METODO Y APARATO PARA SISTEMAS DE SUJECION INDICADORES DE LA CARGA.

Un aparato para medir una carga, que comprende:

una cámara o láser (34) montado exteriormente soportado en una cabeza de detección portátil (34A) y configurado y construido para detectar un cambio en la separación entre,

por una parte, una cara extrema (8A) de una barra (8), en y anclada a una base de un taladro (7) en una cabeza (3) de un perno y el vástago (4) de un sistema de sujeción (1) y, por otra parte, una cara de referencia (11) de la cabeza (3) del perno del sistema de sujeción (1), originado por la extensión longitudinal del vástago (4) bajo deformación con relación a la cara de referencia (11) en la cabeza (3) del perno, sin contacto con las partes relativamente móviles del sistema de sujeción (1), caracterizado porque el mismo comprende además un circuito de generación que responde al cambio detectado en la separación para proporcionar una señal de salida indicadora de una carga de fijación aplicada al sistema de sujeción (1)

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US98/17060.

Solicitante: CENEY, PATRICIA ANNE
CLARKE, RONALD C.
CLARKE, PHILOMENA
CENEY, STANLEY
.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 5 GRIFFITHS DRIVE,WOMBOURNE, WOLVERHAMPTON WV.

Inventor/es: CENEY,STANLEY.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 23 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16B31/02P
  • F16B31/02W
  • G01L5/24 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01L MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA MECANICA, RENDIMIENTO MECANICO O DE LA PRESION DE LOS FLUIDOS (pesado G01G). › G01L 5/00 Aparatos o métodos para la medida de fuerzas, p. ej. de la fuerza producida por un choque, para la medida del trabajo, de la potencia mecánica o del par, adaptados a fines especiales. › para determinar el valor del par o del momento de torsión para el apretado de una tuerca o de otro órgano sometido a una tensión análoga.
  • G01L5/24B

Clasificación PCT:

  • F16B31/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16B DISPOSITIVOS PARA UNIR O BLOQUEAR LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS O LAS PARTES DE LAS MAQUINAS, p. ej. CLAVOS, CLAVIJAS, TUERCAS, TORNILLOS, BULONES, ANILLOS QUE FORMAN RESORTE, ABRAZADERAS, BRIDAS, GRAPAS, CUÑAS; UNIONES O ARTICULACIONES (acoplamientos para la transmisión de mecanismos de rotación F16D). › F16B 31/00 Uniones mediante tornillos especialmente modificados para soportar un esfuerzo de tracción; Bulones de ruptura (forma del roscado F16B 33/04). › señalando o limitando la carga de tracción.
  • G01B7/16 G01 […] › G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS.G01B 7/00 Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización de medios eléctricos o magnéticos. › para la medida de la deformation de un sólido, p. ej. galga extensiométrica resistiva.
  • G01N21/00 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad).
  • G01N27/00 G01N […] › Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R).
  • H01F5/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01F IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES MAGNETICAS.Bobinas de inducción (bobinas superconductoras H01F 6/06; inductancias fijas del tipo por señal H01F 17/00).

Clasificación antigua:

  • F16B31/02 F16B 31/00 […] › señalando o limitando la carga de tracción.
  • G01B7/16 G01B 7/00 […] › para la medida de la deformation de un sólido, p. ej. galga extensiométrica resistiva.
  • G01N21/00 G01N […] › Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad).
  • G01N27/00 G01N […] › Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R).
  • H01F5/00 H01F […] › Bobinas de inducción (bobinas superconductoras H01F 6/06; inductancias fijas del tipo por señal H01F 17/00).
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METODO Y APARATO PARA SISTEMAS DE SUJECION INDICADORES DE LA CARGA.

Fragmento de la descripción:

Método y aparato para sistemas de sujeción indicadores de la carga.

Campo del invento

Este invento se refiere a sistemas de sujeción indicadores de la carga que están adaptados para indicar las cargas a las cuales están sometidos y, más concretamente, a un dispositivo electrónico sin contacto, tal como un condensador de reactancia, el cual mide el cambio en el espacio de separación o la forma que se produce cuando se deforma un sistema de sujeción, y, más concretamente, a un dispositivo de láser o de procesado de imágenes sin contacto, el cual mide el cambio en el espacio de separación o en la forma, que se produce cuando se deforma un sistema de sujeción.

Antecedentes

Es deseable que los sistemas de sujeción aplicados sean apretados con precisión a los niveles de carga designados, con objeto de asegurar la integridad estructural de la unión fijada con pernos. Es bien sabido que, indicando la deformación, se proporciona una representación verdadera de la carga inducida en los sistemas de sujeción. Las llaves de par de torsión son corrientemente usadas para apretar los elementos de sujeción hasta niveles de par de torsión predeterminado, pero están sujetas a un rozamiento no predecible, de modo que la deformación producida puede ser bastante inexacta. En otras palabras, el control del par de torsión no conducirá a una medida precisa de la carga de un sistema de sujeción.

Dispositivos Anteriores para Medir la Extensión del Elemento de Sujeción del Tipo de Contacto

Con algunos dispositivos de medición, por ejemplo con transductores lineales, es necesario que hagan contacto físico para que sean funcionales. Estos métodos de contacto son de por sí difíciles de usar en el campo. Las mediciones de la deformación son extremadamente pequeñas y cualquier contaminación de la superficie (por corrosión, suciedad, abrasivos naturales, daños en servicio, etc.) conduce a errores significativos. En consecuencia, un objeto del presente invento es medir la deformación usando para ello un dispositivo y un método sin contacto.

Dispositivos y Métodos Anteriores para Medir la Extensión de un Elemento de Sujeción del Tipo sin Contacto

En los anteriores dispositivos y métodos para medir sin contacto la extensión de un elemento de sujeción bajo deformación se han utilizado componentes dentro de cada elemento de sujeción individual, típicamente un perno o un espárrago. Estos métodos anteriores plantean una serie de problemas significativos asociados a los mismos.

Un problema con los dispositivos para medir sin contacto anteriores es el de que es prohibitivamente caro instrumentar cada elemento de sujeción individual con componentes eléctricos. Además, la instrumentación integrada compromete la integridad del elemento de sujeción y no es adecuada para los ambientes ásperos de muchas aplicaciones. En consecuencia, un objeto del presente invento es proporcionar un elemento de sujeción indicador de la carga adecuado para su coste, en el cual el propio elemento de sujeción no tenga partes eléctricas.

Otro problema que plantean los dispositivos para medir sin contacto es el de que típicamente requieren una complicada modificación del elemento de sujeción, lo que hace que sea difícil el proceso de fabricación. En consecuencia, un objeto del presente invento es medir la extensión de un elemento de sujeción usando un dispositivo y un método sencillos, que solamente requieran una ligera modificación del sistema de sujeción, el cual se incorpora fácil y cómodamente durante el proceso de fabricación.

En el documento US 5.392.654 se presenta un conjunto sensor de la carga en un perno para consolidar roca, para uso para determinar la carga en una tuerca enroscada sobre un perno. En el documento US RE 30 183 se presenta un transductor que consiste en un circuito resonante y que se coloca dentro de un perno. Las deformaciones resultantes del esfuerzo en el perno varían la separación entre dos placas de un condensador.

En el documento US 3.886.840 se describe una cabeza de perno que mide y mantiene una precarga. En ella, el perno proporciona una indicación de la precarga y de la carga continua después, en que la cabeza de perno tiene rebajos en ambos lados de la misma que dejan un anillo central que funciona como un resorte de diafragma y se desvía a lo largo del eje geométrico del perno como una función de la carga. En un ejemplo, una espiga indicadora va montada en el anillo o forma parte de éste, de modo que se desvía con el anillo, moviéndose a través de un paso en una arandela indicadora fija o anillo que cierra el rebajo superior y que permite una fácil determinación, por comparación de las posiciones alternativas del pasador y el anillo indicador, de la precarga del perno. En otro ejemplo, se emplean una espiga indicadora, que se desvía con el anillo, y una columna deformada transversal, para aumentar la sensibilidad en la columna y mover la espiga en direcciones opuestas con el cambio en la carga.

Sumario del invento

A continuación se hace un breve sumario del invento, el cual consigue los anteriores y otros objetos y proporciona los beneficios y ventajas indicados en lo que antecede, y los que se indicarán después, de acuerdo con la estructura, la función y los resultados del presente invento, tal como se ha realizado y como se describe aquí en líneas generales. El invento del solicitante incluye el aparato aquí descrito, con el cual se consiguen los objetos y beneficios del presente invento.

De acuerdo con el presente invento, se proporciona un sistema de sujeción indicador de la carga que comprende un cuerpo al cual se aplica una deformación cuando está en uso el elemento de sujeción, unos medios de detección de la carga que tienen partes dispuestas para movimiento relativo en respuesta al cambio en la longitud o en la forma del cuerpo o en una arandela de diseño asociada bajo una deformación aplicada, y un dispositivo de medición de la separación sin contacto, separado, tal como un dispositivo de procesado de imágenes o tal como un dispositivo de láser, (designado aquí en lo que sigue colectivamente y/o por separado como "un dispositivo para medir la separación sin contacto") el cual, cuando está asegurado adyacente al elemento de sujeción, registra el citado movimiento relativo de las partes móviles por un método sin contacto.

El sistema de sujeción puede adoptar la forma de un perno o un espárrago, una tuerca y arandelas, o bien puede adoptar otras formas. En la forma de un perno, el cuerpo del elemento de sujeción comprende una cabeza y un vástago, el cual puede ser de forma sustancialmente estándar. Análogamente, en la forma de un espárrago, el cuerpo comprende un vástago que puede ser de forma sustancialmente estándar. En una u otra de dichas formas, una arandela puede incorporar los medios para indicar que las partes móviles son detectadas por un dispositivo de medición de la separación sin contacto, separado, del tipo descrito en lo que antecede. En el caso de un perno o un espárrago, el elemento de detección de la carga responde a un cambio de longitud del vástago bajo la deformación aplicada. En el caso de la arandela, el elemento de detección de la carga detecta el cambio de forma en la forma de la arandela bajo la deformación aplicada. Convenientemente, el dispositivo para medir la separación puede ser asegurado a la cabeza del perno, al extremo de la rosca, al extremo del espárrago, o a la arandela, en donde pueda ser fácilmente asegurado cuando el sistema de sujeción esté en uso.

El elemento de detección de la carga indica los cambios en la longitud del cuerpo del elemento de sujeción, o los cambios en la forma de la arandela, o los cambios en la forma de la cabeza de perno mientas está siendo asegurado el sistema de sujeción y cuando ha sido asegurado el sistema de sujeción. Por consiguiente, mientras está siendo asegurado el sistema de sujeción, las cargas aplicadas serán registradas por el dispositivo para medir la separación sin contacto, el cual indicará cuando el sistema de sujeción alcanza una carga de trabajo requerida. El dispositivo para medir la separación sin contacto puede ser unido al sistema de sujeción y obtenerse una medición que puede ser presentada en un monitor 24 de un ordenador o en otra unidad de presentación. Esta medición puede ser usada durante el proceso de apriete. La medición puede usarse después del apriete inicial para inspeccionar cualquier cambio en la condición de la deformación inicial.

Las cargas reales en el sistema de sujeción pueden venir indicadas en el monitor 24 y se puede usar...

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato para medir una carga, que comprende:

una cámara o láser (34) montado exteriormente soportado en una cabeza de detección portátil (34A) y configurado y construido para detectar un cambio en la separación entre, por una parte, una cara extrema (8A) de una barra (8), en y anclada a una base de un taladro (7) en una cabeza (3) de un perno y el vástago (4) de un sistema de sujeción (1) y, por otra parte, una cara de referencia (11) de la cabeza (3) del perno del sistema de sujeción (1), originado por la extensión longitudinal del vástago (4) bajo deformación con relación a la cara de referencia (11) en la cabeza (3) del perno, sin contacto con las partes relativamente móviles del sistema de sujeción (1), caracterizado porque el mismo comprende además un circuito de generación que responde al cambio detectado en la separación para proporcionar una señal de salida indicadora de una carga de fijación aplicada al sistema de sujeción (1).

2. Un aparato que comprende:

un elemento de sujeción (1) que incluye una cabeza (3) de perno, que tiene una cara de referencia (11), y un vástago (4), un taladro (7) que se extiende dentro del elemento de sujeción (1) a través de la cabeza (3) del perno y dentro del vástago (4), una barra (8) dispuesta en el taladro (7) y asegurada al elemento de sujeción (1) y que tiene una cara extrema (8A) situada próxima a la cara de referencia (11), y una separación que cambia, que se forma entre la cara extrema (8A) del elemento (8) y la cara de referencia (11) de la cabeza (3) del perno, en respuesta a la carga aplicada al elemento de sujeción (1), y

un láser o cámara montado exteriormente (15 y 16, 15 y 17, 16A y 16B ó 34) para detectar, sin contacto, la separación y caracterizado porque comprende además un circuito de generación que responde al cambio detectado en la separación, para proporcionar una señal de salida indicadora de la carga aplicada al elemento de sujeción (1).

3. Un aparato según la reivindicación 2, en el que el láser o la cámara está soportado por una cabeza de detección portátil que va montada de modo desmontable encima de la cabeza (3) del perno.


 

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