BRPI0924926A2

BRPI0924926A2 - aparelho para apertar um fixador roscado

Info

Publication number: BRPI0924926A2
Application number: BRPI0924926A
Authority: BR
Inventors: Corbett Rod; Jones Michael; J. Junkers Johnn; Koppenhoefer Peter
Original assignee: James Walker Rotabolt Limited; HYTORC Division Unex Corporation
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2019-08-27
Also published as: MX2012000246A; KR20120109462A; US20120096997A1; AU2009348439A2; CN102753311A; WO2010151256A1; AU2009348439B2; EA201200052A1; EA020734B1; WO2010151256A9; AU2009348439A1; JP5555926B2; JP2012531319A; AU2009348439A8; CA2766119A1; EP2445682A1; CN102753311B

Abstract

"aparelho para apertar um fixador roscado" a invenção está correlacionada a um aparelho (1 o 1) para apertar um fixador roscado (102) do tipo dotado de uma haste (110) com um orificio axial (112), um pino calibrador (120) posicionado no furo e conectado à haste, e um dispositivo de leitura (122) rotativamente suportado no pino calibrador, indicando o membro a ser organizada de tal forma que é livre para girar quando o fecho é átona, mas quando o fixador é submetido a uma carga de tensão pré-determinado, indicando o membro é mantido contra a rotação, o aparelho incluindo : um membro de recepção (134), apoiado giratoriamente no aparelho, para o recebimento da cabeça (l11) conectado ou para a recepção de uma porca com engate com a haste; um dispositivo (132) para efetuar a rotação do membro receptor; um membro de engrenagem (140) rotativamente suportado no aparelho, e sendo configurado de modo que, em uso, ele é fixo rotacionalmente em relação ao membro indicando, - na qual o aparelho inclui um dispositivo codificador (170) para detecção de resistência predeterminado para rotação do en um membro.

Description

Aparelho para apertar um fixador roscado.

Descrição da invenção

A presente invenção diz respeito a um aparelho para apertar um fixador roscado. Mais especificamente, a presente invenção diz respeito a um aparelho para apertar um fixador roscado que inclui meios para definir uma carga, habitualmente de tensão, à qual o fixador é submetido.

O aparelho foi essencialmente previsto para ser usado com um tipo de fixadores dotados de uma haste com um orifício axial; um pino calibrador colocado no orifício e ligado à haste, uma parte do pino calibrador projectando-se para fora de uma face terminal do fixador; e um elemento indicador apoiado rotativamente na parte saliente do pino calibrador, estando o elemento indicador disposto de modo a rodar livremente quando o fixador não está sob tensão mas quando o fixador é submetido a uma carga de tracção predeterminada o elemento indicador é impedido de rodar por contacto com uma parte do fixador. O fixador pode dispor de uma cabeça ligada a uma extremidade da haste adjacente ao elemento indicador (por exemplo, aquilo que é habitualmente conhecido como “parafuso”) ou, em alternativa, dispor de uma porca roscada que se encaixa numa extremidade da haste adjacente ao elemento indicador (por exemplo, aquilo que é habitualmente conhecido como “conjunto de cavilha e porca”).

O pino calibrador e o elemento indicador são habitualmente definidos com uma folga inicial entre o elemento indicador e a face terminal do fixador de tal forma que a folga é eliminada quando o fixador é submetido à carga de tracção predeterminada (devido a um alongamento do fixador por acção da referida carga) e a face terminal encosta ao elemento indicador o suficiente para o impedir de rodar, por exemplo pela acção manual de um utilizador.

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Quando se utiliza uma ferramenta eléctrica para apertar um fixador deste tipo, o utilizador tem de verificar o elemento indicador com frequência durante o aperto do fixador, para assegurar que o fixador não fique demasiado apertado. A verificação manual do elemento indicador a intervalo regulares apresenta a desvantagem de aumentar o tempo necessário para apertar cada fixador. Além disto, durante o aperto do fixador, o utilizador não dispõe de qualquer indicação sobre se o fixador ficou demasiado apertado.

A presente invenção foi, pois, elaborada no sentido de abordar estes problemas.

Em conformidade com um primeiro aspecto da invenção, disponibilizamos um aparelho para apertar um tipo de fixador roscado dotado de:

- uma haste com um orifício axial;

- um pino calibrador colocado no orifício e ligado à haste, com uma parte do pino calibrador saliente, nivelada, ou rebaixada relativamente a uma face terminal do fixador;

e

- um elemento indicador apoiado rotativamente na parte saliente, nivelada, ou rebaixada relativamente a parte do pino calibrador, estando o elemento indicador disposto de modo a rodar livremente quando o fixador não está sob tensão mas quando o fixador é submetido a uma carga de tracção predeterminada o elemento indicador é impedido de rodar, em que o fixador pode ter uma cabeça ligada à haste ou, em alternativa, dispor de uma porca roscada que se encaixa na haste; o aparelho inclui:

- um elemento receptor, apoiado rotativamente no aparelho, para receber a cabeça ligada ao fixador ou para receber uma porca que se encaixa na haste;

- um dispositivo para proceder à rotação do elemento receptor;

- um elemento de engrenagem, apoiado rotativamente no aparelho, e com uma configuração tal que, em utilização, está rotacionalmente fixado em relação ao elemento indicador; em que o aparelho inclui um dispositivo para detectar uma resistência predeterminada do elemento de engrenagem à rotação.

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Outras funcionalidades da invenção são apresentadas nas reivindicações 2 a 46 anexas ao presente documento. A invenção vai seguidamente ser descrita por meio de exemplos unicamente com referência para os desenhos que a acompanham, em que:

Breve descrição das figuras:

A Figura 1 é uma vista em corte transversal, lateral, de uma primeira configuração da presente invenção; e

A Figura 2 é uma vista em corte transversal, lateral, de uma segunda configuração da presente invenção.

Descrição detakhada das figuras:

Reportando-nos à figura 1, esta mostra uma primeira configuração de um aparelho 101 para apertar um fixador indicador de carga 102. O aparelho 101 pode ser usado para apertar elementos conjuntamente, tais como os elementos planos 105 e 106, que são apertados face contra face pelo fixador 102, habitualmente designado como um “parafuso”. A cabeça 111 do fixador 102 está adjacente a uma face exposta do elemento plano 105. A cabeça 111 pode actuar sobre o elemento plano 105 através de uma anilha. Em geral, o fixador 102 é dotado de pelo menos uma haste parcialmente oca 110; um pino calibrador 120 na haste 110; e um elemento indicador 122 apoiado rotativamente no pino calibrador 120. O elemento indicador 122 pode rodar quando o fixador 102 não está sob tensão, e substancialmente não rotativo quando o fixador 102 é submetido a uma carga de tracção predeterminada. Especificamente, o fixador 102 tem uma haste 110 e uma cabeça 111, com um orifício axial 112 prolongando-se a partir da cabeça 111 para uma secção terminal 113 da haste 110. O fixador 102 inclui um pino calibrador 120 colocado no orifício axial 112 e ligado à haste 110 por uma secção roscada 121 no interior do orifício axial 112, em direcção a uma secção inferior 115 da mesma. A parte 124 de uma secção superior 123 do pino calibrador 120 projecta-se para fora de uma face terminal 114 da cabeça 111. A parte saliente 124 apoia rotativamente um elemento indicador 122. O elemento indicador 122 está disposto de modo a rodar livremente

4/19 quando o fixador 102 não está sob tensão, mas quando o fixador 102 é submetido a uma carga de tracção predeterminada (ou seja, depois de ter sido apertado para uma determinada carga) o elemento indicador 122 e impedido de rodar por contacto com a face terminal 114, devido ao facto de o fixador 102 se alongar sob o efeito da carga de tensão. Deste modo, o elemento indicador 122 mostra ao utilizador se o fixador 102 foi totalmente apertado.

O aparelho 101 tem um invólucro 130 que apoia rotativamente um eixo motor

131. O eixo motor 131 é rotativo por acção de um cilindro accionado hidraulicamente

132, que confere rotação ao eixo motor 131 por um mecanismo de lingueta alavanca

133. O fluido hidráulico sob pressão é enviado ao aparelho 101 por um tubo 160 a partir de uma bomba hidráulica (não apresentada).

Ligado a uma secção terminal inferior, e livre, 138 do eixo motor 131 está um elemento receptor 134 para receber a cabeça 111 do fixador 102. O elemento receptor

134, habitualmente designado por “tomada”, tem uma forma que corresponde à forma da cabeça 111. Uma vez encaixada a cabeça 111, esta e o elemento receptor 134 apertam rotativamente um no outro. Os especialistas entenderão que a cabeça 111 pode ter inúmeras formas, pelo que tem de ser seleccionado um elemento receptor 134 com a forma adequada para ser usado com um determinado fixador 102. Assim, como se observa na figura 1, o elemento receptor 134 amo vivei está ligado a um elemento motor 136 do eixo motor 131 para permitir a permutabilidade de elementos receptores com diferentes formas.

O aparelho 101 inclui igualmente um elemento de engrenagem 140, que roda, se estende e se retrai apoiado numa secção terminal inferior 148 de um eixo de engrenagem 142 para receber o elemento indicador 122. O eixo de engrenagem 142 é concêntrico e coaxial com uma abertura axial 137, através da qual se prolonga, no eixo motor 131. O elemento de engrenagem 140 é extensível e retráctil a partir de uma reentrância 135 no elemento receptor 134 através de secções da abertura axial 137 para uma reentrância 145

5/19 num apoio 146 por uma mola comprimida inclinada para baixo 143 na secção terminal inferior 148.

O elemento de engrenagem 140 tem uma reentrância 141 cuja forma corresponde à forma do elemento indicador 122. Quando o elemento indicador 122 é recebido na reentrância 141, o elemento indicador 122 e o elemento de engrenagem 140 apertam rotativamente um no outro. Os especialistas entenderão que o elemento indicador 122 pode ter inúmeras formas, pelo que tem de ser seleccionado um elemento de engrenagem 140 com a forma adequada para ser usado com um determinado fixador 102. Assim, o elemento indicador 140 amovível pode estar ligado ao eixo de engrenagem 142 para possibilitar a permutabilidade de elementos de engrenagem com diferentes formas.

Uma secção terminal superior 149 do eixo de engrenagem 142 está ligada, através de uma embraiagem 150, a uma secção terminal superior 139 do eixo motor 131. Preferencialmente, a embraiagem 150 é uma embraiagem electromagnética, que se encontra também ligada a um veio codificador 171 de um codificador 170. Deste modo, o eixo motor 131 e o eixo de engrenagem 142 rodam em conjunto durante o aperto do fixador 102.

O aparelho 101 está dotado de um dispositivo para detectar uma resistência predeterminada do elemento de engrenagem 140 à rotação, sob a forma de um codificador angular ou rotativo 170. O codificador 170 pode funcionar segundo vários meios conhecidos incluindo um limitador de binário com uma estrutura de apoio fina ou esférica ou um princípio de transmissão de luz. O codificador 170 está ligado a uma secção superior do invólucro 130 e está configurado de modo a detectar e medir a rotação relativa entre o eixo motor 131 e o eixo de engrenagem 142. Esta rotação relativa ocorre quando uma estrutura de apoio 152 da embraiagem 150 tem de vencer uma resistência predeterminada à rotação do meio de engrenagem 140. O codificador angular 170 está também configurado para enviar um sinal através de uma linha 175 para um controlador que controla a rotação do eixo motor 131 para parar a rotação do mesmo, quando se obtém uma torção angular predeterminada do eixo de engrenagem

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142 em relação ao eixo motor 131. Esta torção angular pode ser medida como uma interrupção significativa da rotação relativa entre o eixo de engrenagem 142 e o eixo motor 131.

O aparelho 101 funciona do seguinte modo. Para iniciar o aperto do fixador 102, o aparelho 101 é posicionado de forma que a cabeça 111 encaixe no elemento receptor 134. Na figura 1 é possível ver que o elemento receptor 134 só está parcialmente encaixado na cabeça 111 e que o elemento de engrenagem 140 recebe o elemento indicador 122 com uma compressão relativamente menor da mola 143 (em comparação com a segunda configuração analisada posteriormente). O aparelho 101 pode detectar esta engrenagem e emite um som ou acende um LED através de um detector de fim de curso ou de proximidade. Esta emissão de som ou luz indica ao utilizador que o aparelho 101 está correctamente encaixado com o fixador 102, e que o aperto pode começar.

O eixo motor 131 é então levado a rodar por acção da pressão hidráulica do mecanismo de lingueta 133 através do tubo 160, o qual através da embraiagem 150 faz rodar o eixo de engrenagem 142. A rotação do eixo motor 131 provoca a rotação do fixador 102 e, deste modo, o seu aperto. A rotação do eixo de engrenagem 142 provoca a rotação do elemento de engrenagem 140 e do elemento indicador 122.

Quando o fixador 102 está suficientemente apertado, o elemento indicador 122 é impedido de rodar pelo atrito com a face terminal 114, o que contribui substancialmente para impedir o elemento indicador 122 e assim o elemento receptor 140 de rodarem relativamente ao fixador 102. Contudo, o eixo motor 131 continua a rodar em relação ao eixo de engrenagem 142. Daqui resulta uma torção angular no eixo de engrenagem 142, que o codificador angular 170, através da embraiagem 150, detecta. Assim que se atinge uma torção predeterminada, a embraiagem 150 desliza, libertando deste modo o eixo de engrenagem 142 e o eixo motor 131. O codificador 170 envia um sinal através do comutador 172 pela linha 175 para o controlador diminuir, parar, ou então para diminuir e depois parar a rotação do eixo motor 131. Nesta condição, o fixador 102 foi apertado

7/19 para a carga de tracção correcta predeterminada, sem que o utilizador tenha de verificar o elemento indicador 122 a intervalos frequentes durante o aperto do fixador 102, para garantir que o fixador 102 não está demasiado apertado. Na verdade, o aparelho 101 proporciona uma operação automática de aperto sensível à medição da interrupção significativa da rotação relativa entre o eixo de engrenagem 142 e o eixo motor 131 durante a operação de aperto.

Em utilização, o mecanismo de lingueta 133 diminui, pára, ou diminui e depois pára sensivelmente à carga de tracção predeterminada. O elemento receptor 134 e o elemento de engrenagem 140 estão apoiados em eixos separados, o eixo motor 131 e o eixo de engrenagem 142, respectivamente. O dispositivo de detecção, que pode ser um codificador angular 170, detecta a resistência predeterminada sob a forma de uma torção angular e de uma carga de torção no eixo motor 131 e no eixo de engrenagem 142. O dispositivo de detecção pode ainda detectar a resistência predeterminada sob a forma de uma interrupção do movimento relativo entre o eixo motor 131 e o eixo de engrenagem 142.

Embora o mecanismo de lingueta 133 seja accionado hidraulicamente, pode ser accionado pneumática, eléctrica ou manualmente. O elemento de engrenagem 140 está apoiado na secção terminal inferior 148 do eixo de engrenagem 142, que se prolonga através da abertura 137 para o elemento receptor 134. Ainda no aparelho 101, o elemento de engrenagem 140 e o elemento receptor 134 rodam em volta de um eixo comum, dependendo um do outro e na mesma direcção. O elemento de engrenagem 140 está rotacionalmente fixado em relação ao elemento receptor 134 através da embraiagem 150, configurada de modo a deslizar sensivelmente à resistência predeterminada sensivelmente à carga de tracção predeterminada.

Reportando-nos à figura 2, esta mostra uma segunda configuração de um aparelho 201 para apertar um fixador indicador de carga 102. Aos componentes do aparelho 201 substancialmente comuns com os do aparelho 101 da figura 1 foram

8/19 atribuídas as mesmas referências numéricas, mas com o acréscimo de 100. Um controlador (não apresentado) permite ao utilizador escolher entre pelo menos a primeira 101 e a segunda 201 configurações do aparelho da presente invenção.

O aparelho 201 pode ser usado para apertar conjuntamente elementos como os elementos planos 205 e 206, que são apertados face contra face por um fixador 202, habitualmente conhecido como “conjunto de cavilha e porca”. Uma primeira porca 211 do fixador 202 está adjacente a uma face exposta do elemento plano 205. Uma segunda porca 216 do fixador 202 está adjacente a uma face exposta do elemento plano 206. As porcas 211 e 216 podem actuar sobre os elementos planos 205 e 206 através de anilhas. Em geral, o fixador 202 é dotado de pelo menos uma cavilha parcialmente oca 210; um pino calibrador 220 na cavilha 210; e um elemento indicador 222 apoiado rotativamente no pino calibrador 220, podendo o elemento indicador 222 rodar quando o fixador 202 não está sob tensão e substancialmente não rotativo quando o fixador 202 é submetido a uma carga de tracção predeterminada.

Especificamente, a cavilha 210 possui um orifício axial 212 que se prolonga a partir da face terminal 217 da cavilha 210 para uma secção terminal 218 da cavilha 210. O pino calibrador 220 está colocado no orifício axial 212 e ligado à cavilha 210 por uma secção inferior roscada 221 no interior do orifício axial 212 (em direcção a uma secção inferior 215 da mesma). Uma parte 224 de uma secção superior 223 do pino calibrador 220 projecta-se para fora da face terminal 217. A parte saliente 224 apoia rotativamente um elemento indicador 222. O elemento indicador 222 está disposto de modo a rodar livremente quando a cavilha 210 não está sob tensão. Quando a cavilha 210 é submetida a uma carga de tracção predeterminada (ou seja, quando a porca 211 foi apertada para uma carga definida) o elemento indicador 222 é impedido de rodar por contacto com a face terminal 217, devido ao facto de a cavilha 210 se alongar sob o efeito da carga de tensão. Deste modo, o elemento indicador 222 mostra ao utilizador se o fixador 202 foi totalmente apertado.

9/19 eixo de engrenagem 242 está ligada, secção superior do invólucro 230. embraiagem electromagnética, que se

Uma secção terminal superior 249 do através de uma embraiagem 280, a uma Preferencialmente, a embraiagem 290 é uma encontra também ligada a um codificador 282. Deste modo, o eixo motor 231 não está ligado ao eixo de engrenagem 242. Em vez disso, o eixo de engrenagem 242 está livre de rodar com o eixo motor 231 durante o aperto do fixador 202.

O codificador 282 pode funcionar segundo vários meios conhecidos incluindo um limitador de binário com uma estrutura de apoio fina ou esférica ou um princípio de transmissão de luz. O codificador 282 está ligado a uma secção superior do invólucro

230 e está configurado de modo a detectar e medir a rotação relativa entre o eixo motor

231 e o eixo de engrenagem 242. Esta rotação relativa ocorre quando uma estrutura de apoio da embraiagem 280 tem de vencer uma resistência predeterminada à rotação do elemento de engrenagem 240. O codificador angular 282 está também configurado para enviar um sinal através de uma linha 275 para um controlador que controla a rotação do eixo motor 231 para parar a rotação do mesmo, quando se obtém uma torção angular predeterminada do eixo de engrenagem 242 em relação ao eixo motor 231. Esta torção angular pode ser medida como um início significativo da rotação relativa entre o eixo de engrenagem 242 e o eixo motor 231.

O aparelho 201 funciona do seguinte modo. Para iniciar o aperto do fixador 202, o aparelho 201 é colocado de forma que a segunda porca 211 encaixe no elemento receptor 234. Nesta condição, o elemento de engrenagem 240 recebe o elemento indicador 222, com uma compressão relativamente maior da mola 243 do que a primeira configuração do aparelho 101.

O eixo motor 231 é levado a rodar de forma similar à do aparelho 101 o que provoca a rotação da porca 211, e deste modo o aperto e alongamento da cavilha 210. O eixo de engrenagem 242, o elemento de engrenagem 240 e o elemento indicador 222 estão relativamente imóveis.

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Quando a cavilha 210 tiver sido suficientemente apertada pela porca 211, o elemento indicador 222 é mantido contra a cavilha 210 atrito com a face terminal 217. Em consequência, a embraiagem 280 desliza engatando deste modo o eixo motor 231 e o eixo de engrenagem 242. O elemento de engrenagem 240 começa então a rodar com o eixo de engrenagem 242, o que é detectado pelo codificador angular e/ou rotativo 282. O codificador 282 envia um sinal através do comutador 284 pela linha 275 para o controlador diminuir, parar, ou então para diminuir e depois parar a rotação do eixo motor 231. Nesta condição, o fixador 202 foi apertado para a carga de tracção correcta predeterminada, sem que o utilizador tenha de verificar o elemento indicador 222 a intervalos frequentes durante o aperto do fixador 202, para garantir que o fixador 202 não está demasiado apertado. Na verdade, o aparelho 201 proporciona uma operação automática de aperto sensível à medição do início significativo da rotação relativa entre o eixo de engrenagem 242 e o eixo motor 231 durante a operação de aperto.

Em contraste com o aparelho 101 da figura 1, o aparelho 201 possui um dispositivo de detecção, um codificador angular 282, para detectar a resistência predeterminada à rotação do elemento de engrenagem 240 sensivelmente à carga de tracção predeterminada. Como o fixador 202 é um conjunto de cavilha e porca, o elemento de engrenagem 240 esta ainda configurado de modo que, em utilização, não está rotacionalmente fixado em relação ao fixador 202. O dispositivo de detecção pode detectar a resistência predeterminada sob a forma de um início do movimento relativo entre o eixo motor 231 e o eixo de engrenagem 242. O elemento de engrenagem 240 e o elemento receptor 234 rodam em volta de um eixo comum, dependendo um do outro e na mesma direcção até sensivelmente à carga de tracção predeterminada. O elemento de engrenagem 240 não está rotacionalmente fixado em relação ao elemento receptor 234 através da embraiagem 280, que está configurada para deslizar e engatar o eixo motor 231 e o eixo de engrenagem 242 sensivelmente à carga de tracção predeterminada.

Cabe referir que o aparelho 201 pode ser usado para apertar o fixador 101. De igual modo, o aparelho 202 pode ser usado para apertar o fixador 201.

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Numa terceira configuração do aparelho da presente invenção (não apresentado nas figuras) o aparelho pode incluir um motor, meios de detecção de corrente e meios de detecção do ângulo de rotação. Um meio de detecção de corrente (por ex., um amperímetro) para detectar a corrente que circula para um motor eléctrico e um meio de detecção do ângulo de rotação (por ex., um codificador rotativo) para detectar o ângulo de rotação relativo entre um eixo de engrenagem e um eixo motor podem ser usados num terceiro sistema da presente aplicação. Uma extremidade superior do eixo de engrenagem está ligada através de uma embraiagem electromagnética e caixa de velocidades, ao motor electrico e ao codificador rotativo sendo a energia para estes componentes fornecida pela rede eléctrica.

O eixo motor roda por acção de pressão hidráulica. Ao mesmo tempo, ou pouco depois, o eixo de engrenagem e, deste modo, o elemento de engrenagem começa a rodar a baixa velocidade (na mesma direcção ou na direcção oposta ao eixo motor) por acção do motor. A rotação do eixo motor provoca a rotação do fixador, e assim aperta-o. A rotação do eixo de engrenagem pelo motor provoca a rotação do elemento de engrenagem e do elemento indicador.

Assim que o fixador tiver sido suficientemente apertado, o elemento indicador é impedido de rodar pelo atrito com o fixador, o que restringe significativamente a rotação do elemento indicador relativamente ao fixador. Isto restringe significativamente a rotação do eixo de engrenagem o que provoca o aumento de potência do motor. O aumento de potência no motor da origem a uma carga de torção que provoca o deslizamento da embraiagem electromagnética, ligando deste modo um comutador. A embraiagem electromagnética está calibrada de forma a deslizar assim que sofre uma carga de tensão predeterminada, correspondente a uma carga de tensão pretendida no fixador. Este deslizamento é detectado pelo codificador rotativo, que envia um sinal através de um controlador ao mecanismo de lingueta e ao motor para diminuir, parar, ou diminuir e depois parar a rotação do eixo motor e do eixo de engrenagem. Nesta condição, o fixador foi apertado para a carga de tracção correcta predeterminada, sem

12/19 que o utilizador tenha de verificar o elemento indicador a intervalos frequentes durante o aperto do fixador, para garantir que o fixador não está demasiado apertado. Na verdade, este sistema proporciona uma operação automática de aperto sensível à medição da interrupção significativa da rotação relativa entre o eixo de engrenagem e o eixo motor durante a operação de aperto.

A embraiagem mecânica utilizada na presente invenção pode ter um par de discos opostos, e meios de inclinação (por ex., uma mola de compressão) para pressionar os dois discos da embraiagem um contra o outro. Se a torção angular ou a carga de torção que actua sobre o veio de engrenagem for menor do que a resistência predeterminada, os discos da embraiagem estão mecanicamente engatados e o eixo motor continua a rodar por acção da pressão hidráulica do mecanismo de lingueta. Por outro lado, se a torção ou a carga que actua sobre o eixo de engrenagem atingir ou ultrapassar o valor predeterminado da resistência, um dos discos da embraiagem fica inactive em relação ao outro disco, pelo que a pressão hidráulica para o eixo motor é desligada. Cabe observar que a força de pressão dos meios de inclinação, ou em alternativa meios de apoio, se ajusta preferencialmente ao valor predeterminado a que o mecanismo da embraiagem é activado. Cabe observar que podem ser usados outros tipos de mecanismos mecânicos ou electromagnéticos de embraiagem num sistema da presente aplicação.

O aparelho em conformidade com a presente invenção pode ser controlado por uma unidade de controlo incluindo um microcomputador. O microcomputador pode ter uma CPU, uma ROM, uma RAM e uma I/O integradas num único chip. A ROM do microcomputador guarda um programa de controlo para desligar automaticamente o mecanismo de lingueta (no caso de um aparelho como o aparelho 101, 201) e para desligar automaticamente o mecanismo de lingueta e o accionamento do motor (no caso de um sistema como o terceiro sistema). A unidade de controlo pode ainda incluir uma memória para além do microcomputador. A memória pode guardar: uma gama predefinida de valores de resistência do elemento indicador do fixador; uma gama

13/19 predefmida de valores de resistência para a activação das embraiagens; uma gama predefinida de ângulos de rotação relativos entre o eixo de engrenagem e o eixo motor para os codificadores; e/ou uma gama predefinida de correntes correspondentes aos valores de resistência dos elementos indicadores para o motor; etc.

Um comutador da bomba hidráulica, o detector de fim de curso ou de proximidade, o primeiro e o segundo comutadores de detecção da activação da embraiagem, e o primeiro e o segundo sensores de detecção do ângulo de rotação podem estar ligados à, e assinalar a, entrada no microcomputador. Uma fonte de alimentação está ligada ao microcomputador através de uma unidade de circuito eléctrico. A corrente da fonte é convertida em corrente para o microcomputador pela unidade de circuito eléctrico, e fornecida ao microcomputador.

No caso da terceira configuração, a fonte de alimentação está ligada ao motor e fornece-lhe corrente para trabalhar por via de, eventualmente, um interruptor semicondutor de accionamento do motor. Cabe observar que o motor pode ser um motor CC e o interruptor semicondutor pode ser de controlo PWM pelo microcomputador para converter a corrente contínua da fonte de alimentação em corrente trifásica. O interruptor semicondutor pode estar ligado à fonte de alimentação através de uma unidade de detecção da corrente. A unidade de detecção da corrente detecta a corrente que circula para o motor através do interruptor semicondutor. Uma corrente cujo valor seja detectado pela unidade de detecção de corrente é introduzida no microcomputador. Uma vez atingidos os valores predeterminados de carga de torção e corrente e depois de o codificador rotativo enviar um sinal ao motor através do controlador para diminuir, parar, ou diminuir e depois parar a rotação do eixo motor e do eixo de engrenagem. Cabe observar que um director de operações pode definir e guardar na memória: uma gama predefinida de valores de resistência do elemento indicador do fixador; uma gama predefinida de valores de resistência para a activação das embraiagens; uma gama predefinida de ângulos de rotação relativos entre o eixo de engrenagem e o eixo motor para os codificadores; e/ou uma gama predefinida de correntes correspondentes aos

14/19 valores de resistência dos elementos indicadores para o motor; etc. Estes valores indicativos, em conformidade com a operação automatica de aperto, podem ser definidos e guardados manipulando um aparelho de introdução externo (por ex., um computador pessoal) ligado ao aparelho por fios ou sem fios. Estes valores indicativos podem ser determinados através de ensaios dos sistemas e guardando cada valor resultante durante cada operação de aperto. Então, é possível definir um valor processado estatisticamente tal como um valor médio ou uma gama predefinida dos valores indicativos guardados e guardar na memória.

Reportando-nos à análise relativa à terceira configuração, um meio/aparelho de teste da presente invenção (não apresentado) para determinar se os fixadores atingiram e/ou mantiveram a carga de tracção predeterminada, pode incluir: um elemento de engrenagem, apoiado rotativamente no aparelho, e com uma configuração tal que, em utilização, está rotacionalmente fixado em relação ao elemento indicador; um dispositivo para proceder à rotação do elemento de engrenagem; e um dispositivo para detectar uma resistência predeterminada do elemento de engrenagem à rotação.

É de salientar que o aparelho de teste pode ser um aparelho autônomo com menos componentes do que o aparelho de aperto da presente invenção. Em alternativa, o aparelho de teste pode fazer parte do aparelho de aperto, separado ou integrado no mesmo. Se o aparelho de teste estiver integrado no aparelho de aperto, o utilizador pode seleccionar se pretende efectuar a operação de aperto ou um teste

Pode ser fornecido um aparelho/sistema de gestão que permite gerir as operações de aperto, teste e gestão de fixadores usando meios/aparelhos para apertar, testar e gerir.

A título de exemplo, o sistema de gestão pode incluir um aparelho de aperto, de teste e de gestão (por exemplo, um computador pessoal) ligados e comunicando entre si. Em alternativa, o sistema de gestão pode incluir uma variedade de aparelhos de aperto, teste e gestão. O sistema de gestão pode incluir meios/aparelhos (microcomputador,

15/19 microprocessador, ou semelhante) para determinar se os valores indicativos predeterminados foram ou não atingidos. O sistema de gestão pode incluir meios para guardar em memória as informações de gestão das operações. O meio de comunicação do aparelho de aperto, teste e gestão transmite um resultado obtido quando se atinge. um valor do indicador definido pelo meio de determinação. O sistema de gestão, no caso de uma operação de aperto, pode então transmitir um sinal para diminuir, parar, ou diminuir e depois parar a rotação do fixador. O sistema de gestão, no caso de uma operação de teste, pode então transmitir um sinal ao aparelho de aperto para apertar ou reapertar o fixador. A memória do sistema de gestão guarda o resultado obtido transmitido do meio de comunicação do aparelho de aperto, de teste e de gestão. É de salientar que podem ser executadas inúmeras tarefas de gestão, incluindo: o aperto de um fixador; o aperto simultâneo de uma variedade de fixadores; o ensaio de um fixador; o ensaio simultâneo de uma variedade de fixadores; a determinação da normalidade do aperto dos fixadores; o armazenamento dos dados das operações de aperto e teste ao longo de vários períodos de funcionamento; e a determinação da medida de desgaste dos componentes do aparelho de aperto e teste; etc.

Um aparelho de aperto para o aperto simultâneo de uma variedade de fixadores pode incluir vários aparelhos de aperto encaixados e/ou ligados uns aos outros por um adaptador de reacção e/ou um cubo de reacção, cada um dos quais dotado de um eixo motor. O adaptador de reacção inclui um primeiro elemento de transmissão de força, que roda sobre o eixo motor quando ligado ao aparelho de aperto; e um segundo elemento de transmissão de força, que ligado ao primeiro elemento é extensível e retráctil ao longo de pelo menos uma secção distal do primeiro elemento. O segundo elemento, quando ligado a um segundo aparelho de aperto, roda sobre o eixo motor do segundo aparelho de aperto. Cabe observar que tanto o primeiro elemento como o segundo se prolongam substancialmente na perpendicular a partir dos eixos motores dos respectivos aparelhos de aperto. O adaptador de reacção permite a utilização simultânea de dois aparelhos de aperto em que um cubo de reacção permite a utilização simultânea de três ou mais aparelhos de aperto para apertar três ou mais fixadores.

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É de salientar que o aparelho da presente aplicação pode ser usado com inúmeros tipos diferentes de fixadores indicadores de carga dotados de elementos indicadores rotativos para indicar quando é que o fixador experimenta uma carga de tracção predeterminada. Vários exemplos destes fixadores são divulgados na Patente dos EUA N°. 4.525.114 (equivalente à EP 0049537) e na Patente dos EUA 5.222.849 (equivalente à EP 0626043), incluídas no presente a título de referência, e incluem parafusos, cavilhas, pernos, conjuntos de cavilha e porca, e conjuntos de perno e porca. São bem conhecidas na especialidade geometrias e configurações adicionais de fixadores adequados para utilização com elementos indicadores rotativos, e podem incluir: fixadores com dois ou mais orifícios de dimensões e geometrias variáveis, incluindo secções rebaixadas; pinos calibradores fixados à haste por roscas, adesivos, pressão e outros meios; pinos calibradores fixados em secções superiores, inferiores e intermédias da haste; e elementos indicadores salientes, nivelados, ou rebaixados relativamente a uma face terminal do fixador, incluindo os elementos indicadores tampa, disco, copo, meios de fixação de ferramentas, pés, orifício de aligeiramento, e outras estruturas rotativas.

De uma forma geral, tais fixadores podem ter: uma haste; meios de medida para medir o alongamento da haste durante o aperto do fixador; e uma cabeça ligada à haste, ou em alternativa, uma porca de enroscar na haste. Mais especificamente, tais fixadores podem ter: uma haste pelo menos parcialmente oca; um pino calibrador na haste; e um elemento indicador apoiado rotativamente no pino calibrador, sendo o elemento indicador rotativo quando o fixador não está sob tensão e substancialmente não rotativo quando o fixador/haste está sujeito à carga de tracção/alongamento predeterminada. Adicionalmente, tais fixadores podem ter: um orifício axial que se prolonga a partir de uma face terminal total ou parcialmente até à outra face terminal da haste; o pino calibrador sensivelmente colocado no orifício e ligado à haste, e saliente, nivelado, ou rebaixado relativamente a uma das faces terminais; o elemento indicador em contacto apenas com o pino calibrador quando o fixador não esta sob tensão e em contacto com o

17/19 pino calibrador e uma parte do fixador ou do aparelho quando o fixador/haste está sujeito à carga de tracção/alongamento predeterminada.

Cabe referir que devem ser escolhidos elementos de engrenagem com a forma adequada em função do conjunto de características do fixador escolhido pelo utilizador. O elemento de engrenagem pode receber o elemento indicador sem, com ou dentro da haste. A título de exemplo, o utilizador pode escolher: um parafuso com uma reentrância na cabeça; um orifício na reentrância; um pino calibrador nivelado com o fundo da reentrância, tendo o pino calibrador um encaixe para chave de fendas de ponta lisa. Em tal caso, o elemento de engrenagem não pode ter uma estrutura em copo, mas antes a de uma chave de fendas de ponta lisa.

E de salientar que os sistemas da presente aplicação podem ser construídos em qualquer tipo de material adequado, como por exemplo alumínio, aço, outros metais, ligas metálicas, e/ou outras ligas incluindo não metais.

E de salientar que um sistema da presente aplicação pode incluir o fixador, aparelho de aperto, aparelho de teste e aparelho de gestão.

De uma forma geral, um aparelho de aperto pode ter: meios para receber a cabeça ligada à haste ou a porca que se encaixa na haste; meios para efectuar a rotação dos meios receptores; meios para encaixar o aparelho numa parte dos meios de medida; e meios para detectar quando é que a haste atinge a carga de tracção/alongamento predeterminado. Mais especificamente, um tal aparelho de aperto pode ter: um elemento receptor rotativamente apoiado no aparelho, para receber uma secção do fixador; um dispositivo para efectuar a rotação do elemento receptor; um elemento de engrenagem, rotativamente apoiado no aparelho, e configurado de modo que, em utilização, está rotacionalmente fixado em relação ao elemento indicador; e um dispositivo de detecção para detectar uma resistência predeterminada do elemento de engrenagem à rotação. O dispositivo para efectuar a rotação do elemento receptor diminui, pára, ou diminui e

18/19 depois pára sensivelmente à resistência predeterminada sensivelmente à carga de tracção/alongamento predeterminado. O dispositivo para efectuar a rotação do elemento receptor pode ser accionado pneumática, eléctrica, hidráulica e manualmente.

Os elementos receptor e de engrenagem podem estar apoiados em eixos separados, e o dispositivo de detecção pode detectar a resistência/carga de tracção/alongamento predeterminada quer como uma torção angular, uma carga de torção, um início de, uma interrupção de, ou um início e uma interrupção do movimento relativo nos eixos. Os elementos receptor e de engrenagem podem rodar em volta de um eixo comum, independentemente ou na dependência um do outro, e na mesma direcção ou em direcções opostas. Se os elementos receptor e de engrenagem rodarem independentemente um do outro, o aparelho pode ser dotado de um dispositivo para efectuar a rotação do elemento de engrenagem, como por exemplo um motor. O elemento de engrenagem pode estar rotacionalmente fixado ou não fixado em relação ao elemento receptor através de uma embraiagem, configurada de modo a deslizar sensivelmente à resistência predeterminada sensivelmente à carga de tracção predeterminada. O elemento de engrenagem pode estar apoiado numa extremidade de um eixo que se prolonga através de uma abertura no elemento receptor.

Um aparelho para gerir os fixadores pode incluir: meios para apertar fixadores, meios para testar os fixadores e meios para gerir os meios de aperto e teste e/ou os fixadores. Os meios para apertar, testar e gerir podem dispor de meios para comunicar entre si. Os meios para apertar podem também incluir meios para detectar um valor indicativo predeterminado. Adicionalmente, os meios para gerir podem também incluir meios para definir se um valor indicativo predeterminado foi atingido e meios para armazenar em memória as informações de gestão da operação.

Um exemplo ilustrativo de um método de apertar automaticamente um fixador com um aparelho de aperto da presente aplicação inclui os seguintes passos. O fixador está dotado de um elemento de aperto. O aparelho de aperto está dotado de um fixador.

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O elemento indicador do fixador está engatado no elemento de engrenagem do aparelho de aperto. De seguida, o fixador roda por acção do aparelho de aperto. O dispositivo de detecção detecta uma resistência predeterminada à rotação do elemento de engrenagem sensivelmente à carga de tracção/alongamento predeterminado. O aparelho de aperto diminui, pára, ou diminui e depois pára a rotação do fixador.

Um exemplo ilustrativo de um método de testar automaticamente um fixador com um aparelho de teste da presente aplicação inclui os seguintes passos. O elemento indicador do fixador está engatado no elemento de engrenagem do aparelho de teste. De seguida, é activado um dispositivo para efectuar a rotação do elemento de engrenagem. O dispositivo de detecção detecta uma resistência predeterminada à rotação do elemento de engrenagem sensivelmente à carga de tracção/alongamento predeterminado. O aparelho de teste diminui, pára, ou diminui e depois pára a tentativa de rotação do elemento de engrenagem.

Quando utilizados nesta especificação e reivindicações, os termos “compreende” e “compreendendo” e respectivas variantes significam que os atributos, fases ou componentes indicados estão incluídos. Os termos não podem ser interpretados como excluindo a presença de outros atributos, fases ou componentes.

As funcionalidades divulgadas na descrição precedente, ou as reivindicações seguintes, ou os desenhos anexos, expressos nas respectivas formas específicas ou em termos de um meio para executar a função divulgada, ou um método ou processo para alcançar o resultado divulgado, conforme o caso, podem, separadamente ou em qualquer combinação de tais funcionalidades, ser utilizados para concretizar a invenção sob diversas formas da mesma.

Claims

1. Aparelho para apertar um tipo de fixador roscado dotado de:- uma haste com um orifício axial; um pino calibrador colocado no orifício e ligado à haste, com uma parte do pino calibrador saliente, nivelada, ou rebaixada relativamente a uma face terminal do fixador; e um elemento indicador apoiado rotativamente na parte saliente, nivelada, ou rebaixada relativamente a parte do pino calibrador, estando o elemento indicador disposto de modo a rodar livremente quando o fixador não está sob tensão mas quando o fixador é submetido a uma carga de tracção predeterminada o elemento indicador é impedido de rodar, em que o fixador pode ter uma cabeça ligada à haste ou, em alternativa, dispor de uma porca roscada que se encaixa na haste; o aparelho inclui.um elemento receptor, apoiado rotativamente no aparelho, para receber a cabeça ligada ao fixador ou para receber uma porca que se encaixa na haste; um dispositivo para proceder à rotação do elemento receptor; um elemento de engrenagem, apoiado rotativamente no aparelho, e com uma configuração tal que, em utilização, está fixado rotacionalmente em relação ao elemento indicador, e um dispositivo adicional para proceder à rotação do elemento de engrenagem; em que o aparelho inclui um dispositivo para detectar uma resistência predeterminada do elemento de engrenagem à rotação, e de tal forma que o elemento de engrenagem e o elemento receptor rodam em volta de um eixo comum, independentemente um do outro.

2. Um aparelho em conformidade com a reivindicação 1 em que o elemento receptor está apoiado num eixo, o elemento de engrenagem está apoiado num eixo, os eixos do elemento receptor e do elemento de engrenagem são coaxiais, e o dispositivo para detectar uma resistência predeterminada à rotação detecta um início do movimento relativo, uma interrupção do movimento relativo, ou simultaneamente um início e uma interrupção do movimento relativo entre o eixo do elemento receptor e o eixo do elemento de engrenagem.

3. Um aparelho em conformidade com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2

2/4 em que o elemento de engrenagem está apoiado num eixo, e o dispositivo para detectar uma resistência predeterminada à rotação do elemento de engrenagem detecta quer uma torção angular no referido eixo, quer uma carga de torção no referido eixo.

4. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações anteriores que inclui uma embraiagem configurada para deslizar quando o elemento de engrenagem experimenta a resistência predeterminada à rotação.

5. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o elemento de engrenagem e o elemento receptor rodam independentemente ou na dependência um do outro em volta de um eixo comum.

6. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o elemento de engrenagem e o elemento receptor rodam na mesma direcção ou em direcções opostas.

7. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o elemento de engrenagem está rotacionalmente fixado relativamente ao elemento receptor através de uma embraiagem, estando a referida embraiagem configurada para deslizar quando o elemento de engrenagem experimenta uma resistência predeterminada à rotação.

8. Um aparelho para apertar um tipo de fixador roscado dotado de:- uma haste, meio para medir o alongamento da haste durante o aperto do fixador; em que o fixador pode ter uma cabeça ligada à haste, ou em alternativa, tem uma porca de enroscar na haste; o aparelho inclui:- meio para receber a cabeça ligada à haste ou uma porca para encaixar na haste; meio para efectuar a rotação do meio receptor; meio para engrenar o aparelho com parte do meio de medida; meio para efectuar a rotação do meio de engrenagem, de forma que o meio de engrenagem e os meio receptor rodam independentemente um do outro em volta de um eixo comum; e meio para detectar quando é que a haste atinge o alongamento predeterminado.

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9. Um aparelho em conformidade com a reivindicação 8 em que o meio de medida da haste inclui um pino calibrador colocado num orifício axial da haste e a ela ligado, uma parte do pino calibrador saliente, nivelado ou rebaixado relativamente a uma face terminal da haste, e um elemento indicador apoiado rotativamente na parte saliente, nivelada ou rebaixada do pino calibrador, estando o elemento indicador disposto de modo a rodar livremente quando a haste não está sob tensão mas quando a haste atingiu um alongamento predeterminado o elemento indicador é impedido de rodar.

10. Um aparelho em conformidade com a reivindicação 8 ou a reivindicação 9 estando o meio de engrenagem rotativamente apoiado no aparelho e configurado de forma que, em utilização, está rotacionalmente fixado relativamente ao meio de medida.

11. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações 8 a 10 em que o elemento receptor está apoiado num eixo, o elemento de engrenagem está apoiado num eixo, os eixos do elemento receptor e do elemento de engrenagem são coaxiais, e o dispositivo para detectar uma resistência predeterminada à rotação detecta um início do movimento relativo, uma interrupção do movimento relativo, ou simultaneamente um início e uma interrupção do movimento relativo entre o eixo do elemento receptor e o eixo do elemento de engrenagem.

12. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações 8 a 11 em que o elemento de engrenagem está apoiado num eixo, e o dispositivo para detectar uma resistência predeterminada à rotação do elemento de engrenagem detecta quer uma torção angular no referido eixo, quer uma carga de torção no referido eixo.

13. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações 8 a 12 incluindo um meio para embraiagem configurado para deslizar quando a haste atinge o alongamento predeterminado.

14. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações 8 a 13

4/4 em que o elemento de engrenagem e o elemento receptor rodam na mesma direcção ou em direcções opostas.

15. Um aparelho em conformidade com qualquer uma das reivindicações 8 a 14 em que o elemento de engrenagem está rotacionalmente fixado relativamente ao 5 elemento receptor através de uma embraiagem, estando a referida embraiagem configurada para deslizar quando o elemento de engrenagem experimenta uma resistência predeterminada à rotação.