ITMI991341A1 - Attrezzo perfezionato per il serraggio con inserti intercambiabili - Google Patents

Description

"Attrezzo perfezionato per il serraggio, con inserti intercambiabili "

La presente invenzione si riferisce ad attrezzi utilizzati per il serraggio in modo controllato di elementi meccanici, tipicamente a vite.

Sono noti dispositivi avvitatori che sono costituiti da un corpo contenente i diversi organi di controllo o eventualmente di azionamento, ai quali vengono accoppiati inserti amovibili destinati ad impegnarsi con l'organo meccanico su cui sono destinati ad agire. Si intende qui per inserto qualsiasi configurazione di elemento accoppiabile amovibilmente all'attrezzo per impegnarsi nell'organo cui esso si deve impegnare, come la testa di una vite, ad esempio nella nota configurazione di semplice bussola o di testa di chiave.

Nella presente descrizione il termine dispositivo avvitatore è utilizzato, per semplicità di esposizione, nel suo ampio senso generico di dispositivo comunque atto ad agire su un organo meccanico per ruotarlo. Si intendono, pertanto, compresi fra questi dispositivi le chiavi dinamometriche da azionare a mano, così come attrezzi motorizzati, cioè dotati di azionatori generatori elettrici o pneumatici, genericamente indicati come avvitatori.

Questi generici dispositivi avvitatori, cui si riferisce l'invenzione, sono dotati di sistemi di misura e controllo di diversi parametri relativi alla operazione che essi compiono sull'elemento meccanico che viene impegnato dall'attrezzo mediante un inserto intercambiabile. Questi parametri possono essere il codice dell'operazione, il valore di coppia o di angolo di serraggio e simili. All'attrezzo avvitatore sono inoltre associati sistemi sensori nonché di trattamento e di elaborazione di dati, che consentono di presentare informazioni sui parametri all'operatore che utilizza un attrezzo avvitatore manuale, come una chiave dinamometrica, o addirittura di pilotare l'alimentazione agli organi azionatori in attrezzi avvitatori motorizzati, affinché essi operino secondo i parametri predefiniti.

I parametri operativi secondo i quali si deve agire sull'elemento da serrare, che per brevità di esposizione si suppone essere una vite, sono sovente funzione univoca della dimensione della parte impegnabile dell'elemento, in questo caso la testa della vite. Così, un esagono da 13 mm, corrisponde ad una vite M8 e così via.

Lo specifico inserto che viene accoppiato all'attrezzo, che corrisponde alla testa della vite che deve essere impegnata da esso, viene in questo modo ad avere una corrispondenza con la dimensione del gambo filettato della vite e perciò ai parametri di avvitamento desiderati.

Per motivi di rapidità nelle operazioni di impostazione dei parametri di avvitamento, e per evitare errori dovuti alla impostazione manuale, è stato proposto di raccogliere gli inserti che possono essere montati sull'attrezzo in un magazzino o rastrelliera, ove ciascun inserto possa occupare un singolo alloggiamento ad esso corrispondente. Si crea in tal modo una corrispondenza univoca fra sede sul magazzino, (comunemente indicato come "cambiabussole") e parametri di avvitamento della vite su cui è adatto ad operare l’inserto che è alloggiabile in quella sede della rastrelliera.

Risulta pertanto possibile dotare ogni sede del magazzino che raccoglie gli inserti di un sensore che rileva il prelievo dell'inserto corrispondente e invia all'attrezzo avvitatore una informazione identificante l'inserto, che è utilizzata per la elaborazione dei parametri di avvitamento relativi alla vite su cui l'inserto prelevato è adatto ad operare.

Il sistema si rivela complesso e le informazioni possono essere alterate da errore nell'accoppiamento fra inserti e relative sedi, oltre a comportare l'esigenza di realizzare accoppiamenti specifici univoci fra ogni inserto e la sua sede nel magazzino cambiabussole, che può anche costituire una limitazione nella scelta e nell'assortimento degli inserti da utilizzare presso un utente.

Inoltre, risulta complesso, ingombrante e costoso l'intero sistema di realizzazione del magazzino per inserti con sedi dotate ciascuna di un sensore, da essere cablato ai circuiti di elaborazione dei parametri di controllo dell'attrezzo avvitatore.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare un attrezzo avvitatore accoppiabile ad una pluralità di inserti costituenti organo di impegno con elementi meccanici, nel quale parametri operativi dell'attrezzo possono essere influenzati dallo specifico inserto accoppiato all'attrezzo, che risulti affidabile, poco costoso e non limitativo per la scelta e la variabilità degli inserti da utilizzare.

Per raggiungere questi ed altri scopi che appariranno chiari dalla seguente descrizione, secondo l'invenzione un attrezzo avvitatore di tipo manuale o motorizzato comprendente un corpo al quale viene accoppiato uno di diversi inserti amovibili ciascuno dei quali è destinato ad impegnare un corrispondente tipo di organo meccanico sul quale l'attrezzo è destinato ad agire, e comprendente inoltre un sensore di rilevazione della coppia esercitata sull'organo meccanico che emette un segnale di informazione avviato a mezzi di calcolo per ottenere dal segnale del sensore parametri significativi della azione dell'attrezzo sull'organo meccanico, e su ciascun inserto è montato un emettitore di segnali atti ad individuare l'inserto stesso in modo differenziato rispetto ad altri inserti e al corpo è associato un circuito comprendente un elemento di antenna atto a ricevere segnali emessi dall'emettitore montato sull'inserto accoppiato all’attrezzo, il segnale ricevuto dall'antenna essendo avviato ai mezzi di calcolo per influire sul calcolo di detti parametri.

Per meglio chiarire gli scopi e le caratteristiche del dispositivo secondo l'invenzione ne verrà qui di seguito descritto un esempio di realizzazione esemplificativo, illustrato sui disegni allegati, in cui:

la figura 1 mostra una vista generale di un attrezzo avvitatore secondo l'invenzione;

la figura 2 mostra una vista parziale prospettica di un dettaglio dell'avvitatore di figura 1;

la figura 3 è una vista in pianta dell'attrezzo di figura 2; la figura 4 è una vista in sezione secondo la linea IV-IV di figura 3;

la figura 5 è un particolare ingrandito di fig. 4;

la figura 6 è uno schema circuitale parziale dell'attrezzo di figura 1.

la figura 7 mostra una vista generale di una diversa forma di realizzazione di avvitatore secondo l'invenzione;

la figura 8 mostra una vista parziale prospettica di un dettaglio dell'avvitatore di figura 7.

In figura 1 è mostrata una chiave dinamometrica da azionare manualmente per l'avvitamento di viti o dadi che comprende un corpo impugnabile 10, sul quale è montato un alloggiamento 11 adatto a contenere una unità di elaborazione di dati. Una tastiera 12 di digitazione prmette di inserire i dati in base ai quali devono essere calcolati i parametri di avvitamento, e un display 13 permette la visualizzazione dei dati per mettere l'operatore in grado di agire per eseguire l'avvitatura nel rispetto dei parametri calcolati.

Una chiave dinamometrica di questo tipo è ad esempio descritta nella domanda italiana MI99A000111 del 22.01.1999, a nome della stessa richiedente.

E' inteso che, ove la elaborazione dei dati richiedesse una unità che non può essere agevolmente contenuta nell'alloggiamento 11, per la complessità delle elaborazioni richieste, e per la registrazione delle operazioni di avvitatura eseguita, ovvero per la connessione dell'attrezzo ad una alimentazione esterna o ad una più complessa rete di controllo, il corpo 11 può venire collegato mediante cablaggio ad unità di elaborazione esterna.

Al braccio 10 sono amovibilmente e alternativamente connettibili inserti 20, 20' e 20", di cui l'inserto 20' è mostrato montato, e gli altri due sostituibili sono mostrati in vista esplosa.

Come meglio mostrato nelle figure 2, 4 e 5, l'inserto 20 è dotato di un codolo 22 che può essere accolto da una corrispondente sede 23 sull'estremità del braccio 10. Sono vantaggiosamente previsti mezzi per evitare il distacco accidentale dell'inserto durante l'uso, esemplificati da un perno 24 spinto elasticamente in uscita da una molla 25, per inserire la sua estremità in un foro 26, quando l'inserto è applicato all'attrezzo.

Secondo l'invenzione, nel codolo 22 è inserito un elemento 30, che viene a trovarsi affacciato ad un elemento 31 montato sulla parete della sede 23, quando l'inserto è accoppiato all'attrezzo.

La posizione degli elementi 30 e 31 non è in alcun modo critica, essendo solo richiesta una sufficientemente piccola distanza fra essi quando l'inserto è montato sull'attrezzo avvitatore per gli scopi più avanti specificati.

Gli elementi 30 e 31 costituiscono rispettivamente un transponder e la sua antenna, operanti secondo una tecnica largamente nota. L'elemento 30 è costituito da un transponder miniaturizzato, del tipo che commercialmente è indicato con "tag". Si tratta di un dispositivo disponibile sul mercato, di sola lettura o di lettura e scrittura, normalmente ma non necessariamente operante in radiofrequenza. Esso sarà del tipo normalmente in stato quiescente, attivato dal campo induttivo prodotto dalla antenna emettitrice-ricevitrice di interrogazione che è schematizzata con l'elemento 31. Il tag potrà essere del tipo di sola lettura o vantaggiosamente programmabile.

Nella memoria che è normalmente prevista nel tag potranno essere scritti caratteri o una stringa di caratteri che lo identifichino e a cui possono essere associate in modo ampiamente dettagliato le caratteristiche dell'elemento meccanico da avvitare mediante l'inserto, e che dipende dalla configurazione dell'inserto stesso, e quindi fornire all'unità di elaborazione dell'attrezzo avvitatore una informazione adeguata alla determinazione di tutti i necessari parametri a cui deve uniformarsi l'operazione di avvitatore che deve essere eseguita con quell'inserto.

Come mostrato in modo schematico nella figura 6, il segnale emesso dalla antenna 31 eccita il circuito del transponder 30, il quale a sua volta emette un segnale di riconoscimento, che contiene informazioni (codice) estratte dalla memoria 40, funzione dei parametri di funzionamento dell'avvitatore determinati dalla natura e configurazione dell'inserto a cui il transponder è associato, e quindi dell'elemento da serrare. I segnali ricevuti dall'antenna 31 sono decodificati in 41 ed elaborati nel microprocessore 42, in combinazione con altri segnali indirizzati al microprocessore da ulteriori elementi sensori e di controllo o adatti alla immissione manuale di dati, di cui è dotato l'attrezzo. Il microprocessore 42 trasmette i segnali elaborati e corrispondenti ai richiesti parametri di avvitatura, ad un display 43 e/o ad una centralina 44 di controllo dell'attrezzo.

L'utilizzo di un sistema di identificazione, preferibilmente ma non necessariamente a radiofrequenza (RFID) sopra identificato, proposto dall'invenzione permette di ottenere specifici e assai interessanti risaltati nella specifica applicazione.

L'operatore ottiene, con il semplice accoppiamento dell'inserto all’attrezzo avvitatore (manuale o motorizzato) l'invio di un codice abbinato ad un numero di informazioni che può essere assai elevato, e che richiederebbe una laboriosa digitazione su tastiera, con conseguente pericolo di errori. Viene inoltre permesso di memorizzare e controllare l'uso di un singolo attrezzo nel tempo, ciò che risulta conveniente su linee di lavorazione in serie, ove tipicamente questi attrezzi avvitatori trovano impiego.

Inoltre le dimensioni che assume un transponder nelle attuali tecnologie, così come l'antenna accoppiata sono tali da trovare agevole collocazione nell’accoppiamento meccanico fra inserto e attrezzo, che potrà avere la configurazione adeguata che il progettista richiede per una buona connessione meccanica, o 1'adeguamente e standard produttivi.

L'accoppiamento antenna-transponder può essere di qualsiasi tipo fondamentalmente elettromagnetico, variabile in funzione della tecnologia di realizzazione del transponder o analogo equivalente dispositivo, e quindi insensibile in larga misura ad imbrattamenti o accumuli di particelle esterne, che non possono essere esclusi nel tipo di attrezzi a cui l'invenzione si riferisce, considerato l'ambiente in cui essi operano.

Nelle figure 7 e 8 è illustrata una applicazione della invenzione ad un avvitatore motorizzato.

L'avvitatore comprende un corpo 50 nel quale è contenuto in modo tradizionale un motore che con una trasmissione adeguata comanda la rotazione di un elemento di innesto 51.

Il motore ora mostrato è alimentato attraverso un cavo di comando 52 che fa capo a una centralina 53.

Attraverso il medesimo cavo sono trasmessi alla centralina segnali relativi alla coppia applicata del motore non mostrato all'innesto 51, inviati da sensori che sono tradizionalmente previsti negli avvitatori di tipo noto a cui l’invenzione si riferisce, nonché altri eventuali segnali emessi da sensori di ulteriori parametri di movimento dell'innesto.

In risposta alle informazioni contenute nei segnali inviati dai sensori montati sull'avvitatore, la centralina 53 modula la alimentazione al motore dell'avvitatore, affinché all’elemento di innesto 51 sia applicata una coppia di rotazione e un movimento corrispondenti a parametri prefissati.

Sull'innesto 51 è destinato ad essere accoppiato un inserto di impegno con la testa di un organo meccanico da serrare, inserto mostrato in forma di bussola 55.

Nella zona circondante l'innesto 51 è disposto un elemento di antenna 61, corrispondente funzionalmente all'elemento di antenna 31 descritto con riferimento all'attrezzo manuale rappresentato nelle figure da 1 a 6. Sulla bussola è montato un transponder 60 in posizione tale da trovarsi affrontato alla antenna 61, quando la bussola mostrata in vista esplosa in figura 8 è inserita sull'innesto 51.

Il transponder 60 ha la medesima tipologia e funzione del transponder 60 che è stato descritto in relazione all'attrezzo manuale illustrato nelle figure da 1 a 6, e non sarà quindi ulteriormente descritto.

Il segnale emesso dal transponder 60 è avviato ai mezzi di calcolo che sono contenuti nella centralina, e le informazioni contenute in questo segnale, che identificano l’inserto a bussola 55, ed influenza i mezzi di calcolo nella calcolazione dei parametri di serraggio sulla base dei quali è modulata la alimentazione al motore dell'avvitatore.

I parametri di serraggio ed altre informazioni supplementari, atti alla identificazione dell'inserto a bussola montato sull'avvitatore, potranno essere visualizzati dalla centralina 53, cosi come potranno essere visualizzate indicazioni utili all'operatore per eseguire l'operazione di serraggio mediante l'avvitatore.

Claims (8)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Attrezzo avvitatore di tipo manuale o motorizzato comprendente un corpo al quale viene accoppiato uno di diversi inserti amovibili ciascuno dei quali è destinato ad impegnare un corrispondente tipo di organo meccanico sul quale l'attrezzo è destinato ad agire, e comprendente inoltre un sensore di rilevazione della coppia esercitata sull'organo meccanico che emette un segnale di informazione avviato a mezzi di calcolo per ottenere dal segnale del sensore parametri significativi della azione dell'attrezzo sull'organo meccanico, caratterizzato dal fatto che su ciascun inserto è montato un emettitore di segnali atti ad individuare l'inserto stesso in modo differenziato rispetto ad altri inserti e al corpo è associato un circuito comprendente un elemento di antenna atto a ricevere segnali emessi dall'emettitore montato sull'inserto accoppiato all'attrezzo, il segnale ricevuto dall'antenna essendo avviato ai mezzi di calcolo per influire sul calcolo di detti parametri.
2. 2. Attrezzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'antenna emette segnali atti ad attivare l'emettitore dell'inserto accoppiato all'attrezzo per provocare l'emissione dei segnali da parte dell'emettitore stesso.
3. 3. Attrezzo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'emettitore montato sull'inserto è del tipo transponder.
4. 4. Attrezzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'inserto è accoppiato all'attrezzo per inserimento di un elemento a codolo in una sede, l’emettitore e l’antenna essendo montati in corrispondenza di pareti rispettivamente dell'attrezzo e dell'inserto che si trovano affrontate quando l'inserto è accoppiato all'attrezzo.
5. 5. Attrezzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'inserto è accoppiato all'attrezzo per inserimento di un elemento a codolo in una sede, l'emettitore e l'antenna essendo montati in corrispondenza di pareti rispettivamente del codolo e della sede che si trovano affrontate quando l'inserto è accoppiato all'attrezzo.
6. 6. Attrezzo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il transponder comprende una memoria programmabile per memorizzare dati di individuazione dell'inserto su cui è montato.
7. 7. Attrezzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso è comandato manualmente e i parametri significativi della azione dell'attrezzo sull’organo meccanico prodotti da mezzi di calcolo sono visualizzati su display.
8. 8. Attrezzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso è motorizzato mediante un azionatore e i parametri significativi della azione dell’attrezzo sull'organo meccanico sono avviati ad un mezzo che pilota l'alimentazione a detto azionatore in funzione del valore di detti parametri.