ES2627279T3 - Procedimiento para el atornillado directo de componentes, especialmente para el atornillado de perforación continua, así como dispositivo para el atornillado directo de componentes - Google Patents

Procedimiento para el atornillado directo de componentes, especialmente para el atornillado de perforación continua, así como dispositivo para el atornillado directo de componentes Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el atornillado directo de componentes (6), especialmente para el atornillado de perforación continua, en el que en una primera fase de proceso (I) se practica un agujero en un componente (6) y en el que en una segunda fase de proceso (II) se moldea en el agujero practicado una rosca (32) y - generándose para ello con ayuda de un accionamiento de avance (16) un avance, así como una fuerza de avance (F) y transmitiéndose a un eje de atornillador (12), - haciéndose girar el eje de atornillador (12), - ajustándose en la primera fase del proceso (I) un número de revoluciones elevado (ns1) del movimiento giratorio y por medio del accionamiento de avance (16) una fuerza de avance elevada (F1) y conmutándose en un punto de conmutación definido al atravesar el componente para la segunda fase de proceso (II) a una fuerza de avance más reducida (F2) y a un número de revoluciones menor (ns2), caracterizado - por que la fuerza de avance (F) se genera por medio de un accionamiento de avance (16) no neumático y - por que se controla un parámetro (iv) al menos en correlación con la fuerza de avance (F) y por que un valor característico (ivU) o una variación característica del valor de parámetro (iv) define el punto de conmutación.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para el atornillado directo de componentes, especialmente para el atornillado de perforacion continua, as^ como dispositivo para el atornillado directo de componentes
La invencion se refiere a un procedimiento para el atornillado directo de componentes, especialmente para el atornillado de perforacion continua, con las caractensticas del preambulo de la reivindicacion de patente 1, asf como ademas a un dispositivo para el atornillado directo de componentes con las caractensticas del preambulo de la reivindicacion de patente 13.
En el documento DE 103 48 427 A1, por ejemplo, se puede ver un procedimiento de este tipo para el atornillado de perforacion continua. En el atornillado de perforacion continua se atornillan entre sf dos componentes por medio de una atornilladura sin un perforado previo. En este caso, en una primera fase del proceso se practica en el componente un agujero sin arranque de virutas y, a continuacion, en una segunda fase del proceso, se moldea en el agujero practicado una rosca. Aqm, ambas fases del proceso se llevan a cabo con un tornillo de perforacion continua con el que, por lo tanto, se practica en primer lugar el agujero sin arranque de virutas y a continuacion se moldea la rosca. Finalmente, el tornillo de perforacion continua tambien sirve al mismo tiempo para unir los dos componentes a traves de una union por tornillos en una tercera fase del proceso. Para el proceso de atornillado de perforacion continua, el tornillo de perforacion continua se hace girar y con ayuda de un accionamiento de avance se desplaza en direccion axial con una fuerza de avance preestablecida.
El tornillo de perforacion continua presenta normalmente una punta conica. Durante el proceso de conformacion del agujero en la primera fase del proceso, el componente en primer lugar se calienta a traves del tornillo de perforacion continua en la posicion de perforacion prevista mediante un numero de revoluciones elevado, asf como una fuerza de avance elevada y, a continuacion, se deforma plasticamente. Despues del proceso de conformacion del agujero, el tornillo de perforacion continua penetra aun mas y moldea con su rosca de tornillo la rosca en el agujero antes conformado. Para el proceso de conformacion de rosca en la segunda fase del proceso, el numero de revoluciones del tornillo de perforacion continua normalmente se reduce. En la primera fase del proceso, en la que mediante el calentamiento se lleva a cabo una deformacion plastica de los componentes, segun el documento DE 103 48 427 A1 se alcanzan numeros de revoluciones del orden de 1000 a 5000 1/min y fuerzas de avance o de apriete del orden de entre 0,3 a 1,5 kN.
En el documento DE 103 48 427 A1 se preve ademas que los componentes se aprieten unos contra otros durante el atornillado a traves de una fuerza de retencion que se puede aplicar, por ejemplo, de forma neumatica o tambien mediante muelles. Adicionalmente, por medio de un husillo roscado, una fuerza de avance actua sobre el tornillo de perforacion continua.
En el documento DE 199 11 308 A1 se describe otro dispositivo para el estriado de perforacion continua. En este caso se utiliza una unica herramienta que para la operacion de perforacion se ajusta a un avance mas lento en comparacion con las formas de rosca siguientes. En este caso se genera una presion de apriete por medio de un resorte de compresion helicoidal.
Los sistemas que se encuentran en el mercado se caracterizan, con respecto a la generacion de la fuerza de avance, por sistemas neumaticos por medio de los cuales se genera la fuerza de avance y se transmite a los ejes de atornillador.
El atornillado de perforacion continua tambien se aplica en gran medida en la industria automovilfstica. Aqm se requiere especialmente un elevado mdice dclico y al mismo tiempo una alta seguridad en el proceso. Se ha observado que especialmente la conmutacion entre la primera fase del proceso de conformacion del agujero y la segunda fase del proceso de conformacion de rosca resulta problematica.
Ademas del atornillado de perforacion continua se conoce tambien como atornillado directo adicional un atornillado de perforacion en el que el agujero se practica en la primera fase de proceso con ayuda de un tornillo perforador mediante perforacion, es decir, sin arranque de virutas, moldeandose, a continuacion, en la segunda fase de proceso, al igual que en el atornillado de perforacion continua, una rosca. Por atornillado directo se entiende en general un proceso en el que el proceso de conformacion del agujero y el proceso de atornillado se lleva a cabo en un proceso de atornillado comun con un elemento de atornillado que tambien se configura para la generacion del paso en el componente con moldeado de la rosca.
Partiendo de esta base, la invencion se basa en la tarea de garantizar de forma fiable un atornillado directo seguro en el proceso, especialmente un atornillado de perforacion continua con un alto mdice dclico.
La tarea se resuelve segun la invencion mediante un procedimiento para el atornillado directo, especialmente para el atornillado de perforacion continua con las caractensticas de la reivindicacion de patente 1, asf como mediante un dispositivo para el atornillado directo, especialmente para el atornillado de perforacion continua con las caractensticas de la reivindicacion de patente 15.
En el procedimiento se practica, en una primera fase de proceso, un agujero en un componente con ayuda de un elemento de atornillado, concretamente un tornillo de perforacion continua o un tornillo perforador y, en una segunda fase de proceso, se moldea una rosca en el agujero practicado con ayuda del tornillo de perforacion continua o del tornillo perforador. Con esta finalidad por regla general se genera con ayuda de un accionamiento de avance un
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avance, as^ como una fuerza de avance o tambien una fuerza de apriete y se transmite a un eje de atornillador. En el extremo anterior del eje de atornillador se sujeta el elemento de atornillado. En la primera fase de proceso de la conformacion del agujero se regula para el movimiento giratorio del eje de atornillador un numero de revoluciones alto y, por medio del accionamiento de avance, una fuerza de avance elevada. A continuacion, en un punto de conmutacion definido al atravesar el componente se conmuta a la segunda fase de proceso, ajustandose en este caso una fuerza de avance menor y un numero de revoluciones menor. A fin de garantizar una conmutacion lo mas rapida posible se preve ahora que la fuerza de avance se genere por medio de un accionamiento de avance no neumatico y que ademas se controle un parametro de accionamiento del accionamiento de avance en correlacion con la fuerza de avance, definiendo una variacion caractenstica del valor de este parametro de accionamiento el punto de conmutacion a partir del cual se conmuta, por consiguiente, a la fuerza de avance menor y al numero de revoluciones menor.
Esta configuracion se basa en la reflexion de que la conmutacion es extremadamente cntica en cuanto al tiempo, dado que una vez finalizado el proceso de conformacion del agujero aun estan ajustados, especialmente en la conformacion de perforacion continua, el numero de revoluciones alto, asf como la fuerza de avance elevada, y de que en caso de mantener estos parametros de proceso existe el riesgo de un deterioro de las espiras de rosca del elemento de atornillado, especialmente del tornillo de perforacion continua cuando este, por ejemplo, se desplaza contra el componente con una fuerza elevada y/o una velocidad de avance alta. Esto puede dar finalmente lugar a que la rosca no se moldee o lo haga solo de forma insuficiente y que en conjunto la union del componente no satisfaga los requisitos de calidad exigidos. Como consecuencia de la supresion brusca de la fuerza opuesta despues de atravesar el componente, la velocidad de avance normalmente aumenta de forma no controlable. Por este motivo, la rosca del elemento de atornillado choca a menudo a gran velocidad contra el agujero antes conformado.
A fin de garantizar una conmutacion fiable se preve ahora un control de la fuerza de avance aplicada sobre el elemento de atornillado. Para ello se registra y controla un parametro al menos en correlacion con la fuerza de avance. El parametro tambien puede ser en principio la propia fuerza de avance que, por consiguiente, en este caso se controla directamente. Preferiblemente en el caso del parametro solo se trata, no obstante, de un parametro en correlacion con la fuerza de avance, es decir, de una magnitud que define indirectamente la fuerza de avance. A traves del control al menos indirecto de la fuerza de avance se obtiene un criterio de conmutacion definido con exactitud y fiable que permite una conmutacion suficientemente rapida.
En este caso la invencion se basa ademas en la reflexion de que con el uso de accionamientos de avance neumaticos utilizados normalmente en la actualidad no es posible una conmutacion suficientemente rapida. En virtud de la compresibilidad del aire en un accionamiento neumatico, con un accionamiento neumatico de este tipo no se puede llevar a cabo ninguna disminucion rapida definida de la fuerza de avance ni de la velocidad de avance, es decir, no es posible una conmutacion suficientemente rapida.
Para la determinacion del punto de conmutacion se preestablece opcionalmente un valor de conmutacion del parametro, llevandose a cabo la conmutacion al alcanzar dicho valor (o al quedar por debajo del mismo o rebasarlo). Alternativa o complementariamente se recurre a una variacion caractenstica del valor como criterio de conmutacion.
Por lo tanto, gracias a la solucion aqrn descrita se garantiza de forma fiable y segura en el proceso una conmutacion inmediata al final del proceso de conformacion del agujero y antes de comenzar el proceso de conformacion de la rosca.
En este caso, la conmutacion se produce con preferencia directamente despues de atravesar el componente y antes de comenzar el proceso de conformacion de la rosca. De este modo se excluye de forma fiable un deterioro de la rosca. Aqrn se aprovecha el hecho de que ya durante la penetracion, es decir, cuando la punta del elemento de atornillado sale por primera vez de la cara inferior del componente, se produce una disminucion clara de la fuerza de avance. Por consiguiente, la conmutacion ya se realiza en este momento lo antes posible.
Despues de la conmutacion todavfa se conforma preferiblemente el asf llamado paso, es decir, se lleva a cabo la configuracion del agujero fundamentalmente cilmdrica. A causa de la punta del elemento de atornillado, que normalmente se desarrolla de forma conica, es necesaria esta conformacion del paso cilmdrico. Solo a continuacion comienza el proceso de conformacion de la rosca. Por consiguiente, entre la conmutacion y la conformacion de la rosca se integra una fase de proceso parcial, de manera que se garantice un intervalo de tiempo suficiente hasta que la rosca choque contra la superficie del componente. Esto garantiza que el proceso de conmutacion ha finalizado y que ya se ha ajustado una fuerza de avance menor y un numero de revoluciones menor.
De acuerdo con una configuracion preferida, como parametro se controla un parametro en correlacion con la fuerza de avance, especialmente un parametro de accionamiento del accionamiento de avance. Esta configuracion se basa en la reflexion de controlar un parametro de accionamiento del accionamiento de avance, dado que por medio del mismo se detectan de forma inmediata y al mismo tiempo fiable las variaciones del estado durante el proceso de conformacion del agujero.
Por el termino "parametro de accionamiento en correlacion con la fuerza de avance" se entiende aqrn especialmente un parametro de entrada del accionamiento de avance con el que se suministra el mismo y a traves del cual se define indirectamente la fuerza de avance generada en ese momento. El parametro de accionamiento de entrada es normalmente un valor caractenstico para el consumo de potencia del accionamiento. Por lo tanto, en el caso del
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parametro normalmente no se trata de un parametro de salida. Especialmente en este caso no se trata de los valores que caracterizan directamente el avance, en concreto, la fuerza de avance generada o la velocidad de avance generada. Por consiguiente, no se lleva a cabo una medicion directa de fuerza de la fuerza de avance generada. Mediante la utilizacion de parametros de entrada se detectan a tiempo las variaciones del estado.
En una configuracion idonea, el accionamiento de avance presenta un electromotor, especialmente un motor electrico de corriente continua sin escobillas. De esta manera, mediante el electromotor se genera el avance, asf como la fuerza de avance. En comparacion con un accionamiento neumatico, un electromotor de este tipo presenta una buena capacidad de control y una elevada velocidad de conmutacion entre distintos estados de funcionamiento.
Alternativamente a un electromotor, para la generacion de la fuerza de avance y del avance se utiliza ventajosamente un motor hidraulico. Debido a la incompresibilidad del fluido hidraulico utilizado, al contrario que en caso de un accionamiento neumatico, en este tambien es posible una conmutacion muy rapida.
En ambos casos como variacion caractenstica se utiliza especialmente una disminucion del valor de un parametro de accionamiento. Esto se basa en principio en la reflexion de que para el proceso de conformacion del agujero se ejercen fuerzas elevadas en virtud de la resistencia del componente. Al atravesar el componente, es decir, cuando la punta del elemento de atornillado perfora la cara inferior del componente, la fuerza opuesta ya cesa comparativamente de forma brusca, lo que se manifiesta precisamente en un descenso caractenstico del parametro de accionamiento de entrada del accionamiento de avance. Alternativamente, el parametro tambien se puede controlar si este queda por debajo de un valor lfmite o de conmutacion preestablecido.
En el caso del electromotor, como parametro de accionamiento a controlar se controla preferiblemente un valor caractenstico del motor, especialmente la corriente del motor o un valor en correlacion con la corriente del motor. Este tambien podna ser, por ejemplo, el numero de revoluciones o el par de giro del electromotor del accionamiento de avance.
En caso de un motor hidraulico se controla como parametro de accionamiento la presion en el interior de una unidad hidraulica a traves de la cual se genera la fuerza de avance.
Una ventaja especial en la utilizacion de un electromotor y en el control de la corriente del motor consiste en la rapida deteccion de una variacion de la corriente del motor. Especialmente se ha comprobado que al final del proceso de conformacion del agujero, concretamente al penetrar y atravesar el tornillo de perforacion continua los componentes despues de terminar el proceso de calentamiento, ya es posible detectar un descenso caractenstico de la corriente del motor que, por lo tanto, ya indica la penetracion definitiva.
A fin de evitar de forma fiable un deterioro de la rosca despues del proceso de conformacion del agujero, en una configuracion conveniente se preestablece como lfmite para el accionamiento de avance una velocidad de avance maxima. De este modo se garantiza que el accionamiento de avance se produzca con una maxima velocidad independientemente de una conmutacion. Por consiguiente, incluso cuando el proceso de conformacion del agujero ha finalizado y la fuerza opuesta se suprime, lo que normalmente dana lugar a un aumento brusco de la velocidad del movimiento de avance, el accionamiento de avance funciona inmediatamente en un lfmite de velocidad. Tambien aqu vuelve a tener una importancia significativa el hecho de que se trate de un accionamiento no neumatico, dado que en caso contrario no sena posible un lfmite como este para el caso de aplicacion previsto.
En un perfeccionamiento conveniente se preestablece ademas como lfmite para el accionamiento de avance una fuerza de avance maxima. Esto es importante especialmente durante el proceso de conformacion del agujero para limitar en general la fuerza ejercida. En caso de uso de un electromotor para el accionamiento de avance, este se lleva a cabo mediante una limitacion del consumo de corriente del electromotor.
Esta fuerza de avance maxima o tambien la velocidad de avance maxima son preferiblemente parametrizables, es decir, pueden ser ajustadas por el usuario que controla el dispositivo para el atornillado de perforacion continua, por ejemplo, en la cinta de produccion. En este caso, esta regulacion se realiza preferiblemente mediante un control tecnico del software. Alternativamente tambien se pueden prever otros elementos de regulacion como botones de ajuste, etc.
En un perfeccionamiento especialmente conveniente se conmuta, durante un proceso de perforacion continua en condiciones definidas, varias veces entre la primera y la segunda fase del proceso. Esta configuracion se basa en la reflexion de que entre los dos componentes a unir existen a menudo hendiduras o tambien capas intermedias, por ejemplo, capas adhesivas. En el proceso de conformacion del agujero esto da lugar finalmente a que despues de la penetracion del primer componente, la fuerza opuesta desciende de forma brusca sin que, no obstante, el proceso haya finalizado, dado que aun debe perforarse el segundo componente. La logica de control correspondiente se configura, por lo tanto, de manera que detecte de nuevo un posterior aumento del valor del parametro controlado cuando el tornillo de perforacion continua choque contra el segundo componente. En este caso se conmuta de nuevo a la fuerza de avance elevada y al numero de revoluciones elevado.
Como punto de conmutacion adicional para la nueva conmutacion en la primera fase del proceso se recurre convenientemente a un aumento caractenstico de la fuerza de avance. Con esta finalidad se controla y valora de nuevo preferiblemente el parametro en correlacion con la fuerza de avance, especialmente la corriente del motor. De este modo todo el proceso en general se adapta de forma autoajustable a la situacion respectiva existente en ese
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momento. Por medio de la logica de control almacenada se procesan las situaciones especiales de este tipo como los componentes recien unidos entre sf, por ejemplo, a traves de una capa adhesiva tambien de forma fiable, segura en el proceso y a una velocidad elevada.
Para la generacion del movimiento giratorio del eje de atornillador se preve en una configuracion conveniente un accionamiento de atornillador adicional que se dispone junto al accionamiento de avance. Por medio del accionamiento de atornillador se genera en este caso el movimiento de rotacion del eje de atornillador y se transmite a este de forma adecuada. Por el contrario, por medio del accionamiento de avance solo se genera y transmite el avance axial del eje de atornillador, asf como la fuerza de avance transmitida al eje de atornillador y, por consiguiente, tambien al elemento de atornillado, especialmente al tornillo de perforacion continua.
Convenientemente, en el caso del accionamiento de atornillador se trata de un segundo electromotor que se configura adicionalmente para un proceso de atornillado controlado. Por lo tanto, en el caso del accionamiento de atornillador se trata en general de un accionamiento de atornillado especializado que se puede controlar. Este comprende de forma en sf conocida opcionalmente o tambien en combinacion, un control del par de giro, un control del angulo de giro, asf como distintos algoritmos almacenados, a fin de poder llevar a cabo distintos procedimientos de atornillado y apriete con el mismo electromotor. Este electromotor en el accionamiento de atornillador se puede a su vez parametrizar. Preferiblemente no se lleva a cabo un control de los parametros de accionamiento del accionamiento de atornillador con respecto al punto de conmutacion. A traves del accionamiento de atornillador solo se conmuta entre el numero de revoluciones elevado durante el proceso de conformacion del agujero y el numero de revoluciones bajo durante la conformacion de la rosca. El control del accionamiento de atornillado es necesario especialmente para la tercera fase del proceso, el asf llamado apriete final del elemento de atornillado, que aun sigue despues del proceso de conformacion de la rosca. En esta fase, el elemento de atornillado para el atornillado de los dos componentes se atornilla y aprieta en la rosca antes conformada. El ajuste fijo del elemento de atornillado y, por consiguiente, el final del proceso de atornillado se lleva a cabo, en este caso, por ejemplo, mediante un control del par de giro.
En una configuracion conveniente, durante el proceso de atornillado de perforacion continua se genera en la primera fase del proceso una fuerza de avance mayor de 1000N y un numero de revoluciones para el eje de atornillador del orden de 5000 r.p.m. a 8000 r.p.m. En la segunda fase del proceso se ajusta convenientemente una fuerza de avance del orden de solo hasta 500N, asf como un numero de revoluciones del orden de 500 a 2500 r.p.m. aproximadamente.
Las ventajas indicadas con respecto al procedimiento y las configuraciones preferidas tambien se aplican analogamente al dispositivo segun la invencion. En el caso del dispositivo se trata normalmente de un dispositivo automatico, no manejado manualmente. En este caso, el dispositivo se fija en una maquina y especialmente en un brazo robotico y es manejado de forma automatizada por la maquina o por el brazo robotico. Por consiguiente se trata especialmente de un sistema robotico.
A continuacion se explica mas detalladamente un ejemplo de realizacion de la invencion por medio de las figuras. Estas muestran:
Figura 1 en una representacion esquematica y muy simplificada, un dispositivo para el atornillado de perforacion continua,
Figura 2A el desarrollo esquematizado del numero de revoluciones y del par de giro del accionamiento de atornillador durante el proceso de atornillado de perforacion continua, asf como
Figura 2B el desarrollo esquematizado del numero de revoluciones y de la corriente de motor del accionamiento de avance durante el proceso de atornillado de perforacion continua.
El dispositivo 2 representado en la figura 1 sirve para la realizacion de un proceso de atornillado de perforacion continua. En este, un asf llamado tornillo de perforacion continua 4 se inserta en al menos un componente 6. En el ejemplo de realizacion se representan dos componentes 6 unidos entre sf a traves de un tornillo de perforacion continua 4 que se unen entre sf complementariamente por medio de una capa adhesiva 8.
El dispositivo 2 comprende un soporte 10 que se configura, por ejemplo, a modo de una carcasa. En el interior del soporte 10 se apoya un eje de atornillador 12 de manera que pueda girar alrededor de un eje de giro 14. El dispositivo 2 comprende ademas un accionamiento de avance 16 para la generacion de un movimiento de avance en direccion axial 18, asf como para la generacion de una fuerza de avance F. La fuerza de avance F, asf como el movimiento de avance se transmiten al eje de atornillador 12. A traves del accionamiento de avance 16 se transmite una velocidad de avance v al eje de atornillador 12 con la que este se desplaza, por consiguiente, en direccion axial 18.
El accionamiento de avance 16 presenta un primer electromotor 20 con cuya ayuda se genera la fuerza de avance F, asf como la velocidad de avance v. A traves de otros componentes de accionamiento adecuados aqrn no representados con mayor detalle, estas magnitudes de accionamiento se transmiten al eje de atornillador 12.
El dispositivo 2 comprende ademas un accionamiento de atornillador 22 que hace girar el eje de atornillador 12 alrededor del eje de giro 14. El accionamiento de atornillador 22 presenta en este caso un segundo electromotor 24
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cuya salida se une a su vez al eje de atornillador 12 a traves de componentes aqrn no representados mas detalladamente del accionamiento de atornillador 22 para la generacion del movimiento giratorio.
El dispositivo comprende, por otra parte, una unidad de control 26 para el control del proceso de atornillado de perforacion continua. La unidad de control 26 emite senales de control a los dos accionamientos 16, 22.
Durante el proceso de atornillado de perforacion continua se practica en una primera fase de proceso I en los componentes 6 un agujero aqrn no representado con mayor detalle. Con esta finalidad, el eje de atornillador 12 se acciona por medio de un accionamiento de atornillador 22 con un numero de revoluciones elevado ns1. El mdice s se refiere aqrn al numero de revoluciones ns del eje de atornillador 12. Al mismo tiempo, por medio del accionamiento de avance 16 se ejerce una fuerza de avance elevada F1. La misma se encuentra, por ejemplo, en un campo superior a 1000N. El numero de revoluciones elevado ns1 es, por ejemplo, del orden de entre 5000 r.p.m. a 8000 r.p.m. Una vez finalizado el proceso de conformacion del agujero, el numero de revoluciones ns se conmuta a un numero de revoluciones bajo ns2 que solo es de 1000 a 2500 r.p.m. Tambien se ajusta al mismo tiempo una fuerza de avance reducida F2 que solo es del orden de hasta 500N. Para una deteccion oportuna y una conmutacion rapida se controla en el ejemplo de realizacion la corriente de motor i. En caso de una variacion caractenstica del valor de la corriente de motor i, esta se considera como el final del proceso de conformacion del agujero y, por consiguiente, como el final de la primera fase de proceso I, utilizandose como punto de conmutacion para la conmutacion.
El tornillo de perforacion continua 4 se configura especialmente para ello. Este presenta una cabeza de tornillo 30, un vastago de tornillo que sigue a continuacion con una rosca 32, asf como una punta 34 normalmente conica por el lado del extremo. En este caso, la punta 34 se configura de manera que en la conformacion del agujero solo se produzca una deformacion plastica y no un proceso de virutaje.
Los desarrollos de los distintos parametros de accionamiento tanto del accionamiento de atornillador 22, como tambien del accionamiento de avance 16 se representan en las figuras 2A y 2B, indicando la figura 2A los parametros de accionamiento del accionamiento de atornillador 22, es decir, especialmente del segundo electromotor 24, y la figura 2B parametros de accionamiento fundamentales del accionamiento de avance 16 y especialmente del primer electromotor 20. Los distintos parametros del accionamiento de avance 16 se dotan aqrn del mdice "v" y los del accionamiento de atornillador 22 del mdice "s". Todo el proceso de atornillado de perforacion continua se puede dividir en diferentes fases parciales como sigue:
a Movimiento de posicionamiento
b Calentamiento
c Penetracion
d Conformacion de un paso
e Conformacion de rosca
f Atornillado y enroscado del tornillo de perforacion continua 4
g Apriete del tornillo de perforacion continua 4
Las fases parciales b y c constituyen en este caso la primera fase del proceso I, las fases parciales d, e la segunda fase del proceso II. La fase parcial anterior de posicionamiento, asf como las fases parciales posteriores de atornillado y apriete son, por consiguiente, fases adicionales del proceso en el transcurso de todo el proceso de atornillado de perforacion continua. Las fases parciales f y g definen aqrn una tercera fase del proceso III del propio atornillado.
En la figura 2A se indica el numero de revoluciones ns, asf como el par de giro ms del segundo electromotor 24. En la figura 2B se indican los desarrollos del numero de revoluciones nv, asf como de la corriente de motor iv del primer electromotor 20.
Si se observa en primer lugar el desarrollo de los parametros de accionamiento nv, iv del accionamiento de avance 16, se puede ver lo siguiente:
Durante el movimiento de posicionamiento se lleva a cabo la aproximacion y, por lo tanto, la velocidad de avance v con un numero de revoluciones constante nv. Dado que no es preciso superar fuerzas opuestas considerables, el consumo de corriente es comparativamente reducido. Tan pronto como el tornillo de perforacion continua 4 choca contra el componente 6 situado mas arriba, la velocidad de avance v es cero y el numero de revoluciones nv desciende de forma correspondiente a cero. Al mismo tiempo, el consumo de corriente salta de forma escalonada a un valor maximo Ivmax que se almacena como lfmite de corriente. Por medio de este valor maximo ivmax se define al mismo tiempo una fuerza de avance maxima Fmax.
Por parte del accionamiento de atornillador 22 se aumenta en primer lugar el numero de revoluciones ns de forma continua a un numero de revoluciones elevado ns1 que se alcanza al comenzar la fase parcial b. Al principio de la fase parcial b, es decir, cuando el tornillo de perforacion continua 4 se coloca sobre el componente 6, el par de giro ms aumenta hasta un valor constante en virtud de la resistencia a traves de la chapa. En este caso se trata de una pura resistencia de friccion. El numero de revoluciones elevado ns1, asf como la fuerza de avance elevada Fmax dan lugar a un calentamiento del componente 6. Despues de un calentamiento suficiente al final de la fase parcial b, el
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componente 6 se deforma plasticamente y el tornillo de perforacion continua 4 penetra en el componente 6. Asf se produce de nuevo un movimiento de avance, de manera que el numero de revoluciones nv aumenta de forma continua. Durante este paso parcial c de la penetracion del componente 6, la corriente de motor iv permanece en un nivel elevado y el numero de revoluciones ns, asf como el par de giro ms tambien mantienen un nivel constante.
Al final de la fase parcial c tiene lugar una variacion caractenstica de la corriente de motor i que se valora como indicio para la penetracion definitiva. La resistencia ejercida por el componente 6 ya disminuye, por consiguiente, al finalizar la penetracion y cesa directamente despues. Como consecuencia, la corriente de motor iv disminuye de forma brusca. La unidad de control 26 registra y valora esta disminucion. De acuerdo con una primera variante se registra y valora como indicio para la penetracion la variacion de la corriente de motor Aiy/At. Si la variacion Aiv/At rebasa un valor umbral preestablecido, esta se valora como criterio de conmutacion para la conmutacion en la fase de proceso II. Alternativa o tambien paralelamente a este se preestablece como criterio de conmutacion un valor de conmutacion ivu que al alcanzarse o quedar por debajo del mismo provoca la conmutacion. El control y la valoracion de la corriente de motor iv se integran, por ejemplo, en el accionamiento de avance 16, es decir, se integra en este, por ejemplo, una parte de la unidad de control 26.
Al alcanzar el criterio de conmutacion, el accionamiento de avance 16, por ejemplo, emite una senal de conmutacion S que, en virtud de los tiempos de duracion de la senal en ocasiones con un pequeno retardo de tiempo, se transmite al accionamiento de atornillador 22.
La unidad de control 26 provoca, por lo tanto, en un punto de conmutacion una conmutacion del numero de revoluciones del accionamiento de atornillador 22 a un numero de revoluciones reducido ns2 que preferiblemente es constante durante las fases parciales d, e. En la fase parcial d se configura un paso mediante una deformacion plastica, es decir, en este caso se conforma un agujero cilmdrico. Debido a la punta conica del tornillo de perforacion continua 4, al finalizar la fase parcial c en principio aun no se moldea directamente durante la penetracion ningun agujero cilmdrico a traves de todo el grosor del componente. Este solo se practica en la fase parcial d. A continuacion, en la fase parcial de la conformacion de la rosca despues de la conformacion del agujero cilmdrico se moldea en este una rosca con ayuda del tornillo de perforacion continua 4.
En virtud de la fuerza opuesta que va disminuyendo, en la fase parcial c y mas adelante en la fase parcial d, el numero de revoluciones nv del accionamiento de avance 16 ya aumenta en primer lugar de forma continua hasta alcanzar un valor maximo nVmax preestablecido por un lfmite que da lugar a una velocidad de avance maxima vmax. En este caso se trata, por consiguiente, de un lfmite del numero de revoluciones nv a un valor maximo. En el ejemplo de realizacion este es identico al valor maximo durante el movimiento de posicionamiento. Sin embargo, alternativamente para el movimiento de posicionamiento tambien es posible permitir una mayor velocidad de avance v y, por lo tanto, un mayor numero de revoluciones nv.
El numero de revoluciones nv mantiene este valor maximo en la posterior fase parcial e y tambien durante el propio proceso de atornillado en la fase parcial f. Solo cuando el tornillo de perforacion continua 4 alcanza el asf llamado apoyo de cabeza en el que la cabeza de tornillo 30 se apoya en el componente 6, la velocidad de avance v desciende de nuevo a cero hasta que el tornillo de perforacion continua este apretado. Durante las fases parciales d, e, f, la corriente de motor i es normalmente constante y solo aumenta de nuevo en la fase parcial g.
Por parte del accionamiento de atornillador 22, durante las fases d a f el numero de revoluciones se mantiene en un valor constante mas reducido ns2. El accionamiento de atornillador 22 se ajusta especialmente a traves del numero de revoluciones y en concreto durante las dos fases de proceso I y II, asf como de forma complementaria tambien durante la fase parcial f. Al conformar la rosca se produce a su vez una mayor resistencia para el movimiento giratorio, de manera que aumenta el par de giro ms. Al final del proceso de conformacion de la rosca, el par de giro ms desciende de nuevo a un valor mmimo. En la ultima fase parcial g, en la que se aprieta el tornillo de perforacion continua 4, el par de giro ms vuelve a aumentar. El proceso de atornillado se ajusta mediante el sistema de regulacion del accionamiento de atornillador 22 y finaliza al alcanzar un criterio de desconexion, por ejemplo, al alcanzar un par de giro predeterminado. El desarrollo del par de giro representado en la figura 2A esta en general en correlacion con un consumo de energfa del accionamiento de atornillador 22.
Los desarrollos aqrn descritos de los distintos parametros tambien resultan al menos en una forma comparativa durante un proceso de atornillado de perforacion. El desarrollo caractenstico se mantiene en la transicion de la fase parcial c a la fase parcial d, de manera que sea posible definir del mismo modo un criterio de conmutacion.
Alternativamente al uso de un electromotor 20 para el accionamiento de avance 16 tambien puede utilizarse, en principio, un accionamiento hidraulico. Como criterio de conmutacion se utiliza en este caso una variacion caractenstica y un descenso de una presion del fluido hidraulico, especialmente de un aceite hidraulico. Un lfmite de la velocidad de avance se ajusta, por ejemplo, mediante un lfmite hidraulico del caudal de fluido hidraulico en un cilindro correspondiente. Esto se produce, por ejemplo, mediante una valvula mariposa que se puede controlar con respecto a la abertura de paso. En este caso, el lfmite de la fuerza de avance maxima se alcanza, por ejemplo, mediante el lfmite de la presion de aceite maxima.
En la figura 1, los dos componentes 6 estan separados uno del otro por la capa adhesiva 8. Esto da lugar a que despues de la penetracion del primer componente 6, la unidad de control 26 ya la identifica como punto de conmutacion. El desarrollo se puede comparar con el representado en la figura 2 entre las fases parciales c y d. Por lo tanto, en primer lugar se lleva a cabo una conmutacion en la fase de proceso II, como ya se ha descrito con
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anterioridad. No obstante, en este caso al chocar el tornillo de perforacion continua 4 contra el segundo componente inferior 6, el numero de revoluciones nv desciende de nuevo a cero y ademas la corriente del motor iv vuelve a aumentar de forma brusca. La unidad de control 26 detecta de nuevo esta variacion como el inicio de la primera fase del proceso I, conmutandose, por lo tanto, de nuevo a esta primera fase de proceso I. Complementariamente se almacena ademas en la unidad de control 26 que este segundo punto de conmutacion solo puede existir dentro de una ventana preestablecida, por ejemplo, un intervalo de tiempo o tambien un intervalo de recorrido. En caso contrario se ha producido un fallo.
Lista de referencias 2 Dispositivo
4 Tornillo de perforacion continua
6 Componente
8 Capa adhesiva
10 Soporte
12 Eje de atornillador
14 Eje de giro
16 Accionamiento de avance
18 Direccion axial
20 Primer electromotor
22 Accionamiento de atornillador
24 Segundo electromotor
26 Unidad de control
30 Cabeza de tornillo
32 Rosca
34 Punta
F Fuerza de avance
Fmax Fuerza de avance maxima
v Velocidad de avance
vmax Velocidad de avance maxima
F1 Fuerza de avance elevada
F2 Fuerza de avance reducida
iv Corriente de motor del primer electromotor
ivmax Corriente de motor maxima
(ivu) Valor de conmutacion
nv Numero de revoluciones del primer electromotor
nvmax Numero de revoluciones maximo del primer electromotor
nv Numero de revoluciones del primer electromotor
ns Numero de revoluciones del segundo electromotor
ms Par de giro del segundo electromotor
ns1 Numero de revoluciones elevado del segundo electromotor/del eje de atornillador
ns2 Numero de revoluciones reducido del segundo electromotor/del eje de atornillador
5 Senal de conmutacion

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el atornillado directo de componentes (6), especialmente para el atornillado de perforacion continua, en el que en una primera fase de proceso (I) se practica un agujero en un componente (6) y en el que en una segunda fase de proceso (II) se moldea en el agujero practicado una rosca (32) y
    - generandose para ello con ayuda de un accionamiento de avance (16) un avance, asf como una fuerza de avance (F) y transmitiendose a un eje de atornillador (12),
    - haciendose girar el eje de atornillador (12),
    - ajustandose en la primera fase del proceso (I) un numero de revoluciones elevado (ns-i) del movimiento giratorio y por medio del accionamiento de avance (16) una fuerza de avance elevada (F1) y conmutandose en un punto de conmutacion definido al atravesar el componente para la segunda fase de proceso (II) a una fuerza de avance mas reducida (F2) y a un numero de revoluciones menor (ns2),
    caracterizado
    - por que la fuerza de avance (F) se genera por medio de un accionamiento de avance (16) no neumatico y
    - por que se controla un parametro (iv) al menos en correlacion con la fuerza de avance (F) y por que un valor caractenstico (ivu) o una variacion caractenstica del valor de parametro (iv) define el punto de conmutacion.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la conmutacion ya se lleva a cabo directamente al atravesar el componente (6) y antes del comienzo de la conformacion de la rosca (32).
  3. 3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que despues de la conmutacion se conforma en primer lugar en una fase parcial (d) un paso cilmdrico antes de conformar la rosca (32).
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el parametro (iv) es un parametro de accionamiento del accionamiento de avance (16).
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el accionamiento de avance (16) comprende un primer electromotor (20).
  6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, caracterizado por que como parametro (iv) se controla un valor caractenstico del motor.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, caracterizado por que como parametro (iv) se controla la corriente de motor del primer electromotor (20).
  8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para el accionamiento de avance (16) se preestablece como lfmite una velocidad de avance maxima (vmax).
  9. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para el accionamiento de avance (16) se preestablece como lfmite una fuerza de avance maxima (Fmax).
  10. 10. Procedimiento segun una de las dos reivindicaciones anteriores, en el que la fuerza de avance maxima (Fmax) y/o la velocidad de avance maxima (vmax) se pueden parametrizar.
  11. 11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que durante el proceso de atornillado de perforacion continua en condiciones preestablecidas se conmuta automaticamente varias veces entre la primera fase de proceso (I) y la segunda fase de proceso (II).
  12. 12. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, en el que con un aumento caractenstico de la fuerza de avance (F) en la segunda fase del proceso (II) se define otro punto de conmutacion y se conmuta de nuevo a la primera fase del proceso (I) con una fuerza de avance elevada (F1).
  13. 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el eje de atornillador (12) se hace girar con ayuda de un accionamiento de atornillador adicional (22), presentando el accionamiento de atornillador (22) un segundo electromotor (24) con un sistema de control para un proceso de atornillado controlado.
  14. 14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la primera fase del proceso (I) se genera una fuerza de avance (F) de mas de 1000N y un numero de revoluciones (ns) para el eje de atornillador (12) del orden de 5000 r.p.m. a 8000 r.p.m. y en la segunda fase del proceso (II) se ajusta una fuerza de avance (F) del orden de 500N, asf como un numero de revoluciones (ns) del orden de 500 a 2500 r.p.m.
  15. 15. Dispositivo para el atornillado directo de componentes (6), especialmente para el atornillado de perforacion continua con
    - un eje de atornillador (12) accionable de forma rotatoria que se puede desplazar en una direccion axial (18) para realizar un avance,
    5 - un accionamiento de avance (16) para la generacion de un avance y de una fuerza de avance (F), asf como para
    su transmision al eje de atornillador (12),
    - una unidad de control (26) para el control del proceso de atornillado directo, especialmente del proceso de atornillado de perforacion continua que se configura de manera que en una primera fase de proceso (I) se ajuste un numero de revoluciones elevado del eje de atornillador (12) y por medio del accionamiento de avance (16) una
    10 fuerza de avance elevada (F1) y en un punto de conmutacion definido para una segunda fase de proceso (II) se conmute a una fuerza de avance menor (F2) y a un numero de revoluciones menor (ns2), caracterizado por que el accionamiento de avance (16) no es neumatico y por que la unidad de control (26) se configura de manera que esta controle un parametro (iv) al menos en correlacion con la fuerza de avance (F) y defina el punto de conmutacion al alcanzar un valor caractenstico (ivu) o en caso de una variacion caractenstica del valor del parametro (iv).
    15
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