MXPA03011671A - Electrico sujetador de soldadura resistente. - Google Patents

Abstract

Se proporciona una unidad de soldadura para soldar un sujetador con un objeto, tal como un panel de cuerpo de un vehiculo. La unidad incluye una pistola de soldadura que tiene primer y segundo electrodos que se pueden mover uno con relacion al otro, entre una posicion abierta y una posicion cerrada. El primer electrodo incluye una unidad de alojamiento. Un perno es recibido en la unidad de alojamiento y se puede mover cuando esta en la posicion cerrada entre una posicion deseada de tuerca, una posicion de tuerca volteada y una posicion sin tuerca. Un sensor optico tiene un extremo terminal separado del perno para la direccion de la luz sobre el mismo. El extremo terminal del sensor recibe la luz reflejada desde el perno. Un sistema de control del sensor procesa la luz reflejada en una senal correspondiente a una de la posicion deseada de tuerca, la posicion de tuerca volteada y la posicion sin tuerca.

Description

ELECTRODO SUJETADOR DE SOLDADURA RESISTENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con una pistola de soldadura para soldar con resistencia sujetadores a un objeto metálico, y más en particular, la invención se relaciona con un sensor de detección de sujetador.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las unidades de pistola de soldadura se utilizan para soldar con resistencia sujetadores con objetos metálicos como paneles de cuerpo para vehículos. Un sujetador como un poste de soldadura o tuerca se cargan sobre uno de los electrodos. Los electrodos se mueven juntos con un accionador que coloca el sujetador en el acoplamiento con el panel bajo presión. Se aplican corrientes muy altas de electrodos, lo cual suelda el sujetador con el panel. El uso de pistolas de soldadura es típico para un proceso automatizado en donde los sujetadores de cargan dentro de la unidad de pistola de soldadura. En forma ocasional, el sujetador no se carga adecuadamente dentro de la pistola de soldadura o el sujetador puede no quedar cargado dentro de la pistola de soldadura. Bajo estas circunstancias, es importante detectar el problema con el sujetador, de manera que el sujetador se pueda soldar apropiadamente con el panel. Hasta este momento, se han utilizado sensores en un intento de determinar la presencia y orientación del sujetador en la pistola de soldadura. Típicamente, un transductor de desplazamiento variable se conecta con un brazo de electrodo para medir ei movimiento del brazo. Cuando no se encuentra presente una tuerca, el brazo se moverá más que cuando se encuentra un sujetador presente y en la orientación adecuada. Cuando el sujetador no está orientado correctamente, entonces el brazo de electrodo se moverá un poco menos que cuando el sujetador se encuentra en la orientación correcta. De esta manera, se detectan la presencia y la orientación del sujetador. Sin embargo, es difícil detectar con precisión la orientación adecuada del sujetador por diferentes razones. Primero, la posición del brazo de electrodo no siempre corresponde a si el sujetador está en la orientación correcta. Esto es, la ubicación de la posición del sensor no puede detectar la orientación del sujetador con precisión debido a las tolerancias acumuladas y a las variaciones en el sujetador. En segundo lugar, las altas corrientes de electrodo introducen errores en la señal del sensor de posición. Incluso con cables protegidos magnéticamente, se introduce suficiente interferencia de la corriente de electrodo, lo cual puede proporcionar lecturas falsas del sujetador. Por lo tanto, lo que se requiere es un sensor que detecte en forma más precisa la orientación y la presencia de un sujetador en una unidad de pistola de soldadura.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una unidad de soldadura para soldar un sujetador con un objeto, tal como un panel de cuerpo de un vehículo. La unidad incluye una pistola de soldadura que tiene primer y segundo electrodos que se pueden mover uno con relación al otro entre una posición abierta y una posición cerrada. El primer electrodo incluye una unidad de alojamiento. Un perno es recibido en la unidad de alojamiento y se puede mover cuando está en la posición cerrada entre una posición de tuerca deseada y una posición de tuerca volteada, y una posición sin tuerca. Un sensor óptico tiene un posición de extremo terminal desde el perno para dirigir la luz en el mismo. El extremo terminal del sensor recibe la luz reflejada desde el perno. Un sistema de control del sensor procesa la luz reflejada en una señal correspondiente a una de las posiciones deseadas de la tuerca, tuerca volteada, o sin tuerca. Durante la operación, el perno se inserta dentro de la abertura en el panel. Un sujetador se carga en el perno y los electrodos se mueven entre sí alrededor del panel hacia una posición cerrada. Conforme los electrodos se mueven hacia el acoplamiento con el panel, el perno se desplaza. La cantidad de luz reflejada que entra en el sensor óptico cambia con el desplazamiento del perno. La luz desde el sensor es enviada a un amplificador óptico en donde se convierte en una señal digital o análoga. La señal después se puede procesar para determinar si el sujetador se encuentra en la posición deseada, volteado o sin sujetador. De conformidad con ello, la presente invención proporciona un sensor que detecta con mayor precisión la orientación y la presencia de un sujetador en una unidad de pistola de soldadura.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Al hacer referencia a la siguiente descripción detallada se comprenderán otras ventajas de la presente invención, cuando se considera junto con los dibujos acompañantes. La Figura 1 es una vista esquemática de una unidad de pistola de soldadura. La Figura 2 es una vista en despiece en sección transversal parcial de un electrodo y un sensor de la presente invención. La Figura 3 es una vista elevada superior de una porción de cuerpo del electrodo de la Figura 2. La Figura 4 es una vista elevada superior de un sensor montado mostrado en la Figura 2. La Figura 5 ilustra los electrodos en una posición cerrada con una tuerca en la orientación deseada. La Figura 6 ilustra los electrodos en una posición cerrada con la tuerca en una posición volteada. La Figura 7 ilustra los electrodos en una posición cerrada sin tuerca.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 es una vista esquemática de una unidad 10 de pistola de soldadura. La unidad 10 de pistola de soldadura incluye un brazo 12 estacionario inferior que da soporte a un electrodo 13 inferior. Un brazo 14 móvil superior está conectado con el brazo 12 inferior. El brazo 14 superior incluye un electrodo 15 superior. Un accionador 16 mueve el brazo 14 superior desde una posición abierta (mostrada) a una posición cerrada, en la cual los electrodos 13 y 15 quedan en acoplamiento con el objeto 18 a ser soldado, como un panel de cuerpo de un vehículo. Un sujetador como un poste de soldadura o una tuerca se carga sobre uno de los electrodos 13 y 15 y se fuerza hacia el acoplamiento con el objeto 18. La técnica previa ha detectado la presencia y orientación del sujetador dentro de la unidad de pistola de soldadura al detectar la posición del brazo 14 superior, típicamente con el uso de un transductor de desplazamiento como un LVDT. La presente invención utiliza un sensor 20 de posición en el electrodo 13 inferior para detectar la posición y orientación del sujetador desde abajo del objeto 18. La información desde el sensor se envía a un sistema 22 de control del sensor, el cual puede incluir un amplificador 24 y un controlador 26, los cuales procesan la señal en información que se puede utilizar para activar una falla. Mientras que los brazos y los electrodos son referidos en términos de "superior" e "inferior", se debe entender que la unidad 10 de pistola de soldadura y sus componentes pueden orientarse en otra forma diferente a la descrita y aun encontrarse dentro del alcance de la invención. El electrodo 13 inferior se muestra con más detalle en la Figura 2. El electrodo 13 incluye una unidad 30 de alojamiento que tiene un cuerpo 32. El cuerpo 32 tiene un extremo 34 adaptado para ser recibido en el brazo 12 inferior. Una cabeza 36 de soldadura se acopla con el cuerpo 32 opuesta al extremo 34 para aplicar corriente en el objeto 18. La unidad 30 de alojamiento también puede incluir un casco 38 que rodea el cuerpo 32. El cuerpo 32 incluye un orificio 40 (mostrado en la Figura 3), y la cabeza 36 de soldadura incluye una abertura 42 para recibir un perno 44. El cuerpo del perno 44 se aloja dentro del orificio 40 y un primer extremo del perno 46 se extiende a través de la abertura 42. El primer extremo 46 se ahusa en una manera que recibe un sujetador como una tuerca. Sin embargo, se debe entender que la geometría del perno 44 puede modificarse para recibir un poste de soldadura. El perno 44 incluye un segundo extremo 48 opuesto al primer extremo 46 que tiene un reborde 48 para evitar que el perno 44 salga del cuerpo 32. Un resorte 50 de regreso impulsa el perno 44 hacia el electrodo 15 superior. También, se puede utilizar aire presurizado a través del orificio 40 para impulsar el perno 44. Un montaje 52 de sensor se arregla dentro del orificio 40 y se sujeta con el cuerpo 32. El montaje 52 del sensor incluye un orificio 54 para recibir y ubicar el resorte 50, mostrado en la Figura 4. Un cable 58 de fibra óptica, de preferencia de 3 milímetros de diámetro, se suministra dentro de la unidad 30 del alojamiento y se recibe dentro de un orificio 56 del montaje 52 del sensor. Un extremo 60 terminal del cable 58 se arregla cerca del segundo extremo 48 del perno 44. El cable 58 de fibra óptica puede suministrarse dentro del cuerpo a través de un conducto 62 de aire, modificado para recibir un accesorio 63 de aire. De esta manera, el electrodo 13 se puede modificar un poco para recibir el sensor 58 de la presente invención. Sin embargo, se debe entender que el extremo 60 terminal se puede arreglar cerca de otro componente de la pistola de soldadura, el cual esté asociado con el movimiento del perno 44. Esto es, el extremo 60 terminal no necesariamente tiene que estar cerca del perno, pero el extremo 60 terminal rastrea el movimiento del perno 44. Durante la operación, los electrodos 13 y 15 están separados entre sí en una posición abierta para recibir al objeto 18 al cual se le soldará el sujetador. El perno 44 se arregla en una abertura 64 del objeto 18. Un sujetador, tal como una tuerca 66 se coloca sobre el primer extremo 46 del perno 44. El sujetador 66 incluye una cara 68 de soldadura que está en acoplamiento con el objeto 18. La cara 68 de soldadura puede incluir un anillo 70 piloto que ubica la tuerca 66 dentro de la abertura 64. La cara 68 de soldadura también incluye protuberancias 72 que se funden durante el proceso de soldadura para soldar la tuerca 66 con el objeto 18. Un orificio 74 en la tuerca 66 puede incluir características que cooperan con el extremo 46 para ubicar mejor la tuerca 66 con relación al objeto 18. Las características de la cara 68 de soldadura, como el anillo 70 piloto y las protuberancias 72, se sostienen con tolerancias muy estrechas. Las medidas de posición típicamente se toman con los electrodos 13 y 15 cerrados alrededor del objeto 18. La fuerza que se aplica en el objeto 18 durante la medición puede ser menor que la fuerza de soldadura y se puede tomar antes o después de la soldadura para validar el proceso. Al medir la posición del perno 44, que está acoplado con el lado de la cara de soldadura de la tuerca 66, la posición del perno se relacionará más exactamente con la orientación de la tuerca. Dicho de otra forma, las características de la tuerca 66, tal como el espesor de la tuerca no se controlan o se analizan muy estrictamente. Como resultado, la detección de la orientación de la tuerca 66 desde el lado superior del electrodo, como al detectar la posición del brazo superior como en la técnica previa, puede no corresponder con la orientación de la tuerca debido a las grandes tolerancias. El cable 58 de fibra óptica lleva luz que es dirigida desde el extremo 60 terminal hacia el segundo extremo 48. La luz se refleja otra vez desde el segundo extremo 48 de regreso al cable 58 de fibra óptica. La luz reflejada es recibida por el amplificador 24 óptico y genera una señal digital y/o análoga. La señal se envía al controlador 26, el cual procesa la señal para determinar la presencia y orientación de la tuerca 66. El sensor 20 tiene la capacidad de detectar cambios en la distancia 44 del perno para ser tan baja como de 2 mieras. Los electrodos 13 y 15 se mueven juntos alrededor del objeto 18 y la tuerca 66 hacia la posición cerrada. Se aplica presión en la tuerca 66 y en el objeto 18 y se aplica una corriente a través de los electrodos. Las protuberancias 72 se funden en presencia de la alta corriente y suelda la tuerca 66 con el objeto 18. Las Figuras 5, 6 y 7, respectivamente, ilustran una tuerca 66 en una posición deseada, una posición de tuerca volteada, y una posición sin tuerca. El electrodo 18 superior incluye un orificio 76 para recibir una porción del perno 44. Con referencia a la Figura 5, la tuerca 66 se muestra en una posición deseada en la cual la cara 68 de soldadura está adyacente al objeto 18. El objeto 18 tiene un espesor X de material. El perno 44 se desplaza conforme los electrodos 13 y 15 se acercan. En esta posición, el perno 44 se puede desplazar desde el sensor 20 por una distancia K que puede ser de 0.283 cm para una tuerca en particular. El sistema de control del sensor 22 se puede calibrar para indicar la distancia como la orientación correcta de la tuerca. Además, se debe apreciar que los electrodos 13 y 15 se desgastarán con el tiempo, lo cual es predecible, y este desgaste se puede compensar con su período de vida. El desgaste de electrodo para la presente invención es menor que el de la técnica previa, ya que el electrodo se desgasta a aproximadamente 1/10 de la velocidad que el electrodo superior, que es en donde se tomaban las medidas en la técnica previa. Con referencia a la Figura 6, la tuerca está en una posición volteada en la cual la cara 68 de soldadura queda separada del objeto. En esta posición, la tuerca 66 no se puede soldar con el objeto 18, ya que la protuberancia 72 no está acoplada con el objeto. En la posición volteada de la tuerca, el perno 44 se recibe en forma diferente dentro del orificio 74 en la tuerca, de tal modo que la distancia entre el perno 44 y el sensor 20 es una distancia , la cual puede ser de 0.311 cm para la tuerca 66. Como se puede apreciar, la diferencia entre la posición de tuerca deseada y la posición de tuerca volteada es una distancia L relativamente pequeña, de únicamente 0.027 cm. De conformidad con esto, es muy importante que el sensor 22 tenga la capacidad de detectar con exactitud la orientación de la tuerca. Con el uso de las fibras ópticas, que son impermeables a la interferencia de campo magnético generado por la corriente de la pistola de soldadura, se puede detectar una posición exacta del perno. Además, ya que el perno se acopla con la tuerca 66 desde el lado inferior de la tuerca cerca del objeto 18, las variaciones en el espesor de la tuerca no afectarán la exactitud del sensor. El extremo 46 del perno puede acoplar una cámara en el orificio 76, como se muestra en la Figura 2. Cuando la tuerca está volteada, el lado sin la cámara oprimirá el perno 44 más, lo cual hace más fácil detectar la orientación de la tuerca volteada. Con referencia a la Figura 7, se muestra una posición sin tuerca. El perno 44 está separado del sensor 20 una distancia N, que puede ser de 0.886 cm para la tuerca 66. En la actualidad, los electrodos 13 inferiores disponibles se pueden modificar para adaptar el sensor 20 de la presente invención. El sensor 20 tiene las ventajas de estar contenido dentro del electrodo 13, en donde queda protegido de un ambiente de soldadura. El sensor 20 tolera hasta cierto punto la contaminación. Aunque el sensor 20 de la presente invención se describe en términos de un sensor óptico, se debe entender que se pueden utilizar sensores convencionales, como un LVDT para detectar la posición del perno, sin embargo, los sensores ópticos tienen las ventajas antes descritas. La invención ha sido descrita en una manera ilustrativa, y se debe entender que la terminología utilizada tiene la intención de estar dentro de la naturaleza de las palabras de descripción, en lugar de considerarse limitantes. Será evidente que se pueden llevar a cabo modificaciones y variaciones de la presente invención a la luz de las enseñanzas anteriores. Por lo tanto, se debe entender que la presente invención se puede practicar de otras formas que también estarán dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de soldadura para soldar un sujetador con un objeto, la unidad está caracterizado porque comprende: una pistola de soldadura que tiene un primer y segundo electrodos que se pueden mover uno con relación al otro entre una posición abierta y una posición cerrada, el primer electrodo incluye una unidad de alojamiento; un perno recibido en la unidad de alojamiento y que se puede mover en la posición cerrada entre una posición deseada del sujetador y una posición volteada del sujetador, y una posición sin sujetador; un sensor óptico que tiene un extremo terminal separado del perno que dirige la luz sobre el mismo, el extremo terminal recibe la luz reflejada desde el perno; y un sistema de control del sensor que procesa la luz reflejada en una señal correspondiente a una de las posiciones del sujetador, la de sujetador volteado, la posición sin sujetador o la posición deseada del sujetador.

2. La unidad de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el perno incluye un primer extremo adaptado para recibir el sujetador para soldarse con un objeto metálico, y un segundo extremo opuesto al primer extremo con el extremo terminal del sensor óptico cerca del segundo extremo.

3. La unidad de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque incluye un resorte que impulsa el perno hacia el segundo electrodo.

4. La unidad de soldadura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el extremo terminal del sensor óptico está dispuesto dentro del resorte cerca de un extremo del perno.

5. La unidad de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el primer electrodo es un electrodo estacionario inferior con un accionador que mueve el segundo electrodo hacia el primer electrodo hacia una posición cerrada.

6. Un electrodo para una unidad de soldadura de resistencia, caracterizado porque comprende: una unidad de alojamiento que tiene un extremo adaptado para ser recibido en una pistola de soldadura; una cabeza de soldadura sostenida en la unidad de alojamiento opuesta al extremo con una abertura extendida a través de la cabeza de soldadura; un perno recibido en la unidad de alojamiento con una porción extendida a través de la abertura adaptada para recibir un sujetador, con el perno que se puede mover entre la posición deseada del sujetador, la posición volteada del sujetador y la posición sin sujetador; y un sensor óptico arreglado en el alojamiento, el cual tiene un extremo terminal separado del perno que dirige la luz sobre el mismo, el extremo terminal recibe la luz reflejada desde el perno correspondiente a una de las posiciones deseadas del sujetador, la posición volteada o la posición sin sujetador.

7. La unidad de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de alojamiento incluye un cuerpo que incluye el extremo con un orificio en el cuerpo que tiene el perno por lo menos dispuesto parcialmente en el mismo con la cabeza de soldadura asegurada al cuerpo.

8. El electrodo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque incluye un montaje de sensor que da soporte al sensor óptico y está arreglado dentro del orificio y asegurado con el cuerpo.

9. El electrodo de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el perno incluye un primer extremo adaptado para recibir el sujetador para soldar el objeto metálico, y un segundo extremo opuesto al primer extremo con el extremo terminal del sensor óptico cerca del segundo extremo.

10. El electrodo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque incluye un resorte arreglado entre el extremo del perno y el montaje del sensor, el cual impulsa el extremo del perno hacia la cabeza de soldadura.

11. Un método para soldar con resistencia un sujetador caracterizado porque comprende los pasos de: a) cargar un sujetador en un perno; b) cerrar los electrodos de la pistola de soldadura opuestos alrededor del objeto; c) desplazar el perno; y d) medir el componente de pistola de soldadura asociado con el movimiento del perno.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque incluye dirigir la luz sobre el componente de la pistola de soldadura asociado con el movimiento del perno y medir la luz reflejada desde el componente para determinar el desplazamiento del perno.

13. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el componente de la pistola de soldadura es el perno.

14. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque antes del paso a) incluye el paso de insertar el perno dentro de una abertura en el objeto.

15. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque incluye el paso de indicar una posición deseada de tuerca, una posición de tuerca volteada y una posición sin tuerca para el desplazamiento del perno.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque incluye el paso de generar una falla en la pistola de soldadura para la posición de tuerca volteada y la posición sin tuerca.

17. La unidad de soldadura de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el sujetador es una tuerca que tiene una abertura con el primer extremo adaptado para estar dispuesto en la abertura.

18. El electrodo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el sujetador es una tuerca que tiene una abertura con un primer extremo adaptado para estar dispuesto en la abertura.

19. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el sujetador es una tuerca con una abertura que tiene un extremo de perno ahusado dispuesto en la abertura en las posiciones deseadas de tuerca y de tuerca volteada.