ITMI20102204A1

ITMI20102204A1 - Apparecchiatura per chiave dinamometrica con misurazione dell'angolo di serraggio

Info

Publication number: ITMI20102204A1
Application number: IT002204A
Authority: IT
Inventors: Roberto Boccellato
Original assignee: Scs Concept Italia S R L
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-05-27
Also published as: WO2012069936A1

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una chiave dinamometrica dotata di misura dell’angolo di serraggio, per il serraggio di viti, bulloni e simili, in particolare per il serraggio manuale.

Le chiavi dinamometriche sono largamente impiegate nel campo dei montaggi industriali quando è necessario garantire una coppia di serraggio precisa degli elementi di collegamento. Tali chiavi possono essere completamente meccaniche o avere un sistema di misura elettronico. In tal caso la coppia può essere letta, per esempio, su un display e/o può essere presente un avvisatore acustico per avvertire dell’ avvenuto raggiungimento di una coppia prefissata.

È possibile che, a causa di errori o difetti dei componenti, come difetti di lavorazione della vite o della sede, incollature, per esempio dovute a vernici o sporco, presenza di corpi estranei, errori di montaggio, filetti spanati o altro, il raggiungimento della coppia prefissata non sia indicativa di un serraggio efficace. Date anche le condizioni di lavoro, che richiedono un rispetto dei tempi di montaggio, tali inconvenienti verrebbero difficilmente rilevati dall’operatore, dal che possono derivare situazioni di rischio notevoli. Per ovviare a tale problema le più moderne chiavi sono dotate di misurazione dell’angolo di serraggio. Viene in pratica misurata la rotazione effettuata a partire da quando la coppia misurata supera una certa soglia fino al raggiungimento della coppia prefissata. Questo riduce i rischi di un serraggio inefficace. A tal fine, al dispositivo di misurazione della coppia è associato un giroscopio elettronico, capace di rilevare una velocità di rotazione intorno all’asse di serraggio. Integrando la velocità di rotazione nel tempo in cui si misurano i valori della coppia nell 'intervallo sopra descritto, si ottiene l’angolo di serraggio che può essere utilizzato per valutare la adeguatezza della manovra. Tale valutazione può essere fatta in automatico da parte dell’apparecchiatura secondo opportune logiche preimpostate, in modo da fornire un segnale, per esempio acustico ad operazione avvenuta con successo o di errore a seconda dei casi, oppure i valori rilevati possono essere mostrati su un display per essere valutati dall’operatore.

I giroscopi di tipo elettronico impiegabili per apparecchi del genere descritto sopra forniscono in genere un segnale lordo che è la somma di un segnale di tara, fornito quando la velocità di rotazione è nulla, a chiave ferma, e di un segnale proporzionale alla velocità di rotazione effettiva. Si parla anche di velocità angolare di tara. All’accensione dell’apparecchiatura, che va effettuata a chiave ferma, o a comando dell’operatore, l’apparecchiatura rileva il segnale di tara, che viene poi sottratto al segnale lordo durante l’utilizzo della chiave, in modo da ottenere il segnale proporzionale alla velocità angolare da integrare nel modo sopra delineato.

Tuttavia, il segnale di tara è in genere variabile nel tempo, ed è, in particolare sensibile in maniera rilevante alla temperatura del dispositivo, come mostrato in figura 1 che fornisce un esempio di curva del segnale di tara di un giroscopio elettronico in funzione della temperatura. A causa del calore generato dal dispositivo elettronico, la temperatura di esso varia in generale a partire dall’accensione fino a portarsi ad un valore di equilibrio, più o meno costante, salvo perturbazioni dovute alla temperatura ambiente o altro. Possono essere necessari parecchi minuti perché ciò si verifichi. Questo renderebbe necessario effettuare più volte la taratura almeno nei primi minuti dall’accensione. Se questo è ragionevole aspettarselo nel corso di prove di laboratorio, nel caso di impiego in cantiere o in officina o su impianti, è spesso impossibile dato l’uso continuato della chiave e dalla difficoltà per l’operatore di posare la chiave ogni volta in posizione sufficientemente stabile per garantirne Γ immobilità. Ne consegue che il segnale di tara rilevato una volta per tutte ed utilizzato durante l’utilizzo, non è sempre sufficientemente preciso, rendendo i risultati non del tutto soddisfacenti, a meno di non accettare notevoli allungamenti dei tempi di operazione e scomodità notevole per l’operatore, con possibili errori.

I problemi sopra delineati sono stati ora risolti, secondo la presente invenzione, da una apparecchiatura atta ad essere applicata ad una chiave dinamometrica per il serraggio di elementi di collegamento come viti, dadi o simili, comprendente un giroscopio elettronico, un sensore di temperatura, una unità logica atta ad elaborare i dati rilevati dal giroscopio e dal sensore.

In particolare l’unità è atta ad elaborare i dati provenienti dal sensore secondo una logica prestabilita. L’unità è anche atta ad elaborare dati provenienti da un trasduttore di coppia opportunamente montato sulla chiave.

Secondo un aspetto preferito l’unità è programmabile, in modo da poter variare le logiche di funzionamento in fase di calibrazione.

L’invenzione riguarda anche una chiave dinamometrica dotata di un trasduttore di coppia atto a fornire un segnale funzione della coppia applicata ad un elemento di collegamento ed un’apparecchiatura come sopra definita.

L’invenzione riguarda anche un metodo di serraggio di elementi di collegamento mediante chiave comprendente le seguenti operazioni: rilevamento della coppia applicata dalla chiave a detto elemento; rilevamento di un segnale da un giroscopio elettronico applicato a detta chiave;

rilevamento di una temperatura correlata alla temperatura a cui è soggetto detto giroscopio misurata da un apposito sensore montato su detta chiave;

elaborazione di detto segnale da detto giroscopio in base a detta temperatura;

integrazione nel tempo di detto segnale elaborato per un intervallo determinato in base alla coppia rilevata.

Il metodo può comprendere la produzione di una segnalazione, per esempio un segnale visivo o acustico, relativa al completamento di un serraggio secondo criteri prestabiliti e\o una segnalazione di errore, a seconda di come opportuno.

L’invenzione verrà ora meglio illustrata mediante la descrizione di una forma realizzativa preferita, fornita a puro titolo di esempio non limitativo, con l’ausilio delle figure allegate di cui:

la figura 1 (già discussa) mostra l’andamento qualitativo del segnale di tara fornito da un giroscopio elettronico in funzione della temperatura;

la figura 2 rappresenta schematicamente una chiave secondo la presente invenzione.

La chiave dinamometrica può essere realizzata in modo analogo alle chiavi esistenti dotate di giroscopio elettronico e sistema di gestione integrato, salvo che per quello che riguarda le modifiche viste sopra. Con riferimento alla figura 2, è rappresentata una chiave per il serraggio manuale di viti o bulloni, avente una sede 1 atta ad accogliere e girare la testa della vite o del bullone. Come di consueto, se desiderato è possibile che la sede comprenda una boccola intercambiabile per poter utilizzare la chiave con differenti formati di vite o bullone. Tra la sede ed il braccio 2 è montato un trasduttore capace di dare un segnale in funzione della coppia a cui è sottoposto. La chiave può essere dotata di un’impugnatura 4 ed un corpo 3 in cui è alloggiata un’apparecchiatura comprendente un giroscopio elettronico atto a misurare una velocità angolare intorno all’asse di rotazione della vite o bullone, un sensore di temperatura atto a rilevare una temperatura indicativa di quella a cui è sottoposto il giroscopio; il sensore può essere integrato nel giroscopio stesso, o essere posto in posizione opportuna. Può essere un sensore di qualunque tipo opportuno, preferibilmente atto a fornire un segnale di tipo elettrico, per esempio un sensore a resistenza. L’apparecchiatura comprende anche una unità logica, per esempio un processore di tipo opportuno, preferibilmente programmabile e dotato di memoria di tipo opportuno. L’unità logica è collegata in modo opportuno al trasduttore, al sensore ed al giroscopio. L’apparecchiatura può comprendere un display 5 per visualizzare dati ed emettitori di segnali sonori. Il funzionamento dell’ apparecchiatura è analogo a quello di apparecchiature secondo l’arte nota, eccetto per il fatto che il segnale di taratura, che viene sottratto (sottrazione algebrica) dal segnale lordo proveniente dal giroscopio, operazione che può essere effettuata dall’unità logica, è determinato in base alla temperatura rilevata dal sensore, in base ad una logica preimpostata, per esempio una funzione che assegna un valore del segnale di tara ad un valore di temperatura. Tale funzione o logica può essere un dato fisso costruttivo dell’unità logica, per esempio può essere una memoria non modificabile, o, preferibilmente, può essere memorizzata in una memoria che può essere modificata, per esempio durante una calibrazione periodica dell’ apparecchiatura, che può essere effettuata ogni qualche mese, secondo le esigenze. Secondo un aspetto preferito, l’unità logica possiede una funzionalità di calibrazione che può essere attivata, in cui memorizza coppie costituite da un valore del segnale proveniente dal giroscopio con il valore del segnale contemporaneamente proveniente dal sensore di temperatura. Effettuando la calibrazione mantenendo ferma l’apparecchiatura e variando la temperatura in modo opportuno entro un intervallo di interesse è possibile memorizzare un numero opportuno di coppie tale da permettere di associare ad ogni temperatura un valore del segnale di tara sufficientemente preciso, da utilizzare durante il funzionamento. Tali coppie di valori memorizzate ed elaborate in forma opportuna potranno servire fino alla successiva calibrazione del sistema. In tal modo, non è nemmeno necessaria una taratura all’accensione o più frequente durante l’impiego della chiave. Questo elimina gli inconvenienti dovuti alla variazione di temperatura del giroscopio generata sia dal funzionamento dello stesso sia da variazioni di origine esterna, ed anche la possibilità di errori sistematici dovuti a distrazione dell’operatore che può non aver tenuto la chiave ferma durante l’accensione o la taratura. È comunque possibile una verifica della calibrazione, per esempio se può essere visualizzato un valore istantaneo della velocità angolare sul display tenendo ferma la chiave, oppure con una apposita funzione dell’ apparecchiatura.

Possono completare Γ apparecchiatura batterie, connettori, per esempio per la ricarica delle batterie, a seconda del tipo o anche porte di connessione per poter permettere la connessione dell’ apparecchiatura ad altri macchinari come computer o visualizzatori, per esempio per operazioni di verifica, diagnosi o scambio di dati. Possono essere previsti comandi manuali, ad esempio tasti, sia per l’accensione che l’attivazione delle varie funzioni, sia, se desiderato per Γ immissione manuale di dati.

Si è trovato che risultati soddisfacenti, con i giroscopi elettronici di tipo comunemente impiegato nel ramo, possono essere ottenuti con la calibrazione come visto sopra, ad apparecchiatura ferma. Tuttavia non è escluso realizzare apparecchiature in grado di memorizzare ed utilizzare logiche più complesse, con maggior numero di variabili, per esempio con curve di taratura fatte a velocità angolari diverse, impiegando ovviamente opportuni macchinari di laboratorio.

Come detto, per quanto riguarda la misura dell’angolo di serraggio, in base alla velocità angolare effettiva ed ai dati di coppia misurati grazie al trasduttore, e per la visualizzazione o notifica dei dati all’operatore, l’apparecchiatura può funzionare in modo analogo a quelle dell’arte nota, prive del sensore di temperatura.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura atta ad essere applicata ad una chiave dinamometrica per il serraggio di elementi di collegamento come viti, dadi o simili, comprendente un giroscopio elettronico, un sensore di temperatura, una unità logica atta ad elaborare i dati rilevati dal giroscopio e dal sensore.
2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità è atta ad elaborare un segnale proveniente dal giroscopio in funzione della temperatura rilevata dal sensore.
3. Apparecchiatura secondo qualsiasi rivendicazione precedente, in cui detta unità è dotata di memoria programmabile ed è atta ad elaborare i dati provenienti dal sensore secondo una logica memorizzata.
4. Apparecchiatura secondo qualsiasi rivendicazione precedente atta ad elaborare dati provenienti da un trasduttore di coppia opportunamente montato sulla chiave.
5. Apparecchiatura secondo qualsiasi rivendicazione precedente in cui detta unità è dotata di funzione di calibrazione in cui l’unità può memorizzare valori di un segnale proveniente dal giroscopio.
6. Chiave dinamometrica dotata di un trasduttore di coppia atto a fornire un segnale funzione della coppia applicata ad un elemento di collegamento ed un’apparecchiatura econdo qualsiasi rivendicazione precedente.
7. Metodo di serraggio di elementi di collegamento mediante chiave comprendente le seguenti operazioni: rilevamento della coppia applicata dalla chiave a detto elemento; rilevamento di un segnale da un giroscopio elettronico applicato a detta chiave; rilevamento di una temperatura correlata alla temperatura a cui è soggetto detto giroscopio misurata da un apposito sensore montato su detta chiave; elaborazione di detto segnale da detto giroscopio in base a detta temperatura; integrazione nel tempo di detto segnale elaborato per un intervallo determinato in base alla coppia rilevata.
8. Metodo secondo la rivendicazione 7 in cui detta elaborazione consiste nella sottrazione da un segnale lordo proveniente da giroscopio di un segnale di tara associato a detta temperatura secondo una logica predefinita.
9. Metodo secondo la rivendicazione 7 o 8 in cui viene emesso un segnale visivo o sonoro da un’apposita apparecchiatura, relativo all’ esito di un’operazione di serraggio.