necesita de sistemas de accionamiento lineales, rotatorios o
combinación de ambos, de monitorización y control de gran
precisión, con materiales de gran calidad y poco o nulo desgaste
dentro de la vida útil del cabezal, además de suponer un incremento
importante en el peso y la complejidad del sistema, por lo que la
mantenibilidad y fiabilidad suele resentirse notablemente. Debido a
todo esto, el cabezal multifunción puede llegar a suponer un coste
mayor que el del propio sistema de posicionado. Por otra parte,
esta complejidad en los cabezales provoca que al ser estos de gran
peso, a veces cercanos a la media tonelada, las prestaciones en
cuanto a precisión y repetitividad del sistema posicionador se vean
mermadas de manera muy importante.
Por otra parte, hay Patentes de diferentes
máquinas/cabezales de CNC de empresas tales como Brotje, Gemcor,
Electroimpact, Alema, HydroControl y otras de las que entendemos
que no presentan los rasgos característicos de la presente
invención.
Para lograr los objetivos y evitar los
inconvenientes que se indican en anteriores apartados, la invención
consiste en un dispositivo multifunción y procedimiento de
remachado automático por control numérico, donde el dispositivo es
aplicable a la unión mediante remaches de piezas metálicas, de
fibra de carbono, de vidrio u otras con tolerancias de fabricación
muy estrictas tales como las que se requieren en la industria
aeroespacial; presentando el dispositivo una máquina o robot con
sistema posicionador de alta precisión, movida por control numérico
y dotada de un cabezal que se aplica a las piezas a tratar.
Novedosamente, según la invención, el
dispositivo de la misma presenta en el referido cabezal una
pluralidad de módulos monofunción que efectúan sobre un mismo punto
de trabajo varias operaciones consecutivas, de manera que dichos
módulos monofunción son presentados al referido punto de trabajo
por el aludido sistema posicionador; estando constituido el sistema
posicionador por una máquina cartesiana de control numérico
(gantry, pórtico, en C, u otra), por una máquina o robot de
cinemática paralela, por un robot articulado preciso, o por una
máquina o robot con precisión y repetitividad suficientes para
aplicarse a grandes estructuras de estrictas tolerancias; en tanto
que los diferentes módulos monofunción se disponen sobre un chasis
que va unido de manera rígida y precisa a la brida de unión del
sistema posicionador, colocándose dichos módulos sobre el chasis
transversalmente, longitudinalmente, de manera matricial o
adaptándose a las limitaciones de accesibilidad impuestas por la
pieza a unir o el utillaje de amarre de ésta.
Según una realización preferente de la
invención, los distintos módulos monofunción disponen de un
mecanismo propio que los aleja o acerca a la pieza a tratar y que
puede, en algún caso, ser sustituido por el propio avance
proporcionado por el sistema posicionador por control numérico;
siendo dicho mecanismo independiente para cada módulo, de actuación
conjunta para todos los módulos o independiente para diversas
agrupaciones de módulos.
Según la realización preferente de la invención,
el dispositivo de la misma cuenta con una programación de rutina
de trabajo que se realiza mediante técnicas de programación "off
line", que evitan programar el sistema enseñándoles sobre una
pieza especímen real las tareas a realizar, y de manera que la
totalidad de los movimientos definidos durante el proceso de
remachado (incluyendo los del sistema posiconador y los de cada
módulo monofunción) son gobernados por un mismo control
numérico.
El procedimiento de la presente invención emplea
el dispositivo de la invención descrito anteriormente, y entre las
operaciones consecutivas que se aludieron anteriormente facilita
las siguientes:
- Operaciones de taladrado escariado y
avellanado de diferentes diámetros;
- verificación de la calidad del taladrado;
- comprobación de espesor de pieza;
- aplicación de sellante en el taladro y/o el
remache a instalar;
- selección y suministro del remache o bulón a
instalar;
- inserción del remacho o bulón;
- remachado;
- verificación de la correcta instalación del
remache;
- limpieza;
- operaciones de ajuste de tolerancia
aerodinámica;
- verificación de tolerancia aerodinámica.
Según el procedimiento de la invención, se ha
previsto que se realicen sobre un mismo punto de trabajo las
operaciones de taladrado, escariado, avellanado, sellado y
remachado antes de pasar al siguiente punto de trabajo.
Según el procedimiento de la invención, en un
punto de trabajo dado se asegura el correcto embridado de piezas a
unir mediante una fijación instalada en una posición adyacente o lo
suficientemente cercana, siendo dicha fijación instalada bien
durante una fase de premontaje previa al procedimiento o bien de
manera automática por el dispositivo correspondiente al
procedimiento.
Con la estructura que se ha descrito, la
invención presenta las ventajas que se describen a
continuación:
La invención elimina la necesidad de movimientos
lineales o la combinación de estos con movimientos rotatorios en
el correspondiente cabezal, incidiendo así en la disminución de
peso del cabezal de remachado.
Mediante la invención se puede prescindir de la
necesidad de actuar, motorizar y controlar los movimientos de
presentación de cada módulo monofunción, ya sea mediante
accionamientos giratorios, lineales o combinación de estos.
Con ello se reduce el peso necesario para la
construcción del cabezal, de manera que no son necesarias máquinas
de muy alto payload, ni tampoco son necesarios en máquinas tales
como las máquinas de cinemática paralela los sistemas de mejora de
precisión, de manera que la invención permite el remachado
automático sobre plataformas robotizadas mediante
máquina-herramienta de control numérico
convencional de muy alta precisión, máquina- herramienta de control
numérico convencional de precisión standard, máquina cinemática
paralela o en general cualquier sistema robotizado o controlado por
control numérico con precisión y repetitividad suficiente.
Mediante la simplificación de requerimientos que
aporta la presente invención, se permite asimismo reducir el
número de accionamientos necesarios, reducir los costes unitarios
del sistema de remachado automático, haciéndolo más eficiente en
términos económicos que los sistemas tradicionales de remachado
automático, y mejorando altamente la fiabilidad y mantenibilidad al
reducirse el número de accionamientos y por tanto el número de
elementos susceptibles de sufrir fallo o mal función a lo largo de
la vida útil del dispositivo.
Por tanto, las principales ventajas que aporta
la presente invención consisten en eliminar la necesidad de una
arquitectura robótica de muy altas precisiones, disminuir el peso
del cabezal y por tanto permitir su uso con máquinas de control
numérico tradicionales, tales como las "gantry",
"pórtico", en "C", u otras pero sin limitarse a ellas, de
manera que también se pueden utilizar máquinas de cinemática
paralela y robots articulados precisos. Además, mediante la
invención se elimina la necesidad de accionamientos propios en cada
módulo y de mecanismos de cambio de módulo, aumento de fiabilidad y
mantenibilidad, disminuyendo los costes del dispositivo.
Por otra parte, mediante la invención, se
elimina la necesidad de separar las piezas tras el taladro, ya que
se asegura la correcta y firme sujeción entre piezas y por tanto
se minimizan las rebabas y virutas producidas durante el taladrado
mediante el remache instalado anteriormente por el dispositivo de
la invención. Al permitir dicho dispositivo instalar remaches de
diferentes diámetros y largos, siempre se tendrá la certeza de que
en una posición de trabajo habrá siempre una posición lo
suficientemente cercana o bien un remache o fijación temporal
proveniente de una fase de premontaje, o bien un remache instalado
automáticamente por el dispositivo, lo cual asegura la firme
sujeción entre las placas a remachar.
Así, se pueden emplear diferentes tipos de
remaches y se puede conseguir un proceso en el que se realice el
remachado automático de piezas en las que la variedad de tipos,
diámetros y largos de remache sea importante, y todo ello sin
necesidad de realizar paradas para efectuar cambios de
herramientas, de módulos, etc. que incrementarían los tiempos de
ciclos y por tanto mermarían la rentabilidad económica del
procedimiento.
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención.
Figuras 1 a 4.- Representan respectivas vistas
esquemáticas y en perspectiva de cuatro dispositivos realizados
según la presente invención y que emplean el procedimiento de la
misma.
Figuras 5 a 7.- Representan respectivas vistas
en planta y esquemáticas de tres posibilidades para un cabezal
existente en cualquiera de las anteriores figuras 1 a 4.
Seguidamente se realiza una descripción de un
ejemplo de la invención haciendo referencia a la numeración
adoptada en las figuras.
Así, el dispositivo y procedimiento del presente
ejemplo, se aplican a la unión de piezas 4 mediante remaches en la
industria aeroespacial, presentando el dispositivo una máquina o
robot 1, 5, 6, 7 movida por control numérico, que se puede
desplazar en unos raíles 2 y que cuenta con un cabezal 3 dotado de
una pluralidad de módulos monofunción 8 que efectúan sobre un mismo
punto de trabajo varias operaciones consecutivas, de manera que los
módulos 8 son presentados al referido punto de trabajo por el
correspondiente sistema posicionador.
La referida máquina o robot consiste en una
máquina gantry 1 en la figura 1, en una máquina de columna 5 en la
figura 2, en una máquina cinemática paralela 6 en la figura 3 y en
un robot antropomórfico 7 en la figura 4.
En cualquiera de esos cuatro casos, el cabezal 3
presenta un chasis 9 que se une mediante una muñeca 10 al sistema
portante, tal y como se representa en las figuras 5 a 7.
Los módulos monofunción 8 del cabezal 3 pueden
disponerse en este de manera transversal, de manera longitudinal, o
de manera matricial, según muestran respectivamente los figuras 5,
6 y 7.
El dispositivo del presente ejemplo, según el
procedimiento del mismo, puede realizar varias micro- operaciones
sobre una misma posición de trabajo como por ejemplo operaciones de
taladrado, escariado y avellanado de diferentes diámetros,
verificación de la calidad del taladro, comprobación del espesor de
las piezas, aplicación de sellante en el taladro y/o en el remache
a instalar, selección y suministro del remache o bulón a instalar,
inserción del remache o bulón, remachado, verificación de la
correcta instalación del remache, limpieza, operaciones de ajuste
de tolerancia aerodinámica, operaciones de verificación de
tolerancia aerodinámica, u otras.
Según el presente ejemplo, las referidas
micro-operaciones se realizan mediante el cabezal 3
que se encuentra gobernado por control numérico multifuncional,
presentando capacidad para instalar remaches de diferentes largos y
diámetros sin necesidad de realizar cambios de ninguna pieza y/o
adaptador en el sistema, y en el que los diferentes módulos 8
encargados de realizar cada micro-operación no
necesitan accionamientos propios para ser presentados al punto de
trabajo, sino que es la propia máquina-herramienta
de control numérico convencional, máquina cinemática paralela o en
general cualquier sistema robotizado o controlado por control
numérico con precisión y repetitividad suficiente la que realiza
los movimientos de presentación de cada módulo 8 al punto de
trabajo, máquinas tales como las ilustradas en las figuras 1 a 4 y
referenciadas como 1, 5, 6 y 7.
El procedimiento del presente ejemplo permite la
realización de remachados automáticos en piezas típicas de la
industria aeroespacial mediante la instalación de remaches ciegos
(de una sola o varias piezas y accionamiento e instalación por un
único lado de la estructura, como son por ejemplo -pero no
limitándose a- los cubiertos por las Patentes US5816761, US4457652,
US4967463, US4747202, y norma EN6122 y familia), o remaches de dos
piezas de bulones y collares de cierre (como son por ejemplo -pero
no limitándose a- collares frangibles tipo Hi-LOK o
Hi-LITE o de embutición tipo LOCKBOLT o los
cubiertos por las Patentes US4221152, US4198895, US4325418,
US4472096, US3915053, US2882773, US2927491, US2940495, US3027789,
US3138987, US3390906).
El dispositivo y procedimiento del presente
ejemplo permiten tolerancias muy estrictas y posibilitan la unión
de piezas mediante remaches, pudiendo ser las piezas metálicas, de
composite, de fibra de carbono, de "kevlar", de vidrio,
"glare", otras, o combinaciones de los anteriores
materiales.
En el presente ejemplo se ha previsto un
mecanismo de acercamiento o alejamiento de los módulos 8 para
evitar que durante la operación de un módulo 8 otro que no se esté
utilizando colisione con la pieza 4 o el utillaje de amarre de
ésta. Este mecanismo puede ser neumático, eléctrico o de cualquier
tipo comunmente utilizado, y según el caso no necesitará ser de
gran precisión en el avance, por ejemplo en el caso de aplicación a
un módulo de aplicador de sellante. En otros casos, dicho mecanismo
puede ser sustituido por el propio avance proporcionado por el
sistema posicionador por control numérico, obteniendo así en el
avance las mismas características de precisión y repetitividad que
las propias del sistema posicionador. Este puede ser el caso de,
por ejemplo, el avance de un electrohusillo de taladrado. Por otra
parte, un mismo mecanismo de avance puede ser utilizado para uno o
más módulos 8 alternativamente, incidiendo así en la reducción de
elementos, peso, complejidad, coste, mantenibilidad, etc. El avance
de los módulos 8 será en cualquier caso gobernado siempre por medio
del control numérico que rige tanto los movimientos del sistema
posicionador como los de los módulos 8.
Cada módulo 8 puede ser monofunción, en el
sentido de que realiza una micro-operación dentro
del ciclo de trabajo, pero no tiene porque estar limitado a un tipo
concreto de remache. Por ejemplo, el módulo de aplicación de
sellante sobre la caña del remache o sobre el agujero
correspondiente se limitará a realizar la
micro-operación de aplicar el sellante, pero no
necesita ningún cambio externo, manual o automático, para aplicar
sellante sobre taladros de diferentes diámetros.
El sistema posicionador sobre el que se dispone
el cabezal 3 del presente ejemplo, posicionará a dicho cabezal 3
sobre el punto a realizar el ciclo completo, y además dentro de
cada micro-operación presentará a cada módulo 8 al
punto de trabajo.
Por ser el dispositivo de la presente invención
de bajo peso, el correspondiente sistema posicionador no necesita
ser masivo, permitiendo así, al ser más ligero, incorporar más
módulos 8 que realicen más operaciones sobre el punto de trabajo,
mejorando las prestaciones de remachado basadas en arquitecturas de
posicionadores masivos.
Según el presente ejemplo, el dispositivo de la
invención puede efectuar el procedimiento de la misma de la
siguiente manera:
- Fase previa en la que de manera manual o
automática se preparan las piezas a remachar, aplicando sellante de
interposición y suplemento si fueran necesarios, uniéndose
mediante fijaciones temporales o definitivas en un tanto por ciento
tal que se asegure un correcto embridado inicial de las piezas a
remachar, y posterior colocación de la pieza sobre un utillaje.
- El sistema posicionador irá presentando
consecutivamente sobre un mismo punto los diferentes módulos del
sistema de cabezal multifunción, realizando cada uno de los
diferentes módulos 8 su función.
- Una vez finalizadas las operaciones sobre un
mismo punto de trabajo, el posicionador desplazará el sistema de
remachado automático a la siguiente posición de trabajo. En esta se
asegurará el correcto embridado de las piezas a unir mediante una
fijación instalada en una posición adyacente. Dicha fijación será
instalada o bien durante la fase previa del proceso o bien de
manera automática por el dispositivo de la presente invención.
- El procedimiento será posible en la medida en
que el dispositivo sea capaz de admitir una variedad de remaches a
instalar (tipo, diámetro, largo, etc.), y esto será posible ya que
el cabezal 3 al ser de menor peso puede incluir nuevos módulos 8
que permitan ampliar los tipos de remaches que instala. Al poder
instalar una mayor variedad de remaches, durante el proceso se
asegura que el sistema siempre pueda remachar, por lo que siempre
se tendrá la certeza de que en una posición de trabajo habrá
siempre en una posición lo suficientemente cercana o bien un
remache o fijación temporal proveniente de una fase de premontaje o
bien un remache instalado automáticamente por el dispositivo, lo
cual asegura la firme sujeción entre las placas a remachar.
- Una vez realizada la instalación automática de
los remaches, se podrá realizar una inspección de los remaches
instalados, mediante un módulo de verificación instalado en el
cabezal 3. Esta función también podrá realizarse tras la
instalación de cada remache y previamente a la instalación del
remache siguiente.
Así, se obtiene un procedimiento cuya
realización es sencilla y que no depende de si la variedad de
remaches a instalar es pequeña o grande, facilitando el montaje de
estructuras de gran tamaño y estrictas tolerancias como las típicas
de la industria aeroespacial. Al asegurarse el correcto embridado
durante el taladrado, se asegura que en el interfaz de las
distintas piezas a unir no se generen virutas o polvo de material
composite, eliminando la necesidad de separar las piezas para
limpiarlas. Se evita pues tener que añadir un paso extra al
proceso, lo que redunda en una importante reducción del coste de
fabricación.
Además, según el presente ejemplo, las
programaciones de rutinas de trabajo que se emplean utilizan
técnicas de programación "off-line" que no
requieren programar a los sistemas enseñándoles sobre una pieza
especímen real las tareas a realizar.
Claims (6)
1. Dispositivo multifución de remachado
automático por control numérico, aplicable a la unión mediante
remaches de piezas metálicas, de fibra de carbono, de vidrio u
otras con tolerancias de fabricación muy estrictas tales como las
que se requieren en la industria aeroespacial; presentando el
dispositivo una máquina o robot (1, 5, 6, 7) con sistema
posicionador de alta precisión, movida por control numérico y
dotada de un cabezal (3) que se aplica a las piezas a tratar (4);
caracterizado porque dicho cabezal (3) presenta una
pluralidad de módulos monofunción (8) que efectúan sobre un mismo
punto de trabajo varias operaciones consecutivas de manera que
dichos módulos monofunción (8) son presentados al referido punto de
trabajo por el aludido sistema posicionador; estando constituido el
sistema posicionador por una máquina cartesiana de control numérico
(gantry, pórtico, en "C" u otra), por una máquina o robot de
cinemática paralela, por un robot articulado preciso, o por una
máquina o robot con precisión y repetitividad suficientes para
aplicarse a grandes estructuras de estrictas tolerancias; en tanto
que los diferentes módulos monofunción (8) se disponen sobre un
chasis (9) que va unido de manera rígida y precisa a la brida de
unión del sistema posicionador, colocándose dichos módulos (8)
sobre el chasis (9) transversalmente, longitudinalmente, de manera
matricial, o adaptándose a las limitaciones de accesibilidad
impuestas por la pieza a unir o el utillaje de amarre de ésta.
2. Dispositivo multifución de remachado
automático por control numérico, según reivindicación 1,
caracterizado porque los diferentes módulos (8) disponen de
un mecanismo propio que los aleja o acerca a la pieza a tratar (4)
y que puede, en algún caso, ser sustituido por el propio avance
proporcionado por el sistema posicionador por control numérico;
siendo dicho mecanismo independiente para cada módulo (8), de
actuación conjunta para todos los módulos (8), o independiente para
diversas agrupaciones de módulos (8).
3. Dispositivo multifución de remachado
automático por control numérico, según reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque cuenta con una programación de rutina
de trabajo que se realiza mediante técnicas de programación
"off-line", que evitan programar al sistema
enseñándole sobre una pieza especímen real las tareas a realizar,
de manera que la totalidad de los movimientos definidos durante el
proceso de remachado (incluyendo los del sistema posicionador y los
de cada módulo monofunción) son gobernados por un mismo control
numérico.
4. Procedimiento, que emplea el dispositivo
reivindicado anteriormente, caracterizado porque entre las
referidas operaciones consecutivas se encuentran:
- Operaciones de taladrado, escariado y
avellanado de diferentes diámetros;
- verificación de la calidad del taladrado;
- comprobación de espesor de pieza;
- aplicación de sellante en el taladro y/o el
remache a instalar;
- selección y suministro del remache o bulón a
instalar;
- inserción del remacho o bulón;
- remachado;
- verificación de la correcta instalación del
remache;
- limpieza;
- operaciones de ajuste de tolerancia
aerodinámica;
- verificación de tolerancia aerodinámica.
5. Procedimiento, según la reivindicación 4,
caracterizado porque se realizan sobre un mismo punto de
trabajo las operaciones de taladrado, escariado, avellanado, sellado
y remachado antes de pasar al siguiente punto de trabajo.
6. Procedimiento, según reivindicación 4,
caracterizado porque en un punto de trabajo dado se asegura
el correcto embridado de piezas a unir mediante una fijación
instalada en una posición adyacente o lo suficientemente cercana,
siendo dicha fijación instalada bien durante una fase de premontaje
previa al procedimiento o bien de manera automática por el
dispositivo correspondiente al procedimiento.
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