ES2629128T3 - Procedimiento y dispositivo para soldar estructuras de asiento así como asiento - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la soldadura de estructuras de asiento (15) de asientos (21), especialmente asientos de automóviles, soldándose una chapa de cubrición (17) en forma de placa de la estructura de asiento (15) con al menos un perfil de apoyo (20), formando el perfil de apoyo (20) y la chapa de cubrición (17) una estructura tubular cerrada (14), caracterizado por que la chapa de cubrición (17) se suelda por su cara anterior (18) con los extremos frontales libreas de almas (16) de al menos un perfil de apoyo en forma de U (20) por medio de un rayo de gran energía (3) guiado por un manipulador de varios ejes (6) y dirigido a la cara posterior (19) de la chapa de cubrición (17), para lo que en un primer lugar las almas (16) se miden con un dispositivo de medición (9) dispuesto en el manipulador (6), presentando el dispositivo de medición (9) un dispositivo de registro óptico (14), cuya dirección visual está alineada con el rayo (3), alineándose la vía de movimiento seguida por el manipulador (6) y la costura de soldadura prevista (13) según el resultado de medición y colocándose a continuación la chapa de cubrición (17), para fijarla después mediante soldadura en las almas (16).
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para soldar estructuras de asiento asf como asiento
La invencion se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para soldar estructuras de asiento asf como a un asiento con las caractensticas del preambulo de las reivindicaciones del producto y del procedimiento.
Por el documento DE 10 2006 004 467 A1 se conoce una estructura del respaldo de un automovil, colocandose un perfil de marco en forma de U con sus brazos de perfil sobre una pieza de chapa en forma de placa desde arriba con conduccion en arrastre de forma en muescas onduladas y ranuras de la pieza de chapa y soldandose ambos.
Los documentos US 4,907,169 A y EP 0 518 658 A2 muestran robots de soldadura con laser con una deteccion de costura por medio de un sistema de camara separado que se adelanta al rayo laser.
El documento US 4,665,294 A trata de la soldadura con laser de aleaciones de metal ligero.
El documento DE 103 35 501 A1 muestra un soldador laser controlado por robot con un dispositivo de diafragma y un sistema de camara que mira a traves de la via de movimiento de los rayos para el control online del proceso mediante la observacion de la zona de proceso durante el proceso de soldadura.
Por la practica se conoce la formacion de estructuras de asientos de turismos, especialmente de estructuras de respaldos, a partir de una chapa de cubricion en forma de placa y de varios perfiles de apoyo unidos por soldadura. Aqu se han unido perfiles en forma de U mediante soldadura por protuberancias con la chapa plana.
En la soldadura por protuberancias no se garantiza una seguridad de proceso suficiente. El resultado es ademas unas caractensticas de resistencia y rigidez desfavorables.
Para la fabricacion de estructuras de asiento se emplea en la practica tambien la soldadura por puntos por resistencia y la soldadura con laser. En ambos casos se emplean perfiles en forma de sombrero con bridas anchas acodadas lateralmente en las que se encuentran los puntos de soldadura o las costuras de soldadura. Esta tecnica presenta el inconveniente de un mayor uso de material para los perfiles en forma de sombrero. Se produce ademas un desarrollo de fuerza indirecto a causa de los puntos de plegado en las zonas de transicion de las bridas de los perfiles en forma de sombrero.
Ademas se conoce la soldadura por arco en atmosfera inerte con electrodo fusible o la soldadura en atmosfera protectora de gas con electrodo consumible de perfiles en U con chapas planas. En este caso se suelda desde el perfil en U, lo que requiere un acceso suficientemente grande a los puntos de soldadura.
Por lo tanto, la presente invencion tiene como objetivo proponer una tecnica mejor para la soldadura de estructuras de asiento y asientos mejores.
La invencion resuelve esta tarea con las caractensticas de las reivindicaciones del producto y del procedimiento.
Con la tecnica de soldadura segun la invencion se pueden crear estructuras de tubos o perfiles cerradas o casi cerradas a partir de perfiles en U soldados en T, que presentan una resistencia y rigidez especialmente altas. Agracias a la forma en U se puede ahorrar al mismo tiempo material. Para uniones soldadas de este tipo se pueden empelar metales ligeros, con lo que mejora aun mas la construccion ligera. Esto supone una ventaja especial en la construccion de automoviles. Se consiguen ademas reducciones de costes y buna compensacion de los inconvenientes del estado de la tecnica antes citados.
Las almas de los perfiles en U pueden tener un grosor reducido, lo que resulta especialmente ventajoso por motivos de ahorro de material y de costes. Para poder soldar estas almas finas, a pesar de ello, con un rayo de gran energfa, por ejemplo un rayo laser o un rayo de electrones, las almas se miden en primer lugar por medio de un dispositivo de medicion dispuesto en un manipulador, preferiblemente en un robot de brazo articulado, corrigiendose en su caso la via de movimiento del robot en caso de diferencias respecto a la referencia. A continuacion se coloca la chapa de cubricion, produciendose la soldadura de forma ciega u oculta segun los valores de via de movimiento corregidos. Las costuras se sueldan con el rayo a traves de la chapa de cubricion en los extremos frontales de las almas del perfil.
Para la medicion exacta se preve un dispositivo de registro optico, por ejemplo una camara digital con un sensor de imagen de gran resolucion. Para la precision de medicion resulta ventajoso que la direccion visual del dispositivo de registro optico este alineada con la del rayo.
La estructura de asiendo fabricada de acuerdo con el procedimiento segun la invencion o el asiento construido a partir de la misma tienen la ventaja de una gran resistencia y rigidez en combinacion con un peso reducido. Por otra parte, los costes de fabricacion tambien son bajos.
En las reivindicaciones dependientes se describen otras formas de realizacion ventajosas de la invencion.
La invencion se representa esquematicamente y a modo de ejemplo en los dibujos. Estos muestran en detalle en la: Figura 1 un dispositivo de soldadura para una estructura de asiento en una vista lateral;
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Figura 2 una representacion esquematica de la medicion de las almas de perfil;
Figura 3 una representacion esquematica de la soldadura oculta de una chapa de cubricion colocada sobre el perfil; Figuras 4 y 5 representaciones de un asiento de vehnculo y de su estructura de respaldo asf como sus piezas y Figura 6 una vista esquematica sobre una estacion de soldadura.
La invencion se refiere a un procedimiento y a un dispositivo de soldadura (1) para la soldadura de estructuras de asiento (15) de asientos (21), especialmente de asientos de automoviles. La invencion se refiere ademas a un asiento (21) fabricado por este procedimiento y a su estructura de asiento (15).
Un asiento (21) de este tipo se representa en la figura 4, en una vista lateral, por ejemplo en forma de un asiento de automovil para turismos. El mismo posee una estructura de respaldo (15) del tipo que se describira a continuacion. De un modo correspondiente se pueden fabricar y configurar tambien otras estructuras de asiento en otros puntos del asiento (21).
La estructura de asiento o la estructura de respaldo (15) consta de uno o varios perfiles de apoyo (20) representados en la figura 5 y de al menos una chapa de cubricion (17) en forma de placa. Los perfiles de apoyo (20) se configuran, en seccion transversal, en forma de U y presentan brazos o almas (16) paralelos que se separan. Por las caras frontales de estas almas (16) la chapa de cubricion (17) se suelda de manera roma en forma de T. Los perfiles de apoyo (20) pueden tener cualquier orientacion. Se pueden orientar de forma paralela, como se representa, por ejemplo, en la figura 4. Alternativamente pueden formar. segun la figura 5, un marco perimetral y unirse entre ellos mediante costuras de soldadura de otra forma. En este marco de apoyo todas las almas (16) se orientan en la misma direccion.
Los perfiles de apoyo (20) y la chapa de cubricion (17) forman, gracias a su union soldada en los extremos de las almas, respectivamente una estructura tubular (14) de seccion transversal cerrada o al menos practicamente cerrada que presenta una resistencia y rigidez especialmente altas. La chapa de cubricion (17) puede formar en la forma de realizacion mostrada el componente en forma de placa de un respaldo que se refuerza por medio de las estructuras tubulares (14).
Las costuras de soldadura (13) se generan mediante un rayo (3) muy potente que puede ser, por ejemplo, un rayo laser o un rayo de electrones. Las costuras de soldadura (13) se sueldan desde la cara posterior (19) de la chapa de cubricion (17), a traves de la chapa de cubricion (17), en las caras frontales planas de las almas de perfil (16). La figura 3 muestra esta disposicion en una ilustracion no terminada. La chapa de cubricion (17) se coloca con su cara anterior (18) sobre los extremos de alma y se suelda a continuacion con el rayo (3) desde la cara posterior (19).
Para permitir esta soldadura oculta o ciega las almas de perfil (16) se miden en su posicion abierta y antes de la colocacion de la chapa de cubricion (17). Asf se pueden detectar y corregir eventuales diferencias respecto a la posicion de referencia. Esto permite una soldadura precisa, pudiendose dirigir el rayo (3) exactamente sobre las superficies frontales de las almas ocultas (16). La precision de la incidencia mostrada en la figura 3 permite el empleo de almas de pared fina (16), de modo que la configuracion de los perfiles en U (20) se puede regir primordialmente por los requisitos de construccion y de estabilidad. Los perfiles de apoyo (20) y la chapa de cubricion (19) pueden ser de metal, especialmente de acero o de acero fino o de aleaciones de metal ligero de aluminio o de magnesio o similares.
La figura 1 muestra el dispositivo de soldadura (1). El mismo se compone de al menos un manipulador de varios ejes (6) con un sistema de control de manipulador (7) y con una mano de manipulador de varios ejes (8). El manipulador (6) puede tener ejes rotatorios y/o desplazables. En la forma de realizacion representada se configura a modo de robot de brazo articulado con al menos seis ejes.
El rayo de mucha energfa (3), especialmente el rayo laser, se genera en una fuente de radiacion (4) apropiada, por ejemplo una fuente de laser, y se conduce a traves de conductos adecuados, por ejemplo lmeas de fibra optica flexibles, tubos flexibles o similar, a una cabeza de radiacion o cabeza laser (5), que se encuentra en la mano de manipulador (8) y que es movida en el espacio por el manipulador (6). La cabeza de radiacion (5) enfoca el rayo (3) y lo dirige sobre la chapa de cubricion (17).
El manipulador (6) lleva tambien el dispositivo de medicion (9) antes mencionado. Este se dispone en o dentro de la cabeza de radiacion (5). El mismo posee un dispositivo de registro optico (10) cuya direccion visual esta alineada con la direccion del rayo (3). Con el dispositivo de registro optico (10) configurado, por ejemplo, a modo de camara digital con un dispositivo de captacion de imagenes (11), por ejemplo un sensor de imagenes de alta resolucion, las almas (16) se registran graficamente y se miden. Se determinan la anchura, posicion y alineacion de los extremos libres de las almas (16) por medio de una evaluacion de las imagenes (12). Los datos se pueden transmitir a traves de una lmea de conexion o de forma inalambrica desde el dispositivo de medicion (9) al sistema de control del manipulador (7). A traves de la evaluacion de las imagenes (12) se pueden detectar eventuales diferencias de las almas (16), especialmente de su posicion, forma o alineacion, respecto a la referencia. De acuerdo con el resultado de medicion se puede alinear la via de movimiento del robot seguida por el manipulador (6) y almacenada en su sistema de control de manipulador (7) y la costura de soldadura (13) prevista y corregir en el caso de que se produzcan diferencias en la medicion. Al soldar el rayo (3) dirigido por el manipulador (6) incide exactamente en la
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cara posterior (19) de la chapa de cubricion (17), pudiendose colocar la costura (13), por ejemplo, en el centro a lo largo de las almas (16).
Como se ve en la figura 1, el manipulador (6) sostiene la cabeza de radiacion (5) disenada en forma de laser remoto con el dispositivo de medicion (9) a una distancia mayor por encima de uno o de varios de los perfiles de apoyo (20) fijados en un elemento de sujecion (22). Para la medicion el manipulador (6) desplaza el dispositivo de medicion (9) a lo largo de las almas (16), midiendose las mismas al menos en los puntos de soldadura previstos. Las almas (16) se pueden medir varias veces a lo largo de su extension. La figura 1 lo muestra en el perfil de apoyo derecho (20). En el transcurso de la medicion se pueden realizar ademas costuras de soldadura para unir los perfiles de apoyo (20) y formar el marco perfilado ilustrado en la figura 5.
Despues de la medicion y alineacion o correccion de la via de movimiento de robot y de la costura de soldadura (13) prevista, la chapa de cubricion (17) se coloca sobre los extremos de las almas y se sujeta. A continuacion se sueldan las almas ocultas (16) con el rayo (3) conducido por el manipulador (6) a lo largo de la via de movimiento determinada y en su caso corregida a traves de la chapa de cubricion (17). Durante esta operacion se forman de la manera antes descrita las estructuras tubulares (14) y la estructura de asiento (15). Las costuras de soldadura (13) se encuentran por la cara posterior (19) de la chapa de cubricion (17).
La figura 6 muestra a modo de ejemplo una estacion de soldadura (2) en la que se disponen uno o varios de los dispositivos de soldadura (1) antes descritos. La estacion de soldadura (2) presenta una cabina de laser (24) en la que se dispone el manipulador (6) con la cabeza de radiacion (5) y el dispositivo de medicion (9). La fuente de laser (4) se puede encontrar fuera de la cabina (24) y conectar a la cabeza de laser remota (5) a traves de un conducto flexible con un soporte giratorio. La estacion de soldadura (2) presenta ademas un alimentador de piezas (23) configurado, por ejemplo, como mesa giratoria, y dos puntos de sujecion para la estructura de asiento (15) y sus piezas (16, 17). La colocacion de la chapa de cubricion (17) la puede llevar a cabo un operario situado fuera de la cabina (24) despues de la medicion de las almas (16), o un mecanismo de colocacion (no representado), en su caso tambien el manipulador (6), dentro de la cabina.
Tambien son posibles las mas diversas modificaciones de las formas de realizacion ilustradas y descritas. Esto se refiere, por una parte, a la configuracion de la estructura de asiento (15). La figura 6 muestra a este respecto, ademas de la variante de realizacion de la figura 5, otra variante. El asiento (21) tambien puede cambiar o tener otros campos de utilizacion. Los perfiles de apoyo (20) se pueden configurar de otra manera y tener una forma y una orientacion distintas de las almas (16). Tampoco es necesario que se unan entre sf formando un marco cerrado. La cabeza de radiacion (5) y el dispositivo de medicion (9) tambien pueden variar. La cabeza de radiacion (5) se puede fijar y conducir a una distancia menor respecto a la chapa de cubricion (17). Tampoco es necesario que se configure como laser remoto, tal como se ha hecho en la forma de realizacion mostrada. El manipulador (6) puede variar igualmente en lo que se refiere a su configuracion y disposicion.
Lista de referencias
1 Dispositivo de soldadura
2 Estacion de soldadura
3 Rayo, rayo laser
4 Fuente de radiacion, fuente de laser
5 Cabeza de radiacion
6 Manipulador, robot
7 Sistema de control del manipulador
8 Mano
9 Dispositivo de medicion
10 Dispositivo de registro optico
11 Dispositivo de captacion de imagenes, camara
12 Valoracion de imagenes
13 Costura de soldadura
14 Estructura tubular cerrada
15 Estructura de asiento, estructura de apoyo
16 Alma
17 Chapa de cubricion, respaldo
18 Cara anterior
19 Cara posterior
20 Perfil de apoyo, perfil en U
21 Componente, asiento de automovil
5 22 Elemento de sujecion
23 Alimentador de piezas
24 Cabina, cabina de laser
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Claims (13)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la soldadura de estructuras de asiento (15) de asientos (21), especialmente asientos de automoviles, soldandose una chapa de cubricion (17) en forma de placa de la estructura de asiento (15) con al menos un perfil de apoyo (20), formando el perfil de apoyo (20) y la chapa de cubricion (17) una estructura tubular cerrada (14), caracterizado por que la chapa de cubricion (17) se suelda por su cara anterior (18) con los extremos frontales libreas de almas (16) de al menos un perfil de apoyo en forma de U (20) por medio de un rayo de gran energfa (3) guiado por un manipulador de varios ejes (6) y dirigido a la cara posterior (19) de la chapa de cubricion (17), para lo que en un primer lugar las almas (16) se miden con un dispositivo de medicion (9) dispuesto en el manipulador (6), presentando el dispositivo de medicion (9) un dispositivo de registro optico (14), cuya direccion visual esta alineada con el rayo (3), alineandose la via de movimiento seguida por el manipulador (6) y la costura de soldadura prevista (13) segun el resultado de medicion y colocandose a continuacion la chapa de cubricion (17), para fijarla despues mediante soldadura en las almas (16).
- 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se suelda con un rayo laser (3).
- 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el dispositivo de medicion (9) registra las almas (16) graficamente con el dispositivo de registro optico (10), determinandose de este modo la anchura, forma, posicion y alineacion de las almas (16) y transmitiendose los valores al sistema de control del manipulador (7) para la comprobacion y eventual correccion de la via de movimiento.
- 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, 2 o 3, caracterizado por que la costura (13) se situa en el centro a lo largo de las almas (16).
- 5. Procedimiento segun la reivindicacion 1, 2 o 3, caracterizado por que las almas (16) se miden en varios puntos a lo largo de su extension.
- 6. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el rayo (3) es emitido por una cabeza de radiacion (5) conducida por el manipulador a distancia respecto al lugar de trabajo.
- 7. Dispositivo de soldadura para la soldadura de estructuras de asiento (15) de asientos (21), especialmente asientos de automoviles, que presentan al menos una chapa de cubricion (17) en forma de placa y al menos un perfil de apoyo en forma de U (20) con almas (16), presentando el dispositivo de soldadura (1) una fuente de radiacion (4) y al menos un manipulador (6) de varios ejes con una cabeza de radiacion (5) para la emision de un rayo de gran energfa (3), y con un dispositivo de medicion (9) dispuesto en el mismo y unido al sistema de control del manipulador (7), caracterizado por que el dispositivo de medicion (9) presenta un dispositivo de registro optico (14) cuya direccion visual esta alineada con la del rayo (3), determinando el dispositivo de registro (14) con una evaluacion de imagenes (12) la anchura, forma, posicion y alineacion de los extremos libres de las almas (16), y disenandose el dispositivo de soldadura (1) para la realizacion del procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, midiendose en primer lugar las almas (16) con el dispositivo de medicion (9) dispuesto en el manipulador (6) y con su dispositivo de registro (14), alineandose despues la via de movimiento seguida por el manipulador (6) y almacenada en el sistema de control del manipulador (7) y la costura de soldadura prevista (13) segun el resultado de medicion, y soldandose a continuacion la chapa de cubricion colocada (17) con el rayo de gran energfa (3) dirigido sobre su cara posterior (19) en las almas (16).
- 8. Dispositivo de soldadura segun la reivindicacion 7, caracterizado por que el dispositivo de registro optico (10) presenta un dispositivo de captacion de imagenes (11).
- 9. Dispositivo de soldadura segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por que el dispositivo de medicion (9) se dispone en o dentro de la cabeza de radiacion (5).
- 10. Dispositivo de radiacion segun la reivindicacion 7, 8 o 9, caracterizado por que la fuente de radiacion (5) emite al menos un rayo laser (3) de gran energfa y, en su caso, un rayo piloto (4) reducido.
- 11. Dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que la cabeza de radiacion (6) se ha configurado como laser remoto.
- 12. Dispositivo de soldadura segun una de las reivindicaciones 7 a 11. caracterizado por que el dispositivo de soldadura (1) presenta un elemento de sujecion (22) para la fijacion de los perfiles de apoyo (20).
- 13. Asiento, especialmente asiento de automovil (21), con una estructura tubular (15) que presenta al menos una chapa de cubricion en forma de placa (17) y al menos un perfil de apoyo (20), soldandose la chapa de cubricion (17) por su cara anterior (18), que en la zona de union es plana, en forma de T con los extremos frontales planos libres de las almas (16) de al menos un perfil de apoyo en forma de U (20) para formar una estructura tubular cerrada (14), caracterizado por que las costuras de soldadura (13) creadas por un rayo de gran energfa (3) se encuentran por lacara posterior (19) de la chapa de cubricion (17) y se sueldan a traves de la chapa de cubricion (17) en los extremos frontales de las almas (16).
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