PT970766E

PT970766E - Dispositivo que forma uma ligação de rebite por puncionamento

Info

Publication number: PT970766E
Application number: PT99203416T
Authority: PT
Inventors: Dieter Mauer; Hermann Roeser
Original assignee: Newfrey Llc
Priority date: 1997-07-21
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2012-12-03
Also published as: EP0970766A3; DE19731222C5; DE19731222B4; EP0893179B1; EP0970766A2; EP0893179A2; EP0970766B1; US20010003859A1; DE19731222A1; JPH1190575A; DE69800354D1; EP0893179A3; JP4129317B2; ES2392952T3; DE69800354T2

Description

ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Dispositivo que forma uma ligação de rebite por puncionamento"

Este pedido é um pedido divisionário com base no Pedido de Patente Europeia No. 98 305 474.3. O invento refere-se a um dispositivo de união para rebites por puncionamento de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Para formar uma ligação de rebite por puncionamento com a qual pelo menos duas partes a serem unidas podem ser ligadas entre si por um rebite, não é necessário que as peças sejam unidas para serem pré-puncionadas. Sabe-se que uma ligação de rebite por puncionamento pode ser feita ao utilizar um rebite sólido ou rebite oco.

Uma ligação de rebite por puncionamento é formada com um rebite sólido ao colocar as peças a serem unidas numa matriz. Um dispositivo para manter em baixo é levado a entrar em contacto com as peças a serem unidas acima da matriz. As peças a serem unidas são presas entre o dispositivo para manter em baixo e a matriz. 0 dispositivo para manter em baixo é oco em concepção. O rebite está disposto no mesmo. Um êmbolo mergulhador actua sobre o rebite, de modo que êmbolo mergulhador punciona o rebite através das peças a serem unidas. O rebite punciona um orifício nas peças a serem unidas, de modo que o pré-puncionamento necessário nos processos de rebitagem convencionais é desnecessário. Uma vez que o rebite tenha penetrado nas peças a serem unidas, o dispositivo para manter em baixo pressiona as peças a serem unidas contra a matriz que compreende uma virola. A força do dispositivo para manter em baixo e a geometria da matriz resulta numa deformação plástica da peça do lado da matriz a ser unida que se escoa parcialmente para dentro de uma ranhura anular no rebite de puncionamento. O rebite sólido não é deformado. As peças a serem unidas são alcançadas pela geometria da cabeça do rebite e pela ligação do lado da matriz da peça a ser unida ao rebite na ranhura anular. 2 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ

Os dispositivos de união operados de modo hidráulico são utilizados para formar uma tal ligação de rebite por puncionamento. O êmbolo mergulhador é actuado por uma unidade de cilindro hidráulico. O custo de produzir tais dispositivos de união é relativamente elevado. Em particular, o controlo do processo para conseguir ligações de rebite por puncionamento de alta qualidade dá origem a problemas. Em particular, os dispositivos de união operados de modo hidráulico estão sujeitos a variações na força exercida pelo êmbolo mergulhador devido a mudanças de viscosidade. As mudanças na viscosidade do meio hidráulico estão substancialmente dependentes da temperatura. Uma outra desvantagem dos dispositivos de união operados de modo hidráulico é que o meio hidráulico, o qual pode ser óleo, tem um efeito hidroscópico de modo que é necessário trocar o fluido hidráulico em intervalos de tempo predeterminados.

Quando se forma uma ligação por puncionamento com um rebite oco - aplicando-se o mesmo a um rebite meio oco - o rebite oco penetra na peça do lado do êmbolo mergulhador a ser unida e penetra parcialmente na peça do lado da matriz a ser unida. A matriz está de tal modo concebida que a peça do lado da matriz a ser unida assim com o rebite são deformados numa cabeça de fecho. Um exemplo de uma concepção de um dispositivo de união para formar uma ligação de rebite por puncionamento com um rebite oco é conhecida a partir da DE 44 19 065 Al. Os dispositivos de união que operam de modo hidráulico também são utilizados para produzir uma ligação de rebite por puncionamento com um rebite oco.

Um dispositivo de união de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 é revelado na US-A-4 566 182. 0 dispositivo é accionado por um motor eléctrico e é capaz de dispor rebites num material têxtil. O dispositivo compreende um aríete vertical e duas pinças ou mandíbulas que ladeiam o aríete e estão montadas nas porções de extremidade inferior de molas de folha. O aríete alternativo e as pinças são accionados pelo motor através de dois excêntricos rotativos os quais realizam rotações completas, movendo um excêntrico o aríete e movendo o outro as pinças. Uma ferramenta inferior é colocada por baixo do aríete e concebida para receber um segundo componente de rebite o qual é unido com um primeiro 3 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ componente de rebite retido pelas pinças. A operação da prensa é controlada e monitorizada por um pedal e sensores mecânicos que cooperam com micro-interruptores. A US-A-5 502 884 revela um sistema para instalar prendedores tais como porcas de cravação num painel e detectando e compensando automaticamente as condições de erro que surgem no processo de instalação. O sistema compreende uma matriz e um êmbolo mergulhador o qual é accionado por um motor eléctrico, um accionamento por engrenagem e um parafuso de cabeça quadrada ou sextavada. A matriz inclui um sensor de força que gera um sinal de saída electrónico representativo da força exercida pelo êmbolo mergulhador durante o processo de instalação. Os componentes electrónicos de controlo convertem o sinal de força num formato utilizável e conduzem a comparação entre o indicador de força nominal e o indicador de força real. Os componentes de controlo electrónicos podem ser programados para indicar certas condições de erro por meio da iluminação de uma ou mais luzes. 0 objecto do presente invento consiste em proporcionar um dispositivo de união de rebite por puncionamento o qual seja também proporcionado com uma concepção simples sob o ponto de vista da construção.

Este objecto é conseguido de acordo com o invento por um dispositivo de união que tem as características da reivindicação 1.

De acordo com o invento, é proporcionado um dispositivo de união para rebites por puncionamento com uma matriz, um dispositivo para manter em baixo, um êmbolo mergulhador, uma unidade de accionamento ligada ao êmbolo mergulhador, uma unidade de controlo para controlar pelo menos a unidade de accionamento e sendo proposta uma unidade de monitorização na qual a unidade de accionamento tem acção de motor eléctrico. A unidade de accionamento de motor eléctrico está ligada através de uma unidade de transmissão ao êmbolo mergulhador e ao dispositivo para manter em baixo. Em resultado disso, o movimento rotativo da unidade de accionamento de motor eléctrico é convertido, através da unidade de transmissão, num movimento de translação do êmbolo mergulhador e do 4 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ dispositivo para manter em baixo. Esta concepção do dispositivo de união também impede a tensão intermitente do dispositivo de união do tipo que ocorre com os dispositivos de união conhecidos operados de modo hidráulico. Uma outra vantagem do dispositivo de acordo com o invento é que o dispositivo de união pode ser utilizado quer de modo móvel quer de modo estacionário. Com a utilização estacionária do dispositivo de união, apenas é necessária uma ligação de energia para a unidade de accionamento de motor eléctrico. O dispositivo de união de acordo com o invento pode ser produzido de modo económico. 0 dispositivo de união é de preferência de tal modo concebido que a unidade de transmissão tem pelo menos uma engrenagem. A engrenagem é de preferência uma engrenagem de redução. Isto tem a vantagem de poder ser utilizada uma unidade de accionamento com um binário relativamente baixo. O binário relativamente baixo da unidade de accionamento é convertido num binário ou força correspondentemente mais elevado sobre o êmbolo mergulhador pela engrenagem de redução como uma função da relação de redução. A engrenagem está de preferência concebida de tal modo que tenha pelo menos uma relação de redução predeterminada.

De acordo com ainda uma ideia vantajosa, é proposto que o êmbolo mergulhador e o dispositivo para manter em baixo sejam ligados à unidade de transmissão através de um accionamento por fuso. Para evitar elevadas perdas por fricção, propõe-se que o accionamento por fuso seja um accionamento por fuso de esfera circulante. A unidade de monitorização do dispositivo de união de acordo com o invento tem pelo menos dois sensores que servem para detectar os dados do processo. É proposto, em particular, que pelo menos um sensor seja um transdutor de deslocamento o qual indirectamente ou directamente capta o deslocamento do êmbolo mergulhador e do dispositivo para manter em baixo durante um procedimento de união.

De acordo com o invento é proposto que pelo menos um sensor seja um transdutor de força o qual indirectamente ou directamente capta a força do êmbolo mergulhador e do 5 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ dispositivo para manter em baixo durante o procedimento de união. É proposto em particular que o transdutor de força tenha pelo menos um elemento piezo. Em alternativa, o transdutor de força pode ser uma célula de carga. A unidade de transmissão assenta sobre uma armação. 0 transdutor de força está disposto entre a unidade de transmissão e a armação.

De acordo com uma outra concretização preferida do dispositivo de união, é proposto que pelo menos um sensor meça o consumo de energia da unidade de accionamento durante um procedimento de união.

De modo adicional ou em alternativa, é proposto que pelo menos um sensor capte o binário da unidade de accionamento e/ou da unidade de transmissão durante um procedimento de união.

Outros detalhes e vantagens do processo de acordo com o invento e do dispositivo de união são descritos com referência a uma concretização preferida de um dispositivo de união ilustrado nos desenhos. A FIG. 1 é uma vista esquemática de um dispositivo de união. A FIG. 2 é uma secção através de um dispositivo de união. A FIG. 3 é um gráfico de f orça/deslocamento de um procedimento de rebitagem por puncionamento com um rebite sólido. A FIG. 4 é um gráfico de f orça/deslocamento de um procedimento de rebitagem por puncionamento com um rebite oco. A FIG. 1 é uma vista esquemática da concepção de um dispositivo de união para rebites por puncionamento. O dispositivo de união tem um unidade de accionamento 1 accionada por motor eléctrico. A unidade de accionamento 1 6 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ está ligada a uma unidade de transmissão 2. Um veio de accionamento da unidade de accionamento 1 pode ser acoplado à unidade de transmissão 2. O acoplamento pode, de preferência, ser libertável em concepção de modo que possam ser utilizadas diferentes unidades de transmissão 2. A unidade de transmissão 2 tem, de preferência, pelo menos uma engrenagem. Esta é, em particular, uma engrenagem de redução. É preferida uma engrenagem a qual tenha pelo menos uma relação de redução predeterminada. A unidade de transmissão está ligada ao êmbolo mergulhador 4 e ao dispositivo para manter em baixo 5. O dispositivo de união é utilizado para formar uma ligação de rebite por puncionamento por meio de um rebite sólido, sendo o dispositivo para manter em baixo 5 também acoplado à unidade de transmissão 2. 0 êmbolo mergulhador 4 e o dispositivo para manter em baixo 5 estão ligados à unidade de transmissão 2 através de um accionamento por fuso 3. O accionamento por fuso 3 também pode ser parte da unidade de transmissão 2, de modo que formam uma unidade de construção. O accionamento por fuso 3 é de preferência um accionamento por fuso de esfera circulante. 0 êmbolo mergulhador 4 e o dispositivo para manter em baixo 5 são móveis no sentido da seta mostrada na FIG. 1. Uma matriz 6 está disposta por baixo do êmbolo mergulhador 4. Duas peças a serem unidas 7, 8 estão dispostas de modo esquemático na matriz 6. O dispositivo de união também compreende uma unidade de controlo 9 para controlar a unidade de accionamento 1. Uma unidade de monitorização 10 que compreende pelo menos um sensor para detectar dados de processo está ligada à unidade de controlo 9. Uma ligação entre a unidade de monitorização e a unidade de accionamento 1, a unidade de transmissão 2 e o accionamento por fuso 3 é mostrada de modo esquemático na FIG. 1. A unidade de accionamento 1, a unidade de monitorização 2 e o accionamento por fuso 3 podem ter sensores correspondentes para captar caracteristicas especificas, os sinais de saída dos quais são processados na unidade de monitorização 10. A unidade de monitorização 10 7 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ pode ser parte da unidade de controlo 9, emitindo a unidade de monitorização 10 sinais de entrada como variáveis de controlo em circuito aberto e fechado para a unidade de controlo 9. Os sensores são transdutores de deslocamento e força, os quais determinam o deslocamento do êmbolo mergulhador 4 e a força do êmbolo mergulhador 4 e do dispositivo para manter em baixo 5 nas peças a serem unidas 7, 8. Também pode ser proporcionado um sensor que mede o consumo de energia da unidade de accionamento 1 de acção do motor eléctrico.

Um rebite de puncionamento está disposto dentro do dispositivo para manter em baixo para formar uma ligação de rebite por puncionamento entre as peças a serem unidas 7, 8. O êmbolo mergulhador 4 pode deslocar-se em relação ao dispositivo para manter em baixo 5. O êmbolo mergulhador 4 exerce uma força sobre um rebite de puncionamento por meio do qual a ligação de rebite por puncionamento é obtida. A unidade de accionamento 1 é colocada a funcionar para esta finalidade. 0 movimento rotativo da unidade de accionamento 1 é convertido, através de uma unidade de transmissão 2 e, na concretização ilustrada, do accionamento por fuso 3, num movimento de translação do êmbolo mergulhador 4 e do dispositivo para manter em baixo 5. A FIG. 2 é uma secção parcial através de um dispositivo de união. 0 dispositivo de união tem uma unidade de accionamento 1 operada por um motor eléctrico. A unidade de accionamento 1 está ligada à unidade de transmissão 2. A unidade de transmissão 2 está disposta numa região de extremidade superior de um alojamento 25. O alojamento 25 está ligado a uma armação 24. O veio de accionamento 11 da unidade de accionamento 1 está ligado a uma roda de correia 12 da unidade de transmissão 2. A roda de correia 12 acciona uma roda de correia 14 através de uma correia sem fim 13 a qual pode ser uma correia dentada flexível. O diâmetro da roda de correia 12 é substancialmente mais pequena do que o diâmetro da roda de correia 14, permitindo uma redução na velocidade do veio de accionamento 11. A roda de correia 14 está ligada de modo a rodar a um casquilho de accionamento 15. Uma engrenagem com 8 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ rodas de engrenagem também pode ser utilizada em vez de uma unidade de transmissão 2 com accionamento de correia. Também são possíveis outras alternativas. Uma haste 17a pode ser deslocada de modo transversal dentro do casquilho de accionamento 15 o qual está montado de modo apropriado. O movimento de translação da haste 17a é conseguido através de um accionamento por fuso 3 que tem uma porca de fuso 16 que coopera com a haste 17a. Na região de extremidade da haste 17a, distante da unidade de transmissão 2, encontra-se formado um componente de guia 18 dentro do qual a haste 17a pode ser introduzida. Uma haste 17b é contígua à haste 17a. É proporcionado um inserto 23 na região de transição entre a haste 17a e a haste 17b. 0 inserto 23 tem pinos 20 que se projectam substancialmente de modo perpendicular à direcção axial da haste 17a ou 17b e engata nas fendas 19 no componente de guia 18. Isto assegura que a haste 17a e 17b não rodem. A haste 17b está ligada a um êmbolo mergulhador 4. 0 êmbolo mergulhador 4 está disposto de modo a soltar-se sobre a haste 17b, de modo que se pode formar de acordo com os rebites utilizados. Um componente de paragem 22 é proporcionado na região de extremidade frontal da haste 17b. Estão dispostos elementos de mola 21 entre o componente de paragem 22 e o inserto 23. Os elementos de mola 21 são anilhas de mola. Os elementos de mola 21 estão dispostos numa porção tubular do componente de guia 18. 0 componente de guia 18 está disposto de modo a deslizar no alojamento 25. A FIG. 2 mostra o dispositivo de união numa posição na qual o êmbolo mergulhador 4 e o dispositivo para manter em baixo 5 assentam nas peças a serem unidas 7, 8, assentando as peças a serem unidas 7, 8 na matriz 6.

Numa ligação de rebite por puncionamento formada por um rebite sólido ranhurado, o rebite é prensado através das peças a serem unidas 7, 8 pelo êmbolo mergulhador 4 logo que as peças a serem unidas 7, 8 tenham sido fixas entre a matriz 6 e o dispositivo para manter em baixo 5. O rebite punciona um orifício nas peças a serem unidas 7, 8 durante este procedimento. 0 dispositivo para manter em baixo 5 e o êmbolo mergulhador 4 efectuam a cravação que se estende ao ponto A da curva no gráfico de força/deslocamento mostrado na FIG. 3. 9 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ Ο rebite punciona então um orifício nas peças 7, 8 a serem unidas, tendo este procedimento lugar na porção A - B. Depois de o puncionamento ter tido lugar, o dispositivo para manter em baixo faz pressão contra as peças a serem unidas 7, 8. O dispositivo para manter em baixo faz pressão contra a matriz, de tal modo que a parte do lado da matriz a ser unida 8 se escoa para dentro da ranhura do rebite devido a uma concepção correspondente da matriz 6. Esta porção do processo encontra-se entre os pontos B - C.

As regiões nas quais a tendência real da força ou uma característica que corresponde à força como uma função do deslocamento que pode ser comparada com uma tendência desejada são designadas por VI, V2 e V3 na FIG. 3. As regiões VI, V2 e V3 são significativas para a qualidade da ligação de rebite por puncionamento. Contudo, toda a tendência real também pode ser comparada com a tendência desejada em vez das regiões seleccionadas VI, V2 ou V3. Uma exposição indicando se, por exemplo, um rebite sólido está disposto na peça do lado do êmbolo mergulhador a ser unida 7 com a orientação correcta pode ser obtida por comparação na região VI. Também pode ser derivada uma exposição acerca do comportamento da cravação das peças a serem unidas. Se o comportamento da cravação diferir, pode ser concluído que, por exemplo, a peça do lado do êmbolo mergulhador a ser unida consiste num material incorrecto.

Uma exposição indicando se, por exemplo, ocorreu o puncionamento completo das peças a serem unidas 7, 8 pode ser obtida por comparação na região V2.

Uma comparação entre a tendência real e a tendência desejada na região V3 proporciona uma exposição indicando se o material da peça do lado da matriz a ser unida 8 se *escoou para dentro de uma ranhura anular num rebite, não mostrado. A tendência da força como uma função do deslocamento pode ser determinada pelo processo de acordo com o invento a partir do consumo de energia do accionamento do motor eléctrico 1. 10 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ A FIG. 4 é uma vista esquemática de um gráfico de força/deslocamento do tipo produzido durante um procedimento de rebitagem por puncionamento que utiliza um rebite oco. 0 gráfico de força/deslocamento mostra que essencialmente quatro porções de processo podem ser detectadas no procedimento de rebitagem por puncionamento ao utilizar um rebite oco. Uma primeira porção do processo que corresponde essencialmente a um procedimento de cravação pode ser vista até ao ponto A. Uma segunda porção do processo que corresponde essencialmente ao procedimento de corte pode ser vista entre os pontos A e D. Durante o processo de corte, o êmbolo mergulhador 4 e, por conseguinte, também um rebite cobre uma deslocação s relativamente grande, sendo a força exercida pelo êmbolo mergulhador 4 no rebite relativamente constante.

Uma vez que o rebite tenha cortado através da peça do lado do êmbolo mergulhador a ser unido 7, o rebite é espalhado na matriz 6 à medida que a força do êmbolo mergulhador 4 aumenta. Esta porção do processo está localizada entre os pontos D - E do gráfico de força/deslocamento de acordo com a FIG. 4. A peça do lado da matriz a ser unida 8 é deformada pela matriz 6 durante este procedimento.

Se a força exercida sobre o rebite pelo êmbolo mergulhador 4 for sustida, o rebite é comprimido. O processo de compressão é mostrado na porção E - F na FIG. 4. Se a cabeça do rebite de puncionamento assentar num plano da peça do lado do êmbolo mergulhador a ser unida 7, é produzida a ligação de rebite por puncionamento. A tendência da força/deslocamento pode ser determinada a partir dos dados do processo. Com uma tendência de força/deslocamento conhecida que serve como uma tendência de referência, a qualidade de uma ligação por puncionamento pode ser determinada por meio da tendência real da força como uma função do deslocamento. A FIG. 4 mostra as regiões Hl - H4 nas quais a tendência real da força como uma função do deslocamento é verificada com uma tendência desejada. As regiões Hl - H4 são 11 ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ seleccionadas nos pontos de transição significativos dos passos do processo, tal como descrito até aqui. Pode, por conseguinte, ser obtida uma exposição da qualidade acerca da ligação de rebite por puncionamento. A tendência real inteira também pode ser verificada com uma tendência desejada em vez de ser em regiões individuais Hl - H4, formando a tendência desejada uma banda dentro de cujos limites a tendência real deverá ficar.

Lisboa, 2012-11-15

Claims

ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo de união para rebites por puncionamento que tem: um dispositivo para manter em baixo (5), um êmbolo mergulhador (4) operável para conduzir rebites por puncionamento para dentro do material a ser rebitado, uma matriz (6) disposta por baixo do êmbolo mergulhador (4), uma unidade de accionamento de motor eléctrico (1) ligada de modo accionado ao êmbolo mergulhador (4) e ao dispositivo para manter em baixo (5) através de uma unidade de transmissão (2), a qual converte um movimento rotativo da unidade de accionamento de motor eléctrico (1) num movimento de translação do êmbolo mergulhador (4) e do dispositivo para manter em baixo (5), uma unidade de controlo (9) para controlar pelo menos a unidade de accionamento, uma unidade de monitorização (10) ligada à unidade de controlo (9), tendo a unidade de monitorização (10) pelo menos dois sensores para detectarem os dados do processo, caracterizado por o dispositivo para manter em baixo (5) ser operável para prender o material a ser rebitado contra a matriz (6), e por a matriz (6) ser operável para espalhar o rebite de puncionamento e para deformar a peça do lado da matriz do material durante um procedimento de união, e em que pelo menos um sensor é um transdutor de deslocamento o qual capta indirectamente ou directamente o deslocamento do êmbolo mergulhador (4) e do dispositivo para manter em baixo (5) durante um procedimento de união, e por pelo menos um sensor ser um transdutor de força que capta indirectamente ou directamente a força exercida pelo êmbolo mergulhador (4) e pelo dispositivo para manter em baixo (5) durante um procedimento de união, e cujo transdutor de força está disposto entre a unidade de transmissão (2) e uma armação na qual a unidade de transmissão (2) é suportada, e em que a unidade de monitorização (10) está concebida para processar os sinais de saida do sensor e emitir sinais de entrada como variáveis de controlo para a unidade de controlo (9).
2 - Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a unidade de transmissão (2) ter pelo menos uma engrenagem. ΕΡ Ο 970 766/ΡΤ 2/2
3 - Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a engrenagem ser uma engrenagem de redução.
4 - Dispositivo de união de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o êmbolo mergulhador (4) ou o êmbolo mergulhador (4) e o dispositivo para manter em baixo (5) estarem ligados à unidade de transmissão (2) através de um accionamento por fuso (3).
5 - Dispositivo de união de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o accionamento por fuso (3) ser um accionamento por fuso de esfera circulante.
6 - Dispositivo de união de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o transdutor de força ter pelo menos um elemento piezo.
7 - Dispositivo de união de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o transdutor de força ser um meio de captação de força.
8 - Dispositivo de união de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por pelo menos um sensor captar o consumo de energia da unidade de accionamento (1) durante um procedimento de união.
9 - Dispositivo de união de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por pelo menos um sensor captar o binário da unidade de accionamento (1) e/ou da unidade de transmissão (2) durante um procedimento de união. Lisboa, 2012-11-15