BR102017023715B1

BR102017023715B1 - Cabeça de soldagem por resistência elétrica com eletrodos localizados no mesmo lado

Info

Publication number: BR102017023715B1
Application number: BR102017023715-0A
Authority: BR
Inventors: Massimo Gattabria; Cristina De Chirico; Carmelo Marsicovetere; Mauro Maestri; Giovanni Di Stefano
Original assignee: Comau S.P.A.
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2022-08-23
Also published as: RU2741430C1; JP2018134681A; JP7036337B2; US20180236594A1; BR102017023715A2; EP3366409A1; PL3366409T3; CA2983743A1; CN108465928A; MX2017014479A; PT3366409T; CN108465928B; RS59305B1; EP3366409B1; ES2749573T3; US10695859B2

Abstract

CABEÇA DE SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA ELÉTRICA COM ELETRODOS LOCALIZADOS NO MESMO LADO. É descrita uma cabeça de soldagem por resistência elétrica (T) com eletrodos localizados no mesmo lado, que compreende uma estrutura de suporte (1), um transformador elétrico (2), um eletrodo terra (3) e um eletrodo de soldagem (4). O eletrodo terra (3) e o eletrodo de soldagem (4) têm eixos principais respectivos paralelos a e espaçados entre si e os eletrodos (3, 4) são montados de forma móvel com relação à estrutura de suporte (1) ao longo dos eixos principais respectivos. Um dispositivo elástico (20) é disposto operativamente entre o eletrodo terra (3) e a estrutura de suporte (1) e um dispositivo de detecção (21) para detecção da carga do dispositivo elástico (20) é associado ao dispositivo elástico (20). A cabeça (T) compreende também uma ou mais unidades eletrônicas (E) para controlar o robô (R) que carrega a cabeça (T) e para controlar a cabeça de soldagem (T), em que uma ou mais unidades de controle eletrônico (E) são configuradas para controlar o movimento do robô para mover uma porção extrema do eletrodo terra (3) em contato com um componente a ser soldado. Uma ou mais unidades de controle eletrônico acima mencionadas (E) são também configuradas para causar aumento da carga do dispositivo elástico (20) até (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se ao campo das cabeças de soldagem por resistência elétrica com eletrodos localizados no mesmo lado, em particular do tipo compreendendo: - uma estrutura de suporte, dotada de um flange de conexão para conexão com um punho de um robô articulado, - um transformador elétrico, carregado pela estrutura de suporte, tendo dois polos de entrada para conexão com cabos de fornecimento elétrico da cabeça e tendo dois polos de saída, - um eletrodo terra e um eletrodo de soldagem carregados pela estrutura de suporte e eletricamente conectados aos dois polos de saída do transformador elétrico, - em que o eletrodo terra e o eletrodo de soldagem têm eixos principais respectivos paralelos a e espaçados entre si e os eletrodos são montados de forma móvel com relação à estrutura de suporte ao longo dos eixos principais respectivos, - um acionador eletricamente operado para acionar um movimento do eletrodo de soldagem com relação à estrutura de suporte ao longo do eixo principal respectivo.

[0002] Uma cabeça de soldagem tendo essas características é descrita, por exemplo, no documento US 2012 006 78 51 A1.

[0003] Cabeças de soldagem do tipo indicado acima são, por exemplo, usadas para soldar estruturas de veículo a motor, ao passo que pistolas de soldagem convencionais não são usáveis porque um dos dois eletrodos da pistola de soldagem não é adaptada para atingir uma área a ser soldada e/ou ao passo que se prefere evitar empurrar um eletrodo de soldagem sobre uma superfície da estrutura do veículo a motor o que então resulta evidente no veículo a motor final.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0004] O objetivo da presente invenção é fornecer uma cabeça de soldagem do tipo indicado acima que assegura boa qualidade de soldagem, com controle confiável e simples da pressão com a qual os eletrodos de soldagem são aplicados nos componentes a serem soldados.

[0005] Um objetivo adicional da invenção é fornecer uma cabeça de soldagem do tipo indicado acima que tenha dimensões compactas, para resultar particularmente eficaz em executar soldagem em componentes com formato e dimensão diferentes, sendo adaptada para atingir facilmente também áreas com pouco acesso.

[0006] Um objetivo adicional da invenção é realizar uma cabeça de soldagem do tipo indicado acima que possa ser fácil e rapidamente adaptável a aplicações diferentes.

[0007] Ainda um objetivo adicional da invenção é assegurar um contato elétrico suficiente e correto entre o eletrodo terra e o respectivo componente a ser soldado em qualquer condição operativa.

[0008] Um objetivo adicional da invenção é garantir que cabos e/ou tubos associados à cabeça sejam sem risco de interferência com corpos não relacionados durante o uso do robô ao qual a cabeça é associada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] Em vista de obter os objetivos acima mencionados, a invenção tem como tema uma cabeça de soldagem do tipo indicado no início da presente descrição e adicionalmente caracterizado em que a cabeça compreende também: - um dispositivo elástico que é disposto operativamente entre o eletrodo terra e a estrutura de suporte, - um dispositivo de detecção para detecção de uma carga do dispositivo elástico, - uma ou mais unidades eletrônicas para controlar o robô que carrega a cabeça e para controlar a cabeça de soldagem, em que uma ou mais unidades de controle eletrônicas são configuradas para: - controlar movimento do robô para mover uma porção extrema do eletrodo terra em contato com um componente a ser soldado, enquanto mantém o eletrodo de soldagem em uma posição retraída com relação ao eletrodo terra, - continuar a controlar o movimento do robô para empurrar a porção extrema do eletrodo terra em contato com o componente a ser soldado, causando um aumento da carga do dispositivo elástico até parar o movimento do robô quando a carga do dispositivo elástico atinge um valor limite predeterminado, - após a parada do movimento do robô, acionar o acionador para avançar o eletrodo de soldagem através de um comprimento predeterminado, até atingir uma posição predeterminada com relação à estrutura de suporte, - após atingir a posição predeterminada do eletrodo de soldagem, continuar a acionar o acionador para empurrar uma porção extrema do eletrodo de soldagem em contato com o componente a ser soldado, de modo a aumentar a força com a qual o acionador empurra o eletrodo de soldagem em contato com o componente até atingir um valor predeterminado da força, - após atingir o valor predeterminado da força, fornecer corrente elétrica aos eletrodos por meio do transformador elétrico para executar uma soldagem elétrica de resistência sobre o componente.

[0010] Graças a essas características, a cabeça de soldagem de acordo com a invenção é adaptada para assegurar uma boa qualidade da soldagem, com um controle confiável e simples da pressão pelo que os eletrodos de soldagem são aplicados nos componentes a serem soldados, em cada fase do procedimento de soldagem.

[0011] De acordo com uma característica adicional da invenção, a distância entre os eixos principais do eletrodo terra e do eletrodo de soldagem é ajustável. Essa característica permite que a cabeça de soldagem seja facilmente adaptável a aplicações diferentes que exibem uma distância diferente entre os eletrodos.

[0012] Em uma modalidade exemplificadora, o ajuste é obtido porque o eletrodo terra é montado de forma deslizável em um corpo auxiliar de suporte que é montado na estrutura de suporte da cabeça em uma posição ajustável ao longo de uma direção que é perpendicular ao eixo principal do eletrodo terra, por exemplo, por meio de parafusos de bloqueio nas fendas respectivas.

[0013] De acordo com uma característica relevante adicional da invenção, o eletrodo terra compreende um elemento de suporte de carga de material eletricamente condutivo tendo um nariz frontal com uma superfície extrema arredondada a qual acima um elemento de contato é retido e situado, que define uma superfície frontal arredondada de contato com um componente a ser soldado, o elemento de contato sendo relativamente deformável de modo a reclinar-se sobre o componente, aumentando a superfície de contato, quando o eletrodo terra é empurrado para contato com o componente a ser soldado.

[0014] Em uma modalidade preferida da invenção, o elemento de suporte de carga é um elemento de transporte de trança e o elemento de contato é uma trança com uma ou mais camadas de fios eletricamente condutivos que são torcidos entre si.

[0015] Graças a essa característica um aperfeiçoamento adicional na qualidade de soldagem é obtido, em qualquer condição operativa e para qualquer aplicação, porque o eletrodo terra é capaz de ser adaptável a configurações de superfície diferentes de componentes a serem soldados.

[0016] O elemento de transporte de trança tem uma face traseira que carrega, com a interposição de um elemento eletricamente isolante, uma coluna para acionar movimento de deslizamento do eletrodo terra, a coluna sendo deslizavelmente montada em uma cavidade do corpo auxiliar de suporte.

[0017] A face traseira do elemento de transporte de trança suporta, com a interposição de um ou mais elementos eletricamente isolantes, um pino anti-rotação auxiliar para acionar movimento de deslizamento do eletrodo terra, que é deslizavelmente montado em uma cavidade do corpo auxiliar de suporte que é paralelo a e espaçado a partir da cavidade em que a coluna de acionamento acima mencionada é deslizável.

[0018] De acordo com uma característica preferida adicional da invenção, os polos de saída do transformador são fornecidos em paredes diferentes do corpo do transformador e os polos de saída são eletricamente conectados a eletrodos respectivos por meio de um conjunto de tiras que são elasticamente deformáveis e que conduzem corrente elétrica. Na configuração ilustrada nos desenhos, o eletrodo de soldagem é conectado a um dos dois polos de saída por meio de uma primeira tira tendo uma configuração geral no formato de U. de outro modo, o eletrodo terra é conectado a um dos polos de saída do transformador por meio de: - uma segunda tira tendo uma configuração geral no formato de S conectada em uma primeira extremidade ao polo de saída e em uma segunda extremidade à estrutura de suporte da cabeça; - uma terceira tira tendo uma configuração geral no formato de S conectada em uma primeira extremidade da estrutura de suporte da cabeça e em uma segunda extremidade a uma porção periférica do elemento de transporte de trança do eletrodo terra. Desse modo, a corrente elétrica gerada pelo transformador é transmitida a partir do polo de saída para o eletrodo terra através da segunda tira, estrutura de suporte e terceira tira.

[0019] Graças a essa estrutura e disposição, é possível obter uma configuração de cabeça que é muito compacta e substancialmente achatada ao longo da direção perpendicular a um plano contendo os eixos de eletrodo.

[0020] Para aumentar adicionalmente essa vantagem, na modalidade preferida, a estrutura de suporte da cabeça compreende duas placas de aço, que são paralelas a, espaçadas a partir de e conectadas rigidamente entre si e que são também paralelas ao plano geral definido pelos dois eletrodos. O transformador é montado entre as placas. O flange de conexão para conexão com o robô tem uma configuração geral no formato de U, com uma placa extrema tendo uma passagem para tubos e cabos para conexão entre o robô e a cabeça, e duas asas paralelas que são respectivamente aparafusadas nas placas da estrutura de suporte de carga, de tal modo que os tubos e cabos para conexão entre o robô e a cabeça não sejam expostos ao ambiente externo e sejam protegidos do risco de interferência com outros corpos. Para essa finalidade, a cabeça de acordo com a presente invenção é preferivelmente associada a um robô do tipo compreendendo uma estrutura de base, um punho articulado do robô e uma cadeia de elementos de robô que são mutuamente articulados e que conectam a estrutura de base ao punho do robô, em que através dessa cadeia de elementos de robô mutuamente articulados e através do punho de robô é definida uma passagem interna contínua em que são formados um ou mais cabos e/ou tubos para o fornecimento elétrico e/ou para o fornecimento de fluido à cabeça de soldagem. Um robô desse tipo é, por exemplo, descrito e ilustrado no documento US 8 006 586 B2 que é propriedade do mesmo requerente.

[0021] Naturalmente, a cabeça de soldagem de acordo com a invenção pode ser usada em qualquer caso com um robô de um tipo tradicional ou com um robô de qualquer tipo diferente do que é aqui acima mencionado.

[0022] Além disso, a presente invenção também é dirigida a um método para executar uma soldagem elétrica de resistência em um componente a ser soldado como indicado na reivindicação 23 em anexo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES DIFERENTES

[0023] Características e vantagens adicionais da invenção surgirão a partir da descrição seguinte com referência aos desenhos em anexo, que são fornecidos simplesmente como exemplo não limitador, em que:

[0024] A figura 1 mostra uma vista parcialmente em seção transversal lateral diagramática de um robô no qual a cabeça de soldagem da invenção é montada;

[0025] A figura 2 é uma vista em perspectiva de uma modalidade preferida da cabeça de soldagem de acordo com a presente invenção em que sua caixa externa foi removida;

[0026] A figura 3 mostra uma vista frontal da cabeça de soldagem da figura 1 com a caixa externa;

[0027] A figura 4 é uma vista parcialmente em seção transversal da cabeça da figura 1 de acordo com um plano que é paralelo ao eixo longitudinal da cabeça;

[0028] A figura 5 é uma vista em escala ampliada de alguns detalhes da figura 3;

[0029] A figura 6 é uma vista detalhada da cabeça das figuras anteriores ilustrada durante uma fase operativa de soldagem de um componente;

[0030] A figura 7 é uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade da cabeça de soldagem de acordo com a presente invenção na qual sua caixa externa foi removida; e

[0031] A figura 8 mostra uma vista diagramática do circuito de resfriamento da cabeça de acordo com a presente invenção.

[0032] Na descrição a seguir muitos detalhes específicos são ilustrados para uma compreensão em profundidade das modalidades. As modalidades podem ser fornecidas sem um ou mais detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes ou materiais, etc. Em outros casos, estruturas, materiais ou operações conhecidas não são ilustrados ou descritos em detalhe para evitar falta de clareza de muitos aspectos das modalidades. Além disso, as referências aqui usadas são somente por conveniência e não definem o escopo de proteção das modalidades.

[0033] Nos desenhos em anexo, referência T designa em geral uma modalidade preferida de uma cabeça de soldagem com eletrodos localizados no mesmo lado, de acordo com a presente invenção. Em particular com referência à vista em perspectiva da figura 2, a cabeça T tem uma estrutura de suporte 1 de material metálico, à cuja extremidade superior é conectado um flange de conexão 11 servindo para conectar o flange de um punho de um robô R (figura 1) à cabeça de soldagem T. O flange 11 compreende uma parede extrema 111 destinada a ser conectada ao flange do robô R e duas asas 110 dispostas paralelas a e espaçadas entre si e que estão perpendicularmente se projetando a partir da parede extrema 111. A cabeça de soldagem T de acordo com a invenção é adaptada para ser usada com um robô de qualquer tipo conhecido e convencional, em que a cabeça é adaptada para ser rapidamente conectada ao punho do robô e é dotada de seus cabos e tubos de fornecimento que são conectados aos cabos e tubos do robô. Além disso, também é possível fornecer tubos e cabos do robô que se projetam a partir do punho do robô e que continuam sem interrupção até encaixes de conexão fornecidos no transformador da cabeça de soldagem.

[0034] Na extremidade oposta da cabeça T com relação ao flange acima mencionado 11, um eletrodo terra 3 e um eletrodo de soldagem 4 são conectados à estrutura 1 e são localizados no mesmo lado da estrutura 1. Os detalhes em relação aos dois eletrodos são descritos a seguir na presente descrição.

[0035] Como ilustrado na vista frontal da figura 3, a estrutura de suporte 1 da cabeça T é encerrada no interior de uma caixa externa 9 constituída por duas meia- conchas laterais 90 acopladas entre si, tendo paredes principais paralelas ao plano geral definidas pela estrutura de suporte da cabeça T. cada parede principal das duas meia-conchas 90 tem uma pluralidade de elementos de bloqueio de tirante 91 que são adaptados para facilmente remover as duas meia-conchas 90 caso operações de manutenção na cabeça T necessitem ser feitas.

[0036] Em particular com referência à vista em perspectiva da figura 2 que mostra a cabeça T sem a caixa externa 9, a estrutura de suporte 1 da cabeça T compreende duas placas de aço 10 paralelas a e espaçadas entre si, que são rigidamente conectadas uma à outra e que são também paralelas ao plano geral definido pelos dois eletrodos 3, 4. As duas placas de aço 10 são dotadas de uma pluralidade de furos de iluminação 100. Em proximidade das porções inferiores das placas 10 que são opostas ao flange 11, um suporte 101 é montado, definindo uma passagem 101A em que uma haste 120 de um acionador 12 é acionada, o acionador 12 controla a posição do eletrodo de soldagem 4 ao longo de seu eixo principal. O acionador 12 pode ser, por exemplo, um acionador eletricamente operado com a haste 120 axialmente acionada por um motor elétrico, por meio de um sistema de parafuso e porca, como descrito melhor a seguir. O corpo do acionador é montado entre as duas placas 10 da estrutura de suporte 1 da cabeça T.

[0037] Ainda com referência à figura 2, entre as duas placas de aço 10, em suas extremidades opostas com relação ao flange 11, um segundo corpo metálico 26 também é montado, tendo uma configuração geral no formato de L e tendo uma pluralidade de furos 150 para permitir a passagem de cabos e tubos necessários para funcionamento da cabeça T. uma porção superior do corpo metálico 26 é disposto entre duas paredes opostas 101B do suporte 101, enquanto uma porção inferior se projeta abaixo do suporte 101. Em particular com referência à vista em seção transversal da figura 3, um corpo auxiliar de suporte 15 é montado no corpo metálico 26 em uma extremidade de sua porção que se projeta a partir do suporte 101. O corpo auxiliar de suporte 15 é montado de modo deslizável em relação ao corpo metálico 26 e assim em relação à estrutura de suporte 1, ao longo de uma direção que é perpendicular ao eixo principal do eletrodo de soldagem. Os modos operativos de deslocamento ao longo de tal direção são adicionalmente indicados a seguir na presente descrição.

[0038] Como anteriormente descrito, em uma extremidade da cabeça T há o eletrodo de soldagem 4 e o eletrodo terra 3, que são localizados no mesmo lado da cabeça T. de acordo com uma característica essencial da invenção, a cabeça T compreende um dispositivo elástico 20 operativamente disposto entre o eletrodo terra 3 e a estrutura de suporte 1. Na modalidade ilustrada nos desenhos, o dispositivo elástico 20 é uma mola, porém pode ser fornecido também em qualquer outro modo conhecido como na modalidade de um acionador elétrico ou pneumático ou com outros tipos de meio de mola. A seguir na presente descrição o dispositivo elástico será mencionado na modalidade de uma mola.

[0039] A cabeça T compreende também um dispositivo de detecção 21 da carga da mola 20. Na modalidade da invenção ilustrada nos desenhos 1-6, o dispositivo de detecção 21, para detecção de uma carga da mola 20, é um sensor adaptado para enviar um sinal elétrico para uma ou mais unidades eletrônicas E que é indicativo da carga da mola 20. Em qualquer caso, o dispositivo de detecção 21 da carga da mola 20 pode ser realizado em outros modos conhecidos, por exemplo, pode ser um dispositivo com controle visual de um operador pode meio de um indicador P1 associado a uma escala graduada P2 (figura 7). Em particular com referência à vista em escala ampliada da figura 5, o eletrodo terra 3 compreende um elemento de suporte de carga 30 de material eletricamente condutivo, tendo um nariz frontal 30B com uma superfície extrema arredondada acima da qual um elemento de contato 22 é situado e retido, o elemento de contato 22 define uma superfície frontal arredondada em contato com o componente a ser soldado. O elemento de contato 22 é relativamente deformável, de modo a reclinar-se sobre o componente, assim aumentando a superfície de contato quando o eletrodo terra 3 é empurrado em contato com o componente a ser soldado. Na modalidade da invenção mostrada nos desenhos, o elemento de suporte de carga é um elemento de transporte de trança 30 e o elemento de contato é uma trança 22. A trança 22 na modalidade aqui ilustrada tem mais camadas de fios eletricamente condutivos torcidos entre si, assim definindo uma superfície frontal arredondada para contato com o componente a ser soldado. A trança 22 é relativamente deformável na direção de sua espessura, de modo a ser reclinado sobre o componente, aumentando a superfície de contato, quando o eletrodo terra 3 está em contato com o componente. Na modalidade aqui ilustrada, a trança 22 é retida no nariz frontal 30B do elemento de transporte de trança 30 por meio de uma cavilha 30C que passa através de um furo formado no nariz frontal 30B (figura 5). O elemento de transporte de trança 30 tem uma face traseira localizada na parte oposta com relação ao nariz frontal 30B que carrega, com a interposição de um elemento eletricamente isolante 24, uma coluna 17 para acionar movimento de deslizamento do eletrodo terra 3, a coluna sendo deslizavelmente montada em uma cavidade 170 do corpo de suporte auxiliar 15. A coluna de acionamento 17 compreende um corpo tipo bucha 171 que tem uma superfície externa deslizavelmente montada na cavidade 170 e uma superfície interna deslizavelmente montada acima de um pino de acionamento 171 que é conectada rigidamente ao corpo de suporte auxiliar 15.

[0040] Na modalidade aqui ilustrada, a mola 20 tem a forma de uma mola helicoidal única localizada no corpo tipo bucha 171 entre uma extremidade do pino de acionamento 172 e um elemento inferior 173 que é conectado rigidamente ao elemento de transporte de trança 30 com a interposição do elemento eletricamente isolante 25. Ainda com referência à figura 5, o sensor de força 21 é disposto entre a mola 20 e o elemento inferior 173.

[0041] Ainda com referência à vista em escala ampliada da figura 5, a face traseira do elemento de transporte de trança 30 carrega, com a interposição de um ou mais elementos eletricamente isolantes 24, um pino anti-rotação auxiliar 23 para acionar movimento de deslizamento do eletrodo terra 3. O pino anti-rotação 23 é montado deslizavelmente em uma cavidade 230 do corpo de suporte auxiliar 15, no qual a cavidade 230 é paralela a e espaçada da cavidade 170 em que a coluna de acionamento 17 é montada de forma deslizável. Graças ao pino auxiliar 23, a cabeça T é fornecida sem oscilações não pretendidas do eletrodo terra 3 em torno do eixo da cavidade 170, que poderia ser a causa de soldagem não executada bem.

[0042] De acordo com uma característica essencial da cabeça de soldagem T, um transformador elétrico 2 é carregado pela estrutura de suporte 1, (vista em seção transversal da figura 4), o transformador tendo dois polos de entrada para conexão de cabos de fornecimento elétrico da cabeça T (não ilustrados nos desenhos) e dois polos de saída 5, 6. Os dois polos de saída 5,6 do transformador 2 são fornecidos em paredes diferentes do corpo do transformador 2 e são eletricamente conectados a eletrodos respectivos 3, 4 por meio de um conjunto de tiras 13, 14, 16 que são elasticamente deformáveis.

[0043] Na modalidade ilustrada nos desenhos, o polo 5 é fornecido em uma parede frontal do transformador 2, enquanto o polo 6 é fornecido em uma parede extrema inferior do transformador 2. O eletrodo de soldagem 4 é conectado ao polo de saída 6 por meio de uma primeira tira 13 tendo uma configuração geral no formato de U. o eletrodo terra 3 é de outro modo conectado ao polo de saída 5 do transformador 2 por meio de: - uma segunda tira 14 tendo uma configuração geral no formato de S conectada em uma primeira extremidade ao polo de saída 5 e em uma segunda extremidade do segundo corpo metálico 26 da estrutura de suporte 1, e - uma terceira tira 16 tendo uma configuração geral no formato de S conectada em uma primeira extremidade do segundo corpo metálico 26 à estrutura de suporte 1 e conectada na segunda extremidade a uma porção periférica do elemento de transporte de trança 30 por meio de uma cavilha 30A.

[0044] Como uma consequência para a estrutura acima descrita, a corrente elétrica gerada a partir do transformador 2 é transmitida do polo 5 para o eletrodo terra 3 através da segunda tira 14, o corpo metálico 26 e a terceira tira 16 e similarmente, a partir do polo 6 para o eletrodo de soldagem 4 através da primeira tira 13.

[0045] Para evitar que a corrente elétrica que é gerada do transformador 2 possa ser conduzida através dos elementos da cabeça T, ou porção de tais elementos, que não necessitam passagem de corrente, com referência 24 são indicados elementos isolantes (buchas) adaptados para isolar componentes da cabeça T a partir da passagem de corrente elétrica (figura 5). Em particular, buchas de isolamento 24 são dispostas entre o pino anti-rotação 23 e o corpo auxiliar 15 na cavidade de suporte 230, entre o pino anti-rotação 23 e o elemento de transporte de trança 30 e como anteriormente dito entre o elemento de transporte de trança 30 e a coluna de acionamento 17.

[0046] A seguir na presente descrição serão descritos detalhes estruturais e funcionais da cabeça T para fornecer movimento dos dois eletrodos 3, 4.

[0047] Como anteriormente descrito, o eletrodo terra 3 e o eletrodo de soldagem 4 têm respectivos eixos principais que são paralelos a e espaçados entre si e que são montados de modo móvel em relação à estrutura de suporte 1 ao longo dos eixos principais respectivos. O eletrodo de soldagem 4 é movido pelo acionador eletricamente operado 12 que é montado entre as duas placas 10 da estrutura de suporte 1. A esse respeito, o motor elétrico do acionador 12 aciona um braço móvel 120 que causa movimento do eletrodo de soldagem 4 em relação à estrutura de suporte 1 ao longo do eixo principal respectivo. Na modalidade ilustrada nos desenhos, o braço móvel 120 passa em um furo 101A formado em uma porção extrema do suporte metálico trapezoidal 101 montado entre as duas placas 10 da estrutura 1.

[0048] O acionador 12 é de um tipo conhecido compreendendo, por exemplo, um motor elétrico, um redutor e uma porca que é colocada em rotação pelo motor elétrico por meio do redutor. A rotação da porca causa um movimento linear de um parafuso que é aparafusado dentro da porca, esse parafuso sendo conectado à haste do acionador 12. Os componentes do acionador 12 não são ilustrados nos desenhos em anexo porque, como dito anteriormente, tal acionador pode ser fornecido de acordo com qualquer configuração conhecida e porque a remoção de tais detalhes a partir dos desenhos torna os últimos menos compreensíveis.

[0049] Uma ou mais unidades eletrônicas são fornecidas para controlar o robô e a cabeça (figura 1 mostrada a unidade E para controlar o robô). A unidade de controle eletrônico da cabeça pode ser uma unidade autônoma ou pode ser integrada na unidade E para controlar o robô.

[0050] Um exemplo de aplicação que mostra o movimento vertical do eletrodo de soldagem 4 é ilustrado na vista em escala ampliada da figura 6. Nessa figura com referência I é indicado um elemento de suporte, que é localizado abaixo de um primeiro elemento de folha II e abaixo um segundo elemento de folha III que têm de ser soldados entre si.

[0051] A unidade de controle elétrico do robô é configurada para controlar movimento do robô R para mover uma porção extrema do eletrodo terra 3 em contato com o primeiro elemento de folha II em uma porção que é adjacente a uma porção do segundo elemento de folha III, mantendo o eletrodo de soldagem 4 em uma posição retraída em relação ao eletrodo terra 3. A unidade eletrônica E também é configurada para continuar a controlar movimento do robô R de modo a empurrar a porção extrema do eletrodo terra 3 que carrega a trança 22 em contato com o segundo elemento de folha III em uma porção do mesmo adjacente somente ao elemento de suporte I, desse modo causando um aumento da carga da mola 20 associada ao eletrodo terra 3, até parar o movimento do robô R quando a carga da mola 20 atinge um valor limite predeterminado.

[0052] Após a parada do movimento do robô R, a unidade de controle eletrônico da cabeça (que no exemplo ilustrado é integrada na unidade E) também é configurada para acionar o motor elétrico do acionador 12 para avançar o eletrodo de soldagem 4 através de uma distância predeterminada, até atingir uma posição predeterminada em relação à estrutura de suporte 1 (vide a posição indicada com linha pontilhada na figura 6). Após atingir a posição predeterminada do eletrodo de soldagem 4, a unidade eletrônica E é configurada para continuar a acionar o acionador 12 para empurrar uma porção extrema do eletrodo de soldagem 4 em contato com o primeiro elemento de folha II na porção acima mencionada que é adjacente a uma porção do segundo elemento de folha III, até atingir um valor predeterminado da força que é então mantido substancialmente constante (por meio de um controle da absorção elétrica do motor elétrico do acionador 12) ou alternativamente que é então modulado de acordo com qualquer critério desejado.

[0053] Finalmente, a unidade eletrônica E é configurada para fornecer corrente elétrica ao eletrodo de soldagem 4 por meio do transformador elétrico 2 para executar uma soldagem por resistência elétrica nas duas porções de folha a serem soldadas. Assim, a corrente elétrica passa de um dos polos de saída do transformador 2 para o eletrodo de soldagem 4, a partir do eletrodo de soldagem 4 para os elementos de folha II, III e desses para o outro polo de saída do transformador 2, passando através do segundo elemento de folha III e eletrodo terra 3 que está em contato com o mesmo.

[0054] Na presente descrição e nas reivindicações a seguir, a expressão “eletrodo terra” é usada com referência a um eletrodo, entretanto, é moldado e formado, através do qual o circuito elétrico é fechado, permitindo retorno do fluxo de corrente em direção ao transformador. Em uma modalidade específica da cabeça T ilustrada na vista em perspectiva da figura 7, o eletrodo terra 3 é um eletrodo similar a um eletrodo de uma pistola de soldagem convencional.

[0055] Entretanto, não é excluído o caso no qual, em uma cabeça de soldagem configurada como aqui indicado, funcionamento como aqui descrito do eletrodo de soldagem e do eletrodo terra é invertido, por exemplo, inverter suas posições com relação às folhas a serem soldadas (acionando uma rotação de 180° da cabeça T) e/ou invertendo suas polaridades.

[0056] Graças à configuração da unidade eletrônica E e às caraterísticas estruturais da cabeça acima descrita, a cabeça de soldagem T de acordo com a presente invenção é adaptada para executar em um modo eficaz soldagem em componentes de dimensões e formato diferentes, sendo capaz também de facilmente atingir áreas que são de difícil acesso, graças à configuração compacta, e também assegurar ao mesmo tempo um controle simples e confiável da qualidade de soldagem.

[0057] Para melhorar adicionalmente a versatilidade da cabeça T de acordo com a presente invenção, a distância entre os eixos principais do eletrodo terra 3 e o eletrodo de soldagem 4 é ajustável. Para esse escopo, o eletrodo terra 3 é deslizavelmente montado no corpo auxiliar de suporte 15 que é montado na estrutura de suporte 1 em uma posição ajustável ao longo de uma direção que é perpendicular ao eixo principal do eletrodo terra 3. Na modalidade ilustrada nos desenhos e em particular com referência à figura 5, o corpo auxiliar de suporte 15 é montado de forma deslizável em relação à estrutura de suporte 1 ao longo da direção perpendicular acima mencionado por meio de engate de parafusos de bloqueio 151 nas fendas respectivas 152. Na modalidade preferida, o corpo auxiliar de suporte 15 é ajustável ao longo da direção por meio de um ajuste manual. Entretanto, outro acionador (não ilustrado) pode ser fornecido somente para acionar esse deslocamento do corpo auxiliar 15 em relação ao corpo metálico 26 que faz parte da estrutura 1.

[0058] Na cabeça de soldagem do tipo de acordo com a presente invenção, tanto o transformador 2 como os eletrodos 3,4 têm uma refrigeração com um fluido. Por esse motivo, no feixe de cabos e tubos que vêm do robô (não ilustrado nos desenhos) são compreendidos pelo menos um conduto de entrada de refrigerante e pelo menos um conduto de saída de refrigerante.

[0059] Com referência à vista diagramática da figura 8, referências 18, 19 respectivamente indicaram conduto de entrada de refrigerante e conduto de saída de refrigerante. Na modalidade ilustrada na vista diagramática da figura 7, o conduto de entrada orienta refrigerante primeiramente para o circuito de resfriamento (não ilustrado) fornecido no interior do transformador 2. A partir do circuito de resfriamento que é interno ao transformador 2, o refrigerante passa através de dois canais 18A, 18B que são formados no corpo constituindo o polo de saída 6 do transformador 2. Então, o refrigerante é enviado respectivamente para o elemento de transporte de trança 30, para o eletrodo terra 3 e para o eletrodo de soldagem 4. Os condutos de saída 19 passam através de cada eletrodo 3, 4 no interior do robô, sem passar através do transformador 2.

[0060] Os condutos de refrigerante 18, 19 são fornecidos especificamente para resfriamento por meio de refrigerante tanto do eletrodo de soldagem como do eletrodo terra. Essa característica fornece a vantagem de fornecer uma cabeça de soldagem adaptada para executar múltiplas soldagem em partes com ciclo de tempo de execução alto (típico para partes de soldagem de estruturas de veículo a motor) evitando problemas de superaquecimento que podem afetar eletrodos em que o resfriamento é fornecido somente por meio de ar (mesmo se uma trança for fornecida para um eletrodo terra.)

[0061] Como anteriormente dito, a cabeça de soldagem de acordo com a presente invenção é adaptada para ser usada em um robô de qualquer tipo convencional e conhecido, em que a cabeça é adaptada para ser conectada em um modo rápido ao punho do robô e é dotada de seus cabos e tubos de fornecimento que são conectados aos cabos e tubos do robô.

[0062] Naturalmente, embora o princípio da invenção permaneça igual, os detalhes de construção e as modalidades podem variar amplamente com relação ao que foi descrito e ilustrado simplesmente por meio de exemplo, sem se afastar do escopo da presente invenção. Em particular, a cabeça de soldagem de acordo com a invenção é adaptada para ser usada com associação qualquer tipo de robô.

Claims

1. Cabeça de soldagem por resistência elétrica (T) com eletrodos localizados no mesmo lado, compreendendo: - uma estrutura de suporte (1), dotada de um flange de conexão (11) operáveis para conectar com um punho de um robô articulado (R); - um transformador elétrico (2), conectado a estrutura de suporte (1), tendo dois polos de entrada operáveis para conectar a cabos de fornecimento elétrico e tendo dois polos de saída (5,6); - um eletrodo terra (3) e um eletrodo de soldagem (4) conectados a estrutura de suporte e eletricamente conectados aos dois polos de saída (5,6) do transformador elétrico (2), dito o eletrodo terra (3) compreende ainda um elemento de suporte de carga (30) de material eletricamente condutivo, dito elemento de suporte de carga (30) tendo um nariz frontal (30B) com uma superfície extrema arredondada acima da qual um elemento de contato (22) é situado e retido, dito elemento de contato (22) define uma superfície frontal arredondada seletivamente em contato com um componente a ser soldado; - em que dito eletrodo terra (3) e dito eletrodo de soldagem (4) têm eixos principais respectivos paralelos a e espaçados entre si e os eletrodos (3, 4) são montados de forma móvel com relação à estrutura de suporte (1) ao longo dos eixos principais respectivos; - um acionador eletricamente operado (12) conectado a dito eletrodo de soldagem, o acionador operável para mover dito eletrodo de soldagem (4) com relação à estrutura de suporte (1) ao longo do eixo principal respectivo; a cabeça de soldagem (T) caracterizada pelo fato de compreender também: - uma mola (20) que é posicionada disposta entre dito eletrodo terra (3) e dita estrutura de suporte (1); - um dispositivo de detecção (21) operável para detecção de uma carga da mola (20); - uma ou mais unidades eletrônicas (E) para controlar o robô (R) que carrega a cabeça (T) e para controlar a cabeça de soldagem (T), em que uma ou mais unidades de controle eletrônicas (E) são configuradas ainda para: - controlar movimento do robô para mover uma porção extrema do eletrodo terra (3) em contato com o componente a ser soldado, enquanto mantém o eletrodo de soldagem (4) em uma posição retraída com relação ao eletrodo terra (3); - continuar a controlar o movimento do robô para empurrar a porção extrema do eletrodo terra (3) em contato com o componente a ser soldado, causando um aumento da carga da mola (20) até parar o movimento do robô quando a carga da mola (20) atinge um valor limite predeterminado, o dito elemento de contato (22) sendo relativamente deformável, de modo a reclinar-se sobre o componente, aumentando uma superfície de contato definida pela superfície frontal arredondada, quando o eletrodo terra (3) é empurrado em contato com o componente a ser soldado; - após a parada do movimento do robô, acionar o acionador (12) para avançar o eletrodo de soldagem (4) através de um comprimento predeterminado, até atingir uma posição predeterminada com relação à estrutura de suporte (1); - após atingir a posição predeterminada do eletrodo de soldagem (4), continuar a acionar o acionador (12) para empurrar uma porção extrema do eletrodo de soldagem (4) em contato com o componente a ser soldado, de modo a aumentar uma força com a qual o acionador (12) empurra o eletrodo de soldagem (4) em contato com o componente até atingir um valor predeterminado da força; e - após atingir o valor predeterminado da força, fornecer corrente elétrica aos eletrodos (3,4) por meio do transformador elétrico (2) para executar uma soldagem elétrica de resistência sobre o componente.

2. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de detecção (21) da carga compreende um sensor operável para transmitir um sinal elétrico que é indicativo da carga da dita uma ou mais unidades eletrônicas (E).

3. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma distância entre os eixos principais do eletrodo terra (3) e eletrodo de soldagem (4) é ajustável.

4. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo fato de que o elemento de suporte de carga é um elemento de transporte de trança (30) e o elemento de contato é uma trança (22) com uma ou mais camadas de fios eletricamente condutivos que são torcidos entre si.

5. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende uma cavilha (30C) operável para conectar dito elemento de contato ao dito nariz frontal (30B) do elemento de suporte de carga (30), a cavilha (30C) passando através de um furo definido pelo nariz frontal (30B).

6. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda: dito elemento de suporte de carga (30) tem uma face traseira localizada em uma parte oposta ao nariz frontal (30B), dita face traseira carregando uma coluna de acionamento (17) operável para acionar movimento de deslizamento do eletrodo terra (3); e um elemento eletricamente isolante (24) posicionado entre a face traseira e a coluna de acionamento, a coluna de acionamento sendo montada de forma deslizável em uma cavidade (170) definida pelo corpo auxiliar de suporte (15).

7. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a coluna de acionamento (17) compreende um corpo tipo bucha (171) que tem uma superfície externa montada de forma deslizável dentro da cavidade (170) e uma superfície interna montada de forma deslizável em um pino de acionamento (172) que é conectado rigidamente ao corpo de suporte auxiliar (15), a mola (20) compreendendo ainda mola helicoidal posicionada dentro do dito corpo tipo bucha (171) entre o pino de acionamento (172) e um elemento inferior (173) que é conectado rigidamente ao elemento de suporte de carga (30) com a interposição do elemento eletricamente isolante (24), o dispositivo de detecção da carga de mola (21) sendo disposto entre a mola (20) e o elemento inferior (173).

8. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a face traseira do elemento de suporte de carga (30) carrega, com a interposição de um ou mais elementos eletricamente isolantes (24), um pino anti- rotação auxiliar (23) para acionar movimento de deslizamento do eletrodo terra (3), o pino anti-rotação auxiliar (23) sendo montado de forma deslizável em uma cavidade (230) do pino anti-rotação definido pelo corpo de suporte auxiliar (15), a cavidade do pino anti-totação (230) sendo paralela a e espaçada da cavidade (170) na qual a coluna de acionamento (17) desliza, para evitar oscilações do eletrodo terra (3) em torno do eixo da cavidade (170) em que a coluna de acionamento (17) desliza.

9. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda pelo menos um conduto de entrada de refrigerante (18) e pelo menos um conduto de saída de refrigerante (19) posicionado na estrutura de suporte, em que dito pelo menos um conduto de entrada passa através do transformador (2), eletrodo terra (3) e eletrodo de soldagem (4) de modo a resfriar os mesmos com o refrigerante.

10. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que dito pelo menos um conduto de saída (19) passa através do eletrodo terra (3) e eletrodo de soldagem (4) sem passar através do transformador (2).

11. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a estrutura de suporte (1) compreende ainda duas placas de aço (10) paralelas a e espaçadas entre si, ditas duas placas de aço são conectadas rigidamente entre si e paralelas a um plano geral definido pelos dois eletrodos (3, 4); dito transformador é montado entre as duas placas; dito flange de conexão (11) compreende ainda: uma configuração geral em formato de U; uma placa extrema (111) operável a ser conectada ao punho do robô, a placa extrema tendo uma passagem para tubos e cabos para conectar o robô e a cabeça, e duas asas paralelas (110) que são respectivamente conectada a uma das ditas placas (10) de aço da estrutura de suporte (1) da cabeça, de modo que os tubos e cabos para conectar o robô e a cabeça não são expostos ao ambiente externo.

12. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o acionador compreende ainda um corpo montado entre as duas placas (10) de aço da estrutura de suporte da cabeça e uma haste de acionador (120) acionada através de uma passagem (101A) definida por um suporte (101) conectado rigidamente a porções inferiores das duas placas (10) de aço da estrutura de suporte (1) da cabeça.

13. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma caixa externa (9) compreendendo ainda duas meia-conchas laterais (90) acopladas entre si, cada das ditas meia-conchas (90) tendo paredes principais que são paralelas ao plano geral definido pela estrutura de suporte (1), em que cada parede principal das duas meia- conchas (90) tem uma pluralidade de elementos de bloqueio de tirante (91) que são adaptados para desmontagem das duas meia-conchas (90), a estrutura de suporte da cabeça encerrada pela caixa externa.

14. Cabeça de soldagem por resistência elétrica (T) com eletrodos localizados no mesmo lado, compreendendo: - uma estrutura de suporte (1), dotada de um flange de conexão operável para conectar (11) com um punho de um robô articulado (R), - um transformador elétrico (2), conectado a estrutura de suporte (1), tendo dois polos de entrada operáveis para conectar com cabos de fornecimento elétrico e tendo dois polos de saída (5,6), - um eletrodo terra (3) e um eletrodo de soldagem (4) conectados a estrutura de suporte e eletricamente conectados aos dois polos de saída (5,6) do transformador elétrico (2), - em que dito eletrodo terra (3) e dito eletrodo de soldagem (4) têm eixos principais respectivos paralelos a e espaçados entre si, ditos eletrodo terra e eletrodo de soldagem são montados de forma móvel com relação à estrutura de suporte ao longo dos eixos principais respectivos, dito eletrodo terra é montado de forma deslizante dentro de um corpo auxiliar de suporte que é montado na dita estrutura de suporte em uma posição que é ajustável ao longo de uma direção que é perpendicular ao eixo principal do eletrodo terra; um acionador eletricamente operado (12) conectado ao dito eletrodo de soldagem (4), o acionador operável para mover o dito eletrodo de soldagem (4) em relação à dita estrutura de suporte (1) ao longo do eixo principal respectivo; dita cabeça de soldagem (T) caracterizada pelo fato de ainda compreender: - um dispositivo elástico (20) que é posicionado disposto entre dito eletrodo terra (3) e dita estrutura de suporte, - um dispositivo de detecção (21) operável para detectar uma carga do dispositivo elástico (20), - uma ou mais unidades eletrônicas (E) operáveis para controlar o robô (R) que carrega dita cabeça (T) e para controlar dita cabeça de soldagem (T), em que dita uma ou mais unidades de controle eletrônicas (E) são operáveis adicionalmente para: - controlar movimento do robô para mover uma porção extrema do dito eletrodo terra (3) em contato com um componente a ser soldado, enquanto mantém dito eletrodo de soldagem (4) em uma posição retraída com relação ao dito eletrodo terra (3); - continuar a controlar o movimento do robô para empurrar a porção extrema do eletrodo terra (3) em contato com o dito componente a ser soldado, causando um aumento da carga do dito dispositivo elástico até parar o movimento do robô quando a carga do dispositivo elástico atinge um valor limite predeterminado; - após dita parada do movimento do robô, acionar o acionador (12) para avançar dito eletrodo de soldagem (4) através de um comprimento predeterminado, até atingir uma posição predeterminada com relação à estrutura de suporte (1); - após atingir a posição predeterminada do dito eletrodo de soldagem (4), continuar a acionar dito acionador (12) para empurrar uma porção extrema do dito eletrodo de soldagem (4) em contato com o componente a ser soldado, de modo a aumentar a força com a qual o acionador (12) empurra dito eletrodo de soldagem (4) em contato com o componente até atingir um valor predeterminado da dita força; e - após atingir o dito valor predeterminado da dita força, fornecer corrente elétrica aos ditos eletrodos (3,4) por meio do dito transformador elétrico (2) para executar uma soldagem elétrica de resistência sobre o dito componente.

15. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que dito corpo auxiliar de suporte define uma fenda e compreende ainda um parafuso de bloqueio posicionado na dita fenda, dito corpo auxiliar de suporte é montado de forma deslizável com relação à estrutura de suporte (1) ao longo da direção perpendicular através de movimento do parafuso de bloqueio em relação a fenda.

16. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um segundo acionador conectado ao corpo auxiliar de suporte operável para mover o corpo auxiliar de suporte em relação a estrutura de suporte em dita direção perperndicular.

17. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de ajuste manual conectado ao corpo auxiliar de suporte operável para mover o corpo auxiliar de suporte em relação a estrutura de suporte em dita direção perpendicular.

18. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que ditos polos de saída do dito transformador são providos em paredes diferentes do corpo do transformador, cada dos ditos polos de saída é eletricamente conectado aos eletrodos respectivos (3, 4) por uma tira que é elasticamente deformável e que conduz corrente elétrica.

19. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o eletrodo de soldagem (4) é conectado ao polo de saída (6) respectivo por meio de uma primeira tira (13) tendo uma configuração geral em formato de U.

20. Cabeça de soldagem (T), de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que dito eletrodo terra (3) é conectado ao polo de saída (5) respectivo do transformador (2) por: - uma segunda tira (14) tendo uma configuração geral no formato de S conectada em uma primeira extremidade ao polo de saída (5) respectivo e em uma segunda extremidade à dita estrutura de suporte (1), e - uma terceira tira (16) tendo uma configuração geral em formato de S conectada em uma primeira extremidade à estrutura de suporte (1) e em uma segunda extremidade a uma porção periférica do dito elemento de transporte de trança (30) do eletrodo terra (3) por meio de uma cavilha (30A), em que corrente elétrica gerada pelo dito transformador (2) é transmitida a partir do dito polo de saída (5) para o eletrodo terra (3) através da segunda tira (14), dita estrutura de suporte (1) e dita terceira tira (16).