ES2203486T3 - Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales para soldar simultáneamente las superficies de junta de marcos de perfiles abiertos o cerrados, en que los extremos de las barras perfiladas de los marcos se sujetan por ambos costados en los cabezales de soldadura por frotamiento junto a las superficies de junta y se aprietan las superficies de junta una contra otra, caracterizado por el hecho de que las respectivas barras perfiladas de los marcos se sujetan por ambos costados en los cabezales de soldadura por frotamiento junto a las superficies de junta y se aprietan las superficies de junta una contra otra, de manera que con ayuda de los cabezales de soldadura por frotamiento se transfieren vibraciones que desplazan los extremos libres de las barras perfiladas en dirección X, Z e Y, Z, oscilando esencialmente a contra fase, y en que los cabezales de soldadura por frotamiento dispuestos en ambos extremos libres de cada barra perfilada individual también oscilan esencialmentea contra fase.

Description

Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales.

El invento hace referencia a un procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales para soldar simultáneamente las superficies de junta de marcos de perfiles abiertos o cerrados.

Los procedimientos de soldadura por frotamiento se conocen como tales dado que se produce fricción mediante un movimiento relativo y la aplicación simultánea de presión, al objeto de conseguir la necesaria energía de fusión en las superficies a soldar. Sobre todo se trata de soldaduras simétricas lineal y rotativamente, que no son adecuadas para la soldadura de cuerpos asimétricos, como por ejemplo, barras perfiladas para marcos perfilados de ventanas y puertas.

Para la fabricación de marcos de ventana y puerta con perfiles de plástico, actualmente es una práctica usual unir las superficies de junta cortadas al sesgo con ayuda de un procedimiento de soldadura a espejo (DE-A-4.118.258). La soldadura simultánea de las superficies sesgadas de tales marcos perfilados con ayuda de espejos de soldadura se conoce como soldadura a tope bajo presión con varios cabezales, dado que con ayuda del espejo de soldadura se reblandecen las respectivas superficies de junta y, una vez retirado el espejo, se unen entre sí ejerciendo una fuerza de apriete (DE-A-1.950.236). Esta soldadura a tope bajo presión con varios cabezales tiene inconvenientes, sobre todo a causa de los largos tiempos del proceso, es decir, el tiempo requerido para el reblandecimiento, la realización de la junta y el endurecimiento. Dado que el calor del proceso desaparece muy lentamente de la zona de la costura, los inevitables cordones de soldadura que se forman únicamente pueden eliminarse al cabo de algunos minutos mediante un mecanizado con arranque de viruta, el cual también resulta costoso, sobre todo en la zona interior y en la zona de la esquina. Finalmente, las instalaciones para este tipo de soldadura a tope bajo presión con varios cabezales necesitan grandes cantidades desproporcionadas de energía, puesto que hay que mantener el espejo de soldar continuamente a la temperatura de soldadura incluso mientras no se lleva a cabo ninguna soldadura. Por último, se forman capas de oxido en la superficie del espejo, que deben ser eliminadas, por cuyo motivo suelen aplicarse láminas de teflón sobre los recubrimientos del espejo, que a su vez incrementan los costes.

Para un procedimiento de soldadura por frotamiento también se conoce (US-A- 5.902.657) apretar las superficies de unión a soldar una contra otra y aplicar una vibración de frotación lineal. Mediante dicha vibración de frotación lineal no es posible soldar al mismo tiempo barras perfiladas por ambos extremos con otras barras perfiladas, cuando hay que evitar los vectores axiales de empuje en las barras perfiladas. Para evitar esta clase de vectores axiales de empuje, en los conocidos procedimientos de soldadura por frotamiento hay que llevar a cabo dos etapas de soldadura por frotamiento en un marco cuadrado.

Por tanto, el invento tiene por objeto crear un procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales y un dispositivo adecuado para llevarlo a cabo, con los que pueden evitarse los inconvenientes relacionados con la soldadura a tope bajo presión, la vez que es posible soldar simultáneamente varias o todas las superficies de juntas de marcos perfilados construidos con barras perfiladas, esencialmente con tiempos de proceso más cortos en comparación con los procedimientos de soldadura con espejo, y sin que se formen mayores cordones de soldadura.

Para el procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales, de la clase citada antes, dicho objeto se consigue, de acuerdo con el invento, por el hecho de que se sujetan por ambos lados en los cabezales de soldadura por frotación las respectivas barras perfiladas del marco perfilado al lado de las superficies de junta y se aprietan las superficies de junta unas contra otras, transfiriéndose vibraciones con ayuda de los cabezales de soldadura por frotamiento a los extremos libres de las barras perfiladas, a ambos costados de las superficies de junta, de manera que ambos cabezales de soldadura por frotamiento oscilan esencialmente a contra fase en las direcciones X, Z e Y, Z, y los cabezales de soldadura por frotamiento dispuestos a ambos extremos libres de cada una de las barras perfiladas también oscilan esencialmente a contra fase. En interés de que existan los vectores de empuje más reducidos posibles en el sentido longitudinal, se ha previsto en el perfil que ambos cabezales de soldadura por frotamiento oscilen con rígida posición de fases desplazadas 180º.

Con las medidas del invento se consigue, de manera ventajosa, para la rentabilidad de la fabricación de marcos perfilados, que puedan abreviarse muy notablemente los tiempos del proceso. Esto se consigue sobre todo por el hecho de que tanto el tiempo de reblandecimiento como el de junta y mantenimiento es muy corto, siendo normalmente del orden de 1 minuto o muy por debajo. Dado que hay que aportar relativamente menos calor para el proceso, no se forman grandes cordones de soldadura. Por tanto, inmediatamente después del proceso de soldadura puede empezarse con el tratamiento de las superficies exteriores y por cierto durante el tiempo de mantenimiento/enfriamiento, lo cual resulta extremadamente ventajoso.

Para excluir al máximo un proceso de soldadura inseguro y no reproducible al soldar simultáneamente las superficies de junta de los marcos perfilados, el invento prevé además que la marcha de los cabezales de soldadura por frotamiento se sincronice partiendo de la posición a contra fase, y que el ángulo de fases sea regulado y gobernado, respectivamente, con exacta sintonía entre las oscilaciones de los cabezales de soldadura por frotamiento durante el proceso de soldadura.

Una forma de realización especialmente ventajosa del invento prevé que los extremos libres de las barras perfiladas sean activados por los cabezales de soldadura por frotamiento con una oscilación de forma elíptica. Cuando se aplica el caso especial de una oscilación de forma elíptica, es decir una oscilación circular, se producen condiciones especialmente favorables, puesto que la sincronización de los cabezales de soldadura por frotamiento hace que los vectores axiales de empuje resultantes pueden oscilar libremente a lo largo del perfil sujetado y no producen ningún tipo de fuerzas longitudinales sobre las fijaciones del perfil. Como fuerza de carga sobre el perfil queda únicamente una fuerza radial con reducidos vectores de empuje resultantes en sentido longitudinal, de manera que, como consecuencia del desplazamiento de fases de 180º existe, un movimiento axial curvilíneo pendular entre las fijaciones del perfil. Por tanto, no se forma ningún momento libre hacia al exterior.

Las ventajas del invento también valen para el caso límite de oscilaciones de forma elíptica, si uno de los ejes de la elipse a o b se acerca a cero.

Resulta especialmente ventajoso el empleo del procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales para la soldadura de perfiles de puerta y ventana de plástico. Para tal objeto, el invento prevé que los marcos de puerta o ventana, respectivamente, se coloquen sobre un plano de montaje, antes de efectuar la soldadura, para que se toquen las superficies de junta, disponiéndose los cabezales de soldadura por frotación en los extremos de las barras perfiladas, junto a las superficies de junta con sus bridas de sujeción del perfil, ajustándose durante la soldadura, y los cabezales de soldadura por frotamiento se hacen funcionar brevemente para la aplicación de la energía de soldadura por frotamiento en todas las superficie de junta en función de los parámetros de la frecuencia de oscilación, amplitud de oscilación y presión de apriete.

En tal caso, para un marco rectangular, se trabaja con dos cabezales oscilantes por corte sesgado o plano de junta y un desplazamiento de fases de 180º, así como una sincronización simultánea de los cabezales oscilantes, de modo que los vectores de empuje pueden oscilar libremente a lo largo de los perfiles sujetos y no ejercen ningún tipo de fuerza longitudinal sobre las bridas de sujeción de los perfiles. Gracias al desplazamiento de fases de 180º todas las barras oscilan simultáneamente en sentido axial, primero en la dirección de las agujas del reloj y luego en sentido contrario a las agujas del reloj. Asimismo, se establece un movimiento circular en los extremos opuestos de cada barra perfilada que provoca un movimiento circular opuesto en los planos de junta del extremo en oposición del marco perfilado contiguo, de manera que con respecto a los planos de junta no actúa ningún movimiento libre hacia al exterior. El hecho de que, en este caso, los momentos libres se levantan en oposición, resulta especialmente ventajoso para esta realización del procedimiento de soldadura por frotamiento.

Para soldar las superficies de junta de marcos perfilados abiertos o cerrados de acuerdo con el procedimiento del invento, se utiliza un dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales, empleando diversas unidades de soldadura por frotamiento, preferiblemente cuadro, dispuestas de manera ajustable sobre una bancada. A tal objeto se ha previsto que la unidad de soldadura por frotamiento conste de dos cabezales de soldadura por frotamiento, cuyas placas oscilantes están respectivamente fijadas a una unidad de sujeción, de modo que cada unidad de sujeción presenta una primera placa de apriete que puede desplazarse con respecto a una segunda placa de apriete, mediante las cuales se sujeta un extremo libre de una barra perfilada del marco, así que hay montados dos cabezales correspondientes a un plano de junta con sus unidades de sujeción sobre una placa de montaje de tal modo que pueden desplazarse uno contra el otro, a fin de que se ajustan respecto al plano de junta y en función de las dimensiones precisas del marco perfilado, y la placa de montaje para la colocación en posición de los cabezales de soldadura por frotamiento pueden desplazarse sobre la bancada de máquina para ajustarlos a la posición de los planos de junta en guías paralelas y/o en guías angulares ajustables o bien pueden oscilar para su orientación respecto el plano de junta.

Dado que, de acuerdo con el invento, los cabezales de soldadura por frotamiento montados en la placa de montaje y las respectivas unidades de sujeción unidas a los mismos pueden desplazarse en oposición para el ajuste en dirección al plano de junta, y además el ajuste del marco a soldar está sincronizado, es posible llevar a cabo, de manera sencilla, una soldadura del marco perfilado con un exacto mantenimiento de las dimensiones.

Puesto que las barras perfiladas de plástico, debido a sus bridas relativamente más delgadas que hay en su interior, no pueden admitir ninguna fuerza de apriete elevada, el invento prevé utilizar complementos metálicos para limitar la fuerza de apriete que actúa sobre una barra perfilada de plástico, que sean respectivamente de 1/10 a 10/10 mm menores que la dimensiones de sujeción de la barra perfilada. La unidad de sujeción unida con la placa oscilante del cabezal de soldadura por frotamiento tiene una zona de alojamiento en forma de U para la barra perfilada, existiendo dentro de la zona de alojamiento en forma de U una primera placa de apriete desplazable, que con ayuda de un cilindro de apriete del perfil, preferiblemente un cilindro neumático, es apretada verticalmente contra la barra perfilada colocada, la cual se apoya en un brazo de la zona de alojamiento en forma de U que actúa de superficie de contrapresión.

Por último se ha previsto que la unidad de apriete tiene, vista en planta, preferentemente la forma de un triángulo rectángulo, en que la base de la zona de acogida en forma de U corre perpendicular al plano de junta. Gracias a esta forma de realización de la unidad de apriete es posible sujetar en la unidad de apriete tanto barras perfiladas que se unan romas entre sí como también superficies de juntas que formen entre sí casi cualquier otro ángulo de sesgo, a fin de garantizar una posición siempre perpendicular al plano de junta.

Para poder utilizar el dispositivo de soldadura por frotamiento de acuerdo con el invento para soldar marcos de ventana, que también tienen barras perfiladas relativamente cortas, las cuales en las ventanas normalizadas suele tener una longitud de barra mínima de 26 cm, el invento prevé que el motor para el correspondiente accionamiento del cabezal de soldadura por frotación quede paralelo detrás del cabezal oscilante y lo accione por medio de una correa dentada. De este modo pueden colocarse adyacentes dos cabezales de soldadura por frotamiento tan cerca de los planos de junta que también permiten soldar las barras perfiladas más cortas que suelen utilizarse.

Las ventajas y particularidades del invento también se desprenden de la siguiente descripción de un ejemplo de forma de realización, en relación con las reivindicaciones y el dibujo. En el mismo:

La figura 1 muestra un marco perfilado para explicar el funcionamiento del invento;

La figura 2 es una vista en planta de una unidad de soldadura por frotación con dos tramos lineales de barra perfilada a soldar;

La figura 3 es una vista lateral de la unidad de soldadura por frotación en sentido norte-sur de la figura 2;

La figura 4 es una vista lateral ligeramente ampliada de la unidad de apriete;

La figura 5 es una vista en planta de la unidad de soldadura por frotamiento con dos tramos en ángulo recto de perfiles a soldar;

La figura 6 es una vista en planta de una unidad de soldadura por frotamiento al soldar una barra perfilada recta con un arco bombeado;

La figura 7 es una vista en plana de un dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales para soldar un marco perfilado rectangular; y

La figura 8 es una vista en plana de un dispositivo de soldadura por fricción con varios cabezales para fabricar un marco perfilado con uniones en la esquina que difieren del ángulo recto.

En la siguiente descripción, las mismas piezas para el ejemplo de forma de realización vienen designadas con las mismas referencias.

El principio de funcionamiento del invento se describe con ayuda del marco rectangular representado varias veces en la figura 1, formado por cuatro barras perfiladas 1, 2, 3, y 4, unidas entre sí a lo largo de planos de junta que forman un ángulo de 45º.

La energía oscilante destinada a las juntas a soldar por frotamiento se proporciona a la zona de la esquina a soldar con ayuda de una unidad de soldadura por frotamiento 30, que se describirá a continuación a modo de ejemplo, equipada con dos respectivos cabezales de soldadura por frotamiento. A tal objeto, cada cabezal de soldadura por frotamiento 44 está provisto de una unidad de sujeción 64, con la cual se fija el extremo de la barra perfilada y se aplica energía oscilante a dicho extremo. Ambos cabezales de soldadura por frotamiento 44 van montados de tal modo en la unidad de soldadura por frotamiento 30 que las superficies de junta pueden ser apretadas una contra otra en el plano de junta. Los extremos de las barras perfiladas 1, 2 3 y 4 fijados en la unidad de sujeción 64 son desplazados a ambos costados del plano de junta con ayuda de los cabezales de soldadura por frotamiento 44 de modo que se produce la oscilación, ejerciendo una oscilación esencialmente contra fase en las superficies de junta en oposición, lo cual hace que los extremos del marco perfilado asimétricos o no simétricos al giro se fundan entre sí por energía de fricción local. La oscilación a contra fase consiste preferiblemente en una oscilación orbital o circular. Este modo de aportar energía oscilante permite una frecuencia de trabajo relativamente baja y así evita una molesta generación de ruido.

El invento también prevé que en cada esquina sesgada de un marco rectangular haya una de tales unidades de soldadura por frotamiento 30, con dos cabezales de soldadura por frotamiento 44, de modo que los cabezales de soldadura por frotamiento son gobernados de manera que oscilan esencialmente a contra fase sobre los respectivos extremos libres opuestos de cada barra perfilada 1, 2, 3 y 4. Así se procura, a condición de una sincronización de todos los cabezales oscilantes 44 al mismo tiempo, que no se ejerza esencialmente ninguna fuerza de tracción o presión en el sentido longitudinal de la barra perfilada, sino que los vectores de empuje 20 pueden oscilar libremente con las barras perfiladas.

En los marcos perfilados rectangulares, representados en la figura 1, las oscilaciones de los ocho cabezales de soldadura por frotamiento 44 que actúan sobre el marco están sincronizados de manera que al mismo tiempo oscilan en los cuatro puntos de esquina de los respectivos extremos libres de las barras perfiladas contiguas 4:1:1:2:2:3:3:4 a ambos costados de las superficies de junta, esencialmente a contra fase en dirección X, X e Y-Z. Para ello hay que procurar que los extremos libres de cada una de las barras perfiladas también sean desplazados con oscilaciones esencialmente a contra fase. Para las oscilaciones circulares indicadas en la figura 1, las oscilaciones 11, 12, 13 y 14 son a contra fase de las oscilaciones 15, 16, 17 y 18. Gracias a la posición de fase de la energía oscilante aplicada se obtiene, para una descomposición de la oscilación en componentes axiales y radiales, que los componentes axiales, que corresponden a los vectores de empuje 20, que siempre oscilen en la misma dirección todas las barras perfiladas del marco perfilado y por tanto no existe ninguna fuerza de tracción y presión que actúe sobre el marco perfilado. Así mismo, los componentes radiales 21, 22, 23 y 24 oscilan a contra fase respecto a los componentes radiales 25, 26, 27 y 28. Como consecuencia los planos de junta en las esquinas 4:1; 1:2, 2:2 y 3:4 realizan movimientos de fricción en oposición, los cuales reblandecen el material de la barra perfilada en el plano de junta que, junto con la presión ejercida perpendicularmente al plano de junta llega afluir uniendo a ambas barras perfiladas. La cantidad de calor localmente limitado que se produce en el proceso de fricción penetra muy poco en la barra perfilada, de modo que después del proceso se puede enfriar muy rápidamente.

Como parámetros para el proceso de soldadura por frotamiento se emplean cuatro valores, a saber, la frecuencia y amplitud de las oscilaciones, así como la presión y el tiempo, durante el cual se aprietan entre sí ambas superficies de junta.

En lo que respecta a la frecuencia, para todas las barras perfiladas se ha previsto la actuación de una oscilación circular, cuya frecuencia está comprendida entre 20 y 500 Hz, en función de material utilizado para la barra perfilada, de manera que la oscilación tiene una máxima amplitud inferior a 3 mm. Hasta conseguir el enfriado de la soldadura se parte de una duración inferior a 30 segundos.

Para el caso especial de que se sujeta respectivamente una barra perfilada o un extremo de barra perfilada y la oscilación se produce en la siguiente barra perfilada o en el siguiente extremo de barra perfilada, en las barras perfiladas o en los extremos de las barras perfiladas se aplica una frecuencia de cero hertzios.

Dentro de estos valores existen notables diferencias en función del material empleado para las barras perfiladas. Al utilizar materiales termoplásticos (PVC) con un módulo E de aproximadamente 2800 Nm a temperatura ambiental, se confía que, con una frecuencia de oscilación de 75 Hz y una amplitud de aproximadamente 0,4 mm, pueda concluirse el proceso de soldadura en unos pocos segundos. Estas condiciones son también muy favorables para evitar ruidos.

Para llevar a cabo la antes citada soldadura de juntas por frotamiento resulta especialmente adecuado un cabezal de soldadura por frotamiento, como el conocido a través de la patente DE-OS-4.436.857. El empleo de este cabezal de soldadura por frotamiento tiene la ventaja que pueden sincronizarse fácilmente varios cabezales de soldadura por frotamiento, y sobre todo es posible una sincronización de marcha irreprochable, de modo que el proceso de soldadura por frotamiento se realiza con la fase deseada y puede mantenerse con seguridad la posición de fase entre los diferentes cabezales de soldadura por frotamiento. En esta conocida forma de realización, el cabezal de soldadura por frotamiento está equipado con una excéntrica de gobierno y una guía paralela, a través de las cuales puede convertirse una energía rotativa en el costado de entrada en una energía de movimiento circular guiada en sentido paralelo. Para la sincronización de marcha se llevan todas las excéntricas de los diferentes cabezales de soldadura por frotamiento a la máxima amplitud y luego se giran 180º en cada dos cabezales hasta la fase de inicio. Cuando se encuentra en posición de contra fase se fijan los perfiles y luego se ponen en funcionamiento los cabezales de soldadura por frotamiento para soldar las juntas por frotamiento.

En la figura 2 se ha representado, en una vista en alzado, una unidad de soldadura por frotamiento con dos de estos conocidos cabezales oscilantes. Esta unidad de soldadura por frotamiento 30 va montada sobre un disco giratorio 32 que puede hacerse girar a través de una placa básica 31, cuya posición puede fijarse con ayuda de un tornillo de bloqueo 33. En el disco rotativo 32 hay una placa de montaje 34 fijada de manera que puede ser desplazada en dirección norte-sur con respecto a la figura 2. A tal objeto, se ha previsto un cilindro axial 37 cuyo árbol de empuje 36 actúa sobre la placa de montaje 35 para desplazarla a uno y otro sentido, sobre guías de casquillos de bolas 39, a lo largo de las canales de guía 38. Por su parte, sobre la placa de montaje 35 hay correderas 40, montadas en carriles de guía perfilados, que pueden desplazarse en dirección este-oeste con respecto a la figura 2.

En las correderas 40 van dispuestos respectivamente los dos cabezales de soldadura por frotamiento de una unidad de soldadura por frotamiento 30 y que a continuación serán designados como cabezales oscilantes excéntricos 44, los cuales son accionados por un respectivo motor 46, preferiblemente con ayuda de una correa dentada 47. Ventajosamente, dicho motor 46 está montado en dirección norte-sur detrás del cabezal oscilante excéntrico 44, a fin de poder construir la unidad de soldadura por frotamiento 30 lo más pequeña posible, a fin de que la soldadura por frotamiento de los marcos perfilados pueda hacerse con las barras perfiladas más cortas posibles.

El desplazamiento de la corredera 40, y con ella de los cabezales oscilantes excéntricos 44 en sentido perpendicular a la dirección norte-sur de la figura 2, se lleva a cabo con ayuda de cilindros axiales 50, fijados en las paredes de montaje 51 a ambos costados de la placa de montaje 35. El árbol 52 que sobre sale de los correspondiente cilindros axiales 50 va fijado a la correspondiente corredera 40 y permite el desplazamiento de la misma en el plano de junta que también corre en sentido norte-sur entre los cabezales oscilantes excéntricos. Los canales de guía 53 fijados en la pared de montaje 50 sirven para garantizar un desplazamiento sin vuelcos de la corredera 40. Sin embargo, pueden preverse otros dispositivos de desplazamiento adecuados que se desee. Estos canales de guía también pueden trabajar, de manera habitual, conjuntamente con una guía de casquillos de bolas.

La energía oscilante necesaria para llevar a cabo la soldadura por frotamiento es transferida de los cabezales oscilante excéntricos 44 a través de un árbol excéntrico 60 y una placa oscilante 62 sobre la unidad de sujeción 64. Vista en planta, dicha unidad de sujeción tiene la forma de un triángulo rectángulo y, de acuerdo con la vista lateral de la figura 4, dispone de una zona de alojamiento en forma de U 71, cuya base 65 es perpendicular al plano de la junta. El brazo superior 66 y el brazo inferior 67, en forma de triángulo, vistos en planta, abarcan toda la anchura de las barras perfiladas a mecanizar, las cuales están fijadas dentro de la zona de alojamiento en forma de U 72 con ayuda de una placa de apriete 68. Dicha brida de apriete 68 se empuja verticalmente con ayuda del cilindro de sujeción del perfil 69 contra la barra perfilada colocada. Para limitar la fuerza de apriete, que por ejemplo podrían dañar los perfiles de plástico termoplástico, puede colocarse complementos metálicos 72 dentro de la zona de alojamiento en forma de U 71 de la unidad de sujeción, que por ejemplo tiene un tamaño de 2/10 mm inferior a la dimensión del correspondiente perfil de plástico y por tanto soportan la fuerza residual aplicada por el cilindro de sujeción del perfil 69. Así se limita la fuerza de sujeción, lo cual naturalmente debe tenerse en cuenta al establecer los parámetros para la soldadura de junta por frotamiento.

En las unidades de sujeción 64, de la unidad de soldadura por frotamiento 30 representada en la figura 2, se han dibujado secciones de dos barras perfiladas 70, las cuales han de soldarse a tope entre sí en el plano de junta. En la figura 5 se ha representando una disposición de las barras perfiladas para una soldadura de esquina a 45º, indicándose en la figura 6 la soldadura de una barra perfilada recta con un arco bombeado 75.

De la representación se desprende que, gracias a la conformación en ángulo recto del brazo superior e inferior 66, 76 de la unidad de fijación 64, pueden realizarse soldaduras casi con cualquier ángulo deseado de dos barras perfiladas.

En la figura 7 se ha representado un dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales para soldar un marco perfilado rectangular. Para poder soldar las cuatro esquinas al mismo tiempo, primero hay que colocar las unidades de soldadura por frotación 30 en posición, de manera que las barras perfiladas 1, 2, 3 y 4 puedan quedar con sus superficies de junta colocadas en contacto dentro de las unidades de sujeción 64. A tal objeto, las unidades de soldadura por frotamiento 30 van dispuestas desplazables sobre una bancada de máquina 80 de la manera que indican las dobles flechas dispuestas en los costados de las unidades de soldadura por frotamiento. No es necesaria una explicación del dispositivo para desplazar las respectivas unidades de soldadura por frotamiento, puesto que existen para ello múltiples medidas habituales.

Después de la exacta colocación de las barras perfiladas 1, 2, 3 y 4 en las unidades de sujeción 64 de las respectivas unidades de soldadura por frotamiento 30, antes del apriete se procura, a través de la citada sincronización de marcha, que todos lo cabezales funcionen en la fase correcta, a fin de evitar un desplazamiento al efectuar el apriete. La coordinación de los movimientos de fricción permite la soldadura simultánea de varias esquinas, dado que, tal como se ha dicho, las fuerzas longitudinales en las barras perfiladas prácticamente son irrelevantes. Este hecho también sale al paso del requisito de que la fuerza de apriete para sujetar las barras perfiladas durante la soldadura debe ser relativamente pequeña. En el transcurso de toda la duración de aplicación de energía oscilante se aprietan las superficies de junta, a fin de soldar el marco perfilado, con dimensiones finales precisas, con el reblandecimiento del material.

En la figura 8 se ha representado el dispositivo de soldadura por frotamiento mostrado en la figura 7, para soldar juntas por frotamiento de un marco perfilado cuadrilátero con uniones en las esquinas distintas a 90º. Para ello las superficies de junta de la esquina representada en la parte superior derecha han sido cortadas con un sesgo superior a 45º, de manera que las superficies de junta de la esquina inferior derecha se han cortado con un ángulo inferior a 45º. Para colocar las superficies de junta en posición correcta sobre el plano de junta, y dirigir el sistema de soldadura por frotamiento sobre dicho plano de junta, el disco giratorio 32 ha sido girado respecto a la placa base 31, fijándolo en una correspondiente ranura de guía por medio del tornillo de fijación 33. Después de esta orientación de la unida de soldadura por frotamiento 30 sobre el plano de junta y un correspondiente desplazamiento de la unidad de soldadura por frotamiento 30 sobre la bancada de la máquina 80, puede soldarse el marco perfilado, una vez colocadas y apretadas las barras perfiladas en las unidades de soladura por frotamiento, según las fases anteriormente explicadas. Sin embargo, para procurar que, también en este caso aparezcan los vectores de empuje más pequeños posibles en sentido axial, es necesario adaptar la amplitud de la oscilación aplicada al ángulo de sesgo. Para ello, en el caso de ángulos agudos por debajo de 45º hay que usar amplitudes menores que para ángulos obtusos superiores a 45º.

Dado que en la soldadura de juntas por frotamiento, de acuerdo con las medidas del invento, las profundidades de fusión son extremamente pequeñas, se consigue breves tiempos de enfriamiento y por tanto existen pocos resaltes de soldadura, así que también se dan muy pocos trabajos de retoque, si es que estos son necesarios. No obstante, en caso de que sea necesario eliminar los resaltes de soldadura, especialmente en la zona interior del marco perfilado, esto puede hacerse inmediatamente a continuación de la soldadura de la junta por frotamiento.

Gracias a las medidas del invento se consigue notables ventajas, puesto que el tiempo de trabajo puede reducirse sumamente con respecto a la soldadura a espejo, y la posterior mecanización de las zonas soldadas para eliminar los resaltes de soldadura puede realizarse inmediatamente después de hacer la junta, puesto que la costura soldada se enfría muy rápidamente.

Aun cuando no se cite de manera particular, con las medidas del invento pueden fabricarse sin dificultades marcos abiertos con una dos o tres esquinas y/o con un número impar de esquinas, y marcos cerrados a partir de cuatro esquinas con un número par de esquinas.

La presente explicación se basa en la aplicación de una oscilación circular con ayuda de los cabezales de soldadura por frotamiento, con la cual se consigue una aportación de energía de casi el cien por cien. Naturalmente, también pueden aplicarse otros modos de oscilación, como por ejemplo modos de oscilación elíptica y lineal, cuando se garanticen los requisitos de la longitud de fase y la sincronización de los cabezales oscilantes excéntricos.

Claims (15)

1. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales para soldar simultáneamente las superficies de junta de marcos de perfiles abiertos o cerrados, en que los extremos de las barras perfiladas de los marcos se sujetan por ambos costados en los cabezales de soldadura por frotamiento junto a las superficies de junta y se aprietan las superficies de junta una contra otra, caracterizado por el hecho de que las respectivas barras perfiladas de los marcos se sujetan por ambos costados en los cabezales de soldadura por frotamiento junto a las superficies de junta y se aprietan las superficies de junta una contra otra, de manera que con ayuda de los cabezales de soldadura por frotamiento se transfieren vibraciones que desplazan los extremos libres de las barras perfiladas en dirección X, Z e Y, Z, oscilando esencialmente a contra fase, y en que los cabezales de soldadura por frotamiento dispuestos en ambos extremos libres de cada barra perfilada individual también oscilan esencialmente a contra fase.

2. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que ambos cabezales de soldadura por frotamiento oscilan con desplazamientos de fases de 180º.

3. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se sincroniza la marcha de los cabezales de soldadura por frotamiento partiendo de la posición de fases de la contra fase, y que el ángulo de fase entre las oscilaciones de los cabezales de soldadura por frotamiento se regula y gobierna en exacta sintonía durante el proceso de soldadura.

4. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado por el hecho de que los extremos libres de la barra perfilada son impulsados con una oscilación en forma de elipsoide por los cabezales de soldadura por frotación.

5. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que se utiliza para soldar marcos perfilados de puerta y ventana de plástico o metálicos.

6. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que los marcos de ventana son colocados sobre un plano de montaje antes de la soladura hasta que se toquen las superficies de junta, colocándose los cabezales de soldadura por frotación en los extremos de las barras perfiladas, cerca de las superficies de junta, con sus bridas de sujeción del perfil, y se ajustan durante la soldadura, y haciendo funcionar brevemente los cabezales de soldadura por frotamiento para la aplicación de la energía de soldadura por frotamiento en todas las superficies de junta, en función de los parámetros de frecuencia de oscilación, amplitud de oscilación y presión de apriete.

7. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que se utiliza un disco de vidrio o relleno colocado en la ranura de vidrio antes de la soldadura de los marcos perfilados de la ventana.

8. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que los extremos libres de las barras perfiladas se impulsan con una oscilación circular comprendida entre 20 y 500 Hz y una amplitud <3 mm durante menos de 30 segundos.

9. Dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales, preferiblemente cuatro unidades de soldadura por frotamiento (30) dispuestas de manera ajustable sobre una bancada de máquina (80) para soldar las superficies de junta de marcos perfilados abiertos y cerrados para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la unidad de soldadura por frotamiento (30) consta de dos cabezales de soldadura por frotamiento (44), cuyas respectivas placas oscilantes (62) presenta una primera placa de sujeción (68) desplazable con respecto a una segunda unidad de sujeción (brazo inferior 67), mediante las cuales se puede sujetar un extremo libre de una barra perfilada (70) del marco perfilado; existiendo dos cabezales de soldadura por frotamiento (44) dispuestos sobre una placa de montaje (35) en un plano de junta con sus unidades de sujeción (64) de tal modo que pueden desplazarse uno contra el otro, a fin de ajustarlos contra el plano de junta y en función de las dimensiones precisas del marco perfilado; y que la placa de montaje (35) para la colocación en posición los cabezales de soldadura por frotamiento (44) pueden desplazarse sobre la bancada de la máquina (80) para ajustarlos a la posición de los planos de junta en guías paralelas y/o en guías angulares ajustables o bien oscilar para su orientación respecto el plano de junta.

10. Dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que los cabezales de soldadura por frotamiento (44) montados sobre la placa de montaje (35) y las respectivas unidades de sujeción (64) pueden desplazarse para el ajuste en oposición en sentido del plano de junta; y el ajuste puede sincronizarse a la medida patrón de los extremos del marco a soldar.

11. Dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que para limitar la fuerza de apriete que actúa sobre una barra perfilada de plástico se utilizan complementos de metal, que son respectivamente entre 1/10 y 10/10 mm menores que el valor de apriete de la barra perfilada.

12. Dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con una las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por el hecho de que la unidad de sujeción (64) unida con la placa oscilante (62) tiene una zona de alojamiento en forma de U (71) para la barra perfilada (70) y la primera placa de sujeción deslizante; mientras que la primera placa de sujeción (68) puede apretarse mediante un cilindro de apriete de perfil (68), ventajosamente un cilindro neumático, verticalmente contra la barra perfilada (70) colocada.

13. Dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por el hecho de que la unidad de sujeción (64) tiene, vista en planta, la forma de un triángulo rectángulo, de modo que la base (65) de la zona de alojamiento en forma de U (71) corre perpendicular al plano de junta.

14. Dispositivo de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado por el hecho de que el motor (46) para el accionamiento del respectivo cabezal de soldadura por frotamiento (44) está colocado paralelo detrás del cabezal de soldadura por frotamiento y acciona el mismo a través de una correa dentada (47).

15. Procedimiento de soldadura por frotamiento con varios cabezales de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado por el hecho de que hay barras de bloqueo para acoger las fuerzas internas que se ejercen entre las dobles unidades de soldadura por fricción contiguas (30).