ES2688471B2 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales - Google Patents
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Description
DESCRIPCION
Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales La presente memoria descriptiva se refiere, como su tttulo indica, a una herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales que permite mediante una pluralidad de elementos retractiles un agarre automatico de la herramienta sobre la cabeza de la pinza temporal, sin necesidad de ningun giro de dicha herramienta con respecto a dicha cabeza, y mediante unos cuerpos de amarre, bloqueables internamente mediante unas empujadores de bloqueo, se consigue una alta fuerza de retencion y extraccion, que propicia la eliminacion del riesgo de que la pinza escape de la herramienta.
Campo de la invencion
La invencion se refiere al campo de la utilizacion de pinzas temporales, dentro del area de ensamblaje o preensamblaje, especialmente en la industria aeronautica.
Estado del Arte
Las pinzas temporales, tambien conocidas como fijaciones temporales, remaches temporales, “single side temporary fasteners SSTF” o simplemente “temporary fasteners” son ampliamente utilizadas para mantener diferentes piezas de los ensamblajes aeronauticos juntas. Se utilizan habitualmente para poder fijar una pieza con otra en la posicion correcta durante operaciones de mecanizado. Al mismo tiempo ejercen la funcion de mantener las placas totalmente pegadas, de tal forma que, en su posterior taladrado, se evite la introduccion de virutas entre las capas, e incluso el centraje de agujeros de las distintas placas.
Estos ensamblajes finalmente acaban remachados con remaches definitivos en vez de temporales. Antiguamente en funcion de los procesos se utilizaban remaches temporales no desmontables, y luego se destrrnan para la implantacion de los definitivos. Este metodo es caro y costoso, por tanto ultimamente se utilizan remaches temporales, que presentan la ventaja de ser reutilizables.
Estas son sus funciones principales, aunque en funcion de los procesos productivos puede variar mucho el tipo de pinza requerido y la cantidad de estas a utilizar.
La morfologfa de estos mecanismos, se basa en un cuerpo exterior y otro interior. Manteniendo fijo el cuerpo exterior, y girando el interior se consigue que la pinza pase de su estado relajado (Pinza abierta) , en el cual no pinza el ensamblaje, al estado de trabajo (Pinza cerrada) en el cual pinza al ensamblaje. Los cuerpos exteriores e interiores disponen de algun tipo de forma spline, hexagonal, torx, muescas, cualquier forma que permita traccionar el giro. Asf mismo el cuerpo exterior dispone de un canal radial, el cual facilita su fijacion axial a la herramienta de manipulacion, insercion y extraccion de los remaches.
Antecedentes de la invencion
Existen varias patentes relacionadas con esta tecnologfa. Por ejemplo, la patente US2010308171 “Method of Manufacturing Aircraft Using Temporary Fasteners" describe el procedimiento de ensamblaje o fijacion que utiliza este tipo de fijaciones temporales, pero sin especificar ningun tipo de herramienta concreta para su aplicacion, ademas de que, por el diseno de la pinza temporal, es diffcilmente automatizable tanto para la instalacion como para la extraccion.
Otros documentos describen distintas variantes de realizacion de las fijaciones temporales, como por ejemplo encontramos en las patentes WO2009115691 “Reusable temporay fastening device for preassembling at least two previously perforated structural members", ES2388956 “Grapa de sujecion de tornillo y su utilizacion para la sujecion temporal de una rejilla de perforacion sobre elementos que hay que ensamblaT, EP2458232 “Organo de fijacion con cavidad en un extremo en una parte terminal fileteada, elemento macho, herramienta de maniobra y calibre que comprende un elemento macho de este tipo", WO2015091335 “Temporary fastener’, EP3108148 “One piece screws for, and methods for making and using, blind side fasteneres and systems with free spin feature” o US2013039716 “ Temporary fasteners".
Asimismo son conocidas algunas patentes que describen herramientas espedficas para fijaciones temporales, tal y como se encuentra recogido en WO2014187821 “Devide for applying temporay fasteners”, EP2669051 - “ Family of temporary fasteners and device for applying such fasteners” y WO20l3l20156 “Tool for semiautomatic application and removal of multiple temporary fasteners”, aunque todas ellas tienen algunos problemas de uso que detallamos a continuacion.
La utilizacion de estas herramientas y fijaciones temporales conocidas debena requerir teoricamente una fuerza casi nula para su extraccion axial, pero los resultados experimentales y la experiencia muestran que esto no es asu Dependiendo del proceso este esfuerzo puede llegar a estar comprendido entre cero y unos 500 Newtons. Sin embargo se dan casos reiterados en que no se puede extraer la pinza con esta fuerza. Lo que hace que este esfuerzo pueda ser mayor es el alabeo o deformacion y el desplazamiento relativo que pueden sufrir las piezas sujetas por las uniones temporales entre el momento de insertar la pinza temporal y el momento de extraerla. Habitualmente el momento en el que se inserta la pinza es cuando se taladran unos pocos agujeros en las placas del ensamblaje, para poder sujetarlas y proceder al taladrado automatico del resto de agujeros. El taladrado automatico se suele llevar a cabo en una estacion diferente de la de insercion de las pinzas temporales. En el movimiento del ensamblaje premontado de una estacion a otra, o la rotacion del mismo, puede ocurrir que estas placas se deslicen levemente entre sf, lo suficiente para aprisionar radialmente el vastago de las pinzas. En este proceso es donde surge la necesidad de extraer las pinzas con fuerza elevada. Se ha determinado que, por esfuerzos maximos soportados por el avion, o el material de las placas, en muchos casos no es posible extraer las pinzas con toda la fuerza que se desee, o que sea necesaria en cada caso.
Algunas de las boquillas existentes actualmente, disponen habitualmente de un hexagono hembra, y el remache de una cabeza en hexagono macho, por tanto cuando la hembra se aproxima al macho, hay muchas ocasiones en las cuales no encajan a la primera. Para que encajen, el cuerpo de la herramienta dispone de una ranura helicoidal y la boquilla de un pasador que desliza por dicha ranura, o viceversa. En el momento que quieren engranar, y no coinciden, el cuerpo sigue aproximandose y la boquilla se retrae, por lo que mediante la ranura helicoidal y el pasador, se fuerza a la boquilla a girar, hasta que llega un momento en el cual las formas geometricas de la cabeza de la pinza y de la boquilla de la herramienta coinciden, y engranan.
Durante este proceso, la pinza tiene que estar bien fijada en el producto, de tal forma que nunca pueda girar. En caso de que gire, puede girar solidaria con la boquilla de tal forma que no engrana, lo que ademas de al proceso afecta directamente a la fiabilidad del sistema ya que puede producir aranazos o deformaciones en la superficie de la pieza del avion. Asf mismo cuando se coge la pinza de determinados tipos de almacen de pinzas, como por ejemplo los constituidos por una placa con una rejilla agujeros en los que se cargan o colocan las pinzas temporales para insertarla en el producto, en dicho almacen debe estar la pinza cerrada con par suficiente para que esta posibilidad de fallo no exista. Esto significa que el operario tiene que cargar las pinzas en el almacen y cerrarlas con el par adecuado, y tambien la maquina debe abrirlas para poder trasladarlas al producto e insertarlas. Esto afecta directamente al tiempo de ciclo, ya que origina unos tiempos de operacion mas elevados, que repercuten en un mayor coste economico de la insercion.
Sea como fuere, con las herramientas actuales, siempre es necesario asegurar que la pinza no pueda girar en el momento que tiene que ser cogida por la herramienta, y la manera mas facil de asegurar esto suele ser la de utilizar el propio apriete de la pinza. Como las pinzas tienen una vida determinada, es decir, aguantan un determinado numero de ciclos de abrir y cerrar, por temas de fatiga, el tener que hacerlo para almacenes como los descritos anteriormente y/o con las herramientas actuales, reduce el uso de estas a la mitad de su vida util. Estas herramientas existentes citadas anteriormente utilizan para la sujecion de la pinza en la boquilla de la herramienta unas bolas asociadas a una anilla elastica, garras o diversos tipos fijacion elastica, que entran en la ranura de la pinza. Las bolas se abren, forzadas por el chaflan de la pinza, pero al mismo tiempo quedan retenidas por la anilla elastica. La fuerza axial que se opone a que la boquilla engrane y/o acoja a la cabeza de la pinza es incrementada por las bolas o garras, que son empujadas radialmente hacia el centro de la boquilla por la anilla elastica y que aprisionan la cabeza de la pinza. Esto obliga a que la boquilla de la herramienta necesite de un desplazamiento axial mientras se introduce en la cabeza de la pinza, y a tener que ejercer una fuerza axial mayor en el momento del encaje entre boquilla y cabeza de pinza. Es comun que ese desplazamiento axial conlleve una ranura helicoidal en la herramienta de tal manera que al sufrir la boquilla esa fuerza axial y desplazarse a su vez se produzca un par torsor en la boquilla provocado por dicha ranura helicoidal, con la idea de que la boquilla tenga un ligero giro que le ayude a encajar con la geometna de la cabeza del remache. Por el principio de accion y reaccion esto hace que la boquilla tienda a girar y transmita ese par directamente a la pinza y tambien haya una fuerza grande entre el pasador que sujeta la boquilla y la ranura helicoidal. Esto origina el problema anadido de reduccion de la vida util por desgaste entre el pasador y la ranura, no pudiendo integrarse en estas herramientas dispositivos de rodadura debido a la limitacion de espacio. Asf mismo esa fuerza axial se ejerce directamente sobre la pinza, lo cual produce un sufrimiento anadido en ella, que contribuye a la disminucion de la vida util de la herramienta.
En esta sujecion por sistemas elasticos de las herramientas existentes, cuando la pinza hace tope contra el tope de la boquilla, las bolas entran en la ranura de la pinza forzadas por la anilla elastica. Mediante control de fuerza del eje que avanza el cuerpo, se detecta que la boquilla ha hecho tope con la herramienta y se detiene el avance para seguir con el siguiente paso, pero la deteccion de fuerza mediante el eje es compleja y diffcil de ajustar, por tanto poco fiable, ademas de con un alto coste economico.
La fuerza axial que se puede hacer con la anilla elastica es de unos 50 Newtons. Segun la problematica explicada anteriormente en funcion del proceso, necesitamos hasta unos 1000 Newtons para extraer las pinzas
en algunas ocasiones, o incluso mas. Con estas herramientas no es posible incrementar la fuerza de extraccion a esos niveles. Ademas, si incrementasemos la fuerza de la anilla elastica, al mismo tiempo crecenan todas las fuerzas relacionadas con esta comentadas anteriormente, y se incrementanan los problemas. No es posible alcanzar la fuerza necesaria para la extraccion, por lo que en muchos casos es necesaria una extraccion manual, mediante martillo, que produce deterioro en las pinzas, es peligrosa para el material sobre el que se trabaja, requiere de intervencion humana y ralentiza enormemente el proceso, incluso puede haber ocasiones en que la parte posterior de la pinza no sea accesible.
Actualmente existen disenos con bloqueo de las bolas o pasadores en otras aplicaciones, pero nunca hasta ahora habfan sido aplicados en el uso de pinzas temporales de este tipo.
Descripcion de la invencion
Para solventar la problematica existente en la actualidad en el campo de la fabricacion aeronautica en cuanto a la utilizacion de manera automatizada de pinzas temporales en procesos de mecanizado se ha ideado la herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales objeto de la presente invencion.
La herramienta esta dotada de una boquilla para la pinza temporal con una abertura cilmdrica que comprende:
- uno o varios elementos retractiles, preferiblemente de forma cilmdrica, insertos en sus respectivos alojamientos dispuestos axialmente, y distribuidos perifericamente en la parte interior de la boquilla , parcialmente empotrados en la pared interna de la boquilla que propician un engrane automatico de la herramienta sobre la cabeza de la pinza temporal, sin necesidad de ningun giro en la dicha herramienta con respecto a dicha cabeza, evitando asimismo la flotabilidad axial que debe disponer la boquilla de la herramienta, redundando todo ello en un cuerpo de herramienta ngido, sin movimientos de la boquilla, con menos piezas y en resumen mas facil de fabricar, mas barato, con mucho menos desgaste y sobre todo una herramienta mucho mas fiable y robusta que ademas reduce el tiempo de operacion
- unos cuerpos de amarre, tambien distribuidos perifericamente en la parte interior de la boquilla, en posicion mas cercana al exterior y coincidente con el canal de la pinza temporal una vez insertada en la boquilla, asociados con un sistema de bloqueo deslizable axialmente y relacionado con un cilindro de actuacion, deslizable internamente, mantenido en posicion de bloqueo por un muelle interno, que conforman un dispositivo de bloqueo y retencion con una altfsima fuerza de retencion y traccion de/sobre la cabeza de la pinza.
- una llave ubicada en la parte central de la herramienta, cuya cabeza dispone de un mecanizado apto para encajar con el requerido para el giro de la parte interior de la pinza temporal. Esta llave esta dotada de movimiento de desplazamiento axial y giratorio,
- uno o varios expulsores dispuestos de forma paralela a la llave y junto a ella, dotados de desplazamiento axial.
Los elementos retractiles pueden adoptar una posicion extendida en la que cada elemento retractil, de manera independiente de los demas, se mantiene en su posicion mas cercana a la abertura de la boquilla por el empuje de un muelle inserto en el alojamiento, o una posicion recogida, en la que, de manera independiente de los demas, el elemento retractil que por su posicion coincidente sea empujado por la cabeza de la pinza temporal al insertarse en la boquilla, se desplaza axialmente hacia el interior del alojamiento presionando el muelle. De esta forma, los elementos retractiles, dependiendo de su posicion individual, envuelven lateralmente la cabeza de la pinza temporal, de tal manera que siempre habra un mmimo de elementos bloqueantes que no se retraigan y que hagan que la boquilla de la herramienta y la cabeza de la pinza queden engranadas..
Los cuerpos de amarre pueden adoptar asimismo una posicion libre en la que el cilindro y sus elementos de bloqueo estan deslizados hacia el interior de la herramienta, comprimiendo el muelle, de tal manera que el extremo achaflanado de los elementos de bloqueo quedan en posicion alejada de los cuerpos de amarre, quedando estos con libre movimiento dentro de su alojamiento, o bien una posicion bloqueada en la que el cilindro y sus elementos de bloqueo estan deslizados hacia la boquilla de la herramienta, de tal manera que finalmente las elementos de bloqueo tocan a los cuerpos de amarre con una cara perpendicular a su posible movimiento, bloqueando su posible movimiento.
Esta herramienta cuenta asimismo con un procedimiento de operacion caractenstico, que se puede separar en dos partes, una de extraccion de pinzas temporales ya insertas en una pieza, y el proceso opuesto de insercion de unas pinzas temporales desde el almacen a la pieza, compartiendo muchos pasos comunes.
Para realizar la extraccion de una pinza temporal colocada en una pieza:
se realiza en primer lugar un paso de engranado de la boquilla de la herramienta con la pinza temporal, con sujecion automatica de la cabeza de la pinza temporal.
en segundo lugar un paso de enclavamiento de la pinza temporal,
en tercer lugar un paso de introduccion de la llave de accionamiento en la pinza temporal,
en cuarto lugar un paso de liberacion de la precarga de la pinza temporal,
en quinto lugar un paso de extraccion de la pinza temporal de la pieza,
en sexto lugar un paso de liberacion de la pinza temporal y
en septimo lugar un paso de expulsion de la pinza temporal en su almacen.
Para realizar la insercion de una pinza temporal en una pieza, se realiza
en primer lugar un paso de engrane de la boquilla de la herramienta en la pinza temporal, ubicada en el almacen o recibida automaticamente por el sistema alimentador, con sujecion automatica de la cabeza de la pinza temporal,
en segundo lugar un paso de enclavamiento de la pinza temporal,
en tercer lugar un paso de insercion de la pinza temporal en la pieza a traves de una perforacion previamente realizada,
en cuarto lugar un paso de introduccion de la llave de accionamiento en la pinza temporal, en quinto lugar un paso de precarga de la pinza temporal,
en sexto lugar un paso de liberacion de la pinza temporal y
en septimo lugar un paso de extraccion de la herramienta dejando la pinza temporal sujeta en la pieza.
Ventajas de la invencion
Esta herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales que se presenta aporta multiples ventajas sobre los equipos disponibles en la actualidad siendo la mas importante que permite un engrane automatico de la herramienta sobre la cabeza de la pinza temporal, ya que simplemente empujando la herramienta contra la cabeza de la pinza siempre abocara con esta y engranaran ambas evitando la rotacion entre ambas sean cuales sean las posiciones relativas de partida de ambas, sin necesidad de ningun giro de dicha herramienta con respecto a dicha cabeza.
Otra ventaja importante es que no importa que la pinza gire, ya que el engrane es directo sean cuales sean las posiciones relativas de partida de ambas, resolviendose la problematica actual anteriormente mencionada.
Asimismo hay que destacar que con esta herramienta no existe fuerza axial a la hora de ir a coger la pinza, resolviendose la problematica actual anteriormente mencionada.
Al no existir fuerza axial ni giro relativo de la boquilla contra la cabeza de la pinza en el momento de aboquillar, se evita ejercer par de giro sobre la pinza, con lo que se evitan todos los problemas relacionados con esto y anteriormente explicados, lo cual mejora de manera ostensible la robustez y calidad de los procesos actuales. Tambien es relevante el hecho de que la longitud del cuerpo de la herramienta no vana, a diferencia de algunas herramientas existentes que utilizan una ranura helicoidal que fuerza a la boquilla a girar hasta que llega un momento en el cual engranan, lo cual implica que no se conoce en que posicion de la ranura helicoidal se encuentra, y por tanto con que longitud de herramienta se producira el engranaje. En esta invencion la medida del cuerpo es fija por lo que se puede avanzar siempre hasta una cota predeterminada, la cual asegura que la herramienta esta en la posicion adecuada para fijar la pinza, solventando esta problematica y facilitando la programacion de los equipos automatizados de fabricacion.
Otra ventaja destacable es que no es posible que la pinza escape de la herramienta, ya que los elementos de bloqueose encuentran con una cara plana la cual no pueden vencer, es un dispositivo con bloqueo. En pruebas sobre prototipos reales se han medido fuerzas de extraccion superiores a 2000 Newtons, superando en 4 veces a los equipos actuales, resolviendo la problematica actual anteriormente mencionada y mejorando notablemente el estado de la tecnica actual.
Otra de las grandes ventajas del nuevo dispositivo reside en que no hay influencia entre el sistema de engrane entre cuerpo pinza y boquilla, y el sistema de amarre axial de la pinza. Estos sistemas son completamente independientes, facilitando enormemente el diseno, ajuste y personalizacion de la herramienta a distintos procesos y pinzas que se puedan encontrar.
Con la herramienta objeto de esta invencion no es necesario ejercer ningun esfuerzo axial para expulsar la pinza de la boquilla, ya que se desenclava la pinza automaticamente no es necesario vencer ninguna fuerza axial. En cambio en los equipos actuales suele ser necesario vencer la fuerza elastica de los bloqueos no accionados, lo cual provoca que muchas veces la pinza salga disparada de una manera brusca en el momento de su expulsion, en vez de hacerlo de una manera suave, o la fuerza necesaria para expulsion sea excesiva.
Otra ventaja de la presente invencion es que evita los movimientos axiales y de giro de la boquilla respecto del cuerpo, permitiendo sensorizar el agarre de las pinzas y facilitando su automatizacion.
Descripcion de las figuras
Para comprender mejor el objeto de la presente invencion, en el plano anexo se ha representado una realizacion practica preferencial de una herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales. En dicho plano la figura -1- muestra una vista lateral seccionada de la herramienta.
La figura -2- muestra un detalle ampliado de la vista lateral seccionada de la herramienta, correspondiente a la boquilla para la pinza, mostrando los elementos de bloqueo y los cuerpos de amarre.
La figura -3- muestra una seccion de la boquilla para la pinza, correspondiendo a la zona de los elementos de bloqueo.
La figura -4- muestra un detalle ampliado en perspectiva de la boquilla de la herramienta, mostrando los elementos de bloqueo y los cuerpos de amarre.
La figura -5- muestra un ejemplo de pinza temporal utilizables con esta herramienta.
La figura -6- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de engrane de la herramienta en la pinza temporal.
La figura -7- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de engrane de la pinza temporal por el hexagono que conforma la cabeza de la pinza.
La figura -8- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de introduccion de la llave de accionamiento en la pinza temporal.
La figura -9- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de enclavamiento de la pinza temporal.
La figura -10- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de liberacion de la precarga de la pinza temporal por medio de la llave de accionamiento.
La figura -11- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de retirada de la pinza temporal de la pieza sobre la que se trabaja, al iniciar la extraccion.
La figura -12- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de retirada de la pinza temporal de la pieza sobre la que se trabaja, durante la extraccion.
La figura -13- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de liberacion del bloqueo de la pinza temporal.
La figura -14- muestra un detalle simplificado de una vista lateral de la parte delantera de la herramienta durante el paso de expulsion de la pinza temporal en su almacen.
La figura -15- muestra diversos ejemplos de engrane con un tipo de pinza temporal centrada con respecto a la boquilla de la herramienta, con diversos angulos de giro relativos, marcando en oscuro los elementos retractiles que quedan en posicion extendida y con posibilidad de bloqueo..
La figura -16- muestra diversos ejemplos de engrane con un tipo de pinza temporal descentrada con respecto a la boquilla de la herramienta, con diversos angulos de giro relativos, marcando en oscuro los elementos retractiles que quedan en posicion extendida.
Realizacion preferente de la invencion
La herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales objeto de la presente invencion, se caracteriza basicamente, como puede apreciarse en el plano anexo, porque la boquilla (1) para la pinza temporal (2) tiene una abertura cilmdrica y comprende:
- uno o varios elementos retractiles (3), insertos en un alojamiento (12) axialmente dispuesto, y distribuidos perifericamente en la parte interior de la boquilla (1), parcialmente empotrados en la pared interna de la boquilla (1),
- uno o varios cuerpos de amarre (4), tambien distribuidos perifericamente en la parte interior de la boquilla, en posicion mas cercana al exterior y coincidente con el canal (14) de la correspondiente pinza temporal (2) una vez insertada en la boquilla (1), asociados con unos elementos de bloqueo (5)
deslizables axialmente y todas ellas relacionadas con un cilindro (6) de actuacion, deslizable internamente, mantenido en posicion de bloqueo por un muelle (10) interno, que opcionalmente puede sustituirse por un cilindro de empuje,
- una llave (7) ubicada en la parte central de la herramienta, cuya cabeza (8) dispone de un mecanizado apto para encajar con el requerido para el accionamiento de la parte interior (11) de la pinza temporal (2), dotada de movimiento de desplazamiento axial y giratorio,
- uno o varios expulsores (9) dispuestos de forma paralela a la llave (7) y junto a ella, dotados de desplazamiento axial.
Los elementos retractiles (3) pueden adoptar una posicion extendida en la que cada elemento retractil (3), de manera independiente de los demas, se mantiene en su posicion mas cercana a la abertura de la boquilla ( l) por el empuje de un muelle (13) inserto en el alojamiento (12), o una posicion recogida, en la que, de manera independiente de los demas, el elemento retractil (3) que por su posicion coincidente sea empujado por la cabeza de la pinza temporal (2) al insertarse en la boquilla (1), se desplaza axialmente hacia el interior del alojamiento (12) presionando el muelle (13).
Esto elementos retractiles (3) estan distribuidos perifericamente en el interior de la boquilla (1) de tal forma que, una vez insertada la cabeza de la pinza temporal (2) en la boquilla (1), y dependiendo de su posicion, algunos o todos los elementos retractiles (3) se mantengan en su posicion extendida envolviendo lateralmente la cabeza de la pinza temporal (2). La forma de los elementos retractiles (3) sera preferentemente cilmdrica, y el numero preferente de elementos retractiles (3) es de 12, que segun pruebas experimentales se ha demostrado el mas efectivo para piezas temporales (1) de cabeza hexagonal, aunque el numero puede ser configurable dependiendo de la forma de la cabeza de la pinza temporal.
Los cuerpos de amarre (4) pueden adoptar asimismo una posicion libre en la que el cilindro (6) y sus elementos de bloqueo (5) estan deslizados hacia el interior de la herramienta, comprimiendo el muelle (10), de tal manera que el extremo achaflanado (15) de las empujadores de bloqueo (5) quedan en posicion alejada de los cuerpos de amarre (4), quedando estos sueltos y con libre movimiento dentro de su alojamiento (16), o bien una posicion bloqueada en la que el cilindro (6) y sus empujadores de bloqueo (5) estan deslizados hacia la boquilla (1) de la herramienta, con el empuje del muelle (10), de tal manera que el extremo achaflanado (15) de las empujadores de bloqueo (5) queda sobre los cuerpos de amarre (4), encajandolos contra la abertura de su alojamiento (16) hacia el interior de la boquilla (1).
Estos cuerpos de amarre (4) tienen una forma elegida,dependiendo del canal de la pinza temporal, del grupo formado por cilmdrica y esferica, siendo preferentemente cilmdricos, y existiendo preferentemente 3 cuerpos de amarre (4).
La llave (7) esta acoplada mediante un conector (17) a un accionamiento de giro elegido del grupo electrico, neumatico, hidraulico o mecanico.
El expulsor (9) es preferentemente de tipo cilmdrico hueco dispuesto de forma coaxial a la llave (7) y junto a ella. Esta herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales cuenta asimismo con un procedimiento de operacion caractenstico, que podemos separar en dos partes, una de extraccion de piezas temporales (1) ya insertas en una pieza (18), y el proceso opuesto de insercion de piezas temporales (1) desde el almacen a la pieza (18), compartiendo muchos pasos comunes.
La herramienta esta dotada de los oportunos sensores de posicion, estado y fuerza necesarios para controlar el movimiento y estado de los diferentes elementos internos y facilitar la programacion de su uso automatizado. Para realizar la extraccion de una pinza temporal (2) fijada en una pieza (18):
se realiza en primer lugar un paso de engrane de la boquilla de la herramienta con la pinza temporal (2), con sujecion automatica de la pinza temporal (2)
en segundo lugar un paso de enclavamiento de la pinza temporal (2),
en tercer lugar un paso de introduccion de la llave (7) en la pinza temporal,
en cuarto lugar un paso de liberacion de la precarga de la pinza temporal (2),
en quinto lugar un paso de extraccion de la pinza temporal (2) de la pieza (18) sobre la que se trabaja, en sexto lugar un paso de liberacion de la pinza temporal (2) y
en septimo lugar un paso de expulsion de la pinza temporal (2) en su almacen.
Para realizar la insercion de una pinza temporal (2) en una pieza (18), se realiza
en primer lugar un paso de engrane de la boquilla de la herramienta en la pinza temporal (2), ubicada en el almacen, o recibida automaticamente por el sistema alimentador, con sujecion automatica de la fijacion temporal
en segundo lugar un paso de enclavamiento de la pinza temporal (2),
en tercer lugar un paso de insercion de la pinza temporal (2) en la pieza (18) a traves de una perforacion previamente realizada,
en cuarto lugar un paso de introduccion de la llave (7) en la fijacion temporal,
en quinto lugar un paso de precarga de la pinza temporal (2),
en sexto lugar un paso de liberacion de la pinza temporal (2) y
en septimo lugar un paso de extraccion de la herramienta dejando la pinza temporal (2) sujeta en la pieza.
El paso de engrane de la herramienta en la pinza temporal (2), comprende el avance de la herramienta mediante el modulo de accionamiento externo, introduciendo a una posicion dada, adoptando los elementos retractiles (3) una posicion extendida o recogida dependiendo de la posicion relativa de la cabeza de la pinza temporal (2) con la boquilla (1) de la herramienta.
El paso de enclavamiento de la pinza temporal (2) por medio del canal radial. Comprende el avance de la herramienta mientras las elementos de amarre (4 ) ,que estando libres, se retraen por el empuje de la cabeza de la pinza (2).
El paso de introduccion de la llave (7) en la pinza temporal se realiza girando la llave con velocidad reducida y control de par, detectando el momento de conexion.
El paso de enclavamiento de la pinza temporal (2) se realiza liberando la presion del cilindro (6) de actuacion, con lo cual se acciona el muelle (10) que empuja las elementos de bloqueo (5) hacia adelante, bloqueando los cuerpos de amarre (4), que encajan en el canal (14) de la pinza temporal (2).
El paso de liberacion de la precarga de la pinza temporal (2), se realiza girando el motor del modulo de accionamiento externo, haciendo que la llave (7) gire en el interior de la pinza temporal (2) a una velocidad programada con un determinado par de soltado.
El paso de extraccion de la pinza temporal (2) de la pieza (18) sobre la que se trabaja, se realiza mediante el retroceso de la herramienta y la pinza temporal (2) solidaria con ella, desde el modulo de accionamiento externo. El paso de liberacion de la pinza temporal (2) y se realiza mediante la entrada de aire en el cilindro (6) de actuacion, desplazandose hacia atras junto con las elementos de bloqueo (5), desbloqueando los cuerpos de amarre (4), que ya libres pueden salir del canal (14) de la pinza temporal (2).
El paso de expulsion de la pinza temporal (2) en su almacen, implica mantener accionado el cilindro (6) de actuacion para mantener los elementos de bloqueo (5) atras, y accionar el expulsor o expulsores (9) para empujar a la pinza fuera y depositarla en su almacen.
El paso de insercion de la pinza temporal (2) en la pieza (18) a traves de una perforacion previamente realizada, se realiza mediante el avance realizado por la herramienta y la pinza temporal (2) solidaria con ella, desde el modulo de accionamiento externo.
El paso de precarga de la pinza temporal (2), se realiza girando el motor del modulo de accionamiento externo, haciendo que la llave (7) gire en el interior de la pinza temporal (2) a una velocidad programada con un determinado par de apriete.
El paso de extraccion de la herramienta dejando la pinza temporal (2) sujeta en la pieza se realiza mediante el retroceso realizado por la herramienta desde el modulo de accionamiento externo.
Durante el paso de emboquillado de la herramienta en la pinza temporal (2) los elementos retractiles (3) adoptan una posicion extendida o recogida dependiendo de la posicion relativa de la cabeza de la pinza temporal (2) con la boquilla (1) de la herramienta. Esto se muestra experimentalmente en las siguientes simulaciones realizadas: Esta herramienta es de especial uso para la insercion y extraccion de pinzas temporales (2) con diferentes formas de cabeza, en especial de la hexagonal, aunque es facilmente adaptable a otros tipos de cabeza, como por ejemplo octogonos, splines de 36 picos, etc.
En la figura 15 podemos ver diversos ejemplos con una pinza temporal de cabeza hexagonal (2) centrada con respecto a la boquilla (1) de la herramienta, con diversos angulos de giro relativos.
Asf, en la figura 15a podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 0°. En este caso 6 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida, y 6 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida
En la figura 15b podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 5°. En este caso 6 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 6 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida
En la figura 15c podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 10°. En este caso 6 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 6 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida
En la figura 15d podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 12°. En este caso 12 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida. En la figura 15e podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1) , con un angulo respecto a la vertical de 14°. En este caso 12 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida.
En la figura 15f podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 5°. En este caso 12 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida.
En la figura 15g podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 20°. En este caso 12 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida. Comprobamos que en todos estos casos se detiene el giro de la pinza temporal (2) dentro de la herramienta. En la figura 16 podemos ver diversos ejemplos con la pinza temporal (2) descentrada 0,3mm. con respecto a la boquilla (1) de la herramienta, con diversos angulos de giro relativos.
En la figura 16a podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 0°, y descentrada 0,3 mm. En este caso 6 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 6 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida
En la figura 16b podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 5°, y descentrada 0,3 mm. En este caso 4 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 8 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida.
En la figura 16c podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 10°, y descentrada 0,3 mm. En este caso 4 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 8 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida, y en este momento dos elementos retractiles (3) tienden a centrar la pinza.
En la figura 16d podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 12°, y descentrada 0,3 mm. En este caso 4 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 8 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida.
En la figura 16e podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 14°, y descentrada 0,3 mm. En este caso 4 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 8 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida.
En la figura 16f podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 15°, y descentrada 0,3 mm. En este caso 4 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 8 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida.
En la figura 16g podemos ver una pinza temporal (2) centrada con respecto a la boquilla (1), con un angulo respecto a la vertical de 20°, y descentrada 0,3 mm. En este caso 4 elementos retractiles (3) estanan en posicion recogida y 8 elementos retractiles (3) estanan en posicion extendida.
Comprobamos que en todos estos casos se enclava el giro de la pinza temporal (2) dentro de la herramienta. La persona experta en la tecnica comprendera facilmente que puede combinar caractensticas de diferentes realizaciones con caractensticas de otras posibles realizaciones, asf como adaptar para otros tipos de pinzas, siempre que esa combinacion sea tecnicamente posible.
Toda la informacion referida a ejemplos o modos de realizacion forma parte de la descripcion de la invencion.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1 - Herramienta para insercion, instalacion y extraccion de pinzas temporales del tipo de las utilizadas en la industria aeronautica para la union temporal de piezas durante su mecanizado, taladrado o procesado de arranque de viruta, asociadas a un modulo de accionamiento externo, caracterizada porque la boquilla (1) para la pinza temporal (2) tiene una abertura cilmdrica y comprende:- uno o varios elementos retractiles (3), insertos en un alojamiento (12) axialmente dispuesto, y distribuidos perifericamente en la parte interior de la boquilla (1), parcialmente empotrados en la pared interna de la boquilla (1),- uno o varios cuerpos de amarre (4), tambien distribuidos perifericamente en la parte interior de la boquilla, en posicion mas cercana al exterior y coincidente con un canal (14) de la pinza temporal (2) una vez insertada en la boquilla(1), asociados con unos elementos de bloqueo (5) deslizables axialmente relacionados con un cilindro (6) de actuacion, accionado internamente,- una llave (7) ubicada en la parte central de la herramienta, cuya cabeza (8) dispone de un mecanizado apto para encajar con el requerido para el movimiento de la parte interior (11) de la pinza temporal (2), dotada de movimiento de desplazamiento axial y giratorio,- uno o varios expulsores (9) dispuestos de forma paralela a la llave (7) y junto a ella, dotados de desplazamiento axial.2 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun la anterior reivindicacion, caracterizada por una posicion extendida de los elementos retractiles (3) en la que cada elemento retractil (3), de manera independiente de los demas, se mantiene en su posicion extendida mas cercana a la abertura de la boquilla (1) por el empuje de un muelle (13) inserto en el alojamiento (12).3 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun la anteriores reivindicaciones caracterizada porque por una posicion recogida de los elementos retractiles (3), en la que, de manera independiente de los demas, el elemento retractil (3) que por su posicion coincidente sea empujado por la cabeza de la pinza temporal (2) al insertarse en la boquilla (1), se desplaza axialmente hacia el interior del alojamiento (12) presionando el muelle (13).4 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los elementos retractiles (3) estan distribuidos perifericamente en el interior de la boquilla (1) de tal forma que, una vez insertada la cabeza de la pinza temporal (2) en la boquilla (1), y dependiendo de su posicion, algunos o todos los elementos retractiles (3) se mantengan en su posicion extendida , envolviendo lateralmente la cabeza de la pinza temporal (2).5 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los elementos retractiles (3) son cilmdricos.6 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque existen 12 elementos retractiles (3).7 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado por una posicion libre de los cuerpos de amarre (4) en la que el cilindro (6) y sus elementos de bloqueo (5) estan deslizados hacia el interior de la herramienta, de tal manera que el extremo achaflanado (15) de los elementos de bloqueo (5) queda en posicion alejada de los cuerpos de amarre (4), quedando estos con libre movimiento dentro de su alojamiento (16).8 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado por una posicion bloqueada de los cuerpos de amarre (4) en la que el cilindro (6) y sus elementos de bloqueo (5) estan deslizados hacia la boquilla (1) de la herramienta, de tal manera que el extremo achaflanado (15) de los elementos de bloqueo (5) empuja los cuerpos de amarre (4), encajandolos contra la abertura de su alojamiento (16) hacia el interior de la boquilla (1) y el canal de la pinza.9 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los elementos de amarre (4) tienen una forma elegida del grupo formado por cilmdrica y esferica.10 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque existen 3 elementos de amarre (4).11 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la llave (7) esta relacionada mediante un conector (17) con un accionamiento de giro externo.12 - Herramienta para insercion y extraccion de pinzas temporales, segun las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el expulsor (9) es cilmdrico hueco y esta dispuesto de forma coaxial a la llave (7) y junto a ella.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2688471 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20181102 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2688471 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20190514 |