MXPA01005430A

MXPA01005430A - Dispositivo para sujetar y soldar laminas metalicas.

Info

Publication number: MXPA01005430A
Application number: MXPA01005430A
Authority: MX
Inventors: Josef Kipping
Original assignee: Thyssenkrupp Technologies Ag
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 2000-01-04
Publication date: 2003-03-27
Also published as: ATE268245T1; EP1140415B1; ES2218120T3; EP1140415A1; US6525294B1; WO2000041840A1; DE50006680D1; DE10000103A1

Abstract

La invencion se refiere a un dispositivo para sujetar y soldar laminas (13, 14) de metal yuxtapuestas, de preferencia para el uso en la industria de construccion de automoviles, en que a una brida (1) de montaje, de preferencia de un brazo de robot, se fija una consola (3); la consola (3) soporta una herramienta (6) de sujecion y un cabezal (10) de soldadura; el rayo (16) de energia del cabezal (10) de soldadura se dirige al intersticio de soldadura entre las laminas (13, 14) de metal; la consola (3) y/o el cabezal (10) de soldadura, con el auxilio de la brida (1) de montaje se pueden mover en una guia lineal (4) con respecto a la herramienta (7) de sujecion de acuerdo al desarrollo de la costura (11) de soldadura, y que para colocar las laminas (13, 14) de metal con relacion de una a otra y/o con respecto al cabezal (10) de soldadura, en la herramienta (6) de sujecion se disponen elementos (8, 8' ) de tope para detectar la posicion de los cantos de al menos una de las laminas (13, 14) de metal.

Description

DISPOSITIVO PARA SUJETAR Y SOLDAR LAMINAS METÁLICAS Descripción de la invención La invención se refiere a un dispositivo para sujetar y soldar láminas de metal yuxtapuestas, de preferencia para el uso en la industria de construcción de automóviles . En la fabricación de carrocerías se conoce fijar a un brazo de robot tanto una herramienta de sujeción como también un cabezal de soldadura láser. Para soldar láminas de metal yuxtapuestas existen en esto diversas herramientas de sujeción. Las herramientas de sujeción o bien se mueven sobre los componentes junto con el cabezal de soldadura láser para soldar, o para ejecutar una costura de soldadura la herramienta de sujeción se aprieta firmemente contra los componentes y se vuelve a soltar posteriormente. La ejecución de una costura de soldadura de, por ejemplo, varios centímetros de longitud es problemática en el caso de una herramienta de sujeción móvil, puesto que entre otras cosas se pueden producir desviaciones entre los componentes. Por el documento EP 0734 304 Bl se conoce un dispositivo para soldar, en particular para soldadura láser con un cabezal de soldadura.- En esto las láminas de metal se encuentran colocadas sobre un soporte y se aprisionan mediante un dispositivo de apriete elástico. El dispositivo de aprisionamiento y el cabezal de soldadura se encuentran fijos en la mano de un manipulador, y con ella se mueven de acuerdo al desarrollo de la costura de soldadura. En el opresor se disponen adicionalmente detectores, por ejemplo detectores de distancia, de fuerza o de presión, para determinar si el opresor y la pieza de trabajo tienen contacto o para determinar la presión que se produce localmente. En el caso de este estado de la técnica el rayo de soldadura se dirige en cada caso sobre la lámina de metal superior, y a través de la lámina de metal superior se establece el contacto con la lámina de metal inferior. En este caso no esta previsto soldar con una rayo de soldadura dirigido al intersticio de soldadura entre las láminas de metal yuxtapuestas. Esto se efectúa convenientemente con herramientas de sujeción en sí conocidas . En esto es necesario centrar la atención especialmente en la colocación exacta de los cantos de las láminas de metal uno con respecto a otro, puesto que los cantos de las láminas de metal pueden tener irregularidades y se pueden producir daños, en particular en el caso de láminas de metal delgadas. Por consiguiente, la invención tiene por objeto la tarea de proponer un dispositivo para sujetar y soldar con el cual se obtiene una sujeción y colocación duradera de las láminas de metal yuxtapuestas en relación de una a otra y con respecto al cabezal de soldadura dirigido al intersticio de soldadura entre las láminas de metal, para la producción de una costura de soldadura exacta. La solución de la tarea se indica en la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas 2 a 10 contienen formas de realización ingeniosas respecto a ella. En el dispositivo conforme a la invención la herramienta de sujeción, que de preferencia es una pinza de sujeción de operación hidráulica, se monta mediante una consola en un robot de programación independiente. Simultáneament,e se fija a la consola el cabezal de soldadura láser. Con el auxilio del brazo del robot, la consola y/o el cabezal de soldadura láser se pueden mover en una guía lineal con respecto a la herramienta de sujeción de acuerdo al desarrollo de la costura de soldadura. Mediante esta conducción lineal y la movilidad en relación de una a otra que son adicionales conforme a la invención, resulta posible primero conducir al punto de soldadura la totalidad del dispositivo, es decir, la consola y el cabezal de soldadura láser con la herramienta de sujeción, y asegurar firmemente las láminas de metal a ser soldadas con el auxilio de la herramienta de sujeción después de haberlas colocado con precisión. Para colocar las láminas de metal es posible proporcionar en la herramienta de sujeción elementos de tope de preferencia configurados como elementos de palpación para detectar los cantos de lámina. Después de colocar y sujetar las láminas de metal resulta posible mediante la guía lineal mover la consola y el cabezal de soldadura láser con relación a las láminas de metal y la pieza de sujeción y mediante ello producir una costura de soldadura de, por ejemplo, algunos centímetros. La particular ventaja de este dispositivo es que durante el movimiento del cabezal de soldadura láser no se mueven la herramienta de sujeción ni las láminas de metal, y se conservan fijas en su posición exacta. Se comprobó que es conveniente disponer adicionalmente en la consola un dispositivo de retención con el fin de impedir un movimiento relativo- entre la consola y la herramienta de sujeción durante la colocación de la herramienta de sujeción contra las láminas de metal. Este dispositivo de retenc±ón puede convenientemente estar constituido por un cilindro neumático que actúa, por ejemplo, en la dirección de la guía lineal y retiene a la herramienta de sujeción en un extremo de la guía lineal. Conforme a la invención la herramienta de sujeción se configura como pinza de sujeción con un cilindro hidráulico que preferiblemente actúa transversal a la dirección longitudinal de la guía lineal y asegura a las láminas de metal en contra de un brazo de la pinza de sujeción. En esto es posible colocar los extremos de dos láminas de metal yuxtapuestas con sus cantos de corte directamente contra los elementos de tope para a continuación ser asegurados con el brazo de la pinza de sujeción mediante el cilindro hidráulico. Pero también es suficiente con detectar solo el canto de la lámina de metal más corta con el auxilio de los elementos de tope en el caso de existir una diferencia en la altura de los cantos de las láminas. Los elementos de tope se pueden disponer espaciados uno de otro en la dirección de la soldadura. Convenientemente la distancia se elige de manera que entre los elementos de tope se pueda producir una costura de soldadura suficientemente larga de, por ejemplo, varios centímetros. El rayo láser del cabezal de soldadura láser se dirige a la superficie de contacto bajo un ángulo determinado, en particular un ángulo agudo a la superficie de contacto de ambas láminas de metal yuxtapuestas. Para ajustar el ángulo de incidencia del rayo láser se dispone para el propósito una guia adecuada en la consola. Después de sujetar las láminas de metal en la pinza de sujeción primero se conmuta a exento de presión el cilindro de retención, desbloqueando con ello la guía lineal, para que a continuación se pueda mover el cabezal de soldadura láser linealmente a lo largo de los cantos de lámina a ser soldados con el auxilio del brazo del robot. Para el movimiento se usa en esto el servomecanismo de accionamiento usualmente existente del brazo del robot, de manera que la costura de soldadura láser se produce de manera regulable con un perfil de velocidad a discreción. Mediante esto es posible llevar a cabo una soldadura exacta y uniforme dentro de un tiempo lo más corto posible. Se comprobó que es conveniente proporcionar en uno de los brazos de la pinza de sujeción una abertura a manera de ventana para el rayo láser, cuyo diámetro o longitud es mayor que la longitud máxima de la costura de soldadura a ser producida. Después de terminado el proceso de soldadura se reduce la presión en el cilindro hidráulico de la pinza de sujeción, y el brazo del robot se puede desplazar hacía el siguiente sitio de soldadura. Durante este proceso de desplazamiento se cierra nuevamente el cilindro de retención para establecer una posición exacta de la herramienta de sujeción con respecto a la consola. La invención se explica con mayor detalle en base a las figuras 1 a 4 anexas. Muestran: Fig. 1 una vista del dispositivo según la invención, y Fig. 2 una parte amplificada de la herramienta 6 de sujeción.

Fig. 2a una parte amplificada relacionada con la zona de los elementos 8, 8' de tope Fig. 3 una sección según la línea II-II de la Fig. 2 Fig. 4 una sección según la línea I-I de la Fig. 1. El dispositivo conforme a la invención se fija mediante una brida 1 de montaje a un brazo de robot no representado. Una consola 3 se fija a la brida 1 de montaje intercalando un compensador 2 de vibración. El cabezal 10 de soldadura esta unido a la consola 3 a través de la sujeción 9. El ángulo del rayo de energía, en particular rayo láser o de electrones que se dirige sobre la costura 11 de la soldadura se ajusta con el auxilio de la guía 12 en la consola 3. Por el lado inferior" de la consola 3 se encuentran las guías lineales 4 para el desplazamiento de la herramienta 6 de sujeción. Para este propósito, con tornillos 18 de fijación se fijan a la herramienta 6 de sujeción carros 17 de rodadura en cada caso adaptados a las guías lineales 4. En la consola 3 se encuentra además un dispositivo 5 de retención constituido por un cilindro neumático, para mantener la herramienta 6 de sujeción en una posición determinada en la consola 3. En la Fig. 2 se representan en la herramienta 6 de sujeción los extremos de las láminas 13 y 14 de metal que deberán ser soldados uno con otro. "Estas láminas 13, 14 de metal se aprisionan con el auxilio del cilindro 7 hidráulico, el cual se fija a un brazo de la herramienta 6 de sujeción con el auxilio de tornillos 20, contra el otro brazo 15 de la herramienta 6 de sujeción. En la representación amplificada de la Fig. 2a se puede apreciar con mayor precisión la posición de los extremos de ambas láminas 13, 14 de metal. Para que el rayo 16 de energía se dirija exactamente al intersticio de soldadura entre las láminas 13 y 14 de metal se detecta con precisión el canto superior 14a de la lámina 14 de metal con el auxilio de los elementos 8 y 8 ' de tope dispuestos perpendiculares una respecto a otro. En esto no es necesario detectar con tanta exactitud el canto superior de la lámina 13 de metal. Lo decisivo es que el brazo 15 de la herramienta 6 de sujeción se coloque con precisión con respecto al canto superior 14a y que después de accionar el cilindro 7 hidráulico el rayo 16 de energía produzca la costura 11 de soldadura en el intersticio de soldadura mediante el movimiento lineal relativo. La sección según la Fig. 3 muestra la disposición de ambos elementos 8 de tope espaciados, los cuales con sus superficies de tope inferiores asientan sobre el canto superior 14a de la lámina 14 de metal. En ángulo recto con respecto a esto, las superficies de tope del elemento 8' de tope asientan sobre la superficie lateral de la lámina 14 de metal. Los elementos 8 de tope se unen al brazo 15 de la pinza 6 de sujeción con tornillos 19 de fijación. En el brazo 15 existe una abertura 21, a través de la cual el rayo 16 de energía del cabezal 10 de soldadura se dirige desde el exterior sobre el intersticio de soldadura. Para compensar pequeñas inexactitudes de posición en el sitio de la soldadura, según la Fig. 4 se proporciona un recorrido a de compensación entre la brida 1 de montaje y la placa de sujeción superior del compensador 2 de vibración. Con ello se permite también durante el proceso de la soldadura un pequeño movimiento relativo del cabezal 10 de soldadura con respecto al brazo de robot fijo. La placa 2' de sujeción superior del compensador 2 de vibración se une a la brida 1 de montaje a través del tornillo 22 de fijación, la contratuerca 23, la columna 26 de guía, el buje 25 lineal y el seguro 24 contra giro.

Lista de símbolos de referencia 1 Brida de montaje de un brazo de rohot 2 Compensador de vibración 2' Placa de sujeción de 2 3 Consola 4 Guía lineal entre 3 y 6 5 Dispositivo de retención, cilindro neumático 6 Herramienta de sujeción, Pinza de sujeción 7 Cilindro hidráulico 8,8' Elementos de tope en 15 9 Sujeción para 10 en 3 10 Cabezal de soldadura 11 Costura de soldadura entre 13 y 14 12 Guia para el desplazamiento de 10 en 3 13 Lámina de metal 14 Lámina de metal 14a Canto de 14 15 Brazo de 6 16 Rayo de energía, en particular rayo láser o de electrones 17 Carro de rodadura en 6 para 4 18 Tornillo de fijación para 17 en 6 - 19 Tornillo de fijación para 8 20 Tornillo para fijar 7 a 6 21 Abertura en 15 Tornillo de fijación Contratuerca Seguro contra giro Buje lineal Columna de guía Recorrido de compensación

Claims

REIVINDICACIONES 1. Dispositivo para sujetar y soldar láminas de metal yuxtapuestas, de preferencia para el uso en la industria de construcción de automóviles, en que - a una brida de montaje, de preferencia de un brazo de robot, se fija una consola la consola soporta una herramienta de sujeción y un cabezal de soldadura, - la consola y/o el cabezal de soldadura, con el auxilio de la brida de montaje se pueden mover en una guía lineal con respecto a la herramienta de sujeción de acuerdo al desarrollo de la costura de soldadura, caracterizado porque el rayo de energía del cabezal de soldadura se dirige al intersticio de soldadura entre las láminas de metal para formar un cordón angular, para detectar la posición de los cantos de al menos una de las láminas de metal, y para colocar las láminas de metal con relación de una a otra y/o con relación al cabezal de soldadura, en la herramienta de sujeción configurada como pinza de sujeción se disponen elementos de tope.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque en la consola se dispone un dispositivo de retención que impide un movimiento relativo entre la consola y la herramienta de sujeción al colocar la herramienta de sujeción en las láminas de metal.
3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de retención se configura como cilindro neumático.
4. Dispositivo según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque la herramienta de sujeción se configura como pinza de sujeción con un cilindro hidráulico.
5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque los elementos de tope se disponen en un brazo de la pinza de sujeción que se encuentra opuesto al cilindro hidráulico.
6. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los cantos a ser soldados de las láminas de metal yuxtapuestas se encuentran en planos diferentes y los elementos de tope solo detectan la posición del canto de la lámina más corta. *
7. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de tope comprenden superficies de tope que se encuentran en ángulo recto una respecto a otra.
8. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque en la dirección de la soldadura se encuentran dispuestos dos elementos de tope espaciados entre sí, entre los cuales se forma la costura de la soldadura.
9. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque en el brazo de la herramienta de sujeción se dispone una abertura para el rayo de energía, cuyo diámetro o longitud son mayores que la longitud máxima de la costura de soldadura a ser producida.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rayo de energía se dirige en un ángulo agudo con respecto a la superficie de contacto sobre la superficie de contacto de los cantos de ambas láminas de metal yuxtapuestas.