ITBO20080117A1

ITBO20080117A1 - Dispositivo elettro-idraulico a pistola con controllo elettronico per la deformazione di elementi di fissaggio

Info

Publication number: ITBO20080117A1
Application number: IT000117A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Preti
Original assignee: Ober S P A
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2009-08-22
Also published as: BRPI0907795A2; EP2093024B1; DE602008002698D1; WO2009103695A1; ES2353468T3; EP2093024A1; ATE482055T1; US20110271504A1; BRPI0907795B1

Description

DISPOSITIVO ELETTRO-IDRAULICO A PISTOLA CON CONTROLLO ELETTRONICO PER LA DEFORMAZIONE DI ELEMENTI DI FISSAGGIO

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si inserisce nel settore tecnico delle pistole rivettatrici, con particolare riferimento a quelle ad azionamento servoassistito, utilizzate per rivetti che presentano foggia cilindrica, un foro assiale parzialmente filettato, un collare di battuta in corrispondenza di una testata ed una porzione opportunamente indebolita nella quale viene localizzata la deformazione plastica.

I suddetti rivetti sono destinati ad unire stabilmente due pareti, ad esempio in luogo di una saldatura per punti, oppure a costituire una boccola filettata di ancoraggio, di robustezza adeguata, per strutture realizzate con materiali troppo teneri o troppo sottili per dar luogo a filettature sufficientemente resistenti.

I rivetti di cui sopra possono avere dimensioni non trascurabili, e per la loro posa in opera sono necessarie attrezzature in grado di esercitare su di essi una elevata forza di compressione.

Una pistola rivettatrice nota, costruita dalla medesima Richiedente in accordo con una corrispondente domanda di Brevetto per Invenzione Industriale, BO2007A000311, comprende un corpo ed un’impugnatura nei quali sono alloggiati:

− un motore pneumatico, atto a porre in rotazione destra o sinistra un tirante filettato, rispettivamente per impegnare o disimpegnare quest’ultimo dal foro assiale filettato di uno di detti rivetti;

− un sistema oleodinamico, atto ad imprimere una traslazione assiale al gruppo motore-tirante, per determinare la deformazione plastica di una prefissata porzione di detto rivetto, in modo da bloccarlo ad una struttura;

− un amplificatore pneumatico di spinta, azionante uno stantuffo previsto per comprimere il fluido di detto sistema oleodinamico;

− un sistema pneumatico, nel quale sono previste una valvola ausiliaria, azionata in apertura da detto tirante; una valvola principale, azionata in apertura da un relativo grilletto;

− una valvola di scambio idropneumatica, collegata ai citati sistemi oleodinamico e pneumatico, nella quale sono previsti: primi organi atti a rilevare la pressione del fluido oleodinamico; secondi organi, atti a commutare la mandata di aria compressa dall’amplificatore pneumatico di spinta al motore pneumatico, al raggiungimento di una prefissata pressione massima del fluido oleodinamico;

− un comando d’emergenza, atto a porre in rotazione sinistra il motore pneumatico. Il funzionamento di detta pistola è il seguente:

− si dispone il rivetto nel foro all’uopo predisposto nella struttura, con il relativo collare a battuta su quest’ultima, oppure, in alternativa, si posiziona manualmente lo stesso rivetto di fronte al tirante della pistola;

− si infila il tirante nel foro assiale del rivetto, sino all’inizio della filettatura di quest’ultimo, in tal modo determinando una spinta assiale sul tirante, verso il corpo della pistola, che provoca l’apertura della valvola ausiliaria, la quale consente l’invio di aria compressa al motore, ponendolo in rotazione destra per avvitare il rivetto; quando il collare di questo arriva a battuta della testata anteriore del corpo, si determina la chiusura automatica della stessa valvola ausiliaria e quindi l’arresto del motore;

− premendo il grilletto si comanda l’apertura della valvola principale, che consente l’invio di aria compressa all’amplificatore di spinta, attraverso la valvola di scambio idropneumatica, con conseguente aumento di pressione del fluido oleodinamico ed inizio della traslazione assiale del gruppo motore-tirante;

− mantenendo premuto il grilletto, la traslazione prosegue, provocando una progressiva compressione del rivetto che pertanto si deforma verso l’esterno, nella porzione indebolita, a definire un bordo anulare, aderente alla facciata della struttura opposta a quella sulla quale appoggia il collare, con ciò determinandosi il bloccaggio del rivetto;

− sempre con il grilletto premuto, al raggiungimento della massima pressione prevista per il fluido oleodinamico, intervengono i secondi organi della valvola di scambio idropneumatica, che interrompono l’afflusso di aria compressa verso l’amplificatore di spinta e la inviano al motore pneumatico ponendolo in rotazione sinistra; contestualmente viene scaricata all’esterno l’aria contenuta nell’amplificatore di spinta;

− la rotazione sinistra del motore è trasmessa al tirante filettato che si svita dal rivetto, ormai bloccato alla struttura:

− l’operatore rilascia il grilletto quando il tirante si è disimpegnato dal rivetto.

La pistola rivettatrice appena descritta funziona ottimamente, ma richiede obbligatoriamente una sorgente di aria compressa alla quale poter essere collegata; ne viene pertanto precluso l’impiego ove questa sorgente non sia disponibile.

Scopo della presente invenzione è perciò quello di proporre un dispositivo elettroidraulico a pistola con controllo elettronico per la deformazione di elementi di fissaggio, perciò non richiedente collegamento con una sorgente di aria compressa.

Un altro scopo dell’invenzione è quello di offrire un dispositivo elettro-idraulico a pistola che presenti una logica di funzionamento del tutto simile a quella della pistola di tipo noto citata in premessa.

Ancora uno scopo dell’invenzione riguarda la volontà di proporre un dispositivo elettroidraulico a pistola realizzabile in numerose varianti, differenti per il tipo di alimentazione elettrica prevista e/o per l’architettura costruttiva, con componenti che possono essere alloggiati nel corpo e nell’impugnatura oppure esterni a questi.

Un ulteriore scopo dell’invenzione consiste nella possibilità di offrire versioni del dispositivo elettro-idraulico a pistola particolarmente compatte e leggere, grazie alla dislocazione esterna di componenti.

Le caratteristiche dell’invenzione saranno rese evidenti nella seguente descrizione di preferite forme di realizzazione dell’invenzione, in accordo con quanto riportato nelle rivendicazioni e con l’ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:

• la Fig. 1 illustra una forma di realizzazione del dispositivo elettro-idraulico a pistola in oggetto, in vista laterale schematica sezionata;

• la Fig.2 illustra una sezione secondo il piano II-II di Fig.1;

• la Fig.3 illustra una sezione secondo il piano III-III di Fig.1;

• le Figg. da 4 a 11 illustrano viste simili alla Fig. 1, con il dispositivo elettro-idraulico nelle fasi operative più salienti.

Con riferimento alle suddette figure, è stata indicata con 100 una prima forma di realizzazione del dispositivo elettro-idraulico a pistola in oggetto, nel suo complesso; nel seguito della descrizione, per maggiore chiarezza, detto dispositivo 100 viene denominato semplicemente pistola.

La pistola 100 comprende un corpo 101 ed un’impugnatura 102 nei quali sono alloggiati: − un primo micromotore elettrico 1, atto a porre in rotazione destra o sinistra, mediante primi organi di trasmissione 11, un tirante filettato 2, rispettivamente per impegnare o disimpegnare quest’ultimo dal foro assiale filettato 3A di uno di detti rivetti 3;

− un sistema oleodinamico 4 comprendente un cilindro 51, contenente un fluido F e collegato ad una camera 41, nella quale è scorrevole un cursore 40 atto ad imprimere una traslazione assiale al tirante 2, per determinare la deformazione plastica di una prefissata porzione di detto rivetto 3, in modo da bloccarlo ad una corrispondente parete P;

− un secondo micromotore elettrico 5, atto a comandare, mediante secondi organi di trasmissione 52, la corsa di andata e di ritorno di uno stantuffo 50, previsto per comprimere, in detta corsa di andata, il fluido F di detto sistema oleodinamico 4 nel cilindro 51;

− un circuito elettrico 6, nel quale sono previsti: una centralina di comando 60; un primo microinterruttore 61, atto ad essere azionato da detto tirante 2 per l’attivazione del citato primo micromotore 1 in modo che lo stesso tirante 2 risulti in rotazione destra; un secondo microinterruttore 62, atto ad essere azionato da un relativo grilletto 63, per l’attivazione del citato secondo micromotore 5 prima in un senso e poi nell’altro e, in relazione di fase determinata dalla citata centralina 60, del suddetto primo micromotore 1 in rotazione opposta alla prima;

− accumulatori 7, associati ad un commutatore ON/OFF, non illustrato, per la fornitura di energia elettrica a detto circuito elettrico 6 e, attraverso questo, ai citati primo e secondo micromotore 1, 5.

La pistola 100 comprende altresì un comando d’emergenza a pulsante, non illustrato in dettaglio ma preferibilmente disposto con posizione e/o conformazione protetta da azionamenti accidentali, associato al citato circuito elettrico 6 e previsto per attivare il suddetto primo micromotore 1 in modo che il tirante 2 risulti in rotazione sinistra, nelle condizioni di cui si dirà in seguito.

I citati primi organi di trasmissione 11 sono costituiti, ad esempio, da un treno di ingranaggi aventi anche funzione di riduttore di giri; preferibilmente, detti organi 11 determinano per il micromotore 1 e per il tirante 2 lo stesso verso di rotazione (Figg.2 e 3).

I suddetti secondi organi di trasmissione 52 sono costituiti, ad esempio, da un riduttore epicicloidale.

Si descrive ora il funzionamento della pistola 100 per l’applicazione di un rivetto 3 ad una parete P, a partire dalla posizione inoperativa di Fig.4, nella quale:

− il primo ed il secondo micromotore 1, 5 sono fermi;

− la pressione nel sistema oleodinamico 4 è al minimo, con lo stantuffo 50 nella sua posizione abbassata nel cilindro 51 ed il cursore 40 avanzato nella camera 41, verso la testata anteriore 101A del corpo 101, per l’azione di una relativa molla di contrasto 42;

− il commutatore associato agli accumulatori 7 in posizione ON.

Il rivetto 3 viene disposto nel foro all’uopo predisposto nella parete P, con il relativo collare 3B a battuta su quest’ultima, oppure, in alternativa, si posiziona manualmente lo stesso rivetto 3 di fronte al tirante 2 della pistola 100 (si veda ancora la Fig.4).

Analogamente alla pistola rivettatrice nota, di cui si è detto in premessa, si infila il tirante 2 nel foro assiale 3A del rivetto 3, sino all’inizio della filettatura di quest’ultimo, in tal modo determinando una spinta assiale sul tirante filettato 2, verso il corpo 101 della pistola 100, che provoca l’azionamento del primo microinterruttore 61; la chiusura del contatto in quest’ultimo fornisce il segnale alla centralina di comando 60 per attivare nel verso opportuno il primo micromotore 1, ponendo il tirante 2 in rotazione destra al fine di avvitare il rivetto 3.

Quando il collare 3B di questo arriva a battuta della testata anteriore 101A del corpo 100, il tirante 2 viene richiamato verso l’esterno, rilasciando il primo microinterruttore 61, con ciò determinando l’arresto del primo micromotore 1 (Fig.5).

Premendo il grilletto 63, si aziona il secondo microinterruttore 62 e la centralina di comando 60 dà avvio al ciclo operativo automatico della pistola 100 (Fig.6).

Viene quindi attivato, nel verso opportuno, il citato secondo micromotore 5 per determinare la detta corsa di andata dello stantuffo 50 nel cilindro 51, con conseguente aumento della pressione del fluido oleodinamico F nella camera 41 del cursore 40 (Fig. 7).

Mantenendo premuto il grilletto 63, lo stantuffo 50 continua a salire, mentre il fluido F in pressione vince la resistenza della molla di contrasto 42 e spinge il cursore 40 ad arretrare, unitamente all’associato tirante filettato 2.

La traslazione prosegue, provocando una progressiva compressione del rivetto 3 che pertanto si deforma verso l’esterno, nella porzione indebolita, a definire un bordo anulare 3C, aderente alla facciata della parete P opposta a quella sulla quale appoggia il collare 3B, con ciò determinandosi il bloccaggio del rivetto 3 (Fig.8).

L’aumento della pressione nel sistema oleodinamico 4 incrementa la resistenza alla salita dello stantuffo 50, che comporta un proporzionale aumento dell’assorbimento di potenza da parte del secondo micromotore 5.

Il valore di detto assorbimento è costantemente monitorato dalla centralina di comando 60, poiché ad esso viene rapportata, mediante idonei parametri, la forza esercitata sul tirante 2 per deformare il rivetto 3.

Sulla base della forza massima per cui si vuole tarare la pistola, si calcola il picco massimo di assorbimento che il secondo micromotore 5 deve raggiungere e si memorizza il corrispondente dato nella centralina 60.

Quando l’assorbimento istantaneo rilevato uguaglia il valore massimo previsto, ed essendo perciò raggiunta la prestabilita forza di deformazione, la centralina 60 inverte la rotazione dello stesso secondo micromotore 5, con conseguente inversione del movimento dello stantuffo 50 (Fig.9).

Quanto appena detto provoca un repentino calo della pressione del fluido oleodinamico F, cessando con ciò l’arretramento del gruppo cursore-tirante e quindi la sollecitazione sul rivetto 3.

Mentre lo stantuffo 50 prosegue la sua discesa, per l’azione del secondo micromotore 5, la molla di contrasto 42 prevale nuovamente sulla forza determinata dalla pressione del fluido F e spinge in avanti il cursore 40 e il tirante 2.

La centralina 60, con idonea relazione di fase rispetto alla discesa dello stantuffo 50, avvia anche il primo micromotore 1, per mettere in rotazione sinistra il tirante filettato 2 affinché si sviti dal rivetto 3 ormai bloccato alla parete P (Fig.10).

Il secondo micromotore 5 viene mantenuto in moto sintanto che lo stantuffo 50 non raggiunge la sua posizione abbassata di partenza, dopodiché viene automaticamente disattivato dalla centralina 60 (si veda ancora la Fig. 10); il segnale che attesta il raggiungimento di detta posizione può essere dato da un sensore di fine-corsa (non illustrato), oppure dall’incremento di assorbimento del micromotore 5 conseguente alla intercettazione di un fine-corsa meccanico 53 solidale allo stesso stantuffo 50.

La rotazione del primo micromotore 1, invece, permane sintanto che viene mantenuto premuto il grilletto 63, pertanto la rotazione del tirante 2, per lo svitamento dal rivetto 3 appena applicato, prosegue per il tempo che l’operatore stabilisce.

Al rilascio del grilletto 63, con conseguente arresto del primo micromotore 1, il programma di funzionamento previsto si completa (Fig.11).

A questo punto la pistola 100 è nuovamente nella condizione descritta con riferimento alla Fig.4, con la centralina 60 predisposta per un nuovo ciclo.

Un operatore particolarmente abile, quindi, è in grado di sincronizzare al meglio l’avvenuto disimpegno del tirante 2 con l’arresto del micromotore 1, in modo da rendere la pistola 100 immediatamente pronta per un altro rivetto 3 precedentemente posizionato sulla parete P.

Se il grilletto 63, per errore od altro, viene rilasciato prima dell’avvenuto disimpegno del tirante 2, si può completare lo svitamento premendo il citato comando d’emergenza, per riattivare il micromotore 1 con ulteriore rotazione sinistra del tirante 2.

E’ da mettere in risalto il fatto che la pistola 100, così come descritta, non risente minimamente di un eventuale errore di manovra se, in seguito ad un rilascio anticipato del grilletto 63, segue una nuova pressione sullo stesso.

La logica di controllo della centralina 60, infatti, può essere programmata per continuare il ciclo interrotto se, ad esempio, il rilascio avviene durante la fase di deformazione del rivetto 3.

Nel caso invece l’errore di manovra riguardi la fase finale di svitamento, con una successiva pressione sul grilletto 63 anziché l’azionamento del citato comando d’emergenza, la pistola ripete il ciclo automatico di trazione sul tirante 2 senza provocare indesiderate sollecitazioni sul rivetto 3 applicato, in quanto al raggiungimento della stessa precedente pressione massima del fluido F, la centralina 60 interrompe l’azione e dà inizio allo svitamento, per cui l’unico inconveniente che si manifesta è una modesta perdita di tempo.

Per il dispositivo elettro-idraulico a pistola in oggetto sono previste altre forme di realizzazione oltre a quella illustrata e sin qui descritta.

In una seconda forma di realizzazione, non illustrata, è previsto che gli accumulatori 7 ed eventualmente anche la centralina 60 siano alloggiati in un modulo esterno al corpo della pistola, per contenere il peso e gli ingombri di quest’ultima e renderne più agevole l’uso.

In una terza forma di realizzazione, anch’essa non illustrata, è previsto di eliminare gli accumulatori e prelevare l’energia elettrica da una prese di rete, con l’interposizione di un idoneo trasformatore/raddrizzatore, al fine di ottenere autonomia di lavoro illimitata unita anche in questo caso ad una consistente diminuzione di peso.

Certamente, a proposito di quest’ultima soluzione, si perde la totale indipendenza del dispositivo da fonti esterne di energia, ma è del tutto evidente che è molto più facile avere a disposizione una presa di corrente che non una sorgente di aria compressa. In una ulteriore forma di realizzazione, non illustrata, è previsto di combinare le caratteristiche costruttive delle due forme di realizzazione citate in precedenza, predisponendo un modulo esterno al corpo della pistola che contenga, oltre agli accumulatori ed alla centralina, il trasformatore/raddrizzatore per l’alimentazione a rete ed eventualmente un dispositivo per la ricarica degli stessi accumulatori.

Da quanto sopra detto si comprende come il dispositivo elettro-idraulico a pistola proposto raggiunga pienamente gli scopi prefissati, in particolare per ottenere una logica di funzionamento del tutto simile a quella della pistola di tipo noto citata in premessa, senza che sia richiesta l’alimentazione con aria compressa.

Le possibilità costruttive date dalla scelta di azionamenti elettrici permette di allestire facilmente, e senza alcuna controindicazione sul funzionamento, numerose varianti costruttive, in grado di soddisfare esigenze altrimenti destinate a rimanere senza risposta.

Grazie alla dislocazione esterna di componenti come gli accumulatori, infatti, si possono ottenere notevoli benefici in termine di compattezza e leggerezza del dispositivo, con evidenti vantaggi per il suo uso.

Si intende, comunque, che quanto sopra detto ha valore esemplificativo e non limitativo, pertanto eventuali modifiche di dettaglio, che si rendesse necessario successivamente introdurre, per ragioni costruttive e/o funzionali, si considerano sin d’ora rientranti nel medesimo ambito protettivo definito dalle sottoriportate rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo elettro-idraulico a pistola con controllo elettronico per la deformazione di elementi di fissaggio, del tipo comprendente: un tirante filettato 2, atto ad impegnarsi con il foro assiale filettato 3A di un rivetto 3; un sistema oleodinamico 4, atto ad imprimere una traslazione assiale a detto tirante filettato 2, per determinare la deformazione plastica di una prefissata porzione del citato rivetto 3, in modo da bloccarlo ad una corrispondente parete P, con detto dispositivo 100 caratterizzato dal fatto di comprendere: un primo micromotore elettrico 1, atto a porre in rotazione destra o sinistra il citato tirante filettato 2, rispettivamente per impegnare o disimpegnare quest’ultimo dal suddetto foro assiale filettato 3A; mezzi 40, associati a detto tirante 2 ed atti ad imprimere a quest’ultimo la suddetta traslazione assiale, per l’azione del fluido oleodinamico F di detto sistema 4; un secondo micromotore elettrico 5, atto a comandare le corse di compressione e di scarico di uno stantuffo 50 all’interno di un cilindro 51, rispettivamente destinate ad innalzare la pressione del fluido F di detto sistema oleodinamico 4, sino ad un valore massimo prefissato, e ad abbattere la stessa pressione; un circuito elettrico 6, gestito da una centralina di comando 60, nel quale sono previsti un primo microinterruttore 61, atto ad essere azionato da detto tirante 2 per l’attivazione del citato primo micromotore 1, in modo che lo stesso tirante 2 risulti in rotazione destra, ed un secondo microinterruttore 62, atto ad essere azionato da un grilletto 63, dopo la disattivazione di detto primo microinterruttore 61, per l’attivazione del citato secondo micromotore 5, prima in un senso e poi nell’altro, nonché per l’attivazione, in relazione di fase con l’attivazione della corsa di scarico del citato stantuffo 50, del suddetto primo micromotore 1, in modo che il citato tirante 2 risulti in rotazione sinistra; mezzi alimentatori 7, per la fornitura di energia elettrica a detto circuito elettrico 6 e, attraverso questo, ai citati primo e secondo micromotore 1, 5.
2) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi 40 sono costituiti da un cursore, scorrevolmente inserito in una camera 41 ed assoggettato, da un lato, all’azione di una molla di contrasto 42 e, dall’altro lato, all’azione del fluido oleodinamico F di detto sistema 4.
3) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che la citata centralina di comando 60 è provvista di mezzi per il rilevamento dell’assorbimento istantaneo di potenza del citato secondo micromotore 5, e di mezzi di calcolo per rapportare detto valore di assorbimento con la suddetta pressione del fluido oleodinamico F.
4) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che tra il citato primo micromotore 1 e detto tirante filettato 2 sono interposti primi organi di trasmissione 11.
5) Dispositivo secondo la riv. 4, caratterizzato dal fatto che detti primi organi di trasmissione 11 sono costituiti da un treno di ingranaggi atti a ridurre il numero di giri dall’ingresso all’uscita del moto.
6) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che tra il citato secondo micromotore 5 e detto stantuffo 50 sono interposti secondi organi di trasmissione 52.
7) Dispositivo secondo la riv. 6, caratterizzato dal fatto che detti secondi organi di trasmissione 52 sono costituiti da un riduttore epicicloidale.
8) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che è previsto un comando d’emergenza a pulsante, associato al citato circuito elettrico 6 e previsto per attivare il suddetto primo micromotore 1 in modo che il tirante 2 risulti in rotazione sinistra.
9) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che a detti mezzi alimentatori 7 è associato un commutatore a due posizioni, rispettivamente per il collegamento e l’esclusione degli stessi mezzi 7 al e dal citato circuito elettrico 6.
10) Dispositivo secondo la riv.1 o 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi alimentatori 7 sono alloggiati nel corpo 101 e nell’impugnatura 102 del medesimo dispositivo 100.
11) Dispositivo secondo la riv.1 o 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi alimentatori 7 sono alloggiati in un modulo esterno al medesimo dispositivo 100.
12) Dispositivo secondo la riv. 1 o 9 o 10 o 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi alimentatori 7 sono costituiti da accumulatori.
13) Dispositivo secondo la riv. 1 o 9 o 10 o 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi alimentatori 7 sono costituiti da un trasformatore/raddrizzatore atto ad essere collegato ad una linea elettrica esterna.
14) Dispositivo secondo la riv.1, caratterizzato dal fatto che detta centralina di comando 60 è alloggiata nel corpo 101 e nell’impugnatura 102 del medesimo dispositivo 100.
15) Dispositivo secondo la riv.1, caratterizzato dal fatto che detta centralina di comando 60 è alloggiata in un modulo esterno al medesimo dispositivo 100.