ES2248441T3 - Atornillador electrico con acoplamiento de desconexion y via inalambrica de transmision con una estacion base. - Google Patents

Abstract

Disposición que comprende un atornillador, accionado por electricidad y rodeado por una carcasa, con un acumulador electroquímico de energía, un acoplamiento mecánico de desconexión con un contacto de conmutación accionado al alcanzarse un valor nominal del par, un control unido al atornillador, al menos, para registrar y transmitir los datos operativos del atornillador que se comunica mediante una vía inalámbrica de transmisión con una estación base, al menos, para transmitir y procesar los datos operativos, caracterizada porque la vía de transmisión es un radioenlace bidireccional para la transmisión de un protocolo que regula la transmisión por radio de los datos entre el control (6) y la estación base (7), porque el control (6) presenta un radioemisor (TX1), unido a la unidad (L1) del microcontrolador, así como un radiorreceptor (RX1) para la transmisión bidireccional de señales de radio, estando integrado en el control (6) un registro de tiempo que registra el tiempo entre la conexióndel motor (M) y la obtención del par nominal del acoplamiento (K) de desconexión, porque la unidad (L1) del microcontrolador está unida a un contacto del motor (M) y a un contacto de conmutación del acoplamiento (K) mecánico de desconexión, posibilitando este cableado el registro de los datos operativos sobre la conexión y desconexión del motor (M) y la obtención del par nominal del acoplamiento de desconexión, y porque la estación base (7) presenta un radioemisor (TX2) y un radiorreceptor (RX2) para la transmisión bidireccional de señales de radio, así como una unidad (L2) de microcontrolador, al menos, para el procesamiento, la transmisión y la salida de datos operativos.

Description

Atornillador eléctrico con acoplamiento de desconexión y vía inalámbrica de transmisión con una estación base.

La invención se refiere a una disposición que comprende un atornillador, accionado por electricidad y rodeado por una carcasa, con un acumulador electroquímico de energía, un acoplamiento de desconexión con un contacto de conmutación accionado al alcanzarse un valor nominal del par, un control unido al atornillador, al menos, para registrar y transmitir los datos operativos del atornillador que se comunica mediante una vía inalámbrica de transmisión con una estación base, al menos, para transmitir y procesar los datos operativos.

El registro de datos y el control de la fabricación de uniones atornilladas en procesos automatizados tienen especial importancia para garantizar la calidad del objeto atornillado, ya que, sobre todo, las uniones atornilladas omitidas como resultado, por ejemplo, de interrupciones del trabajo, no saltan a la vista inicialmente, en especial, si se someten a un control visual. Las uniones atornilladas deficientes se notan con frecuencia después de un uso prolongado del objeto. Esto puede provocar, por ejemplo, en la producción automovilística ruidos no deseados y, por tanto, repasos costosos.

En la producción automovilística, controlada por cinta, se usan atornilladores eléctricos con controles de atornillador como sistemas unidos por cable. Los parámetros nominales del atornillado, por ejemplo, el par máximo de apriete, se introducen en el control de atornillador que controla el atornillador eléctrico en dependencia de los parámetros nominales. El control de atornillador registra si ha tenido lugar un atornillado y si se cumplieron los parámetros nominales. Las señales registradas se envían al control de línea en la producción automovilística.

Además, en la producción automovilística se usan atornilladores inalámbricos con acumulador que presentan un acoplamiento de desconexión. El acoplamiento de desconexión interrumpe el suministro eléctrico del motor del atornillador con acumulador al alcanzarse un valor nominal del par. Los atornilladores con acumulador tienen, a diferencia de los atornilladores eléctricos cableados, la ventaja decisiva de la plena libertad de movimiento. Sin embargo, no es posible controlar si se realizaron todos los atornillados en un objeto. Por tanto, los atornilladores con acumulador se usan principalmente para fijar elementos plásticos en el compartimiento del motor o en el interior del vehículo que no requieren un control y una comprobación especiales del atornillado.

Del documento EP1068931A2 se conoce finalmente una disposición, compuesta por un atornillador y una estación de control. En el atornillador está integrada una unidad microprocesadora para el control y el registro de la operación de atornillado y una unidad de transpondedor que se comunica con un decodificador en la estación de control, transmitiéndose las instrucciones de mando desde la estación de control hasta el transpondedor del atornillador y desde el transpondedor se envían los datos registrados al decodificador. Para la transmisión de datos se considera necesaria una unidad de transpondedor, ya que la transmisión de datos mediante una comunicación por radio resulta demasiado insegura y se teme una interferencia con otros atornilladores.

Del documento DE19620782A1 se conoce un atornillador eléctrico, en el que un control electrónico supervisa el par del atornillador. Esto se realiza mediante la evaluación de la corriente que circula en el funcionamiento del atornillador y que es proporcional al par. La evaluación se realiza de manera que el sistema electrónico registra la relación de paso del desarrollo temporal del par. Después de un determinado desarrollo prefijado del par se activa una desconexión del atornillador mediante el sistema electrónico. Los resultados del atornillado se almacenan en un circuito del atornillador y después del atornillado se transmiten a una unidad estacionaria de control para la evaluación y/o la documentación. La transmisión de los resultados del atornillado se realiza sin cable, por ejemplo, mediante luz infrarroja.

El documento JP11129164A da a conocer un atornillador, accionado por electricidad, con un sensor, dispuesto en éste, en correspondencia con el preámbulo de la reivindicación 1, cuyos datos se deben usar para evitar uniones atornilladas, no fabricadas o no fabricadas con par suficiente, en un proceso de montaje. Un ejemplo de realización presenta un atornillador, accionado por electricidad, con un sensor de par. Tan pronto se haya alcanzado el par nominal en el atornillado, éste se indica en una pantalla luminosa, dispuesta en el atornillador eléctrico. Se indica, además, que se puede comprobar y contar la cantidad de desconexiones de los acoplamientos del par, existentes normalmente en atornilladores eléctricos. El resultado del recuento se puede visualizar en una pantalla. No se da a conocer cómo se comprueba y cuenta la cantidad de desconexiones del acoplamiento del par.

El documento US-A-6076438 da a conocer un atornillador con acoplamiento mecánico de desconexión, accionándose, al alcanzarse un par prefijado de desconexión, un microinterruptor que envía una señal eléctrica a un dispositivo de control para provocar una desconexión del motor del atornillador.

En todas las soluciones, conocidas a partir del estado de la técnica, el par de apriete de los tornillos se registra mediante sensores por separado de par y/o con un sistema electrónico de evaluación y se inicia electrónicamente la desconexión del atornillador. Para la transmisión de datos entre los atornilladores y las estaciones base correspondientes se proponen transpondedores o transmisiones por infrarrojos.

A partir de este estado de la técnica, la invención tiene el objetivo de proponer una disposición, fabricable o reequipable con gastos mínimos, especialmente con gastos mínimos por concepto de cableado, usando un atornillador convencional inalámbrico con acumulador que posibilite, al menos, un control de la cantidad de atornillados realizados, así como el reconocimiento de un llamado "double hit", es decir, el intento reiterado de atornillar nuevamente una unión atornillada realizada hasta alcanzarse el par nominal.

Con una disposición del tipo descrito al inicio, este objetivo se consigue al ser la vía de transmisión un radioenlace bidireccional para transmitir un protocolo que regula la transmisión por radio de los datos entre el control y la estación base, al presentar el control un radioemisor, unido a la unidad de microcontrolador, así como un radiorreceptor para la transmisión bidireccional de señales de radio, estando integrado en el control un registro de tiempo que registra el tiempo entre la conexión del motor y la obtención del par nominal del acoplamiento de desconexión, al estar unida la unidad (L1) del microcontrolador a un contacto del motor (M) y a un contacto de conmutación del acoplamiento (K) mecánico de desconexión, posibilitando este cableado el registro de los datos operativos sobre la conexión y desconexión del motor (M) y la obtención del par nominal del acoplamiento de desconexión, y al presentar la estación base (7) un radioemisor (TX2) y un radiorreceptor (RX2) para la transmisión bidireccional de señales de radio, así como una unidad (L2) de microcontrolador, al menos, para el procesamiento, la transmisión y la salida de datos operativos.

El radioenlace, que permite una transmisión bidireccional, sirve para transmitir un protocolo que regula la transmisión por radio de los datos entre el control y la estación base. Debido a esto no se necesita una técnica compleja de transpondedor para la transmisión de datos.

El gasto por concepto de cableado entre el control y el atornillador eléctrico es mínimo. En el caso más sencillo, únicamente la unidad del microcontrolador está unida a un contacto del motor y al contacto de conmutación del acoplamiento de desconexión, así como al suministro eléctrico del atornillador que también abastece de corriente al módulo.

Este cableado ya posibilita el registro de los datos operativos sobre la conexión y la desconexión del motor y la obtención del par nominal del acoplamiento de desconexión. Estos datos operativos ya son suficientes para comprobar en un objeto, que se va a atornillar, si las uniones atornilladas se realizaron con el par nominal requerido. El control permite en este cableado reconocer un llamado "double hit", es decir, el intento reiterado de atornillar nuevamente una unión atornillada, realizada hasta alcanzarse el par nominal. En este sentido se ha integrado en el control un registro de tiempo que registra el tiempo entre la conexión del motor y la obtención del par nominal. Si el tiempo medido no supera un tiempo mínimo establecido para la realización de un atornillado completo, es decir, el incremento del par es muy rápido, el control reconoce el tornillo como ya atornillado.

El uso de la radiotecnia junto al gasto mínimo por concepto de cableado permite la agrupación de los componentes de control en un módulo. El módulo se puede reequipar sin problemas mediante el atornillado a la carcasa de un atornillador convencional con acumulador y la fabricación de pocas uniones cableadas.

La estación base transmite y procesa los datos operativos y los envía, por ejemplo, mediante una interfase, a un control de línea en la producción automovilística.

Si la unidad de microcontrolador del controlador produce señales de control para un interruptor para interrumpir el suministro eléctrico del accionamiento eléctrico, se puede conectar y desconectar, junto al radioenlace bidireccional, el atornillador en dependencia del estado de la cinta o de los avances del trabajo en una línea de producción.

El control y/o la estación base presentan en una configuración ventajosa de la invención al menos un emisor de señales especialmente acústico u óptico, que señaliza, por ejemplo, una unión correcta, el llamado "atornillado en orden". Se logra una unión correcta si se alcanzó el par nominal. Además se puede señalizar la disponibilidad de servicio del atornillador, el nivel de carga del acumulador de energía o un radioenlace averiado.

Una fuente de luz, dispuesta en el módulo, posibilita la iluminación de los puntos de atornillado, suministrando corriente el control para la iluminación preferentemente sólo durante el atornillado para ahorrar el acumulador de energía.

A continuación se explica detalladamente la invención mediante las figuras. Muestran:

Fig. 1 representación esquemática de la interacción de un control por radio, dispuesto en un atornillador con acumulador, con una estación base,

Fig. 2a) una vista lateral del atornillador con acumulador con un control por radio, dispuesto en éste, y

Fig. 2b) una vista delantera de una estación base correspondiente.

El atornillador convencional con acumulador, identificado en general con el número 1, está compuesto básicamente de un acumulador A que suministra corriente a un motor M mediante uniones 2, 3 de línea. Entre el acumulador A y el motor M se encuentra una lógica S de control para producir e interrumpir el suministro eléctrico del acumulador al motor. La lógica S de control posibilita opcionalmente una inversión de la corriente entre el acumulador A y el motor M, así como una modificación del número de revoluciones del motor M. Mediante al menos un elemento operativo B se inician las diferentes funciones de control de la lógica S de control.

En el motor M está sujetado por brida un engranaje G, mediante el que se transmite el número reducido de revoluciones a un asiento W de herramienta. Entre el engranaje G y el asiento W de herramienta está dispuesto un acoplamiento K mecánico de desconexión con contacto eléctrico de conmutación, no representado, que se abre al alcanzarse un valor nominal del par. El contacto eléctrico de conmutación está unido mediante uniones 4 de línea a una entrada 5 de la lógica S de control. Si se abre el contacto de conmutación al alcanzarse el valor nominal del par, la lógica S de control interrumpe el abastecimiento eléctrico del motor M, independientemente del elemento operativo B. De esta forma se impide un par de apriete demasiado grande del atornillado.

En la parte superior del atornillador 1 con acumulador está atornillado un control, identificado en general con el número 6, que se comunica mediante un radioenlace con una estación base, identificada en general con 7. El control 6 y la estación base 7 presentan aquí en cada caso un radioemisor TX1, TX2, así como un radiorreceptor RX1, RX2 para la transmisión bidireccional de las señales de radio. Un microcontrolador L1, L2 en el control 6, así como la estación base 7 respectivamente garantizan la transmisión regulada de las señales de radio y generan señales de control.

El microcontrolador L1 del control 6 genera señales de control para un relé interruptor R en la unión 2 de línea entre el acumulador A y la lógica S de control, así como para un emisor M1 de señales conectado al microcontrolador L1. Las señales de control se transmiten mediante uniones 8, 9 de línea. Una entrada 11 del microcontrolador L1 está unida mediante una unión 14 de línea a un contacto del motor M. Otra entrada 12 del microcontrolador L1 está unida directamente mediante una unión 13 de línea a un contacto de conmutación del acoplamiento K de
desconexión.

El microcontrolador L2 genera señales de control para un control 15 de cinta, conectado a la estación base 7, de una producción automovilística, así como para un emisor M2, conectado al microcontrolador L2. Las señales de control se transmiten mediante uniones 16, 17 de línea. Una entrada 18 del microcontrolador L2 está unida mediante una unión 19 de línea al control 15 de cinta.

La disposición, según la invención, trabaja de la siguiente forma:

El control 15 de cinta transmite una señal de "Enable" (permitir) mediante la unión 19 de línea a la entrada 18 en la estación base 7, si existe un nuevo objeto, que se va a atornillar, con una cantidad definida de uniones atornilladas. Esta señal se evalúa mediante el microcontrolador L2 y se envía mediante el emisor TX2 al receptor RX1 hacia el control 6. El microcontrolador L1 evalúa la señal entrante y conecta mediante la línea 8 de unión con el relé interruptor R el suministro de corriente al motor M. El microcontrolador L1 genera adicionalmente una señal que indica mediante el emisor M1 de señales, por ejemplo, un zumbador o un diodo luminoso, la disponibilidad de servicio del atornillador con acumulador.

Al consultarse las entradas 11, 12, el microcontrolador L1 conoce si el motor M está conectado o desconectado y si el acoplamiento K de desconexión ha alcanzado el par nominal. Estas informaciones permiten el reconocimiento del estado operacional del atornillador con acumulador y de la fabricación de una unión atornillada hasta alcanzarse el par nominal. En caso de un correcto atornillado, el llamado "atornillado en orden", el microcontrolador L1 genera una señal que se indica mediante el emisor M1 de señales y se transmite mediante el emisor TX1 al receptor RX2 de la estación base.

La estación base 7 indica el "atornillado en orden" reconocido, asimismo, mediante su emisor M2 de señales y transmite la señal mediante la unión 17 de línea al control 15 de cinta. Si se señalizó la realización de todas las uniones atornilladas, previstas para el objeto, en el control 15 de cinta, el control 15 de cinta transmite a la entrada 18 de la estación base 7 una señal para desconectar el atornillador 1 con acumulador, que se envía mediante el radioenlace al control 6 del atornillador 1 con acumulador.

El microcontrolador L1 reconoce la señal de desconexión e interrumpe mediante el relé interruptor R el suministro de corriente al motor M. Simultáneamente se indica la correcta fabricación de todas las uniones atornilladas mediante el emisor M1 de señales.

La figura 2a muestra una vista lateral de un atornillador 1 convencional con acumulador con un control 6, instalado posteriormente, y una estación base 7, representada en la figura 2b y separada del atornillador con acumulador. La estación base 7 presenta en su parte delantera de la carcasa una ranura 21 de conexión para alojar una tarjeta enchufable 22 que presenta conectores eléctricos. Sobre la tarjeta enchufable 22 se encuentra el microcontrolador L2 de la estación base 7 que se puede unir con el resto de sus componentes a través de conectores eléctricos mediante la inserción en la ranura de conexión. Al estar almacenada en el microcontrolador L1 de cada atornillador 1 con acumulador una identificación electrónica, por ejemplo, en forma de número de serie, y al pertenecer a cada atornillador 1 con acumulador una tarjeta enchufable 22 con una identificación electrónica correspondiente, se puede usar cada atornillador 1 con acumulador con esta tarjeta enchufable 22 en cualquier estación base 7 sin gastos de programación.

Lista de referencias

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 1 \+ Atornillador con acumulador\cr  2 \+ Uniones de línea\cr  3 \+
Uniones de línea\cr  4 \+ Uniones de línea\cr  5 \+ Entrada\cr  6 \+
Control\cr  7 \+ Estación base\cr  8 \+ Uniones de línea\cr  9 \+
Uniones de línea\cr  10 \+ -\cr  11 \+ Entrada\cr  12 \+ Entrada\cr 
13 \+ Uniones de línea\cr  14 \+ Uniones de línea\cr  15 \+ Control
de cinta\cr  16 \+ Uniones de línea\cr  17 \+ Uniones de línea\cr 
18 \+ Entrada\cr  19 \+ Uniones de línea\cr  20 \+ -\cr  21 \+
Ranura de conexión\cr  22 \+ Tarjeta enchufable\cr  A \+
Acumulador\cr  B \+ Elemento operativo\cr  S \+ Lógica de control\cr
 M \+ Motor\cr  G \+ Engranaje\cr  K \+ Acoplamiento de
desconexión\cr  W \+ Asiento de herramienta\cr  TX1, 2 \+
Radioemisor\cr  RX1, 2 \+ Radiorreceptor\cr  L1, 2 \+
Microcontrolador\cr  M1, 2 \+ \begin{minipage}[t]{60mm} Diodos
indicativos, Emisores acústicos de   señales, Iluminación de puntos
de atornillado \end{minipage} \cr  R \+ Relé
interruptor.\cr}

Claims (8)

1. Disposición que comprende un atornillador, accionado por electricidad y rodeado por una carcasa, con un acumulador electroquímico de energía, un acoplamiento mecánico de desconexión con un contacto de conmutación accionado al alcanzarse un valor nominal del par, un control unido al atornillador, al menos, para registrar y transmitir los datos operativos del atornillador que se comunica mediante una vía inalámbrica de transmisión con una estación base, al menos, para transmitir y procesar los datos operativos, caracterizada porque la vía de transmisión es un radioenlace bidireccional para la transmisión de un protocolo que regula la transmisión por radio de los datos entre el control (6) y la estación base (7), porque el control (6) presenta un radioemisor (TX1), unido a la unidad (L1) del microcontrolador, así como un radiorreceptor (RX1) para la transmisión bidireccional de señales de radio, estando integrado en el control (6) un registro de tiempo que registra el tiempo entre la conexión del motor (M) y la obtención del par nominal del acoplamiento (K) de desconexión, porque la unidad (L1) del microcontrolador está unida a un contacto del motor (M) y a un contacto de conmutación del acoplamiento (K) mecánico de desconexión, posibilitando este cableado el registro de los datos operativos sobre la conexión y desconexión del motor (M) y la obtención del par nominal del acoplamiento de desconexión, y porque la estación base (7) presenta un radioemisor (TX2) y un radiorreceptor (RX2) para la transmisión bidireccional de señales de radio, así como una unidad (L2) de microcontrolador, al menos, para el procesamiento, la transmisión y la salida de datos operativos.

2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque los componentes del control (6) están agrupados en un módulo que está fijado por fuera a la carcasa del atornillador (1).

3. Disposición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la unidad (L1) de microcontrolador del control (6) genera señales de control para un interruptor (R) para interrumpir el abastecimiento de energía del accionamiento eléctrico (M).

4. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el control (6) y/o la estación base (7) presenta al menos un emisor (M1, M2) de señales.

5. Disposición según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque en el módulo está dispuesta al menos una fuente de luz.

6. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la estación base (7) presenta un alojamiento (21) para un elemento enchufable (22) con conectores eléctricos, sobre el que está dispuesta la unidad (L2) de microcontrolador de la estación base (7) y que se puede unir con el resto de los componentes a través de conectores eléctricos mediante la inserción en el alojamiento (21).

7. Disposición según la reivindicación 6, caracterizada porque en una zona de memoria de la unidad (L1) de microcontrolador del control (6) y en una zona de memoria de la unidad (L2) de microcontrolador del elemento enchufable (22) están almacenadas identificaciones electrónicas correspondientes que se pueden transmitir mediante la radiocomunicación bidireccional entre el control (6) y la estación base (7) correspondiente.

8. Sistema compuesto por varias disposiciones según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la frecuencia de radio del radioemisor (TX1, TX2) y del radiorreceptor (RX1, RX2) coincide en todas las disposiciones, garantizando un protocolo, almacenado en las zonas de memoria de las unidades (L1, L2) del microcontrolador, especialmente mediante la transmisión de las identificaciones electrónicas según la reivindicación 7, una asignación clara de las señales, que se van a transmitir, entre el control (6) y la estación base (7) correspondiente de cada disposición.