ES2218120T3 - Dispositivo para sujetar y soldar chapas. - Google Patents
Dispositivo para sujetar y soldar chapas.Info
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Abstract
Dispositivo para sujetar y soldar chapas (13, 14) situadas unas junto a otras, de preferencia para la aplicación en la construcción de automóviles, en el que ¿ en una brida (1) de montaje, de preferencia del brazo de un robot, está fijada una consola (3), ¿ la consola (3) lleva una herramienta (6) de sujeción, y una cabeza (10) de soldar, ¿ la consola (3) y/o la cabeza (10) de soldar, pueden moverse con ayuda de la brida (1) de montaje en una guía (4) lineal, respecto a la herramienta (6) de sujeción, en correspondencia con el curso de la costura (11) de soldadura, caracterizado porque ¿ el rayo (16) energético de la cabeza (10) de soldar, para la formación de un cordón angular, está dirigido hacia la hendidura de soldadura entre las chapas (13, 14), y ¿ para la detección de la posición de las aristas de al menos una de las chapas (13, 14), y para el posicionamiento de las chapas (13, 14) una respecto a la otra y/o respecto a la cabeza (10) de soldar, están dispuestos elementos (8, 8¿) de tope en la herramienta (6) de sujeción, configurada como pinza de sujeción.
Description
Dispositivo para sujetar y soldar chapas.
La invención se refiere a un dispositivo para
sujetar y soldar chapas situadas una junto a otra, de preferencia
para la aplicación en la construcción de automóviles.
En la construcción de carrocerías se conoce fijar
al brazo de un robot, tanto una herramienta de sujeción, como
también una cabeza de soldar por láser. Para la soldadura de chapas
situadas una sobre la otra, hay aquí diferentes herramientas de
sujeción. O bien las herramientas de sujeción se mueven para soldar,
juntamente con la cabeza de soldar por láser, sobre los componentes
constructivos, o bien para la realización de una costura de
soldadura, se aprieta fuertemente la herramienta de sujeción contra
los componentes constructivos, y a continuación se vuelve a soltar.
La realización de una costura de soldadura con, por ejemplo, varios
centímetros de longitud, es problemática en una herramienta móvil
de sujeción, ya que entre otras cosas, puede llegar a
desplazamientos entre los componentes constructivos.
Por el documento EP 0734 304 B1, que se considera
como el estado actual más cercano de la técnica, se conoce un
dispositivo para soldar, en especial para soldar por láser, con una
cabeza de soldar. Aquí las chapas están situadas durante el trabajo,
sobre un apoyo, y se comprimen mediante un dispositivo elástico de
apriete. El dispositivo de apriete y la cabeza de soldar, están
fijados a la mano de un manipulador y, por tanto, se mueven
correspondiendo al curso de la costura de soldadura. En el
prensachapas están dispuestos adicionalmente sensores, por ejemplo,
sensores de medición de distancia, dinamométricos o manométricos,
para comprobar si el prensachapas y la pieza están en contacto, o
para comprobar la presente presión local. En este estado actual de
la técnica, el rayo de soldadura se dirige hacia la chapa superior,
y mediante la chapa superior se produce el contacto con cada una de
las chapas situadas debajo de ella. Una soldadura con un rayo de
soldadura que esté dirigido a la hendidura de soldadura entre las
chapas situadas unas junto a otras, no está prevista aquí. Esto se
hace por conveniencia con herramientas de sujeción, conocidas en sí
mismas.
Aquí tiene que prestarse especial atención al
posicionamiento exacto mutuo de las aristas de las chapas, puesto
que las aristas de las chapas pueden presentar desigualdades, y en
especial en chapas delgadas, pueden generar desperfectos.
La misión de la invención se basa pues en
proponer un dispositivo para sujetar y soldar, en el que se obtiene
una sujeción exacta y permanente, y un posicionamiento de las
chapas situadas unas junto a otras, unas respecto a otras y respecto
a la cabeza de soldar dirigida hacia la hendidura de soldadura
entre las chapas, para la producción de una costura exacta de
soldadura.
La solución de esta misión está indicada en la
reivindicación 1. Las reivindicaciones 2 a 19 secundarias,
contienen, además, formas lógicas de realización.
En el dispositivo según la invención, la
herramienta de sujeción, de preferencia una pinza típica de
sujeción, accionada hidráulicamente, está montada mediante una
consola en un robot programable. Al mismo tiempo está fijada también
en la consola, la cabeza de soldar por láser. Consola y/o cabeza de
soldar por láser, son móviles con ayuda del brazo del robot, en una
guía lineal, respecto a la herramienta de sujeción, en
correspondencia con el curso de la costura de soldadura. Gracias a
esta guía lineal adicional según la invención, y a la movilidad
relativa de una con otra, es posible aproximar primeramente todo el
dispositivo, es decir, consola y cabeza de soldar por láser y
herramienta de sujeción, al punto de soldadura, y sujetar
sólidamente las chapas a soldar según un posicionamiento exacto,
con ayuda de la herramienta de sujeción. Para el posicionamiento de
las chapas, en la herramienta de sujeción pueden estar dispuestos
elementos de tope configurados de preferencia como palpadores para
la detección de las aristas de las chapas. Después del
posicionamiento y sujeción de las chapas, es posible, gracias a la
guía lineal, mover consola y cabeza de soldar por láser, con
relación a las chapas y a la pinza de sujeción, y de este modo
producir una costura de soldadura de, por ejemplo, algunos
centímetros. La ventaja especial de este dispositivo, es que
durante el movimiento de la cabeza de soldar por láser, la
herramienta de sujeción y las chapas no se muevan y permanezcan
fijas en su posición exacta.
Se ha demostrado como favorable disponer
adicionalmente en la consola, un dispositivo de inmovilización para
impedir un movimiento relativo entre consola y herramienta de
sujeción, durante el posicionamiento de la herramienta de sujeción
en las chapas. Este dispositivo de inmovilización puede componerse
por conveniencia, de un cilindro neumático que actúe, por ejemplo,
en la dirección de la guía lineal, y que retiene la herramienta de
sujeción en un extremo de la guía lineal.
La herramienta de sujeción puede estar
configurada según la invención, como pinza de sujeción con un
cilindro hidráulico, que actúa de preferencia transversalmente a la
dirección longitudinal de la guía lineal, y sujeta las chapas contra
un brazo de la pinza de sujeción. Aquí los extremos de dos chapas
colocadas una sobre la otra, pueden posicionarse con sus aristas
cortadas, directamente en los elementos de tope, y después
sujetarse mediante el cilindro hidráulico, con el brazo de la pinza
de sujeción. Pero también es suficiente, en caso de altura
diferente de las aristas de las chapas, detectar con ayuda de los
elementos de tope, solamente la arista de la chapa más corta. Los
elementos de tope pueden disponerse a distancia uno de otro, en la
dirección de la soldadura.
Por conveniencia se elige la distancia de manera
que entre los elementos de tope pueda producirse una costura de
soldadura suficientemente larga de, por ejemplo, varios
centímetros.
El rayo láser de la cabeza de soldar por láser,
se dirige hacia la superficie de contacto, con un ángulo
determinado, en especial un ángulo agudo, respecto a la superficie
de contacto de las dos chapas situadas una sobre la otra. Para el
ajuste del ángulo de incidencia del rayo láser, en la consola está
prevista, además, una guía apropiada. Después de la sujeción de las
chapas en la pinza de sujeción, primeramente se deja sin presión el
cilindro de inmovilización, y así se desbloquea la guía lineal, para
que a continuación, con ayuda del brazo del robot, pueda moverse
linealmente la cabeza de soldar por láser a lo largo de las aristas
de las chapas a soldar. Para el movimiento se utiliza aquí el
servomando del brazo del robot, que existe normalmente, de manera
que se produce la costura de soldadura por láser, pudiendo
regularse con una velocidad opcional.
De este modo se puede realizar en el menor tiempo
posible, una soldadura exacta y uniforme.
Se ha demostrado como favorable prever en un
brazo de la pinza de sujeción, para el rayo láser, una abertura de
forma de ventana, cuyo diámetro o longitud sea mayor que la
longitud máxima de la costura de soldadura a producir. Después de la
terminación del proceso de soldadura, se distiende el cilindro
hidráulico de la pinza de sujeción, y el brazo del robot puede
trasladarse al siguiente punto de soldadura. Durante este proceso
de traslación, se cierra de nuevo el cilindro de inmovilización,
para producir una posición exacta de la herramienta de sujeción
respecto a la consola.
La invención se explica en detalle, por ejemplo,
de la mano de las figuras 1 a 4 adjuntas. Se muestran:
Figura 1 Una vista del dispositivo según la
invención, y
Figura 2 Un detalle aumentado de la herramienta 6
de sujeción.
Figura 2a Un detalle aumentado de la zona de los
elementos 8, 8' de tope.
Figura 3 Un corte por la línea II - II de la
figura 2.
Figura 4 Un corte por la línea I - I de la figura
1.
El dispositivo según la invención se fija
mediante una brida 1 de montaje al brazo de un robot no
representado. Una consola 3 está fijada a la brida 1 de montaje con
interposición de un compensador 2 de vibraciones. Mediante el
soporte 9 está unida la cabeza 10 de soldar con la consola 3. El
ángulo del rayo energético, dirigido hacia la costura 11 de
soldadura, en especial, del rayo láser o del rayo 16 de electrones,
se ajusta con ayuda de la guía 12 en la consola 3. En la cara
inferior de la consola 3 se encuentran guías 4 lineales para hacer
posible el transporte de la herramienta 6 de sujeción. Para ello,
en la herramienta 6 de sujeción están fijados con tornillos 18 de
fijación, carrillos 17 adaptados a cada una de las guías 4
lineales. En la consola 3 se encuentra, además, un dispositivo 5 de
inmovilización compuesto de un cilindro neumático, para inmovilizar
la herramienta 6 de sujeción en la consola 3 en una posición
determinada.
En la figura 2 están representados los extremos a
soldar entre sí de las chapas 13 y 14, en la herramienta 6 de
sujeción. Estas chapas 13, 14 se aprietan contra un brazo 15 de la
herramienta 6 de sujeción, con ayuda del cilindro 7 hidráulico que
está fijado al otro brazo de la herramienta 6 de sujeción con ayuda
de tornillos 20.
En la representación aumentada de la figura 2a
puede verse con más exactitud la posición de los extremos de las
dos chapas 13, 14. Para que el rayo 16 energético se dirija
exactamente a la hendidura de soldadura entre las chapas 13 y 14, se
detecta exactamente la arista 14a superior de la chapa 14, con
ayuda de las superficies limitadoras de los elementos 8 y 8' de
tope, dispuestas perpendiculares una a otra. La arista superior de
la chapa 13. no tiene que detectarse aquí tan exactamente. Es
decisivo que el brazo 15 de la herramienta 6 de sujeción esté
posicionado exactamente respecto a la arista 14a superior, y
después del accionamiento del cilindro 7 hidráulico, el rayo 16
energético produzca la costura 11 de soldadura en la hendidura de
soldadura mediante el movimiento relativo lineal.
El corte según la figura 3 muestra la disposición
de los dos elementos 8 distanciados de tope, que con sus superficies
limitadoras inferiores, se sitúan en la arista 14a superior de la
chapa 14. Perpendiculares a ellas están situadas las superficies
limitadoras del elemento 8' de tope, sobre la superficie lateral de
la chapa 14. Los elementos 8 de tope están unidos con el brazo 15
de la pinza 6 de sujeción, con tornillos 19 de fijación. En el
brazo 15 se encuentra una abertura 21 a través de la cual se dirige
el rayo 16 energético de la cabeza 10 de soldar, desde el exterior
hacia la hendidura de soldadura.
Para compensar inexactitudes menores de
situación, en el punto de soldadura, está previsto según la figura
4, entre la brida 1 de montaje y la placa soporte superior del
compensador 2 de vibraciones, un recorrido a de compensación.
Con ello se permite también durante el proceso de soldadura, un
insignificante movimiento relativo de la cabeza 10 de soldar
respecto al brazo fijo del robot. La placa 2' soporte superior del
compensador 2 de vibraciones está pues unida con la brida 1 de
montaje, mediante el tornillo 22 de fijación, la contratuerca 23,
la columna 26 de guía, el casquillo 25 lineal y la protección 24
contra torsión.
| 1 | Brida de montaje del brazo de un robot |
| 2 | Compensador de vibraciones |
| 2' | Placa soporte de 2 |
| 3 | Consola |
| 4 | Guía lineal entre 3 y 6 |
| 5 | Dispositivo de inmovilización, cilindro neumático |
| 6 | Herramienta de sujeción, pinza de sujeción |
| 7 | Cilindro hidráulico |
| 8, 8' | Elementos de tope en 15 |
| 9 | Soporte para 10 en 3 |
| 10 | Cabeza de soldar |
| 11 | Costura de soldadura entre 13 y 14 |
| 12 | Guía para el ajuste de 10 en 3 |
| 13 | Chapa |
| 14 | Chapa |
| 14a | Arista de 14 |
| 15 | Brazo de 6 |
| 16 | Rayo energético, en especial rayo láser o rayo de electrones |
| 17 | Carrillo en 6 para 4 |
| 18 | Tornillo de fijación para 17 en 6 |
| 19 | Tornillo de fijación para 8 |
| 20 | Tornillo para fijación de 7 en 6 |
| 21 | Abertura en 15 |
| 22 | Tornillo de fijación |
| 23 | Contratuerca |
| 24 | Protección contra torsión |
| 25 | Casquillo lineal |
| 26 | Columna de guía |
| a | Recorrido de compensación |
Claims (10)
1. Dispositivo para sujetar y soldar chapas (13,
14) situadas unas junto a otras, de preferencia para la aplicación
en la construcción de automóviles, en el que
- -
- en una brida (1) de montaje, de preferencia del brazo de un robot, está fijada una consola (3),
- -
- la consola (3) lleva una herramienta (6) de sujeción, y una cabeza (10) de soldar,
- -
- la consola (3) y/o la cabeza (10) de soldar, pueden moverse con ayuda de la brida (1) de montaje en una guía (4) lineal, respecto a la herramienta (6) de sujeción, en correspondencia con el curso de la costura (11) de soldadura,
caracterizado porque
- -
- el rayo (16) energético de la cabeza (10) de soldar, para la formación de un cordón angular, está dirigido hacia la hendidura de soldadura entre las chapas (13, 14), y
- -
- para la detección de la posición de las aristas de al menos una de las chapas (13, 14), y para el posicionamiento de las chapas (13, 14) una respecto a la otra y/o respecto a la cabeza (10) de soldar, están dispuestos elementos (8, 8') de tope en la herramienta (6) de sujeción, configurada como pinza de sujeción.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque en la consola (3) está dispuesto un
dispositivo (5) de inmovilización, que para el posicionamiento de
la herramienta (6) de sujeción en las chapas (13, 14), impide un
movimiento relativo entre la consola (3) y la herramienta (6) de
sujeción.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el dispositivo (5) de inmovilización
está configurado como cilindro neumático.
4. Dispositivo según la reivindicación 1, 2 ó 3
caracterizado porque la herramienta (6) de sujeción está
configurada como pinza de sujeción con un cilindro (7)
hidráulico.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque los elementos (8, 8') de tope están
dispuestos en un brazo (15) de la pinza de sujeción, que está
situado opuesto al cilindro (7) hidráulico.
6. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque las aristas a soldar de las chapas (13,
14) situadas una junto a la otra, se encuentran en planos
diferentes, y los elementos (8, 8') de tope, detectan solamente la
posición de la arista (14a) de la chapa (14) más corta.
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos (8, 8') de tope poseen
superficies limitadoras dispuestas perpendiculares una a otra.
8. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque en la dirección de soldadura están
dispuestos dos elementos (8) de tope, distanciados entre sí, entre
los cuales se forma la costura de soldadura.
9. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque en el brazo (15) de la herramienta (6)
de sujeción, está dispuesta una abertura (21) para el rayo (16)
energético, cuyo diámetro o longitud es mayor que la longitud máxima
de la costura (11) de soldadura a producir.
10. Dispositivo según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rayo
(16) energético está dirigido hacia la superficie de contacto de
las aristas de las dos chapas (13, 14) superpuestas, en un ángulo
agudo respecto a la superficie de contacto.
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