ES2714206T3 - Llave de torsión electrónica y un método de aplicación de un par de torsión de elementos de fijación - Google Patents

Abstract

Una llave de torsión (202) electrónica que tiene un cabezal de accionamiento flexible, que comprende: un mango (204) para aplicar una fuerza; un cabezal (206) que incluye una primera parte (218) adaptada para acoplarse con y aplicar una fuerza a un elemento de sujeción (38) alrededor de un eje de rotación (222), y una segunda parte (224) entre el mango y la primera parte; una bisagra (216) que conecta de manera giratoria el mango con la segunda parte del cabezal y permite que el mango gire a cualquiera de una pluralidad de posiciones con respecto al cabezal; y un primer enlace (226) de reacción de par de torsión que conecta la primera (218) y la segunda (224) partes del cabezal para reaccionar, sustancialmente, contra toda la fuerza aplicada a través del mango (204) a la primera parte del cabezal, independientemente de la posición de giro del mango; y está caracterizada por que la llave de torsión electrónica comprende: un sensor (50) electrónico conectado entre la primera (218) y la segunda (224) partes del cabezal para medir la cantidad de par de torsión aplicada al elemento de sujeción, en el que el sensor electrónico incluye una galga extensiométrica para medir la tensión en el primer enlace (226) de reacción de par de torsión.

Description

DESCRIPCION

Llave de torsion electronica y un metodo de aplicacion de un par de torsion de elementos de fijacion

Campo tecnico

Esta divulgacion se refiere, generalmente, a herramientas, especialmente a herramientas manuales, y se refiere mas particularmente a una llave de torsion electronica que tiene un cabezal flexible que permite que el mango gire a multiples posiciones.

Antecedentes

Las llaves de torsion se usan, comunmente, para establecer con precision el par de torsion de un elemento de sujecion tal como una tuerca o un tornillo, donde la estanqueidad del elemento de sujecion puede ser importante. Algunas llaves de torsion permiten que el usuario tambien mida el par de torsion (fuerza de rotacion) aplicado al elemento de sujecion para que pueda aparearse a una especificacion de par de torsion.

Se han desarrollado una variedad de llaves de torsion, que incluyen tipos mecanicos que pueden emplear una viga que se desvia bajo el par de torsion aplicado, y tipos electronicos que emplean una galga extensiometrica unida a una barra de torsion. Algunas llaves de torsion convencionales emplean un mango que tiene un cabezal fijo que incluye un zocalo u otro accesorio para acoplar el elemento de sujecion. Es posible que estas llaves de torsion de cabezal fijo no sean adecuadas para el uso cuando el elemento de sujecion esta cerca de obstrucciones que interfieren con el agarre o la rotacion del mango. En estas aplicaciones, puede ser necesario emplear una llave de torsion en la cual el cabezal esta unido de manera giratoria al mango mediante una bisagra. La bisagra permite que el mango oscile hacia una posicion donde pueda hacerse girar libremente, fuera del camino de la obstruccion. Puede surgir un problema con estas llaves de torsion, que a veces se denominan llaves de torsion de "cabezal flexible", debido al hecho de que cuando el mango oscila lejos de una posicion en la que esta axialmente alineado con el cabezal, una parte de la fuerza aplicada al mango da como resultado un componente de fuerza que no es ortogonal al eje de rotacion del elemento de sujecion. Este componente de fuerza "fuera del eje" puede causar imprecisiones en las lecturas de par de torsion.

Por consiguiente, existe la necesidad de una llave de torsion que tenga un cabezal flexible que proporcione mediciones de par de torsion precisas independientemente de la posicion de giro del mango fuera del eje.

El documento US2007/0221015 divulga una herramienta de mano flexible en la que el angulo entre el cabezal y el mango de la herramienta de mano es ajustable.

El documento US2004/0159164 divulga una llave de torsion electronica con un brazo de palanca acoplado giratoriamente a un miembro de cabeza.

Sumario

La llave de torsion electronica divulgada permite la aplicacion de un par de torsion fuera de eje variable de los elementos de sujecion y se puede utilizar en aplicaciones donde se debe aplicar una cantidad deseada de par de torsion, pero donde el acceso en angulo recto al elemento de sujecion es limitado. La invencion esta relacionada con una llave de torsion electronica segun la reivindicacion 1.

Segun una realizacion divulgada, una llave de torsion comprende: un mango; y un cabezal que incluye una primera parte para acoplar y aplicar un par de torsion a un elemento de sujecion alrededor de un eje de rotacion del elemento de sujecion, una segunda parte acoplada de manera giratoria con el mango para permitir que el mango gire a cualquiera de una pluralidad de posiciones con respecto al cabezal, y medios en el cabezal para medir la cantidad de par de torsion aplicada al elemento de sujecion independientemente de la posicion de giro del mango con respecto al cabezal. Los medios de medicion pueden estar conectados entre la primera y la segunda parte del cabezal, y pueden incluir un enlace que reacciona contra el par de torsion aplicado y acoplado con una galga extensiometrica para medir la tension en el enlace.

Segun otra realizacion divulgada, una llave de torsion electronica que tiene un cabezal de accionamiento flexible comprende: un mango de aplicacion de una fuerza; un cabezal que incluye una primera parte adaptada para acoplarse y aplicar un par de torsion a un elemento de sujecion alrededor de un eje de rotacion, y una segunda parte entre el mango y la primera parte; una bisagra que conecta de manera giratoria el mango con la segunda parte del cabezal y que permite que el mango gire a cualquiera de una pluralidad de posiciones con respecto al cabezal; un primer enlace de reaccion forzada que conecta la primera y la segunda parte del cabezal para reaccionar, sustancialmente, contra todo el par de torsion aplicado a traves del mango a la primera parte del cabezal, independientemente de la posicion de giro de una mano; y, un sensor electronico en el cabezal para medir la cantidad de par de torsion aplicada al elemento de sujecion. La llave de torsion electronica puede comprender ademas un segundo y tercer enlace que conectan la primera y la segunda parte del cabezal que reaccionan contra una fuerza fuera del eje aplicada al elemento de sujecion que no da como resultado que se aplique un par de torsion al elemento de sujecion.

La invencion tambien esta dirigida a un metodo segun la reivindicacion 9.

Las realizaciones divulgadas satisfacen la necesidad de una llave de torsion y un metodo de aplicacion de un par de torsion de un elemento de sujecion que elimine, sustancialmente, el error en las mediciones de par de torsion resultantes de las fuerzas fuera del eje aplicadas al cabezal de par de torsion.

Otras caracteristicas, beneficios y ventajas de las realizaciones divulgadas se haran evidentes a partir de la siguiente descripcion de las realizaciones, cuando se visualice segun los dibujos adjuntos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripcion de las ilustraciones

La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema para localizar la finalizacion de las operaciones de fabricacion. La figura 2 es una vista en perspectiva de una aeronave, que incluye un sistema de coordenadas tridimensional utilizado para definir la localizacion de las operaciones de fabricacion realizadas dentro de la aeronave.

La figura 3 es una vista en perspectiva que muestra una parte de un alojamiento de rueda que forma parte de la aeronave mostrada en la figura 2.

La figura 4 es una vista lateral de una realizacion de una llave usada para aplicar el par de torsion a las tuercas en accesorios hidraulicos dentro del alojamiento de rueda mostrado en la figura 3.

La figura 5 es un diagrama de bloques de un circuito que forma parte de la llave de torsion mostrada en la figura 4. La figura 6 es una ilustracion esquematica y de bloques combinados de un sistema para localizar e informar de la finalizacion de las operaciones de fabricacion realizadas en un entorno de RF severo.

La figura 7 es un diagrama de flujo simplificado de un metodo para localizar la posicion tridimensional del transmisor de senales de pulso que forma parte del sistema mostrado en la figura 6.

La figura 8 es una ilustracion esquematica que muestra los componentes principales del sistema para localizar e informar la finalizacion de las operaciones de fabricacion.

La figura 9 es una pantalla de visualizacion tipica que muestra una operacion de fabricacion localizada y un estado de finalizacion informado.

La figura 10 es otra pantalla de visualizacion que muestra informacion resumida relacionada con las operaciones de fabricacion y el estado de finalizacion informado.

La figura 11 es un diagrama de flujo simplificado que ilustra un metodo para localizar e informar la finalizacion de las operaciones de fabricacion.

La figura 12 es una vista lateral de una llave de torsion de cabezal fijo colocada en un elemento de sujecion cerca de una obstruccion que permite un espacio libre limitado para el mango.

La figura 13 es una vista similar a la figura 12, pero que representa el uso de una llave de torsion que tiene un cabezal flexible para evitar la obstruccion.

La figura 14 es una vista en perspectiva de una tuerca que ilustra las fuerzas aplicadas a la tuerca por una llave de torsion.

La figura 15 es una vista superior de una parte de una llave de torsion electronica segun una realizacion, que se muestra acoplando un elemento de sujecion.

La figura 16 es una vista en perspectiva de la llave de torsion mostrada en la figura 15.

La figura 17 es otra vista en perspectiva de la llave de torsion mostrada en las figuras 15 y 16, pero sin el elemento de torsion.

La figura 18 es una vista superior de otra realizacion de la llave de torsion electronica.

La figura 19 es una vista en perspectiva de la llave de torsion electronica mostrada en la figura 18.

La figura 20 es un diagrama de flujo de produccion de aeronaves y metodologia de funcionamiento.

La figura 21 es un diagrama de bloques de una aeronave.

Descripcion detallada

Haciendo referencia primero a la figura 1, un sistema indicado, generalmente, por el numero 20 puede usarse para localizar cada una de una pluralidad de operaciones de fabricacion 22 dentro de una fabricacion 24, y para informar el estado de al menos una operacion en la fabricacion localizada. El estado notificado puede incluir un aviso de que la operacion se ha iniciado, esta en curso y/o ha finalizado. La localizacion tridimensional de cada una de las operaciones 22 se puede definir en un sistema de coordenadas 26 tridimensionales dentro del entorno de fabricacion 24. En una realizacion, el entorno de fabricacion puede ser un entorno de RF severo en el que las obstrucciones u otros factores ambientales dan como resultado una reflexion de una senal de RF, atenuacion de la senal y/o bloqueo de la senal debido a la falta de LOS (por su acronimo en ingles) entre el transmisor y el receptor.

El sistema de localizacion e informacion 20 puede incluir un sistema de localizacion 28, y un sistema de informacion y visualizacion 30 que se puede usar para monitorizar la localizacion de la operacion de fabricacion 22 dentro del sistema de coordenadas 26 y visualizar estas operaciones, asi como el estado de la operacion de fabricacion 22 en un segundo, sistema de coordenadas analizado mas adelante. Como se explicara mas adelante con mas detalle, el sistema 20 se puede utilizar para localizar cada una de las operaciones de fabricacion 22 directa o indirectamente ubicando un componente portatil, tal como una llave de torsion que se mueve a la localizacion de cada una de las operaciones de fabricacion 22.

Haciendo referencia a la figura 2, el sistema de localizacion e informacion 20 se puede usar para localizar las operaciones de fabricacion 22 en una aeronave 32, en el que el espacio de objeto se puede definir en un sistema de coordenadas 26 tridimensionales de la aeronave 32. Las operaciones de fabricacion 22 pueden comprender, por ejemplo, y sin limitacion, operaciones tales como el ensamblaje de subconjuntos (no mostrados) durante la produccion de la aeronave 32. Por ejemplo, como se muestra en la figura 3, un alojamiento de rueda 36 en la aeronave 32 puede contener una multiplicidad de tubos 40 hidraulicos con accesorios 41 roscados provistos de tuercas 38 para conectar y apretar los accesorios 41. El ensamblaje de los accesorios 41, incluida la aplicacion de un par de torsion de las tuercas 38, comprende operaciones de ensamblaje que pueden ser monitorizadas e informadas usando el sistema 20 divulgado. El alojamiento de rueda 36 puede incluir diversas estructuras 42 metalicas utilizadas para el refuerzo o el montaje de componentes que impiden el LOS dentro del alojamiento de rueda 36 y/o reflejan o atenuan las senales de RF. En algunos casos, las tuercas 38 pueden estar ubicadas en lugares cercanos a los que puede haber un acceso limitado, como en el lugar en el que estan agrupadas estrechamente, por ejemplo, contra un mamparo 43.

Ahora se hace referencia a las figuras 4-8, que representan detalles adicionales del sistema de localizacion e informacion 20 adaptados para su uso en la localizacion e informacion del estado de par de torsion de las tuercas 38. En esta aplicacion, como se ve mejor en la figura 6, el sistema 20 puede utilizar un sistema de localizacion de senal de pulso UWB 28 que comprende un transmisor de RF de senal de pulso UWB 52 transportado en una llave de torsion 44 electronica, y una pluralidad de radios UWB 60 que estan posicionados de manera optima dentro del alojamiento de rueda 36 de tal manera que al menos dos de la radio de UWB 60 esten dentro de LOS de cada una de las tuercas 38.

Como se muestra en la figura 4, la llave de torsion 44 monitorizada electronicamente utilizada para la aplicacion de un par de torsion de las tuercas 38 incluye un cabezal 45 montado en el extremo de un mango 46. El cabezal 45 incluye mordazas 48 para acoplar las partes planas de las tuercas 38, y un sensor de galga 50 extensiometrica montado cerca de las mordazas 48. El sensor de galga 50 extensiometrica produce una senal electrica relacionada con la magnitud del par de torsion aplicada a una tuerca 38 por la llave 44.

Los componentes adicionales contenidos dentro de la llave 44 se muestran en la figura 5. El transmisor de senales de pulso UWB 52 esta contenido dentro del mango 46 y transmite las senales de pulso UWB en una antena 56 transportada en o dentro del mango 46. Las senales de pulso UWB transmitidas por el transmisor de senales de pulso UWB 52 pueden incluir datos que representan la magnitud del par de torsion detectado por el sensor de galga 50 extensiometrica, o mas simplemente que se ha aplicado un par de torsion de valor no informado. La senal analogica generada por el sensor de galga 50 extensiometrica se puede convertir en una senal digital mediante un convertidor A a D 55. Un circuito de medicion/activacion 57 mide la senal digital y emite una senal de activacion cuando la senal medida excede un valor de umbral, lo que indica, por ejemplo, que se ha aplicado un par de torsion a una tuerca a un valor nominal, o ha superado un umbral minimo para indicar que se ha aplicado o se esta aplicando un par de torsion. Un microprocesador 51 y la memoria asociada controlan diversas operaciones de la llave, incluido el transmisor 52 y un piloto 58 en el cabezal de la llave 45 que alerta al trabajador del conjunto que el par de torsion aplicado a una tuerca 38 ha alcanzado un valor nominal, que puede almacenarse en la memoria 53. El piloto 58 puede comprender, por ejemplo y sin limitacion, un LED u otra luz (mostrada en 58), un generador de senal de audio (no mostrado) o un vibrador (no mostrado) en el mango 46. Los componentes electronicos de la llave 44, incluido el transmisor 52, pueden ser alimentados por una bateria 54 alojada dentro del mango 46. Es posible adaptar las llaves convencionales con uno o mas de los componentes electronicos mencionados anteriormente para proporcionar las funciones requeridas de la llave de torsion 44 electronica.

Ciertas operaciones de fabricacion que requieren el uso de la llave de torsion 44 electronica pueden llevarse a cabo en entornos de RF severos, tal como la aplicacion ilustrada del alojamiento de rueda de la aeronave, que carecen de infraestructura que de otra manera podria proporcionar referencias utiles para realizar mediciones de localizacion. Por consiguiente, en entornos de RF severos, los nodos, es decir, las radios 60 pueden desplegarse en posiciones que optimicen la comunicacion de LOS con las ubicaciones donde se debe aplicar el par de torsion de las tuercas 38. El sistema de coordenadas 26 comunes establecido dentro del alojamiento de rueda 36 permite realizar estimaciones de ubicaciones dentro de un marco de referencia comun. Tambien puede ser deseable optimizar el protocolo de transmision con el fin de rechazar las senales reflectantes mediante el uso de tecnicas de temporizacion en el borde delantero de las senales de pulso de UWB transmitidas.

Segun una realizacion, las senales de pulso generadas pueden ser senales de banda base que son mezcladas por un mezclador para mover su frecuencia central a las bandas de frecuencia deseadas que pueden ser, en una aplicacion que involucra la monitorizacion de la aplicacion de par de torsion de la tuerca dentro de un alojamiento de rueda 36, alrededor de 4 GHz, proporcionando un espectro efectivo de aproximadamente 3,1 a 5,1 GHz y una precision de medicion de localizacion inferior a aproximadamente media pulgada. En otras aplicaciones, puede ser apropiado un generador de senal de pulso de UWB 52 que tenga una frecuencia central de aproximadamente 6,85 GHz para una amplia difusion de espectro de parte de FCC 15 de 3,1-10,6 GHz.

Segun las realizaciones divulgadas, el despliegue de nodos ad hoc en forma de radios 60 puede usarse para navegar alrededor de cualquier bloqueo en el LOS entre la localizacion del generador de senales de pulso 52 y la radio 60.

Algunas de las tecnicas bien conocidas en la tecnica usan la lateralizacion iterativa de las senales de pulso generadas al resolver un modelo posicional basado en restricciones. Si bien este enfoque puede ser satisfactorio para algunas aplicaciones, en otras aplicaciones, tales como la localizacion de las tuercas dentro del alojamiento de rueda de una aeronave, puede ser necesario que la red ad hoc se propague con nodos conscientes de la posicion para proporcionar los resultados deseados.

Como se explicara mas adelante con mas detalle, la radio de UWB 60 reciben las senales de pulso de la llave 44 y generan mediciones de localizacion que pueden usarse para calcular la localizacion de la llave 44, y por lo tanto, la llave 44 debe aplicar un par de torsion de la localizacion de la tuerca 38 por la llave 44. En otras realizaciones, puede ser posible usar uno o mas radios de UWB 60b que incluyen un par de antenas de recepcion 60c, 60d separadas. La radio de UWB 60b genera mediciones de localizacion basadas en el angulo de llegada (AOA) y la diferencia de tiempo de llegada (TDOA) de las senales de pulso 76 transmitidas por el transmisor de senales de pulso 52 en la llave 44. En el caso de la radio de UWB 60b, las senales de pulso 76 llegan a las dos antenas 60c, 60d, respectivamente, en angulos ligeramente diferentes 01 y 02 en relacion con un eje de referencia 80 que se basa en el sistema de coordenadas 26 (figuras 1 y 2) utilizado para localizar las tuercas 38 en el espacio tridimensional del objeto. De manera similar, la radio de UWB 60 miden cada una el AOA y el TDOA de las senales de pulso 76 que llegan con respecto al eje de referencia 80. Las mediciones de AOA y TDOA generadas por al menos dos de las radios 60 se pueden usar para calcular la localizacion tridimensional del transmisor de senales de pulso 52 (y, por tanto, la llave 44 y la tuerca 38) utilizando tecnicas de lateralizacion iterativas comunes.

Se puede emplear cualquiera de varias tecnicas diferentes para medir el posicionamiento de AOA. Uno de estos metodos se ha descrito anteriormente en el que la radio de UWB 60b incluye dos antenas de recepcion 60c, 60d separadas, cada una de las cuales recibe la senal transmitida por el transmisor de senales de pulso 52. El angulo de la linea que conecta la radio 60 y la llave de torsion 44 es medida con respecto a los datos de origen almacenados en los archivos de conjunto de datos 3D 72. Este angulo de referencia corresponde a la orientacion de la linea que intersecta cada una de las antenas colocadas 60c, 60d. Al medir la orientacion a multiples antenas de referencia, se puede determinar la posicion de la llave de torsion 44.

Se pueden utilizar diversas tecnicas para medir TDOA. Uno de tales metodos consiste en recibir las senales de pulso transmitidas por multiples radios UWB 60 y dedicar una de las radios de recepcion 60a a calibrar las radios 60 restantes en la red. La radio de recepcion 60 determina la ruta directa a la llave de torsion 44 deseada midiendo el TDOA de la senal. Es posible que se requieran al menos cuatro de estas mediciones para determinar la posicion de la llave de torsion 44 mediante una lateralizacion interactiva.

El rendimiento de las radios 60 se puede medir en terminos de la tasa de exito de paquetes, la precision de la distancia medida versus la real, la desviacion estandar y los niveles de senal/ruido. La tasa de exito de paquetes se puede definir como el numero de intercambios de paquetes exitosos entre las radios 60. La distancia medida se calcula mediante el procesamiento de las senales de pulso de UWB transmitidas por el transmisor de senales de pulso 52. La distancia real es la distancia entre dos radios de recepcion 60 medida utilizando un dispositivo fisico. La desviacion estandar es una medida del modo en que se dispersan ampliamente los valores de distancia medidos de la media. La senal y los niveles de ruido se pueden calcular a partir de la forma de onda de la senal de la siguiente manera:

CuadradodelValorMaximodelosRecuentosdeADC

NiveldeSenal = 10 * log(---------------------------------------------- )

NiveldeRuido = 10 * \og(VariaciondeRuidode5nsdelaOnda)

El sistema 28 puede incluir una radio de referencia de UWB 60a que emite una senal de baliza 65 que se utiliza para calibrar las radios de UWB 60. Debido a los espacios cerrados y diversas obstrucciones, como la estructura 42 que puede estar presente dentro del alojamiento de rueda 36, una o mas de las radios de UWB, tal como la radio de UWB 60c, pueden no estar dentro del LOS del transmisor de senales de pulso 52. La precision requerida o la medicion de la localizacion donde el LOS entre el transmisor 52 y una de las radios 60 esta bloqueado puede superarse instalando radios 60 adicionales sobre el numero minimo requerido para los calculos TDOA normales, y luego ejecutando algoritmos de procesamiento de senales para identificar el receptor particular que no esta dentro de LOS con el transmisor de senales de pulso 52.

Las mediciones de localizacion generadas por la radio de UWB 60 pueden transmitirse desde el sistema 28 a un receptor de UWB y un ensamblador de datos 62 que ensambla las mediciones de localizacion, junto con los datos de par de torsion que forman parte de las senales de pulso transmitidas desde la llave 44. En funcion de la aplicacion, los datos reunidos pueden transmitirse a traves de una red 64 al sistema de monitorizacion, visualizacion e informacion 30. Las redes 54 pueden comprender, por ejemplo y sin limitation, una WAN, LAN o Internet. El sistema de monitorizacion, visualizacion e informacion 30 puede incluir un procesador 68, programa de compilation de datos 68, programa de visualizacion de datos 70, archivos de conjuntos de datos 72 tridimensionales y una o mas pantallas, tales como la pantalla 74 y una pantalla 75 portatil.

El procesador 66 puede comprender una PC programada que usa el programa de compilacion 68 para calcular la posicion del transmisor de senales de pulso 52 en base a las mediciones de localizacion. El procesador 66 tambien usa el programa de visualizacion 70 para provocar la visualizacion de imagenes que ilustran o resaltan la localizacion de la tuerca 38 que aplica el par de torsion dentro de una imagen tridimensional producida a partir de los archivos de conjunto de datos 72. Los archivos de conjunto de datos 72 tridimensionales pueden comprender, por ejemplo y sin limitacion, un archivo CAD producido por cualquiera de diversos programas de modelado de solidos, sin limitacion, tales como CATIA. De hecho, el sistema 30 asigna las ubicaciones de las tuercas 38 a las coordenadas del conjunto de datos en el programa de modelado de solidos.

El metodo para calcular la posicion del transmisor de senales de pulso 52 se ilustra en la figura 7 en la que el AOA y el TDOA se miden en 80 y 84, respectivamente, por las radios de UWB 60. En algunos casos, se puede introducir un sesgo de medicion como resultado de la falta de LOS entre las radios 60, y un bloqueo incorrecto en la senal para detectar la ruta directa o borde de ataque de la senal. Esto se debe a que la detection constante del borde de ataque se produce en el camino mas corto entre las radios 60. Este sesgo de medicion puede compensarse utilizando cualquiera de varios metodos, incluido el uso de algoritmos de borde de ataque que utilizan tablas de busqueda para las regiones dentro del alojamiento de rueda 36 para compensar el sesgo o para contar el error como errores de posicion. Por consiguiente, la compensation se puede hacer en 86 para el sesgo de medicion. Finalmente, en 88, el procesador 66 calcula la posicion tridimensional del transmisor de senales de pulso 52 dentro del sistema de coordenadas 26 del entorno de fabrication 24, que en el ejemplo ilustrado, comprende el alojamiento de rueda 36.

Haciendo referencia ahora particularmente a la figura 8, ambas pantallas 74, 75 combinan datos graficos y cuantitativos en tiempo real para proporcionar una visualizacion del estado actual del alojamiento de rueda 36. Para visualizar la tuerca 38 que se aplica un par de torsion en una imagen de referencia tridimensional ensamblada a partir de los archivos de conjunto de datos 3D 72, el procesador 66 traduce matematicamente la localizacion 3D del transmisor de senales de pulso 52 en el sistema de coordenadas 26 del alojamiento de rueda 36, a un segundo sistema de coordenadas 34 de la imagen 3D creada a partir de los archivos de conjunto de datos 72. El primer sistema de coordenadas 26 define efectivamente el espacio objeto 35, es decir, el espacio 3D en el que la llave 44 se mueve de una tuerca 38 a otra, y el sistema de coordenadas 34 define el espacio de imagen 37 que contiene la imagen creada a partir de los archivos de conjunto de datos 3D 72.

La pantalla 74 principal puede ser utilizada por el personal de produccion para localizar, monitorizar y registrar el estado (por ejemplo, inicio, progreso y/o finalizacion) de las operaciones de ensamblaje, tal como la aplicacion de un par de torsion de las tuercas 38. Ademas, una pantalla 75 portatil puede emplearse por un trabajador de ensamblaje para ver los mismos datos o similares que se visualizan en la pantalla 74 para que el trabajador pueda monitorizar y verificar a cuales de las tuercas 38 se les ha aplicado un par de torsion o aun no se les ha aplicado un par de torsion.

Ahora se hace referencia a la figura 9, que divulga una pantalla de visualizacion 90 tipica que puede verse en cualquiera de las pantallas 74, 75. En este ejemplo, se visualiza un modulo 92 hidraulico en el que se usa una flecha 96 para indicar una tuerca 94 particular a la que se aplica un par de torsion o acaba de aplicarse un par de torsion. La informacion resumida en una tabla 98 tambien puede visualizarse, lo que puede indicar un numero de modulo 100 que identifica el modulo 92, un numero de ajuste 102 que identifica el ajuste particular al que se aplica un par de torsion, el estado 104 de finalizacion de par de torsion y un valor de par de torsion 106 final.

Haciendo referencia ahora tambien a la figura 10, la informacion resumida puede visualizarse en la pantalla 74 que puede incluir grupos 110 de modulos junto con las indicaciones 112 que identifican el grupo de modulos. Ademas, se pueden visualizar las tablas 114 que muestran el estado del par de torsion en forma resumida. Por ejemplo, el estado de par de torsion puede incluir el numero 116 de tuercas a las que se les ha aplicado un par de torsion para un grupo de modulos 110, y el numero 118 de tuercas a las que aun no se les ha aplicado un par de torsion para cada una de las regiones 120 del grupo de modulos. Una variedad de otros tipos de la informacion especifica del resumen se puede visualizar junto con las imagenes de los modulos y/o accesorios, todo en tiempo real mientras un trabajador de montaje ensambla los accesorios y aplica un par de torsion de las tuercas 38.

Haciendo referencia a la figura 11, segun una realizacion del metodo, la aplicacion de un par de torsion de las tuercas 38 puede monitorizarse, registrarse y visualizarse. Comenzando en 122, un trabajador de produccion usa la llave electronica 44 para la aplicacion de un par de torsion de la tuerca 38. Cuando la galga 50 extensiometrica (figuras 4 y 5) detecta que se ha alcanzado el valor nominal o umbral del par de torsion, la llave 44 transmite senales de par de torsion que comprenden senales de pulso de UWB que contienen el valor de par de torsion, mostrado en la etapa 124. Las senales de par de torsion (senales de pulso de UWB) se reciben en las radios de UWB 60 dentro del alojamiento de rueda 36, como se muestra en 126. Las mediciones de localizacion resultantes son utilizadas despues por el procesador 66 para calcular la localizacion de la llave 44 en el espacio tridimensional del objeto, como se muestra en 128. En 130, el procesador 66 asocia la localizacion de la llave con una tuerca 38 particular, y en 132, se registra el valor de par de torsion para la tuerca. En 134, el procesador 66 traslada la localizacion de la tuerca del sistema de coordenadas 26 de la cavidad del alojamiento de rueda 36 al sistema de coordenadas 34 del espacio tridimensional representado por la imagen visualizada. La tuerca 38 se visualiza junto con el valor de par de torsion registrado en 134. Los informes de verificacion de par de torsion se pueden generar opcionalmente, como se desee, en 136.

Las formas de realizacion descritas anteriormente pueden proporcionar la adquisicion y visualizacion tanto de la localizacion como de los datos cuantitativos relacionados con la operacion de fabricacion que se realiza. Por ejemplo, cuando la llave de torsion 44 transmite senales que identifican su localizacion y una lectura de torsion, tanto la localizacion de la llave 44 como la lectura de par de torsion adquirida se pueden registrar y visualizar de manera remota o local. Sin embargo, las realizaciones divulgadas tambien pueden ser utiles cuando las senales transmitidas desde la llave 44 contienen solo informacion que indica la localizacion de la llave 44. Por ejemplo, cuando un trabajador inicia y/o completa una operacion de par de torsion, el mismo puede iniciar manualmente la transmision de una senal desde la llave 44 utilizando un interruptor de transmision (no mostrado) en la llave 44 que inicia la transmision de una senal que indica la localizacion de la llave, y de manera inferencial, que se acaba de iniciar o realizar una operacion en un accesorio en la localizacion de la llave.

Haciendo referencia ahora a la figura 12, el cabezal 45 de la llave de torsion 40 electronica descrita anteriormente puede posicionarse alrededor de una tuerca 38 utilizada para apretar un accesorio 41 en un tubo 40. La posicion del mango 46 se fija con relacion al cabezal 45. En este ejemplo, la el mango 46 de la llave 44 esta posicionado cerca de una obstruccion 200 que puede comprender, por ejemplo y sin limitacion, un mamparo en el que el espacio libre "C" es insuficiente para que un trabajador pueda agarrar el mango 46. Una solucion a este problema es mostrado en la figura 13, que ilustra una llave de torsion 202 electronica en la que el mango 204 esta conectado de manera giratoria a un cabezal 206 mediante una bisagra 208, y por lo tanto puede decirse que tiene una "cabezal flexible" 206. En virtud de la conexion giratoria formada por la bisagra 208, el mango 204 puede oscilar en cualquier angulo 0 para que un trabajador pueda agarrar y girar libremente el mango 204, sin la obstruccion 200.

La atencion tambien se dirige ahora a la figura 14 que ilustra las fuerzas aplicadas a la tuerca 38 utilizando la llave de torsion 202 mostrada en la figura 13. La simetria de la tuerca 38 puede definirse en un sistema de coordenadas 210 tridimensionales que comprende los ejes ortogonales x, y y z. El eje z forma el eje de rotacion 222 del elemento de sujecion 38. La fuerza de rotacion, es decir, el par de torsion, que produce la rotacion de la tuerca 38 se aplica al elemento de sujecion 38 dentro de un plano definido por los ejes x e y que es ortogonal con respecto a al eje de rotacion 222. Cuando el mango 204 de la llave 202 esta alineado axialmente con el cabezal 206 como se muestra por la posicion de linea 212 discontinua en la figura 13, la fuerza F aplicada al mango 204 actua a traves de una distancia "D" dentro del plano x-y para producir un par de torsion que es el producto de FxD. Sin embargo, cuando el mango oscila en la posicion de la linea completa (figura 13) 212a a traves de un angulo 0, una parte de la fuerza F aplicada da como resultado un componente de fuerza Fz “fuera de eje” paralelo al eje z. El componente de fuerza Fz fuera del eje puede provocar un error en la medicion del par de torsion. En otras palabras, cuando la fuerza F no se aplica completamente dentro del plano x-y ortogonal al eje de rotacion 222, las lecturas de par de torsion pueden contener un error. Este error a veces se denomina "error de coseno" ya que la magnitud del error es proporcional al coseno del angulo 0.

La atencion se dirige ahora a las figuras 15-17 que representan caracteristicas de la llave de torsion 202 electronica que pueden eliminar sustancialmente el error de coseno. La llave 202 electronica comprende ampliamente el mango 204 alargado conectado de manera giratoria al cabezal 206 mediante una bisagra 216 que permite el movimiento giratorio del mango 204 alrededor de un eje 208. Por lo tanto, la bisagra 216 permite que el mango 204 oscile o se haga girar a traves de un angulo 0, fuera del plano x y mostrado en la figura 14, a cualquiera de una pluralidad de posiciones en aquellas aplicaciones en las que puede ser necesario evitar una obstruccion 200 (figura 13).

El cabezal 206 comprende ampliamente la primera parte de cabezal 218 que se acopla a la tuerca 38 y a una segunda parte de cabezal 224 conectada de manera giratoria al extremo del mango 204 mediante la bisagra 216. En el ejemplo ilustrado, la primera parte de cabezal 218 comprende mordazas 218a opuestas que acoplan los planos 38a de la tuerca 38, sin embargo, la primera parte de cabezal 218 puede tener otras geometrias, tales como una configuracion de zocalo (no mostrada), en funcion de la aplicacion. La primera y segunda parte de cabezal 218, 224 estan conectadas de manera giratoria mediante un primer enlace 226 de reaccion de un par de torsion, y un segundo y tercer enlace de conexion 228, 230.

El primer enlace 226 de reaccion de par de torsion es alargado y tiene sus extremos opuestos respectivamente conectados de manera giratoria en los puntos 232 de giro a una oreja 218a en la primera parte de cabezal 218, y a la segunda parte de cabezal 224. El primer enlace 226 de reaccion de un par de torsion tiene un eje 235 longitudinal que pasa a traves de los puntos de giro 232 y se extiende perpendicular a una linea de referencia 236 que pasa a traves del eje de rotacion 222 de la tuerca 38. Los enlaces de conexion 228 estan posicionados en lados opuestos del primer enlace 226 de reaccion de un par de torsion y cada uno tiene sus extremos opuestos conectados de manera giratoria en los puntos de giro 234, respectivamente a la primera y segunda parte de cabezal 218, 224. Las lineas de referencia 238 que conectan los puntos de giro 234 de cada uno de los enlaces de conexion 228 pasan cada una a traves del eje de rotacion 222.

Aunque los enlaces de conexion 228, 230 estan posicionados en lados opuestos del primer enlace de transmision de par de torsion 226 en el ejemplo ilustrado, son posibles otras disposiciones; por ejemplo, los enlaces de conexion 228, 230 pueden montarse en el mismo lado del primer enlace 226 de reaccion de un par de torsion, o pueden estar en diferentes planos. Tambien se debe tener en cuenta aqui que el uso de mas de dos enlaces de conexion 228, 230 puede ser posible o deseable en algunas aplicaciones. Mientras que la bisagra 216 ilustrada emplea conexiones giratorias formadas por los enlaces 228, 230 giratorias, pueden ser posibles otros tipos de conexiones flexibles, utilizando, por ejemplo, y sin limitacion, uniones de bolas (no mostradas) y/o uniones deslizantes (no mostradas).

Un sensor electronico de galga 50 extensometrica esta montado en el primer enlace 226 de reaccion de par de torsion y funciona para medir la cantidad de tension creada en el enlace 226 como resultado de la fuerza transmitida desde la segunda parte del cabezal 224 a la primera parte del cabezal 218 unicamente a traves del primer enlace 226 de reaccion de un par de torsion. Mientras que un sensor de galga 50 extensiometrica se ha ilustrado en la realizacion divulgada, se pueden emplear otros tipos de sensores (no mostrados) para medir el par de torsion transmitido a traves del primer enlace 226 de reaccion de un par de torsion.

De la descripcion anterior, se puede apreciar que el primer enlace 226 de reaccion de un par de torsion, junto con la galga 50 extensiometrica, proporciona un medio, ubicado completamente dentro del cabezal 206 flexible para medir la cantidad de par de torsion aplicada al elemento de sujecion 38. Como resultado de esta disposicion, las lecturas del par de torsion medido no se ven afectadas, sustancialmente, por la posicion de giro del mango 204.

En funcionamiento, una fuerza aplicada al mango 204 se transmite a traves de la bisagra 216 a la segunda parte de cabezal 224, que transmite la fuerza aplicada a traves de los enlaces 226, 228 y 230 a la primera parte de cabezal 218 donde se aplica al elemento de sujecion 38. El primer enlace 226 de reaccion de un par de torsion aisla esencialmente a la parte de la fuerza aplicada al elemento de sujecion 38 que resulta en un par de torsion al elemento de sujecion 38, es decir, la fuerza aplicada al elemento de sujecion 38 que es perpendicular al eje de rotacion 222, del componente Fz de la fuerza que se aplica "fuera de eje", es decir, no es perpendicular al eje de rotacion 222. El componente Fz fuera de eje de la fuerza aplicada al elemento de sujecion 38 se transmite, sustancialmente, por completo a traves del segundo y el tercer enlace 228, 230. Los enlaces 228, 230 forman asi conexiones giratorias que mantienen el primer enlace 226 de reaccion de par de torsion en una posicion, sustancialmente, fija en la llave 202, y reaccionan contra el componente Fz fuera de eje de la fuerza aplicada F.

La llave de torsion 202 electronica puede ser similar en otros aspectos a la llave de torsion electronica descrita anteriormente en las figuras 4 y 5. Por ejemplo, y sin limitacion, la llave de torsion 202 puede incluir un circuito de medicion y activacion 57 que funciona para hacer que un transmisor 52 en el mango 204 transmita senales inalambricas que indiquen la localizacion y/o la magnitud del par detectado. De manera similar, la llave 202 puede incluir un piloto 58 que puede comprender, por ejemplo y sin limitacion, el LED mostrado en los dibujos.

Una realizacion alternativa de la llave de torsion 202a electronica se ilustra en las figuras 18 y 19. La llave de torsion 202a es similar a la descrita anteriormente en relacion con las figuras 15-17, pero incluye una forma alternativa 216a de la bisagra en la que las segundas partes de cabezal 224a estan configuradas para ser recibidas dentro de una abertura 242 definida entre dientes 240 separados que estan formados integralmente con el extremo del mango 204. Los pasadores 244 conectan de manera giratoria los extremos opuestos de la segunda parte del cabezal 224 con los dientes 240.

Las realizaciones de la divulgacion pueden encontrar uso en una variedad de aplicaciones potenciales, particularmente en la industria del transporte, incluyendo, por ejemplo, las aplicaciones aeroespaciales, maritimas y de automocion. De este modo, haciendo referencia ahora a las figuras 20 y 21, las realizaciones de la divulgacion se pueden usar en el contexto de un metodo de fabricacion y funcionamiento de aeronave 250 como se muestra en la figura 20 y una aeronave 252 como se muestra en la figura 21. Durante la preproduccion, el metodo 250 ejemplar puede incluir la especificacion y el diseno 254 de la aeronave 252 y el aprovisionamiento de material 256. Durante la produccion tiene lugar, la fabricacion de componentes y subconjuntos 258 y la integracion del sistema 260 de la aeronave 252. A partir de entonces, la aeronave 252 puede pasar por la certificacion y la entrega 262 para ponerse en funcionamiento 264. Mientras esta en uso por un cliente, la aeronave 252 esta programada para el mantenimiento y servicio de rutina 266 (que tambien puede incluir modificacion, reconfiguracion, remodelacion, y asi sucesivamente).

Cada uno de los procesos del metodo 250 puede ser realizado o llevado a cabo por un integrador de sistemas, un tercero y/o un operario (por ejemplo, un cliente). Para los propositos de esta descripcion, un integrador de sistemas puede incluir, sin limitacion, cualquier numero de fabricantes de aeronaves y subcontratistas de sistemas principales; un tercero puede incluir, sin limitacion, cualquier numero de proveedores, subcontratistas y proveedores; y un operario puede ser una aerolinea, una compania de arrendamiento, una entidad militar, una organizacion de servicio, etc.

Como se muestra en la figura 21, la aeronave 252 producida por el metodo 250 ejemplar puede incluir un fuselaje 268 con una pluralidad de sistemas 270 y un interior 272. Ejemplos de sistemas de alto nivel 270 incluyen uno o mas de un sistema de propulsion 274, un sistema electrico 276, un sistema hidraulico 278 y un sistema ambiental 280. Se puede incluir cualquier numero de otros sistemas. Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, los principios de la divulgacion pueden aplicarse a otras industrias, tales como las industrias maritimas y automotrices.

Los sistemas y metodos incorporados en el presente documento pueden emplearse durante una o mas de las etapas del metodo de produccion y funcionamiento 250. Por ejemplo, los componentes o subconjuntos correspondientes al proceso de produccion 258 pueden fabricarse o elaborarse de una manera similar a los componentes o subconjuntos producidos mientras la aeronave 250 esta en uso. Ademas, se pueden utilizar una o mas realizaciones de aparatos, realizaciones de metodos o una combinacion de las mismas durante las etapas de produccion 258 y 260, por ejemplo, acelerando sustancialmente el ensamblaje o reduciendo el costo de una aeronave 250. De manera similar, una o mas de las realizaciones de los aparatos, las realizaciones del metodo o una combinacion de las mismas pueden utilizarse mientras la aeronave 250 esta en uso, por ejemplo y sin limitacion, para el mantenimiento y funcionamiento 266.

Aunque las realizaciones de esta divulgacion se han descrito con respecto a ciertas realizaciones ejemplares, debe entenderse que las realizaciones especificas tienen fines ilustrativos y no limitativos, ya que a los expertos en la tecnica les ocurriran otras variaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Una llave de torsion (202) electronica que tiene un cabezal de accionamiento flexible, que comprende:

un mango (204) para aplicar una fuerza;

un cabezal (206) que incluye una primera parte (218) adaptada para acoplarse con y aplicar una fuerza a un elemento de sujecion (38) alrededor de un eje de rotacion (222), y una segunda parte (224) entre el mango y la primera parte;

una bisagra (216) que conecta de manera giratoria el mango con la segunda parte del cabezal y permite que el mango gire a cualquiera de una pluralidad de posiciones con respecto al cabezal; y

un primer enlace (226) de reaccion de par de torsion que conecta la primera (218) y la segunda (224) partes del cabezal para reaccionar, sustancialmente, contra toda la fuerza aplicada a traves del mango (204) a la primera parte del cabezal, independientemente de la posicion de giro del mango; y esta caracterizada por que la llave de torsion electronica comprende:

un sensor (50) electronico conectado entre la primera (218) y la segunda (224) partes del cabezal para medir la cantidad de par de torsion aplicada al elemento de sujecion,

en el que el sensor electronico incluye una galga extensiometrica para medir la tension en el primer enlace (226) de reaccion de par de torsion.

2. La llave de torsion electronica segun la reivindicacion 1, en la que:

el primer enlace incluye extremos opuestos conectados de manera giratoria, respectivamente, a la primera y segunda parte del cabezal en los puntos de giro, y

una linea de referencia que pasa a traves de los puntos de giro se extiende, sustancialmente, ortogonal al eje de rotacion.

3. La llave de torsion electronica segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:

el segundo y el tercer enlace que conectan la primera y la segunda parte del cabezal, el segundo y el tercer enlace teniendo cada uno extremos opuestos conectados en los puntos de giro a la primera y la segunda parte del cabezal, respectivamente, y

en el que un eje de referencia que pasa a traves de los puntos de giro para cada uno del segundo y el tercer enlace se extiende a traves del eje de rotacion.

4. La llave de torsion electronica segun la reivindicacion 1, en la que el sensor electronico incluye una galga extensiometrica montado en el primer enlace de reaccion de par de torsion.

5. La llave de torsion electronica segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:

un transmisor inalambrico en el mango para transmitir una senal relacionada con la cantidad de par de torsion medida por el sensor electronico.

6. La llave de torsion electronica segun la reivindicacion 5, que comprende ademas:

un circuito de activacion del transmisor para transmitir la senal cuando el sensor electronico detecta que se ha aplicado una cantidad preseleccionada de par de torsion al elemento de sujecion.

7. La llave de torsion electronica segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:

un piloto para alertar a un usuario de la llave de torsion de que se ha aplicado una cantidad preseleccionada de par de torsion al elemento de sujecion.

8. La llave de torsion electronica segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:

el segundo y el tercer enlace conectan la primera y la segunda parte del cabezal de reaccion contra cualquier fuerza fuera del eje aplicada al elemento de sujecion por el mango.

9. Un metodo de aplicacion y medicion del par de torsion en un elemento de sujecion (38) usando una llave de torsion (202) segun la reivindicacion 1, comprendiendo el metodo:

acoplar el elemento de sujecion con la primera parte del cabezal;

transmitir una fuerza a traves del primer enlace que da como resultado que se aplique, basicamente, solo un par de torsion al elemento de sujecion; y

medir el par de torsion transmitido a traves del primer enlace usando el sensor de galga extensiometrica.