ITMI20070360U1 - Trapano a cricco con piezo - Google Patents

Description

Trapano a cricco con piezo

Campo tecnico

L’innovazione riguarda un utensile con trapano a cricco per serrare viti e/o dadi, costituito da

a) un braccio di leva per la trasmissione di una coppia,

b) una testa dell' utensile, la quale è prevista su un’estremità del braccio di leva, con un trapano a cricco e un portautensile per utensili a innesto,

c) un manico il quale si trova sull’altra estremità del braccio di leva,

Stato della tecnica

Come trapano a cricco viene denominato notoriamente e in modo abbreviarne una chiave a mano con un braccio dì leva e una testa dell’utensile per serrare viti o dadi in cui la testa dell’utensile contiene un trapano a cricco. Il trapano a cricco collega la testa dell’utensile con un portautensile. Come portautensile serve solitamente un perno quadro con le dimensioni usuali per questo nel sistema a pollici, sul quale possono essere innestati diversi utensili a innesto per rotare viti o dadi.

In una direzione di rotazione una disposizione di nottolini nel trapano a cricco trasmette una coppia dal braccio di leva e dalla testa dell’utensile attraverso il portautensile su un pezzo. Con direzione di rotazione opposta, la disposizione dei nottolini e con questo anche la testa dell’utensile e il braccio di leva slittano rispetto al portautensile. Non viene trasmessa nessuna coppia sul portautensile. Allo stesso tempo la disposizione dei nottolini produce un rumore “scricchiolante”. Per lo più il trapano a cricco è formato in modo commutabile da una leva o da una manopola. Con questo può essere scelta la direzione di rotazione, con la quale una coppia viene trasmessa sul portautensile.

Con una chiave dinamometrica può essere esercitata una coppia definita su elementi di collegamento come viti o dadi. Alla persona esperta del ramo è nota una pluralità di realizzazioni meccaniche o elettroniche di una chiave dinamometrica. In modo grossolano si può distinguere fra chiavi dinamometriche a scatto e a quadrante.

Chiavi dinamometriche a scatto permettono il serrare di un elemento di collegamento fino a una coppia prestabilita. Con il raggiungimento di questa coppia viene fatto scattare un accoppiamento fra braccio di leva e portautensile. La coppia sull’elemento di collegamento non può essere ulteriormente alzata. Contemporaneamente o alternativamente può essere fatto scattare un segnale acustico, meccanico o ottico, il quale indica a un utente il raggiungimento di una coppia. Con chiavi dinamometriche a quadrante il valore della coppia applicata sul portautensìle viene indicato continuamente attraverso una scala meccanica, un comparatore o un’indicazione elettronica.

Per la misurazione elettronica della coppia applicata è noto l’uso dì estensimetri o di piezoelementi. Il documento DE 2829009 Al divulga una chiave dinamometrica in cui nella testa dell’utensile sono montati uno o due corpi piezoelettrici per la determinazione della coppia. Il documento DE 102005034765 Al descrive elementi a microstruttura, montati sul braccio di leva vicino alla testa dell’utensile, per la misurazione delia coppia. A questo scopo gli elementi a microstnittura contengono corpi di rilevamento che vengono formati da un estensimetro, materiale piezoresistivo o piezoelettrico.

Le chiavi dinamometriche elettroniche note hanno lo svantaggio che il braccio di leva o la testa dell’utensile hanno bisogno di una costruzione meccanica dispendiosa per alloggiare elementi di misura elettronici per la determinazione della coppia. Questa costruzione meccanica provoca costi produttivi che alla fine si rispecchiano nel prezzo. Per la manutenzione necessaria di queste chiavi dinamometriche sorgono ulteriori costi.

Inoltre le chiavi dinamometriche elettroniche note utilizzano preferibilmente batterie o accumulatori per la fornitura di tensione, per non aver bisogno di un cavo a una sorgente esterna di tensione. Un tale cavo può ostacolare o perfino mettere a rìschio l’utente. Le batterie o gli accumulatori hanno solo una durata limitata e devono quindi essere sostituiti o caricati in modo costoso e con impiego di molto tempo. Per il fissaggio delle batterie o degli accumulatori in una chiave dinamometrica c’è bisogno di componenti meccanici ed elettrici i quali complicano la costruzione ulteriormente.

I trapani a cricco noti sono certamente notevolmente più semplici e con questo più convenienti di una chiave dinamometrica, però non permettono nessuna determinazione della coppia durante il processo d’avvitamento.

Divulgazione dell* in novazione

Compito dell’ innovazione è di creare un utensile con trapano a cricco che sia facilmente producibile e che sia in grado di misurare una coppia senza aver bisogno di sorgenti d’energia esterne, come batterie.

Secondo rinnovazione il compito viene risolto dal fatto che in un utensile con trapano a cricco per serrare viti e/o dadi del tipo menzionato all’ inizio

d) è disposto un piezoelemento nel manico o nella sua zona, in cui il piezoelemento produce con l’azionamento dell’utensile con trapano a cricco una tensione elettrica prelevabife.

L’innovazione si basa sul principio dì utilizzare la forza applicata per la produzione della coppia da un utente sul manico dell’utensile con trapano a cricco oltre a ciò per la produzione di energia elettrica. A questo scopo nella zona del manico è previsto un piezoelemento. La forza applicata dall’utente provoca attraverso il manico una pressione sul piezoelemento. Nel piezoelemento viene perciò prodotta una tensione elettrica prelevabile. Questa tensione può per esempio essere utilizzata per P alimentazione di ulteriori componenti elettrici dell’utensile con trapano a cricco.

Con la fornitura di tensione attraverso un piezoelemento viene evitato l’impiego di batterie o accumulatori. La costosa sostituzione di batterie o accumulatori esauriti viene a mancare, altrettanto il carico dispendioso nel tempo di accumulatori. L’utente ha in ogni momento a disposizione un utensile con trapano a cricco con fornitura di tensione gratuita. Inoltre i componenti meccanici ed elettrici per il fissaggio di una batteria o di un accumulatore non sono più necessari.

Tramite il montaggio del piezoelemento nella zona del manico la costruzione restante dell’utensile con trapano a cricco non deve essere modificata o deve essere modificata solo in modo insignificante. Sia sulla testa dell’utensile sia sul braccio di leva non sono necessari componenti supplementari meccanici o elettrici di nessuna specie per la fornitura di tensione rispetto a trapani a cricco noti. Con questo per la produzione dell’ utensile con trapano a cricco secondo l innovazione possono essere utilizzati la testa dell’utensile e il braccio di leva semplici, non sensibili e non richiedenti manutenzione di trapani a cricco noti.

Risulta come realizzazione vantaggiosa del l’innovazione se è previsto un estensimetro per la produzione di un segnale elettrico corrispondente alla coppia, dove la fornitura di tensione per l’estensimetro viene realizzata dal piezoelemento. Con l’estensimetro viene misurata la coppia applicata da un utente sulla vite o sul dado. La coppia momentanea quindi è in ogni momento elettronicamente richiamabile. Mediante ulteriori componenti elettronici è possibile un’elaborazione e un controllo dei valori di coppia. Inoltre non è necessaria nessuna sorgente di tensione supplementare per l’alimentazione dell’estensimetro con tensione.

Una variante preferita dell’ innovazione è che ormai è prevista un’elaborazione del segnale per la determinazione della coppia dalla tensione elettrica prodotta dal piezoelemento. Così la coppia esercitata sulla vite o sul dado viene determinata direttamente attraverso il piezoelemento. Sensori di misura elettronici supplementari per la determinazione della coppia, come per esempio estensimetri, non sono necessari e il montaggio dispendioso di questi sensori di misura sull’utensile con trapano a cricco viene a mancare.

In una realizzazione particolarmente adeguata dell' utensile con trapano a cricco secondo rinnovazione è previsto un dispositivo indicatore per la rappresentazione della coppia. La coppia momentaneamente prodotta da un utente sulla vite o sul dado è per esempio rappresentabile attraverso il dispositivo indicatore. L’utente è quindi in grado di sorvegliare la coppia durante Finterò processo d’avvitamento. Con il raggiungimento di una coppia prestabilita l’utente può terminare il processo d’avvitamento. Con il dispositivo indicatore sono inoltre rappresentabili lo stato d’esercizio dell’utensile con trapano a cricco o segnalazioni di errori.

Un’ulteriore realizzazione opportuna dell’utensile con trapano a cricco secondo l’innovazione contiene almeno due piezoelementi. Il primo piezoelemento è previsto per la rotazione a destra e il secondo piezoelemento per la rotazione a sinistra dell’utensile con trapano a cricco. Con questo, con ogni azionamento dell 'utensile con trapano a cricco tramite un’esercitazione di una forza sul manico, viene prodotta una tensione prelevabile con uno dei piezoelementi. Viene allora prodotta più energia elettrica. Perciò componenti elettrici presenti vengono alimentati in modo più sicuro o l’impiego di ulteriori componenti diventa possibile. In più la coppia è misurabile attraverso i piezoelementi sia con rotazione a destra come anche con rotazione a sinistra. In questa maniera il campo d’impiego dell’utensile con trapano a cricco viene ingrandito.

Secondo una variante vantaggiosa dell’ innovazione il piezoelemento è disposto in un’apertura a forma di fessura nella zona del manico per il rilevamento di rotazioni a destra e a sinistra. In questo modo è possibile con un solo piezoelemento, sia con rotazione a destra come anche con rotazione a sinistra, una produzione di tensione e una misurazione della coppia attraverso la tensione prodotta. Un secondo piezoelemento non è necessario. La costruzione dell’utensile con trapano a cricco è quindi più semplice e meno costosa.

Una realizzazione effettiva dell’utensile con trapano a cricco secondo l’innovazione dispone di un accumulatore d’energia per accumulare energia elettrica, la quale viene prodotta dal piezoelemento. L’energìa elettrica non è soltanto durante la produzione dal piezoelemento a disposizione di altri componenti elettrici. L’intera elettronica dell5 utensile con trapano a cricco viene alimentata con tensione già prima o ancora dopo un processo di avvitamento. Così già prima di un processo di avvitamento per esempio lo stato d’esercizio dell’utensile con trapano a cricco o un valore di coppia prestabilito sono rappresentabili attraverso il dispositivo indicatore. Dopo un avvitamento è p. es. possìbile richiamare e rappresentare valori di coppia memorizzati.

In un’ulteriore realizzazione vantaggiosa dell’innovazione è previsto un trasformatore di tensione e/o convertitore di tensione. Mediante un trasformatore di tensione o un convertitore di tensione la tensione prodotta da un piezoelemento viene adattata in forma ottimale alle richieste di altri componenti elettronici. L’adeguatezza degli altri componenti elettronici per la tensione prodotta da un piezoelemento passa in seconda linea. Anzi, componenti elettronici possono adesso anche essere scelti secondo altre caratteristiche costruttive o economiche.

Una realizzazione preferita dell’utensile con trapano a cricco secondo l’innovazione per serrare viti e/o dadi contiene un dispositivo di trasmissione per trasmettere le coppie rilevate a un’unità esterna di elaborazione. La trasmissione di coppie rilevate a unità esterne di elaborazione rende possibile l archiviazione a lungo termine o la registrazione in un protocollo delle coppie misurate durante un avvitamento. Inoltre la sorveglianza di coppie è eseguibile esternamente e da una centrale. A valori erronei si può di nuovo reagire in forma centralmente comandata. Tramite l’uso di risorse esterne per l’elaborazione e memorizzazione di valori di coppia risorse presenti nell’utensile con trapano a cricco vengono risparmiate o sono perfino superflue. La struttura dell’utensile con trapano a cricco è quindi possibile in forma più semplice e meno costosa.

In un’ulteriore realizzazione dell’ innovazione è contenuta una cella solare come fornitore supplementare di tensione. La cella solare sostiene il piezoelemento nelTalimentazione degli altri componenti eletronici con tensione. Con questo la prestazione della fornitura di tensione viene aumentata. Perciò l’uso di componenti elettronici con fabbisogno energetico corrispondentemente più alto diventa possibile. Inoltre Γ alimentazione con tensione è assicurata anche dopo un tempo più lungo senza una produzione di coppia mediante l’utensile con trapano a cricco.

Ulteriori realizzazioni e vantaggi risultano dall’oggetto delle rivendicazioni dipendenti come anche dai disegni con le relative descrizioni.

Breve descrizione dei disegno

Fig. 1 mostra in uno schizzo schematico di principio un primo esempio di realizzazione di un utensile con trapano a cricco con due piezoelementi.

Fig. 2 mostra in uno schizzo schematico di principio un secondo esempio di realizzazione corrispondente alia fig. 1 di un utensile con trapano a cricco con solo un piezoelemento.

Esempi di realizzazione preferiti

In Fig. 1 viene denominato con 10 un utensile con trapano a cricco per serrare viti o dadi. L’utensile con trapano a cricco 10 contiene un braccio di leva 12, in cui su una delle sue estremità è realizzata una testa dell’utensile 14. La testa dell’utensile 14 contiene un portautensile 16, il quale è collegato attraverso un trapano a cricco 18 con la testa dell’utensile 14. Come portautensile 16 serve per esempio un perno quadro con le dimensioni per questo usuali nel sistema a pollici. Su questo portautensile 16 possono essere innestati diversi utensili a innesto. II trapano a cricco 18 trasmette in una direzione di rotazione la coppia dal braccio di leva 12 attraverso la testa dell’utensile 14 sul portautensile 16 e con questo su un utensile a innesto. In direzione di rotazione opposta il trapano a cricco 18 slitta o scricchiola" e con questo anche la testa dell’utensile 14 e il braccio di leva 12 rispetto al portautensile 16. Non viene trasmessa nessuna coppia sul portautensile 16. Con un commutatore 20 un utente può cambiare la direzione di rotazione con la quale il trapano a cricco 18 trasmette una coppia dalla testa dell’utensile 14 sul portautensile 16. Come commutatore 20 viene utilizzato per esempio una leva di comando o una manopola.

L’estremità del braccio di leva 12 che si trova di fronte alla testa dell'utensile 14 è circondata da un manico 22. La parte anteriore del manico 22 che mostra verso la testa dell’utensile 14 è collegata in forma fìssa con il braccio di leva 12. Nella parte posteriore del manico 22 che circonda l’estremità del braccio di leva 12, è prevista un’apertura 24 fra manico 22 e braccio di leva 12. Nell’apertura 24 sono montati in forma fissa due piezoelementi 26, 28. 1 piezoelementi 26, 28 servono all’alimentazione dell’utensile con trapano a cricco 10 con tensione. Alternativamente nel'utensile con trapano a cricco 10 possono essere contenuti ulteriori piezoelementi e/o una cella solare 30 per la fornitura di tensione. L’energia elettrica prodotta dai piezoelementi viene accumulata in un accumulatore d’energia 32, per esempio un condensatore. Mediante un trasformatore di tensione 34 la tensione prodotta è in forma ottimale adattabile alle richieste degli altri componenti elettronici. E’ possìbile anche l’uso di un convertitore di tensione per produrre determinati andamenti di tensione, come per esempio una tensione rettangolare o una tensione alternata.

Inoltre è fissato un estensimetro 36 sul manico 22 o nella zona del manico 22 sul braccio di leva 12. Con l’estensimetro 36 viene misurata la coppia prodotta da un utente attraverso il braccio di leva 12 sul portautensile 16. Per il rilevamento di coppie misurate, nel manico 22 è integrata un’unità di elaborazione 38. Inoltre il manico 22 contiene un dispositivo indicatore 40 per la rappresentazione di valori di coppia o di stati d’esercizio dell’utensile con trapano a cricco 10 e un dispositivo di trasmissione 42 per trasmettere coppie rilevate ad apparecchi esterni.

In una realizzazione alternativa dell’utensile con trapano a cricco 10 la coppia esercitata viene determinata direttamente dalla tensione prodotta dai piezoelementi 26, 28. Perciò l’unità di elaborazione 38 contiene un dispositivo per l’elaborazione di segnali 39, In questa realizzazione non c’è bisogno dell’estensimetro 36.

Per realizzare o sciogliere un collegamento a vite l’utente innanzitutto sceglie con il commutatore 20 la direzione di rotazione con una trasmissione di coppia e innesta un rispettivo utensile a innesto sul portautensile 16. Il dispositivo indicatore 40 segnala all’utente la disponibilità dell’utensile con trapano a cricco IO per misurare delle coppie. Dopo l’appoggio dell’attacco della chiave a tubo sulla vite o sul dado l’utente esercita, per la produzione di una coppia, una rispetiva forza sui manico 22, La forza viene trasmessa attraverso il braccio di leva 12, la testa dell’utensile 14 e il portautensile 16 con l’utensile a innesto sulla vite o sul dado e produce una coppia corrispondente.

Contemporaneamente la forza sul manico 22 causa una pressione su uno dei piezoelementì 26, 28 fissati fra il manico 22 e il braccio di leva 12. Tramite questa pressione il piezoelemento 26 o 28 produce una tensione, la quale viene asportata e accumulata nell ‘accumulatore d’energia 32. A seconda della direzione di rotazione e della relativa forza sul manico 22 è prelevabile una tensione o sul piezoelemento 26 o sul piezoelemento 28. Per l’ulteriore produzione di tensione può essere montata una cella solare 30 sul manico. L’energìa elettrica accumulata nell’ accumulatore d’energia 32 viene utilizzata per l’alimentazione di tutti gli ulteriori componenti elettronici. A questo scopo un trasformatore di tensione 34 mette a disposizione la tensione necessaria.

La misurazione di coppia con un estensimetro 36 avviene in una maniera nota alla persona esperta del ramo. Per questo l’estensimetTo 36 viene alimentato dall’accumulatore d’energia 32 con tensione e inoltra le coppie misurate come segnali elettrici all’unità di elaborazione 38. In un’ulteriore realizzazione dell’utensile con trapano a cricco 10 la coppia viene determinata mediante il dispositivo per l’elaborazione di segnali 39 direttamente attraverso la tensione prodotta dal piezoelemento 26, 28 e viene inoltrata all’unità di elaborazione 38. L’unità di elaborazione 38 rappresenta una coppia misurata attraverso il dispositivo indicatore 40. All’utente viene cosi indicato durante l’intero processo di avvitamento la coppia momentaneamente applicata. Con il raggiungimento della coppia desiderata l’utente termina il processo d’avvitamento. Durante o anche dopo un avvitamento l’unità di elaborazione 38 può inviare valori di coppia misurati con il dispositivo di trasmissione 42 ad apparecchi esterni. Gli apparecchi esterni rendono p. es. possibile una archiviazione o ulteriore elaborazione dei valori misurati.

Fig. 2 mostra corrispondentemente a fig. 1 un utensile con trapano a cricco 10 per serrare viti o dadi. Parti uguali vengono perciò denominati con gli stessi numeri di riferimento. A differenza della fig. 1, con questa realizzazione viene utilizzato solo un piezoelemento 26. Per alloggiare questo piezoelemento 26 è integrata nelPestremità del braccio di leva 12 circondata dal manico 22 un’apertura 44 a forma di fessura. L’apertura 44 a forma di fessura biforca l’estremità del braccio di leva 12 in due parti del braccio di leva 48. Inoltre l’apertura 24 fra manico 22 e braccio di leva 12 è interrotta da due sporgenze 46. Con le sporgenze 46 il manico 22 viene collegato nella zona del piezoelemento 26 con il braccio di leva 12.

Se per la produzione di una coppia agisce una forza sul manico 22, questa forza viene trasmessa a seconda della direzione di rotazione attraverso una delle sporgenze 46 su una parte del braccio di leva 48. Attraverso il piezoelemento 26 la forza viene passata anche alla seconda parte del braccio di leva 48. Il piezoelemento 26 così sottoposto a una pressione produce una tensione prelevabile. Con direzione di rotazione opposta, la forza agisce, attraverso il manico 22 e la sporgenza 46 che sì trova di fronte, di nuovo su una parte del braccio di leva 48 e con questo anche sul piezoelemento 26 e sull’altra parte del braccio di leva 48. Anche con questa direzione di rotazione il piezoelemento 26 viene messo sotto pressione e produce una tensione. In entrambe le direzioni di rotazione viene dunque prodotta una tensione con solo un piezoelemento 26 nell’utensile con trapano a cricco 10. Questa tensione viene utilizzata in una realizzazione anche per la determinazione della coppia. A questo scopo è contenuto un dispositivo per l’elaborazione di segnali 39 nell’utensile con trapano a cricco 10.

Con la fornitura di tensione tramite uno o più piezoelementi 26, 28 e a scelta anche una cella solare 30 supplementare l’impiego di batterie o accumulatori che sono costosi diventa superfluo. All’utente viene messo a disposizione un utensile con trapano a cricco 10 con fornitura di tensione gratuita. In più tutti i componenti per la produzione di tensione, per la misurazione della coppia e per la visualizzazione della coppia sono disposti nella zona del manico. Sia sulla testa dell’utensile 14 come anche sul braccio di leva 12 non sono necessari componenti supplementari meccanici o elettrici di nessuna specie rispetto ai trapani a cricco noti. Perciò con la produzione dell’utensile con trapano a cricco 10 possono essere utilizzati la testa dell’utensile e il braccio di leva semplice, non sensibile e senza bisogno di manutenzione dei trapani a cricco noti.

Lista dei numeri di riferimento

10 utensile con trapano a cricco 32 accumulatore d’energia 12 braccio di leva 34 trasformatore di tensione 14 testa dell'utensile 36 estensimetro

16 portautensile 38 unità di elaborazione

18 trapano a cricco 39 dispositivo per l’elaborazione di segnali

20 commutatore 40 dispositivo indicatore

22 manico 42 dispositivo di trasmissione 24 apertura 44 apertura

26 piezoelemento 46 sporgenza

28 piezoelemento 48 parte del braccio di leva 30 cella solare

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi, costituito da a) un braccio di leva (12) per la trasmissione di una coppia, b) una testa dell’utensile (14), la quale è prevista su un’estremità del braccio di leva (12), con un trapano a cricco (18) e un portautensile (16) per utensili a innesto, c) un manico (22), il quale si trova sull’altra estremità del braccio di leva (12), caratterizzato dal fatto che d) un piezoelemento (26) è disposto nel manico (22) o nella sua zona, il piezoelemento (26) producendo una tensione elettrica prelevabile con l’azionamento dell’utensile con trapano a cricco (10).
2. 2. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo rivendicazione 1 , caratterizzato da un estensimetro (36) per la produzione di un segnale elettrico che corrisponde alla coppia, la fornitura di tensione per restensimetro (36) essendo formata dal piezoelemento (26).
3. 3. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo una delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato da un dispositivo per l’elaborazione di segnali (39) per la determinazione della coppia dalla tensione elettrica prodotta dal piezoelemento (26).
4. 4. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che è previsto un dispositivo indicatore (40) per la rappresentazione della coppia.
5. 5. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato da almeno due piezoelementi (26, 28), essendo previsto il primo piezoelemento (26) per la rotazione a destra e il secondo piezoelemento (28) per la rotazione a sinistra dell’utensile con trapano a cricco (10).
6. 6. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il piezoelemento (26) è disposto in un’apertura (44) a fonna di fessura nella zona del manico (22) per il rilevamento di rotazioni a destra e a sinistra.
7. 7. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato da un accumulatore d’energia (32) per accumulare energia elettrica, la quale viene prodotta dal piezoelemento (26, 28).
8. 8, Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato da un trasformatore di tensione (34) e/o da un convertitore di tensione.
9. 9. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato da un dispositivo di trasmissione (42) per la trasmissione delle coppie rilevate a un’unità di elaborazione esterna.
10. 10. Utensile con trapano a cricco (10) per serrare viti e/o dadi secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato da una cella solare (30) come fornitura supplementare di tensione.