ES2203170T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de pletinas soldadas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de pletinas (16) soldadas por láser, que constan de al menos dos secciones de chapa (19, 19¿; 29), caracterizado porque las secciones y/o las pletinas se llevan en primer lugar a una posición esencialmente vertical en al menos una etapa de preparación y se mantienen en esta posición y se mecanizan en la posición esencialmente vertical, siendo realizada como etapa de mecanización la soldadura de las secciones para la formación de la pletina en posición vertical.

Description

Procedimiento y dispositivo para la fabricación de pletinas soldadas.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de pletinas soldadas compuestas por al menos dos secciones de chapa. Además, la invención se refiere a un dispositivo para la fabricación de pletinas soldadas compuestas por al menos dos secciones de chapa.

Se conoce la unión de secciones de chapa para formar paneles de chapa mayores, conocidos como pletinas o "cortes a medida", a través de soldadura, especialmente soldadura láser. Las pletinas formadas, en general, a partir de secciones de chapa de diferentes espesores y/o propiedades de las chapas se transforman a continuación, por ejemplo, en cuerpos moldeados para la industria del automóvil, con el fin de formar cuerpos moldeados con propiedades diferentes por secciones, adaptadas a la carga. Así, por ejemplo, a un soporte longitudinal, que define al mismo tiempo la zona de aplastamiento en el VW Golf o la pared lateral del Crysler Cherokee se definen a través de cuerpos moldeados del tipo mencionado. Pero la invención no se limita a la fabricación de cortes a medida para la industria del automóvil.

El documento EP 532 835 muestra una máquina de soldar para la fabricación de cortes a medida, llamados también a continuación TB. El concepto "a medida" hace referencia a la forma predefinida de las piezas individuales de chapa, así como, naturalmente, a la estructura unidas por soldadura, que están optimizadas, en cuanto a la aleación, para el objeto de aplicación posterior (soporte en la zona de aplastamiento o pared lateral). Como se representa allí, se unen por soldadura, respectivamente, dos secciones de chapa entre sí con forma predeterminada, pudiendo estar constituido, naturalmente, una de las chapas ya ella misma por piezas soldadas entre sí. Para una TB usual, que está constituido originalmente por cuatro chapas A, B, C y D son necesarias tres operaciones de soldadura. Por ejemplo, se colocan entonces dos máquinas de soldad adyacentes, que unen en primer lugar las partes A y B para formar la parte AB así como las partes C y D para formar la parte CD, después de lo cual la tercera máquina une por soldadura las partes AB y CD para formar TB. La manipulación de las máquinas de soldar se realiza, en general, por medio de robots. Una instalación de soldar de este tipo requiere, a pesar del tipo de construcción compacto y optimizado, fácilmente una sala de máquinas de 35 x 22 m (la máquina de soldar individual, por ejemplo 4 x 6 m), ver también los documentos EP A 743 129 o EP 522 811, especialmente el diseño de la figura 6, para la carga de una máquina de soldar individual; en una producción, como existe en la industria del automóvil, pueden existir, según las necesidades, dos o tres instalaciones que funcionan en paralelo. Estas instalaciones funciona, según la producción en la fábrica de automóviles, hasta tres turnos. Se plantean requerimientos especiales entonces en la logística, por ejemplo para la alimentación de chapas individuales a la instalación, la manipulación en la instalación o el transporte posterior de las TB fabricadas acabadas fuera de la instalación. Se plantean problemas, por una parte, por las dimensiones de las chapas en el orden de magnitud de hasta varios metros, los pesos de toneladas de las pilas de chapas y la posibilidad de daño de los cantos de las chapas a procesar. Además, en general, no es posible el almacenamiento o es altamente indeseable, puesto que debe mantenerse el principio 'just-in-time', y las cantidades de almacenamiento para la producción de hasta varios cientos de vehículos al día (por ejemplo VW Golf III y IV) son difíciles desde el punto de vista logístico, según los tamaños y, por lo tanto, son intensivas de costes. Para la simplificación de la logística, ya se trata de instalaciones pequeñas o grandes, se trabaja de forma continua. A falta de alternativas, los esfuerzos se concentran en la planificación precisa de la producción y en la optimización del diseño de las instalaciones y la fabricación en general.

La soldadura de secciones para formar la pletina se lleva a cabo según el estado de la técnica en posición yacente horizontal sobre instalaciones de soldadura correspondientes, configuradas para la sujeción de lass secciones, como se muestra modo de ejemplo de manera muy esquemática en la figura 1. El rayo láser 2 de la instalación 1, que actúa sobre la línea de unión de las secciones 5, 5', es generado por un láser 3 e incide sobre las secciones yacentes, que son retenidas sobre un soporte de fijación 7 de forma magnética o pneumática y en todo caso adicionalmente con medios mecánicos en la posición de soldadura y se desplazan, en general, bajo el láser desplazable en una dirección, en la dirección perpendicular al mismo.

También las restantes etapas de mecanización conocidas (estampación de nervaduras, eventualmente corte) así como el transporte y almacenamiento (intermedio) se realiza en la posición yacente de las secciones o bien de la pletina.

La manipulación de las pletinas retenidas horizontalmente, que pueden tener, en parte, dimensiones grandes, por ejemplo de 200 x 200 cm o mayores, condiciona una necesidad de espacio grande y la pletina solamente es bien accesible, en general, desde arriba. Se conoce por el documento DE-A-27 54 426 soldar uniones de chapas verticales en depósitos de gran capacidad.

La invención tiene el cometido de crear un procedimiento y un dispositivo del tipo mencionado al principio, que no presenta estos inconvenientes.

Esto se consigue con los rasgos característicos de las reivindicaciones 1 y 14, respectivamente.

Puesto que las pletinas o secciones son mecanizadas en posición vertical, se consigue un ahorro de espacio grande (en general, existe de todos modos en la altura el espacio necesario para ello) así como una accesibilidad mejorada a las pletinas.

Como etapa de mecanización se lleva a cabo la soldadura en posición vertical de las secciones o bien de la pletina.

A continuación se explican en detalle ejemplos de realización de la invención con la ayuda del dibujo. En este caso:

La figura 1 muestra de forma esquemática un dispositivo de soldadura de pletinas según el estado de la técnica.

La figura 2 muestra de forma esquemática un dispositivo de soldadura según la invención.

La figura 3 muestra de forma esquemática la carga de una estación de soldadura.

La figura 4 muestra una primera variante de la carga de una estación de soldadura.

La figura 5 muestra otra variante de la carga de una estación de soldadura.

La figura 6 muestra otra variante de la carga de una estación de soldadura.

La figura 7 muestra de forma esquemática la soldadura en posición vertical.

La figura 8 muestra de forma esquemática la descarga de la estación de soldadura.

La figura 9 muestra la estampación de nervaduras en posición vertical.

La figura 10 muestra una vista en planta superior sobre la separación de una secesión de pletinas dispuestas verticales.

La figura 11 muestra el almacenamiento en pletinas en posición vertical; y

La figura 12 muestra una variante de la soldadura y de la carga de la estación de soldadura.

La figura 1 muestra el dispositivo ya mencionado según el estado de la técnica, en el que las secciones de chapa 5, 5' a unir por soldadura para formar la pletina 6 están montadas horizontalmente sobre un soporte de fijación y están fijadas entre sí. El rayo láser 2 es dirigido desde arriba sobre la pletina 6, cuya superficie forma el plano de soldadura 8. La fuente de luz láser 3 está dispuesta en este caso, en general, sobre un bastidor de láser 4. El dispositivo correspondiente tiene una necesidad grande de espacio y presenta una mala accesibilidad para el lado inferior de la pletina 6 (por ejemplo, para el control de la costura de soldadura integrado en el proceso de soldadura) así como también para la fuente láser 3.

La figura 2 muestra en una primera representación muy esquemática, el modo de actuación y el dispositivo, respectivamente, según la invención. En este caso, las secciones de chapa 15, 15' a unir por soldadura o bien la pletina 16 están retenidas en posición vertical a través de una instalación de retención 17. Por posición vertical se entiende en este caso una posición bajo un ángulo \alpha con respecto a la horizontal, que está esencialmente perpendicular. Pero también se entiende en el presente caso otra posición angular con respecto a la horizontal, por ejemplo también sólo en el ángulo de 45º, todavía como perpendicular. Naturalmente, en tal posición inclinadas solamente se consiguen parcialmente ciertas ventajas; se prefiere la posición esencialmente perpendicular. Por ejemplo, la colocación precisa de las chapas individuales en la posición de soldadura se puede realizar actualmente con suficiente fiabilidad, pero con gasto correspondiente (por, por ejemplo, los documentos EP 583 999, EP 626 230 o EP 565 846). En el caso de chapas correspondientemente formadas se puede utilizar con la ayuda de la gravitación un efecto de autocentrado durante la carga de la instalación de retención 17 vertical y se puede realizar la colocación necesaria de los paneles de manera simplificada en el intervalo de décimas o centésimas de milímetro o todavía más segura. Los cantos inclinados de chapas vecinas resbalan unos sobre otros, hasta que se alcanza la posición final condicionada por la gravitación por sí mismos o con apoyo no sólo ya a través de un medio auxiliar, como es necesario en el caso de la disposición horizontal de las chapas). En el dispositivo mostrado en la figura 2, la fuente láser 13 puede estar colocada sobre el suelo o sobre un zócalo estable. De esta manera se suprime todo el bastidor láser y, por lo tanto, se reduce el peligro de vibraciones o bien de movimientos relativos entre la fuente láser 13 y la óptica láser. A este respecto, los tubos largos es especialmente dificultosos para la conducción del rayo láser. Se consigue una mejora de la accesibilidad para el láser durante los trabajos de instalación y de mantenimiento. El rayo láser 12 se extiende en dirección horizontal e incide esencialmente perpendicular al plano de soldadura 18 sobre las secciones 15 y 15'. Una instalación de control del movimiento 11 mueve el rayo láser 12 de acuerdo con la costura a soldar. En este caso, como se indica con las flechas, el movimiento del láser solamente se puede realizar en dirección vertical y la pieza de trabajo 16 es conducida con el soporte de fijación 15 por delante del láser. Está claro sin más que a través de la medida del mantenimiento vertical de la pletina a mecanizar se puede reducir en una medida esencial la superficie de base requerida por el dispositivo en una nave de taller; resulta también un concepto de construcción más sencillos para la máquina de soldar individual. En cambio, en la altura, el espacio está presente, en general, de todos modos, para mecanizar y manipular las pletinas 16 verticales con los dispositivos de retención correspondientes.

La figura 3 muestra una instalación de retención 17 con secciones de chapa dispuestas en ella, solamente dos de las cuales están designadas con signos de referencia 19, 19', que forman conjuntamente la pletina 16. La longitud D de la instalación de retención 17 puede tener en este caso sin más varios metros; la estación de soldadura vertical tiene precisamente en este caso una necesidad de espacio claramente menor y resulta una accesibilidad ideal tanto en el lado de empotramiento de la pletina como también sobre el lado trasero de la instalación de retención 17. Puesto que las pletinas de superficie grande son retenidas ya según el estado de la técnica la mayoría de las veces con imanes, en todo caso con soporte de fijación mecánico y/o pneumático adicional, también es posible de la misma manera sin más una fijación vertical de las secciones de chapa. Según las necesidades, se pueden utilizar dispositivos de retención mecánicos desplazables adicionalmente y que se pueden conectad con el plano de apoyo de las pletinas. La figura 4 muestra la carga correspondiente de una instalación de retención 17, que es una instalación de retención magnética, por medio de un robot 20. El robot 20 desapila en este caso las secciones de chapa individuales 19 desde una o varias pilas 21 y las lleva a la disposición deseada sobre la instalación de retención 17. Esta puede presentar a tal fin, como ya se ha mencionado, además de los medios de retención magnéticos, también medios de retención mecánicos o solamente topes mecánicos, que definen la posición de las secciones 19 en dirección vertical u horizontal. Después de la carga de la instalación de retención 17 con la pluralidad de secciones de chapa para la formación de la pletina, se desplaza la instalación de retención hacia la estación de soldadura con el láser.

La figura 5 muestra una variante de la carga de la instalación de retención 17, donde a través del robot 20 se lleva a cabo la disposición de las chapas 19, 19' y de todas las demás chapas en primer lugar sobre una mesa de carga 22 en posición horizontal. Después de la carga, se gira la mesa de carga alrededor del eje 23 hacia arriba para apoyar las secciones de chapa en la instalación de retención, siendo recibidas magnéticamente las secciones de chapa por la instalación de retención 17 y siendo mantenidas fijadas allí. En lugar de la mesa de carga 22 se podría girar, naturalmente, también la instalación de retención 17 hacia abajo hacia la mesa de carga y luego alinearla de nuevo.

La figura 6 muestra otra disposición, en la que la instalación de retención 17 es giratoria alrededor de un eje 24 a una posición horizontaal y en ésta puede ser cargada con chapas 19 y 29 por uno o, como se muestra, dos robots 20, 20' desde dos pilas 21, 21'. Después de la carga se gira la instalación de retención a la posición de soldadura, lo que se representa con líneas discontinuas como posición de la instalación de retención 17'.Naturalmente, la carga se podría realizar en las variantes mostradas también de forma manual o con otros medios distintos a robots 20.

La figura 7 muestra la soldadura con un rayo láser desde una fuente láser 13, que se puede desplazar en dirección vertical (X) por el control del movimiento. Las secciones de chapa 19 y 19' se definen sobre la instalación de retención 17, que se puede conducir por medio de un carro 30 en dirección horizontal (Y) por delante del rayo de soldadura. De esta manera, se pueden generar sin problemas costuras de soldadura lineales y que se extienden curvilíneas.

La figura 8 muestra de forma muy esquemática la descarga de la pletina soldada 16. La pletina soldada abandona en este caso la estación de soldadura en posición vertical. La manipulación o bien el transporte de la pletina se realizan, por ejemplo, sobre cintas transportadoras accionadas estrechas 32 o bien sobre vías de rodillos. Para la conducción vertical de las pletinas son suficientes rodillos de guía o cintas de guía 33 de marcha libre o accionadas colocadas a ambos lados. La transferencia de la pletina desde la instalación de retención 17 sobre los medios de transporte se puede realizar en este caso por medio de robots o a través de cintas o rodillos conducidos por delante de la instalación de retención 17. También aquí está claro que la pletina transportada en posición vertical proporciona una accesibilidad mejorada desde ambos lados, comparada con la manipulación horizontal convencional.

Para el apilamiento de las pletinas es conoce estampar nervaduras en éstas para posibilitan un apilamiento uniforme de las pletinas que están constituidas por chapas de diferentes espesores. También la estampación de nervaduras se puede realizar como etapa de mecanización en posición vertical de la pletina 16, como se representa de forma esquemática en la figura 9. En este caso, la pletina es transportada con la ayuda de medios de transporte 43 a través de la instalación de estampación de nervaduras 40 y es retenida en todo caso con medios de guía 44. La estampación de las nervaduras se realiza a través de estampas 41 y matrices 42 correspondientes, respectivamente, que trabajan ahora en posición horizontal en lugar de vertical.

La figura 10 muestra la individualización y apilamiento de las pletinas 16, que son transportadas en posición vertical en los medios de transporte ya descritos. A través de desviaciones 45 con elementos de separación 46 conmutables se pueden desviar las pletinas en diferentes trayectorias y se pueden bascular desde allí con instalaciones de manipulación sencillas sobre el lado deseado o bien se pueden apilar en pilas 47 y 48. Las pletinas de desecho se pueden descargar igualmente a través de tales desviaciones.

La figura 11 muestra el almacenamiento intermedio de pletinas acabadas en posición vertical. En lugar de apilar las pletinas como hasta ahora en posición horizontal, éstas se pueden suspender ahora de manera preferida en posición vertical en bastidores de transporte 61 correspondientes. Estos bastidores 61 posibilitan un almacenamiento intermedio de ahorro de espacio sin bastidores de almacenamiento horizontales que requieren mucho espacio. En este caso, se suprimen las instalaciones correspondientes para la manipulación de la pila 60 y en todo caso también la necesidad de nervaduras de apilamiento, puesto que las pletinas no descansan ya superpuestas en la pila 60. La mecanización y manipulación descritas de las pletinas en posición vertical, esencialmente perpendicular, en todo caso también inclinada, proporciona una accesibilidad esencialmente mejorada de las pletinas soldadas para controles visuales tanto en la región de la herramienta de sujeción de soldadura como también en la región de las trayectorias de transporte que en las pletinas colocadas horizontalmente. Se puede prever en este caso de manera sencilla una estación de control visual en la región de la trayectoria de transporte.

La figura 12 muestra una variante con una instalación de retención bilateral 17, en la que sobre uno de los lados se sueldan las secciones de chapa 19 y 19'retenidas por la instalación 17 por medio de la instalación de soldadura 11', posibilitando ésta un control del láser tanto en dirección X como también en dirección Y, mientras que sobre el otro lado de la instalación de retención 17 se fijan secciones de chapa desde una pila 21 por medio de una instalación de carga, especialmente un robot 20, en la instalación de retención. Al término de la soldadura y de la carga se gira la instalación de retención 17 alrededor de un eje horizontal o de un eje vertical, estando mostrada a este respecto en la figura una mesa giratoria 65. La pletina soldada se puede descargar entonces por medio del robot y se puede cargar de nuevo la serie en la superficie de sujeción, mientras que se suelda ya de nuevo sobre el lado opuesto.

En lugar de la soldadura descrita ya anteriormente, se puede realizar naturalmente también otra etapa de procesamiento, como se ha descrito también con la ayuda de la estampación de nervaduras, especialmente se puede realizar también una operación de corte con un láser cuando la pletina está colocada vertical o una operación de corte en secciones de chapa individuales cuando las secciones de chapa están colocadas verticales.

Claims (16)

1. Procedimiento para la fabricación de pletinas (16) soldadas por láser, que constan de al menos dos secciones de chapa (19, 19'; 29), caracterizado porque las secciones y/o las pletinas se llevan en primer lugar a una posición esencialmente vertical en al menos una etapa de preparación y se mantienen en esta posición y se mecanizan en la posición esencialmente vertical, siendo realizada como etapa de mecanización la soldadura de las secciones para la formación de la pletina en posición vertical.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el rayo láser es emitido esencialmente horizontal y especialmente porque el rayo láser se puede mover en dirección vertical y se puede desplazar la pletina por delante del rayo láser.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como etapa de mecanización se realiza la formación de nervaduras en la pletina en posición vertical.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como etapa de mecanización se realiza el corte de las secciones o de la pletina en posición vertical.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la manipulación, especialmente el transporte, de las secciones y/o pletinas se realiza en posición vertical.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la separación de la sucesión de pletinas se realiza en posición vertical.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque se lleva a cabo un almacenamiento de las pletinas en posición vertical.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las secciones (19) son cargadas para la mecanización direectamente en posición vertical en la instalación de retención (17) de la estación de mecanización, especialmente para la soldadura en una estación de soldadura.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la estación de mecanización, especialmente la estación de soldadura está configurada con una instalación de retención (17) de tal manera que sobre uno de sus lados se puede realizar una carga, mientras se mecaniza sobre el otro lado, y porque al término de la mecanización de la pletina, se lleva a cabo un giro de la estación de mecanización.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las secciones para la mecanización, especialmente para la soldadura en una estación de soldadura se cargan en primer lugar horizontalmente sobre una mesa de carga (22) y se llevan desde ésta a la posición vertical y en una instalación de retención (17).

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las secciones para la mecanización se cargan en primer lugar horizontalmente sobre una instalación de retención (17), girada a posición horizontal, de la estación de mecanización, especialmente para la soldadura a la instalación de retención de una estación de soldadura y se llevan en la misma a posición vertical.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la colocación de las chapas en la instalación de retención se realiza de tal forma que las chapas pueden resbalar, apoyadas por su peso, hacia la posición extrema prevista.

13. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 12, caracterizado porque las dimensiones o bien los contornos a través de las chapas y/o la disposición de las chapas en la instalación de retención (17) se predeterminann de tal forma que, durante l colocación, se centran por sí mismas en una instalación de retención vertical o su posición final correcta es apoyada condicionada por el peso.

14. Dispositivo para la fabricación de pletinas (16) que están constituidas al menos por dos secciones de chapa (19, 19'; 29), caracterizado porque el dispositivo para la mecanización de las secciones o de la pletina está configurado en la posición esencialmente vertical del mismo, presentando el dispositivo una instalación de retención (17) en posición vertical o girada a posición vertical para secciones de chapa y comprendiendo una instalación de soldadura (13, 11), que está configurada para la generación de un rayo de soldadura láser (12) emitido esencialmente horizontal con respecto a la superficie de soporte de la instalación de retención y de la instalación de soldadura, que es desplazable, además, en dirección vertical, y donde la instalación de retención es desplazable por delante del rayo de soldadura láser.

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque está configurado para la manipulación, especialmente para el transporte, de pletinas que están colocadas esencialmente verticales.

16. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque comprende al menos una instalación de carga (20, 20'), por medio de la cual se pueden conducir secciones de chapa en posición vertical a la instalación de retención en posición vertical.