ES2556564T3 - Ensamblaje de una pieza de trabajo con una soldadura de ensamblaje escondida - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para el ensamblaje de piezas de trabajo tapadas mediante un rayo de energía (10), en el que a) al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) y al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) se posicionan una respecto a otra; b) en el estado posicionado, la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) está en contacto con la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) a lo largo de un contorno de ensamblaje (4) de la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) tapando el contorno de ensamblaje (4), cuya extensión teórica es conocida por un control con respecto a un sistema de coordenadas; c) el rayo de energía (10) se mueve hacia un lado superior (2a), opuesto a la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3), de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) y es movido por un control a lo largo del contorno de ensamblaje (4) para ensamblar la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) por unión de materiales con el contorno de ensamblaje (4), caracterizado por que d) con el rayo de energía (10) se genera una soldadura de localización (5, 5', 6) en el lado superior (2a) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) para la detección del contorno de ensamblaje (4); e) mediante un detector (11) se detecta una transición (7, 8) en la que una zona de superficie (A1) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) no tiene contacto con la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) linda con una zona de superficie (A2) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) que tiene contacto con el contorno de ensamblaje (4); f) el control registra una posición de la transición (7, 8) y la compara con una posición teórica de la transición (7, 8), almacenada en el control; y g) en caso de una posición divergente de la transición (7, 8), se corrige (4) un movimiento del rayo de energía (10) a lo largo del contorno de ensamblaje.

Description

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DESCRIPCION
Ensamblaje de una pieza de trabajo con una soldadura de ensamblaje escondida
La presente invencion se refiere a un procedimiento para el ensamblaje de piezas de trabajo tapadas mediante un rayo de energfa.
Es conocida una tecnica de ensamblaje con la que dos piezas han de ensamblarse entre ellas en una zona en la que una pieza yace sobre otra, de manera que la soldadura de ensamblaje para unir las dos piezas ha de generarse a traves de la pieza que yace arriba. Para ello, la posicion relativa de las dos piezas una respecto a otra se determina generalmente mediante mediciones de las piezas y mediciones de las posiciones de las dos piezas una respecto a otra en la posicion de ensamblaje.
Una vez que las dos piezas han sido medidas en la estacion de ensamblaje en la posicion de ensamblaje, un rayo de energfa puede recorrer una trayectoria de ensamblaje predeterminada a lo largo de la estructura de ensamblaje y ensamblar las dos piezas. Por ejemplo por la adicion de tolerancias de fabricacion admisibles en las piezas de trabajo, la soldadura de ensamblaje puede ponerse en una posicion en la que no queda garantizada una union segura duradera de las piezas de trabajo. Estas piezas de trabajo defectuosas pueden detectarse en el control de calidad y desecharse o someterse a un repaso. Este paso de trabajo adicional cuesta tiempo y por tanto eleva los costes.
Por el documento DE102007062535A1 se dio a conocer un procedimiento para el ensamblaje por rayo de dos piezas de trabajo. Segun este, un contorno de ensamblaje en una pieza de trabajo inferior esta tapado por una pieza de trabajo superior, de manera que la soldadura de ensamblaje para ensamblar las piezas de trabajo inferior y superior ha de ponerse sin que se pueda vigilar en lmea si la soldadura de ensamblaje se esta poniendo correctamente. El procedimiento comprende la medicion y la alineacion de las piezas de trabajo antes del comienzo del ensamblaje por rayo.
La medicion y la alineacion de cada pieza de trabajo son engorrosas, por lo que se puede prolongar por ejemplo un tiempo de ciclo en una lmea de produccion. Este tiempo de ciclo prolongado conduce a un menor paso por unidad de de tiempo y por tanto aumenta los costes.
Por lo tanto, existe la necesidad de un procedimiento con el que antes de iniciar el ensamblaje se pueda detectar una posicion de una estructura a ensamblar tapada sin necesidad de una medicion complicada de las piezas de trabajo.
Este objetivo se consigue mediante el procedimiento segun la reivindicacion 1. Mas formas de realizacion de la invencion son respectivamente objeto de las reivindicaciones subordinadas. Estas se pueden combinar entre ellas de forma tecnologicamente conveniente. La descripcion, especialmente en combinacion con el dibujo, caracteriza y especifica la invencion adicionalmente.
Un aspecto de la invencion se refiere a un procedimiento para ensamblar piezas de trabajo tapadas mediante un rayo de energfa en el que en un primer paso se posicionan una respecto a otra una pieza inferior de pieza de trabajo y una pieza superior de pieza de trabajo. En el estado posicionado, la pieza superior de pieza de trabajo esta en contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo de forma plana o lineal a lo largo de un contorno de ensamblaje de la pieza inferior de pieza de trabajo tapando la estructura a ensamblar. Una extension teorica del contorno de ensamblaje es conocida en un control para el rayo de energfa con respecto a un sistema de coordenadas.
La pieza superior de pieza de trabajo forma junto a la pieza inferior de pieza de trabajo un contacto de ensamblaje comun y el rayo de energfa se orienta hacia un lado superior de la pieza superior de pieza de trabajo, opuesto a la pieza inferior de pieza de trabajo, y es movido por un control a lo largo del contorno de ensamblaje o del contacto de ensamblaje para ensamblar la pieza superior de pieza de trabajo por union de materiales con el contorno de ensamblaje de la pieza inferior de pieza de trabajo.
Antes de comenzar el ensamblaje en sf de la pieza superior de pieza de trabajo con la pieza inferior de pieza de trabajo, con el rayo de energfa se genera una soldadura de localizacion en el lado superior de la pieza superior de pieza de trabajo para la deteccion del contorno de ensamblaje, es decir, su posicion y alineacion exactas.
Mediante un detector se detecta una transicion en la que una zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo linda con una zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje. Por el control es registrada una posicion de la transicion y comparada con una posicion teorica de la transicion, almacenada en el control.
Si la unidad de control detecta una posicion real de la transicion que difiere de la posicion teorica depositada en el control, se corrige una extension teorica del rayo de energfa a lo largo del contorno de ensamblaje.
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La soldadura de localizacion se puede extender desde su comienzo hasta la deteccion de una primera transicion y
mas alla. Especialmente, la soldadura de localizacion se puede extender desde la zona de superficie de la pieza
superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo, a traves de la zona de
superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje, en otra zona de
superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo. Esto quiere decir que la soldadura de localizacion puede presentar una primera transicion, si la soldadura de localizacion se convierte de la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza superior de pieza de trabajo, en la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje, y una segunda transicion en un lado opuesto de la pieza superior de pieza de trabajo con contacto con la estructura a ensamblar, si la soldadura de localizacion se convierte de la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con la estructura a ensamblar, en otra zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo sin contacto con la estructura a ensamblar.
Por el detector puede ser detectado y vigilado un parametro caractenstico para la soldadura de localizacion, especialmente un parametro ffsico o qmmico. Un parametro de este tipo puede ser por ejemplo un campo termico de la soldadura de localizacion, una intensidad de corriente, una tension de corriente o un caudal de gas.
El detector puede ser por ejemplo un detector optico que sigue al rayo de energfa a una corta distancia o que esta dispuesto lateralmente con respecto al rayo de energfa. El detector puede, ya mientras el rayo de energfa genera la soldadura de localizacion, detectar por ejemplo una distribucion de calor en la soldadura de ensamblaje.
El o los valor/es del/de los parametros puede/n cambiar bruscamente en la transicion. Este cambio brusco indica que en este punto se encuentra la transicion o un punto de transicion de la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo, en una zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje. El detector detecta por ejemplo un canto del contorno de ensamblaje u otra zona de la estructura a ensamblar que en una lmea esta en contacto con la pieza superior de pieza de trabajo. Esto quiere decir que la soldadura de localizacion se extiende en el lado superior de la pieza superior de pieza de trabajo, orientada hacia el rayo de energfa, hasta la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tapa la estructura a ensamblar formada por o en la pieza inferior de pieza de trabajo.
El cambio brusco detectado del o de los parametro/s en la transicion o el punto de transicion puede ser detectado y registrado por el control. Registrar significa que la transicion se establece en cuanto a su direccion x, y y z en un sistema de coordenadas por ejemplo cartesianas en el que son conocidas las medidas y direcciones de la pieza superior de pieza de trabajo y de la pieza inferior de pieza de trabajo,
Para obtener una posicion lo mas exacta posible, el control puede presentar un algoritmo de filtro que procesa los datos del detector o los datos registrado por el detector, para eliminar al menos en parte fallos conocidos en los datos registrados.
Para detectar especialmente en caso de un contorno de ensamblaje torcido o anguloso su posicion exacta debajo de la pieza superior de pieza de trabajo, puede resultar ventajoso generar mediante el rayo de energfa al menos dos soldaduras de localizacion en el lado superior de la pieza superior de pieza de trabajo, de las que al menos una se extiende desde la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo, a traves de la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje, en otra zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo, y la otra se extiende al menos desde la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo, a la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje. De esta manera, por el detector son detectadas al menos dos transiciones y por el control son registradas posiciones reales de al menos dos transiciones o puntos de transicion. Las posiciones reales de las transiciones pueden compararse entonces con las posiciones teoricas de las transiciones, almacenadas en el ordenador, de modo que puede determinarse una extension real de un contorno de ensamblaje tapado torcido o anguloso de una pieza de trabajo.
En lugar de las dos soldaduras de ensamblaje tambien pueden ser puestas tres o mas soldaduras de ensamblaje por el rayo de energfa y pueden ser detectadas mas de tres transiciones por el detector y registradas por el control. Dado que cada soldadura de ensamblaje adicional significa sin embargo un consumo de material y/o de energfa mas elevado y por tanto cuesta tiempo y por consiguiente dinero, antes de la aplicacion del procedimiento, para cada pieza de trabajo y cada contorno de ensamblaje puede establecerse un numero necesario de soldaduras de localizacion y el comienzo de cada soldadura de ensamblaje, la direccion y la longitud de estas.
Una vez que todas las transiciones predeterminadas han sido registradas por el control, el control puede determinar la posicion real del contorno de ensamblaje tapado por la pieza superior de pieza de trabajo, compararla con una posicion teorica del contorno de ensamblaje y, en caso de una diferencia entre la posicion real y la posicion teorica del contorno de ensamblaje, corregir una trayectoria de ensamblaje del rayo de energfa almacenada en el control. El rayo de energfa puede ser conducido entonces por el control en el lado superior de la pieza superior de pieza de
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trabajo a lo largo de la posicion real del contorno de ensamblaje para unir la pieza superior de pieza de trabajo a la pieza inferior de pieza de trabajo en el contorno de ensamblaje tapado.
Alternativamente, el movimiento del rayo de energfa se puede corregir despues de la deteccion y el registro de una primera o de una primera y una segunda transicion y la soldadura de localizacion puede convertirse sin interrupcion del movimiento del rayo de energfa en una soldadura de ensamblaje a lo largo del contorno de ensamblaje. Esto quiere decir que ya durante una comparacion de la posicion con la posicion teorica de la primera transicion en la que la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo, la unidad de control cambia a la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje, compara la posicion real detectada y registrada con la posicion teorica predeterminada del contorno de ensamblaje y, dado el caso, corrige una primera vez la extension del rayo de energfa, almacenada en el control, a lo largo del contorno de ensamblaje en la posicion teorica.
Si durante el ensamblaje de la pieza superior de pieza de trabajo con la pieza inferior de pieza de trabajo, el detector detecta que el rayo de energfa cambia de la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje a una zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo, la extension del rayo de energfa a lo largo del contorno de ensamblaje en la posicion teorico, que ya ha sido corregida ya una vez en el control, se corrige una segunda vez. Este proceso se puede repetir hasta que el rayo de energfa se mueva ya solo en la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con la estructura a ensamblar.
Esto quiere decir que el rayo de energfa es ajustado pendulando por el control en un movimiento en forma de meandro a una extension real de la estructura a ensamblar.
Para generar la soldadura de ensamblaje, el rayo de energfa puede presentar una mayor o menor energfa que para generar la soldadura de localizacion. La soldadura de localizacion se puede generar con una energfa con la que queda garantizado de forma segura que al menos un parametro caractenstico de la soldadura de localizacion cambia bruscamente, cuando el rayo de energfa cambia de la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo, a la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje, o viceversa. Si la soldadura de localizacion se convierte sin interrupcion en la soldadura de ensamblaje, la energfa del rayo de energfa puede aumentarse o reducirse por ejemplo de un valor de energfa de soldadura de localizacion a un valor de energfa de soldadura de ensamblaje, cuando el detector detecta la primera transicion o en un momento posterior predeterminado por ejemplo en el control.
Alternativamente o adicionalmente, puede ser diferente la velocidad a la que el rayo de energfa se mueve sobre el lado superior, orientado a el, de la pieza superior de pieza de trabajo al generar la soldadura de localizacion y la soldadura de ensamblaje. Al generar la soldadura de localizacion, el rayo de energfa por ejemplo puede moverse a una velocidad mas alta o mas baja que al generar la soldadura de ensamblaje.
Generalmente, es valido durante el procedimiento completo, que el detector detecta transiciones, el control registra las posiciones de las transiciones y las compara con las posiciones de las transiciones almacenadas en el control y que en caso de una posicion divergente de al menos una de las transiciones se corrige el movimiento del rayo de energfa a lo largo del contorno de ensamblaje para conducir el rayo de energfa a la o de vuelta a la zona de superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que tiene contacto con el contorno de ensamblaje.
La soldadura de localizacion puede generarse de forma oblicua o transversal con respecto al contorno de ensamblaje almacenado en el dispositivo de control.
Especialmente al generar la soldadura de localizacion que se extiende sustancialmente de forma transversal con respecto a la estructura a ensamblar, el rayo de energfa puede unir o adherir la pieza superior de pieza de trabajo al menos puntualmente por union de materiales con el contorno de ensamblaje de la pieza inferior de pieza de trabajo. De esta manera, la pieza superior de pieza de trabajo se une puntualmente con la estructura a ensamblar y queda inmovilizada para el ensamblaje subsiguiente.
El detector puede ser un detector de un sistema de vigilancia de calidad para soldaduras de ensamblaje. Especialmente, se trata de un sistema de vigilancia de calidad capaz de vigilar en lmea la calidad de una soldadura de ensamblaje. "En lmea" significa que el control de calidad se realiza sustancialmente simultaneamente a la generacion de la soldadura de ensamblaje o de la soldadura de localizacion.
El procedimiento de ensamblaje puede ser un procedimiento de soldadura directa, de soldadura indirecta o de encolado. En el procedimiento de encolado se puede usar una cola que se aplica en el contorno de ensamblaje y se activa mediante el calor del rayo de energfa. Durante el procedimiento de encolado y el procedimiento de soldadura indirecta, la energfa del rayo de energfa para generar la soldadura de localizacion puede ser suficiente para activar la cola o fundir el soldante. Esto significa que en el procedimiento de encolado y/o de soldadura indirecta se puede prescindir del aumento de la energfa del rayo de energfa, descrito anteriormente con relacion al procedimiento de
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ensamblaje, si el rayo de ene^a pasa sin interrupcion de la soldadura de localizacion a la soldadura de ensamblaje y se ajusta pendulando en forma de meandro sobre el contorno de ensamblaje o la zona de superficie de la superficie de la pieza superior de pieza de trabajo que esta en contacto con el contorno de ensamblaje.
El procedimiento de soldadura puede ser por ejemplo un procedimiento de soldadura por arco voltaico con electrodo fusible (MIG, MAG), un procedimiento de soldadura por laser, un procedimiento de soldadura por induccion de alta frecuencia, un procedimiento de soldadura con chorro de plasma y arco transferido u otro procedimiento de soldadura adecuado.
Basicamente, el procedimiento descrito se puede usar de manera ventajosa para ensamblar dos piezas de trabajo discrecionales por una soldadura tapada. La pieza superior de pieza de trabajo y la pieza superior de pieza de trabajo pueden componerse del mismo material, por ejemplo de metal o de materia sintetica. El metal puede ser por ejemplo acero fundido de pared delgada o metal fundido. Pero la pieza superior de pieza de trabajo tambien puede componerse de otro material que la pieza inferior de pieza de trabajo con la estructura a ensamblar.
La pieza inferior de pieza de trabajo puede ser por ejemplo una parte de una estructura de automovil o de una carrocena de automovil y la pieza superior de pieza de trabajo puede ser una parte de una estructura de automovil o de una carrocena de automovil. Esto significa que el procedimiento se puede usar de manera ventajosa en una lmea de produccion para productos de fabricacion masiva tales como automoviles.
Para el ensamblaje de la pieza inferior de pieza de trabajo con la pieza superior de pieza de trabajo, la pieza inferior de pieza de trabajo y/o la pieza superior de pieza de trabajo pueden insertarse en una estacion de ensamblaje y, preferentemente, fijarse una respecto a otra en la estacion de ensamblaje o antes de la insercion en la estacion de ensamblaje, siendo la estacion de ensamblaje una estacion de ensamblaje estacionaria o una estacion de ensamblaje unida a un brazo robot que durante el ensamblaje por el brazo robot es movido en el espacio.
La estacion de ensamblaje puede estar realizada de tal forma que, despues de la insercion en la estacion de ensamblaje y/o de la fijacion, la pieza inferior de pieza de trabajo y la pieza superior de pieza de trabajo se encuentran en una posicion conocida en un sistema de coordenadas, por ejemplo un sistema de coordenadas cartesiano. Esta posicion conocida se puede cargar y almacenar en la unidad de control. Esto quiere decir que el control conoce la posicion teorica y la extension teorica del contorno de ensamblaje en la pieza inferior de pieza de trabajo, tapado por la pieza superior de pieza de trabajo, y puede guiar el rayo de energfa a lo largo del contorno de ensamblaje. Por ejemplo a causa de una adicion de tolerancias admisibles en la pieza superior de pieza de trabajo y la pieza inferior de pieza de trabajo, es posible que el contorno de ensamblaje no se encuentre en la posicion teorica almacenada en el control. Debido a ello es posible que el control no gme el rayo de energfa de manera segura a lo largo del contorno de ensamblaje y por tanto que la costura de ensamblaje generada presente defectos. Para localizar el contorno de ensamblaje tapado o su posicion real, mediante el rayo de energfa se puede generar tal como se describe arriba la soldadura de localizacion en el lado superior de la pieza superior de pieza de trabajo.
Para generar la soldadura de localizacion y la soldadura de ensamblaje, una parte emisora de rayo de una instalacion que genera el rayo rico en energfa y/o el detector del dispositivo de control de calidad pueden estar fijados a un brazo robot formando una herramienta combinada de ensamblaje y de control. El brazo robot puede ser libremente movil en el espacio.
Si las piezas que han de ensamblarse estan unidas de forma libremente movil en el espacio con un respectivo brazo robot y si la herramienta combinada de ensamblaje y de control es una herramienta estacionaria o esta unida de forma libremente movil en el espacio con otro brazo robot, el ensamblaje de la pieza inferior de pieza de trabajo con la pieza superior de pieza de trabajo puede realizarse como ensamblaje volante.
Un procedimiento y un dispositivo para el ensamblaje de componentes sin bastidor tensor se dio a conocer por el documento WO2009/140977, una solicitud internacional de la solicitante, a la que se hace referencia expresamente aqrn.
Otro aspecto de la invencion se refiere a un programa de ordenador para la realizacion del procedimiento descrito anteriormente.
El ordenador puede tener una unidad microprocesadora (CPU1) conectada en cuanto a los datos con un sistema de memoria y un sistema de bus, una memoria de trabajo (RAM) asf como medios de memoria. La CPU esta realizada para procesar comandos realizados como programa depositado en un sistema de memoria, registrar senales de entrada del bus de datos y emitir senales de salida al bus de datos. El sistema de memoria puede tener diferentes medios de memoria tales como medios opticos, magneticos, medios de cuerpo solido y otros medios no volatiles en los que esta almacenado un programa de ordenador correspondiente para la realizacion del procedimiento asf como de las realizaciones ventajosas. El programa puede estar concebido de tal forma que represente o sea capaz de ejecutar los procedimientos descritos aqrn, de manera que la CPU pueda ejecutar los pasos de estos procedimientos y por tanto controlar el rayo de energfa del dispositivo de ensamblaje.
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Para la realizacion de un procedimiento resulta adecuado un programa de ordenador que presente medios de codigo de programa para realizar todos los pasos del procedimiento cuando el programa se ejecuta en un ordenador.
El programa de ordenador se puede cargar con medios sencillos en unidades de control existentes y usarse para controlar un procedimiento para el ensamblaje de una pieza de trabajo a lo largo de una soldadura de ensamblaje tapada.
Otro aspecto de la invencion se refiere a un producto de programa de ordenador con medios de codigo de programa almacenados en un soporte de datos legible por ordenador para poder realizar el procedimiento descrito anteriormente cuando los medios de codigo de programa se ejecutan en un ordenador.
El producto de programa de ordenador tambien puede integrarse como opcion de reequipamiento en unidades de control.
Para la descripcion total y las reivindicaciones es aplicable que la expresion "un" se utiliza como artfculo indefinido y no limita a uno solo el numero de piezas. Si "un" tuviese el significado de "solo un", el experto lo entendera por el contexto o se indica de forma umvoca usando expresiones adecuadas como por ejemplo "un solo".
A continuacion, se describe en detalle un ejemplo de realizacion con la ayuda de dibujo. Muestran:
la figura 1: una pieza de trabajo con dos soldaduras de localizacion
la figura 2: la pieza de trabajo de la figura 1 en un alzado lateral en perspectiva
la figura 3: una pieza de trabajo con una soldadura de localizacion alternativa
la figura 4: una vista de detalle de un rayo de energfa y de un detector durante la puesta de una soldadura de localizacion
la figura 5: una estacion de ensamblaje estacionaria con un robot de ensamblaje la figura 6: un ejemplo de una curva de medicion durante la deteccion de una transicion
En la figura 1 esta representada una pieza de trabajo 1 compuesta por una pieza superior de pieza de trabajo 2 y una pieza inferior de pieza de trabajo 3. La pieza superior de pieza de trabajo 2 yace sobre la pieza inferior de pieza de trabajo 3, de manera que un rayo de energfa 10 representado en la figura 3 no puede trabajar directamente el contorno de ensamblaje 4 a lo largo del que la pieza superior de pieza de trabajo 2 esta en contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo 3.
Para determinar una posicion exacta de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 con respecto a la pieza superior de pieza de trabajo 2, en el ejemplo de realizacion, en un lado superior 2a de la pieza superior de pieza de trabajo 2, orientado hacia el rayo de energfa 10, se producen mediante el rayo de energfa 10 dos soldaduras de localizacion 5, 6.
Dado que es conocida la posicion aproximada de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 en cuanto a las tolerancias de ensamblaje generales con respecto a la pieza superior de pieza de trabajo 2, el rayo de energfa 10 puede poner el comienzo de la soldadura de localizacion 5, 6 en la superficie 2a de la pieza superior de pieza de trabajo 2 en una zona que ya esta cerca del contorno de ensamblaje 4. La soldadura de localizacion 5, 6 se pone sustancialmente transversalmente con respecto al contorno de ensamblaje 4 o en la zona de una esquina o curva del contorno de ensamblaje 4, de manera que puede detectar el contorno de ensamblaje 4 antes y despues de la esquina.
Durante la generacion de la soldadura de localizacion 5, 6, la soldadura de localizacion 5, 6 o al menos un parametro tfpico de la soldadura de localizacion 5, 6 pueden ser vigilados por un detector 11 representado en la figura 3. Cuando la soldadura de localizacion 5, 6 cambia de una zona de superficie A1 de la pieza superior de pieza de trabajo 2 que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo 3 a una zona de superficie A2 en la que la pieza superior de pieza de trabajo 2 esta en contacto con el contorno de ensamblaje 4, cambia bruscamente el al menos un parametro de la soldadura de localizacion 5, 6 vigilado por el detector 11. Lo mismo es valido para el caso inverso, cuando la soldadura de localizacion 5, 6 cambia de la zona de superficie A2 a la zona de superficie A1.
Esto quiere decir que con el detector 11 pueden detectarse puntos de transicion o de contacto 7, 8 en los que la soldadura de localizacion cambia de la zona de superficie A1 o A2 a la zona de superficie A2 o A1. Dado que la posicion de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 y de la pieza superior de pieza de trabajo 2 en un sistema de referencia como un sistema de coordenadas cartesianas son conocidas por ejemplo en una estacion de ensamblaje 9, pueden ser detectadas exactamente las posiciones de los puntos de contacto 7, 8. De las posiciones de los puntos de contacto 7, 8 resulta entonces una posicion real de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 con respecto a la pieza superior de pieza de trabajo 2.
Con las posiciones conocidas de los puntos de contacto 7, 8 de la soldadura de localizacion 5, 6 o de las soldaduras de localizacion 5, 6 se puede corregir una posicion teorica de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 con respecto a la pieza superior de pieza de trabajo 2, almacenada en un ordenador 18 no representado en la figura 1, o una trayectoria de ensamblaje predefinida del rayo de energfa 10 puede corregirse a una trayectoria de ensamblaje real
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para el rayo de ene^a 10.
La figura 2 muestra la pieza de trabajo 1 de la figura 1 en una vista en perspectiva. La posicion del contorno de ensamblaje 4 de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 o la zona de contacto de la pieza superior de pieza de trabajo 2 sobre el contorno de ensamblaje 4 de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 estan representadas mediante las lmeas discontinuas. Las soldaduras de localizacion 5, 6 se extienden desde una zona de superficie A1 en la que la pieza superior de pieza de trabajo 2 no esta en contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo 3, a traves de una zona de superficie A2 en la que la pieza superior de pieza de trabajo 2 esta en contacto con el contorno de ensamblaje 4 de la pieza inferior de pieza de trabajo 3, a otra zona de superficie A1. Como ya se ha descrito con relacion a la figura 1, los puntos de contacto 7, 8 en las transiciones de una zona de superficie A1 a una zona de superficie A2 y de una zona de superficie A2 a una zona de superficie A1 son detectados por el detector 11 no representado y a partir de una posicion real de los puntos de contacto 7, 8 se calcula una posicion y orientacion actuales de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 con respecto a la pieza superior de pieza de trabajo 2. Esta posicion y orientacion calculadas de la pieza inferior de pieza de trabajo 3 sirven entonces como base para un calculo de una trayectoria de ensamblaje que ha de ser recorrida por el rayo de energfa 10 no representado.
En la figura 3 esta representada una soldadura de localizacion 5' alternativa. La soldadura de localizacion 5' se genera en un angulo agudo con respecto al contorno de ensamblaje 4. Cuando el detector 11 detecta ahora el punto de contacto 7, 8, se corrige inmediatamente la trayectoria de ensamblaje teorica del rayo de energfa 10 almacenada en el ordenador 18 y el rayo de energfa 10 gira en direccion a la posicion real del contorno de ensamblaje 4. Cuando el detector 11 detecta poco despues otro punto de contacto 7, 8, esto conduce a otra correccion de la trayectoria de ensamblaje del rayo de energfa 10. Este proceso puede repetirse varias veces, hasta que el rayo de energfa 10 se haya ajustado pendulando mediante el movimiento en forma de meandro a la trayectoria de ensamblaje real correcta para el ensamblaje de la pieza de trabajo 1, como se muestra en la figura 2.
La figura 4 muestra la generacion de una soldadura de localizacion 5, 6 con el rayo de energfa 10 y la vigilancia simultanea de al menos un parametro tfpico de la soldadura de localizacion 5, 6 por el detector 11.
En el ejemplo de realizacion representado, el rayo de energfa 10 es un rayo laser, el detector 11 es un detector 11 optico de un dispositivo de aseguramiento de calidad con el que la calidad de una soldadura puede ser vigilada en lmea, es decir, durante o poco despues de la generacion de la soldadura.
En el ejemplo de realizacion, un dispositivo 10a que emite el rayo de energfa 10 y el detector 11 esta fijados a un cabezal de herramienta 14 comun que, como se muestra en la figura 5, esta fijado a un brazo robot 15 de un robot industrial 16. El brazo robot 15 puede mover en el espacio la herramienta combinada de ensamblaje y deteccion y moverla tanto a lo largo de una soldadura de localizacion 5, 6 como a lo largo de una soldadura de ensamblaje segun las figuras 1 y 3. Mientras que las soldaduras de localizacion 5, 6 de la figura 1 primero se generan y despues el rayo de energfa 10 y el detector 11 se mueven a un punto inicial predefinido para ensamblar la pieza superior de pieza de trabajo 2 con el contorno de ensamblaje 4 de la pieza inferior de pieza de trabajo 3, en la soldadura de localizacion 5, 6 representada en la figura 3, el rayo de energfa 10 se convierte sin interrupcion en la soldadura de ensamblaje.
En el caso de la generacion de las soldaduras de localizacion 5, 6 de las figura 1, el rayo de energfa 10 puede unir ya puntualmente el lado superior de pieza de trabajo 2 con el contorno de ensamblaje 4 del lado inferior de la pieza de trabajo. De esta manera, la pieza de trabajo queda ya prefijada por union de materiales y se puede ensamblar a lo largo del contorno de ensamblaje 4 en la posicion prefijada.
El rayo de energfa 10 puede generar la soldadura de localizacion 5, 6 y la soldadura de ensamblaje con la misma energfa y la misma velocidad. Pero la soldadura de localizacion 5, 6 tambien puede generarse con una energfa mayor o menor que la energfa para generar la soldadura de ensamblaje y/o a una velocidad menor o mayor que la velocidad para generar la soldadura de ensamblaje.
La figura 5 muestra un ejemplo de una disposicion de una estacion de ensamblaje 13 estacionaria con un robot industrial 16. El robot industrial 16 comprende un brazo robot 15 que lleva un cabezal de herramienta 14. Con el cabezal de herramienta estan unidos el dispositivo 10a que emite el rayo de energfa 10 y el detector 11.
El dispositivo 10a esta conectado a traves de una lmea Le a una fuente de energfa 17 que genera o proporciona energfa para el rayo de energfa 10 y, a traves de una lmea L1, a un ordenador 18 que por ejemplo controla los movimientos del rayo de energfa 10 y regula la energfa del rayo de energfa.
El detector 11 esta conectado a traves de una lmea L2 al ordenador 17 y envfa al ordenador 18 los datos de parametros tfpicos para la soldadura, ya sea la soldadura de localizacion 5, 6 o la soldadura de ensamblaje.
El ordenador comprende una memoria 19 en la que para la pieza de trabajo que ha de trabajarse estan almacenadas una posicion teorica de la pieza superior de pieza de trabajo 2 con respecto a la pieza inferior de pieza de trabajo 3 y una trayectoria de ensamblaje teorica para el rayo de energfa 10 para el ensamblaje de la pieza
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superior de pieza de trabajo 2 con la pieza inferior de pieza de trabajo 3. El ordenador 18 puede comparar los datos detectados por el detector 11 con los datos de posicion teorica de la pieza de trabajo. Si el ordenador 18 detecta con la ayuda de las transiciones o los puntos de contacto 7, 8, detectados por el detector 11, diferencias entre la posicion real detectada del contorno de ensamblaje 4 en la pieza inferior de pieza de trabajo 3, y la posicion teorica, almacenada en el ordenador 18, de la estructura a ensamblar o de la pieza inferior de pieza de trabajo 3, puede corregir mediante un algoritmo almacenado en el ordenador 18 la trayectoria de ensamblaje teorica para el rayo de energfa 10, de modo que ahora, el rayo de energfa 10 puede ser guiado por el ordenador 18 a lo largo de la extension real detectada del contorno de ensamblaje 4.
La figura 6 muestra una extension tfpica de un parametro de la soldadura de localizacion 5, 6, detectado por el detector 11, en la transicion de la zona de superficie A1 de la pieza superior de pieza de trabajo 2 que no tiene contacto con la pieza inferior de pieza de trabajo 3, a la zona de superficie A2 en la que la pieza superior de pieza de trabajo 2 esta en contacto con el contorno de ensamblaje 4 de la pieza inferior de pieza de trabajo 3. En la transicion de la zona de superficie A1 a la zona de superficie A2 cambia bruscamente el parametro detectado por el detector 11.
Dado que el punto en el lado superior 2a de la pieza superior de pieza de trabajo 2, en el que el rayo de energfa 10 comienza la generacion de la soldadura de localizacion 5, 6, es detectado y registrado por el ordenador 18 o esta predefinido y almacenado en el ordenador 18, y la direccion y la velocidad en/a la que se mueve el rayo de energfa 10 durante la generacion de la soldadura de localizacion 5, 6 estan predefinidas y almacenadas en el ordenador 18, a causa de este cambio brusco de parametro, el ordenador 18 puede registrar el punto de contacto 7, 8 y sobre la base del punto de contacto 7, 8 registrado o de varios puntos de contacto 7, 8 registrados puede calcular una correccion para la trayectoria de ensamblaje del rayo de energfa 11.
Aunque en la descripcion anterior se han descrito algunas formas de realizacion posibles de la invencion, se entiende que son posibles numerosas otras variantes de formas de realizacion mediante posibilidades de combinacion de todas las caractensticas tecnicas y formas de realizacion mencionadas o conocidas por el experto. Ademas, se entiende que los ejemplos de realizacion se entienden solo como ejemplos que no limitan de ninguna manera el alcance de proteccion, la aplicabilidad y la configuracion. Mas bien, la descripcion que antecede sirve para indicar al experto una manera adecuada para realizar al menos una forma de realizacion ejemplar.
Lista de signos de referencia
1 Pieza de trabajo
2 Pieza superior de pieza de trabajo
2a Lado superior
3 Pieza inferior de pieza de trabajo
4 Contorno de ensamblaje
5, 5' Soldadura de localizacion
6 Soldadura de localizacion
7 Punto de contacto, transicion
8 Punto de contacto, transicion
9 Estacion de ensamblaje
10 Rayo de energfa
10a Dispositivo
11 Detector
12 Ordenador
13 Memoria
14 Cabezal de herramienta
15 Brazo robot
16 Robot industrial
17 Fuente de energfa
A1 Zona de superficie
A2 Zona de superficie
L1 Lmea
L2 Lmea
Le Lmea

Claims (17)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el ensamblaje de piezas de trabajo tapadas mediante un rayo de ene^a (10), en el que
    a) al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) y al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) se posicionan una respecto a otra;
    b) en el estado posicionado, la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) esta en contacto con la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) a lo largo de un contorno de ensamblaje (4) de la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) tapando el contorno de ensamblaje (4), cuya extension teorica es conocida por un control con respecto a un sistema de coordenadas;
    c) el rayo de energfa (10) se mueve hacia un lado superior (2a), opuesto a la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3), de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) y es movido por un control a lo largo del contorno de ensamblaje (4) para ensamblar la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) por union de materiales con el contorno de ensamblaje (4), caracterizado por que
    d) con el rayo de energfa (10) se genera una soldadura de localizacion (5, 5', 6) en el lado superior (2a) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) para la deteccion del contorno de ensamblaje (4);
    e) mediante un detector (11) se detecta una transicion (7, 8) en la que una zona de superficie (A1) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) no tiene contacto con la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) linda con una zona de superficie (A2) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) que tiene contacto con el contorno de ensamblaje (4);
    f) el control registra una posicion de la transicion (7, 8) y la compara con una posicion teorica de la transicion (7, 8), almacenada en el control; y
    g) en caso de una posicion divergente de la transicion (7, 8), se corrige (4) un movimiento del rayo de energfa (10) a lo largo del contorno de ensamblaje.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la soldadura de localizacion (5, 6) se extiende desde la zona de superficie (A1) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) que no tiene contacto con la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3), a traves de la zona de superficie (A2) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) que tiene contacto con el contorno de ensamblaje (4), en otra zona de superficie (A1) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) que no tiene contacto con la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3), y el control registra las posiciones de las dos transiciones (7, 8).
  3. 3. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que por el detector (11) es detectado y vigilado un parametro caractenstico para la soldadura de localizacion (5, 5', 6), especialmente un parametro ffsico o qrnmico.
  4. 4. Procedimiento segun las reivindicaciones anteriores, en el que valores del parametro detectados por el detector (11) cambian bruscamente en la transicion (7, 8).
  5. 5. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos dos o tres soldaduras de localizacion (5, 6) situadas a una distancia entre ellas son generadas en el lado superior (2a) de la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) y vigiladas por el detector (11).
  6. 6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un movimiento del rayo de energfa (10) es corregido despues del registro de la primera o de la primera y la segunda transiciones (7, 8), y la soldadura de localizacion (5') se convierte en una soldadura de ensamblaje a lo largo del contorno de ensamblaje (4) sin interrupcion del movimiento del rayo de energfa (10).
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, en el que el rayo de energfa (10) es ajustado pendulando por el control en un movimiento en forma de meandro a una extension real del contorno de ensamblaje (4).
  8. 8. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que por el control son registradas las posiciones de las transiciones (7, 8) y comparadas con las posiciones de las transiciones (7, 8), almacenadas en el control, y en caso de divergir la posicion de al menos una de las transiciones (7, 8) se corrige el movimiento del rayo de energfa a lo largo del contorno de ensamblaje (4).
  9. 9. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la soldadura de localizacion / las soldaduras de localizacion (5, 5', 6) se genera/n oblicuamente o transversalmente con respecto al contorno de ensamblaje (4).
  10. 10. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que para la generacion de la soldadura de localizacion / las soldaduras de localizacion (5, 5', 6), la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) se une por union de materiales al menos puntualmente con el contorno de ensamblaje (4) de la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3).
  11. 11. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el detector (11) es un detector
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    (11) de un sistema de vigilancia de calidad para soldaduras de ensamblaje.
  12. 12. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un parametro es un calor o una temperature, una intensidad luminosa, una longitud de ondas, una intensidad de corriente u otro parametro de ensamblaje caractenstico.
  13. 13. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procedimiento de ensamblaje es un procedimiento de soldadura directa, de soldadura indirecta o de encolado.
  14. 14. Procedimiento segun las reivindicaciones anteriores, en el que el procedimiento de soldadura es un procedimiento de soldadura por arco voltaico con un electrodo fusible, un procedimiento de soldadura por laser, un procedimiento de soldadura por induccion de alta frecuencia o un procedimiento de soldadura con chorro de plasma.
  15. 15. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza inferior de pieza de trabajo (3) es parte de una estructura de automovil o de una carrocena de automovil y la pieza superior de pieza de trabajo (2) es parte de una estructura de automovil o de una carrocena de automovil.
  16. 16. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) y/o la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) se inserta para el ensamblaje en una estacion de ensamblaje (9) y preferentemente se fijan una respecto a otra en la estacion de ensamblaje (9) o antes de la insercion en la estacion de ensamblaje (9), o la al menos una pieza superior de pieza de trabajo (2) y la al menos una pieza inferior de pieza de trabajo (3) son sujetas por un brazo robot y son posicionadas una respecto a otra mediante los brazos robot, y en el que la estacion de ensamblaje (9) es una estacion de ensamblaje (9) estacionaria o una estacion de ensamblaje (9) unida con un brazo robot (15) que durante o para el ensamblaje es movida en el espacio por el brazo robot (15).
  17. 17. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una parte emisora de rayo de una instalacion (10a) que genera el rayo de energfa (10) y/o el detector (11) estan fijados a un brazo robot (15).
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