ES2333064T3 - Procedimiento para el ensamblaje por remachado de chapas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de ensamblaje por remachado de chapas (80), que comprende una etapa de taladrado de un agujero a través de dichas chapas (80), seguida de una etapa de colocación de un remache en el agujero taladrado, llevándose a cabo la etapa de taladrado de un agujero suministrando un valor especificado de velocidad de avance de una herramienta (17) de taladrado, así como un valor especificado de velocidad de rotación de esta herramienta (17), caracterizado porque se pone en práctica además una etapa previa de determinación de una información sobre la rigidez local de las chapas (Info_rigidez) a nivel de dicho agujero que debe taladrarse, dependiendo dichos valor especificado de velocidad de avance y valor especificado de velocidad de rotación de la herramienta (17) de dicha información sobre la rigidez local de las chapas (Info_rigidez), y porque dicha etapa de determinación de una información sobre la rigidez local de las chapas (Info_rigidez) a nivel del agujero que debe taladrarse se realiza llevando a cabo una operación de fijación, encaminada a hundir un sistema (8) de pisador en las chapas (80) a nivel de dicho agujero que debe taladrarse, estando el sistema (8) de pisador destinado a ser atravesado por la herramienta (17) de taladrado durante la operación ulterior de taladrado.
Description
Procedimiento para el ensamblaje por remachado
de chapas.
La presente invención se refiere con carácter
general al campo del ensamblaje por remachado de chapas o
estructuras metálicas delgadas, técnica que está ampliamente
extendida en las actividades de construcciones aeronáuticas.
En efecto, la invención encuentra aplicación
especial, aunque no limitativa, en el campo del ensamblaje
robotizado por remachado de chapas de aeronaves que presentan una
superficie de taladrado/remachado de curvatura pronunciada, como,
por ejemplo, el borde de ataque de un plano de sustentación, o bien
de menor curvatura, como un panel de fuselaje de aeronave.
En la técnica anterior, ilustrada por ejemplo
por el documento US-A-4745557, los
procedimientos de ensamblaje por remachado de chapas suelen ponerse
en práctica realizando sucesivamente una etapa de taladrado de un
agujero a través de las chapas que deben ensamblarse, y luego una
etapa de colocación de un remache en el agujero taladrado, pudiendo
repetirse esta combinación de etapas tantas veces como sea necesario
en diferentes puntos en las
chapas.
chapas.
Este tipo de procedimiento, que dado el caso se
puede llevar a cabo con la ayuda de un utillaje único que incorpora
a la vez un sistema de taladrado y un sistema de remachado, hasta la
fecha nunca se ha mostrado plenamente satisfactorio en cuanto a la
calidad de los agujeros y/o de los bordes avellanados, en particular
en el campo del ensamblaje de chapas constitutivas de un borde de
ataque de un plano de sustentación de aeronave. A este respecto,
conviene señalar que estos bordes avellanados están previstos para
alojar la cabeza del remache situado en su agujero
correspondiente.
correspondiente.
En efecto, sea cual sea el tipo de utillaje
empleado, se ha comprobado que la puesta en práctica de estos
procedimientos de ensamblaje no permitía garantizar de forma clara
la formación de un agujero perfectamente circular y/o de un borde
avellanado regular en las chapas destinadas a ensamblaje.
La invención tiene pues por objetivo proponer un
procedimiento para el ensamblaje por remachado de chapas que
solvente los problemas anteriormente mencionados y relativos a las
realizaciones de la técnica anterior.
Ello se lleva a cabo gracias al objeto de la
reivindicación 1 que se adjunta.
Así, tomando en cuenta una información sobre la
rigidez local de las chapas para controlar la operación de
taladrado de un agujero, que, de forma convencional aunque no
limitativa, comprende la realización de ese agujero, así como
preferentemente la de un borde avellanado destinado al alojamiento
de la cabeza del remache, es entonces posible garantizar
ventajosamente la formación de un agujero perfectamente circular y
de un borde avellanado regular en un extremo de este último.
Efectivamente, la corrección de los valores especificados de
velocidad de avance y de velocidad de rotación de la herramienta en
función de la rigidez de las chapas en el punto concreto en el que
se realiza posteriormente el taladrado atenúa considerablemente, e
incluso elimina completamente, los problemas encontrados en la
técnica anterior, tales como la ovalización del agujero, la
delaminación del material compuesto, las rebabas en forma de cráter
a la salida del agujero, o también la obtención de una superficie
rugosa no deseada. En efecto, los valores especificados precitados
se corrigen con la información local acerca de la rigidez,
determinada gracias a una operación de fijación, a fin de que el
empuje originado por la herramienta sobre las chapas durante el
taladrado no provoque una ruptura de contacto entre el sistema de
pisador y estas mismas chapas.
Con preferencia, la etapa de determinación de
una información sobre la rigidez local de las chapas Info_rigidez a
nivel del agujero que debe taladrarse se realiza llevando a cabo una
operación de fijación orientada a hundir un sistema de pisador en
las chapas a nivel del agujero que debe taladrarse por una distancia
de fijación D_fijación que alcanza un valor final D_fijación_final
al final de la operación de fijación, operación durante la cual se
determina periódicamente el valor de una fuerza de resistencia de
las chapas a la fijación F2, resultante del hundimiento del sistema
de pisador en las chapas, con el fin de determinar un valor de
fuerza de resistencia de las chapas al final de la fijación
F2_final, al final de la operación de fijación. Se señala que la
reactualización del valor de esta fuerza F2 durante la operación de
fijación, que permite en particular realizar un seguimiento de la
evolución de la misma, se puede hacer por ejemplo cada 5 min.
Por otro lado, el hecho de seguir asimismo con
precisión la distancia de desplazamiento del sistema de pisador
durante la operación de fijación, llamada distancia de fijación,
D_fijación, permite, gracias al valor final D_fijación_final,
conocer la posición real de las chapas sometidas a tensión al final
de la operación de fijación y, por tanto, llevar a cabo un borde
avellanado que cuente exactamente con la profundidad deseada.
Con preferencia, la determinación del valor de
la fuerza de resistencia de las chapas a la fijación F2 se realiza
determinando el valor de la potencia motriz absorbida P2_absorbida
por el sistema de pisador al hundirse en las chapas, convirtiéndose
a continuación este valor de la potencia motriz absorbida
P2_absorbida, mediante un convertidor, con el fin de obtener el
valor de la fuerza de resistencia de las chapas a la fijación
F2.
Con preferencia, la operación de fijación
termina cuando la fuerza de resistencia de las chapas a la fijación
F2 determinada ha alcanzado un valor objetivo F2_objetivo, o cuando
la distancia de fijación D_fijación ha alcanzado un valor objetivo
D_fijación objetivo.
Todavía con carácter preferente, la etapa de
determinación de una información sobre la rigidez local de las
chapas Info_rigidez a nivel del agujero que debe taladrarse se
realiza llevando a cabo además, con anterioridad a la puesta en
práctica de la operación de fijación, una operación de puesta en
contacto del sistema de pisador sobre las chapas a nivel del
agujero que debe taladrarse, operación durante la cual se determina
periódicamente el valor de una fuerza de resistencia de las chapas
a la puesta en contacto F1, resultante del hundimiento del sistema
de pisador en las chapas, con el fin de determinar un valor de
fuerza de resistencia de las chapas al final de la puesta en
contacto F1_final, al final de la operación de puesta en
contacto.
En tal caso, se prevé entonces que la operación
de fijación comience hallándose el sistema de pisador en una
posición tal como la ocupada al final de la operación de toma de
contacto, marcando un tiempo de parada entre las dos operaciones
sucesivas.
Con preferencia, la información sobre la rigidez
local de las chapas Info_rigidez se obtiene relacionando, por una
parte, la diferencia entre el valor de la fuerza de resistencia de
las chapas al final de la fijación F2_final y el valor de la fuerza
de resistencia de las chapas al final de la puesta en contacto
F1_final y, por otra parte, el valor final de la distancia de
fijación D_fijación_final. No obstante, se señala que esta
información se podría obtener de forma alternativa, sin salir del
ámbito de la invención, relacionando el valor de la fuerza de
resistencia de las chapas al final de la fijación F2_final y el
valor final de la distancia de fijación D_fijación_final.
Por otro lado, también se prevé preferentemente
que el valor especificado de velocidad de avance y el valor
especificado de velocidad de rotación de la herramienta dependen
asimismo de la naturaleza del material de las chapas que se van a
ensamblar y del tipo de herramienta de taladrado empleada.
Todavía con carácter preferente, durante la
etapa de taladrado del agujero, se determina periódicamente el
valor de una fuerza de resistencia de las chapas F3, resultante del
apoyo del sistema de pisador sobre las chapas, y este último se
compara con un valor mínimo F3_mín, a fin de ordenar una disminución
del valor especificado de velocidad de avance de la herramienta de
taladrado cuando se detecta que el valor de esta fuerza de
resistencia de las chapas F3 es inferior a dicho valor mínimo F3
mín, fijado por ejemplo en 5 N.
Así, esta seguridad suplementaria, añadida a la
resultante del ajuste previo de las velocidades de rotación y de
avance de la herramienta, en función de la información sobre la
rigidez local, permite refrenar el motor de avance de la
herramienta con el fin de evitar que el empuje de esta herramienta
ocasione una ruptura del contacto entre la cabeza del pisador y las
chapas que se van a ensamblar.
En la descripción detallada que sigue, no
limitativa, se harán manifiestas otras ventajas y características
de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta descripción se hará con relación a los
dibujos que se adjuntan, entre los que:
La figura 1 representa una vista parcial en
perspectiva de un dispositivo para el ensamblaje por remachado de
chapas, destinado a la puesta en práctica de un procedimiento de
ensamblaje por remachado según una forma de realización preferente
de la presente invención;
la figura 2 representa una vista en despiece
ordenado, en perspectiva, del dispositivo mostrado en la figura
1;
las figuras 3 a 5 representan vistas
esquemáticas de diferentes partes de un sistema de control según una
forma de realización preferente de la presente invención, sistema
del que está equipado el dispositivo mostrado en las figuras 1 y 2;
y
las figuras 6a a 6c muestran una parte del
dispositivo de las figuras 1 y 2 en diferentes estadios durante la
puesta en práctica del procedimiento de ensamblaje por remachado
según dicha forma de realización preferente de la presente
invención y, más en particular, durante la etapa de determinación de
una información sobre la rigidez local de las chapas a nivel de
dicho agujero que debe taladrarse.
En primer lugar, con referencia conjunta a las
figuras 1 y 2, se ve una parte de un dispositivo 1 para el
ensamblaje por remachado de chapas, de tipo metálico o realizado de
cualquier otro material tal como de material compuesto,
destinándose este dispositivo 1 a la puesta en práctica de un
procedimiento de ensamblaje por remachado según una forma de
realización preferente de la presente invención. Naturalmente, este
dispositivo 1 no se describe más que a título indicativo, y
obviamente tiene que entenderse que el procedimiento de ensamblaje
por remachado se puede poner en práctica con cualquier otro tipo de
dispositivo.
El procedimiento según la invención, que
encuentra especial aplicación en el campo de las construcciones
aeronáuticas, se puede adaptar para permitir la colocación
automática de todo tipo de remaches, tales como remaches ciegos y/o
remaches de golpe y/o remaches estampados, sin salir del ámbito de
la invención. Se señala sin embargo que el dispositivo 1 está
diseñado preferentemente para trabajar a ciegas, con remaches
ciegos.
La parte del dispositivo 1 mostrada en las
figuras 1 y 2 no concierne más que a una parte terminal de este
dispositivo y constituye con preferencia una herramienta
montable/desmontable, destinada a ser ensamblada en el extremo de
un brazo robotizado (no mostrado) que preferentemente forma parte
integrante de este dispositivo. Por razones de claridad, la
descripción del dispositivo 1 se realizará con referencia a un
sistema de ejes de este dispositivo, que está amarrado
específicamente a un bastidor 2 de este último, conocido asimismo
como bastidor de la herramienta. Así, se llama X a la dirección
longitudinal del dispositivo, Y a la dirección con orientación
transversal respecto a este dispositivo y Z a la dirección vertical
o de la altura, siendo estas tres direcciones ortogonales entre sí.
Naturalmente, se entenderá que el sistema de ejes precitado se
desplaza según un mismo movimiento que el del bastidor 2, dirigido
por el brazo robotizado.
Por tanto, el dispositivo 1 incorpora
globalmente, amarrados al bastidor 2, tres sistemas destinados a
desempeñar diferentes funciones, a saber, un sistema 4 de
taladrado, un sistema 6 de remachado, así como un sistema 8 de
pisador. A título informativo, queda indicado que estos sistemas se
denominan asimismo actuadores.
En cuanto al sistema 4 de taladrado, este último
dispone de un primer carro 10 que sustenta el conjunto del husillo
12 de taladrado que presenta, a la altura de su parte anterior, un
cabezal 14 de taladrado equipado con una herramienta 17 de
taladrado y que define un eje de cabezal 16 de taladrado, llamado
asimismo eje de herramienta de taladrado, según el cual está
dispuesta esta misma herramienta. Más precisamente, el husillo 12
está en montaje fijo sobre el carro 10, de modo que está previsto
que la posición relativa entre el eje de cabezal 16 de taladrado,
orientado según la dirección X, y este mismo carro 10, permanezca
idéntica a lo largo de todo un ciclo de ensamblaje por remachado. A
título indicativo, el cabezal 14 de taladrado incorpora de forma
clásica la herramienta 17 de taladrado, así como el soporte de esta
herramienta, de tipo mandril o similar.
El primer carro 10 está montado sobre el
bastidor 2 a fin de poder deslizarse de forma rectilínea con
relación al mismo, según una dirección 18 de deslizamiento paralela
a la dirección X. Para tal fin, el carro 10 está en montaje
deslizante sobre dos carriles de guía 20 orientados según la
dirección X, estando estos dos carriles 20 espaciados entre sí en
la dirección Y.
Para permitir la sujeción sobre los carriles 20,
el carro 10 está equipado con una pluralidad de correderas de bolas
22 en forma de mordaza, previstas por ejemplo en número de cuatro,
con dos de ellas asociadas a uno de los carriles 20 y quedando las
dos restantes asociadas al otro de estos carriles.
Para permitir el desplazamiento en dirección del
deslizamiento 18 del primer carro 10 con relación al bastidor 2, el
sistema 4 de taladrado integra medios 24 de accionamiento que
adoptan preferentemente la forma de un motor lineal que integra un
elemento primario móvil 26 instalado sobre el primer carro 10, así
como un elemento secundario fijo 28 montado sobre el bastidor
2.
Como puede verse claramente en las figuras 1 y
2, el bastidor 2 cuenta, en sección según un plano YZ, con una
forma general de U, en cuyos dos extremos están fijados los dos
carriles 20. Entre las dos ramas de esta U, está prevista una pista
magnética constituida por imanes permanentes de tierras raras,
alternándose a lo largo de toda esta pista las polarizaciones norte
y sur. Esta pista, situada bajo el primer carro 10, constituye
entonces el elemento secundario fijo 28 del motor lineal 24.
Así, la activación del solenoide del que está
provisto el elemento primario móvil 26 del motor lineal 24 permite
crear fuerzas electromagnéticas que aseguran, por una parte, el
desplazamiento según la dirección X del primer carro 10 sobre los
carrilles 20 y, por otra parte, una atracción, según la dirección Z,
de este mismo carro 10 hacia el elemento secundario fijo 28.
Con el fin de obtener una precisión micrométrica
en el desplazamiento del carro 10, se prevé que este último esté
equipado con una cabeza de lectura 30 en cooperación con una regla
óptica 32 situada sobre el bastidor 2, según la dirección X. Con
preferencia, esta regla 32 está constituida por una barra de vidrio
que lleva graduaciones de precisiones muy altas. Así, la cabeza de
lectura 30 convierte en señales electrónicas la detección de los
grabados leídos en la regla 32 en el momento del paso del carro 10,
para inferir su posición exacta sobre los carriles de guía 20.
Sin dejar de hacer referencia a las figuras 1 y
2, el sistema 6 de remachado incorpora por su parte un segundo
carro 34 que sustenta el conjunto de la herramienta 36 de remachado
o remachadora, que comprende en su parte anterior un cabezal 38 de
remachado, que define por su parta un eje de cabezal 40 de remachado
paralelo a las direcciones X y 18. Más precisamente, el cabezal 38
de remachado, y más en general el conjunto de la herramienta 36 de
remachado, está montado de forma solidaria en la parte anterior de
un brazo de traslación 42 que se extiende globalmente según la
dirección X y cuya parte posterior está conectada mecánicamente con
el carro 34.
La conexión mecánica antes mencionada se lleva a
cabo con la ayuda de medios de accionamiento (ocultos en las
figuras) diseñados para poder accionar el giro del brazo 42 y del
cabezal 38 con el que es solidario con relación al carro 34
alrededor de un eje de rotación 44, con objeto de desplazar este
mismo cabezal 38 de remachado entre una posición de reposo, en la
que el eje de cabezal 16 de taladrado y el eje de cabezal 40 de
remachado son distintos y paralelos tal como se muestra en la figura
1, y una posición de trabajo, en la que estos ejes 16, 40
concurren. Los medios de accionamiento adoptan entonces
preferentemente la forma de un motor rotativo clásico, cuyo eje de
rotación 44 preferentemente es paralelo a las direcciones X y 18, y
naturalmente distinto de los ejes de cabezal de taladrado y de
cabezal de remachado 16, 40. En consecuencia, la puesta en marcha
del motor rotativo impulsa un movimiento del cabezal 38 respecto al
carro 34, describiendo este movimiento una trayectoria
correspondiente a una porción de círculo situada en un plano YZ.
El segundo carro 34 está montado en el bastidor
2 a fin de poder deslizarse de forma rectilínea con relación al
mismo según la dirección 18 de deslizamiento. Para tal fin, el
segundo carro 34 está en montaje deslizante sobre un carril de guía
46, con preferencia distinto de los dos carriles de guía 20 del
carro 10, pero también orientado según las direcciones X y 18.
Para permitir la sujeción sobre el carril 46, el
carro 34 está equipado con una o una pluralidad de correderas de
bolas 48 en forma de mordaza, previstas en número de dos, espaciadas
según la dirección X.
Con preferencia, el carro 34 del sistema 6 de
remachado no incorpora sus propios medios de accionamiento de
traslación, sino que está previsto que pueda acoplarse con el carro
del sistema 4 de taladrado y, por lo tanto, es susceptible de ser
accionado según la dirección 18, bajo el efecto de la puesta en
marcha del primer motor lineal 24 anteriormente descrito.
En efecto, están provistos medios de
acoplamiento 50 que permiten, cuando están en un estado activado,
acoplar uno al otro por traslación, según la dirección 18, los
carros 10, 34 y, cuando están en un estado desactivado, facultar un
deslizamiento relativo entre estos mismos carros.
En cuanto al sistema 8 de pisador, éste dispone
de un tercer carro 60 que sustenta un cabezal 62 de pisador,
también denominado casquillo de aplicación de presión y que define
un eje de cabezal de pisador 64 orientado según las direcciones X y
18. De forma conocida para el experto en la materia, el cabezal 62,
destinado a poner en contacto las chapas que deben ensamblarse
durante las operaciones de taladrado y de remachado, está provisto
de un orificio pasante 66 dispuesto según el eje de cabezal de
pisador 64 y destinado para que pasen a su través alternativamente
la herramienta 17 de taladrado y el cabezal 38 de remachado. Más
precisamente, este cabezal 62 o casquillo está en montaje fijo
sobre el carro 60, de modo que está previsto que la posición
relativa entre el eje de cabezal de pisador orientado según la
dirección X y este mismo carro 60 permanezca idéntica a lo largo de
todo un ciclo de ensamblaje por remachado. Además, los ejes 64 y 16
concurren de forma permanente durante un ciclo de ensamblaje
por
remachado.
remachado.
El tercer carro 60 está montado en el bastidor
2, a fin de poder deslizarse de forma rectilínea con relación al
mismo según la dirección 18 de deslizamiento. Para tal fin, el carro
60 está en montaje deslizante sobre los dos carriles de guía 20,
avanzado respecto al primer carro 10 del sistema de taladrado,
entendiéndose naturalmente que la parte anterior y la parte
posterior vienen determinadas aquí en función de la orientación de
la herramienta 17 de taladrado que emplee el sistema 4.
Para permitir la sujeción sobre los carriles 20,
el carro 60 está equipado con una pluralidad de correderas de bolas
68 en forma de mordaza, previstas por ejemplo en número de dos,
asociada cada una a uno de los dos carriles. Para permitir el
desplazamiento en dirección del desplazamiento 18 del tercer carro
60 con relación al bastidor 2, el sistema 8 de pisador integra
medios 70 de accionamiento que adoptan preferentemente la forma de
un motor lineal, que integra un elemento primario móvil 72 instalado
sobre el tercer carro 60, así como un elemento secundario fijo 28,
montado sobre el bastidor 2 y que preferentemente es el mismo que el
usado para el primer motor lineal, con objeto de limitar al máximo
el número de componentes cinemáticos necesarios para el
funcionamiento del dispositivo 1.
Así, también en este punto, la activación del
solenoide del que está provisto el elemento primario móvil 72 del
motor lineal 70 permite crear fuerzas electromagnéticas que
aseguran, por una parte, el desplazamiento según la dirección X del
tercer carro 60 sobre los carrilles 20 y, por otra parte, una
atracción, según la dirección Z, de este mismo carro 60 hacia el
elemento secundario fijo 28 de tipo pista de imanes permanentes.
Para obtener también una precisión micrométrica
en el desplazamiento del carro 60, se prevé que este último esté
equipado con una cabeza 74 de lectura en cooperación con la regla
óptica 32 precitada, situada sobre el bastidor 2. En consecuencia,
es posible por tanto controlar perfectamente el distanciamiento
relativo de los dos carros 10 y 60, lo que presenta la ventaja de
tener un gran dominio sobre la profundidad de los agujeros y de los
bordes avellanados llevados a cabo con la ayuda de la herramienta de
taladrado.
Para poder dirigir este dispositivo 1 de la
forma que se desee, este último está equipado asimismo con un
sistema 83 de mando, mostrado esquemáticamente en las figuras 3 a 5.
Este sistema 83 comprende globalmente unos primeros medios de mando
84 que están asociados con el sistema 8 de pisador, así como
segundos medios de mando 86 que están asociados con el sistema 4 de
taladrado, naturalmente pudiendo agruparse estos medios 84, 86
dentro de un mismo equipo.
En cuanto a los primeros medios 84 mostrados en
la figura 3, estos incorporan una primera unidad digital 88 de
control, enlazada con una tarjeta de servocontrol 90 del motor
lineal 70 del sistema 8 de pisador. Así, la unidad 88 es capaz de
suministrar valores especificados de posición, de velocidad de
avance y de potencia a la tarjeta 90, que lleva entonces a cabo un
servocontrol de posición, velocidad de avance y potencia,
suministrando una corriente apropiada al motor 70 con el que esta
tarjeta 90 está enlazada.
Como reacción, la tarjeta de servocontrol 90
recibe, de la cabeza 74 de lectura, una información sobre la
posición real del carro 60, información que se entrega a la unidad
88. Por otro lado, esta tarjeta de servocontrol 90 es capaz también
de entregar a la unidad 88 medidas referentes a la velocidad de
avance del carro 60 y la potencia efectiva, permitiendo esta
potencia efectiva que la unidad 88 determine la potencia motriz
absorbida por el sistema 8 durante las operaciones de puesta en
contacto y de fijación.
En cuanto a los segundos medios 86 mostrados en
la figura 5, estos incorporan una segunda unidad digital 92 de
control, enlazada con una tarjeta 94 de servocontrol del motor
lineal 24 del sistema 4 de taladrado. Así, la unidad 92 es capaz de
suministrar valores especificados de posición, de velocidad de
avance y de potencia a la tarjeta 94, que lleva entonces a cabo un
servocontrol de posición, velocidad de avance y potencia,
suministrando una corriente apropiada al motor 24 con el que esta
tarjeta 94 está enlazada. Como reacción, la tarjeta 94 de
servocontrol recibe, de la cabeza de lectura 30, una información
sobre la posición real del carro 10, información que se entrega a
la unidad 92. Por otro lado, esta tarjeta 94 de servocontrol es
capaz también de entregar a la unidad 92 medidas referentes a la
velocidad de avance del carro 10 y, dado el caso, la potencia
efectiva.
Además, la unidad digital 92 de control está
enlazada asimismo con una tarjeta 96 de servocontrol del motor
rotativo del husillo 12. Así, la unidad 92 es capaz de suministrar
valores especificados de velocidad de rotación y de potencia a la
tarjeta 96, que lleva a cabo un servocontrol de velocidad de
rotación y de potencia, suministrando una corriente apropiada al
motor rotativo con el que esta tarjeta 96 está enlazada. Como
reacción, se puede prever que esta tarjeta 96 de servocontrol
entregue a la unidad 92 medidas referentes a la velocidad de
rotación de la herramienta 17 y la potencia efectiva.
A este respecto, queda indicado que una de las
particularidades de la invención radica en el hecho de que la
unidad 92 comprende medios 82 que permiten suministrar,
respectivamente a las tarjetas 94 y 96, un valor especificado de
velocidad de avance de la herramienta y un valor especificado de la
velocidad de rotación de esta herramienta, que dependen de una
información sobre la rigidez local de las chapas a nivel del agujero
que debe taladrarse destinado a recibir un remache, denominándose
esta información Info_rigidez.
Más específicamente, con referencia a la figura
4, se puede ver que estos medios 82 adoptan por ejemplo la forma de
una matriz de corrección de ambos valores especificados precitados,
matriz que, por tanto, toma en cuenta no solamente la información
Info_rigidez determinada con anterioridad, sino también, dado el
caso, la naturaleza del material y el tipo de herramienta de
taladrado, cuyos datos están pregrabados en un programa específico.
Evidentemente, esta matriz de corrección está proyectada para que
los valores especificados de velocidad de avance y de rotación que
suministra a las tarjetas 94, 96 permitan realizar un taladrado con
la mayor calidad y precisión posibles.
A continuación se describirá el procedimiento de
ensamblaje por remachado puesto en práctica con la ayuda del
dispositivo 1 anteriormente presentado, incorporando globalmente
este procedimiento una etapa de determinación de una información
sobre la rigidez local de las chapas a nivel del agujero que debe
taladrarse, seguida de una etapa de taladrado encaminada a llevar a
cabo el agujero así como el borde avellanado con el que está
asociado, y por último, una etapa de colocación de un remache en el
agujero taladrado, repitiéndose estas tres etapas tantos veces como
remaches haya que colocar en las chapas que deben ensamblarse.
Con referencia a las figuras 6a a 6c, se puede
apreciar una parte del dispositivo 1 en diferentes estadios con
motivo de la puesta en práctica de la etapa de determinación de la
información Info_rigidez, realizándose esencialmente esta etapa de
determinación durante unas operaciones de puesta en contacto y de
fijación llevadas a cabo con el sistema 8 de pisador, tal como se
describirá a continuación.
Con referencia a la figura 6a, se puede ver que,
en primer lugar, el bastidor 2 es llevado por el brazo robotizado
junto a las chapas 80 que deben ensamblarse, para que el extremo
anterior del pisador 62 se sitúe a una distancia estándar D_estánd
de las chapas 80 según la dirección 18 de deslizamiento y la del eje
64, distancia que puede ser del orden de 15 mm. En este estadio, el
carro 60 se halla en una posición tal que su punto central C se
encuentra a nivel de un punto de referencia R de la regla óptica
32.
A continuación, se inicia la operación de puesta
en contacto, mandando un desplazamiento lineal del carro 60 con la
unidad 88, con el fin de obtener un contacto entre el cabezal 62 y
las chapas 80. Se señala que, desde el mismo establecimiento del
contacto precitado, la unidad de control 88 determina periódicamente
el valor de la potencia motriz absorbida P1_absorbida por el
sistema 8, convirtiéndose a continuación este valor P1_absorbida
mediante un convertidor integrado en la unidad 88, con el fin de
obtener un valor de la fuerza de resistencia de las chapas a la
puesta en contacto F1. A título indicativo, se señala que esta
fuerza F1, reactualizada cada 5 min., corresponde asimismo en valor
a un esfuerzo de hundimiento del sistema 8 de pisador contra las
chapas 80.
El control de esta operación de puesta en
contacto está previsto para que el desplazamiento del sistema 8, y
más específicamente el de su carro 60, termine cuando la fuerza F1
determinada haya alcanzado un valor objetivo F1_objetivo, que por
ejemplo puede estar fijado en un valor del orden de 1 N. Como así
muestra la figura 6b, al final de la operación de puesta en
contacto, el carro 60 ha recorrido por tanto una distancia D1_final
entre el punto R y un punto C1 de la regla 32 en el que se encuentra
el punto C del carro 60, entregándose el valor de esta distancia
D1_final, medida con la ayuda de la regla 32, a la unidad 88.
Además, en ese momento, se conoce y se registra, por vía de la
unidad 88, el valor de la fuerza de resistencia de las chapas al
final de la puesta en contacto, denominada F1_final, que obviamente
es prácticamente idéntica a la fuerza F1_objetivo.
Por otro lado, se puede efectuar también una
detección de errores con la ayuda del valor de la distancia D1_final
registrada. Efectivamente, si este valor no se halla en un
intervalo predeterminado, se puede inferir entonces que el
dispositivo está mal posicionado respecto a las chapas, o bien que
esas chapas tienen entonces una forma fuera de tolerancia.
Se inicia a continuación la operación de
fijación, que comienza desde el mismo final de la operación de
puesta en contacto, dado el caso con un tiempo de parada entre
estas dos operaciones. De forma idéntica a lo que se daba en el
contexto de la operación anterior, la fijación se realiza mandando
un desplazamiento lineal del carro 60 con la unidad 88, con el fin
de obtener una adherencia reforzada entre el cabezal 62 y las chapas
80 en contacto. Se señala que durante esta operación, la unidad de
control 88 determina periódicamente, por una parte, el valor de la
potencia motriz absorbida P2_absorbida por el sistema 8,
convirtiéndose a continuación este valor P2_absorbida mediante el
convertidor, con el fin de obtener un valor de la fuerza de
resistencia de las chapas a la fijación F2 y, por otra parte, la
distancia de fijación D_fijación correspondiente a la distancia
real recorrida por el punto C del carro entre el punto de la regla
óptica 32 en el que se ubica en el instante t considerado, y el
punto C1 de esta regla. Una vez más aquí, queda precisado que la
fuerza F2, reactualizada cada 5 min. como también el valor
D_fijación, corresponde asimismo en valor a un esfuerzo de
hundimiento del sistema 8 de pisador contra las chapas 80.
El control de esta operación de fijación está
previsto para que el desplazamiento del carro 60 termine cuando la
fuerza F2 determinada haya alcanzado un valor objetivo F2_objetivo,
o cuando la distancia de fijación D_fijación haya alcanzado un
valor objetivo D_fijación_objetivo, terminando por tanto la
operación de fijación a partir del momento en que se haya alcanzado
uno cualquiera de estos dos valores objetivo.
A título indicativo, el valor objetivo
F2_objetivo se puede fijar por ejemplo en un valor del orden de 150
N y el valor objetivo D_fijación_objetivo se puede fijar por ejemplo
en un valor del orden de 500 \mum. Como muestra la figura 6c, al
final de la operación de fijación, el carro 60 ha recorrido por
tanto una distancia D2_final entre el punto R y un punto C2 de la
regla 32 en el que se encuentra el punto C del carro 60,
entregándose el valor de esta distancia D2_final, medida con la
ayuda de la regla 32, a la unidad 88. Esto permite obtener entonces
la distancia de fijación final D_fijación_final realmente recorrida
por el sistema 8, restando D1_final de D2_final. Además, el hecho
de conocer por una parte las dimensiones del sistema 8 y, por otra
parte, la posición real de este último sobre el bastidor 2 al final
de la operación de fijación permite determinar la posición exacta
de las chapas sometidas a presión 80 respecto al bastidor 2. A este
respecto, la unidad 88 puede determinar entonces y luego almacenar
la distancia T_chapas_final, que corresponde a la distancia según
la dirección 18 entre el punto R de la regla 32 y el extremo
anterior del cabezal 62 de pisador al final de la operación de
fijación.
Esta especificidad es ventajosa puesto que
permite optimizar lo mejor posible el desplazamiento lineal del
sistema 4 de taladrado durante la ulterior etapa de taladrado, por
cuanto este sistema 4 puede ser dirigido a gran velocidad por una
distancia precisa fijada en función de la distancia T_chapas_final,
antes de desacelerarse a la velocidad de avance de la herramienta
previamente determinada. Por otro lado, el hecho de conocer esta
distancia T_chapas_final, del orden de 200 mm, permite fijar con
precisión la distancia de cambio de velocidad de rotación de la
herramienta de taladrado para abordar el avellanado, cuando se
utiliza una herramienta superpuesta
taladradora-fresadora. Finalmente, otra ventaja
radica en el hecho de que se puede respetar perfectamente la
profundidad del borde avellanado. Por esta razón, queda indicado que
la carrera de fresado ulterior también se puede corregir en función
de la información Info_rigidez, determinada según se describe a
continuación y, asimismo, dado el caso, en función de las diversas
características de los remaches empleados. A este respecto, se
señala que cuanto menor sea la rigidez local de las chapas, más se
deforman estas últimas por el empuje del cabezal de pisador y, por
tanto, más se aleja el centro de este cabezal de pisador de estas
mismas chapas deformadas. Así, cuanto menor sea la rigidez local de
las chapas, mayor tendrá que ser la carrera de fresado
\hbox{con relación al sistema de pisador para obtener una
profundidad de borde avellanado determinada.}
Por otro lado, también se puede efectuar una
detección de errores con la ayuda del valor de la distancia
D_fijación_final registrada. Efectivamente, si este valor no se halla en un intervalo predeterminado, se puede inferir entonces que el dispositivo está mal posicionado respecto a las chapas, o bien que esas chapas tienen entonces una forma fuera de tolerancia. Además, al final de la operación de fijación, detenida cuando se ha alcanzado el valor objetivo D_fijación_objetivo, se conoce y se registra, por vía de la unidad 88, el valor de la fuerza de resistencia de las chapas al final de la fijación, denominada F2_final. Si este valor es demasiado pequeño, se puede considerar entonces que la estructura constituida por las chapas es inexistente.
D_fijación_final registrada. Efectivamente, si este valor no se halla en un intervalo predeterminado, se puede inferir entonces que el dispositivo está mal posicionado respecto a las chapas, o bien que esas chapas tienen entonces una forma fuera de tolerancia. Además, al final de la operación de fijación, detenida cuando se ha alcanzado el valor objetivo D_fijación_objetivo, se conoce y se registra, por vía de la unidad 88, el valor de la fuerza de resistencia de las chapas al final de la fijación, denominada F2_final. Si este valor es demasiado pequeño, se puede considerar entonces que la estructura constituida por las chapas es inexistente.
Con el valor de la fuerza de resistencia de las
chapas al final de la fijación F2_final, es posible determinar
entonces, siempre con la ayuda de la unidad 88, la información
Info_rigidez, estableciendo la siguiente relación:
Info\_rigidez
= (F2\_final -
F1\_final)/D\_fijación\_final
Esta información sobre la rigidez local de las
chapas, cuyo valor es por ejemplo del orden de 30 kg/mm, se
suministra a continuación a los segundos medios 86 de control
asociados con el sistema 4 de taladrado y más en particular a la
matriz de corrección 82 de la que está provista la unidad 92. Tal
como se indica anteriormente, esta información Info_rigidez está
prevista para ajustar previamente los valores especificados de
velocidad de avance y de velocidad de rotación de la herramienta
17, usados durante el control de la etapa de taladrado.
A continuación se acomete realmente la etapa de
taladrado, que consiste en poner en movimiento el carro 10 del
sistema 4 de taladrado, a fin de que éste atraviese el sistema 8 de
pisador y atraviese asimismo las dos chapas 80 que deben
ensamblarse, de tal forma que se obtenga el agujero y el borde
avellanado deseados.
El taladrado se realiza por tanto controlando el
desplazamiento lineal del carro 10 con el valor especificado de
velocidad de avance de la herramienta, tal como ha sido determinado
y extraído de la matriz 82, y controlando simultáneamente la
rotación del husillo 12 con el valor especificado de velocidad de
rotación de la herramienta, procedente asimismo de esta matriz 82,
suministrándose estos valores especificados a las tarjetas 94 y 96
de servocontrol, respectivamente.
Durante esta etapa de taladrado, se determina
periódicamente el valor de una fuerza de resistencia de las chapas
F3, resultante del apoyo del sistema 8 de pisador sobre las chapas
80. Esta determinación de F3 se lleva a cabo preferentemente del
mismo modo que el adoptado para la determinación de F1 y F2. Por
esta razón, queda indicado que, durante el taladrado, se sigue
alimentando el motor asociado al carro 60 del sistema de pisador y
que su posición se controla automáticamente de modo que el carro 60
conserve su posición en C2 sobre el bastidor 2.
A título indicativo, F3 se reactualiza cada 5
min. y corresponde en valor a un esfuerzo de hundimiento del
cabezal 62 de pisador en las chapas 80, en el transcurso del
taladrado.
Ello permite entonces comparar periódicamente
durante el taladrado, con la ayuda de la unidad 92, el valor de
esta fuerza F3 con un valor mínimo F3_mín, pudiendo fijarse el valor
mínimo F3_mín, por ejemplo, en 5 N.
Cuando se detecta que F3 es inferior a F3_mín,
se ordena entonces una disminución del valor especificado de
velocidad de avance de la herramienta de taladrado a través de la
matriz 82, a fin de que el valor de la fuerza F3 pase a estar de
nuevo por encima del valor mínimo F3_mín. Así, esta forma de operar
permite ventajosamente hacer que el cabezal 62 de pisador no pierda
el contacto con las chapas 80 durante la operación de taladrado, a
raíz de un empuje demasiado fuerte de la herramienta 17 de taladrado
sobre estas chapas.
Finalmente, una vez terminada la etapa de
taladrado, puede comenzar la etapa de colocación del remache,
poniendo en movimiento el sistema 6 de remachado de la forma
apropiada.
Evidentemente, el experto en la materia podrá
aportar diversas modificaciones a la invención que acaba de
describirse a título de ejemplo no limitativo.
Claims (9)
1. Procedimiento de ensamblaje por remachado de
chapas (80), que comprende una etapa de taladrado de un agujero a
través de dichas chapas (80), seguida de una etapa de colocación de
un remache en el agujero taladrado, llevándose a cabo la etapa de
taladrado de un agujero suministrando un valor especificado de
velocidad de avance de una herramienta (17) de taladrado, así como
un valor especificado de velocidad de rotación de esta herramienta
(17),
caracterizado porque se pone en práctica
además una etapa previa de determinación de una información sobre
la rigidez local de las chapas (Info_rigidez) a nivel de dicho
agujero que debe taladrarse, dependiendo dichos valor especificado
de velocidad de avance y valor especificado de velocidad de rotación
de la herramienta (17) de dicha información sobre la rigidez local
de las chapas (Info_rigidez), y porque dicha etapa de determinación
de una información sobre la rigidez local de las chapas
(Info_rigidez) a nivel del agujero que debe taladrarse se realiza
llevando a cabo una operación de fijación, encaminada a hundir un
sistema (8) de pisador en las chapas (80) a nivel de dicho agujero
que debe taladrarse, estando el sistema (8) de pisador destinado a
ser atravesado por la herramienta (17) de taladrado durante la
operación ulterior de taladrado.
2. Procedimiento de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de
determinación de una información sobre la rigidez local de las
chapas (Info_rigidez) a nivel de dicho agujero que debe taladrarse
se realiza llevando a cabo una operación de fijación, encaminada a
hundir dicho sistema (8) de pisador en las chapas (80) a nivel de
dicho agujero que debe taladrarse por una distancia de fijación
(D_fijación) que alcanza un valor final (D_fijación_final) al final
de la operación de fijación, operación durante la cual se determina
periódicamente el valor de una fuerza de resistencia de las chapas a
la fijación (F2), resultante del hundimiento del sistema (8) de
pisador en las chapas (80), con el fin de determinar un valor de
fuerza de resistencia de las chapas al final de la fijación
(F2_final), al final de dicha operación de fijación.
3. Procedimiento de ensamblaje según la
reivindicación 2, caracterizado porque la determinación del
valor de la fuerza de resistencia de las chapas a la fijación (F2)
se realiza determinando el valor de la potencia motriz absorbida
(P2_absorbida) por el sistema (8) de pisador al hundirse en las
chapas, convirtiéndose a continuación este valor de la potencia
motriz absorbida (P2_absorbida), mediante un convertidor, con el fin
de obtener dicho valor de la fuerza de resistencia de las chapas a
la fijación (F2).
4. Procedimiento de ensamblaje según la
reivindicación 2 o la reivindicación 3, caracterizado porque
dicha operación de fijación termina cuando la fuerza de resistencia
de las chapas a la fijación (F2) determinada ha alcanzado un valor
objetivo (F2_objetivo), o cuando la distancia de fijación
(D_fijación) ha alcanzado un valor objetivo (D_fijación
objetivo).
5. Procedimiento de ensamblaje según una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado
porque dicha etapa de determinación de una información sobre la
rigidez local de las chapas (Info_rigidez) a nivel de dicho agujero
que debe taladrarse se realiza llevando acabo además, con
anterioridad a la puesta en práctica de dicha operación de
fijación, una operación de puesta en contacto del sistema (8) de
pisador sobre las chapas (80) a nivel de dicho agujero que debe
taladrarse, operación durante la cual se determina periódicamente el
valor de una fuerza de resistencia de las chapas a la puesta en
contacto (F1), resultante del hundimiento del sistema (8) de
pisador en las chapas (80), con el fin de determinar un valor de
fuerza de resistencia de las chapas al final de la puesta en
contacto (F1_final), al final de dicha operación de puesta en
contacto.
6. Procedimiento de ensamblaje según la
reivindicación 5, caracterizado porque dicha operación de
fijación comienza hallándose el sistema (8) de pisador en una
posición tal como la ocupada al final de la operación de puesta en
contacto.
7. Procedimiento de ensamblaje según la
reivindicación 5 o la reivindicación 6, caracterizado porque
la información sobre la rigidez local de las chapas (Info_rigidez)
se obtiene relacionando, por una parte, la diferencia entre el
valor de la fuerza de resistencia de las chapas al final de la
fijación (F2_final) y el valor de la fuerza de resistencia de las
chapas al final de la puesta en contacto (F1_final) y, por otra
parte, la distancia de fijación (D_fijación_final).
8. Procedimiento de ensamblaje según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque dichos valor especificado de velocidad de avance y valor
especificado de velocidad de rotación de la herramienta (17)
dependen asimismo de la naturaleza del material de las chapas (80)
que deben ensamblarse y del tipo de herramienta (17) de taladrado
empleada.
9. Procedimiento de ensamblaje según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque, durante la etapa de taladrado del agujero, se determina
periódicamente el valor de una fuerza de resistencia de las chapas
(F3), resultante del apoyo del sistema (8) de pisador sobre las
chapas (80), y este último se compara con un valor mínimo (F3_mín)
a fin de ordenar una disminución del valor especificado de velocidad
de avance de la herramienta (17) de taladrado cuando se detecta que
el valor de esta fuerza de resistencia de las chapas (F3) es
inferior a dicho valor mínimo (F3_mín).
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