MX2010002816A - Metodo para determinar la fuerza de insercion optima de una prensa de sujecion. - Google Patents

Abstract

Los datos de fuerza son monitorizados por una galga extensométrica durante una operación preparatoria de configuración de un proceso de inserción durante el cual un sujetador de muestra es instalado en un material hospedante por una prensa de sujeción. Los algoritmos matemáticos se utilizan para determinar una fuerza de inserción óptima, mientras una velocidad de inserción predeterminada se mantiene durante todo el proceso de instalación sin tener en cuenta la fuerza requerida. Al mantener constante la velocidad del eje principal de la prensa, la fuerza de inserción se cuantifica durante el proceso de instalación y se compara con el tiempo transcurrido para obtener una pendiente de la fuerza. Se captura y registra un punto de datos que señalan en la pendiente de la fuerza que corresponde al punto donde la pendiente de la fuerza repentinamente aumenta como la fuerza de inserción óptima. Esta fuerza óptima es usada luego por la prensa para todas las instalaciones de sujetadores/material hospedante del tipo de la muestra.

Description

MÉTODO PARA DETERMINAR LA FUERZA DE INSERCIÓN ÓPTIMA DE UNA PRENSA DE SUJECIÓN APLICACIÓN RELACIONADA Esta solicitud de patente se relaciona con la Solicitud de Patente Co-pendiente No. 12/207,925 titulada "Dual Forcé Ram Drive for a Screw Press" presentada el 10 de septiembre de 2008, la Solicitud de Patente Provisional Número de Serie 60/972,436 titulada "Setup System for a Fastener Press" presentada el 14 de septiembre de 2007 y Solicitud de Patente Provisional Número de Serie 60/972,447 titulada "Dual Forcé Ram Drive for a Screw Press" presentada el 14 de septiembre de 2007, de la cual su prioridad se reivindica a través de este medio.

CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con una prensa de sujeción que utiliza motores eléctricos de servomecanismo para el control preciso de la posición del eje principal de la prensa. Más específicamente, se relaciona con un sistema automatizado para determinar la fuerza de inserción óptima para una instalación proporcionada de un sujetador de remache .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sujetadores de remache tienen dos características primarias relacionadas con su retención en el material hospedante, por lo general láminas metálicas. Estas son desplazadores volumétricos y muescas de guía. La instalación de sujetadores de remache en materiales hospedantes es un proceso para prensar los desplazadores volumétricos de los sujetadores en el material hospedante. El volumen desplazado del material hospedante es empujado luego por omisión en la muesca de guía del sujetador de remache y luego retenido en la lámina. El prensado de sujetadores de remache en materiales hospedantes requiere diferentes fuerzas durante el proceso de prensado, debido a la geometría de los desplazadores volumétricos de los sujetadores. Durante el proceso de prensado, la fuerza requerida varía, pero cuando es asentado correctamente, hay un aumento instantáneo y abrupto de la fuerza requerida para continuar prensando. Si la fuerza aumenta más allá del punto de inserción apropiada, se da como resultado una sobreinserción y el efecto es por lo general una distorsión del sujetador de remache y/o el material hospedante. Si la fuerza de prensado es insuficiente, entonces se obtiene como resultado una instalación inadecuada, y por lo común los valores de retención de los sujetadores de remache disminuyen.

Actualmente, la selección de la fuerza de inserción correcta para un sujetador de remache está limitada a dos opciones. La primera opción es seleccionar una fuerza de entre una tabla de fuerzas agrupadas en categorías por tamaño, tipo, de sujetador y el tipo de material hospedante donde el sujetador debe insertarse. Estas categorías son amplias generalizaciones y sólo proporcionan una fuerza estimada. Esta fuerza estimada se considera un valor de referencia para trabajar, y la fuerza ideal es obtenida luego por el método de ensayo y error. El método de de ensayo y error comprende el prensado a una fuerza preseleccionada y luego ajustando esa fuerza en inserciones subsecuentes para determinar la fuerza óptima. El segundo método para determinar la fuerza de inserción apropiada es poner en contacto el eje principal de la prensa con un sujetador correctamente colocado en la lámina hospedera y luego aumentar incrementalmente la fuerza hasta que se logren los resultados de inserción deseados. Nuevamente, por lo general esto implica una medida de ensayo y error para lograr resultados deseables y requiere una considerable habilidad por parte del operador si debe llevarse a cabo rápida y eficazmente. Esto hace que el segundo método sea relativamente costoso. Sin tener en cuenta qué método se usa, la fuerza óptima se registra posteriormente y todas las instalaciones subsecuentes del sujetador en aquel lote se instalan en aquella fuerza.

Por lo tanto, en la técnica se necesita un sistema confiable para determinar la fuerza de inserción apropiada en una prensa de sujeción, que sea exacta y confiable.

Adicionalmente se necesita de un proceso exacto y confiable para la determinación de fuerza apropiada de inserción, que pueda llevarse a cabo de forma automatizada de modo que sea requerida una mínima habilidad por parte del operador.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Para satisfacer la necesidad en la técnica, la presente invención ha sido ideada, que elimina la necesidad de fuerzas clasificadas y también elimina la necesidad del método de tanteos para determinar la fuerza de inserción apropiada. Junto con la tecnología de servomecanismo usada en accionadores lineales electromecánicos y un dispositivo de medición de la fuerza, como una galga extensométrica, los datos sobre una inserción son monitorizados durante el proceso de inserción. Por medio de algoritmos matemáticos, la fuerza de inserción óptima se determina durante una operación de configuración preparatoria en la cual un sujetador de muestra es instalado por una prensa de sujeción como se especifica. Tal prensa es, por ejemplo, una Pemserter Series 3000 fabricada y vendida por Penn Engineering and Manufacturing Corp. como se muestra en la Figura 1 que es una prensa de pistón 4 que incluye un chasis 1 en forma de C que brinda soporte a un yunque 2 que es recíprocamente impactado por el eje principal de prensa 3.

Más específicamente, la Solicitante ha inventado un método para determinar la fuerza de inserción óptima para instalar un sujetador de tipo remache en un material hospedante que comprende las etapas de seleccionar un sujetador de muestra de un lote de trabajo de sujetadores todos del mismo tipo y luego monitorizar el tiempo, la velocidad de inserción y la fuerza de inserción del sujetador en un material hospedante durante una operación de configuración de la prensa. La operación de configuración incluye la selección de una velocidad de inserción para mantenerla durante todo el proceso de instalación sin tener en cuenta la fuerza requerida. Después, la operación de configuración se lleva a cabo midiendo la fuerza requerida durante el proceso de instalación manteniendo la velocidad de inserción seleccionada. Durante el proceso, la fuerza de inserción se compara con el tiempo de inserción que haya pasado para obtener una pendiente de la fuerza. El punto donde la pendiente de la fuerza repentinamente, aumenta, se registra y luego se usa como la fuerza de instalación de los otros sujetadores en el lote de trabajo.

Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención proveer una prensa de inserción para sujetador con un proceso automatizado para determinar la fuerza de inserción apropiada para sujetadores que pueden aplicarse a la mayor parte de cualquier. combinación de sujetador/material hospedante. Es un objetivo adicional de la invención el proporcionar un sistema automatizado para determinación de la fuerza de inserción que pueda llevarse a cabo rápida y eficazmente por un operador relativamente no cualificado.

Antes de explicar detalladamente al menos una modalidad de la invención, hay que entender que la invención no - está limitada en su aplicación a los detalles de estructura y a las configuraciones de los componentes establecidos en la siguiente descripción o en las figuras ilustradas. La invención tiene capacidad de otras modalidades y de poderse poner en práctica y llevarse a cabo por diversos modos. También, hay que entender que la fraseología y la terminología empleada en este documento son para la descripción y no deben considerarse como limitantes .

Como tal, los expertos en la técnica valorarán que la concepción, mediante la cual esta descripción se basa, puede utilizarse fácilmente como una base para el diseño de otras estructuras, métodos, y sistemas para realizar varios objetivos de la presente invención. Es importante, por lo tanto, que las reivindicaciones sean consideradas como inclusivas de tales estructuras equivalentes en tanto que no se apartan del espíritu y alcance de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista isométrica de una parte frontal izquierda de una prensa de pistón que utiliza la invención.

Las Figuras 2a y 2b son gráficos mostrando los perfiles de inserción de fuerza y perfiles de inserción de velocidad que utilizan la invención de la modalidad preferida.

Las Figuras 3a y 3b son perfiles de inserción de fuerza y perfiles de inserción de velocidad de una combinación alterna de sujetador/material hospedante.

Las Figuras 4a y 4b son gráficos de perfiles de inserción de fuerza y perfiles de inserción de velocidad de una segunda combinación alterna de suj etador/material hospedante .

DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA Se lleva a cabo una instalación de configuración durante la cual, el sujetador deseado se inserta en el panel hospedero. La instalación de configuración se lleva a cabo a una velocidad de trabajo más lenta que la velocidad de trabajo normal de modo que el valor de fuerza de inserción apropiado pueda determinarse con mayor exactitud. La fuerza de inserción óptima para instalaciones de sujetador subsecuentes de un lote de trabajo se determina durante esta instalación como sigue: (1) En primer lugar, la velocidad de inserción es predeterminada y luego monitorizada durante el proceso de inserción para asegurar que la velocidad se mantiene sin tener en cuenta la fuerza requerida para mantener la velocidad . (2) En segundo lugar, la fuerza requerida para mantener la velocidad es monitorizada durante el proceso de inserción. (3) En tercer lugar, el tiempo en milisegundos es monitorizado durante el proceso de inserción. Durante la inserción, el aumento de la fuerza con el tiempo (pendiente) , varía según la resistencia de la acción de prensado. (4) En cuarto lugar, esta pendiente de la fuerza es monitorizada y se aplica un algoritmo matemático a los puntos de datos cuando están siendo monitorizados . Un promedio de pendiente rodante se obtiene haciendo un promedio de los 3 valores de fuerza más actuales y luego también haciendo un promedio los 6tos, 7mos y 8vos valores. Una vez que se calcula el promedio, se consideran como dos puntos y luego se obtiene la diferencia y se usa para calcular un promedio de la pendiente durante el funcionamiento. Este proceso elimina o disimula anomalías de datos y genera una curva que puede ser interpretada sin distorsiones. (5) Quinto, cuando una cantidad predeterminada de puntos consecutivos promediados indican un aumento abrupto de la pendiente de la fuerza, donde este punto de datos es interpretado como un sujetador correctamente asentado a esta magnitud de fuerza. (6) Finalmente, este valor de fuerza es luego capturado y registrado para usarse como la fuerza de instalación deseada para aplicarse con todas las instalaciones de sujetador subsecuentes en el lote de trabajo.

Las ilustraciones que siguen específicamente ejemplifican una modalidad de la metodología anteriormente descrita para determinar la fuerza de inserción óptima para una combinación proporcionada del sujetador/hospedero. Refiriéndose ahora a la Figura 2a, un gráfico representa un modo de instalar una tuerca de remache. Esto muestra la fuerza con el tiempo. El eje X es milisegundos como X 10. El eje Y indica la lectura de voltaje de la galga extensométrica que equivale a fuerza. Los puntos de datos indican el voltaje de galga extensométrica en un momento dado durante la operación de prensado. Los puntos externos son representados a partir de la media. El cilindrado promedio de cilindrado aplana la curva y elimina interpretaciones erróneas de los datos. El cilindrado promedio es una convención matemática básica usada en este momento. Las fórmulas más sofisticadas pueden usarse.

La primera parte del gráfico muestra un aumento de fuerza ya que las características de remache están siendo prensadas en el material hospedante. Aproximadamente a los 350 milisegundos, la curva de fuerza se aplana. Esto es debido a la geometría de los desplazadores volumétricos y la deformación inicial del material hospedante. De aproximadamente 350 milisegundos a aproximadamente 2,150 milisegundos, la curva plana representa una fuerza bastante constante que es necesaria para prensar los desplazadores volumétricos en el material hospedante ya que una deformación inicial ha ocurrido ya y la geometría del desplazador volumétrico es ahora constante. Aproximadamente a 2,150 milisegundos, la curva de fuerza se inclina claramente. Esto corresponde al sujetador que es asentado. A 2,350 milisegundos, el proceso es completo ya que se han registrado 5 puntos consecutivos promedio en esta cuesta inclinada.

La Figura 2b es un gráfico asociado con la Figura 2a y es registrado simultáneamente con la Figura 2a. La Figura 2b muestra la velocidad del eje principal de la prensa. El eje X indica milisegundos X 10 y el eje Y indica las marcas de codificador que equivalen a la posición. Este gráfico muestra que el eje principal de la prensa es móvil a una velocidad constante durante el ciclo de prensado. Esta información es crítica para el proceso inventivo. Si la velocidad no hubiese sido constante, entonces la interpretación de la Figura 2a sería inválida ya que las fluctuaciones en la velocidad tendrían un impacto a la fuerza requerida durante la operación de prensado.

Diversas curvas de fuerza se observan durante el prensado de tipos distintos de sujetadores de remache en diversos materiales hospedantes, como CRS, aluminio, o láminas de acero inoxidable. Sin embargo, el cambio abrupto de la cuesta que indica un sujetador de remache correctamente asentado es constante. Los gráficos que siguen, 3a, 3b, 4a y 4b, representan algunos ejemplos adicionales de diversas instalaciones de sujetador de remache.

Por lo tanto, lo anterior se considera como ilustrativo sólo de los principios de la invención. Adicionalmente, ya que diversas modificaciones y cambios se le ocurrirán fácilmente a los expertos en la técnica, no se desea limitar la invención con la estructura y operación exactas mostradas y descritas, y en consecuencia, todas las modi icaciones adecuadas y sus equivalentes pueden recurrirse, encontrándose dentro del alcance de la invención.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Un método para determinar la fuerza de inserción óptima para instalar un sujetador de tipo remache en un material hospedante, que comprende las etapas de: seleccionar un sujetador de muestra de un lote de trabajo de sujetadores, que son todos del mismo tipo; monitorizar el tiempo, velocidad de inserción y fuerza de inserción del sujetador en un material hospedante durante una operación de configuración de una prensa de sujeción, que comprende las etapas de: seleccionar una velocidad de inserción para mantenerse durante todo el proceso de instalación sin tener en cuenta la fuerza requerida; medir la fuerza requerida durante el proceso de instalación para mantener la velocidad de inserción seleccionada; comparar la fuerza de inserción con respecto al tiempo de inserción transcurrido para obtener una pendiente de la fuerza; capturar una fuerza de punto de datos en la pendiente de la fuerza donde la pendiente de la fuerza aumenta repentinamente ; registrar la fuerza de los puntos de datos; instalar los otros sujetadores del lote de trabajo en el mismo tipo de material hospedante mientras se monitoriza continuamente la fuerza de inserción; y detener el proceso de instalación de cada uno de los otros sujetadores cuando se observa que la fuerza de inserción iguala la fuerza del punto de datos.

2. El método según la reivindicación 1, donde la pendiente de la fuerza es un promedio de de fuerza rodamiento.

3. El método según la reivindicación 2, donde el promedio de la fuerza de rodamiento se obtiene por la diferencia de los tres valores de fuerza actuales y el promedio de los sextos, séptimos y octavos valores observados.

4. El método según la reivindicación 1, donde la fuerza se cuantifica usando una galga extensométrica .

5. El método según la reivindicación 1, donde el sujetador es una tuerca de remache.

6. El método según la reivindicación 1, donde el material hospedante abarca del grupo comprendiendo CRS, acero inoxidable y aluminio.