IT201800010628A1 - Rivettatrice ad azionamento elettronico a regolazione automatica - Google Patents

Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “RIVETTATRICE AD AZIONAMENTO ELETTRONICO A REGOLAZIONE AUTOMATICA”.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una rivettatrice ad azionamento elettronico, impiegabile in particolare per il fissaggio su di una lamiera o su di una superficie simile di elementi filettati per il montaggio di componenti. E’ noto da tempo l’impiego di appositi utensili atti ad effettuare il serraggio per deformazione su lamiere o simili di elementi filettati convenzionalmente utilizzati per il montaggio di componenti.

Una prima tipologia di rivettatrice di tipo noto è costituita da un utensile prettamente meccanico ed azionabile manualmente.

Al fine di rendere le operazioni di serraggio di rivetti più semplici, veloci e ripetibili in serie, sono note da tempo rivettatrici ad azionamento pneumatico.

In particolare, tali rivettatrici pneumatiche consentono di selezionare la forza di trazione da applicare al rivetto, forza che può variare in modo significativo in funzione delle dimensioni e del materiale del rivetto e dell’elemento da fissare (ad esempio tra 200 Kg e 4000 Kg).

Una volta selezionata la forza di trazione, le rivettatrici pneumatiche permettono il serraggio automatico del rivetto semplicemente premendo su di un apposito grilletto.

Per selezionare la forza di trazione ottimale, l’operatore si basa sulla propria esperienza e su dati di lavorazione noti reperibili su apposite tabelle e riferiti allo specifico rivetto. Eventualmente, l’operatore effettua una serie di prove fino a determinare la forza corretta per il serraggio dello specifico rivetto.

In particolare, la forza da applicare può essere impostata mediante la regolazione di una apposita valvola di uscita dell’aria.

Tuttavia, le rivettatrici pneumatiche risultano in genere poco agevoli da utilizzare.

Infatti, la presenza del tubo dell'aria compressa, necessariamente presente sulle rivettatrici pneumatiche, ne rende poco agevole l’impiego in diversi ambienti e situazioni di utilizzo.

Per ovviare a tale inconveniente, è noto l’impiego di rivettatrici ad azionamento elettronico.

Oltre alla maggiore maneggevolezza, la presenza di un azionamento elettronico consente di avere un migliore controllo della lavorazione e della sicurezza di funzionamento.

Analogamente alle rivettatrici pneumatiche, anche le rivettatrici elettroniche consentono la regolazione preliminare della forza di tiro. La regolazione è influenzata dal tipo di rivetto e dallo spessore della parte su cui viene effettuata la lavorazione, ma anche dalla temperatura e dalle tolleranze di lavorazione dei rivetti stessi.

Anche con riferimento alle rivettatrici elettroniche, la forza ottimale viene determinata dall’operatore mediante apposite tabelle di riferimento ed, eventualmente, in seguito ad una serie di prove.

Nello specifico, il valore di forza di trazione da applicare al rivetto può essere impostato per mezzo di un apposito potenziometro o mediante un menù dedicato su di un display.

Tutte le tipologie di rivettatrici di tipo noto presentano tuttavia alcuni limiti.

Infatti, la selezione e l’impostazione della forza ottimale di trazione è effettuata manualmente dall’operatore e si basa su dati determinati a priori e sulla esperienza dell’operatore stesso. Pertanto, la forza selezionata può non corrispondere effettivamente a quella ottimale, con conseguenze dirette sulla qualità della lavorazione.

Inoltre, la selezione manuale della forza ottimale può richiedere l’esecuzione di una serie di fissaggi di prova, con conseguenti perdite di tempo che potrebbe essere impiegato nella lavorazione vera e propria.

Il compito principale della presente invenzione è quello di escogitare una rivettatrice ad azionamento elettronico che consenta di regolare in modo rapido e efficace la forza di trazione ottimale da applicare ai rivetti.

Altro scopo del presente trovato è quello di escogitare una rivettatrice ad azionamento elettronico che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.

Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dalla presente rivettatrice ad azionamento elettronico secondo la rivendicazione 1.

Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una rivettatrice ad azionamento elettronico, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è uno schema generale di una rivettatrice secondo il trovato; la figura 2 è uno schema a blocchi che illustra il funzionamento della rivettatrice secondo il trovato;

la figura 3 è un grafico che illustra il funzionamento della rivettatrice secondo il trovato.

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 una rivettatrice ad azionamento elettronico, impiegabile ad esempio per il fissaggio su di una lamiera o su di una superficie simile di elementi filettati per il montaggio di componenti.

La rivettatrice 1 comprende almeno un elemento tirante 2, supportato da una testa porta-utensile, azionabile per la trazione di rivetti, e mezzi di azionamento 3 operativamente collegati all’elemento tirante 2 ed atti ad azionare l’elemento tirante stesso tra una posizione di inizio serraggio ed una posizione di fine serraggio.

Secondo una possibile forma di attuazione, descritta nel dettaglio di seguito, la rivettatrice 1 è costituita da una rivettatrice elettronica ed i mezzi di azionamento 3 sono costituiti da un motore elettrico. In tal caso, la rivettatrice 1 comprende una batteria ricaricabile 4 collegata al motore elettrico 3.

Non si escludono, tuttavia, forma di attuazioni differenti.

Ad esempio, la rivettatrice 1 può essere costituita da una rivettatrice pneumatica ad azionamento elettronico.

Vantaggiosamente, la rivettatrice elettrica 1 comprende un sistema 5 di settaggio automatico della forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento 3.

In particolare, il sistema 5 secondo il trovato permette di migliorare la funzionalità e la correttezza della lavorazione nelle rivettatrici elettroniche, effettuando un settaggio della forza di tiro ottimale in modo completamente automatico ed in tempo reale.

Il principio di funzionamento del sistema 5 si basa sulla misura ed analisi in tempo reale e durante la lavorazione della forza di trazione applicata dalla rivettatrice 1 su di un elemento di bloccaggio da fissare.

Il sistema 5 secondo il trovato comprende almeno un’unità di elaborazione e controllo 6 operativamente collegata ai mezzi di azionamento 3.

Il sistema 5, inoltre, comprende mezzi di misura 7 diretti o indiretti, atti a misurare la forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento 3.

In particolare, i mezzi di misura 7 possono essere costituiti dal misuratore di pressione convenzionalmente presente sulle rivettatrici di tipo noto o da un dispositivo dedicato.

Ad esempio, i mezzi di misura 7 possono essere costituiti da almeno una cella di carico operativamente associata all’elemento tirante 2.

Secondo una ulteriore possibile forma di attuazione, in particolare nel caso in cui la rivettatrice 1 è di tipo elettronico, i mezzi di misura 7 possono essere costituiti da un’unità di misura dell’assorbimento di corrente del motore elettrico 3.

Vantaggiosamente, l’unità di elaborazione e controllo 6 è configurata per calcolare un valore di forza di serraggio finale in funzione del valore della forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento 3, misurata in tempo reale dai mezzi di misura 7.

In particolare, secondo una preferita ma non esclusiva forma di attuazione, l’unità di elaborazione e controllo 6 è configurata per eseguire almeno i seguenti passi descritti di seguito ed illustrati nello schema a blocchi di figura 2.

Per prima cosa, l’unità di elaborazione e controllo 6 comanda un primo passo 100 di inizio serraggio.

Nello specifico, l’unità di elaborazione e controllo 6 attiva i mezzi di azionamento 3 per iniziare la movimentazione dell’elemento tirante 2.

Successivamente, i mezzi di azionamento 3 sono portati ad una velocità di trazione impostata.

A titolo esemplificativo, esaminando la figura 3, in particolare il primo tratto della curva relativa alla velocità del motore, si può notare l’accelerazione dei mezzi di azionamento e il tratto alla velocità costante impostata.

Nello specifico, l’unità di elaborazione e controllo 6 comanda l’accelerazione dei mezzi di azionamento 3 fino a raggiungere la velocità di trazione impostata (passi 110 e 120).

Vantaggiosamente, l’unità di elaborazione e controllo 6 comanda la misura in tempo reale mediante i mezzi di misura 7 del valore della forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento 3.

Utilmente, è effettuato il confronto della forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento 3 con un valore massimo di forza, a cui segue la segnalazione di errore nel caso in cui la forza di trazione applicata superi il valore massimo di forza (passi 130 e 140).

Infatti, durante tutte le fasi di serraggio è necessario anche controllare che la forza di trazione via via raggiunta non superi il valore di forza massimo stabilito per la rivettatrice elettrica 1, pena il danneggiamento di parti della rivettatrice stessa.

Vantaggiosamente, l’unità di elaborazione e controllo 6 esegue l’elaborazione in tempo reale del valore della forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento 3 (passo 150), al fine di determinare un valore di forza di riferimento calcolato da un apposito algoritmo (passo 180).

In pratica, quindi, al raggiungimento della velocità di trazione impostata (o velocità di inizio serraggio) inizia l’elaborazione dei valori di forza di trazione misurati.

L’elaborazione continua finché non viene rilevato un preciso valore di soglia calcolato da un apposito algoritmo.

A titolo esemplificativo, in figura 3 sono rappresentate tre forme d’onda che rappresentano la variazione del tempo (in millisecondi), rispettivamente, della velocità (grafico G1), della forza di trazione (grafico G2) e della posizione (grafico G3) dell’elemento tirante 2.

Per una misura corretta è necessario che la velocità di tiro sia costante. Infatti, in tali condizioni la forza di trazione necessaria ha un andamento come quello illustrato in figura 3, cioè cresce con derivata seconda negativa.

In particolare, la funzione G2 che esprime la forma d’onda è concava fino al massimo di deformazione del rivetto. Nello specifico, la massima deformazione non avviene ad un preciso valore di corsa, in quanto dipende anche dallo spessore del materiale su cui viene applicato.

La massima deformazione avviene nel punto in cui la pendenza della forza di trazione diventa massima.

Esaminando nello specifico l’esempio di figura 3 è possibile verificare quanto segue:

- una piccola inversione della forza a circa 500 millisecondi indica il momento in cui l’elemento tirante 2 inizia la sua deformazione;

- a 700 millisecondi la forza di serraggio è circa 800Kg;

- successivamente, da 1350 millisecondi la forza di trazione cresce velocemente da 1250Kg.

In tale punto inizia il rapido incremento della forza di trazione. Questo rappresenta il punto in cui l’elemento di trazione 2 ha subito la massima deformazione, si è schiacciato completamente sul supporto e, di conseguenza, aumenta la resistenza alla deformazione. Da questo punto in poi la deformazione diventa eccessiva e potrebbe portare, in casi estremi, alla deformazione anomala dell’elementi di trazione 2.

Secondo una preferita forma di attuazione, l’elaborazione in tempo reale del valore della forza di trazione (passi 150 e 180) comprende almeno i seguenti passi:

- memorizzare una pluralità di valori di forza di trazione misurati;

- selezionare un primo gruppo di valori iniziali tra i valori di forza di trazione memorizzati;

- calcolare un valore medio di inizio tiro come media del primo gruppo di valori iniziali;

- selezionare un secondo gruppo di valori finali tra i valori di forza di trazione memorizzati;

- calcolare un valore medio di fine tiro come media del secondo gruppo di valori iniziali;

- confrontare il valore medio di fine tiro con il valore medio di inizio tiro moltiplicato per una costante predefinita (preferibilmente 2.5); - quando il valore medio di fine tiro supera il valore medio di inizio tiro moltiplicato per la costante predefinita, impostare il valore di forza di trazione corrente come valore di forza di riferimento.

Secondo una possibile forma di attuazione, i valori di forza di trazione memorizzati sono gli ultimi 100 valori di forza di trazione misurati, il primo gruppo di valori iniziali comprende i primi 70 valori tra i valori di forza di trazione memorizzati, mentre il secondo gruppo di valori finali comprende gli ultimi 10 valori tra i valori di forza di trazione memorizzati. Inoltre, sempre con riferimento a tale preferita forma di attuazione, la costante predefinita è pari a 2.5.

Utilmente, durante l’elaborazione è effettuato il confronto della forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento 3 con un valore massimo di forza, e la segnalazione di errore nel caso in cui la forza di trazione applicata superi il valore massimo di forza.

Vantaggiosamente, l’unità di elaborazione e controllo 6 esegue il calcolo di un valore di forza di serraggio finale in funzione del punto di massima variazione di incremento (passo 200).

Pertanto, il punto di massima variazione di incremento rappresenta il valore di forza di riferimento per determinare la forza finale di tiro.

In particolare, il calcolo del valore della forza finale di serraggio consiste nell’aumentare il valore di forza di riferimento in corrispondenza del punto di massima variazione di incremento di una percentuale predefinita impostata.

Preferibilmente, tale percentuale predefinita è compresa tra il 5% e il 25% del valore di forza di riferimento in corrispondenza del punto di massima variazione di incremento.

Pertanto, il controllo del serraggio deve quindi identificare il punto di massima deformazione e permettere di inserire un incremento in percentuale rispetto alla corrispondente forza di trazione al fine di terminare il serraggio correttamente. Questa percentuale, che può essere dal 5 al 25% della forza di trazione raggiunta nel punto nel flesso, permette di terminare il serraggio senza sovra-deformare in modo anomalo il rivetto. Successivamente, l’unità di elaborazione e controllo 6 effettua la riduzione della velocità di trazione dei mezzi di azionamento 3 fino al raggiungimento del valore di forza di serraggio finale (passo 190).

Utilmente, durante la riduzione della velocità è effettuato il confronto della forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento 3 con il valore di forza di serraggio finale (passo 210).

Infine, l’unità di elaborazione e controllo 6 effettua il fine serraggio in seguito al raggiungimento del valore di forza finale di serraggio (passo 220). In pratica, tale fine serraggio comprende le operazioni necessarie allo svitamento del rivetto dal tirante dell’elemento tirante.

Si è in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti.

In particolare, la rivettatrice ad azionamento elettronico secondo il trovato consente di regolare in modo automatico la forza di trazione ottimale da applicare ai rivetti.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Rivettatrice (1) ad azionamento elettronico, comprendente almeno un elemento tirante (2) azionabile per la trazione di elementi di bloccaggio, mezzi di azionamento (3) operativamente collegati a detto elemento tirante (2) ed atti ad azionare detto elemento tirante (2) tra una posizione di inizio serraggio ed una posizione di fine serraggio, caratterizzata dal fatto che comprende un sistema di settaggio automatico (5) della forza di trazione di detti mezzi di azionamento (3), comprendente almeno un’unità di elaborazione e controllo (6) operativamente collegata a detti mezzi di azionamento (3) e mezzi di misura (7) della forza di trazione applicata da detti mezzi di azionamento (3), detta unità di elaborazione e controllo (6) essendo configurata per calcolare un valore di forza di serraggio finale in funzione del valore della forza di trazione applicata da detti mezzi di azionamento (3) e misurata in tempo reale da detti mezzi di misura (7).
2. 2) Rivettatrice (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta unità di elaborazione e controllo (6) è configurata per eseguire almeno i seguenti passi: - attivare detti mezzi di azionamento (3) per iniziare la trazione di detto elemento tirante (2); - misurare in tempo reale e mediante detti mezzi di misura (7) il valore della forza di trazione applicata da detti mezzi di azionamento (3); - elaborare in tempo reale detto valore della forza di trazione applicata dai mezzi di azionamento (3) per determinare un valore di forza di riferimento corrispondente ad un punto di massima variazione di incremento della forza di trazione; - calcolare un valore di forza di serraggio finale in funzione di detto punto di massima variazione di incremento; - ridurre la velocità di trazione di detti mezzi di azionamento (3) fino al raggiungimento di detto valore di forza di serraggio finale.
3. 3) Rivettatrice (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto passo di elaborare in tempo reale detto valore della forza di trazione comprende almeno i seguenti passi: - memorizzare una pluralità di valori di forza di trazione misurati; - selezionare un primo gruppo di valori iniziali tra detti valori di forza di trazione memorizzati; - calcolare un valore medio di inizio tiro come media di detto primo gruppo di valori iniziali; - selezionare un secondo gruppo di valori finali tra detti valori di forza di trazione memorizzati; - calcolare un valore medio di fine tiro come media di detto secondo gruppo di valori iniziali; - confrontare detto valore medio di fine tiro con detto valore medio di inizio tiro moltiplicato per una costante predefinita; - quando detto valore medio di fine tiro supera detto valore medio di inizio tiro moltiplicato per detta costante predefinita, impostare il valore di forza di trazione corrente come detto valore di forza di riferimento.
4. 4) Rivettatrice (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto passo di calcolare il valore della forza finale di serraggio comprende aumentare il valore di forza di riferimento in corrispondenza di detto punto di massima variazione di incremento di una percentuale predefinita impostata.
5. 5) Rivettatrice (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta percentuale predefinita è compresa tra il 5% e il 25% di detto valore di forza di riferimento in corrispondenza del punto di massima variazione di incremento.
6. 6) Rivettatrice (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto passo ridurre la velocità di trazione di detti mezzi di azionamento (3) fino al raggiungimento di detto valore di forza di serraggio finale comprende almeno un passo di confronto della forza di trazione applicata da detti mezzi di azionamento (3) con detto valore di forza di serraggio finale.
7. 7) Rivettatrice (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende almeno un passo di fine serraggio in seguito al raggiungimento di detto valore di forza finale di serraggio.
8. 8) Rivettatrice (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto passo di portare i mezzi di azionamento (3) ad una velocità di trazione impostata comprende almeno un passo di accelerazione di detti mezzi di azionamento (3).
9. 9) Rivettatrice (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto passo di portare i mezzi di azionamento (3) ad una velocità di trazione impostata comprende almeno un passo di confronto della forza di trazione applicata da detti mezzi di azionamento (3) con un valore massimo di forza, ed almeno un passo di segnalazione di errore nel caso in cui detta forza di trazione applicata superi detto valore massimo di forza.
10. 10) Rivettatrice (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto passo di elaborare in tempo reale detto valore della forza di trazione comprende almeno un passo di confronto della forza di trazione applicata da detti mezzi di azionamento (3) con un valore massimo di forza, ed almeno un passo di segnalazione di errore nel caso in cui detta forza di trazione applicata superi detto valore massimo di forza.