ES2392952T3 - Dispositivo para la formación de una unión por remaches de punzonado - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de unión para remaches de punzonado, que presenta: Un dispositivo de retención (5), un empujador (4) que puede funcionar para empujar remaches de punzonado dentro del material a remachar, una matriz (6) dispuesta por debajo del empujador (4), una unidad de impulsión (1) con motor eléctrico conectada con capacidad de impulsión al empujador (4) y al dispositivo de retención (5) mediante una unidad de transmisión (2), que convierte un movimiento de rotación de la unidad de impulsión (1) con motor eléctrico en un movimiento de traslación del empujador (4) y del dispositivo de retención (5), una unidad de control (9) para controlar, como mínimo, la unidad de impulsión, una unidad de monitorización (10) conectada a la unidad de control (9), cuya unidad de monitorización (10) tiene, como mínimo, dos sensores para detectar datos de proceso, caracterizado porque, el dispositivo de retención (5) puede funcionar para fijar el material a remachar contra la matriz (6), y la matriz (6) puede funcionar para extender el remache de punzonado y deformar el material de la pieza del lado de la matriz durante un proceso de unión, y en el que, como mínimo, un sensor es un transductor de desplazamiento que capta directamente o indirectamente el desplazamiento del empujador (4) y del dispositivo de retención (5) durante un proceso de unión y, como mínimo, un sensor es un transductor de fuerza que indirectamente o directamente capta la fuerza ejercida por el empujador (4) y por el dispositivo de retención (5) durante un proceso de unión, y cuyo transductor de fuerza está dispuesto entre la unidad de transmisión (2) y un armazón, sobre el que está soportada la unidad de transmisión (2), y en el que la unidad de monitorización (10) está diseñada para procesar las señales de salida del sensor y emitir señales de entrada como variables de control hacia la unidad de control (9).

Description

Dispositivo para la formacion de una union por remaches de punzonado La presente solicitud es una solicitud divisional basada en la Solicitud de Patente Europea N° 98 305 474.3. La invencion se refiere a un dispositivo de union para remaches de punzonado, segun el preambulo de la reivindicacion 1. Para formar una conexion con remaches de punzonado, que como minimo, dos piezas a unir pueden ser conectadas entre si por un remache, no es necesario que las piezas a unir sean previamente punzonadas. Es conocido que una conexion por remaches de punzonado se puede realizar utilizando un remache macizo o un remache hueco. Una conexion con remaches de punzonado se forma con un remache macizo, colocando las piezas a unir sobre una matriz. Un dispositivo de retencion es llevado a establecer contacto con las piezas a unir por encima de la matriz. Las piezas a unir son fijadas entre el dispositivo de retencion y la matriz. El dispositivo de retencion tiene un disero hueco. El remache esta dispuesto en el mismo. Un empujador actua sobre el remache de manera que el empujador punzona el remache a traves de las piezas a unir. El remache punzona un orificio en las piezas a unir de manera que es innecesario el pre-punzonado requerido en procesos convencionales de remachado. Una vez que el remache ha penetrado en las piezas a unir, el dispositivo de retencion presiona las piezas a unir contra la matriz que comprende un casquillo. Las fuerzas del dispositivo de retencion y la geometria de la matriz tienen como resultado la deformacion plastica de la pieza del lado de la matriz a unir que fluye parcialmente hacia dentro de una ranura anular en el remache de punzonado. El remache macizo no se deforma. Las piezas a unir son alcanzadas por la geometria de la cabeza del remache y la conexion del lado de la matriz de la pieza a unir al remache en la ranura anular. Se utilizan dispositivos de union accionados hidraulicamente para formar dicha conexion con remaches de punzonado. El empujador es accionado por un cilindro hidraulico. El coste de produccion de estos dispositivos de union es relativamente elevada. En particular, el control de proceso para conseguir conexiones con remaches de punzonado de alta calidad da lugar a problemas. En particular, los dispositivos de union accionados hidraulicamente estan sometidos a variaciones en la fuerza ejercida por el empujador debido a cambios de viscosidad. Los cambios en la viscosidad del medio hidraulico dependen sustancialmente de la temperatura. Otro inconveniente de los dispositivos de union accionables hidraulicamente es que el medio hidraulico, que puede ser un aceite, tiene un efecto higroscopico, de manera que es necesario cambiar el fluido hidraulico a determinados periodos de tiempo. Cuando se forma una conexion por punzonado con un remache hueco, igualmente ocurre con un remache semihueco, el remache hueco penetra en la pieza del lado del empujador a unir y penetra parcialmente en la pieza a unir del lado de la matriz. La matriz esta diserada de manera tal que la pieza a unir del lado de la matriz, asi como el remache, son deformados formando una cabeza de cierre. Un ejemplo de un disero de dispositivo de union para formar una conexion con remaches de punzonado con remache hueco es conocido por el documento DE 44 19 065 A1. Tambien se utilizan dispositivos de union que funcionan hidraulicamente para producir conexiones con remaches de punzonado con remaches huecos. Un dispositivo de union, de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1, se da a conocer en el documento US-A4 566 182. El dispositivo es accionado por un motor electrico y es capaz de colocar remaches en un material textil. El dispositivo comprende un punzon vertical y dos pinzas o garras que flanquean el punzon y estan montadas en las partes extremas inferiores de resortes laminares. El punzon alternativo y las pinzas estan impulsados por el motor mediante dos levas rotativas que llevan a cabo revoluciones completas, desplazando una leva el empujador y desplazando la otra las pinzas. Una herramienta inferior es situada por debajo del empujador y esta diserada para recibir un segundo componente del remache que es unido con un primer componente del remache sostenido por las pinzas. El funcionamiento de prensa es controlado y monitorizado por un pedal y sensores mecanicos que cooperan con microrruptores. El documento US-A-5 502 884 da a conocer un sistema para la instalacion de elementos de sujecion, tales como tuercas de pinza en un panel, y detectar automaticamente y compensar las condiciones de error que se producen en el proceso de instalacion. El sistema comprende una matriz y un empujador que es impulsado por un motor electrico, engranajes de impulsion y un perno roscado. La matriz incluye un sensor de fuerza que genera una seral de salida electronica que representa la fuerza ejercida por el empujador durante el proceso de montaje. Un dispositivo electronico de control convierte la seral de fuerza en un formato utilizable y conduce la comparacion entre la marca de identificacion de la fuerza nominal y la marca de indicacion de una fuerza real. El dispositivo electronico de control puede ser programado para indicar ciertas condiciones de error por el encendido de una o varias luces. El objetivo de la presente invencion consiste en dar a conocer un dispositivo de union de remaches de punzonado que es constructivamente simple en su disero.

Este objetivo es conseguido, de acuerdo con la invencion, por un dispositivo de union que tiene las caracteristicas de la reivindicacion 1.

De acuerdo con la invencion, se da a conocer un dispositivo de union para remaches de punzonado con una matriz, un dispositivo de retencion, un empujador, una unidad de impulsion conectada al empujador, una unidad de control para controlar, como minimo, la unidad de impulsion, y una unidad de monitorizacion en la que la unidad de impulsion tiene la accion de un motor electrico. La unidad de impulsion por motor electrico esta conectada mediante una unidad de transmision al empujador y al dispositivo de retencion. Como resultado, el movimiento de rotacion de la unidad de impulsion con motor electrico se convierte, con intermedio de la unidad de transmision, en un movimiento de traslacion del empujador y del dispositivo de retencion. Este disero del dispositivo de union impide tambien los esfuerzos intermitentes del dispositivo de union del tipo que tienen lugar con dispositivos de union conocidos accionados hidraulicamente. Otra ventaja del dispositivo, segun la invencion, es que el dispositivo de union puede ser utilizado, tanto de forma movil como estacionaria. Con la utilizacion estacionaria del dispositivo de union, solamente se requiere una conexion de potencia para la unidad de impulsion con motor electrico. El dispositivo de union, segun la invencion, puede ser producido de forma economica.

El dispositivo de union esta diserado preferentemente de forma tal que la unidad de transmision tiene, como minimo, una caja de engranajes. La caja de engranajes es preferentemente una caja de engranajes de reduccion. Esto tiene la ventaja de que se puede utilizar una unidad de impulsion con un par relativamente bajo. El par relativamente bajo de la unidad de impulsion es convertido en un par o fuerza correspondientemente mas elevado en el empujador por la caja de engranajes de reduccion como funcion de la relacion de reduccion. La caja de engranajes esta diserada preferentemente de manera que tiene, como minimo, una relacion de reduccion predeterminada.

De acuerdo con otra idea ventajosa, se propone que el empujador y el dispositivo de retencion esten conectados a la unidad de transmision con intermedio de una impulsion de husillo. Para evitar elevados esfuerzos de friccion se propone que el dispositivo de impulsion de husillo sea un dispositivo de impulsion por bolas circulantes.

La unidad de monitorizacion del dispositivo de union, segun la invencion tiene, como minimo, dos sensores que sirven para detectar datos de proceso. Se propone, en particular, que, como minimo, un sensor sea un transductor de desplazamiento que directamente o indirectamente recoja el desplazamiento del empujador y del dispositivo de retencion durante un proceso de union.

De acuerdo con la invencion, se propone que, como minimo, un sensor sea un transductor de fuerza que recoge directa o indirectamente la fuerza del empujador y del dispositivo de retencion durante el proceso de union. Se propone, en particular, que el transductor de fuerza tenga, como minimo, un piezoelemento. De manera alternativa, el transductor de fuerza puede ser una celula de carga.

La unidad de transmision descansa sobre un armazon. El transductor de fuerza esta dispuesto entre la unidad de transmision y el bastidor.

De acuerdo con otra realizacion preferente del dispositivo de union, se propone que, como minimo, un sensor mida el consumo de potencia de la unidad de impulsion durante un proceso de union.

Adicionalmente o de forma alternativa, se propone que, como minimo, un sensor recoja el par de la unidad de impulsion y/o de la unidad de transmision durante un proceso de union.

Otros detalles y ventajas del procedimiento, de acuerdo con la invencion y del dispositivo de union, se describiran haciendo referencia a la realizacion preferente de un dispositivo de union que se ha mostrado en los dibujos.

La figura 1 es una vista esquematica de un dispositivo de union. La figura 2 es una seccion de un dispositivo de union. La figura 3 es un grafico de fuerza/ desplazamiento de un procedimiento de remachado por punzonado con un remache macizo. La figura 4 es un grafico de fuerza/desplazamiento de un proceso de remachado por punzonado con un remache hueco.

La figura 1 es una vista esquematica del disero de un dispositivo de union para remaches de punzonado. El dispositivo de union tiene una unidad de impulsion 1 impulsada por un motor electrico. La unidad de impulsion 1 esta conectada a una unidad de transmision 2. Un eje de impulsion de la unidad de impulsion 1 puede ser acoplado a la unidad de transmision 2. El acoplamiento puede ser preferentemente de disero desacoplable, de manera que se pueden utilizar diferentes unidades de transmision 2. La unidad de transmision 2 tiene, preferentemente, como minimo, una caja de engranajes. Esta esta constituida en particular por una caja de engranajes de reduccion. Es preferible una caja de engranajes que tiene, como minimo, una relacion de reduccion predeterminada.

La unidad de transmision esta conectada al empujador 4 y al dispositivo de retencion 5. El dispositivo de union es utilizado para formar una conexion con remaches de punzonado por medio de un remache solido, estando el dispositivo de retencion 5 acoplado asimismo a la unidad de transmision 2.

El empujador 4 y el dispositivo de retencion 5 estan conectados a la unidad de transmision 2 con intermedio de un dispositivo de impulsion de husillo 3. El dispositivo de impulsion de husillo 3 puede formar tambien parte de la unidad de transmision 2, de manera que forman una unidad constructiva. El dispositivo de impulsion de husillo 3 es preferentemente un dispositivo de impulsion de husillo de bolas circulantes.

El empujador 4 y el dispositivo de retencion 5 son desplazables en la direccion de flecha mostrada en la figura 1. Una matriz 6 queda dispuesta por debajo del empujador 4. Dos piezas a unir 7,8 estan dispuestas esquematicamente sobre la matriz 6.

El dispositivo de union comprende tambien una unidad de control 9 para controlar la unidad de impulsion 1. Una unidad de monitorizacion 10 que comprende, como minimo, un sensor para detectar datos del proceso, esta conectada a la unidad de control 9. La conexion entre la unidad de monitorizacion y la unidad de impulsion 1, la unidad de transmision 2 y la unidad de impulsion de husillo 3 se ha mostrado esquematicamente en la figura 1. La unidad de impulsion 1, la unidad de monitorizacion 2 y el dispositivo de impulsion 3 con husillo pueden tener sensores correspondientes para recoger caracteristicas especificas, cuyas serales de salida son procesadas en la unidad de monitorizacion 10. La unidad de monitorizacion 10 puede formar parte de la unidad de control 9, emitiendo dicha unidad de monitorizacion 10 serales de entrada como variables de control de bucle abierto y cerrado hacia la unidad de control 9. Los sensores son transductores de desplazamiento y de fuerza que determinan el desplazamiento del empujador 4 y la fuerza del empujador 4 y del dispositivo de retencion 5 sobre las piezas a unir 7, 8. Tambien se puede disponer un sensor que mide el consumo de potencia de la unidad de impulsion 1 con motor electrico.

Un remache de punzonado esta dispuesto dentro del dispositivo de retencion, formando una conexion con remache de punzonado entre las piezas a unir 7, 8. El empujador 4 es desplazable con respecto al dispositivo de retencion 5. El empujador 4 ejerce una fuerza sobre un remache de punzonado por medio del cual se obtiene la conexion con el remache del punzonado. La unidad de impulsion 1 es puesta en funcionamiento para esta finalidad. El movimiento de rotacion de la unidad de impulsion 1 es convertido mediante la unidad de transmision 2 y, en la realizacion que se ha mostrado, el dispositivo de impulsion con husillo 3, en un movimiento de traslacion del empujador 4 y el dispositivo de retencion 5.

La figura 2 es una seccion parcial de un dispositivo de union. El dispositivo de union tiene una unidad de impulsion 1 accionada por un motor electrico. La unidad de impulsion 1 esta conectada a la unidad de transmision 2. La unidad de transmision 2 esta dispuesta en un extremo superior de un cuerpo envolvente 25. El cuerpo envolvente 25 esta conectado al armazon 24.

El eje de impulsion 11 de la unidad de impulsion 1 esta conectado a una polea 12 de la unidad de transmision 2. La polea 12 impulsa una polea 14 mediante una correa sin fin 13 que puede ser una correa dentada flexible. El diametro de la polea 12 es sustancialmente menor que el diametro de la polea 14, permitiendo una reduccion de la velocidad del eje de impulsion 11. La polea 14 esta conectada con capacidad de rotacion a un casquillo de impulsion

15. Tambien se puede utilizar una caja de engranajes con ruedas dentadas en vez de la unidad de transmision 2 con correa de impulsion. Tambien son posibles otras alternativas. Una varilla 17a es desplazable transversalmente dentro del casquillo de impulsion 15, que esta montado de manera apropiada. El movimiento de traslacion de la varilla 17a se consigue mediante un dispositivo de impulsion de husillo 3 que tiene una tuerca de husillo 16 que coopera con la varilla 17a. En la zona extrema de la varilla 17a alejada de la unidad de transmision 2, esta formado el elemento de guia 18, en el que se puede introducir la varilla 17a. Una varilla 17b se une a la varilla 17a. Un elemento postizo 23 esta dispuesto en la zona de transicion entre la varilla 17a y la varilla 17b. El elemento postizo 23 tiene pasadores 20 que sobresalen de modo sustancialmente perpendicular a la direccion axial de la varilla 17a o 17b y se acoplan en ranuras 19 del elemento de guia 18. Esto asegura que las varillas 17a y 17b no giran. La varilla 17b esta conectada a un empujador 4. El empujador 4 esta dispuesto de forma desmontable sobre la varilla 17b, de manera que puede estar conformado de acuerdo con los remaches utilizados. Un elemento de tope 22 queda dispuesto en la zona frontal delantera de la varilla 17b. Unos elementos de resorte 21 estan dispuestos entre el elemento de tope 22 y el elemento postizo 23. Los elementos de resorte 21 son arandelas elasticas. Los elementos de resorte 21 estan dispuestos en una parte tubular del elemento de guia 18. El elemento de guia 18 esta dispuesto de manera que desliza en el cuerpo envolvente 25. La figura 2 muestra el dispositivo de union en una posicion en la que el empujador 4 y el dispositivo de retencion 5 descansan sobre las piezas a unir 7, 8, cuyas piezas a unir 7, 8 descansan sobre la matriz 6.

En una conexion con remache de punzonado formada por un remache macizo dotado de ranuras, el remache es presionado a traves de las piezas a unir 7, 8 por el empujador 4 una vez que las piezas a unir 7, 8 han sido fijadas entre la matriz 6 y el dispositivo de retencion 5. El remache punzona un orificio en las piezas a unir 7, 8 durante este procedimiento.

El dispositivo de retencion 5 y el empujador 4 efectuan un pinzado que se extiende al punto A de la curva en el grafico de fuerza/desplazamiento mostrado en la figura 3. Entonces, el remache punzona un orificio en las piezas a unir 7, 8, cuyo procedimiento tiene lugar en la zona A - B. Despues de que el punzonado ha tenido lugar, el dispositivo de retencion presiona contra las piezas a unir 7, 8. El dispositivo de retencion presiona contra la matriz, de manera que la pieza a unir 8 del lado de la matriz fluye hacia dentro de la ranura del remache debido al correspondiente disero de la matriz 6. Esta parte del proceso se encuentra entre los puntos B - C.

Las zonas en las que la tendencia real de la fuerza o caracteristica correspondiente a la fuerza como funcion del desplazamiento se puede comparar con la tendencia deseada, se designan por V1, V2 y V3 en la figura 3. Las zonas V1, V2 y V3 son significativas para la calidad de la conexion mediante remaches de punzonado. No obstante, la tendencia real completa puede ser tambien comparada con la tendencia deseada en vez de las regiones seleccionadas V1, V2 o V3. Se puede conseguir una definicion de si, por ejemplo, un remache macizo esta dispuesto en la pieza a unir 7 del lado del empujador con la orientacion correcta por comparacion en la zona V1. Tambien se puede deducir un criterio con respecto al comportamiento de pinzado de las piezas a unir. Si el comportamiento de pinzado difiere, se puede llegar a la conclusion de que, por ejemplo, la pieza a unir del lado del empujador consiste en un material incorrecto.

Se puede obtener el criterio de si, por ejemplo, ha tenido lugar el punzonado completo de las piezas a unir 7, 8 por comparacion en la region V2.

La comparacion entre la tendencia real y la tendencia deseada en la region V3, proporciona criterio en cuanto a si el material de la pieza a unir 8 del lado de la matriz ha fluido hacia dentro de una ranura anular en un remache, no mostrado.

La tendencia de la fuerza como funcion del desplazamiento se puede determinar por el proceso, segun la invencion, a partir del consumo de potencia del dispositivo de impulsion 1 con motor electrico.

La figura 4 es una vista esquematica de un grafico de fuerza/desplazamiento del tipo producido durante un proceso de remachado de punzonado utilizando un remache hueco. El grafico fuerza/desplazamiento muestra que esencialmente se pueden detectar cuatro partes del proceso en el proceso de remachado de punzonado utilizando un remache hueco. Una primera parte del proceso que esencialmente corresponde a un proceso de pinzado se puede observar hasta el punto A. Una segunda parte del proceso que esencialmente corresponde al proceso de corte, se puede apreciar entre los puntos A y D. Durante el proceso de corte, el empujador 4 y, por lo tanto, tambien un remache, cubren un desplazamiento relativamente grande s, siendo relativamente constante la fuerza ejercida por el empujador 4 sobre el remache.

Una vez que el remache ha cortado la pieza a unir 7 del lado del empujador, el remache se extiende en la matriz 6 al aumentar la fuerza del empujador 4. Esta parte del proceso esta situada entre los puntos D -E del grafico fuerza/desplazamiento, segun la figura 4. La parte a unir 8 del lado de la matriz es deformada por la matriz 6 durante este procedimiento.

Si la fuerza ejercida sobre el remache por el empujador 4 se mantiene, el remache es comprimido. El proceso de compresion se muestra en la parte E -F de la figura 4. Si la cabeza del remache de punzonado se encuentra en el plano de la pieza a unir 7 del lado del empujador, se produce la conexion con el remache de punzonado.

La tendencia de fuerza/desplazamiento se puede determinar a partir de datos del proceso. Con una tendencia conocida fuerza/desplazamiento que sirve como tendencia de referencia, se puede determinar la calidad de una conexion por punzonado por medio de la tendencia actual de la fuerza como funcion del desplazamiento.

La figura 4 muestra las zonas H1 -H4 en las que la tendencia real de la fuerza como funcion del desplazamiento es comparada con la tendencia deseada. Las regiones H1 - H4 se seleccionan en los puntos de transicion significativos de las etapas del proceso, tal como se ha descrito anteriormente. Se obtiene, por lo tanto, un criterio de calidad con respecto a la conexion por remaches de punzonado. La tendencia real completa puede ser tambien comprobada con la tendencia deseada, en vez de hacerlo con las regiones individuales H1 -H4, formando la tendencia deseada una banda dentro de cuyos limites se tiene que encontrar la tendencia real.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo de union para remaches de punzonado, que presenta:

   Un dispositivo de retencion (5), un empujador (4) que puede funcionar para empujar remaches de punzonado dentro del material a remachar, una matriz (6) dispuesta por debajo del empujador (4), una unidad de impulsion (1) con motor electrico conectada con capacidad de impulsion al empujador (4) y al dispositivo de retencion (5) mediante una unidad de transmision (2), que convierte un movimiento de rotacion de la unidad de impulsion (1) con motor electrico en un movimiento de traslacion del empujador (4) y del dispositivo de retencion (5), una unidad de control

   (9) para controlar, como minimo, la unidad de impulsion, una unidad de monitorizacion (10) conectada a la unidad de control (9), cuya unidad de monitorizacion (10) tiene, como minimo, dos sensores para detectar datos de proceso, caracterizado porque, el dispositivo de retencion (5) puede funcionar para fijar el material a remachar contra la matriz (6), y la matriz (6) puede funcionar para extender el remache de punzonado y deformar el material de la pieza del lado de la matriz durante un proceso de union, y en el que, como minimo, un sensor es un transductor de desplazamiento que capta directamente o indirectamente el desplazamiento del empujador (4) y del dispositivo de retencion (5) durante un proceso de union y, como minimo, un sensor es un transductor de fuerza que indirectamente o directamente capta la fuerza ejercida por el empujador (4) y por el dispositivo de retencion (5) durante un proceso de union, y cuyo transductor de fuerza esta dispuesto entre la unidad de transmision (2) y un armazon, sobre el que esta soportada la unidad de transmision (2), y en el que la unidad de monitorizacion (10) esta diserada para procesar las serales de salida del sensor y emitir serales de entrada como variables de control hacia la unidad de control (9).

2. 2.

   Dispositivo de union, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la unidad de transmision (2) tiene, como minimo, una caja de engranajes.

3. 3.

   Dispositivo de union, segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la caja de engranajes es una caja de engranajes de reduccion.

4. 4.

   Dispositivo de union, segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el empujador (4) o el empujador (4) y el dispositivo de retencion (5) estan conectados a la unidad de transmision (2) con intermedio de un dispositivo de impulsion de husillo (3).

5. 5.

   Dispositivo de union, segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el dispositivo de impulsion de husillo (3) es un dispositivo de impulsion de bolas circulantes.

6. 6.

   Dispositivo de union, segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el transductor de fuerza tiene, como minimo, un elemento piezoelectrico.

7. 7.

   Dispositivo de union, segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el transductor de fuerza es un captador de fuerza.

8. 8.

   Dispositivo de union, segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque, como minimo, un sensor capta el consumo de potencia de la unidad de impulsion (1) durante un proceso de union.

9. 9.

   Dispositivo de union, segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, como minimo, un sensor capta el par de la unidad de impulsion (1) y/o de la unidad de transmision (2) durante un proceso de union.