ES2903447T3 - Dispositivo, así como procedimiento para la colocación de un elemento de unión en una pieza de trabajo - Google Patents

Abstract

Dispositivo (2) para la colocación de un elemento de unión (4), en especial de un perno de presión, en una pieza de trabajo, - con un sistema de control (28) para el control de la operación de colocación durante el funcionamiento, - con una unidad de colocación (10) fijada en un portaherramientas (8) que se puede desplazar con ayuda de una unidad de aproximación (12) en una dirección de aproximación (18), - y con un portacomponentes (20) fijado frente a la unidad de colocación (10) en el portaherramientas (8), que se puede desplazar con respecto a la unidad de colocación (10) en la dirección de aproximación (18), presentando la unidad de colocación (10) - un pisador (48), con cuya ayuda la pieza de trabajo (6) se presiona durante el funcionamiento contra el portacomponentes (20), - un punzón (56) desplazable en dirección de aproximación (18) con respecto pisador (48) para el punzonado de un agujero en la pieza de trabajo (6), - un manguito de punzón (52) para la introducción a presión del elemento de unión (4) en el agujero (90), presentando el portacomponentes (20) - un cuerpo base (72) con un soporte de componentes (38) para la pieza de trabajo (6), - un manguito de estampación (22) dispuesto de forma desplazable en el cuerpo base (92), caracterizado por que el sistema de control (28) está diseñado de manera que durante el funcionamiento se realice en un proceso de colocación de varias fases, en una primera fase una operación de perforación y formación de agujeros para la configuración del agujero (90) con un collarín embutido (92) alrededor del agujero (90) en sentido contrario al de la dirección de aproximación (18), y en una segunda fase una operación de colocación del elemento de unión (4), no produciéndose entre las dos fases ningún movimiento relativo lateral entre la pieza de trabajo (6) y el dispositivo (2) y desplazándose el manguito de estampación (22) para la formación del collarín embutido (92) desde abajo se mueve desde abajo contra la pieza de trabajo (6).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo, así como procedimiento para la colocación de un elemento de unión en una pieza de trabajo

La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la realización de un proceso de colocación para la colocación de elementos de unión en una pieza de trabajo.

En el caso de los elementos de unión se trata, por ejemplo, de elementos de introducción a presión, como tuercas de presión, pernos de presión (EPB), tornillos de presión o también remaches, que mediante la aplicación de una fuerza de introducción a presión predeterminada se introducen a presión en una pieza de trabajo (componente), normalmente una chapa metálica. La presente solicitud se refiere especialmente a la introducción a presión de pernos de presión, por ejemplo, tornillos de presión. En el caso de los elementos de unión también se puede tratar de otros tornillos o de remaches o pernos. En los procedimientos automatizados o parcialmente automatizados los elementos de unión se fijan en la pieza de trabajo con ayuda de una así llamada unidad de colocación. Ésta se configura habitualmente a modo de unidad de introducción a presión que presenta un taqué hidráulico/neumático/eléctrico desplazable, que ejerce una fuerza de introducción a presión sobre el elemento de unión en la dirección de colocación. En el documento Wo 2016/156359 A2 se describe un accionamiento eléctrico directo para una unidad de colocación.

Los elementos de unión se aportan normalmente a un cabezal de colocación de la unidad de colocación con ayuda de una unidad de aproximación. Una unidad de aproximación definida como bloque de aproximación se describe en el documento WO 2016/055478 A1. Otra unidad de aproximación se revela en el documento WO 2017/102668.

A no ser que en el caso de los elementos de colocación a presión se trate de elementos autopunzantes, es preciso perforar en la pieza de trabajo, antes de la operación de colocación, un agujero, en el cual se inserta el elemento de colocación a presión. Esto requiere una operación adicional. Durante el proceso de perforación del agujero se produce un llamado tapón de punzonado, que debe ser eliminado.

Del documento genérico DE 750791 C se desprende una remachadora automática para la producción de uniones de remaches de cabeza avellanada en chapas metálicas, moviéndose varias herramientas, que se utilizan, entre otras cosas, para la perforación de agujeros en la chapa metálica, la inserción de remaches y el recalcado de un cabezal de cierre, dentro de un eje de remachado común.

Por el documento US 5 722 139 A se conoce una máquina para la colocación de un remache, en la que en primer lugar se preperfora un pequeño agujero y después se introduce a presión el remache.

El documento US 4 893 976 A describe un procedimiento para la colocación de un remache, en el que, en varias estaciones de trabajo, se realiza en primer lugar una operación de punzonado de un agujero y a continuación operación de colocación de remaches en varias estaciones de trabajo.

Por el documento DE 37 04 763 C1 se conoce la colocación de un perno a presión en una chapa con un collarín embutido.

En muchos campos de aplicación, lo importante es un índice de intervalos lo más elevado posible para la fijación de los elementos de unión en la pieza de trabajo. Esto se refiere especialmente también a la industria del automóvil.

Para la colocación automatizada se utilizan con frecuencia máquinas de procesamiento, en particular robots industriales, en los que la unidad de colocación se dispone en una mano robótica que se puede desplazar libremente en el espacio. Especialmente en el caso de los automóviles, los elementos de unión se disponen a menudo en componentes complejos de la carrocería, por lo que los puntos de fijación son a veces de difícil acceso para la unidad de colocación debido a una compleja geometría de los componentes.

En la colocación de pernos de colocación a presión, el componente se prepara frecuentemente de manera especial para la colocación a presión del perno, a fin de garantizar una fijación fiable del perno de colocación a presión. Para ello, se suelen producir en una primera operación una especie de boquilla y un agujero en la chapa. En el caso de la boquilla se trata de un collarín embutido que rodea el agujero. El collarín se configura por medio de una deformación a modo de embutición profunda del borde del agujero, es decir, el collarín se embute hacia arriba en dirección a la cabeza de un perno de presión. En las instalaciones convencionales, el componente así preparado se introduce, por ejemplo, mediante una pinza robótica, en un estribo en C para introducir el perno a presión. El agujero perforado existente sirve para centrarlo en un mandril de centrado de un portaherramientas dispuesto por el lado de la matriz, es decir, el agujero de la pieza de trabajo prácticamente se enhebra en el mandril de centrado con ayuda de la pinza robótica.

Las instalaciones convencionales presentan los siguientes inconvenientes:

- Se necesita un paso de trabajo adicional para la colocación del collarín embutido, así como el agujero punzonado.

- Debido a la desviación de la posición real del mandril de centrado y de la posición del agujero o de la herramienta (determinada por el robot) durante el "enhebrado ", se producen tensiones entre los componentes. Esta desviación de la posición depende de la programación exacta de la trayectoria del robot.

Si la desviación es demasiado grande, el componente no se puede "enhebrar" en el mandril de centrado o sólo se puede enhebrar con dificultad, lo que puede dar lugar a provocar fallos.

Partiendo de esta situación, la invención se plantea el objetivo de hacer posible una colocación sencilla y fiable de los elementos de unión, en particular de los pernos de presión.

De acuerdo con la invención, la tarea se resuelve por medio de un dispositivo con las características de la reivindicación 1 y por medio de un procedimiento con las características de la reivindicación 15. Otras formas de realización preferidas constituyen el objeto de las reivindicaciones dependientes. Las ventajas y las variantes de realización preferidas enumeradas con vistas al dispositivo se pueden transferir también, en su sentido, al procedimiento y viceversa.

El dispositivo comprende, generalmente, un portaherramientas diseñado especialmente a modo de arco en C, que presenta en su brazo en C superior una unidad de colocación. La unidad de colocación se puede desplazar, con ayuda de una unidad de aproximación, en una dirección de aproximación. La unidad de aproximación también se dispone en el portaherramientas junto con un accionamiento preferiblemente eléctrico. Con ayuda del accionamiento se aporta un taqué en una dirección de aproximación. El punzón se guía normalmente dentro de un tubo de taqué y actúa sobre un manguito de punzón, así como sobre un punzón de la unidad de colocación. La unidad de colocación está unida a la unidad de aproximación, con preferencia al tubo de taqué. Por lo tanto, la unidad de colocación forma, junto con la unidad de aproximación, una unidad funcional.

Frente a la unidad de colocación se dispone, por el lado de la matriz, un soporte de componentes sobre el que se coloca la pieza de trabajo / el componente, en particular la chapa. El dispositivo está diseñado para un proceso de colocación en dos fases, realizándose en una primera fase una operación de perforación complementada por una operación de formación de agujeros y, en una segunda fase, el proceso de colocación propiamente dicho. Por operación de formación de agujeros se entiende la configuración del collarín embutido, es decir, la deformación o el doblado hacia arriba del borde del agujero punzonado. Una ventaja especial consiste en que las dos fases se realizan respectivamente dentro del mismo eje, es decir, la pieza de trabajo y el dispositivo, especialmente la unidad de colocación, permanecen en la misma posición relativa lateral. Para las dos fases / operaciones se utilizan la misma unidad de colocación y el mismo soporte de componentes. No se prevé ni se necesita ningún cambio de herramienta. Tanto la operación de punzonado / formación de agujeros como la propia operación de colocación se realizan con ayuda de la misma unidad de colocación y dentro del mismo eje.

Los distintos pasos del proceso de colocación se activan con ayuda de un sistema de control que activa los diferentes accionamientos, que se describirán más adelante, de manera adecuada y coordinada entre sí.

Para la configuración del collarín embutido en la pieza de trabajo, el soporte de componentes presenta un manguito de estampación dispuesto de modo que se pueda desplazar en sentido contrario al de la dirección de aproximación, que durante el funcionamiento se mueve desde abajo frente a la pieza de trabajo, creándose así el collarín deseado (la boquilla).

Para llevar a cabo la operación de punzonado de agujeros, la unidad de colocación comprende un punzón (de punzonado desplazable en dirección de aproximación.

El manguito de estampación presenta preferiblemente un canal interior libre en el que penetra el punzón de punzonado durante la operación de perforación de agujeros.

Por lo tanto, el manguito de estampación presenta prácticamente un borde interior que actúa como borde de punzonado cuando el punzón entra desde arriba en el manguito de estampación. El diámetro del punzón se adapta al diámetro (diámetro interior libre) del manguito de estampación. Por consiguiente, el manguito de estampación forma, especialmente junto con un cuerpo base en forma de manguito, en el que se dispone el manguito de estampación, una especie de matriz de punzonado.

La operación de punzonado de agujeros y la operación de formación de agujeros se realizan preferiblemente de forma simultánea y, por lo tanto, conjunta. Esto se manifiesta en el hecho de que, en un momento determinado, una superficie frontal (superior) del manguito de estampación se sitúa axialmente (en contra de la dirección de aproximación) por encima de una cara inferior de la pieza. Al mismo tiempo, una superficie frontal (inferior) del punzón se sitúa (visto en dirección de aproximación) por debajo del collarín embutido / borde del agujero y dentro del manguito de estampación.

En el presente caso se entiende por simultáneo especialmente que el manguito de estampación forma un contrasoporte para el proceso de punzonado, es decir, se configura como una matriz de punzonado en la que el punzón penetra al menos un poco.

Con preferencia, los movimientos de aproximación del punzón y del manguito de estampación se coordinan de manera que el collarín se embuta al menos parcialmente por medio del manguito de estampación, comenzando sólo después la operación de punzonado con el punzón. En particular, la operación de embutición aún no se ha completado cuando comienza la operación de punzonado. Alternativamente, el manguito de estampación se desplaza inicialmente a una posición final delantera antes de que comience la operación de punzonado, es decir, antes de que el punzón penetre en la pieza y perfore el agujero. Este procedimiento, con la embutición profunda inicialmente al menos parcial del collarín, garantiza una formación de agujeros exacta y dimensionalmente precisa. Alternativamente, también cabe la posibilidad de realizar primero el proceso de punzonado y después el de embutición profunda.

Por otra parte, el manguito de estampación, dentro del cual se guía el punzón (de punzonado), forma a la vez un contrasoporte para la operación de formación de agujeros, es decir, para el manguito de estampación. Por lo tanto, el manguito de estampación deforma el borde del agujero frente al manguito de estampación, es decir, lo presiona contra el manguito de estampación. El collarín embutido por el manguito de estampación se presiona, por lo tanto, con su superficie frontal anular contra el manguito de estampación. Como consecuencia, la superficie frontal se alisa o se aplana. Es decir, la superficie frontal anular se convierte en una superficie plana de desarrollo horizontal. Para ello, el manguito de estampación se lleva a una posición axial predeterminada.

En una forma de realización convenientemente perfeccionada se puede desplazar, dentro del manguito de estampación, un pasador de centrado, que se desplaza preferiblemente dentro o a través del agujero creado después de la operación de punzonado de agujeros. El pasador de centrado se desplaza preferiblemente de forma controlada, por ejemplo, con ayuda de un (tercer) accionamiento correspondiente, especialmente un accionamiento neumático. No obstante, el pasador de centrado también puede ser accionado de forma pasiva, por ejemplo, con la ayuda de un elemento de muelle.

Por lo tanto, el soporte de componentes presenta varios componentes dispuestos concéntricamente entre sí, a saber, un cuerpo base, el manguito de estampación guiado en él y el pasador de centrado guiado en éste.

El propio manguito de estampación se desplaza convenientemente de forma controlada con la ayuda de un varillaje mecánico, especialmente con la ayuda de un mecanismo de palanca articulada. El manguito de estampación se desplaza preferiblemente hacia una posición delantera para la realización de la operación de formación de agujeros con ayuda del varillaje mecánico. Se emplea especialmente un (segundo) accionamiento, que es preferiblemente un accionamiento por motor eléctrico. Durante esta operación, se traslada especialmente el mecanismo de palanca articulada a un estado estirado. Por lo tanto, en el transcurso de su traslado el mecanismo de palanca ejerce la fuerza necesaria para la formación de la boquilla. En principio, alternativamente también existe la posibilidad de desplazar en primer lugar el manguito de estampación a una posición delantera y de ejercer la fuerza necesaria desde arriba a través de la unidad de colocación, es decir, cuando el componente se coloca sobre el manguito de estampación extendido.

En una forma de realización perfeccionada preferida, el manguito de estampación vuelve a una posición retraída antes de la colocación a presión del elemento de unión. Preferiblemente, en la posición retraída, el manguito de estampación forma un contratope o contrasoporte para la operación de colocación a presión. En la posición retraída, el manguito de estampación se sitúa, por consiguiente, en una posición axial adecuada para poder absorber las fuerzas que actúan durante la operación de colocación a presión. Con esta finalidad, una superficie frontal delantera del manguito de estampación se dispone al menos aproximadamente alineada con el soporte del componente, es decir, a la altura axial del soporte del componente. Por ello se entiende especialmente que la superficie frontal delantera se desvía ligeramente, por ejemplo, en una mitad del grosor del componente, de una orientación exactamente alineada.

Para una absorción fiable de las fuerzas, el manguito de estampación se desplaza en la posición retraída preferiblemente contra un segundo tope mecánico fijo.

El tapón de punzonado producido durante la operación de punzonado de agujeros se elimina a través de un dispositivo de descarga formado dentro del cuerpo base. Para ello, se configura especialmente una trampilla giratoria dispuesta lateralmente que, en caso necesario, forma una rampa para la eliminación del tapón de punzonado hacia un lado. La trampilla giratoria se acciona preferiblemente de forma automática, desplazándola especialmente por medio del pasador de centrado, cuando éste se desplaza hacia delante.

Dado que durante la operación de formación de agujeros se ejercen fuerzas en contra de la dirección de aproximación, es preciso que éstas sean absorbidas de forma fiable por la unidad de colocación y el pisador. El pisador se apoya preferiblemente de forma elástica en un elemento de muelle, especialmente en un elemento de muelle dentro de la unidad de aproximación. Para evitar una desviación durante la operación de formación de agujeros, se configura en el pisador un primer tope mecánico fijo que, durante la operación de punzonado y de formación de agujeros se ajusta a una superficie de tope mecánico de la unidad de aproximación, de modo que se absorban las fuerzas.

En cuanto a su estructura general, el dispositivo se caracteriza además por el hecho de que la unidad de aproximación comprende un taqué, un elemento de muelle, así como un tubo de taqué que acoge el taqué y el elemento de muelle. La unidad de colocación se fija en el tubo de taqué y el taqué actúa sobre el punzón y lo desplaza en dirección de aproximación y en sentido contrario a la misma. Además, el elemento de muelle actúa sobre el pisador. Por último, el punzón se configura a modo de manguito tubular en el que se guía un pasador de expulsión desplazable relativamente con respecto al manguito.

Al ejecutar la operación de punzonado de varias fases, así como la operación de colocación, se realizan especialmente los siguientes pasos de proceso:

En primer lugar, el dispositivo se coloca en un primer paso en una posición inicial. En este paso, se coloca especialmente el componente no preparado en el portaherramientas sobre el soporte de componentes. El manguito de estampación y, por lo tanto, también la palanca articulada, se encuentran en una posición posterior.

En un siguiente paso, se realiza la operación de punzonado y formación de agujeros, en la que el pisador se coloca inicialmente sobre el componente, en concreto hasta que el tope fijo del pisador entra en contacto con la superficie de tope, con lo que se bloquea el retroceso ulterior del pisador. En este estado, la pieza de trabajo se posiciona y sujeta entre el borde superior del soporte de componentes y el borde inferior del pisador. El manguito de estampación se mueve a través del mecanismo, especialmente a través del accionamiento de la palanca articulada, hacia arriba y deforma el componente. Al mismo tiempo, se produce la perforación y se elimina el tapón de punzonado.

Durante esta operación es ventajoso que el punzón (de punzonado) se pueda desplazar relativamente con respecto a un manquito de punzón (con cuya ayuda se coloca después a presión el elemento de colocación a presión). Por lo tanto, es necesario que el manquito de punzón se pueda mover libremente de forma axial con respecto al punzón de punzonado. Esta liberación axial se controla a través de una corredera, como se explicará más adelante. En el caso del control del libre movimiento axial se trata de un aspecto independiente y por sí solo innovador de la presente solicitud.

En el tercer paso se fija finalmente el componente. Para ello, el tubo de taqué se retira en primer lugar a una posición intermedia. Durante esta retirada, el pisador sigue sujetando el componente. La palanca articulada se retrae, especialmente hasta un tope fijo, por lo que el manguito de estampación también retrocede. Al mismo tiempo se extrae un pasador de centrado, conduciéndolo a través del agujero punzonado. Esta operación se realiza especialmente de forma neumática. Por medio del pasador de centrado se fija el componente, que ya no se puede desviar lateralmente.

En el cuarto paso, se produce la aportación del elemento de colocación a presión, en particular del perno de presión. En esta operación, el tubo de taqué se desplaza todavía más hacia atrás hasta una posición inicial y el pisador se levanta de la superficie del componente. A continuación, se produce la aportación especialmente lateral del elemento de colocación a presión a la unidad de colocación.

Finalmente, en el quinto paso se produce la propia colocación a presión. En esta operación, el tubo de taqué se desplaza de nuevo hacia delante en dirección de aproximación hasta una posición de colocación a presión. Al mismo tiempo, se produce preferiblemente la carrera de retorno del pasador de centrado. Al pasar a la posición de colocación a presión, el manguito del punzón y el punzón se bloquean axialmente, es decir, ambos se desplazan conjuntamente. Por lo tanto, se presionan conjuntamente contra la cabeza del pasador de colocación a presión y lo introducen a presión en el agujero preperforado.

Como se ha mencionado antes, para la operación de punzonado de agujeros se considera ventajoso que el punzón se desplace más hacia adelante en relación con el manquito de punzón, mientras que al mismo tiempo ambos se mueven juntos durante la colocación a presión. A estos efectos se prevé generalmente que los dos elementos, el punzón y el manquito de punzón, se guíen de manera forzada hasta una posición predeterminada y que el guiado forzado se anule de forma definida o controlada, para que el punzón pueda volver a una posición anterior. Para la liberación axial o para el bloqueo axial entre el punzón y el manquito de punzón se prevé convenientemente una operación de giro entre el manquito de punzón y el punzón. Con preferencia, el giro se produce con ayuda de un elemento de corredera que se pueda activar especialmente de forma libre, que gira, por lo tanto, uno de los dos componentes respecto al otro. El giro se produce convenientemente con ayuda de un elemento de arrastre, en particular un pasador de arrastre, que engrana en el manguito de punzón o en el punzón y se dispone en el elemento de corredera. En principio, también es posible que el pasador de arrastre se disponga en el manguito de punzón o en el punzón y que se forme en el elemento de corredera una escotadura correspondiente en la que engrane el pasador de arrastre.

El elemento de corredera y el manguito de punzón se desplazan relativamente el uno respecto al otro en dirección axial durante los distintos pasos. Esto da lugar a que el pasador de arrastre entre en la escotadura correspondiente o salga de ésta. En la posición de aproximación, es decir, especialmente en la operación de punzonado de agujeros y en la operación de colocación a presión, el pasador de arrastre debe engranar en la escotadura correspondiente para permitir el giro del manguito de punzón con respecto al punzón a fin de provocar la liberación axial o el bloqueo axial. Para garantizar que el pasador de arrastre se introduzca de manera fiable en la escotadura correspondiente, el manguito de punzón se guía de forma rotacionalmente fija, al menos a lo largo de una carrera axial definida. Para ello se prevé especialmente una guía de ranura-pasador, disponiendo en el manguito de punzón sobre todo un pasador que sobresale hacia fuera en dirección radial y que engrana en una ranura correspondiente. Este guiado rotacionalmente fijo se suprime a partir de una posición axial definida, de modo que el giro del manguito de punzón respecto al punzón se pueda producir de forma controlada con ayuda del elemento de corredera.

Los aspectos esenciales del dispositivo, así como del procedimiento para la colocación del elemento de unión, en particular del perno de presión, son, entre otros, los siguientes:

- Colocación de pernos de presión sin preparación del componente con dos accionamientos, es decir, la pieza de trabajo no está perforada /rellenada (el collarín no se ha formado).

- Se emplean preferiblemente unidades de accionamiento eléctrico para el control del proceso, los datos del sistema de control del motor se utilizan con preferencia para la supervisión del proceso.

- Colocación de los elementos de unión sin cambio de herramientas y en un eje.

- Correderas para el control del guiado forzado del punzón de colocación a presión/punzón de punzonado, es decir, del punzón y del manguito de punzón.

- Estampado (boquillas, conformación del collarín) opcionalmente a través de a) accionamiento de palanca articulada (accionamiento con fuerza de avance suficientemente dimensionada, contrapresión a través de la unidad de accionamiento del tubo de taqué o b) desplazamiento de la palanca articulada a la posición de estiramiento y aplicación de la fuerza de estampado a través de la unidad de accionamiento del tubo de taqué (el pisador choca contra un tope fijo).

- Tope fijo para el manguito de estampación de modo que la fuerza se introduzca en el portaherramientas.

Un ejemplo de realización se explica a continuación con mayor detalle a la vista de las figuras. Las representaciones parcialmente simplificadas muestran en la:

Figura 1 un dispositivo para la realización de un proceso de colocación de un elemento de unión en una pieza de trabajo;

Figuras 2A-2E respectivamente una representación en sección transversal de una unidad de colocación fijada en una unidad de aproximación en diferentes pasos del procedimiento, ilustrando la figura 2A la posición en una posición inicial, la figura 2B una posición durante la operación de perforación y formación de agujeros, la figura 2C la situación durante el paso de fijación del componente, la figura 2D la posición durante la aproximación del perno de presión a la unidad de colocación y la figura 2E la posición durante la operación de colocación a presión final;

Figuras 3A-3E secciones ampliadas de las representaciones de las figuras 2A a 2E;

Figura 4A una representación ampliada de la zona marcada en la figura 3B con un círculo P durante la operación de perforación y formación de agujeros;

Figura 4B una representación ampliada de la misma zona como la que se identifica con el círculo Q en la figura 3C, en el paso de fijación de la pieza de trabajo;

Figura 4C una representación ampliada de la misma como la que se identifica con el círculo R en la figura 3E, en el paso de colocación a presión, y

Figuras 5A, 5B por secciones, representaciones tridimensionales de la unidad de colocación para la explicación de la liberación axial o del bloqueo axial del manguito de punzón en relación con el punzón.

La figura 1 muestra un dispositivo 2 diseñado para la realización de una operación de colocación y para la fijación de un elemento de unión 4, especialmente de un perno de colocación a presión, en un componente o pieza de trabajo 6. En el caso de la pieza de trabajo 6 se trata, por ejemplo, de una chapa o de un componente de chapa, por ejemplo, un componente de automóvil. En el caso del elemento de unión 4 se trata, en particular, de un llamado perno de presión unido normalmente en arrastre de forma y de fuerza a la pieza de trabajo 6. Un perno de presión de este tipo se caracteriza, en principio, por una cabeza y por un vástago que se une a la cabeza, por ejemplo, un vástago roscado.

El dispositivo 2 presenta un portaherramientas 8 configurado en el ejemplo de la realización a modo de un arco en C. En un brazo de arco superior se dispone una unidad de colocación 10, conectada a su vez a una unidad de aproximación 12. Ésta presenta un taqué 14, así como un accionamiento 16, en particular un motor eléctrico, que impulsa el taqué en una dirección de aproximación 18.

Frente a la unidad de colocación 10 se dispone un portacomponentes 20 en el brazo de arco inferior del portaherramientas 8. Como se describirá más adelante con mayor detalle, dentro del portacomponentes 20 se dispone un manguito de estampación 22 desplazable en dirección de aproximación y en sentido contrario a la misma, que se activa por medio de un mecanismo de accionamiento. En el ejemplo de realización se prevé a estos efectos un segundo accionamiento 24, en particular un motor eléctrico, conectado al manguito de estampación a través de un varillaje mecánico 26 para el accionamiento del manguito de estampación 22.

Durante el funcionamiento, el portaherramientas 8 se acopla preferiblemente a un manipulador, por ejemplo, a una mano robótica de un robot de varios ejes, y se aproxima a las respectivas posiciones de la pieza de trabajo 6 en las que se vayan a colocar los elementos de unión 4. Para el control del dispositivo 2, especialmente para el control del proceso de colocación que se describirá más adelante con más detalle, el dispositivo 2 presenta además un sistema de control 28.

El dispositivo 2 según la figura 1 presenta además una unidad de aproximación 30, por medio de la cual los distintos elementos de unión 4 se pueden aportar de forma automática e individual a la unidad de colocación 10. La aportación se produce en este caso desde un lado, es decir, perpendicularmente con respecto a la dirección de aproximación 18. Toda la unidad de aportación 30 se puede desplazar en la dirección de aproximación 18, de modo que la transferencia de los elementos de unión 4 se pueda producir en diferentes posiciones axiales. Los distintos elementos de unión 4 se aportan la unidad de aportación 30, por ejemplo, a través de un tubo flexible 32.

La estructura de la unidad de colocación 10, la unidad de aproximación 12 y el portaherramientas 20, así como el procedimiento para la realización de la operación de colocación, se explicarán a continuación en relación con las figuras 2A a 2E y 3A a 3E. Las figuras 2A a 2E muestran diferentes fases del proceso en la realización de una operación de colocación durante un ciclo de trabajo para la colocación de un elemento de unión. Las figuras 2A a 2E ofrecen una visión general de los distintos movimientos de la unidad de colocación 10, así como de la unidad de aproximación 12 durante las distintas fases del procedimiento. Las figuras 3A a 3E muestran respectivamente representaciones ampliadas en la zona de la unidad de colocación 10 y del portacomponentes 20. Las figuras 3A a 3E corresponden, por lo tanto, a las mismas situaciones y posiciones que en las figuras 2A a 2E.

A la vista de las figuras 2A a 2E se puede apreciar en primer lugar que la unidad de colocación 10 se fija inicialmente, a través de una conexión mecánica, en especial una conexión roscada, en la unidad de aproximación 12. La unidad de aproximación 12 presenta un tubo de taqué 34 en el que se dispone el taqué 14. El taqué 14 y el tubo de taqué 34 forman una unidad común fija, es decir, no se pueden desplazar el uno respecto al otro. Por consiguiente, los movimientos de aproximación en la dirección de aproximación 18 y en sentido contrario a la misma se producen conjuntamente. El taqué 14 está a su vez rodeado por un elemento de muelle 36, especialmente por un muelle helicoidal (muelle de compresión). La unidad de aproximación 12 se puede conectar al primer accionamiento 16. Para ello, el tasqué 14 se conecta con la rosca representada a una varilla de accionamiento correspondiente del primer accionamiento 16, formando con ésta, en conjunto, un taqué de accionamiento.

El portacomponentes 20 se configura, en su conjunto, en forma de tubo o manguito y presenta una base para la colocación de componentes 38 formada por una superficie frontal anterior. En esta base se apoya durante el funcionamiento la pieza de trabajo 6. El portacomponentes 20 se fija en el brazo inferior del portaherramientas arqueado 8 y se inserta especialmente en un canal 40 que se extiende en la dirección de aproximación 18. Dentro de este canal se dispone un pasador de centrado 42, que se puede regular con ayuda de un tercer accionamiento 44 en dirección de aproximación 18 y en sentido contrario a la misma. En el caso de este tercer accionamiento 44 se puede tratar de un accionamiento activo controlado o también de un accionamiento pasivo que, por ejemplo, sólo ejerce una fuerza de muelle sobre el pasador de centrado 42. Preferiblemente se trata de un accionamiento controlado 44, especialmente de un accionamiento de aire comprimido. Se puede ver además que el varillaje mecánico 26 se introduce por el extremo, a través de un mecanismo articulado, en el interior del canal 40. En este caso se trata especialmente de un mecanismo de palanca articulada 46.

La figura 2A muestra una posición inicial en la que el dispositivo 2 se desplaza relativamente con respecto a la pieza de trabajo 6 (es decir, o el dispositivo 2 se desplaza hasta una posición deseada en la pieza de trabajo 6 o la pieza de trabajo 6 se lleva al dispositivo 2). La unidad de aproximación 12 se encuentra en una posición inicial retraída.

La figura 2B muestra la situación durante una primera fase de procesamiento en la que se realizan una operación de perforación de agujeros, así como una operación de formación de agujeros. Para ello, toda la unidad de aproximación 12 se desplaza en la dirección de aproximación 18 a una posición de colocación a presión anterior. Con este fin, el taqué del cilindro 14 se desplaza por medio del primer accionamiento 16 en la dirección de aproximación 18, de modo que se desplace toda la unidad de aproximación 12 y con ella la unidad de colocación 10. La pieza de trabajo 6 se aprisiona entre el portacomponentes 20 y la unidad de colocación 10 y, por lo tanto, se fija. Para ello, la unidad de colocación 10 presenta un pisador 48 que se apoya en el interior del tubo de taqué 34 sobre el elemento de muelle 36. Por consiguiente, se presiona con la fuerza elástica del elemento de muelle 36 contra la pieza de trabajo 6. De forma correspondiente, el elemento de muelle 36 también se comprime ligeramente en comparación con la posición inicial.

En el siguiente paso se produce la fijación de la pieza de trabajo 6 introduciendo el pasador de centrado 42 desde abajo en la pieza de trabajo 6. La unidad de aproximación 12 se desplaza en sentido contrario a la dirección de aproximación 18 hasta una posición intermedia, en la que el pisador 48 presiona la pieza de trabajo 6 al menos con una fuerza residual, contra el soporte de componentes 38.

En el siguiente paso se procede a una aportación del elemento de unión 4 desde un lado en un canal interior de la unidad de colocación 10. Para ello, la unidad de aproximación 12 regresa de nuevo a la posición inicial posterior. La pieza de trabajo 6 se fija a través del pasador de centrado 22 en lo que se refiere a su posición lateral.

En el siguiente paso, mostrado en la figura 2E, se realiza finalmente la propia operación de colocación, en la que el elemento de unión 4 se introduce a presión en la pieza de trabajo 6. A continuación, la unidad de aproximación 12 vuelve a la posición inicial mostrada en la figura 2A y el ciclo de trabajo representado en las figuras 2A a 2E comienza de nuevo para el siguiente elemento de unión 4.

De particular importancia en el procedimiento aquí descrito es la integración tanto de la operación de perforación y formación de agujeros, como de la operación de colocación a presión en un ciclo de trabajo, siendo necesario que durante todo el ciclo de trabajo el trabajo se realice siempre con la misma orientación axial, es decir, tanto la operación de perforación y formación de agujeros como el colocación a presión del elemento de unión 4 siempre se llevan a cabo sin desplazamiento relativo entre el dispositivo 2 y la pieza de trabajo 6 dentro del mismo eje axial. Además, el dispositivo y el procedimiento se caracterizan por la realización simultánea de la operación de perforación de agujeros y la operación de formación de agujeros, como se explicará más delante de manera más detallada.

Los detalles en relación con la construcción de la unidad de colocación 10, así como del portacomponentes 20 y los distintos pasos se explican a continuación en relación con las figuras 3A a 3E:

La unidad de colocación 10 se atornilla por medio de un racor de unión 50 en el tubo de taqué 34. La unidad de colocación 10 presenta varias partes dispuestas concéntricamente las unas en las otras a modo de manguito. Se trata, por una parte, del pisador 48 que, como ya se ha mencionado, penetra en el tubo de taqué 34 y se apoya allí en el elemento de muelle 36. Además, dentro del pisador 48 se dispone un manguito de punzón 52, que se guía mediante un movimiento deslizante con una cabeza de manguito 54, configurada en el ejemplo de realización con una sección transversal en forma de vaso, en el pisador 48. En el interior del manguito de punzón 52 se guía a su vez un punzón (de punzonado) 56 configurado igualmente en forma de manguito. Éste presenta en su extremo superior una cabeza de punzón 58. Vista en su zona inferior en sección transversal, tiene la forma de una T y penetra en la cabeza de manguito 54, que la guía. Una zona superior de la cabeza de punzón 58 se guía en la pared interior del pisador 48. En el transcurso de la operación, el punzón 56 se guía dentro del manguito de punzón 52.

En su parte superior la cabeza de punzón 58 presenta además una escotadura a través del cual engrana lateralmente un elemento de control configurado especialmente como palanca basculante 60. Este elemento sirve para el accionamiento de un pasador de expulsión 62 guiado en el interior del punzón 56. La palanca basculante 60 se acciona por medio de una unidad de accionamiento externa 64. La palanca basculante 60 puede pivotar o inclinarse en torno a un eje de inclinación 66 y, en consecuencia, presenta a ambos lados del eje de inclinación 66 dos brazos de palanca acoplados, por una parte, al pasador de expulsión 62 y, por otra parte, a la unidad de accionamiento 64.

El pisador 48 presenta en su perímetro exterior un primer tope fijo 68 formado por una o varias almas que se separan radialmente. A éste se le asigna en la unidad de aproximación 12 una superficie de tope 70. Se trata fundamentalmente de una superficie frontal de la unidad de aproximación 12, concretamente de la superficie de una brida anular que cierra el tubo de taqué 34 por la parte frontal y que se sujeta por medio de un racor de unión 50. El pisador 48 se guía a través de esta brida anular.

El propio pisador 48 acoge en su interior el taqué 14, que interactúa con el punzón 56, en especial con la cabeza de punzón 58, y que durante el funcionamiento ejerce en el proceso de colocación una fuerza axial sobre este último. En la mitad inferior de las imágenes de las figuras 3A a 3E se puede ver respectivamente una zona parcial del portaherramientas 8. En esta zona se ha configurado el canal 40 ya mencionado que se extiende en dirección axial. En el ejemplo de la realización, este canal presenta una forma escalonada. En su extremo superior se inserta el portacomponentes 20. Este comprende un cuerpo base en forma de manguito 72, dentro del cual se dispone de manera desplazable el manguito de estampación 22. La cara frontal del cuerpo base 72 define una base de apoyo para los componentes 76. El espacio interior libre del manguito de estampación 22 define un canal interior 74 y se utiliza para la extracción de un tapón de punzonado 78 (compárense las figuras 3B, 3C). Para su eliminación y retirada, se ha dispuesto una trampilla 80 que se puede girar hacia dentro y hacia fuera del canal interior 74 y que está acoplada a una abertura lateral 82. Cuando la trampilla 80 se abate hacia dentro, como se representa en la figura 3A, se ajusta a la pared interior del canal interior 74, formando prácticamente una rampa para el tapón de punzonado 78, que se extrae a través de esta rampa.

Al cuerpo base en forma de manguito 72 sigue un manguito de guía 84, en el que continúa el canal interior 74. El manguito de estampación 22 se apoya en el manguito de guía. Por lo tanto, durante el desplazamiento del manguito de guía 84, el movimiento se transmite al manguito de estampación 22. En principio, también existe la posibilidad de que el manguito de guía 84 y el manguito de estampación 22 se configuren en una sola pieza. El manguito de guía 84 se dispone de forma desplazable dentro del canal 40. El canal interior 74 del manguito de estampación 22 continúa en el manguito de guía 84. El manguito guía 84, a su vez, también presenta una abertura lateral que está abierta hacia la abertura lateral 82 del portaherramientas 8.

El manguito de guía 84 se configura, de manera complementaria al canal 40, de forma escalonada con una zona de base en forma de T. Hacia la parte inferior sigue al manguito de guía 84 un contrasoporte unido firmemente al portaherramientas 8, que define un segundo tope fijo 94.

Dentro del manguito de guía 84 se guía el pasador de centrado 42. Éste actúa automáticamente sobre la trampilla 80 cuando es conducido a una posición delantera.

Para el accionamiento y desplazamiento del manguito de estampación 22 se prevé el varillaje mecánico 26 con el mecanismo de palanca articulada 46 dispuesto por el lado del extremo. Una varilla de accionamiento está conectada por su extremo, a través de una articulación de palanca articulada, a dos brazos de palanca del mecanismo de palanca articulada 46. En la figura 3A el manguito de estampación 22 se encuentra en una posición retraída. En esta posición, el mecanismo de palanca articulada 46 adquiere una postura en ángulo. En la posición delantera del manguito de estampación 22 mostrada en la figura 3B, el mecanismo de palanca articulada 46 está estirado. En esta posición estirada se pueden absorber fuerzas elevadas sin que éstas se transmitan al varillaje mecánico 26 y, a través de él, al segundo accionamiento 24.

El ciclo de trabajo para la colocación del elemento de unión 4 es el siguiente:

Partiendo de la posición inicial mostrada en la figura 3A, la operación de perforación y formación de agujeros se lleva a cabo en una primera fase según la figura 3B. Para ello, el taqué 14 es presionado hacia abajo en la dirección de aproximación 18 con ayuda del primer accionamiento 16. Como consecuencia, toda la unidad de aproximación 12 se desplaza hacia abajo a la posición de colocación a presión delantera. Cuando el pisador 48 se apoya en la superficie de la pieza de trabajo 6 y se continúa con el movimiento de aproximación, se produce un desplazamiento relativo entre el pisador 48 y el manguito de punzón 52. Éste último se conduce, junto con el punzón 56 (y el pasador de expulsión 62), en otro movimiento de aproximación hacia delante. Cuando el manguito de punzón 52 alcanza con su superficie frontal delantera la superficie de la pieza de trabajo 6, se desbloquea el acoplamiento forzado entre el manguito de punzón 52 y el punzón 56, produciéndose después únicamente una carrera residual para el punzón 56, por lo que la pieza de trabajo 6 es perforada y se produce un agujero 90. El tapón de punzonado 78 ya mencionado se elimina en la forma antes descrita.

Paralelamente a este movimiento de aproximación del taqué 14 y a la operación de punzonado, el manguito de estampación 22 se conduce con ayuda del mecanismo de palanca articulada 46 a la posición delantera. Con preferencia, esto se hace sólo después de que el pisador 48 presione la pieza de trabajo 6 contra el soporte de componentes 76. En particular, el pisador 48 se encuentra en una posición de tope en la que el primer tope fijo 68 se ajusta a la superficie de tope 70, como se puede apreciar en la figura 3B. Al accionar el manguito de estampación 22, la pieza de trabajo 6 se deforma al estilo de un proceso de embutición profunda. Se configura, en sentido contrario a la dirección de aproximación 18, un collarín embutido 92, que rodea el perímetro del agujero punzonado 90. Este collarín embutido 92 se define también como boquilla. El proceso de conformación al estilo de una embutición profunda se define aquí como proceso de formación de agujeros. Este proceso de formación de agujeros se produce esencialmente en paralelo y simultáneamente con el proceso de perforación de agujeros, es decir, el sistema de control se concibe de manera que el movimiento del manguito de estampación 22 y el del punzón 56 (movimiento desacoplado del manguito de punzón 52) se produzcan simultáneamente y en direcciones opuestas.

Generalmente, el manguito de estampación 22 forma al mismo tiempo una matriz para el proceso de perforación de agujeros. Con esta finalidad presenta un borde interior delantero afilado. Durante el proceso de punzonado, el punzón 56 entra de forma ajustada en el manguito de estampación 22.

Para la expulsión del tapón de punzonado 78 se activa, a través de la unidad de accionamiento 64, la palanca basculante 60, con lo que el pasador de expulsión 62 es presionado hacia abajo y el tapón de punzonado 78 se elimina a través de la trampilla 80 y la abertura lateral 82.

Después de esta primera fase (proceso de perforación y formación de agujeros) se procede, en primer lugar, a una fijación lateral de la pieza de trabajo 6, en la que el pasador de centrado 42 entra desde abajo en la pieza de trabajo 6 y se desplaza preferiblemente a través de la misma. Para ello, el pasador de centrado 42 presenta un extremo delantero cónico. El diámetro exterior del pasador de centrado 42 se corresponde, salvo las tolerancias necesarias, con el diámetro interior del agujero 90, con lo que se garantiza un guiado lateral y una fijación fiables. La regulación del pasador de centrado 42 se lleva a cabo mediante el tercer accionamiento 44, por ejemplo, controlada de forma neumática.

La inserción del pasador de centrado 42 se produce mientras que el pisador 48 sigue presionando la pieza de trabajo 6 contra el soporte de componentes 76. Al mismo tiempo, la unidad de aproximación 12 se desplaza a la posición intermedia retrayendo el taqué 14, de modo que especialmente el manguito de punzón y el punzón 56 también se retraen, para que el pasador de centrado 42 pueda penetrar en el espacio interior que ha quedado libre en el pisador 48.

Al igual que el manguito de punzón 52, el manguito de estampación 22 también vuelve a la posición inicial retraída.

En el siguiente paso, representado en la figura 3D, la unidad de aproximación 12 se retrae aún más, en particular a la posición inicial. En esta posición, el elemento de unión 4, es decir, el perno de presión se introduce a través de una abertura lateral del pisador 48 en un canal de colocación de la unidad de colocación 10. En la posición inicial, una sección parcial inferior del pisador 48 está liberada, es decir, el manguito de punzón 52 está suficientemente retraído. Para la realización del proceso de colocación a presión, que se ilustra en la figura 3E, el taqué 14, y por lo tanto la unidad de aproximación 12, se desplazan de nuevo en la dirección de aproximación 18. La cara frontal del manguito del punzón 52 con el punzón 56 sirve ahora como punzón para la colocación a presión del elemento de unión 4. La cara frontal del manguito de punzón 52 y del punzón 56 están preferiblemente alineadas entre sí, formando así una superficie de punzonado común que actúa sobre una cabeza del elemento de unión 4. Al ejercer una fuerza de presión a través del taqué 14, que se transmite a través del manguito de punzón 52 al elemento de unión 4, éste se introduce a presión en la pieza de trabajo preperforada 6. La cabeza del elemento de unión 4 se apoya en un borde del agujero 90. La cabeza se presiona contra el collarín embutido o elevado 92. En la parte inferior de la cabeza se configura normalmente una geometría de cabeza inferior especial. Al presionar el collarín 92 contra la cabeza, se produce una deformación del material, estableciéndose una unión en arrastre de forma y de fuerza entre el elemento de unión 4 configurado como elemento de colocación a presión, y el material del collarín 92. En particular, mediante un ensamblaje positivo de los materiales se consigue tanto una protección contra la extracción axial, como una protección contra la torsión.

No obstante, en este proceso de colocación a presión se vuelven a producir fuerzas elevadas que deben ser absorbidas por el portacomponentes 20. También es de especial importancia que el borde frontal del manguito de estampación 22 forme un contrasoporte para el proceso de deformación durante la colocación a presión. Para poder absorber las fuerzas existentes con seguridad, el manguito de estampación 22 se apoya en su posición retraída en el segundo tope fijo mecánico 94. Como se desprende de las figuras 3A, 3C, 3D así como 3E, que muestran todas ellas las situaciones en las que el manguito de estampación 22 se encuentra en su posición retraída, este segundo tope fijo mecánico 94 está formado por un componente (manguito) dentro del portaherramientas 8. Este componente se ha dispuesto de forma fija dentro del portaherramientas 8. El manguito de estampación 22 se apoya a través del manguito de guía 84 indirectamente en el segundo tope fijo 94.

En la posición retraída, la cara frontal anular delantera del manguito de estampación 22 actúa generalmente como contrasoporte. En la posición retraída, la cara frontal del manguito de estampación 22 está a una altura axial comparable a la del soporte de componentes 76. Por ello se entiende que la cara frontal del manguito de estampación 22 queda alineado con el soporte de componentes 76 o que, alternativamente, sobresale ligeramente, por ejemplo, en la mitad del grosor de la pieza de trabajo 6, del soporte de componentes 76. Esto se puede apreciar especialmente a la vista de las figuras 4A, 4b y 4c, que muestran representaciones ampliadas en la zona del agujero 90 durante el proceso de formación/punzonado de agujeros (figura 4A), durante la fase de fijación (figura 4B) y durante la fase de colocación a presión (figura 4C):

A la vista de la figura 4A se puede apreciar que el manguito de estampación 22 se encuentra en su posición delantera y que ha formado el collarín 92. Al mismo tiempo, se observa que el pisador 48 presiona la pieza de trabajo 6 contra el soporte de componentes 76 del cuerpo base 72. Con preferencia, el pisador 48 y el cuerpo base 72 presentan el mismo diámetro exterior y están alineados entre sí por la parte exterior. También se reconoce el extremo inferior del manguito de punzón 52, que preferiblemente se ajusta a la parte superior del collarín 92. Por lo tanto, el manguito de estampación 22 presiona el collarín 92 contra el borde frontal inferior del manguito de punzón 52 (no es absolutamente necesario). Además, se puede ver que, para el proceso de perforación de agujeros, la carrera axial del punzón 56 se desacopla del manguito de punzón 52, de modo que la cara frontal del punzón 56 sobresalga más en la dirección de aproximación 18. También se aprecia que el pasador de expulsión 62 actúa sobre el tapón de punzonado 78 y ya sobresale del punzón 56. En las figuras 4 B, 4C se reconoce la posición retraída del manguito de estampación 22, que sobresale ligeramente frente al soporte de componentes 76 en sentido opuesto a la dirección de aproximación y que penetra en el agujero 90 hasta aproximadamente la mitad del grosor de la pieza de trabajo 6 (en el caso de varias piezas de trabajo, del grosor total de las mismas). El pasador de centrado 42 se guía a través del agujero 90.

A la vista de la figura 4C se ve además que para la colocación a presión el punzón 56, el manguito de punzón 52 así como el pasador de expulsión 62 (no obligatoriamente necesario) forman una superficie frontal común que actúa sobre la cabeza del elemento de unión 4 y lo introduce a presión en el agujero preperforado 90. En estado introducido, la cabeza se apoya en el borde del agujero y el collarín elevado 92 se deforma de nuevo.

Como se ha explicado anteriormente, el punzón 56 y el manguito de punzón 52 se guían de manera forzada en dependencia de la trayectoria de la carrera, o se libera una guía forzada mecánica en dependencia de la trayectoria de la carrera. Esto es necesario para permitir para el proceso de punzonado un movimiento desacoplado entre el manguito de punzón 52 y el punzón 56. Por lo tanto, es necesario que el acoplamiento forzado mecánico se anule para la carrera de punzonado precisa.

El mecanismo previsto para este fin se explicará con más detalle en relación con las figuras 5A y 5B. Una guía forzada axial se crea por el hecho de que el punzón 56 y el manguito de punzón 52 presentan en una zona de arrastre unos topes de arrastre correspondientes entre sí, en concreto topes de arrastre delanteros 102 y topes de arrastre traseros 104. Por topes de arrastre delanteros 102 se entienden respectivamente las superficies de tope orientadas en dirección al otro componente.

En cambio, los topes de arrastre traseros 104 se disponen de forma desplazada en dirección axial. En particular, los topes de arrastre 102,104 están formados por salientes o rebajes. En especial se prevé respectivamente una configuración a modo de almena. Durante el movimiento de aproximación en la dirección de aproximación 18 se transmite a través de los topes de arrastre 102 la fuerza entre los dos componentes, el punzón 56 y el manguito de punzón 52. Durante este proceso, los topes de arrastre delanteros 102 se ajustan los unos a los otros.

Para permitir para la operación de punzonado un movimiento desacoplado se prevé un giro relativo entre el punzón 56 y el manguito de punzón 52, de manera que los topes de arrastre delanteros 102 se desacoplen. Las distintas protuberancias en forma de almena pueden engranar, por lo tanto, en las escotaduras correspondientes del otro componente. La altura axial de las escotaduras o almenas define un recorrido máximo de carrera dentro del cual se desacoplan los movimientos del punzón 56 y del manguito de punzón 52. La situación acoplada, en la que los topes de arrastre delanteros 102 se encuentran unos encima de los otros, se representa en la figura 5B, y la posición desacoplada después de un giro se muestra en la figura 5A. Se aprecia perfectamente que las almenas del manguito de punzón 52, que sobresalen hacia arriba en contra de la dirección de aproximación 18, engranan en los receptáculos correspondientes del punzón 56. Los topes de arrastre 102, 104 se configuran con preferencia respectivamente en la zona de la cabeza del manguito 54, así como de la cabeza del punzón 58.

El giro de estos componentes entre sí se realiza activamente por medio de la unidad de accionamiento 64. Está compuesta por un elemento de corredera 106 que se puede desplazar entre dos posiciones finales hacia adelante y hacia atrás. A través de un elemento de arrastre 108 diseñado especialmente como pin/ pasador de arrastre, este movimiento de deslizamiento se transmite al manguito de punzón 52 para ejercer un movimiento de giro.

Como también se puede ver, el manguito del punzón 52 presenta un elemento de guía configurado especialmente a modo de pivote 110, que sobresale radialmente hacia fuera. Este elemento se guía de forma forzada dentro del pisador 48 en una ranura de guía correspondiente hasta una posición de carrera axial definida, por lo que un giro sólo es posible a partir de una posición axial elevada predeterminada. Este guiado a prueba de torsión garantiza además que el elemento de arrastre 108 engrane de forma fiable en la escotadura asignada del manguito de punzón 52. Otro pivote 112, dispuesto en la cabeza de punzón 56 de manera que sobresalga radialmente, se encarga de forma similar de la protección de la cabeza del punzón 56 contra el giro.

La unidad de accionamiento 64 presenta de forma complementaria, además del elemento de corredera 106, una unidad lineal 114, en particular con una unidad de émbolo/cilindro, a través de la cual se puede accionar la palanca basculante 60.

Los aspectos del acoplamiento forzado y del ejercicio del movimiento de giro con ayuda del elemento de corredera 106 descritos en relación con las figuras 5A, 5B, se consideran como solución inventiva independiente.

Lista de referencias

2 Dispositivo

4 Pieza de unión / elemento de unión

6 Componente o pieza de trabajo

8 Portaherramientas

10 Unidad de colocación

12 Unidad de aproximación

14 Taqué

16 Primer accionamiento

18 Dirección de aproximación

20 Portacomponentes

22 Manguito de estampación

24 Segundo accionamiento

26 Varillaje

28 Dispositivo de control

30 Unidad de aportación

32 Tubo flexible

34 Tubo de taqué

36 Elemento del muelle

38 Soporte de componentes

40 Canal

42 Pasador de centrado

44 Tercer accionamiento

46 Mecanismo de palanca articulada

48 Pisador

50 Racor de unión

52 Manguito de punzón

54 Cabeza de manguito

56 Émbolo (de punzonado)

58 Cabeza de punzón

60 Palanca basculante

62 Pasador de expulsión

64 Unidad de accionamiento

66 Eje de inclinación

68 Primer tope fijo

70 Superficie de tope

72 Cuerpo base

Canal interior

Soporte de componentes Tapón de punzonado Trampilla

Abertura lateral Manguito de guía

Agujero

Collarín

Segundo tope fijo

Topes de arrastre delanteros Topes de arrastre traseros Elemento de corredera Elemento de arrastre Pivote

Otro pivote

Unidad lineal

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (2) para la colocación de un elemento de unión (4), en especial de un perno de presión, en una pieza de trabajo,

- con un sistema de control (28) para el control de la operación de colocación durante el funcionamiento, - con una unidad de colocación (10) fijada en un portaherramientas (8) que se puede desplazar con ayuda de una unidad de aproximación (12) en una dirección de aproximación (18),

- y con un portacomponentes (20) fijado frente a la unidad de colocación (10) en el portaherramientas (8), que se puede desplazar con respecto a la unidad de colocación (10) en la dirección de aproximación (18), presentando la unidad de colocación (10)

- un pisador (48), con cuya ayuda la pieza de trabajo (6) se presiona durante el funcionamiento contra el portacomponentes (20),

- un punzón (56) desplazable en dirección de aproximación (18) con respecto pisador (48) para el punzonado de un agujero en la pieza de trabajo (6),

- un manguito de punzón (52) para la introducción a presión del elemento de unión (4) en el agujero (90), presentando el portacomponentes (20)

- un cuerpo base (72) con un soporte de componentes (38) para la pieza de trabajo (6),

- un manguito de estampación (22) dispuesto de forma desplazable en el cuerpo base (92), caracterizado por que el sistema de control (28) está diseñado de manera que durante el funcionamiento se realice en un proceso de colocación de varias fases, en una primera fase una operación de perforación y formación de agujeros para la configuración del agujero (90) con un collarín embutido (92) alrededor del agujero (90) en sentido contrario al de la dirección de aproximación (18), y en una segunda fase una operación de colocación del elemento de unión (4), no produciéndose entre las dos fases ningún movimiento relativo lateral entre la pieza de trabajo (6) y el dispositivo (2) y desplazándose el manguito de estampación (22) para la formación del collarín embutido (92) desde abajo se mueve desde abajo contra la pieza de trabajo (6).

2. Dispositivo (2) según la reivindicación que antecede, en el que el sistema de control (28) está diseñado de manera que la operación de perforación y la operación de formación de agujeros se lleven a cabo simultáneamente.

3. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de control (28) está diseñado de manera que el manguito de punzón (52) forme un contrasoporte para el manguito de estampación (22) durante la operación de formación de agujeros.

4. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dentro del manguito de estampación (22) se puede desplazar un pasador de centrado (42) en sentido opuesto a la dirección de aproximación (18), configurándose el sistema de control (28) de modo que, después de la primera fase, el pasador de centrado (42) se introduzca en el agujero (90) producido.

5. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el manguito de estampación (22) se puede desplazar con ayuda de un varillaje mecánico (26), presentando el varillaje mecánico (26) un mecanismo de palanca articulada (46) y desplazándose el manguito de estampación (22) frente a la pieza de trabajo (6) mediante la activación del mecanismo de palanca articulada (46) para la formación del collarín embutido (92).

6. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de control (28) está diseñado de manera que el manguito de estampación (22) vuelva, antes de la colocación a presión del elemento de unión (4), a una posición retraída, creando allí especialmente un contrasoporte para el elemento de unión (4) durante el proceso de colocación.

7. Dispositivo (2) según la reivindicación que antecede, en el que el manguito de estampación (22) se puede desplazar a la posición retraída contra un segundo tope fijo (94).

8. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el pisador (48) presenta un primer tope fijo (68) que durante la operación de perforación y formación de agujeros se apoya en una superficie de tope (70) de la unidad de aproximación.

9. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de aproximación (12) presenta un taqué (14), un elemento de muelle (36) y un tubo de punzón (34) que acoge el punzón (14) y el elemento de muelle (36), fijándose la unidad de colocación (10) en el tubo de punzón (34), desplazándose el taqué (14) con respecto al punzón (56), actuando el elemento de muelle (36) sobre el pisador (48) y configurándose el punzón (56) a modo de manguito en el que se guía un pasador de expulsión (62), que se desplaza relativamente con respecto al manguito de punzón (52).

10. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el punzón (56) y el manguito de punzón (52) están conectados entre sí a través de una guía forzada axial para un movimiento de aproximación común en la dirección de aproximación (18), pudiéndose anular el guiado forzado axial de forma controlada de modo que el punzón (56) se pueda desplazar con respecto al manguito de punzón (52) para la operación de punzonado de agujeros, pudiéndose girar el manguito de punzón (52) y el punzón (56) el uno respecto al otro de manera que, en una posición de giro predeterminada, se anule el guiado forzado axial y el punzón (56) se pueda desplazar en relación con el manguito de punzón (52) para la realización de la operación de punzonado de agujeros.

11. Dispositivo (2) según la reivindicación 10, en el que el manguito de punzón (52) y el punzón (56) se pueden girar el uno respecto al otro con ayuda de una unidad de accionamiento (64), produciéndose el giro con ayuda de un elemento de arrastre (108) que engrana en el manguito de punzón (52) o en el punzón (56).

12. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 10 a 11, en el que el manguito de punzón (52) se guía en dirección de aproximación (18) dentro del pisador (48) de forma protegida contra el giro hasta una posición axial predeterminada, en la que se puede anular el guiado forzado axial girando el manguito de punzón (52).

13. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 10 a 12, en el que en el manguito de punzón (52) y en el punzón (56) se configuran topes de arrastre delanteros y traseros (102, 104), desbloqueándose el engranaje de los topes de arrastre delanteros (102) mediante el giro.

14. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de control (28) se ha diseñado de manera que se realicen los siguientes pasos:

a) en una posición inicial, la pieza de trabajo (6) se apoya en el soporte de componentes (76),

b) la unidad de colocación (10) se desplaza en la dirección de aproximación (18) y el pisador (48) presiona la herramienta contra el soporte de componentes (76) y se realiza la operación de perforación y formación de agujeros,

c) la posición de la herramienta se fija mediante la introducción de un pasador de centrado (42), d) reposición de la unidad de colocación (10) en sentido contrario a la dirección de aproximación (18) y aportación del elemento de unión (4) a la unidad de colocación (10),

e) aportación de la unidad de colocación (10) en dirección de aproximación y colocación a presión del elemento de unión (4),

f) regreso a la posición inicial.

15. Procedimiento para la colocación de un elemento de unión (4) en una pieza de trabajo con ayuda de un dispositivo (2) que presenta una unidad de colocación (10) con un pisador (48), así como un portacomponentes (20) situado frente a la unidad de colocación (10) con un soporte de componentes (76), con los siguientes pasos:

- realización de una operación de perforación y formación de agujeros en una primera fase en la que - la pieza de trabajo (6) se sujeta entre pisador (48) y el soporte de componentes (76),

- se punzona un agujero (90) con ayuda de un punzón (56) de la unidad de colocación (10), que se desplaza relativamente con respecto al pisador (48) en dirección de aproximación (18),

- configurándose un collarín embutido (92) que rodea el agujero (90) en sentido opuesto a la dirección de aproximación (18) con ayuda de un manguito de estampación (22) dispuesto en el portacomponentes (20), que se desplaza en sentido contrario al de la dirección de aproximación (18),

- colocación a presión del elemento de unión (4) en el agujero (90) en una segunda fase con ayuda de la unidad de colocación (10), sin que entre las dos fases se produzca ningún movimiento relativo lateral entre la pieza de trabajo (6) y el dispositivo (2).