ES2330976T3 - Dispositivo y procedimiento de ensamblaje de dos paneles de chapa por engaste. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de ensamblaje por plegado de un borde (B1) de un primer panel de chapa (P1) sobre un borde (B2) de un segundo panel de chapa (P2), comprendiendo este dispositivo un brazo móvil que porta una herramienta (1, 2; 1'''', 2'''') para ejercer un esfuerzo sobre el borde (B1) del primer panel (P1) a fin, por una parte, de plegarlo hacia el borde (B2) del segundo panel (P2) y, por otra parte, de aplicarlo sobre el borde (B2) del segundo panel (P2), comprendiendo la herramienta (1, 2, 3, 7; 1'''', 2'''', 3'''', 7'''') al menos un rodillo de preengaste (1; 1'''') y un rodillo de engaste (2; 2'''') montados el uno detrás del otro, en el sentido de desplazamiento de la herramienta (1, 2, 3, 7; 1'''', 2'''', 3'''', 7'''') en un soporte (3; 3''''), formando los ejes (A1, A2; A1'''', A2'''') de los dos rodillos (1, 2; 1'''', 2'''') entre sí un ángulo (W; W''''), caracterizado por que el soporte (3; 3'''') es un balancín que está montado en una base (7, 7'''') siendo apto pivotar con respecto a esta base (7, 7'''') alrededor de un eje (4; A2'''') perpendicular al sentido de desplazamiento de la herramienta, estando destinada la base (7, 7'''') a ser fijada al brazo móvil.
Description
Dispositivo y procedimiento de ensamblaje de dos
paneles de chapa por engaste.
La invención se refiere a un dispositivo de
ensamblaje de dos paneles de chapa por engaste según el preámbulo
de la reivindicación 1 (véase, por ejemplo, el documento
JP-A-2002 035 865) así como un
procedimiento de engaste que utiliza un dispositivo de este tipo,
efectuando una operación de preengaste y una operación de
engaste.
Se aplica el engaste para ensamblar los dos
paneles de chapa plegando un borde del primer panel sobre un borde
del segundo panel.
Las operaciones de engaste se realizan con un
brazo móvil de un robot que porta una herramienta de engaste que
comprende un rodillo o una moleta: el brazo es desplazado entonces a
lo largo del borde a engastar para ejercer sobre éste un esfuerzo
por medio del rodillo.
A fin de obtener una calidad de plegado
satisfactoria, puede ser indispensable realizar el engaste en dos
operaciones, o incluso en tres operaciones.
Así pues, se desplaza el brazo una primera vez a
lo largo del borde para ejercer un esfuerzo que permite plegar
parcialmente este borde, y se desplaza luego una segunda vez a lo
largo del borde para ejercer un esfuerzo que permite aplicarlo
sobre el otro borde para que aprisionarlo.
En efecto, en el caso de un borde que deba ser
plegado según un ángulo total de gran magnitud, tal como 105
grados, no es posible efectuar el plegado completo del borde en una
única operación: esto implicaría que un único rodillo formara un
ángulo de 105 grados con el borde a engastar a lo largo del cual se
desplaza.
No se puede realizar en una única operación una
deformación del borde de este tipo: esto provocaría un
desplazamiento lateral de la línea de plegado con respecto a la
línea de plegado deseada.
En los dispositivos conocidos, el esfuerzo
ejercido por el rodillo sobre el borde a engastar se genera y/o
controla, por ejemplo, gracias a un dispositivo tal como el que se
describe en la solicitud de patente
FR-A-2 843.549, siendo eventualmente
controlado por un sensor.
El objetivo de la invención es proponer un
medio de realizar el engaste de una pieza de manera simple y rápida
y ofreciendo una calidad satisfactoria.
A tal efecto, la invención tiene por objeto un
dispositivo de ensamblaje por plegado de un borde de un primer
panel de chapa sobre un borde de un segundo panel de chapa tal como
se define en la reivindicación 1.
Preferiblemente la herramienta comprende al
menos un resorte que se comprime cuando el balancín se aparta de una
posición angular neutra.
Preferiblemente la herramienta comprende dos
resortes que se comprimen respectivamente cuando el balancín se
aparta de su posición neutra según un primer o un segundo sentido de
rotación en torno a1 eje.
Preferiblemente el ángulo que forman los ejes de
los dos rodillos, vale 55º.
Preferiblemente se monta el balancín pivotante
con respecto a la base alrededor de un eje coincidente con el eje de
pivotamiento del rodillo de engaste.
Preferiblemente el eje de pivotamiento del
rodillo de engaste y del balancín corta un eje de simetría del brazo
que porta la herramienta.
La invención se refiere también a un
procedimiento de ensamblaje por plegado de un borde de un primer
panel de chapa sobre un borde de un segundo panel de chapa tal como
se define en la reivindicación 7 con un dispositivo según la
invención que comprende un brazo móvil que porta una herramienta
para ejercer un esfuerzo sobre el borde del primer panel a fin, por
una parte, de plegarla hacia el borde del segundo panel y, por otra
parte, de aplicarla sobre el borde del segundo panel, comprendiendo
al menos las etapas siguientes:
- aproximación del brazo móvil y colocación de
la herramienta en contacto con una superficie de apoyo de una matriz
que porta los paneles a ensamblar,
- aplicación de un esfuerzo sobre la
herramienta,
- desplazamiento de la herramienta según una
trayectoria programada con mantenimiento del esfuerzo ejercido sobre
la herramienta.
A continuación se describirá la invención
haciendo referencia a las figuras.
- La figura 1 es una vista en perspectiva de un
dispositivo conforme a un primer modo de realización de la
invención;
- la figura 2 es una vista frontal del
dispositivo de acuerdo con el primer modo de realización de la
invención;
- la figura 3 es una representación esquemática
del engaste de los paneles de chapa con el dispositivo según la
invención;
- la figura 4 es una vista en perspectiva de un
dispositivo conforme a un segundo modo de realización de la
invención;
- la figura 5 es una vista frontal del
dispositivo de acuerdo con el segundo modo de realización de la
invención.
El dispositivo según la invención, cuyo primer
modo de realización se representa en las figuras 1 y 2, se destina
a ensamblar piezas por engaste o plegado. Tal como se representa en
la figura 3, este ensamblaje consiste en plegar un borde B1 del
primer panel P1 de chapa, sobre un borde B2 del segundo panel P2 de
chapa.
Los paneles están soportados por una matriz M,
efectuándose el plegado con un rodillo preengaste 1 y un rodillo de
engaste 2 montados en una herramienta portada por un brazo móvil de
un robot.
La herramienta comprende a tal efecto un soporte
3, o balancín, que porta los dos rodillos 1, 2, estando montado
este balancín sobre un base 7 siendo apto para pivotar en torno a un
eje 4 con respecto a esta base 7. El eje 4 se extiende
perpendicularmente a la dirección de desplazamiento de la
herramienta l, 2 a lo largo del borde a engastar.
La base 7 de la herramienta se fija a un extremo
no representado del brazo del robot por medio de una cabeza de
engaste 8 que comprende una cara 9 de fijación a este extremo de
brazo.
Esta cabeza de engaste 8 comprende por ejemplo
unos medios que permiten controlar la intensidad del esfuerzo
aplicado por los rodillos al borde a engastar, estando fijada la
base 7 rígidamente a un órgano móvil de esta cabeza de engaste.
Esta cabeza 8 comprende, por ejemplo, un resorte
que es comprimido por el robot sobre una carrera predeterminada
para proporcionar un esfuerzo de engaste determinado por la rigidez
del resorte y la longitud de compresión.
Como se puede ver en la figura 1, la herramienta
comprende también unos resortes 5 y 6 de puesta en tensión,
respectivamente del rodillo de preengaste y del rodillo de
engaste.
Más concretamente, el balancín 3 comprende dos
ramas, a las que se hace referencia respectivamente por 3A y 3B
paralelas la una a la otra y que se extienden a una y a otra parte
de la base 7, más allá del eje de rotación 4.
El resorte 5 se interpone y se mantiene en
posición entre la rama 3A y la base 7, el resorte 6 se interpone y
se mantiene en posición entre la rama 3B y la base 7.
Una rotación del balancín 3 en el sentido
directo en la figura 1 tiende a comprimir el resorte 5, y una
rotación en el sentido indirecto en la figura 1 tiende a comprimir
el resorte 6.
Estos resortes tienden por tanto conjuntamente a
llevar el balancín 3 a una posición angular llamada neutra, que
corresponde a la posición que ocupe este balancín en las figuras 1 y
2, y en la cual las ramas 3A et 3B se extienden paralelamente a la
base 7.
En funcionamiento, si el rodillo de preengaste 1
encuentra un sobrespesor, va a tender a hacer pivotar al balancín 3
en un sentido que tienda a comprimir el resorte 5, lo cual va a
aumentar sensiblemente el esfuerzo aplicado por este rodillo al
borde a engastar.
De manera similar, si el rodillo de engaste 2
encuentra un sobrespesor, es el resorte 6 el que va a ser
comprimido, tendiendo así a aumentar sensiblemente el esfuerzo
aplicado por este rodillo 6.
Así pues, el esfuerzo de engaste es aplicado por
el brazo y controlado mediante la cabeza de engaste 8 para
corresponder a un valor deseado de la suma de los esfuerzos
aplicados por los dos rodillos 1 y 2 al borde a engastar. La
distribución de este esfuerzo entre el rodillo 1 el rodillo 2 es
gestionada por los resortes 5 y 6 para absorber lo mejor posible
las irregularidades encontradas durante el desplazamiento de la
herramienta.
Como se puede ver en la figura 2, los rodillos 1
y 2 son portados respectivamente por un eje A1 y por un eje A2 que
forman un ángulo distinto de cero, denominado W, el uno con respecto
al otro.
Más concretamente, el eje A1 y el eje A2 están
inscritos en dos planes paralelos, perpendiculares a la trayectoria
de la herramienta. El ángulo W corresponde al ángulo que forman, en
el plano que contiene el eje A2, el eje A2 y la proyección ortogonal
del eje A1 en este plano.
Al proceder a un engaste, el rodillo de
preengaste 1 se coloca apoyándose en una superficie de guía S de la
matriz M en la cual se han colocado los paneles de chapa P1 y P2 a
engastar, ejerciendo un esfuerzo sobre el borde B1 mediante la
herramienta, para plegar este borde BI localmente.
El brazo móvil no representado es desplazado a
continuación para desplazar la herramienta a lo largo del borde a
engastar, apoyándose en la superficie de guía S, de manera que
ejerza un esfuerzo sobre el borde B1 a engastar.
A medida que la herramienta avanza a lo largo
del borde B1, éste es plegado en primer lugar por el rodillo de
preengaste 1, y luego aplicado sobre el borde B2 del segundo panel
P2 por el rodillo de engaste 2.
Gracias a la inclinación relativa W de los dos
rodillos 1, 2, el rodillo de preengaste 1 aporta las primeras
deformaciones del borde B1 del panel P1 y el rodillo de engaste 2,
que sigue al rodillo 1 a escasa distancia, efectúa el engaste.
El ángulo W tiene ventajosamente un valor de 55
grados, lo cual permite en la práctica efectuar engastes en los
cuales el borde a engastar se pliega con un ángulo que puede ir
hasta 105 grados, en una única paso, es decir, en una única pasada
de la herramienta de engaste. El tiempo de ciclo de un engaste puede
así ser dividido por dos.
El grado de libertad introducido por el balancín
permite evitar, en particular, un marcado de las piezas a engastar
al paso de un obstáculo. Los resortes 5 y 6 de puesta en tensión de
los rodillos permiten reducir aún más la influencia de un
sobrespesor en la calidad del engaste obtenido.
En el primer modo de realización de la
invención, el soporte o balancín 3 admite un eje de simetría
coincidente con el eje de revolución AX de la cabeza de engaste 8
cuando este balancín 3 ocupa una posición angular neutra, como en la
figura 1.
Así, los ejes A1 y A2 de los rodillos 1 y 2
están situados respectivamente delante y detrás de un plano normal
al desplazamiento de la herramienta y que contiene al eje AX. La
presión aplicada por la cabeza 8 es así distribuida equitativamente
sobre el primer y el segundo rodillos 1 y 2, siendo además
gestionada esta distribución por los resortes de puesta en tensión
5 y 6 en caso de inclinación del balancín 3.
Según un segundo modo de realización
representado en las figuras 4 y 5, el dispositivo comprende un
balancín 3' que es asimétrico. Este balancín porta también un
rodillo 1' de preengaste y un rodillo 2' de engaste situados el uno
detrás del otro con respecto al sentido de desplazamiento de la
herramienta. Estos rodillos 1' y 2' están montados también en unos
ejes A1' y A2' formando un ángulo W' el uno con respecto al otro,
como se puede ver en la figura 5.
Como en el caso del primer modo de realización,
el eje A1' y el eje A2' están inscritos en dos planos paralelos,
perpendiculares a la trayectoria de la herramienta. El ángulo W'
corresponde al ángulo que forman, en el plano que contiene el eje
A2', el eje A2' y la proyección ortogonal del eje A1' en este
plano.
Como se puede ver en las figuras 4 y 5, el
balancín 3' también está montado en una base de referencia 7' que
es rígidamente solidaria con una cabeza de engaste 8' provista de
una superficie superior 9' de fijación a un brazo de robot.
Pero en este segundo modo de realización, el
soporte 3' es apto para pivotar con respecto a esta base 7' en
torno al eje A2'coincidente con el eje del rodillo 2' de
engaste.
La cabeza de engaste 8' de las figuras 4 y 5 es
idéntica a la cabeza de engaste 8 de las figuras 1 y 2. Comprende,
por ejemplo, un resorte que permite ajustar el nivel de esfuerzo
aplicado a la herramienta adaptando la trayectoria del robot para
comprimir más o menos fuertemente este resorte.
En este segundo modo de realización, el eje A2'
del rodillo de engaste 2', y de pivotamiento del balancín 3' corta
al eje AX' de simetría de la cabeza de engaste 8', estando inscritos
estos dos ejes en un plano normal a la dirección de desplazamiento
de la herramienta.
Por lo que se refiere al rodillo de preengaste
1', su eje de rotación Al' se sitúa delante del plano normal a la
trayectoria de la herramienta y que contiene al eje AX', de manera
que el esfuerzo aplicado por este rodillo de preengaste 1' depende
principalmente de un resorte de puesta en tensión al que se hace
referencia por 5'.
Como se puede ver en las figuras 4 y 5, el
dispositivo comprende una única rama lateral a la que se hace
referencia por 11', que se extiende paralelamente al eje AX' y que
porta el resorte 5'.
Esta rama 11' se sitúa detrás del rodillo de
engaste 2' con respecto al sentido de avance de la herramienta.
Comprende una horquilla en su extremo inferior mediante la cual se
conecta con un brazo inferior 12' del soporte 3' por una conexión de
pivote de eje paralelo al eje A2'.
El brazo inferior 12' prolonga una zona de
fijación de los rodillos, según la dirección horizontal que
corresponde a la dirección de avance de la herramienta y termina
por un codo orientado verticalmente en el extremo superior del cual
se fija la horquilla de la rama 11'. La rama 11' comprende una
varilla no visible en las figuras y que tiene su extremo inferior
fijado a la horquilla. Esta varilla es paralela al eje M', y
atraviesa un tope tubular 13', estando este tope 5 rígidamente
fijado en la base 7' extendiéndose paralelamente al eje AX'.
El resorte helicoidal 5' rodea un tornillo de
calibración 14' que se atornilla en un extremo superior de la
varilla no visible. El resorte 5' se interpone así entre la cabeza
del tornillo de calibración 14' y una cara superior del tope
tubular 13'.
tubular 13'.
Cuando los esfuerzos aplicados a la herramienta
tienden a hacerla pivotar en el sentido indirecto en la figura 4,
es decir para hacer subir el rodillo de preengaste 1', esto tiende a
comprimir el resorte de puesta en tensión 5', lo cual provoca un
aumento del esfuerzo aplicado por el rodillo 1' al borde de la chapa
a engastar.
El tornillo de calibración 14' permite así
ajustar directamente el esfuerzo aplicado por el rodillo de
preengaste 1' al borde de la chapa a plegar, siendo este esfuerzo
tanto mayor cuanto sea apretado el tornillo 14'.
En el caso en el que el esfuerzo a aplicar por
el rodillo de engaste 2' sea muy superior al que deba aplicarse por
el rodillo de preengaste 1', el ajuste de la calibración con el
tornillo 14' casi no tiene influencia en el esfuerzo aplicado por
el rodillo de engaste 2' que depende principalmente del esfuerzo
aplicado por la cabeza de engaste 8'.
Como se puede ver en particular en la figura 4,
la base de la horquilla 15' de la rama 11' define una superficie de
apoyo de mayores dimensiones que la cara inferior del tope tubular
13'.
En posición de reposo, como en el caso el figura
4, la base de esta horquilla se mantiene apoyándose sobre la cara
inferior del tope 13' por el resorte 5', de manera que el balancín
3' ocupe entonces una posición angular neutra.
Como se ilustra en la figura 3, durante un
engaste, el rodillo de preengaste 1' se coloca apoyándose en una
superficie de guía S de la matriz M en la cual se han colocado los
paneles de chapa P1 y P2 a engastar, ejerciendo un esfuerzo sobre
el borde B1 mediante la herramienta, para plegar este borde B1
localmente.
La herramienta se desplaza a continuación a lo
largo del borde a engastar, apoyándose sobre la superficie de guía
S, de manera que ejerza un esfuerzo sobre el borde B1 a
engastar.
El avance de la herramienta provoca el plegado
del borde B1 por el rodillo de preengaste 1', y luego este borde B1
es aplicado sobre el borde B2 por el rodillo de engaste 2'. Así se
puede dividir el tiempo de ciclo por dos.
La movilidad del balancín permite evitar un
marcado de las piezas al paso de un obstáculo, pudiéndose efectuar
este ajuste final de la presión del rodillo de preengaste actuando
sobre el tornillo de calibración 14'.
Por otra parte, se simplifica la programación de
la trayectoria del robot que porta la herramienta según el segundo
modo de realización por el hecho de que el eje A1' que porta el
rodillo 1' de preengaste está inscrito en un plano que comprende al
eje AX' de la cabeza 8' y al eje 4' de pivotamiento del balancín
3'.
Claims (7)
1. Dispositivo de ensamblaje por plegado de un
borde (B1) de un primer panel de chapa (P1) sobre un borde (B2) de
un segundo panel de chapa (P2), comprendiendo este dispositivo un
brazo móvil que porta una herramienta (1, 2; 1', 2') para ejercer
un esfuerzo sobre el borde (B1) del primer panel (P1) a fin, por una
parte, de plegarlo hacia el borde (B2) del segundo panel (P2) y,
por otra parte, de aplicarlo sobre el borde (B2) del segundo panel
(P2), comprendiendo la herramienta (1, 2, 3, 7; 1', 2', 3', 7') al
menos un rodillo de preengaste (1; 1') y un rodillo de engaste (2;
2') montados el uno detrás del otro, en el sentido de desplazamiento
de la herramienta (1, 2, 3, 7; 1', 2', 3', 7') en un soporte (3;
3'), formando los ejes (A1, A2; A1', A2') de los dos rodillos (1,
2; 1', 2') entre sí un ángulo (W; W'), caracterizado por que
el soporte (3; 3') es un balancín que está montado en una base (7,
7') siendo apto pivotar con respecto a esta base (7, 7') alrededor
de un eje (4; A2') perpendicular al sentido de desplazamiento de la
herramienta, estando destinada la base (7, 7') a ser fijada al brazo
móvil.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en la
cual la herramienta comprende al menos un resorte (5, 6; 5') que se
comprime cuando el balancín se aparta de una posición angular
neutra.
3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el
cual la herramienta comprende dos resortes (5, 6) que se comprimen
respectivamente cuando el balancín (3) se aparta de su posición
neutra según un primer o un segundo sentido de rotación en torno al
eje (4).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
l a 3, en l cual el ángu1o (W) que forman los ejes (A1, A2) de los
dos rodillos (1, 2), vale 55º.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, en el cual el balancín (3') está montado pivotante con
respecto a la base (7') alrededor de un eje (A2') que coincide con
el eje de pivotamiento del rodillo (2') de engaste.
6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el
cual el eje (A2') de pivotamiento del rodillo de engaste (2') y del
balancín (3') corta un eje de simetría del brazo que porta la
herramienta.
7. Procedimiento de ensamblaje por plegado de un
borde (B1) de un primer panel de chapa (P1) sobre un borde (B2) de
un segundo panel de chapa (P2), con un dispositivo según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un
brazo móvil que porta una herramienta (l, 2, 3; 1', 2', 3', 7') para
ejercer un esfuerzo sobre el borde (B1) del primer panel (P1) a
fin, por una parte, de plegarlo hacia el borde (B2) del segundo
panel (P2) y, por otra parte, de aplicarlo sobre el borde (B2) del
segundo panel (P2), comprendiendo el procedimiento al menos las
siguientes etapas:
- aproximación del brazo móvil y colocación de
la herramienta en contacto con una superficie de apoyo (S) de una
matriz (M) que porta los paneles (P1, P2) a ensamblar,
- aplicación de un esfuerzo sobre la herramienta
(1, 2, 3, 7; 1', 2', 3', 7'),
- desplazamiento de la herramienta según una
trayectoria programada, con mantenimiento del esfuerzo ejercido
sobre la herramienta (1, 2, 3, 7; 1', 2', 3', 7').
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