DISPOSITIVO PARA PRODUCIR INCISIONES DE ATENUACION EN HOJAS O PIEL
DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se refiere a un dispositivo para producir incisiones de atenuación en hojas o piel de acuerdo al preámbulo de la reivindicación 1. Para determinados campos de aplicación se requiere producir incisiones de atenuación en elementos planos que pueden definir, por ejemplo, un punto de rotura teórico. Un campo de aplicación es la producción de tableros de instrumentos para vehículos automóviles con una bolsa de aire integrada, siendo que al inflarse la bolsa de aire el tablero de instrumentos se rompe en el sitio designado, en particular en los puntos atenuados de manera que la bolsa de aire puede salir. Dentro del concepto "hoja" o "piel" que se usa en la presente solicitud se entienden pieles sintéticas, hojas o piezas de trabajo planas análogas en las cuales el objeto es efectuar en el material una incisión desde un lado de manera que se produce un grosor de pared residual definido independientemente del grosor de pared que eventualmente fluctúa localmente así como de las tolerancias de un movimiento relativo guiado por robot de la herramienta a la pieza de trabajo. Justamente al producir una atenuación en las pieles de tableros de instrumentos de automóviles en la
zona de la bolsa de aire que se deben considerar como componentes de seguridad tiene gran importancia una gran precisión de la incisión, una gran seguridad del proceso y una buena documentación del proceso. Un dispositivo conocido para producir este tipo de incisiones de atenuación se representa esquemáticamente en la figura 7. En un dispositivo 100 de corte correspondiente se guía una cuchilla 102 de corte sobre una mesa 108 de soporte sobre la cual se dispone una pieza 110 de trabajo que se debe atenuar a lo largo de determinadas líneas. En virtud de la distancia de la punta de la cuchilla 102 de corte hacia la mesa 108 de soporte, al mover la cuchilla 102 de corte se produce una incisión en la pieza 110 de trabajo, con lo que queda un grosor de pared residual que se caracteriza con el símbolo de referencia 112. En el caso presente la cuchilla 102 de corte se puede mover en la dirección del eje de corte hacia la mesa de soporte y alejándola de la mesa de soporte mediante un servomotor 104 y un accionamiento 6 por husillo. Para controlar la profundidad de corte de la herramienta de corte se utiliza un sensor 118 que mide la distancia (símbolo de referencia 116) a la mesa 108 de soporte realizada en metal. La relación geométrica (símbolo de referencia 114) entre la señal del sensor y el grosor de pared residual se referencia en el campo previo del
proceso, por ejemplo, mediante un único proceso de calibración. La señal detectada se puede usar para controlar el corte efectuado o para regular la profundidad de corte durante el proceso de corte. La deficiencia principal de esta disposición reside en que el sensor se encuentra dispuesto desplazado con respecto al eje de corte. Debido a esta distancia se determinan valores de distancia erróneos entre la punta de la cuchilla de corte y la mesa de soporte, en particular en el caso de contornos de corte tridimensionales, que no corresponden a la situación real en la herramienta de corte. Sobre la base de valores de medición posiblemente erróneos no es posible llevar a cabo un movimiento de compensación correspondiente, justo debido a lo cual los cortes no se realizan con seguridad de proceso. El objeto de la presente invención es el de proporcionar un dispositivo del tipo bajo consideración con el cual la atenuación deseada con un valor de pared residual preestablecido se puede producir con precisión. Este problema se resuelve mediante las características mencionadas en la reivindicación 1. Una idea principal de la presente invención consiste en que se proporciona un dispositivo mediante el cual es posible configurar constante la distancia entre la cuchilla de corte y un soporte a lo largo del eje de corte.
Si la distancia entre el soporte y la cuchilla de corte es constante y si la hoja se apoya continuamente contra el soporte, entonces esto tendrá irremediablemente por resultado un valor de pared residual constante. El dispositivo se puede realizar fundamentalmente de dos maneras una manera se caracteriza porque entre la cuchilla de corte y el soporte se configura un acoplamiento mecánico, en particular un acoplamiento mecánico rígido. Con ello se conectan mutuamente el soporte y la cuchilla de corte de manera indirecta o directa mediante una construcción mecánica, siendo que - a excepción de los efectos elásticos - no se puede producir una variación de la distancia entre las dos partes pertinentes. Un acoplamiento de este tipo se puede obtener, por ejemplo, por medio de un arco que conecta indirecta o directamente una con otro la cuchilla de corte y el soporte. También tiene sentido proporcionar un dispositivo que asegura un asiento continuo de la piel u hoja sobre el soporte. Un dispositivo de este tipo se puede obtener mediante un elemento elástico, por ejemplo un resorte que pone bajo tensión previa la combinación de soporte y cuchilla de corte contra la piel u hoja en una dirección, de manera que la piel o la hoja siempre descansa sobre el soporte. Como elemento elástico es posible usar la piel misma. De conformidad con una forma de realización
favorable de la invención el arco precedentemente mencionado se configura de al menos dos partes, siendo que entre las dos partes del arco se proporciona un dispositivo de acoplamiento móvil para permitir un movimiento relativo (desplazamiento, basculamiento) de ambas partes del arco relativamente una a otra. Un movimiento relativo de este tipo se puede proporcionar en la forma de un basculamiento o un desplazamiento . Naturalmente que ambas partes del arco mismas se deben poder inmovilizar con relación una a otra durante la ejecución del proceso de la atenuación, es decir, de la incisión. Para obtener un efecto de corte es necesario mover relativamente una hacia otra la cuchilla de corte y la hoja o respectivamente la piel. Es posible mover o bien la cuchilla de corte sola o la hoja o respectivamente piel sola, pero también ambos elementos simultáneamente relativamente uno a otro. Como segunda forma de realización fundamental en comparación con la unión rígida de cuchilla de corte y soporte es posible que ambos elementos que opcionalmente se pueden desplazar relativamente uno a otro se ajusten con respecto uno a otro de manera que siempre se asegura el grosor de pared residual predefinido que se mencionó en lo precedente. Para esta finalidad se deberá detectar en el eje de corte en cada caso la posición del soporte y/o la
posición de la cuchilla de corte. Ambas posiciones se pueden alimentar a un dispositivo de control y regulación que a partir de estas determina la distancia entre la punta de la cuchilla de corte y el soporte. De acuerdo a esta señal es posible controlar un mecanismo de accionamiento ya sea para la cuchilla de corte o para el accionamiento u opcxonalmente también para ambos dispositivos de manera que en un proceso de regulación se ajusta con seguridad la distancia para obtener un grosor de pared residual deseado. En este aspecto es nuevamente distintiva la distancia fija en prolongación del eje de corte. Para poder producir líneas de la atenuación de cualquier configuración a discreción en un material puede ser favorable configurar la cuchilla de corte giratoria alrededor de su eje de corte. En este caso es posible a ustar la cuchilla de corte siempre de la manera deseada para efectuar una incisión óptima en un respectivo cambio de dirección entre la cuchilla de corte y la pieza de trabajo. En este caso el arco se puede mantener en una posición de giro fija en la muñeca (de mano) del robot mediante una marcha libre y un brazo de apuntalamiento, independientemente del giro de la herramienta o respectivamente del eje 6. En este caso la sufridera se deberá realizar como esfera móvil para permitir un movimiento en la dirección de corte de la cuchilla.
Mediante esta medida el arco se puede mantener en una posición que permite un acceso óptimo a la pieza de trabaj o . Naturalmente que también es posible proporcionar un mecanismo de impulsión de giro adicional (por ejemplo, como eje de robot externo) para girar la cuchilla de corte que se ajusta de acuerdo al cambio de dirección. Igualmente es posible sustituir el brazo de apuntalamiento y la esfera por un rodillo móvil que se monta sobre un mecanismo de impulsión de giro adicional y sincronizado. Otra forma adicional de realización se caracteriza porque la cuchilla de corte opuesta al soporte comprende integralmente un dispositivo palpador que en el caso de estar colocada la piel o la hoja se encuentra retraído contra un tope y en el caso de faltar la piel o la hoja se desplaza para topar contra la cuchilla de corte. El recorrido de desplazamiento entre ambas posiciones acabadas de describir se determina mediante un sensor. Esta configuración es interesante en particular si se quiere determinar si la cuchilla de corte está dañada en su punta delantera. Y es que si, por ejemplo la punta de la cuchilla de corte está quebrada, entonces el recorrido de desplazamiento sería mucho más grande que el grosor de pared residual deseado y en virtud de la discrepancia se podría entonces o bien sacar la conclusión de un error de
regulación o de una cuchilla de corte dañada. A continuación la invención se explica con más detalle mediante varios ejemplos de realización con relación a los dibujos anexos. Los dibujos muestran en la Figura 1 una vista en alzado lateral esquemática de una herramienta de corte de conformidad con la invención de acuerdo a una primera forma de realización, Figura 2 una vista en alzado lateral esquemática de una herramienta de corte de conformidad con la invención de acuerdo a una segunda forma de realización, Figura 3 una vista en alzado lateral esquemática de una herramienta de corte de conformidad con la invención de acuerdo a una tercera forma de realización, Figura 4 una vista en alzado lateral esquemática de una herramienta de corte de conformidad con la invención de aciaerdo a una cuarta forma de realización, Figura 5a a 5c diversas representaciones esquemáticas que en cada caso muestran un arco de varias partes que se puede abrir y cerrar de una herramienta de corte de conformidad con la invención, Figura 6 una representación esquemática de una herramienta de corte de conformidad con la invención con un dispositivo palpador, y Figura 7 una representación esquemática de una herramienta de corte de acuerdo al estado de la técnica.
En la figura 1 se representa esquemáticamente en representación esquemática una herramienta 10 de corte para atenuar pieles sintéticas y piezas de trabajo similares. Una piel 24 sintética (a continuación también designada como pieza de trabajo) se mantiene sujeta entre dos dispositivos 26 de sujeción. La herramienta 10 de corte comprende una cuchilla 12 de corte así como - en prolongación del eje 14 de corte - una sufridera 18 que en el caso de esta forma de realización también tiene la función de un soporte. La sufridera 18 se retiene en una caja manométrica con la cual se puede determinar la presión sobre la sufridera 18. Como soporte se designa a continuación en total cada dispositivo sobre el cual se apoya directamente la pieza de trabajo. La herramienta 12 de corte así como la caja 22 manométrica se conectan rígidamente una con otra mediante un arco 16 que se configura con forma de U. En este contexto hay que hacer notar que la sufridera 18 no se desplaza con relación al arco 16 y a lo largo del eje 14 de corte, de manera que la distancia entre la sufridera 18 y la punta de la herramienta 12 de corte siempre queda configurada igual. Esta distancia 28 corresponde al posterior grosor residual de pared. En el extremo del lado de la herramienta de corte de la sufridera 18 se proporciona una esfera 20 que se retiene giratoria.
En la figura 1 no se representa la sujeción de la herramienta de corte misma. Para poder mover la herramienta de corte, por ejemplo en la dirección de la flecha 30, se sujeta, por ejemplo en un dispositivo de robot con el cual la herramienta de corte se puede desplazar al menos en un plano. Sin embargo, fundamentalmente son adecuados para esto todos los dispositivos de movimiento con los que el arco se puede mover a las posiciones requeridas, o sea, tanto en los ejes x, y así como z. Con ello, la forma de funcionamiento de esta primera forma de realización de la invención es clara y de hecho muy sencilla. Después de introducir la pieza 24 de trabajo a ser atenuada en el espacio intermedio entre la herramienta 12 de corte y la sufridera 18, o respectivamente mover la herramienta dentro de la zona de trabajo de la pieza de trabajo la herramienta 10 de corte se mueve de manera que con deformación elástica de la pieza 24 de trabajo esta se apoya con una fuerza correspondiente contra la sufridera 18 - en este caso la esfera 20. Mediante la caja 22 manométrica es posible determinar la fuerza o bien asegurar de que exista un contacto continúo de la pieza de trabajo a ser atenuada contra la sufridera 18 que actúa como soporte. Con el movimiento de la unidad rígida de herramienta 12 de corte, arco 16 y sufridera 18, mediante la producción de
una incisión en la pieza 24 de trabajo se obtiene una atenuación con la cual se garantiza un grosor de pared residual que corresponde a la distancia definida entre la punta de la cuchilla 12 de corte y el extremo superior de la esfera 20. Una forma de realización de construcción un poco cambiada de la invención se representa en la figura 2 y se describe a continuación. Los mismos símbolos de referencia designan a los mismos elementos que en la figura 1. La diferencia entre la forma de realización de la figura 1 y la figura 2 reside en que ahora la pieza 24 de trabajo a ser atenuada se dispone sobre una placa 40 - también llamada mesa de soporte. Esta mesa de soporte adopta ahora la función del soporte. En la superficie inferior de la mesa de soporte rueda ahora la esfera 20 de la sufridera 18. El contacto de la pieza 24 de trabajo contra la mesa 40 de soporte misma se asegura mediante la tensión previa de la unidad de herramienta 12 de corte, arco 16 y sufridera 18 mediante un resorte 38 que se extiende entre un caballete 36 de apoyo que se fija en un extremo y una lengüeta 34 de apoyo del arco 16. Mediante este resorte 38 la esfera 20 es apretada contra la parte inferior de la mesa 40 de soporte, siendo que esta fuerza nuevamente se puede determinar mediante la caja 22 manométrica. El grosor de pared residual resulta de la diferencia de la distancia
de la cuchilla de corte a la sufridera 18 restando el grosor de la mesa 40 de soporte. Otra forma de realización de la presente invención se representa en la figura 3, igualmente de manera esquemática. Solamente se representan los elementos importantes con relación al ajuste y la regulación. Por motivos de claridad se omitieron los otros elementos. En la figura 3 se proporciona una cuchilla 12' de corte que se puede ajustar en determinadas zonas mediante un accionamiento (por ejemplo, servomotor 50 o accionamiento 52 de husillo) en la dirección de su eje de corte. La posición de la cuchilla 12' de corte se determina mediante un detector de distancia. El detector 54 está comunicado mediante una línea 60 de señales con una unidad 56 de control y regulación. La unidad 56 de control y regulación posee además una línea 58 de mando hacia el servomotor 50 con la que a este se le pueden enviar las correspondientes señales de control . Se dispone además un detector 62 de distancia adicional que se coloca debajo de la mesa 40' de soporte y que mediante un palpador determina la distancia hacia un punto 66 de medición. El punto de medición se encuentra en la intersección del eje de corte con la parte inferior de la mesa 40' de soporte. Esta información de distancia se alimenta igualmente a la unidad 56 de control y regulación
y mediante una línea 64 de señales. A partir de las dos señales de los detectores 54 y 62 de distancia la unidad 56 de control y regulación puede determinar con una calibración correspondiente la distancia entre la punta de la cuchilla 12 ' de corte y el punto 66 de medición que se encuentra dispuesto en la parte inferior de la mesa 40' de soporte en la dirección del eje de corte, y en función de la distancia deseada llevar a cabo un reajuste de la posición de la cuchilla mediante el servomotor. Nuevamente el grosor de pared residual resulta de acuerdo a la distancia entre la cuchilla 12' de corte y el punto 66 de medición con deducción del grosor de la mesa 32' de soporte. La ventaja de este dispositivo seguramente más costoso es la posibilidad de ajustar el grosor de pared residual. Además es posible usar mesas de soporte con grosor variable o respectivamente de grosor desconocido. En este caso primero la cuchilla de corte se sustituye por un detector de distancia y con un recorrido único de referencia se determina el desarrollo del grosor mediante el movimiento. Estos datos de referencia se almacenan y se usan en el proceso de corte posterior como valores nominales en combinación con un grosor de pared residual nominal, opcionalmente también variable. En la forma de realización de la figura 3 la mesa
40' de soporte con la piel colocada encima se mueve a lo largo de la flecha 27. El dispositivo 56 de control y regulación determina entonces de manera continua y en función de las señales de los detectores 54 y 62 de distancia la señal de mando para el servomotor 50. También de esta manera es posible - incluso si no se proporciona una conexión rígida entre la cuchilla 12' de corte y un soporte (en este caso la mesa 40' de soporte) - asegurar un valor de pared residual definido mediante una supervisión correspondiente en el eje de corte. La forma de realización representada en la figura 4 corresponde en amplias regiones a la forma de realización representada en la figura 1. Sin embargo ahora el arco se monta giratorio en cojinete alrededor del eje 76 de giro de la cuchilla. El arco se apoya mediante un brazo 70 de apuntalamiento en la muñeca 72 de la mano del robot, de manera que conserva su posición independientemente de un giro de la cuchilla. En virtud de la capacidad de giro de la cuchilla 12 ' ' de corte es posible llevar a cabo una incisión perfecta a lo largo de cualquier línea de corte a discreción. Con cada cambio de dirección se lleva a cabo un giro correspondiente de la cuchilla 12 ' ' de corte, de manera que el resultado de la incisión es óptimo. Es de particular interés también el fácil acceso a la pieza de trabajo mediante la herramienta de corte. En
las figuras 5a a 5c se identifican tres diferentes formas de realización con las que con un acoplamiento rígido - al menos durante el proceso de corte - entre la cuchilla de corte y el soporte es posible una incorporación correspondiente de la herramienta. En la primera forma de realización de acuerdo a la figura 5a, el arco con forma de U se configura de dos partes, específicamente con una primera parte 80 superior con forma de ángulo y una pierna 84 que se conectan ambas mediante una articulación giratoria. En el extremo de la pierna 84 opuesto a la articulación giratoria se dispone la sufridera. Mediante el basculamiento de la pierna 84 con relación a la parte 80 con forma angular del arco es posible abrir el espacio de recepción, de manera que se puede colocar dentro sin mayor problema un elemento de piel. Después de colocar dentro el elemento de piel o respectivamente del movimiento entrada de la pieza de trabajo el arco con forma de U se puede cerrar basculando hacia arriba la pierna 84. Naturalmente que durante la operación de procesamiento misma es necesario inmovilizar uno respecto a otro los dos diferentes elementos del arco con forma de U. Otra forma de realización para colocar dentro una pieza de piel se muestra en la figura 5b, en donde la parte 80' de forma angular del arco ahora ya no se conecta con la
pierna 84' mediante una articulación. Ahora la pierna 84' más bien se mantiene en la otra parte 80' del arco de manera que se puede desplazar mediante una guía lineal correspondiente. El desplazamiento lineal y respectivamente la fijación de ambos elementos se efectúa mediante un cilindro 86 hidráulico, el cual en un lado se apoya contra la parte 801 del arco y en el otro lado contra la parte 841 del arco. Naturalmente que el accionamiento también se puede configurar alternativamente como accionamiento neumático o eléctrico. Otro ejemplo de realización para asegurar la colocación o introducción sin problemas se representa en la figura 5c. En comparación con la forma de realización de 5b no se hace descender toda la pierna 84 ' inferior sino que solamente la sufridera 841 ' . Con esto el arco con forma de U se conserva sustancialmente rígido. Una última forma de realización de la presente invención se muestra en la figura 6. Ahora se trata de entrar en más detalle con respecto a la sufridera 92 que sirve como soporte. Esta sufridera está configurada simultáneamente con una cabeza de medición y tiene una conexión con un palpador 94 de medición. Con la piel introducida (en la figura 6 no se representa) la cabeza 92 de medición se encuentra desplazada hacia abajo contra un tope y con ello se encuentra alejado por una distancia de
la punta de la cuchilla de corte que corresponde al grosor de pared residual. Sin embargo, si se retira la piel la cabeza 92 de medición puede avanzar en dirección de la cuchilla de corte, con lo que se registra el recorrido por encima del palpador 94 de medición. De esta manera es posible determinar la distancia del soporte con respecto a la herramienta de corte. Si esta distancia no corresponde al grosor de pared residual deseado, entonces o bien existe un ajuste erróneo o la cuchilla de corte está dañada en la zona de su punta. En total la herramienta de corte o respectivamente la cuchilla de corte y la sufridera o respectivamente soporte se acoplan mutuamente de manera (pasiva o activa) que la distancia entre los dos elementos se define con exactitud. Por consiguiente la sufridera determina el movimiento de la herramienta de corte y con ello la profundidad de corte directamente sobre el eje de corte cuando la pieza de trabajo está en contacto con la sufridera. También cae dentro del alcance de la invención el uso de una "sufridera virtual" con la cual la posición del lado de pared residual se detecta mediante un sensor que trabaja sin contacto. Esto también es aplicable si el lado de pared residual de la pieza de trabajo no se usa directamente para la contraposición, siendo que en lugar de esto el lado alejado del dispositivo y el lado de pared
residual de la pieza de trabajo ya se conocen por las especificaciones de fabricación del dispositivo o se determinan mediante un recorrido de referencia. La compensación de las tolerancias de un movimiento de robot se efectúa con el auxilio de un elemento de compensación activo o pasivo que en la dirección del eje de corte mantiene en una dimensión definida la posición relativa entre la herramienta y la sufridera mediante el movimiento de la pieza de trabajo, la unidad de sufridera de la herramienta y/o un movimiento único sincronizado de la herramienta y la sufridera. El contacto entre la sufridera y el lado de pared residual de la pieza de trabajo se puede supervisar mediante un sistema detector integrado (detectores de fuerza, interruptores de precisión, detectores de distancia) . En total el proceso se puede llevar a cabo guiado por la herramienta o guiado por la pieza de trabajo. Esto quiere decir que la herramienta se puede disponer guiada o estacionaria. Como herramienta entran en consideración todas las herramientas de corte mecánicas como, por ejemplo, una hoja, una fresadora con husillo, una cuchilla ultrasónica, una cuchilla caliente, una herramienta de perforación (por ejemplo, aguja oscilante), etc. Un acoplamiento activo de la sufridera y la herramienta se puede efectuar mediante el uso de
cualesquiera accionamientos eléctricos, neumáticos, mecánicos o hidráulicos o combinaciones de estos. En el caso de un acoplamiento mecánico directo de la herramienta y la sufridera es posible usar ejes de robot externos para mantener el arco fuera de un área de colisión. Además, en una variante guiada por la herramienta el arco se puede adaptar mecánicamente al robot de manera que su posición sea independiente del eje del robot y permita un acceso óptimo a la zona de trabajo. El uso de herramientas rotativamente simétricas permite además el uso de un arco en una posición óptima. Como ya se expuso en lo precedente, también se debiera asegurar un acceso óptimo a la herramienta. La presente invención asegura una elevada seguridad del proceso en la atenuación de pieles sintéticas y piezas de trabajo similares, es decir, hojas, etc., mediante incisión unilateral en virtud de que se garantiza una distancia definida entre un soporte y la punta de la herramienta de corte en dirección del eje de corte. Lista de símbolos de referencia 1 Herramienta de corte 12, 12' Cuchilla de corte (parcialmente giratoria) 12 ¦ ' 14 Eje de corte 16 Arco
18 Sufridera 20 Esfera 22 Caja manométrica 24 Pieza de trabajo (a ser atenuada) 26 Dispositivo de sujeción 28, 28 ' Grosor de pared residual 30 Dirección de movimiento 32, 32 ¦ Grosor de la mesa de soporte 34 Lengüeta de apoyo 36 Caballete de apoyo 38 Resorte helicoidal 40, 40 ' Mesa de soporte 50 Servomotor 52 Accionamiento de husillo 54 Detector de distancia para cuchilla de corte
56 Unidad de control y regulación 58 Línea de mando al servomotor 60 Línea de señal del detector de distancia
62 Detector de distancia para mesa de soporte
64 Línea de señal del detector de distancia
66 Punto de medición 70 Brazo de apuntalamiento 72 Articulación 74 Brazo de robot 76 Montaje giratorio
80, 80' Arco de sujeción (primera parte) 80 ¦ ' 82 Articulación 84, 84' Arco de sujeción (segunda parte) o sufridera 84 ' 1 86, 86' Cilindro hidráulico 88, 88' Apoyo para el cilindro hidráulico (móvil) 90 Caja manómetrica 92 Sufridera y cabeza de medición 94 Palpador de medición 96 Rendija de corte 100 Herramienta de corte (estado de la técnica)
102 Cuchilla de corte 104 Servomotor 106 Husillo de ajuste 108 Mesa de soporte 110 Pieza de trabajo (a ser atenuada) 112 Grosor de pared residual 114 Grosor de referencia 116 Señal de sensor 118 Sensor de distancia