SISTEMA DE HERRAMIENTA PARA PLEGAR MATERIALES DE LAMINA Y MÉTODO PARA USAR EL MISMO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente en general con sistemas de herramientas para doblar materiales laminares y métodos para su uso.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El doblado de materiales laminares bidimensionales (2D) para formar estructuras tridimensionales (3D) es conocido. La maquinaria y herramental para efectuar dobleces en materiales laminares 2D son también conocidos. En general, tal maquinaria y herramental recibe el material laminar en una orientación horizontal. Por ejemplo, la patente estadounidense No. 4,133,198 expedida a Huda et al. revela un aparato para doblar unidades de construcción de área grande. La patente estadounidense No. 4,230,058 expedida a Iwaki et al. muestra un aparato que está configurado para la manufactura de estructuras en forma de caja a partir de lámina de metal. La patente estadounidense No. 5,105,640 expedida a Moore revela un aparato para formar conductos de metal laminar en forma de caja a partir de material laminar. Desventajosamente, tales aparatos conocidos tienen en general prensas y/o elementos de sujeción dispuestos por encima del material laminar orientado horizontalmente que sirven para
sujetar o formar el material laminar. En tanto que tales componentes pueden ser efectivos en sus propósitos planeados, tales prensas y/o elementos de sujeción pueden presentar severo peligro físico a un operador que atrapa inadvertidamente un dedo o extremidad dentro de tales componentes o entre tales componentes y el material laminar durante la sujeción o proceso de doblado. Además tales aparatos conocidos sujetan en general los materiales laminares de tal manera que una porción significativa de los materiales laminares cuelgan del aparato, permitiendo que la porción colgante pueda oscilar sin obstrucción durante el proceso de doblado. Otra vez, severos daños físicos pueden llegar a un operador no atento en que la porción oscilante del material laminar puede chocar y lesionar al operador durante el proceso de doblado. Otra desventaja de tales aparatos conocidos es que están configurados en general para formar una estructura 3D particular y puede requerir tiempo significativo y gasto en el equipamiento de nuevas máquinas con el fin de ser usado con otra estructura 3D. Lo que se necesita es un sistema de herramienta para doblar materiales laminares que supere las anteriores y otras desventajas de la maquinaria de doblado y herramental conocidos .
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la presente invención es concerniente con un sistema de herramienta para doblar para formar una estructura tridimensional a partir de un material laminar bidimensional que incluye una línea de pliegue predeterminada y una abertura de sujeción adyacente a la línea de pliegue y espaciada de un borde periférico del material laminar. El sistema incluye una base de herramienta para recibir y soportar el material laminar en un plano de trabajo, una ranura de accionador en la base de herramienta y una ranura de accionador en la base de herramienta y un accionador de doblado que se extiende a través de la ranura del accionador. El accionador de doblado incluye una horquilla de montaje, una abrazadera conectada a la horquilla y un brazo de doblado conectado a la horquilla. La abrazadera que extiende por encima de la base de herramienta y es movible entre una posición abierto y una posición asegurada para asegurar una porción del material laminar en relación con la base de herramienta. El brazo de doblado es movible entre una posición inicial ubicada del plano de trabajo y una posición superior con el fin de aplicar una fuerza contra una porción no asegurada del material laminar para efectuar el doblado del material laminar alrededor de la línea de pliegue. El sistema puede incluir además un localizador para colocar el material laminar en relación con la base de trabajo, de tal manera que la abrazadera se extiende a
través de la abertura de sujeción del material laminar. La base de herramienta puede ser configurada para ser usada con un diseño de material laminar particular que tiene una forma periférica y un patrón de pliegue predefinido, en donde la base de herramienta incluye además un contorno correspondiente con la forma periférica para identificar el diseño de material laminar particular a ser trabajado sobre la base de herramienta. El sistema puede incluir además una o más patas anexadas de manera separable a la base de herramienta para soportar la base de herramienta y proporcionar acceso a las ranuras de la abertura desde abajo de la base de herramienta. El sistema puede incluir además un apoyo anexado de manera separable a la base de herramienta para soportar el material laminar por encima de la base de herramienta en el plano de trabajo. La base de herramienta puede tener una primera perforación que tiene un primer tamaño y forma complementaria con el localizador, una segunda perforación que tiene un segundo tamaño y forma complementaria con las patas y una tercera perforación que tiene un tercer tamaño y forma complementaria con el resto, mediante lo cual el tamaño y forma respectivos de las perforaciones proporcionan indicación visual de la ubicación del localizador, patas y apoyo. La horquilla puede incluir un canal y una mordaza opuesta con un resalto de frente hacia abajo, en donde una porción superior del accionador de doblado es insertada a
través de la ranura del accionador desde abajo de la base de herramienta, el canal es entrelazado a un extremo de la ranura de accionador y el accionador de doblado se deja caer hacia abajo para empalmarse con el resalto de frente hacia abajo contra un extremo opuesto de la ranura del accionador para asegurar el accionador a la base de herramienta. El accionador de doblado puede incluir un impulsor conectado operativamente al brazo de doblado, en donde el accionamiento del impulsor hace mover el brazo de doblado entre la posición inicial y la posición superior. El impulsor puede ser conectado operativamente a la abrazadera, de tal manera que el accionamiento del impulsor también hace mover la abrazadera entre la posición abierta y la posición acoplada. El impulsor puede ser un cilindro neumático que tiene una carrera de cilindro, en donde una primera porción de la carrera del cilindro efectúa el movimiento de la abrazadera y una segunda porción de la carrera del cilindro efectúa el movimiento del brazo de doblado. La abrazadera puede ser montada pivotadamente sobre la horquilla y el brazo de doblado puede ser montado pivotadamente sobre la abrazadera. Un extremo del cilindro neumático puede ser conectado operativamente a la horquilla y un extremo opuesto del cilindro neumático puede ser conectado operativamente al brazo de doblado. El material laminar puede tener un patrón predeterminado de línea de pliegue y una abertura de sujeción
adyacente a cada una de las líneas de pliegue, en cuyo caso, el sistema puede incluir una pluralidad de accionador de doblado colocados para efectuar el doblado a lo largo de una línea de pliegue respectiva. La base de herramienta puede incluir una ranura de accionador correspondiente para cada accionador de doblado . Cada accionador de doblado puede incluir un impulsor para hacer mover cada brazo de doblado respectivo entre la posición inicial y la posición superior y para hacer mover una abrazadera respectiva entre la posición abierta y la posición acoplada. El sistema puede incluir un controlador lógico programable para controlar la secuencia de accionamiento de los impulsores y la fuerza de accionamiento y tiempo de residencia de cada impulsor. El impulsor puede ser un cilindro neumático que tiene una carrera de cilindro y el controlador puede proporcionar el accionamiento de dos etapas de cada impulsor, en donde el impulsor controla una primera porción de la carrera del cilindro para efectuar el movimiento de la abrazadera y una segunda porción de la carrera del cilindro para efectuar el movimiento del brazo de doblado. Otro aspecto de la presente invención es concerniente con un sistema de herramienta de doblado que incluye una base de herramienta para recibir y soportar el material laminar en un plano de trabajo, una abrazadera para acoplarse contra el
material laminar para asegurar una porción del material laminar en relación con la base de herramienta, un localizador para colocar el material laminar en relación con la base de herramienta, de tal manera que la abrazadera se extiende a través de la abertura de sujeción y un brazo de doblado localizado adyacente a la abrazadera, el brazo de doblado es movible desde una posición inicial situado debajo del plano de trabajo a una posición superior con el fin de aplicar una fuerza hacia arriba contra una porción no asegurada del metal laminar para efectuar el doblado del material laminar alrededor de la línea de pliegue. El accionador de doblado puede incluir el brazo de doblado y la base de herramienta puede incluir una ranura de accionador configurada para recibir de manera separable una porción del accionador de doblado insertada a través de la ranura de accionador. El accionador de doblado puede incluir una boquilla que un canal y una mordaza opuesta con un resalto de frente hacia abajo, en donde una porción superior del accionador de doblado puede ser insertada a través de la ranura de accionador desde abajo, el canal puede ser entrelazado a un extremo de la ranura de accionador y el accionador de doblado se puede dejar caer hacia abajo para empalmarse con el resalto de frente hacia abajo contra un extremo opuesto de la ranura de accionador para asegurar el accionador a la base de herramienta.
El accionador de doblado puede incluir un impulsor conectado operativamente al brazo de doblado, en donde el accionamiento del impulsor hace mover el brazo de doblado entre una posición inicial situada debajo del plano de trabajo y una posición superior situada por encima del plano de trabajo. El accionador de doblado puede incluir la abrazadera, en donde el impulsor puede ser conectado operativamente a la abrazadera, de tal manera que el accionamiento del impulsor también hace mover la abrazadera entre una posición abierta libre del material laminar y una posición acoplada que mantiene el material laminar hacia abajo con relación con la base de herramienta. Todavía otro aspecto de la presente invención es concerniente con un método para formar una estructura tridimensional a partir de un material laminar bidimensional que incluye una línea de pliegue predeterminada. El método incluye una o más de las etapas: formar una estructura de sujeción en el material laminar adyacente a la línea de pliegue y espaciada de un borde periférico del material laminar; colocar el material laminar sobre una base de herramienta, de tal manera que la abrazadera se extiende a través de la abertura de sujeción, una superficie inferior del material laminar que define un plano de trabajo por encima de la base de herramienta; acoplar la abrazadera contra el material laminar para asegurar una porción del material laminar en relación con la base de herramienta y hacer mover un brazo de doblado,
localizado adyacente a la abrazadera, desde una posición inicial debajo del plano de trabajo a una posición superior, aplicando mediante esto una fuerza hacia arriba contra una porción no asegurada del material laminar para efectuar el doblado del material laminar alrededor de la linea de pliegue. El accionador de doblado puede incluir el brazo de doblado y la base de herramienta puede incluir una ranura de accionador configurada para recibir de manera separable el accionador de doblado, en cuyo caso, el método puede incluir insertar una porción del accionador de doblado a través de la ranura del accionador y asegurar el accionador a la base de trabajo. El accionador de doblado puede incluir una horquilla que tiene un canal y una mordaza opuesta con un resalto de frente hacia abajo, en cuyo caso, la etapa de inserción y aseguramiento puede incluir insertar una porción superior del accionador de doblado a través de la ranura del accionador desde abajo, entrelazar el canal contra un extremo de la ranura de accionador y dejar caer el accionador hacia abajo, de tal manera que el resalto de frente hacia abajo se empalma contra un extremo opuesto de la ranura del accionador, asegurando mediante esto el accionador a la base de herramienta. El accionador de doblado puede incluir un impulsor conectado operativo al brazo de doblado, en donde la etapa de hacer mover se puede efectuar al accionar el impulsor para hacer mover el brazo de doblado desde la posición inicial
situada debajo del plano de trabajo a una posición superior ubicada por encima del plano de trabajo. El accionador de doblado puede incluir la abrazadera y el impulsor puede también ser conectado operativamente al brazo de doblado, en cuyo caso, la etapa de acoplamiento puede ser efectuada al accionar el impulsor para hacer mover la abrazadera, desde una posición abierta libre del material laminar a una posición acoplada que mantiene el material laminar hacia abajo en relación con la base de herramienta. Un aspecto adicional de la presente invención es concerniente con un sistema de herramienta para formar una estructura tridimensional a partir de un material laminar bidimensional que va a ser plegado a lo largo de una línea, el material laminar incluye una abertura adyacente a la línea para permitir retener el material laminar. El sistema incluye medios de soporte para recibir y soportar el material laminar, los medios tienen por lo menos una ranura formada en los mismos, medios de accionador que se extienden a través de la ranura, los medios de accionador incluyen medios de montaje, medios de retención conectados a los medios de montaje, que se extienden desde los medios de soporte y movibles entre una posición y otra posición para asegurar una porción del material laminar en relación con los medios de soporte, medios de doblado conectados a los medios de montaje y movibles entre una posición inicial y una posición con el fin de aplicar una
fuerza contra una porción no asegurada del material laminar para efectuar el doblado del material laminar alrededor de la línea y medios para colocar el material laminar en relación con los medios de soporte, de tal manera que los medios de retención se extienden a través de la abertura del material laminar. Todavía un aspecto adicional de la presente invención es concerniente con un método para formar una estructura tridimensional a partir de un material laminar bidimensional que va a ser plegado a lo largo de por lo menos una linea. El método puede incluir una o más de la siguientes etapas: formar una abertura en el material laminar adyacente a la por lo menos una línea; colocar el material laminar sobre un soporte, de tal manera que el material laminar puede ser mantenido en su lugar por medio de la abertura; retener el material laminar a través de la abertura para asegurar una porción del material laminar en relación con el soporte y hacer mover un elemento de doblado, situado adyacente al área en donde el material laminar es retenido, desde una posición a otra posición, aplicando mediante esto la fuerza contra un porción no asegurada del metal laminar para efectuar el doblado del material laminar alrededor de la por lo menos una linea. El sistema de herramienta para doblar materiales laminares de la presente invención tiene otros elementos y ventajas que serán evidentes de o son resumidas en más detalle
en las figuras adjuntas, que son incorporadas en y forman parte de esta especificación y la siguiente descripción detallada de la invención, que sirven conjuntamente para explicar los principios de la presente invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una perspectiva del sistema de herramienta para doblar materiales laminares de acuerdo con la presente invención que tiene un plano de trabajo que soporta una pluralidad de conjuntos de accionador modulares y otros componentes . La figura 2 es una vista en perspectiva del sistema de herramienta de la figura 1 con un conjunto de accionador modular removido del plano de trabajo. La figura 3 es una vista en perspectiva ampliada del conjunto de accionador modular de la figura 2. Las figuras 4 (a), 4 (b) y 4 (c) son vistas en elevación lateral esquemáticas del conjunto de accionador modular de la figura 2, que ilustra el accionador modular en posiciones iniciales, de sujeción y de doblado, respectivamente. Las figuras 5 (a), 5 (b) y 5 (c) son vistas en elevación lateral esquemáticas de una pieza de trabajo colocada sobre el conjunto de accionador modular de la figura 2, las vistas ilustran el accionador modular en la porción inicial que recibe la pieza de trabajo, la posición de sujeción que asegura la
pieza de trabajo al plano de trabajo y la posición de doblado en la cual el sistema de herramienta ha plegado la pieza de trabajo a lo largo de una línea de pliegue. La figura 6 es una vista en perspectiva de una pieza de trabajo de material laminar ejemplar, la cual puede ser plegada a una estructura tridimensional utilizando el sistema de herramienta de la figura 1, superpuesto sobre la base de herramienta de la figura 1, la pieza de trabajo de material laminar en un estado inicial sustancialmente plano bidimensional inicial. Las figuras 7 (a), 7 (b) , 7 (c) , 7 (d) , 7 (e) y 7 (f) son vistas en perspectiva esquemáticas de la pieza de trabajo de la figura 6 colocada sobre el conjunto de accionador modular de la figura 1 y etapas de pliegue subsecuentes utilizadas para formar la pieza de trabajo a una estructura tridimensional.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ahora se hará referencia en detalle a las modalidades preferidas de la invención, ejemplos de la cual son ilustrados en las figuras adjuntas. En tanto que la invención será descrita en conjunción con las modalidades preferidas, se comprenderá que no se pretende limitar la invención a aquellas modalidades. Por el contrario, la invención se propone cubrir alternativas, modificaciones y equivalentes, que puedan ser incluidos en el espíritu y alcance de la invención como se
define por las reivindicaciones adjuntas. Volviendo ahora a las figuras, en donde los componentes semejantes son designados por números de referencia semejantes en todas las varias figuras, se dirige la atención a la figura 1 que ilustra un sistema de herramienta de doblado designado en general por el número 30 que puede ser usado para plegar materiales laminares bidimensionales (2D) a formas tridimensionales (3D) . El sistema de herramienta para doblar de la presente invención es particularmente apropiado para doblar materiales laminares 2D que tienen líneas de pliegue diseñadas utilizando varias geometrías de pliegue y configuraciones, en las que se incluyen, pero no limitadas a, aquellas reveladas por la patente estadounidense No. 6,481,259 expedida a Durney, la solicitud de patente estadounidense No. 10/256,870, presentada el 26 de septiembre de 2002 e intitulada METHOD FOR PRECISIÓN BENDING OF SHEET OF MATERIALS, SLIT SHEETS AND FABRICATION PROCESS, la solicitud de patente estadounidense No. 10/672,766, presentada el 26 de septiembre de 2003 e intitulada TECHNIQUES FOR DESIGNING AND MANUFACTÜRING PRECIS10N-FOLDED, HIGH STRENGTH, FATIGUE-RESISTANT STRUCTURES AND SHEET THEREFOR, solicitud de patente estadounidense No. 10/795,077, presentada el 3 de marzo de 2004 e intitulada SHEET MATERIAL WITH BEND CONTROLLING DISPLACEMEN S AND METHOD FOR FORMING THE SAME, la solicitud de patente estadounidense No. 10/821,818, presentada
el 4 de abril de 2004 e intitulada METHOD OF DESIGNING FOLD LINES IN SHEET MATERIAL, y la solicitud de patente estadounidense No. 10/861,726, presentada el 4 de junio de 2004 e intitulada TECHNIQUES FOR DESIGNING AND MANÜFACTURING PRECISION-FOLDED, HIGH STRENGTH, FATIGÜE-RESISTANT STRUCTURES AND SHEET THEREFOR, todo el contenido de tales patentes y solicitudes de patentes son incorporados en la presente por referencia. A diferencia de los aparatos conocidos, el sistema de herramienta para doblar de la presente invención permite el uso de materiales laminares 2D para integrar estructuras 3D alrededor de componentes de una manera que es descrita en las patentes mencionadas anteriormente. Se apreciará, sin embargo, que el sistema de herramienta para doblar de la presente invención es también apropiado para doblar otros tipos de materiales laminares alrededor de una linea de pliegue, en los que se incluyen, pero no limitados a las lineas de pliegue diseñadas mencionadas anteriormente, líneas de pliegue predeterminadas definidas mediante escorificacíón y/u otros medios apropiados o lineas de doblado planeadas en los cuales los materiales laminares no tienen ninguna estructura física que se extiende a lo largo de la linea de doblado para promover el doblado a lo largo de la línea de doblado. En general, el sistema de herramienta para doblar 30 incluye una base de herramienta 32 y uno o más accionadores de
doblado 33 que son dispuestos de tal manera que cada uno está colocado debajo de una línea de pliegue correspondiente 35 de una pieza de trabajo 37 (no mostrado en la figura 1) . Los accionadores de doblado están configurados para asegurar una porción de la pieza de trabajo a la base de herramienta y aplicar fuerza contra una porción no asegurada de la pieza de trabajo para efectuar el doblado a lo largo de linea de pliegue, como se discute en mayor detalle posteriormente en la presente . Como se puede ver en la figura 1, el sistema de herramienta para doblar 30 de la presente invención incluye poco equipo de pliegue encima de la base de herramienta y en particular, no incluye equipo que ejerza fuerza o presión sobre la pieza de trabajo desde arriba. Así, el sistema de herramienta para doblar promueve seguridad ya que minimiza la probabilidad de que un operador sea prensado. Todo el esfuerzo se hace desde debajo proporcionando mediante esto un modo más fácil, más rápido y más seguro de montaje. La base de herramienta 32 puede ser formada de una placa de metal u otra estructura apropiada que proporciona una base estable para soportar los accionadores 33. La base de herramienta puede ser fabricada a una pieza de trabajo particular, de tal manera que la base de herramienta coloca uno o más accionadores a lo largo de cada línea de pliegue de la pieza de trabajo. En el caso de que la base de herramienta esté
configurada para uso con un diseño de pieza de trabajo particular, la base de herramienta puede incluir un contorno 39 del diseño de la pieza de trabajo particular, proporcionando mediante esto al operador medios visuales que identifican el tipo de pieza de trabajo para la cual la base de herramienta está configurada. En la modalidad ilustrada, la base de herramienta 32 está configurada para doblar la pieza de trabajo 37 a un chasis para el soporte de componentes tales como componentes eléctricos, de una manera que es descrita e ilustrada por las figuras 28A-28E de la publicación de solicitud de patente estadounidense No. US 2004/0134250 Al de Durney ("la solicitud 250") , todo el contenido de tal solicitud es incorporado en la presente por referencia. El contorno 39 puede ser aplicado a la base de herramienta 32 mediante ataque por ácido, pintura, impresión y/u otros medios apropiados. Además de o en lugar de, el contorno, la base de herramienta puede también ser provista con una brida de identificación 40 sobre la cual un código de borde 41 (figura 6) puede ser grabado a marcado de otra manera sobre la brida para identificar la silueta particular de la pieza de trabajo que corresponde con la base de herramienta particular. En la modalidad ilustrada, el código de borde es un patrón geométrico, sin embargo, se apreciará que el código de borde puede estar en forma de números, letras, formas y otros medios apropiados para proporcionar indicaciones de identificación
únicos correspondientes a una pieza de trabajo particular. Como se muestra en la figura 2, los accionadores de doblado 33 son soportados de manera separable por la base de herramienta y tienen un diseño modular, de tal manera que los accionadores pueden ser removidos fácilmente de una base de herramienta e instalados sobre otra como sea necesario o se desee. La base de herramienta 32 incluye una ranura de accionador 42 para cada accionador de doblado. En la modalidad ilustrada, los accionadores de doblado tienen un diseño de "dejar caer" de tal manera que pueden ser insertados parcialmente a través de la ranura de accionador desde abajo y dejarse caer en su lugar. Con referencia a la figura 3 y figura 4 (a) , cada accionador incluye una horquilla 44 que tiene una mordaza 46 y un canal 47. La configuración de la horquilla permite que la mordaza sea insertada a través de la ranura del accionador, de tal manera que el canal puede ser deslizado a un contacto de acoplamiento con un extremo de la ranura de accionador y una vez que el canal ha recibido el extremo, la horquilla es pivotada alrededor del canal y de tal manera que un resalto de frente hacia abajo 49 de la mordaza se empalma contra la pieza de trabajo 37 y asegura lateralmente la horquilla 44 dentro de la ranura de accionador 42, como se muestra en la figura (a) . En la modalidad ilustrada, la base de herramienta 32 es soportado mediante una pluralidad de patas 51 que
proporcionan fácil acceso al lado inferior de la base de herramienta, facilitando así la instalación y remoción de los accionadores de doblado. Las patas son aseguradas a la base de herramienta mediante medios apropiados en los que se incluyen, pero no limitados a, sujetadores roscados. Se apreciará que otros medios apropiados pueden ser usados para soportar la base de herramienta 32. Por ejemplo, un banco de trabajo u otra superficie puede ser provisto con una abertura que tiene un resalto periférico dimensionado para recibir y soportar de manera separable la base de herramienta. Tal abertura permitiría que un operador remueva una base de herramienta del banco de trabajo y lo reemplace con otra base de herramienta como se desee. Alternativamente, una horquilla de montaje u otros medios pueden ser usados para montar de manera liberable o permanentemente la base de herramienta directamente a una pared, anaquel u otra estructura. Con referencia continua a la figura 4 (a) , una porción de la horquilla 44 se extiende por encima de la base de herramienta 32, de tal manera que las superficies superiores de la horquilla proporcionan puntos de soporte 53 sobre los cuales la pieza de trabajo 37 puede ser colocada, formando mediante esto un plano de trabajo coincidente con la superficie del fondo de la pieza de trabajo. Uno o más apoyos 54 pueden también ser provistos para empalmarse contra el lado inferior de la pieza de trabajo 47 para soportar mediante esto
verticalmente la pieza de trabajo con respecto a la base de herramienta. Tales apoyos son particularmente útiles para soportar porciones de la pieza de trabajo que no están directamente entre dos líneas de pliegue y así están sin soportar por los accionadores. Uno o más localizadores 56 pueden también ser provistos para colocar lateralmente la pieza de trabajo sobre la base de herramienta 32 y más en particular, sobre los puntos de soporte 53. La base de herramienta puede ser poblada con localizadores 56 alrededor del contorno 39, de tal manera que los localizadores se empalmarán sustancialmente contra los bordes laterales periféricos de la pieza de trabajo, colocando mediante esto lateralmente la pieza de trabajo. Una ventaja del diseño modular del sistema de herramienta para doblar 30 es que los accionadores, patas, apoyos, localizadores y otros componentes adicionales pueden ser removidos fácilmente de la base de herramienta 32 permitiendo mediante esto que la base de herramienta sea almacenada plana. Se apreciará que las patas, apoyos, localizadores y otros componentes adicionales pueden estar configurados para plegarse hacia abajo contra y/o a la base de herramienta, permitiendo también mediante esto que el sistema sea almacenado plano. También, el diseño modular permite múltiples bases de herramientas, cada una configurada para una pieza de trabajo particular, puede ser almacenada fácilmente cuando no está en uso. Además, el diseño modular permite
reducciones en el inventario de componentes de herramientas. Solamente es necesario inventariar un número suficiente de accionadores y componentes que son necesarios para poblar las una, dos, 3 o quizás muchas bases de herramientas serán usadas simultáneamente. Por ejemplo, si una instalación de montaje tiene la capacidad de montar docenas de diferentes diseños de estructuras 3D pero solamente pretende montar tres o cuatro diseños de estructura 3D simultánea o contemporáneamente, la instalación necesita solamente inventariar un número suficiente de accionadores y componentes adicionales para poblar tres o cuatro bases de herramienta a la vez, en lugar de tener suficientes componentes para poblar todas las bases de herramienta. Se apreciará que cualquier diseño particular de una pieza de trabajo tendrá una o más líneas de pliegue predefinidas, una secuencia de pliegue definida o por lo menos una secuencia de pliegue preferida y una silueta única. Por ejemplo, la pieza de trabajo 37 ilustrada en la figura 7 (a) tiene cinco líneas de pliegue 35.1, 35.2, 35.3, 35.4, 35.5. En una modalidad, una secuencia de pliegue incluye el pliegue simultáneo a lo largo de las lineas de pliegue 35.1 y 35.2 (figura 7 (b) ) , luego a lo largo de la línea de pliegue 35.3 (figura 7 (C) ) , linea de pliegue 35.4 (figura 7 (d) ) y finalmente a lo largo de la línea de pliegue 35.5 (figura 7 (e) ) formando mediante esto la estructura 3D final. Se
apreciará que el pliegue a lo largo de las lineas de pliegue 35.1 y 35.2 puede ser secuencial en lugar de simultánea. Por ejemplo, el pliegue puede ocurrir a lo largo de linea de pliegue 35.1 seguida por el plegado a lo largo de la línea de pliegue 35.2 o viceversa. También se apreciará que las secuencias de pliegue descritas anteriormente permiten que el pliegue ocurra alrededor de un componente 57 que ya ha sido montado sobre la base de trabajo 37. Por ejemplo, el componente 57 puede ser un tablero de circuitos, ventilador de enfriamiento u otro componente deseado que es montado a la pieza de trabajo antes de que la pieza de trabajo haya sido colocada sobre la base de herramienta. Alternativamente, el componente puede ser instalado sobre la pieza de trabajo es colocado sobre la base de herramienta. Como se puede apreciar con referencia a la figura 7 (a) a la figura 7 (e) , tal instalación de componente y todas las operaciones de pliegue pueden tomar lugar en la misma estación de trabajo, es decir sobre la base de herramienta 32. Los técnicos y diseñadores pueden decidir en donde poner uno o más accionadores de pliegue 32 a lo largo de cada línea de pliegue y cómo poblar en el plano base con apoyos complementarios 54 y localizadores 56. También, el plano base puede ser provisto con agujeros 58 para acomodar "elementos oscilantes" tales como lengüetas 60. Los agujeros proporcionan separación para permitir que los elementos oscilantes oscilen a
través de base de herramienta a medida que la pieza de trabajo es doblada a lo largo de la línea de pliegue correspondiente, por ejemplo, el agujero 58 proporciona separación para que la lengüeta 60 oscile a través de la base de herramienta 32 a medida que la pieza de trabajo es doblada a lo largo de la línea de pliegue 35.2, como se indica por la flecha SO en la figura 7 (c) . La base de herramienta puede ser también provista con medios de sujeción apropiados con el fin de asegurar la pieza de trabajo con respecto a la base de herramienta 32. En la modalidad ilustrada, los accionadores 33 son provistos con ganchos de sujeción de accionador 61 que se extienden a través de aberturas de sujeción 63 y pivotean para asegurar la pieza de trabajo 37 con respecto a la base de herramienta 32. Las aberturas de sujeción pueden ser provistas adyacentes a líneas de pliegue deseadas de la pieza de trabajo con el fin de proporcionar un punto de apoyo alrededor del cual la porción no asegurada de la pieza de trabajo se puede doblar. Se apreciará que otros medios de sujeción apropiados pueden ser usados en lugar de o además de los ganchos de sujeción. Por ejemplo, abrazaderas de vacío que actúan sobre la superficie inferior de la pieza de trabajo, abrazaderas de gancho discretas de los accionadores que se extienden similarmente a través de aberturas de sujeción correspondiente colocadas adyacentes a alejadas de las lineas de pliegue y/u
otros medios de sujeción apropiados pueden ser usados para asegurar la pieza de trabajo a la base de herramienta. En la modalidad ilustrada, el accionador 33 incluye un impulsor de dos etapas 65 que controla el movimiento tanto del gancho de sujeción 61 para asegurar una porción de la pieza de trabajo a la base de herramienta y un brazo de doblado 65 para aplicar fuerza contra una porción no asegurada 68 de la pieza de trabajo para efectuar el doblado a lo largo de la línea de pliegue. La configuración de dos etapas del impulsor es ventajosa ya que reduce el número de partes del accionador, simplificando mediante esto el diseño y reduciendo el costo de manufactura del mismo. Una primera porción de la carrera del impulsor acciona el gancho de sujeción, en tanto que el resto de la carrera del impulsor acciona el brazo de doblado. Se apreciará que medios diferentes a un accionador de dos etapas pueden ser utilizados de acuerdo con la presente invención. Por ejemplo, se puede proporcionar primeros medios de accionador dedicados para el doblado y segundos medios de accionador dedicados pueden ser provistos, para sujeción, particularmente, cuando se usan medios de sujeción discretos además de o en lugar de los ganchos de sujeción. También se apreciará que, en tanto que el impulsor ilustrado 65 incluyen un cilindro neumático de doble acción 70, otros medios de accionador apropiados pueden ser usados en los que se incluyen, pero no limitados a, cilindros
neumáticos de una sola acción, cilindros hidráulicos de una sola acción o de doble acción, motores eléctricos, accionadores lineales y otros medios apropiados para efectuar el movimiento del gancho de sujeción y/o el brazo de doblado. Con referencia a la figura 4 (a) y figura 5 (a) , el gancho de sujeción es soportado pivotadamente sobre la horquilla 44 mediante el pivote de gancho 72, en tanto que el brazo de doblado es soportado pivotadamente sobre el gancho de sujeción mediante el pivote de brazo 74. En una etapa inicial, el gancho de sujeción 61 es colocado descentrado del pivote de gancho 72 (por ejemplo, izquierda del centro) y asi permite la colocación de la pieza de trabajo sobre la base de herramienta, como se muestra en la figura 5 (a) . Volviendo a la figura 5 (a) , el gancho de sujeción 61 se extiende a través de la abertura de sujeción 63 en la etapa inicial y asi está preparado para acoplarse con la pieza de trabajo 37. En la etapa inicial, el brazo de doblado 67 es colocado en su posición retractada inicial en la cual la porción más superior del brazo de doblado está nivelada con o ligeramente por debajo de los puntos de soporte 53. A medida que el cilindro 70 es accionado, el vastago del pistón 75 se extiende hacia arriba y empuja el brazo de doblado 67 hacia arriba y provoca que la porción más superior del brazo de doblado se ponga en contacto con la pieza de trabajo 37, en caso de que todavía no esté en contacto con la
pieza de trabajo. La extensión continua del vastago del pistón provoca que el brazo de doblado, vía el pivote del brazo 74 empuje contra y efectúe el movimiento pivotado del gancho de sujeción 61 alrededor del pivote de gancho 72 en la dirección de la flecha CH, provocando mediante esto que el gancho de sujeción se acople con la pieza de trabajo 37, como se muestra en la figura 5 (b) . Con el gancho de sujeción 61 que se acopla con la pieza de trabajo 37, el gancho de sujeción está limitado del movimiento adicional, terminando así la etapa de sujeción y comenzando la etapa de doblado. La extensión continua del vastago del pistón 75 provoca que el brazo de doblado 67 pivotee alrededor del pivote de brazo ahora estacionario 74 en dirección de la flecha BA hasta que la porción no asegurada 68 de la pieza de trabajo 37 es doblada al ángulo deseado, como se muestra en la figura 5 (c) . La porción más superior del brazo de doblado 67 se prensa contra la porción no asegurada 68 de la pieza de trabajo 37 y efectúa el doblado alrededor de la linea de pliegue de la pieza de trabajo 37. La porción más superior del brazo de doblado puede ser provista con un rodillo de contacto 77 que está libre de rodar a lo largo de la superficie inferior de la pieza de trabajo durante el doblado. Tal rodillo de contacto impide el contacto deslizante del brazo de doblado a lo largo de la pieza de trabajo y asi minimiza las ralladuras, desgaste u otros daños a la pieza de trabajo.
Con referencia a la figura 5 (b) y figura 5(c), los ganchos de sujeción 61 están diseñados para sujetar la pieza de trabajo 37 contra la porción superior de las horquillas 44 , el sistema de herramienta de doblado apalanca cada doblado sobre el accionador mismo. Así, las cargas de torsión menores son transportadas de regreso a la base de herramienta, contribuyendo mediante esto a un diseño ligero y relativamente simple de la base de herramienta. Las dimensiones y configuración del accionador de doblado determinarán el doblado angular particular impartido sobre la pieza de trabajo. Por ejemplo, en la modalidad ilustrada, el accionador de doblado 33 está configurado para impartir un doblado de 90 grados sobre la pieza de trabajo 37. Sin embargo, se apreciará que el accionador puede ser ajustable, de tal manera que el ángulo de doblado puede ser ajustado al ajustar la carrera del impulsor o mediante otros medios apropiados. También se apreciará que la presión y tiempo de residencia de los accionadores pueden también ser ajustados para controlar adicionalmente la acción de doblado. También se apreciará que los accionadores pueden ser dedicados a un tipo particular de pliegue (por ejemplo, ángulo específico, etc.), un tipo particular de pieza de trabajo (por ejemplo, un calibre de pieza de trabajo, tipo de material, etc.) u otros parámetros. Por ejemplo, en una modalidad, el accionador está diseñado y configurado para doblar metal
laminar que tiene un espesor en el intervalo de aproximadamente 0.051 cm (0.020 pulgadas) a 0.203 cm (0.080 pulgadas). Se apreciará que accionadores más grandes adicionales configurados para doblar metal laminar de calibre más grueso, por ejemplo, que tiene un espesor en el intervalo de aproximadamente 0.127 cm (0.050 pulgadas) a 0.279 cm (0.110 pulgadas) u otros intervalos de espesor mayores o accionadores más pequeños adicionales configurados para doblar metal laminar de calibre más delgado, por ejemplo que tiene un espesor de hasta aproximadamente 0.127 cm (0.050 pulgadas) pueden ser provistos. Además, en el caso de que se utilicen accionadores de tamaño diferente, las hendiduras de accionador pueden ser provistas con un tamaño y/o forma que es única a cada tamaño de accionador. Tal diseño facilitará al técnico el montaje del sistema de herramienta de doblado ya que el técnico no necesita referirse a un manual de montaje u otras instrucciones y necesita solamente mirar el tamaño y/o forma de cada ranura de accionador en una base de herramienta particular e insertar el accionador de tamaño apropiado en cada ranura de accionador. También se apreciará que la base de herramienta puede ser indexada similarmente para facilitar la instalación de las patas, apoyo, localizadores y otros componentes. Por ejemplo, la base de herramienta puede ser provista con una perforación de un primer diámetro 79 para las patas, una perforación de un segundo diámetro 81 para los apoyos, una perforación de tercer
diámetro 82 para los localizadores y así sucesivamente. Similarmente, agujeros formados diferentemente o bridas pueden provistos que corresponden a cada componente, por ejemplo un agujero cuadrado para las patas, un agujero triangular para los apoyos y así sucesivamente. Los tamaños y/o formas de los agujeros informan al técnico que tipo particular de componente va en cada agujero, eliminando así la necesidad de referirse a la papelería en el montaje del sistema de herramienta de doblado. El código geométrico informa por sí mismo al técnico qué componentes y cantidades de los mismos, son necesarios para el montaje del sistema. Los accionadores pueden ser controlados mediante medios apropiados para controlar la presión y tiempo de residencia de cada accionador, también como la secuencia de accionamiento de los accionadores. Por ejemplo, un controlador lógico programable 84 que tiene un conjunto 87 válvulas de 16 canales es provisto para controlar los accionadores 33 en cualquier duración y/o secuencia de combinación deseada. El controlador puede ser configurado con una cancelación manual 88 para activar uno o más accionadores como se desee y/o un interruptor de seguridad/apagado 89. Como se indica anteriormente, indicaciones de identificación pueden ser impresas a base de herramienta que incluye un contorno correspondiente a la silueta de la pieza de trabajo correspondiente. Similarmente, la secuencia de orden de
accionador, esto es, la secuencia de pliegue puede ser aplicada similarmente a la base de herramienta. Tales indicaciones de secuencia pueden ser usadas para confirmar que la secuencia de doblado está en el orden correcto antes de que la pieza de trabajo sea montada sobre el sistema de herramienta para doblar . Se apreciará que la configuración real del controlador puede variar de acuerdo con la presente invención. Por ejemplo, el conjunto de válvulas puede ser configurado para ajustar la presión aplicada a cada accionador con el fin de ajustar la cantidad de fuerza que cada accionador aplica a la pieza de trabajo. También, en el caso de que se usen medios de accionador diferentes a cilindros neumáticos, el controlador puede ser configurado para activar cilindros hidráulicos de una sola acción o de doble acción, motores eléctricos o solenoides y/u otros medios de accionador apropiados . Ventajosamente, el sistema de herramienta de doblado de la presente invención proporciona un método simple y seguro para definir objetos 3D a partir de materiales laminares 2D. El sistema de herramienta puede ser usado en el ambiente de montaje en lugar del ambiente de fabricación ya que elimina el uso de frenos de prensa, punzones progresivos y otra maquinaria pesada. El sistema de herramienta de doblado de la presente invención puede ser ubicado fácilmente en una línea de montaje después o entre varias estaciones de fabricación en las cuales
toma lugar un perfilado, punzonado, corte por láser u otra operación. Además, el sistema de herramienta para doblar puede ubicado en una línea de montaje antes o después de varias estaciones de terminado. También, el sistema de herramienta para doblar de la presente invención permite que las partes de material laminar 2D sean transportados directamente al espacio de montaje y así permite que el producto sea transportado plano tanto a través del proceso de manufactura como sea posible. Varios métodos pueden ser utilizados para alimentar la pieza de trabajo a la base de herramienta, en los que se incluyen, pero no limitados a, dispositivos de alimentación al vacío evaluados que pueden ser usados para colocar las piezas de trabajo sobre la base de herramienta. El sistema de herramienta para doblar puede ser usado en un ambiente que tiene grados variables de labor experimentada. Los operadores no necesitan estar experimentados en el uso de frenos de prensa, punzones progresivos y otras máquinas herramientas. El sistema de herramienta para doblar y método de la presente invención promueven la seguridad ya que todas las partes móviles están confinadas sustancialmente debajo de la base de herramienta 32 y la pieza de trabajo 37. También se apreciará que el sistema de herramienta para doblar de la presente invención puede ser usado para ayudar en el doblado de materiales laminares. Por ejemplo,
lengüetas de montaje pueden ser usada para entrelazar secciones plegadas del material laminar 2D una vez que ha estado en un objeto 3D, como se muestra en las figuras 28 (a) -(e) de la solicitud ?250. Sería difícil, sino imposible, utilizar aparatos conocidos para doblar y montar tales materiales laminares 2D "con lengüetas" ya que tales lengüetas de montaje necesitan estar alineadas cuidadosamente con ranuras correspondientes durante el proceso de montaje. En contraste, el sistema de herramienta para doblar de la presente invención puede ser usado para ayudar a un operador al proporcionar fuerza suficiente para efectuar el doblado de la pieza de trabajo, de tal manera que el operador puede alinear simultáneamente las lengüetas 91 con sus ranuras de montaje correspondientes 93 (véase, por ejemplo figura 7 (e) ) . Así, el sistema de herramienta para doblar puede también ser usado para minimizar la ejerción fisica requerida por el operador y así evitar lesiones por esfuerzo repetitivo tales como síndrome de túnel carpal y otras dolencias . Además, el cilindro neumático u otros medios de accionador, pueden ser ajustados de tal manera que la fuerza aplicada a la pieza de trabajo es suficiente para doblar la pieza de trabajo, pero es insuficiente para provocar lesión al operador en el caso de que el operador prense inadvertidamente un dedo o extremidad. Similarmente, los medios de accionador pueden ser ajustados de tal manera que el sistema de
herramental usa fuerzas que son suficientemente bajas de tal manera que no hay peligro de dañar los componentes, tal como el componente 57 mencionado anteriormente. También se anticipa que el sistema de herramienta para doblar de la presente invención puede ser plenamente automatizado con velocidad de pliegue incrementada. En el caso de que el proceso sea plenamente automatizado, por ejemplo, con alimentación y transferencia de piezas de trabajo automatizada, el operador no necesita estar presente en la base de herramienta. En tal caso, la velocidad de pliegue podria ser incrementada ya que tal incremento en velocidad no incrementaría la probabilidad de lesión al operador debido a que el operador no necesita estar presente. Así, el sistema de herramienta para doblar de la presente invención puede ser usado para incrementar la velocidad de rendimiento del proceso de montaj e . Por conveniencia en la explicación y definición exacta en las reivindicaciones adjuntas, los términos "hacia arriba" o "superior", "hacia abajo" o "inferior", "interior" y "exterior" son usados para describir elementos de la presente invención con referencia a las posiciones de tales elementos como se muestran en las figuras. La descripción anterior de modalidades especificas de la presente invención se ha presentado por propósitos de ilustración y descripción. No se propone ser exhaustiva o
limitar la invención a las formas precisas reveladas y obviamente muchas modificaciones y variaciones son posibles a la luz de las enseñanzas anteriores. .Las modalidades fueron escogidas y descritas con el fin de explicar mejor los principios de la invención y su aplicación práctica, para permitir mediante esto que otros experimentados en el arte utilicen mejor la invención y varias modalidades con varias modificaciones como sean apropiadas al uso particular contemplado. Se pretende que el alcance de la invención sea definido por las reivindicaciones anexas en la presente y sus equivalentes .