ES2268231T3 - Herramienta de colocacion de fijadores perfeccionada. - Google Patents
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Abstract
Herramienta de colocación de fijadores ciegos que tiene una cara frontal (220) contra la cual un fijador ciego (14) se sostiene durante una operación de colocación, y que tiene un dispositivo de medición de carga (222) montado sobre dicha cara frontal (220) de modo que está dispuesto y comprimido entre dicha cara frontal (220) y un fijador durante dicha operación de colocación, caracterizada por el hecho de que dicha cara frontal (220) está montada sobre dicha herramienta mediante un elemento de puente (216) de manera que forma un voladizo y el dispositivo de medición de carga (222) es un film delgado piezoeléctrico.
Description
Herramienta de colocación de fijadores
perfeccionada.
La presente invención se refiere a una
herramienta de colocación perfeccionada para utilizar en la
colocación de fijadores ciegos, tales como remaches ciegos. Más en
particular, la invención está dirigida a una herramienta de
colocación teniendo medios perfeccionados y a un método de
vigilancia de la carga aplicada al fijador ciego durante el
procedimiento de colocación.
Por numerosas razones, es ampliamente deseado
durante la colocación de fijadores ciegos, como por ejemplo,
remaches ciegos, vigilar la carga que se aplica al fijador durante
la operación de colocación y comparar los valores de carga
determinados con unos valores de referencia predeterminados para
vigilar y analizar la calidad de la operación de colocación con la
finalidad de proporcionar un factor de confianza que el fijador ha
sido correctamente colocado. Esto resulta particularmente ventajoso
ya que tales fijadores ciegos se utilizan con frecuencia en
situaciones donde es difícil de confirmar visualmente la aceptación
del fijador colocado (es decir, el "lado ciego" se localiza
con frecuencia en una superficie interna de una caja o recipiente
cerrado que no puede ser visto por el operario).
Las herramientas de colocación convencionales
para su uso con fijadores ciegos trabajan con el principio de
proporcionar una superficie final frontal de una herramienta de
colocación que impida que el tramo de muesca del fijador ciego y un
vástago de mandrino del fijador ciego atraviesen para acoplarse
mediante un juego de mordazas de arrastre por el cual dichas
mordazas de arrastre son conducidas hacia el interior de la
herramienta de colocación para ejercer una fuerza de desplazamiento
o fuerza de colocación sobre el vástago de mandrino para conducir de
forma efectiva un cabezal de mandrino al cuerpo del fijador para
deformar el extremo libre del fijador con una superficie de trabajo
apropiada. Con frecuencia, se utiliza una fuerza hidráulica o
neumática para realizar el desplazamiento de las mordazas de
arrastre y la medición de la fuerza aplicada al vástago de mandrino
se determina mediante el análisis de la presión aplicada por el
fluido hidráulico o neumático, habitualmente vía un transductor de
presión, utilizado para accionar un pistón uniforme acoplado a tales
mordazas. La anterior Patente Europea nº EP 0 738 8551 del
solicitante describe dicho sistema de medición de carga convencional
para una herramienta de colocación de remaches ciegos.
También es conocido el uso de extensómetros
interconectados entre el cuerpo de la herramienta y las mordazas de
colocación para medir de nuevo la carga ejercida sobre el fijador
dependiendo del desplazamiento de las propias mordazas.
Mientras resulta altamente efectiva la
determinación de la carga transferida desde las mordazas de
colocación de tales herramientas de colocación de remaches
convencionales hacia el mandrino de este fijador durante la
operación de colocación, estos tipos de sistemas de medición de
carga existentes son altamente complejos y requieren el
posicionamiento internamente cuidadoso de la herramienta de
colocación de remaches, haciendo la fabricación de tales
herramientas difícil y la reparación y substitución de los
dispositivos de medición dañados o desgastados extremadamente
difícil.
Además, en la patente DE 44 01 134A se describe
un método para vigilar la operación de colocación de un fijador
ciego, en el que se dispone un sensor de medición de fuerza en el
extremo frontal de la herramienta de colocación de tal manera que se
mide la fuerza contraria que tiene lugar en el cabezal de colocación
durante la operación de colocación. Además de la medición de la
fuerza contraria, se mide el desplazamiento del mandrino durante la
operación de colocación. La fuerza medida y las curvas de
desplazamiento se comparan seguidamente con las curvas
predeterminadas que se almacenan en una base de datos.
Es por lo tanto un objeto de la presente
invención proporcionar una herramienta para la colocación de
fijadores ciegos que tiene un dispositivo de medición de carga
perfeccionado que solventa los problemas anteriormente mencionados
de una forma efectiva y simple en costes.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona ahora una herramienta de colocación de fijadores ciegos
que tiene una cara del extremo frontal contra la cual un fijador
ciego se mantiene durante una operación de colocación, y teniendo el
dispositivo de medición de carga montado en dicha cara del extremo
frontal de manera que esté dispuesto y comprimido entre dicha cara
del extremo frontal y un fijador durante dicha operación de
colocación, en el que dicha cara del extremo frontal está montada
sobre dicha herramienta mediante un elemento de puente de modo que
forma un voladizo y el dispositivo de medición de carga es un film
delgado piezoeléctrico. De esta manera, la fuerza de compresión
ejercida por el fijador sobre el dispositivo de medición de carga
generará una señal de baja tensión indicativa de la carga que se
ejerce sobre éste durante la operación de colocación.
Preferentemente, el dispositivo de medición de
carga comprenderá un generador piezoeléctrico que se dobla que está
firmemente montado sobre la cara frontal, en el que la deformación
por flexión del generador, resultante de la deformación por flexión
del voladizo, generará una señal eléctrica de baja tensión.
Preferentemente, la cara frontal de la
herramienta de colocación tendrá una abertura central pasante
proporcionando comunicación con el mecanismo interno de la
herramienta, siendo esta abertura coaxial con un eje longitudinal de
la herramienta de colocación y estando para recibir un mandrino del
fijador, en el que el dispositivo de medición de carga comprende
además una abertura de modo que está montado de nuevo coaxial con el
eje de la herramienta.
También es preferible que esté montada una tapa
protectora sobre una superficie o cara exterior del dispositivo de
medición para proteger el material piezoeléctrico de film delgado
del daño mecánico por el acoplamiento con el fijador.
Además y según la presente invención también se
proporciona un sistema para medir la carga ejercida sobre un fijador
ciego mediante una herramienta de colocación de fijadores durante
una operación de colocación que comprende una herramienta de
colocación, tal como se ha expuesto anteriormente, y además tiene un
circuito de control para analizar una señal de tensión del
dispositivo de medición de carga mediante un film delgado
piezoeléctrico indicativo de la carga ejercida desde el fijador.
Además, aún de acuerdo con la presente
invención, se proporciona un método para medir la carga ejercida
sobre un fijador ciego mediante una herramienta de colocación de
fijadores durante una operación de colocación comprendiendo la etapa
de posicionar un dispositivo de medición de carga entre una cara del
extremo frontal de dicha herramienta y dicho fijador, comprimiendo
dicho fijador hacia dicha cara del extremo frontal durante la
operación de colocación de manera que comprima y deforme el
dispositivo de medición de carga, midiendo una señal de tensión
creada como resultado de la deformación de dicho dispositivo de
medición de carga y analizando dicha señal indicativa de la carga
ejercida sobre dicho fijador, en el que dicho dispositivo de
medición de carga es un film delgado piezoeléctrico montado sobre
una cara del extremo frontal en voladizo de dicha herramienta de
colocación y dicha cara del extremo frontal es obligada a doblarse
mientras se aplica una fuerza de compresión, por el cual dicha
deformación de dicho film delgado piezoeléctrico comprende una
deformación por flexión para generar dicha señal.
Además se proporciona un método para determinar
una operación de colocación suelta de un a herramienta de colocación
de fijadores al medir la carga ejercida sobre un fijador ciego según
el método de la reivindicación 6, comprendiendo la etapa de
determinar la diferencia de tiempo medida entre la carga de entrada
de mandrino y la carga de colocación de mandrino de tal fijador y
compararla con un valor de la diferencia de tiempo predeterminado
indicativo de una diferencia de tiempo de colocación óptima y
generando una señal de salida en el caso que la diferencia de tiempo
medida sea mayor que la diferencia de tiempo predeterminada
indicativo de una operación de colocación suelta.
Una realización preferida de la presente
invención se describirá ahora, por medio de un ejemplo solamente con
referencia a los dibujos ilustrativos que se acompañan en los
cuales;
La figura 1 es una vista en sección transversal
esquemática de una herramienta de colocación de fijadores ciegos de
acuerdo con la presente invención; y
La figura 2 es una vista en sección transversal
esquemática aumentada del dispositivo de medición de carga de la
herramienta de colocación de la figura 1.
En referencia ahora a la figura 1, se ilustra de
forma esquematizada una herramienta convencional para la colocación
de remaches ciegos (12). Un sistema de colocación de remaches (10)
comprende la herramienta de colocación de remaches (12) para la
colocación de un remache ciego (14), un intensificador hidráulico
(16) y un circuito de control de sistema mostrado esquemáticamente
como (18). El intensificador (16) puede ser cualquiera de un número
de tales intensificadores convencionales comúnmente utilizados en la
técnica, aunque simplemente puede considerarse como una fuente de
presión de fluido para la aplicación de presión de forma controlada
a la herramienta de colocación (12) por medio del fluido hidráulico
transferido vía un conducto de conexión de fluido (22). Con
frecuencia, los intensificadores (16) de este tipo emplean una
fuente de presión, como por ejemplo aire presurizado aplicado a un
cilindro, para comprimir un aceite o fluido hidráulico para
transferir presión de fluido a la herramienta de colocación. El
fluido contenido en el intensificador (16) puede considerarse que
está en continua comunicación fluida, a través del conducto (22),
con la herramienta de colocación de remaches (12).
La herramienta (12) comprende un cuerpo alargado
ilustrado de forma general como (42) que puede ser de cualquiera de
las diversas construcciones, aunque aquí se muestra preferentemente
provisto de un mango (44). Un interruptor de disparo (46) que
acciona la herramienta (12) está montado en el mango (44) de una
forma convencional y está asociado de forma operativa con una
válvula (48).
Al igual que las herramientas de colocación de
remaches convencionales, la herramienta (12) está provista además de
un circuito de control electrónico (18) que está conectado de forma
operativa, vía cable (81) al conmutador (46), tal que el
accionamiento del conmutador (46) iniciará la operación del ciclo de
colocación de remaches de la herramienta (12) de una forma
convencional. Aquí, el circuito de control controla la operación de
la válvula asociada (48) vía cable de control (91) y controla la
operación del intensificador (16) vía el cable de control (101), de
modo que la herramienta de colocación realiza después un ciclo de
control predeterminado tal como se describirá de aquí en
adelante.
El cuerpo alargado (42) incluye una carcasa
alargada (50), que está subdividida interiormente en una cámara
frontal (54) y una cámara de cilindro hidráulico (56), en el que el
cuerpo alargado (42) incluye además un eje de arrastre (58) que
puede moverse axialmente provisto a lo largo de su eje que se
extiende longitudinalmente. Se sobrentenderá que la construcción de
la carcasa (50) es solamente una de un significante número de
variantes, donde la única característica esencial es que proporciona
un soporte para el eje de arrastre (58) y para unos medios para
desplazar axialmente este eje (58).
Un conjunto mordaza (60) está asociado de forma
operativa con un extremo frontal del eje de arrastre (58). El
conjunto mordaza (60) incluye una celda para la mordaza (62) que
tiene una superficie interior en forma de cuña abiselada (64) que
define un núcleo interno (66). Se proporciona una matriz de mordazas
divididas (68) que pueden moverse en el interior de la celda (62).
Cuando las superficies exteriores de la mordaza dividida (68) actúan
contra las superficies biseladas (64), las mordazas (68) acoplan y
agarran un vástago alargado (70) de un mandrino (72) de un remache
ciego (14). El mandrino (72) incluye también un cabezal de mandrino
(74). El mandrino (72) comprende el cabezal conformando el
componente del remache (14) que es conocido en la técnica. El
remache (14) incluye un casquillo deformable tubular (76). Pueden
emplearse una variedad de métodos para manipular el conjunto mordaza
(60) para agarrar y sostener el vástago (70) del mandrino (72),
aunque el método descrito de aquí en adelante es meramente
ilustrativo y no limita la invención.
Un extremo frontal (41) de la carcasa (50)
comprende una cara de extremo frontal (218) que tiene una abertura
central que se prolonga a través de ésta que está coaxialmente
alineada con el eje A de la herramienta de colocación (12) que tiene
una cara frontal (220) o dirigida hacia fuera que es sensiblemente
perpendicular al eje de la herramienta A, tal como es convencional
para herramientas de colocación de este tipo y soporta una muesca
(122) del remache ciego (14) de una forma convencional y que se
muestra en las figuras 1 y 2. De esta manera, el mandrino (72) se
extenderá a través de la abertura en esta placa frontal (218) y se
recibirá dentro del conjunto mordaza (60) de una forma convencional.
Esta placa frontal (218) sirve para evitar el desplazamiento axial
del casquillo deformable (76) del remache a medida que el mandrino
es conducido de izquierda a derecha por el funcionamiento de la
herramienta de colocación.
La herramienta de colocación (12) de la presente
invención se diferencia de las herramientas de colocación de la
técnica anterior por el cual una ranura (214) se extiende
transversalmente al eje A a través de la cámara frontal (54) del
cuerpo (50) dejando un puente de soporte (216) (Figura 2) conectando
la placa frontal (218) al cuerpo de la herramienta de remaches (42)
alrededor de un diámetro limitado del cuerpo (50). Preferentemente,
la sección de puente (216) puede extenderse aproximadamente hasta un
35% del diámetro del cuerpo (50). Sin embargo, se apreciará que el
puente (216) podría comprender alternativamente una pluralidad de
dedos que se extienden entre la placa frontal y el cuerpo (50), de
nuevo definiendo dichos dedos un arco máximo no mayor que el 35% del
diámetro del cuerpo. De esta manera, el puente (216) crea un
voladizo con la placa frontal (218) como se describirá más
adelante.
Un pulsador (78) está fijado en el extremo
delantero de una varilla del pulsador (80), que a su vez está
alojada en el interior de un núcleo pasante central definido en el
eje de arrastre (58). La varilla del pulsador (80) puede moverse
axialmente dentro de este núcleo pasante y está apretada, en su
extremo posterior, contra la pared trasera de la cámara del cilindro
hidráulico (56) por un muelle (84). Un muelle más débil (86) actúa
entre la misma pared y el extremo posterior del eje de arrastre
(58).
En el eje de arrastre (58) está fijado un pistón
(88) y es capaz de un movimiento axial tanto en la dirección hacia
delante como hacia atrás dentro de la cámara del cilindro hidráulico
(56). El intensificador hidráulico (16) fuerza a un fluido
presurizado (no mostrado) a través del conducto (22) a la cámara del
cilindro (56) sobre el lado delantero del pistón (88) a través de un
acceso para el fluido presurizado (90) en un lado presurizable (92)
de la cámara del cilindro hidráulico (56). Al introducir un fluido
presurizado en la cámara de ajuste para fluidos definido en el lado
presurizable (92), el pistón (88) es obligado a desplazarse hacia
atrás (de izquierda a derecha como se ve en la figura 1), provocando
que el elemento de mordaza (68) agarre y aplique una fuerza de
colocación al vástago de mandrino (70) provocándole la rotura de
forma eventual lejos del cabezal del mandrino (74) como se
describirá más adelante.
La denominación "remaches ciegos" deriva
del hecho de que dichos remaches son instalados solamente desde un
lado de una pieza a ensamblar o aplicación, el lado principal el
remache ciego (14) incluye el casquillo de remache tubular (76) que
tiene una muesca (122) en su extremo posterior, tal como se muestra
en la figura 1. El mandrino (72) tiene un vástago (70) que atraviesa
el cuerpo del remache tubular o casquillo (76) y tiene un cabezal de
mandrino ensanchado (74) formado en un extremo. Aunque no está
mostrado, el vástago del mandrino está provisto de un tramo
debilitado que tiene un punto de rotura predeterminado que romperá
cuando se aplique una suficiente carga. Esto resulta convencional
dentro del campo de la colocación de remaches ciegos y no requiere
ser comentado con mayor detalle en esta memoria. El remache (14)
está cargado en el interior de la herramienta de colocación (12),
tal como se muestra en la figura 1, y a continuación se introduce en
un orificio atravesando una pieza a ensamblar apropiada (no
mostrada) tal que el cabezal del mandrino y el extremo delantero del
casquillo (76) se proyectan a través del "lado ciego" de la
pieza a ensamblar. A continuación, se aprieta el vástago de mandrino
(70) entre las mordazas divididas (68) y es arrastrado por la
herramienta de colocación (12). A medida que se obliga al eje de
arrastre (58) hacia la parte posterior (de izquierda a derecha) por
la presión de fluido que se introduce en la cámara del cilindro
hidráulico (56) de manera que desplace el pistón (88) en función de
la resistencia del muelle más débil (86), la varilla del pulsador
(80), empujada contra el muelle más fuerte (84), resiste este
movimiento hacia atrás provocando que el pulsador (78) actúe contra
la parte posterior de la mordaza dividida (68) presionándolas contra
la superficie en forma de cuña abiselada interna cónica (64)
provocando que las mordazas se agarren al vástago de mandrino (70).
Una vez el vástago está agarrado, la mordaza dividida (68) está
completamente metida entre la superficie (64) y el vástago de
mandrino (70), la varilla del pulsador (80) se mueve hacia atrás con
el eje de arrastre (58), habiendo ahora superado la fuerza empuje de
los muelles más fuertes (84). A medida que el conjunto mordaza (60)
es llevado hacia la parte posterior mediante el movimiento del eje
de arrastre (58) (resultante de un incremento en la presión en la
cámara (56)), el cabezal (74) del remache (14) es conducido y
entrado en el casquillo (76) como es convencional en la colocación
de tales remaches ciegos. Esto es indicado como el "punto de
entrada de mandrino" y es el punto en que el casquillo (76)
empieza a deformarse a medida que se conduce el cabezal de mandrino
ensanchado hacia el interior. La presión o carga que se ejerce en
esta etapa es referida como la carga de entrada de mandrino. A
medida que el mandrino (72) sigue siendo conducido, el casquillo de
remache (76) se deforma hasta el lado ciego o secundario de la pieza
a ensamblar que es apretada y esta parte deformada del casquillo
(76) actúa como un elemento de apriete secundario, mientras la
muesca (122) se convierte en elemento de apriete principal tal que
las piezas a ensamblar son apretadas entre sí. Esto es la
combinación de los elementos de apriete principales y secundarios
que sostienen dos o más partes de una aplicación o pieza a ensamblar
conjuntamente.
El movimiento continuado hacia atrás del
conjunto mordaza (60) por el movimiento del eje de arrastre (58),
arrastra el cabezal (74) hacia el casquillo (76) provocando la
deformación máxima. Una vez el cabezal (74) alcanza el lado
secundario, se impide otro desplazamiento axial y de este modo el
mandrino (72) se rompe en el tramo de cuello previamente descrito,
siendo la fuerza aplicada en el punto de rotura referida como la
fuerza de colocación máxima (o carga), en el que el elemento de
apriete secundario se crea ahora por la combinación del cabezal (74)
ahora separado manteniéndose en el interior del casquillo deformado
(76). La presión del fluido en el interior de la cámara (56) se
libera a continuación al soltar el disparador de la herramienta de
colocación (46) y efectuando el control y desplazamiento apropiados
del intensificador hidráulico (16), por lo que tanto el eje de
arrastre (58) como la varilla del pulsador (80) son devueltos a sus
posiciones pre-acopladas por las fuerzas de empuje
de los muelles (84 y 86). Con la fuerza de las mordazas (68)
liberada, las mordazas (68) se relajan en sus posiciones
pre-acopladas y el vástago (70) es liberado y
desechado. La herramienta (12) está a continuación lista para
repetir este ciclo de colocación de remaches.
Además, y para finalidades ilustrativas, la
herramienta de colocación (12) de la figura 1 se muestra
comprendiendo un transductor de presión convencional (99) montado
dentro de la cámara de cilindro hidráulico (56) para medir la
presión de fluido hidráulico aplicada al pistón (88) y proporciona
una señal de salida eléctrica indicativa de la presión detectada,
vía cable de control (83) a ser medida pro el circuito de control
(18) que es capaz de convertir dicha señal de salida en una medición
de presión. Ya que el área de pistón (88) es constante esta medición
de presión será entonces indicio de la fuerza que se transmite a
través de las mordazas al vástago de mandrino (72). Esto son medios
convencionales para medir la fuerza de colocación que se aplica
durante la operación de colocación de remaches. Habitualmente, el
circuito de control de sistema (18) empleará un circuito de
preparación adecuado para convertir una señal análoga en una señal
digital que seguidamente puede pasarse a través de un circuito
amplificador adecuado para vigilar la señal durante el ciclo de
remachado o, de forma alternativa, realizar un muestreo en
intervalos de tiempo predeterminados. Sin embargo, como se apreciará
a partir de la figura 1, el transductor (99) debe situarse
internamente en la herramienta de colocación de remaches (12)
añadiendo al complejo proceso de fabricación de montaje dicha
herramienta y realizando reparaciones o substituciones de dichos
transductores de medición.
En referencia ahora a la figura 2, se muestran
los medios de medición de carga perfeccionados, en el que puede
utilizarse un dispositivo piezoeléctrico para medir directamente la
carga aplicada al remache ciego durante la operación de
colocación.
Como se ha descrito previamente, el extremo
frontal del cuerpo alargado (42), en la zona del conjunto mordaza
(68) de la herramienta de colocación, está provista de una ranura
adicional (214) para acabar formando un puente de soporte (216)
conectando el cuerpo (42) con la placa del extremo alejado (218) que
se acopla y soporta la muesca del cuerpo del remache (122) durante
la operación de colocación del remache (tal como se muestra). Este
puente de soporte (216) y la placa del extremo (218) crean un
voladizo que tiene montado en su cara frontal (220) o dirigida hacia
fuera un dispositivo indicador de carga con film delgado
piezoeléctrico (222) que está unido por medios de unión químicos,
como por ejemplo, un adhesivo con dos partes de epoxi o un adhesivo
con una parte de cianoacrilato para montarse firmemente sobre éste.
Además, una almohadilla protectora (224) está unida a la superficie
exterior del dispositivo indicador de carga con un film delgado
piezoeléctrico que protege el dispositivo indicador de carga con
film delgado de daños mecánicos mediante el acoplamiento con la
muesca del remache (122).
El vástago de mandrino del remache (70)
atraviesa una abertura central coaxial en una cara del extremo en
voladizo (218), cuya abertura también se extiende coaxialmente a
través del dispositivo piezoeléctrico y la almohadilla protectora,
de modo que se acoplan mediante las mordazas de colocación (68) de
la herramienta (210). De esta manera, se apreciará que la única
diferencia significante en la estructura mecánica de esta
herramienta de colocación en comparación con las herramientas de
colocación de la técnica anterior es que la cara del final está
ahora en voladizo a diferencia de estar rígidamente soportada en el
cuerpo alargado (42).
Mientras se aplica la carga al vástago (70) del
mandrino, esta carga será transmitida, vía el cabezal del mandrino
(74) y a través del cuerpo del remache (76) y la muesca (122) hacia
la placa del extremo frontal (218) que, a su vez, provocará que la
cara frontal en voladizo (218) se doble alrededor del puente de
soporte (216) por lo que, cuanto mayor sea la carga aplicada en un
punto mayor se doblará el voladizo. También se apreciará que, ya que
esta cara exterior del voladizo está doblada, la superficie está en
tensión y, en consecuencia, esta tendencia de incremento de longitud
se aplicará también al dispositivo piezoeléctrico firmemente unido.
El incremento en tensión y la posterior deformación del dispositivo
piezoeléctrico está directamente relacionada con la cantidad de
tensión inducida en el voladizo y de este modo, se convierte
directamente en electricidad de baja tensión que puede ser recibida
por el circuito de control de sistema (18) vía cables apropiados
(83a).
La señal eléctrica resultante del dispositivo
indicador de carga piezoeléctrico (222) puede a continuación
analizarse por el circuito de control de una manera convencional
para proporcionar una señal directa indicativo de la carga que se
aplica al vástago de mandrino (72).
Los dispositivos indicadores de carga con film
delgado piezoeléctrico son bien entendidos en la técnica y
comprenden una variedad de diseños diferentes. De forma específica,
en la realización aquí descrita el dispositivo indicador de carga
con film delgado piezoeléctrico puede comprender un generador
piezoeléctrico de dos capas que comprende un elemento de dos capas
laminadas de manera que, cuando la fuerza mecánica aplicada provoca
que se doble el voladizo, el elemento polarizado de doble capa del
dispositivo piezoeléctrico también se dobla, por lo que una capa
está presionada y la otra está estirada de modo que la carga se
desarrolla a través de cada capa en un esfuerzo de contrarrestar las
tensiones impuestas y es esta carga que es posteriormente detectada
y analizada por el circuito de control. Sin embargo, ya que esta
tecnología se considera común y ampliamente comprendida, los
detalles específicos de la operación de los dispositivos sensibles a
la carga piezoeléctricos de este tipo no se describirán con mayor
detalle aquí salvo para comprender que la señal de baja tensión está
generada tras la deformación de dicho material bajo una carga
aplicada, cuya tensión es indicio de la carga posteriormente
aplicada.
El circuito de control puede posteriormente
calibrarse de modo que analiza y convierte la señal de salida medida
del dispositivo piezoeléctrico para producir una medición exacta de
la carga aplicada al vástago de mandrino, o simplemente indicar una
señal no calibrada que es indicio del cambio de carga aplicada
durante el ciclo de colocación del remache. Esta señal no calibrada
tendrá interés específico por lo que se analiza el procedimiento de
colocación de remaches por la consideración del tiempo de colocación
entre diversos picos y valles en una carga continua en contra de la
curva de medición de tiempo, de manera que este valor específico de
la carga aplicada no es esencial para la determinación de la calidad
del remache colocado. Sin embargo, en otras operaciones, se
requieren los valores de carga de forma concreta y de este modo será
necesario calibrar el circuito de control en consecuencia. De forma
concreta, durante una operación de colocación de remaches la carga
aplicada al vástago de mandrino se incrementará inicialmente hasta
tal punto que la cabeza del mandrino ejerce la suficiente fuerza
para efectuar la deformación del cuerpo cilíndrico del remache y
puede ser conducido al interior. Durante esta etapa de deformación,
se reduce la carga ejercida sobre el vástago del mandrino hasta tal
punto que la resistencia adicional al desplazamiento del cabezal del
mandrino resulta de la compresión del cuerpo de remache contra la
pieza a trabajar por lo que existe un incremento posterior gradual
de la carga sobre el vástago de remache hasta que el mandrino se
rompe de una forma convencional. Dichas cargas son fácilmente
medidas por el usuario de dichos dispositivos de carga con film
delgado piezoeléctrico.
Este tipo de dispositivo de medición de carga
tiene una aplicación específica beneficiosa en la vigilancia de una
operación de colocación de remaches "colocados sueltos" por lo
que la herramienta de colocación de remaches puede operarse
inadvertidamente lejos de la pieza a trabajar de modo que se coloque
de forma efectiva el remache en el aire suelto. Durante una
operación de colocación de remaches convencional, como se ha
expuesto anteriormente, la carga ejercida sobre un mandrino de
remache se incrementará gradualmente hasta tal punto que el cabezal
de mandrino es conducido al cuerpo de remache seguido de una caída
posterior de la carga determinada, resultante de la resistencia
disminuida por el cuerpo de remache deformado. Posteriormente, el
cuerpo de remache deformado se acoplará a la parte posterior de una
pieza a trabajar en la que el remache está siendo colocado, evitando
así la deformación continua y de este modo incrementando la
resistencia al desplazamiento del mandrino y un incremento en el
valor de la carga aplicada al remache por la herramienta de
colocación hasta tal momento que el mandrino se rompe y la carga
aplicada a continuación decrece rápidamente. Como es bien
comprendido, dichas mediciones de carga producen un perfil de carga
convencional para el remache y se ha determinado que la diferencia
de tiempo entre el primer pico de carga, (representativo del valor
de carga de entrada del remache), y el segundo, pico de carga de
colocación, (igual a la carga en el que el mandrino se rompe)
permanece sensiblemente constante para un diseño particular de
remache cuando se aplica a una pieza a trabajar particular. También
se sobreentiende que si el remache está "colocado de forma
suelta" de manera que esté colocado distante a la pieza a
manipular, entonces la etapa de deformación del cuerpo del remache
es más larga, ya que no es detenido por el acoplamiento con la parte
posterior de la pieza a trabajar. En esta situación, el tiempo de
colocación del remache (el tiempo tomado hasta que el mandrino es
obligado a romperse) se llevará a cabo en un periodo de tiempo mayor
del esperado cuando el remache es colocado en una pieza a trabajar
conocida. De este modo, se utilizan los dispositivos de medición de
carga de film delgado, como se ha expuesto anteriormente, para medir
una señal indicativa de la carga que se aplica a un mandrino y
analizar esa señal como una función de tiempo para determinar la
diferencia de tiempo entre los dos picos medidos de dicha curva de
carga que producirá un valor diferencial de tiempo que puede
compararse con un valor predeterminado (que es indicativo de un
procedimiento de colocación aceptable de un tipo particular de
remache en una pieza a trabajar conocida), para determinar si la
diferencia de tiempo medida es mayor que la diferencia de tiempo
predeterminada. En el caso que tal diferencia de tiempo sea mayor
que el valor predeterminado, esto va a ser considerado indicativo de
una operación de "colocación suelta" y podría generarse una
alarma apropiada o señal de rechazo mediante un circuito de control
apropiado indicativo de una operación de "colocado suelto" para
avisar al operario o crear una entrada en un trozo de la herramienta
de colocación como sea más apropiado.
Mientras que la presente invención se ha
descrito en referencia a un remache ciego convencional, se
sobrentendería que este tipo de configuración de detectores es
igualmente aplicable a otros tipos de fijadores ciegos que requieren
la deformación mecánica (o apriete) del fijador contra un tramo
final de una herramienta de colocación por lo que dicha compresión
entre el fijador y la herramienta de colocación puede así mesurarse
mediante la colocación de un dispositivo piezoeléctrico apropiado
del tipo descrito en esta memoria.
Claims (7)
1. Herramienta de colocación de fijadores ciegos
que tiene una cara frontal (220) contra la cual un fijador ciego
(14) se sostiene durante una operación de colocación, y que tiene un
dispositivo de medición de carga (222) montado sobre dicha cara
frontal (220) de modo que está dispuesto y comprimido entre dicha
cara frontal (220) y un fijador durante dicha operación de
colocación, caracterizada por el hecho de que dicha cara
frontal (220) está montada sobre dicha herramienta mediante un
elemento de puente (216) de manera que forma un voladizo y el
dispositivo de medición de carga (222) es un film delgado
piezoeléctrico.
2. Herramienta de colocación según la
reivindicación 1, en el que dicho dispositivo de medición de carga
(222) comprende un generador piezoeléctrico que se dobla firmemente
montado sobre dicha cara frontal (220), en el que la deformación por
flexión de dicho generador genera una señal eléctrica de baja
tensión.
3. Herramienta de colocación según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la cara frontal (220)
tiene una abertura central pasante en comunicación con dicho
mecanismo interno de dicha herramienta, cuya abertura es coaxial con
un eje longitudinal de dicha herramienta de colocación (12) para
recibir un mandrino (72) de dicho fijador (14), y dicho dispositivo
de medición de carga (222) comprende también una abertura de manera
que está montado coaxial con dicho eje de la herramienta.
4. Herramienta de colocación según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que comprende además una tapa
protectora (224) montada sobre una cara externa de dicho dispositivo
de medición (222).
5. Sistema para medir la carga ejercida sobre un
fijador ciego (14) mediante una herramienta de colocación de
fijadores (12) durante una operación de colocación, que comprende
una herramienta de colocación como la reivindicada en cualquiera de
las reivindicaciones anteriores y un circuito de control (18) para
analizar una salida de tensión de dicho dispositivo de medición de
carga con film delgado piezoeléctrico (222) indicativo de la carga
ejercida sobre dicho fijador (14).
6. Método para medir la carga ejercida sobre un
fijador ciego (14) mediante una herramienta de colocación de
fijadores (12) durante una operación de colocación que comprende la
etapa de posicionar un dispositivo de medición de carga (222) entre
una cara frontal (220) de dicha herramienta (12) y dicho fijador
(14), comprimiendo dicho fijador (14) hacia dicha cara frontal (220)
durante la operación de colocación de manera que comprime y deforma
el dispositivo de medición de carga (222), midiendo una señal de
tensión creada como resultado de la deformación de dicho dispositivo
de medición de carga (222) y analizar dicha señal indicativa de la
carga ejercida sobre dicho fijador (14), caracterizado por el
hecho de que dicho dispositivo de medición de carga (222) es un film
delgado piezoeléctrico montado sobre una cara frontal en voladizo
(220) de dicha herramienta de colocación (12) y dicha cara frontal
(220) es forzada a doblarse a medida que se aplica una fuerza de
compresión, por lo que dicha deformación del film delgado
piezoeléctrico comprende una deformación por flexión para generar
dicha señal.
7. Método para determinar una operación de
colocación libre de una herramienta de colocación de fijadores (12)
al medir la carga ejercida sobre un fijador ciego (14) de acuerdo
con el método de la reivindicación 6, comprendiendo la etapa de
determinar la diferencia de tiempo medida entre la carga de entrada
de mandrino y la carga de colocación de mandrino de dicho fijador y
compararla con un valor diferencial de tiempo predeterminado
indicativo de una diferencia de tiempo de colocación óptima y
generar una señal de salida en el caso que la diferencia de tiempo
medida sea mayor que la diferencia de tiempo predeterminado
indicativo de una operación de colocación libre.
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