ITMI20071309A1 - "utensile per il posizionamento di un elemento di fissaggio" - Google Patents

Description

"Utensile per il posizionamento di un elemento di fissaggio"

La presente invenzione si riferisce ad un utensile per il posizionamento sicuro di un elemento di fissaggio ad innesto elastico in un foro.

Nelle produzioni industriali di serie sono sempre più spesso impiegati elementi di assemblaggio cosiddetti “a montaggio rapido”. Lo scopo è quello di ridurre sia i costi del componente stesso sia i tempi necessari per il montaggio. Inoltre, vi sono casi dove l’impiego dei più tradizionali collegamento filettati (bulloni, viti, ecc.) diventa particolarmente difficoltoso o non adatto: è il caso, per esempio, dell’unione rimuovibile di due o più elementi sottili in lamiera o plastica.

L’industria automobilistica, in particolare per la varietà delle problematiche di assemblaggio dei vari componenti della vettura, per la soluzione di unione fra parti sottili in lamiera o plastica, per il fissaggio in posizione di cavi, conduttori, tubi e quanto altro ha adottato da tempo i sistemi di assemblaggio rapido realizzando speciali “fastener” per ogni esigenza.

In genere questi elementi di assemblaggio rapido vengono impiegati in situazioni non critiche (pannelli metallici, parti in plastica di interni, ecc.) e la forma, le dimensioni, le tolleranze costruttive e di accoppiamento, verificate sperimentalmente, consentono il loro impiego senza particolari esigenze di controllo sul risultato del montaggio. E’ sufficiente per l’operatore inserire manualmente o tramite specifici ed in genere semplici utensili questi elementi nella loro sede per realizzare una unione di parti affidabile per la tipologia di impiego.

Vi sono però parti la cui unione richiede una sicura verifica del risultato: è il caso, per esempio, della unione di pannelli che costituiscono i contenitori dei sistemi airbag sulle automobili.

In genere questi pannelli sono montati con viti: la loro posizione, a volte poco accessibile, richiede l’uso di particolari utensili ed un tempo relativamente elevato di avvitatura e di conseguenza un costo di lavorazione particolarmente alto.

Aziende specializzate nel settore hanno sviluppato particolari “fastener” ad inserimento rapido o elementi di fissaggio a scatto, proposti per sostituire queste viti con ottimi risultati, sia di tenuta dei pannelli di copertura sia per la drastica riduzione del tempo di montaggio.

Trattandosi di connessioni sulle quali deve essere garantita sicurezza, i produttori di automobili che intendono adottare questi fastener ad inserimento a scatto desiderano essere sicuri che il personale addetto al montaggio monti il fastener in modo corretto nella sede prevista così che il fastener svolga la funzione per la quale è stato adottato. Con i semplici utensili noti (in genere formati al più da un elemento passivo di spinta del fastener) tale sicurezza di montaggio non è mai ottenuta.

Scopo generale della presente invenzione è ovviare agli inconvenienti sopra menzionati fornendo un utensile per il montaggio sicuro di un elemento di fissaggio a scatto da inserire in un foro nel quale esso si ancora.

In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo ['invenzione, un utensile manuale per Γ inserimento di una clip ad innesto elastico in una sede, comprendente un corpo dal quale sporge uno spintore per la clip e comprendente mezzi sensori per la rilevazione della forza di spinta dello spintore e un controllore elettronico che riceve un segnale di forza da tali mezzi sensori e che emette un segnale di inserimento corretto o non corretto in funzione dell’ andamento del segnale di forza rilevato durante l’inserimento di una clip.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica in prospettiva di un esempio di elemento di fissaggio a scatto montabile con sicurezza mediante un utensile secondo l’invenzione;

-figura 2 rappresenta una vista schematica in sezione di un utensile secondo l’invenzione durante una prima fase di inserimento;

-figura 3 rappresenta una vista dell’utensile di figura 2 durante una fase finale di inserimento;

-figura 4 rappresenta un grafico dell’azione di inserimento dell’utensile.

Con riferimento alle figure, in figura 1 è mostrato schematicamente un esempio di fastener a clip o elemento di fissaggio elastico a scatto, indicato genericamente con 10, impiegabile con l’utensile secondo l’invenzione. La clip 10 è particolarmente impiegabile dalle Case automobilistiche per il fissaggio dei pannelli di airbag. Naturalmente, la descrizione della clip qui di seguito fatta non è limitativa per l’utensile secondo l’invenzione, come sarà chiaro nel seguito.

La clip 10 comprende una punta o fondo 11 dal quale sporgono a freccia due linguette elastiche 12 e 13 sagomate con rispettive sporgenze di camma 14 e 15, per flettere le alette durante l’introduzione in una sede di montaggio fino allo scatto in posto. Dopo le superfici di camma, sagomate a freccia, ciascuna linguetta definisce un gradino 16, 17 per il blocco della clip dopo che ha passato lo spessore di parete alla quale deve venire vincolata.

La clip dell’esempio può essere ottenuta per tranciatura e stampaggio da un lamierino in acciaio dotato di opportune caratteristiche elastiche in modo da garantire che, una volta inserita correttamente nella sua sede, le due linguette 12, 13 ritornino alla loro sporgenza originale garantendo quindi la tenuta contro la riestrazione.

Le due alette indicate con 18 e 19 hanno la funzione di mantenere in quattro punti una pressione elastica sulla superficie di appoggio alla parete di montaggio. Queste alette oppure le estremità 20, 21 delle linguette elastiche, piegate verso Γ esterno, impediscono F ulteriore affondamento della clip all’interno del foro di montaggio. La forma della clip può essere accuratamente studiata e dimensionata per ottenere lo scopo prefissato. Essa può essere inserita ad esempio in una foro rettangolare.

In figura 2 è mostrato un utensile manuale, indicato genericamente con 22, realizzato secondo i principi della presente invenzione per introdurre in posto una clip ad innesto elastico.

L’utensile 22, realizzato vantaggiosamente in materiale termoplastico stampato, genericamente diviso in due semigusci ed assemblato con sistemi noti, per esempio per mezzo di viti, può essere conformato cilindrico oppure, vantaggiosamente, essere dotato di una impugnatura a pistola. Il corpo 23 comprende la parte meccanica dell’utensile, mentre la componentistica elettronica (che realizza il sistema di controllo o controllore elettronico 24 dell’utensile) può essere contenuta nell’impugnatura, unitamente alle batterie di alimentazione, non mostrate. Il sistema di controllo 24 (vantaggiosamente a microprocessore opportunamente programmato e in sé noto e facilmente immaginabile dal tecnico) comanda due spie di segnalazione 25, 26 che, come si vedrà, indicano il risultato dell’inserzione di una clip.

In figura 2, l’utensile è mostrato nella prima fase di inserzione di una clip 10 attraverso un opportuno foro 27 in un pannello 28.

L’utensile ha un puntale 29 (ad esempio, di sezione rettangolare) per mezzo del quale la clip viene inserita in posto. Tipicamente il puntale è dimensionato per avere estremità che si inserisce nella clip e appoggia sul fondo 11. Se necessario, uno scarico 30 sul puntale permette alla clip di restringere elasticamente le alette durante Γ introduzione.

Vantaggiosamente, sull’asta del puntale è scorrevolmente presente un manicotto o elemento mobile 31, la cui dimensione di estremità, indicata con X, rappresenta la misura minima degli spallamenti della clip (vale a dire di solito della estremità libera due linguette elastiche) quando, una volta inserita la clip, tendono a ritornare nella posizione di larghezza iniziale. L’elemento mobile 31 scorre longitudinalmente sul puntale, nel momento dell’ inserimento più opportuno, e verifica, come un semplice calibro passa/non passa, la dimensione minima richiesta dopo una corretta inserzione della clip.

Il puntale 29 è dotato di mezzi sensori per la misura della forza assiale di inserimento della clip. Nella realizzazione mostrata, per ottenere ciò, il puntale scorre con la sua asta 32 assialmente alTintemo del corpo 23 contro l’azione di una opportuna molla 33 spingendo così su mezzi sensori realizzati con una cella di carico a compressione 34, vantaggiosamente del tipo ad estensimetri, di adeguata capacità e mantenuta in posizione dal coperchio 35.

L’estremità anteriore 36 del corpo dell’utensile, montata a vite sul corpo, porta vantaggiosamente alTintemo delle boccole di guida 37, 38, preferibilmente in teflon, per consentire lo scorrimento a basso attrito dell’elemento mobile 31 che realizza calibro passa/non passa.

Vantaggiosamente, il puntale 29 ha Tasta che presenta una rondella di battuta 39, fissata per mezzo di una vite 16 per realizzare una battuta 40 che determina la sporgenza del puntale rispetto alla zona che funge da calibro P/NP.

La rondella spinge su un elemento sostanzialmente cilindrico 41, guidato a sua volta su bussole 42, 43, che ad un estremo anteriore appoggia sulla rondella e dalla parte opposta scorre su un perno 44, con una spinetta di finecorsa 45.

Il perno 44 è filettato e calettato su un elemento di spinta 46 di forma cilindrica, la cui estremità si trova in prossimità del puntale della cella di carico 34. La molla a compressione 33 esercita quindi la sua spinta rimanendo compressa fra Γ elemento 46 e Γ elemento 41, vantaggiosamente senza gravare con un carico sulla cella ma semplicemente accostandola con un leggero gioco quando l’utensile è a riposo. Per ottenere ciò è possibile vantaggiosamente regolare la distanza dell’ elemento 46 ruotandolo sul perno filettato 20, così da regolare la massima estensione della molla. L’elemento mobile di calibro 31 è mobile fra una posizione retratta non operativa e una posizione avanzata operativa, che porta la sua estremità calibrata verso la punta dello spintore, mediante mezzi di movimento che vantaggiosamente comprendono una molla 47 e un gancio 48. In particolare, la molla 47 spinge assialmente in avanti l’elemento mobile 31. Il gancio 48, che ruota su un perno 49, caricato con una molla 50 tiene l’elemento mobile 31 in posizione retratta e non operativa ancorandosi ad una sua zona anulare 51.

Il gancio 48 libera l’elemento mobile di calibro 31 quando il puntale 29 scorre a sufficienza verso l’intemo spingendo a sua volta l’elemento cilindrico 41 e con esso un disco sagomato a camma 52 che spinge su una zona opportunamente sagomata del gancio per ruotarlo contro l’azione della molla 50. Ciò è mostrato in figura 3.

Vantaggiosamente, il disco 52 che realizza l’elemento a camma è assialmente regolabile in posizione lungo l’asse dello spintore in quanto montato su un tratto filettato dell’ elemento cilindrico 4L Un grano permette di bloccare il disco nella corretta posizione.

La corsa dell’elemento mobile 31 è limitata dalla battuta a fine corsa della sua zona anulare 51. Un mezzo interruttore segnala al sistema di controllo quando l’elemento mobile giunge correttamente a fine corsa . Vantaggiosamente, il mezzo interruttore è realizzato mediante un magnete 53 che scorre frontalmente ad un interruttore magnetico 54 il quale, se la corsa è completa, cambia di stato fornendo un opportuno segnale alla scheda elettronica. Ciò evita che vi siano forze indesiderate che si oppongono allo scorrimento. In alternativa, può essere impiegato un opportuno contatto meccanico o un altro tipo noto di sensore di prossimità.

Vantaggiosamente, l’elemento mobile 31 ha esternamente una ghiera 55 che serve per riarmare manualmente l’elemento 31 al termine dell’operazione di inserimento, ricaricando la molla 47 e riagganciandolo al gancio 48.

A questo punto è chiaro il funzionamento del sistema meccanico di inserimento della clip.

Durante l’uso dell’utensile la clip viene posizionata sul puntale e spinta con esso nella sede di montaggio. La forza necessaria all’ inserimento della clip viene misurata dalla cella di carico 34 sul cui puntale agisce l’elemento 46, spinto a sua volta dal puntale attraverso l’elemento 41 e la molla 33. Un andamento tipico della forza di inserimento è indicato nel diagramma di figura 4.

Come si vede dal grafico, si avrà un aumento progressivo della forza mentre le linguette elastiche della clip si flettono in compressione e la clip inizia a penetrare nella sua sede. Superato un punto ‘A’ si ha una caduta della forza dovuta al superamento della cresta delle alette, che si riaprono a scatto (punto ‘B’ del grafico) entrando nella sede. Si prosegue comunque nella spinta di inserimento fino a raggiungere un carico finale minimo stabilito (punto ‘C’ del grafico).

Per la taratura dei parametri dell’utensile si può considerare:

-il punto A corrispondente alla massima forza misurata prima che la clip si inserisca nella sua sede. Dopo opportune verifiche pratiche si può determinare un valore minimo che deve essere riscontrato per confermare che sia la clip sia la relativa sede sono di dimensioni corrette;

-il punto B, di valore non significativo ma inferiore ad A, che deve essere presente per garantire che, dopo l inserimento della clip nella sua sede, il rilascio di forza indichi che le alette della clip stessa si sono riallargate;

-il punto C, corrispondente al valore più alto di forza misurata, il cui valore deve essere superiore ad un minimo stabilito dopo opportune prove pratiche, e che indica che l’operatore proseguendo l’operazione di inserimento, ha spinto la clip fino ad un fondo corsa per garantire il corretto inserimento.

Durante il proseguimento della spinta sul puntale, nella zona fra il punto B e il punto C, indicata con D, risulterà ulteriore garanzia di sicuro e corretto inserimento della clip misurare che i due spallamenti fra le linguette elastiche siano ritornati nella loro posizione originale o, quantomeno, ad una dimensione minima X, determinata sperimentalmente, che confermi il corretto posizionamento (visibile in figura 3). Vantaggiosamente, la corsa del puntale, che farà aumentare il carico della molla 33 in funzione della sua compressione, viene stabilita in modo tale che la camma 52 sollevi il gancio 48 quando la forza della molla raggiunge un valore prossimo o di poco superiore a quello mediamente necessario per il primo inserimento della clip nella sua sede (punto A del grafico).

Ne consegue che appena dopo il primo inserimento (punto A del grafico) il calibro P/NP 31 viene spinto dalla molla 47 verso la clip per verificare la distanza X degli spallamenti e se questa distanza è superiore al minimo stabilito, grazie alla spinta della molla 47, opportunamente dimensionata, la porzione P/NP del calibro potrà entrare nella clip stessa, attuando così la corsa completa del magnete 53 che agirà sull’ interruttore magnetico 54 indicando quindi un primo risultato corretto.

Nello stesso tempo, dopo un rilascio automatico di forza che segue a questo primo inserimento, proseguendo con la sua corsa il puntale trasmetterà attraverso la misura sulla cella di carico l’informazione della misura continua di forza, fino a raggiungere il valore massimo stabilito, il cui valore minimo accettabile verrà determinato da prove sperimentali. Se, al contrario, gli spallamenti non sono ritornati alla dimensione minima X che indica il corretto inserimento della clip, il calibro P/NP non potrà completare la sua corsa e pertanto il risultato sarà un inserimento non corretto che il controllore rileverà a causa della mancata chiusura dell’ interruttore magnetico.

Una volta impostati i valori A, B e C, e lo sgancio dell’elemento di calibro, per un particolare modello di clip e di montaggio, il controllore 24 potrà verificare l’andamento della forza durante ciascuna operazione di inserzione, così da verificare che vi sia la caduta dal punto A al punto B, quando si raggiunge una forza prestabilita per il punto A, e poi che la forza si incrementi fino ad un prestabilito valore C. Ancora vantaggiosamente, il controllore verificherà mediante i mezzi interruttori 54 che al termine dell’ inserimento (punto C della curva) l’elemento mobile di calibro sia avanzato correttamente, cosicché la generazione del segnale di inserimento corretto o non corretto è funzione di una combinazione dell’andamento del segnale di forza e del segnale dell’ interruttore di avanzamento54. Se l’operazione di inserimento è così conclusa con successo, il controllore emetterà il segnale che accenderà la spia 25 di “inserimento OK” (vantaggiosamente di colore verde), mentre al contrario accenderà la spia 26 di “inserimento difettoso” (vantaggiosamente di colore rosso).

A questo punto è chiaro come si siano raggiunti gli scopi prefissati. Con un utensile secondo l’invenzione, un operatore non dovrà fare altro che posizionare una clip e spingere con adeguata forza fino a quanto non si accenderà o la spia rossa o la spia verde e agire di conseguenza. Nessuna altra operazione e nessuna particolare abilità è richiesta all’operatore per avere la sicurezza di un corretto posizionamento delle clips.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione delfambito di privativa qui rivendicato.

Accessori a completamento dell’utensile potrebbero essere inseriti, senza peraltro cambiare le funzionalità dell’utensile: per esempio, si potrebbe avere la trasmissione wireless dei valori rilevati per una visualizzazione di valori o segnalazioni su un adeguato display e per la memorizzazione delle misure e dell’esito finale inserimento. Si potrebbero avere anche un lettore di codice a barre, puntali e/o calibro sostituibili, ad esempio, a seconda della specifica clip da montare, ecc. Il corpo esterno dell’utensile potrebbe essere un guscio in plastica e contenere una struttura vantaggiosamente in alluminio o altra lega leggera con i pezzi meccanici. Altre strutture dei meccanismi interni possono essere immaginate dal tecnico esperto, sebbene quella descritta è stata trovata dotata di soddisfacenti caratteristiche funzionali.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Utensile manuale per l’inserimento di una clip (10) ad innesto elastico in una sede, comprendente un corpo (23) dal quale sporge uno spintore (32) per la clip e comprendente mezzi sensori (34) per la rilevazione della forza di spinta dello spintore e un controllore elettronico (24) che riceve un segnale di forza da tali mezzi sensori (34) e che emette un segnale (25, 26) di inserimento corretto o non corretto in funzione dell’ andamento del segnale di forza rilevato durante l’inserimento di una clip.
2. 2. Utensile secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che assialmente allo spintore (32) scorre un elemento di calibro (31) che è mobile fra una posizione non operativa retratta dalla estremità dello spintore che è di spinta sulla clip ad una posizione operativa avanzata verso Γ estremità dello spintore per inserirsi in un apposito spazio fra alette elastiche della clip e rilevare la corretta espansione alla fine dell’ inserimento, mezzi di movimento (47, 48) facendo passare tale elemento di calibro (31) dalla posizione non operativa alla posizione operativa in una momento della spinta operativa dello spintore, mezzi interruttori (54) connessi al controllore elettronico (24) rilevando quando l’elemento di calibro ha raggiunto la corretta posizione operativa, il controllore elettronico (24) emettendo il segnale di inserimento corretto o non corretto in funzione di una combinazione del segnale di raggiungimento di tale posizione e dell’andamento del segnale di forza.
3. 3. Utensile secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il controllore individua nell’andamento del segnale di forza un improvviso decadimento delle forza di spinta dopo il raggiungimento di un prestabilito primo valore (A) di forza di inserzione e lo interpreta come condizione di primo inserimento della clip.
4. 4. Utensile secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il controllore considera terminata l’operazione di inserzione ed emette il detto segnale di inserimento corretto o non corretto al raggiungimento di un prestabilito valore finale (C) di forza di inserzione, maggiore del detto primo valore (A) di forza di inserzione.
5. 5. Utensile secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il segnale di inserimento corretto non corretto comprende l accensione di una corrispondente segnalazione luminosa (25, 26).
6. 6. Utensile secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo spintore (32) è scorrevole verso F interno del corpo dell’utensile contro l’azione di una molla di spinta (33) che alla compressione spinge contro i mezzi sensori (34) per la rilevazione della forza di spinta.
7. 7. Utensile secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi sensori per la rilevazione della forza di spinta comprendono un sensore a una cella di carico (34).
8. 8. Utensile secondo rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la massima estensione della molla (33) è regolabile mediante un perno filettato (44) che supporta un elemento di battuta (46) fra la molla e i mezzi sensori.
9. 9. Utensile secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’elemento mobile di calibro (31) è spinto assialmente per mezzo di una molla (47) verso la sua posizione operativa ed è trattenuto in posizione non operativa da un gancio (48) che si sgancia dietro comando di un movimento dello spintore (32) verso l’interno per una quantità prefissata.
10. 10. Utensile secondo rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che per lo sgancio lo spintore (32) muove un elemento a camma (19) che striscia su una corrispondente superficie a camma di manovra sul gancio (58).
11. 11. Utensile secondo rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che Γ elemento a camma è un disco (52) che è regolabile assialmente a vite lungo l’asse dello spintore.
12. 12. Utensile secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i mezzi interruttori comprendono un interruttore magnetico (54) azionato da un magnete (53) posto sull’elemento mobile di calibro (31).
13. 13. Utensile secondo rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che l elemento mobile (31) ha esternamente una ghiera (55) di afferramento per riarmarlo riportandolo manualmente nella posizione non operativa.