ES1066527U - Herramienta para procesar piezas de trabajo con deteccion de posicion. - Google Patents
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Abstract
1. Herramienta para procesar piezas de trabajo con detección de posición caracterizada porque en dicha herramienta (10) está dispuesto un dispositivo (25) para la determinación automática de la posición o situación de la herramienta (10).
Description
Herramienta para procesar piezas de trabajo con
detección de posición.
La innovación se refiere a una herramienta para
procesar piezas de trabajo cuya posición o situación respectiva
puede ser detectada.
Para el control de calidad es frecuentemente
necesario determinar cuándo una herramienta se encuentra en una
posición. Mediante la posición de una herramienta es posible
identificar un proceso de trabajo determinado y prefijar o
controlar, valores nominales. Por ejemplo, en un montaje con varios
casos de atornillado, la detección de la posición de la herramienta
permite prefijar y controlar un momento de giro o ángulo de giro
correspondiente para cada uno de los casos de atornillado. Además,
es posible controlar el orden correcto o el momento correcto de
procesos de atornillado individuales. Al mismo tiempo, la
herramienta puede ajustarse automáticamente al siguiente caso de
atornillado.
Ya se conoce una determinación de la posición de
herramientas mediante sistemas ópticos o acústicos. Para ello, por
ejemplo, se registran datos de vídeo y se evalúan en una unidad de
proceso. También se conoce la generación y el registro de señales
ultrasónicas para determinar la posición.
En los sistemas para determinar la posición de
herramientas ya conocidos, una desventaja es la necesidad de una
referencia externa o un aparato externo adicional a la herramienta,
tal como por ejemplo emisores o receptores de ultrasonidos o
sistemas de vídeo montados de forma estacionaria. La referencia
externa o el aparato externo han de instalarse para cada puesto de
trabajo, lo que resulta costoso, y, junto con las unidades de
proceso externas, ocupan un valioso espacio de trabajo. Además, la
referencia externa se ha de adaptar a cada proceso de trabajo. Si
cambia el proceso de trabajo en un puesto de trabajo, se requiere
una adaptación que resulta cara y supone una gran inversión de
tiempo.
El objetivo de la innovación es por lo tanto
detectar en todo momento la posición actual de una herramienta sin
necesidad de utilizar sistemas caros y aparatosos.
Según la innovación, este objetivo se logra
disponiendo, en una herramienta para el procesado de piezas de
trabajo del tipo mencionado al principio, un dispositivo para la
determinación automática de la posición o situación de la
herramienta.
La innovación se basa en el principio de no
utilizar ningún sistema ni dispositivo externo, como es el caso en
el estado actual de la técnica. La determinación se ha desplazado
por el contrario en su totalidad al interior de la herramienta o
sobre la misma. La ventaja que se obtiene con la innovación es que
puede determinarse la posición o situación respectiva de la
herramienta sin necesidad de utilizar sistemas adicionales. Por
ejemplo, puede establecerse un orden de las piezas de trabajo que
se han de procesar. La herramienta puede entonces estar configurada
de modo que, en caso de una posición incorrecta, genere una señal
adecuada con un emisor de señales para que el usuario pueda
averiguar de inmediato si ha seleccionado el lugar correcto con su
herramienta. La generación de datos de posición dentro de una
herramienta alberga muchas otras ventajas, por ejemplo también la
posibilidad de detectar la posición de herramientas poco
accesibles. Para ello no se requieren estructuras adicionales que
limiten el así y todo escaso espacio de trabajo.
Una configuración ventajosa de la herramienta
para el procesado de piezas de trabajo según la invención consiste
en que el dispositivo para determinar la posición o situación de
la herramienta contiene un sensor de aceleración. Los sensores de
aceleración permiten detectar fácil y rápidamente los movimientos
de una herramienta. Un aspecto ventajoso resulta proporcionando al
menos tres sensores de aceleración, estando previsto cada sensor de
aceleración para una dimensión espacial. Así puede determinarse en
todo momento la posición a través de la aceleración. Por ejemplo se
utiliza un sensor de aceleración para cada dirección cartesiana de
un sistema de coordenadas cartesianas. De este modo puede
detectarse cualquier posición en el espacio.
Otra configuración preferida de una herramienta
para procesar piezas de trabajo según la innovación consiste en
que el dispositivo para determinar la posición o situación consiste
en un dispositivo óptico, presentando el dispositivo óptico una
fuente luminosa cuyas características de propagación de la luz y/o
reflexión se utilizan para determinar la posición. Son ya conocidas
realizaciones de estos dispositivos ópticos de tamaño bastante
reducido que permiten una realización sencilla y económica del
dispositivo para determinar la posición o situación en la
herramienta.
Una variante preferida de la herramienta según
la innovación consiste en que el dispositivo para determinar la
posición o situación de la herramienta consiste en un dispositivo
acústico, presentando este dispositivo acústico una fuente sonora
cuyas características de propagación del sonido y/o reflexión se
utilizan para determinar la posición. Con este dispositivo acústico
también se hace posible proporcionar un dispositivo económico para
determinar la posición o situación de la herramienta.
Una configuración particularmente ventajosa de
la herramienta para procesar piezas de trabajo según la innovación
consiste en que la herramienta está configurada como llave
dinamométrica. Con una llave dinamométrica se realizan con
frecuencia varios atornillados sucesivos con distintos momentos de
giro o ángulos de giro prefijados. Mediante la determinación de
posición o situación integrada es posible prefijar y controlar
automáticamente un momento de giro o ángulo de giro para cada
atornillado. Además, puede controlarse el orden de los atornillados
o el momento de un atornillado.
En una configuración preferida de la herramienta
según la innovación están previstos medios de procesamiento y/o
almacenamiento para procesar los datos de posición generados por el
dispositivo para la determinación automática de posición o
situación de la herramienta. Estos medio permiten por una parte
prefijar y controlar automática y fácilmente valores nominales para
determinados procesos de trabajo con la herramienta. Por otra
parte, pueden archivarse fácilmente en la herramienta parámetros
medidos correspondientes a la posición respectiva de la herramienta
o al proceso de trabajo correspondiente.
En una configuración particularmente ventajosa
de la innovación, la herramienta contiene medios de transmisión
para transmitir los datos de posición a una unidad de proceso y/o
unidad de archivo externa. Una unidad de proceso o unidad de
archivado externa puede tener unas dimensiones considerablemente
mayores que la unidad correspondiente de la herramienta. Además, el
acoplamiento de una unidad externa estacionaria a una red de
ordenadores es posible sin ninguna complicación. De este modo, los
datos de posición pueden archivarse a largo plazo. También es
posible controlar todo el montaje teniendo en cuenta todos los
datos de posición. Si hay datos de posición incorrectos, puede
reaccionarse de forma rápida y controlada centralmente.
Según una variante preferida de la innovación,
los medios de transmisión transmiten los datos de posición por
medio de una conexión por radio o infrarrojos. Con una conexión
inalámbrica como medio de transmisión no se restringe en modo
alguno la movilidad de la herramienta. Un usuario de la herramienta
no se ve obstaculizado, o incluso puesto en peligro, por un cable
durante un proceso de trabajo.
Otra configuración de la herramienta según la
innovación prevé medios para determinar una posición angular y/o
una velocidad o aceleración de la herramienta. Mediante la
determinación de estos valores adicionales, los procesos de trabajo
pueden controlarse con aun mayor precisión. Así por ejemplo, puede
controlarse con más precisión el ángulo de ataque de una
herramienta en una pieza de trabajo.
También resulta ventajoso prever medios para
determinar la aceleración de rotación y/o la velocidad de rotación.
De este modo pueden detectarse fácilmente movimientos de rotación
de la herramienta para determinar la posición. Los medios están
configurados como sensores de aceleración de rotación o de
velocidad angular. Esto sirve especialmente también en lo que se
refiere a la exactitud de la determinación de la posición.
Opcionalmente pueden combinarse también sensores para movimientos
lineales y rotatorios.
Otras configuraciones de la innovación se
desprenden del objeto de las reivindicaciones dependientes y de los
dibujos con las descripciones correspondientes.
La figura 1 muestra un esquema de principio de
un ejemplo de realización de una herramienta con determinación de
posición integrada, una llave dinamométrica.
En la figura 1 se designa con 10 una llave
dinamométrica. La llave dinamométrica 10 consta de un brazo de
llave 12, en uno de cuyos extremos está configurada una cabeza de
llave 14. La cabeza de llave 14 tiene un alojamiento de herramienta
16, en el que pueden fijarse distintas herramientas de enchufe,
como por ejemplo una llave de boca o un casquillo hexagonal para
cabezas de tornillos hexagonales o tuercas hexagonales. En el otro
extremo del brazo de llave 12 está previsto un mango 18 para
facilitar el manejo.
En el brazo de llave 12 está integrado un sensor
de momento de giro 20 para medir el momento de giro ejercido
actualmente sobre una pieza de trabajo. El sensor de momento de
giro 20 está configurado por ejemplo como una banda extensométrica
o un elemento piezoeléctrico. El brazo de llave 12 contiene además
un transductor de ángulo de giro 22 para determinar un ángulo de
giro. Para ello, el transductor de ángulo de giro 22 dispone por
ejemplo de un giróscopo óptico o electrónico. Como alternativa, el
sensor de momento de giro 20 y/o el transductor de ángulo de giro
22 pueden estar montados en la cabeza de llave 14. El sensor de
momento de giro 20 y el transductor de ángulo de giro 22 transmiten
valores medidos a una unidad de mando 23 por medios electrónicos u
ópticos.
La llave dinamométrica 10 contiene un
dispositivo 25 para la determinación automática de la posición y
situación de la llave dinamométrica 10. Para ello, este dispositivo
25 tiene dos sensores de aceleración 26 para cada una de las tres
direcciones espaciales, o sea en total seis sensores de aceleración
26. Los respectivos ejes de medición de dos sensores de aceleración
26, separados entre sí lo más posible son paralelos. De este modo,
para cada dirección espacial, puede determinarse a partir de los
valores de medición tanto una traslación como una rotación de la
llave dinamométrica 10. Los sensores de aceleración 26 pueden ser
por ejemplo sensores de aceleración piezoeléctricos o sistemas
micro- electro-mecánicos (MEMS). Además es posible
utilizar sensores de aceleración ópticos o acústicos. Estos
sensores contienen una fuente luminosa o sonora y determinan una
aceleración por medio de las características de propagación de
ondas o de reflexión.
En una realización ventajosa de la llave
dinamométrica 10 se utilizan tres sensores de aceleración 26
biaxiales. De este modo se reduce a la mitad el consumo de material
y espacio con el mismo coste de fabricación. En otra forma de
realización más simple de la llave dinamométrica 10, el dispositivo
25 contiene sólo tres sensores de movimiento 26 para la
determinación automática de la posición y situación, uno para cada
dimensión espacial respectiva. Esta forma de realización es
económica y de diseño sencillo, pero no permite determinar la
situación de la llave dinamométrica 10 con tanta precisión durante
o después de una rotación.
El dispositivo 25 para la determinación
automática de la posición y situación dispone además de una unidad
de mando 23 con un procesador 24 y una memoria 28. Los sensores de
aceleración 26 transmiten los valores de aceleración medidos a la
unidad de mando 23 por medios electrónicos u ópticos. Un
almacenamiento de valores nominales o de valores medidos se realiza
en la memoria 28. Mediante un indicador 30 pueden presentarse a un
usuario los valores medidos, los valores nominales o funciones de
mando y estados de funcionamiento. Para ello, el indicador 30
incluye una pantalla de presentación. En otras configuraciones de
la llave dinamométrica 10 pueden estar incluidos adicionalmente
diodos luminosos, un altavoz o un vibrador, con el fin de ofrecer a
un usuario especialmente señales de aviso.
Cerca del mango 18 está prevista una unidad de
entrada 32 para introducir manualmente valores nominales o la
activación de funciones de control por un usuario. La unidad de
entrada 32 está configurada por ejemplo como teclado, pulsadores
individuales o reguladores inductivos.
En el área del mango 18 está incorporada además
un interfaz de radio bidireccional 34. El interfaz de radio está
acoplado a la unidad de mando 23. En lugar de una introducción
manual de valores nominales por medio de la unidad de entrada 32,
los valores nominales también pueden transmitirse por medio del
interfaz de radio 34. El interfaz de radio 34 cumple también la
función de transmitir peticiones, valores de medición y/o
protocolos de medición a un aparato externo con un interfaz
correspondiente. En caso dado, estos valores pueden almacenarse
temporalmente en la memoria 28. Como alternativa también es posible
un interfaz de infrarrojos.
La alimentación de corriente 36 de los
dispositivos electrónicos de la llave dinamométrica 10 se asegura
mediante una batería o un acumulador, alojado preferentemente en el
mango 18. Para permitir un cambio de la batería o del acumulador,
éstos se sujetan en la llave dinamométrica 10 mediante una tapa de
cierre desmontable 40. Para cargar el acumulador también puede
preverse un interfaz adicional en la llave dinamométrica 10, que en
esta figura no está representada.
En una variante de la llave dinamométrica 10
están previstos medios adicionales 38 para determinar una posición
angular y/o una velocidad o aceleración de la llave dinamométrica
10. De este modo, la posición y la situación de la llave
dinamométrica 10 en el espacio pueden determinarse con una
precisión aun mayor.
En una puesta inicial en funcionamiento de la
llave dinamométrica 10 se ha de determinar en primer lugar la
posición cero. Para ello, el usuario lleva la llave dinamométrica
10 a un lugar identificado como posición cero en el puesto de
trabajo o en la pieza de trabajo. Accionando la unidad de entrada
30, por ejemplo pulsando una tecla, el usuario indica entonces a la
unidad de mando 23 que la llave dinamométrica 10 se halla en la
posición cero. Las coordenadas espaciales de la posición cero están
almacenadas en la memoria 28 y pueden ser consultadas por la unidad
de mando 23. Si la llave dinamométrica 10 se mueve a continuación
en el espacio, la unidad de mando 23 calcula continuamente la
posición y la situación de la llave dinamométrica 10 a partir de
las coordenadas espaciales de la posición cero y de los valores de
aceleración transmitidos por los sensores de aceleración.
Si en una etapa de trabajo subsiguiente la llave
dinamométrica se lleva a un lugar de atornillado, la unidad de
mando 23 identifica la unión atornillada por medio de las
coordenadas espaciales y recupera de la memoria 28 los valores
nominales correspondientes para el momento de giro y/o el ángulo de
giro. Los valores nominales pueden ser presentados al usuario en el
indicador 30. Si los valores nominales no están disponibles en la
memoria 28, la unidad de mando 23 puede pedir los valores a un
aparato externo por medio de la interfaz de radio 34.
Durante el proceso de atornillado, el sensor de
momento de giro 20 o el transductor de ángulo de giro 22 determina
constantemente el momento de giro y/o el ángulo de giro actual y lo
envía a la unidad de mando 23. La unidad de mando 23 puede
presentar estos valores reales mediante el indicador 30. Cuando un
valor real alcanza el valor nominal correspondiente, la unidad de
mando 23 dispara una señal óptica, acústica o perceptible de otro
modo, con lo que el usuario termina el proceso de atornillado. Los
valores medidos y almacenados temporalmente en la memoria 28 pueden
transmitirse a aparatos externos 34 por medio de la interfaz de
radio 34 para elaborar de protocolos y archivado.
En los demás casos de atornillado se procede
análogamente. De este modo siempre están garantizados los valores
nominales prefijados correctos para un momento de giro o un ángulo
de giro. Queda suprimida la identificación de tornillos y llaves
dinamométricas con valores de ajuste fijo. Además, puede
controlarse el orden correcto de los atornillados o el momento
correcto de un atornillado. Mediante el indicador 30, la llave
dinamométrica 10 señala al usuario los errores que se produzcan.
Como alternativa, los errores pueden notificarse a una central
externa por medio de la interfaz de radio 34. En este caso, la
central puede proponer al usuario el procedimiento a seguir por
medio del interfaz de radio 34 y el indicador 30.
El dispositivo 25 para determinar la posición y
la situación de la llave dinamométrica 10 funciona sin referencias
o aparatos externos caros y con una gran necesidad de
mantenimiento, como por ejemplo campos de ultrasonidos o sistemas
de vídeo. Estas referencias o aparatos externos requieren a veces
una laboriosa adaptación a nuevas piezas de trabajo. En cambio, si
se ha de realizar un adaptación a otras piezas de trabajo, los
nuevos valores nominales y las nuevas coordenadas espaciales pueden
introducirse fácilmente en la llave dinamométrica 10 por medio del
interfaz de radio 34.
Claims (11)
1. Herramienta para procesar piezas de trabajo
con detección de posición caracterizada porque en dicha
herramienta (10) está dispuesto un dispositivo (25) para la
determinación automática de la posición o situación de la
herramienta (10).
2. Herramienta para procesar piezas de trabajo
según la reivindicación 1, caracterizada porque el
dispositivo (25) para determinar la posición o situación de la
herramienta (10) contiene un sensor de aceleración (26).
3. Herramienta para procesar piezas de trabajo
según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada
porque el dispositivo (25) para determinar la posición o situación
de la herramienta (10) contiene al menos tres sensores de
aceleración (26), estando previsto cada sensor de aceleración (26)
para una dimensión espacial.
4. Herramienta para procesar piezas de trabajo
según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada
porque el dispositivo (25) para determinar la posición o situación
de la herramienta (10) contiene un dispositivo óptico (26),
presentando este dispositivo óptico una fuente luminosa cuyas
características de propagación de la luz y/o de reflexión se
utilizan para determinar la posición.
5. Herramienta para procesar piezas de trabajo
según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada
porque el dispositivo (25) para determinar la posición o situación
de la herramienta (10) contiene un dispositivo acústica (26),
presentando este dispositivo acústico una fuente de sonido cuyas
características de propagación del sonido y/o de reflexión se
utilizan para determinar la posición.
6. Herramienta para procesar piezas de trabajo
según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada
porque la herramienta (10) está configurada como llave
dinamométrica.
7. Herramienta para procesar piezas de trabajo
según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada
porque están previstos medios de procesamiento (24) y/o
almacenamiento (28) para procesar datos de posición generados por
el dispositivo (25) para la determinación automática de la
posición o situación de la herramienta.
8. Herramienta para procesar piezas de trabajo
según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada
porque están previstos medios de transmisión (34) para transmitir
los datos de posición a una unidad de proceso y/o unidad de
archivo externa.
9. Herramienta para procesar piezas de trabajo
según la reivindicación 8, caracterizada porque los medios
de transmisión (34) transmiten los datos de posición a través de
una conexión por radio o infrarrojos.
10. Herramienta para procesar piezas de
trabajo según una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizada porque están previstos medios (38) para
determinar una posición angular y/o una velocidad o aceleración de
la herramienta.
11. Herramienta (10) para procesar piezas de
trabajo según una de las reivindicaciones 1 a 10,
caracterizada porque están previstos medios para determinar
la aceleración de rotación y/o la velocidad de rotación.
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|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model granted | ||
| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20151126 |