ES2205753T3 - Dispositivo para soldadura a tope con laser de chapas metalicas (chapas cortadas a medida), provisto de rodillos magneticos para desplazar las chapas a la posicion de soldadura y mordazas activadas magneticamente para sujetar las chapas. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para soldadura a tope con láser de chapas metálicas, que comprende: dos tableros substancialmente coplanares (13, 14), para soportar dos tableros respectivos (A, B) que se deben soldar a tope, una plantilla de posicionado (29) para situar las chapas metálicas con precisión, estando montada dicha plantilla de forma móvil entre una posición inferior no operativa y una posición elevada operativa, que se proyecta sobre el plano de los tableros (13, 14) de soporte de las chapas metálicas (A, B), medios (23, 24) para alimentar una primera chapa metálica (A) que debe ser soldada causando que ésta se deslice en dicho primer tablero de soporte (13) hasta que el borde conductor de dicha primera chapa metálica (A) entre en contacto con dicha plantilla de posicionado (29), después que ésta última se ha conducido a su posición elevada operativa.

Description

Dispositivo para soldadura a tope con láser de chapas metálicas (chapas cortadas a medida), provisto de rodillos magnéticos para desplazar las chapas a la posición de soldadura y mordazas activadas magnéticamente para sujetar las chapas.

La presente invención se refiere a dispositivos para soldadura a tope con láser de chapas metálicas.

Dispositivos de este tipo que ya son conocidos, y comprenden:

dos tableros sustancialmente coplanares, para soportar las dos respectivas chapas metálicas que deben soldarse a tope,

una plantilla de posicionado para situar las chapas metálicas con precisión, la cual está montada de forma móvil entre una posición inferior no operativa y una posición elevada operativa, en la cual se proyecta sobre el plano de los tableros de soporte de las chapas,

medios para alimentar una primera chapa que debe soldarse mediante el deslizamiento de la chapa en dicho primer tablero de soporte hasta que un borde conductor de dicha primera chapa entra en contacto con dicha plantilla de posicionado, después de que la última haya sido conducida en su posición elevada operativa,

medios para la sujeción de dicha primera después que ésta se haya situado contra dicha plantilla de posicionado,

medios para la alimentación de una segunda chapa que debe ser soldada, mediante el deslizamiento de la chapa en dicho segundo tablero de soporte, hasta que un borde conductor de dicha segunda chapa entra en contacto con el borde conductor de dicha primera chapa sujeta en dicho primer tablero, después que se haya conducido la plantilla de posicionado a su posición inferior no operativa,

medios para la sujeción de dicha segunda chapa después que ésta haya sido colocada contra dicha primera chapa, y

un cabezal de soldadura por láser que dispone de movimiento relativo con respecto a los tableros de soporte de las chapas a lo largo de una dirección horizontal que descansa en el plano de contacto entre las chapas metálicas.

Unos dispositivos del tipo conocido indicado anteriormente se han utilizado, por ejemplo en la industria del automóvil, para proporcionar chapas cortadas a medida formadas por chapas metálicas de diferentes espesores soldadas entre sí, estas chapas deben someterse posteriormente a una operación de estampación para obtener componentes que dispongan de partes con diferente espesor y/o realizados con acero de diferente calidad y/o protegidos o sin proteger con capas protectoras, como por ejemplo una capa de zinc. Mediante el uso de componentes obtenidos de esta forma el peso de la estructura puede reducirse a un mínimo, ya que sólo las áreas del componente que está sometido a mayores tensiones está provisto de mayor espesor o dispone de calidades superiores en el material.

Para fabricar chapas cortadas a medida, se utilizan máquinas de soldadura por láser de gran potencia del tipo que se ha indicado al inicio de la presente descripción. En la utilización de estas máquinas, la calidad de soldadura depende de la potencia del haz láser, de la velocidad de movimiento del cabezal láser, de la longitud focal del sistema óptico y de los gases de cobertura que se empleen, pero principalmente, la calidad de la soldadura depende de la calidad de la superficie de corte de las chapas metálicas en sus extremos que entran en contacto entre sí, y de las separaciones resultantes que pueden crearse entre los bordes de contacto de las chapas, debido a sus irregularidades, así como a la posición de las chapas con respecto al eje óptico del haz láser. Ya que estas máquinas son máquinas automáticas con unos elevados ciclos de fabricación, el problema de un contacto perfecto entre las chapas metálicas y su posición relativa con el eje óptico es extremadamente importante, ya que en general se requiere una precisión elevada.

Con las máquinas conocidas, se encuentran varios problemas técnicos en la fase de movimiento de las chapas metálicas hacia la posición final en la cual se sujetan a los tableros de soporte respectivos. La chapa que se coloca contra la plantilla avanza con la ayuda de elementos de empuje que están situados en la parte posterior de la chapa (con referencia a la dirección del movimiento). Puesto que las chapas metálicas en cuestión son a menudo de gran tamaño, pero son relativamente delgadas, la acción mencionada anteriormente de empuje por la parte posterior puede dar origen a deformaciones y deflexiones de las chapas metálicas a lo largo del plano vertical. Si una chapa sobresale en uno o más puntos de la misma con relación al plano de soporte, la línea de contacto entre esta chapa y la plantilla de posicionado ya no es una línea recta sino que es más bien una línea curva. Además, con chapas que son relativamente estrechas y alargadas en la dirección del movimiento de la chapa puede suceder que la chapa se presente delante de la plantilla en una posición ligeramente girada en el plano horizontal. En las máquinas conocidas, los elementos de empuje posteriores mencionados anteriormente pueden evitar, gracias a su fricción contra la chapa, una corrección de estas desalineaciones de la chapa con relación a la plantilla. Para corregir este inconveniente, también se ha propuesto utilizar elementos de empuje provistos de ruedas, para reducir así la fricción en dirección transversal a la dirección del movimiento, pero esta solución no ha resuelto el problema satisfactoriamente, debido a las elevadas concentraciones de tensiones en los bordes delgados de la chapa.

El objetivo de la presente invención consiste en solucionar este problema.

La idea básica que abrió el camino para lograr este resultado fue el considerar que puede proporcionarse una condición de alineación de la chapa más eficiente si se hace avanzar a la chapa, en lugar de empujarla por la parte posterior, aplicándole una fuerza mediante medios de avance situados cerca de la parte delantera (con relación a la dirección del movimiento) de la chapa. De esta forma, según la invención, los medios mencionados anteriormente asociados con cada tablero para provocar que la chapa respectiva se deslice hacia la posición de referencia están constituidos por uno o más ejes motorizados que están montados de forma que pueden girar en la estructura del tablero adyacente a la parte delantera del mismo, dichos ejes se disponen de forma transversal a la dirección del movimiento y cuentan con rodillos magnéticos o ruedas que entran en contacto con la superficie inferior de las chapas metálicas respectivas.

Los rodillos magnéticos mencionados anteriormente se hacen girar durante el tiempo necesario para que la chapa se acerque a la plantilla de posicionado hasta que se obtenga un contacto completo y perfecto de la chapa metálica contra la plantilla, si es necesario después de una rotación de la chapa en el plano horizontal, si la chapa entra primero en contacto con la plantilla solamente en un extremo de su borde conductor. En este último caso, los rodillos magnéticos seguirán rodando hasta conseguir una alineación correcta de la chapa y seguirán rodando hasta que se lleve a cabo la sujeción de la chapa metálica.

Una ventaja considerable de los rodillos magnéticos con relación a otros sistemas consiste en que, una vez se ha finalizado la soldadura, los mismos rodillos magnéticos pueden utilizarse para mover la estructura completa formada por las dos chapas metálicas soldadas hacia la salida de la máquina, naturalmente invirtiendo la dirección de rotación de los rodillos magnéticos asociados con uno de los dos tableros de soporte.

Una ventaja adicional reside en que un único eje de soporte con varios rodillos magnéticos es capaz de alinear varias chapas metálicas dispuestas en paralelo contra la misma plantilla de posicionado.

Finalmente, una considerable ventaja adicional de los rodillos magnéticos consiste en que el sistema acepta elementos de chapa metálica que presentan también una forma irregular, sin la necesidad de reconfigurar el sistema. De esta forma, la máquina es capaz de absorber piezas de cualquier forma.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a la forma en que las chapas metálicas, una vez están situadas en los tableros de soporte respectivos, se sujetan a estos tableros.

En las máquinas conocidas, las chapas metálicas están sujetas por mordazas hidráulicas. El tamaño de estas máquinas es tal que hace posible que operen también con chapas muy anchas. Un tamaño de aproximadamente 2 metros es habitual. Se pone inmediatamente de manifiesto que la estructura de la mordaza debe estar dimensionada adecuadamente para soportar las tensiones resultantes y asegurar la estabilidad que se requiere del plano de soporte de las chapas.

Con el fin de asegurar una sujeción perfecta de las chapas metálicas con una estructura relativamente simple, compacta y ligera, la invención se caracteriza adicionalmente porque los medios mencionados anteriormente para sujetar cada chapa metálica están controlados magnéticamente. En la forma de realización preferida, los medios de sujeción comprenden una estructura de las mordazas, que comprende una base de soporte de la chapa que incluye medios electromagnéticos, y un elemento transversal superior de sujeción, realizado con un material ferromagnético, soportado por el tablero respectivo y que se puede desplazar desde él desde una posición elevada no operativa hasta una posición inferior operativa, en la cual dicho elemento transversal presiona a la chapa metálica contra dicha base.

Mediante la utilización de elementos de sujeción electromagnéticos obviamente es posible conseguir la misma fuerza de sujeción que en las máquinas conocidas se obtiene mecánica o hidráulicamente, pero con una estructura de dimensiones y peso poco significativos con relación a las soluciones conocidas.

La nueva solución descrita anteriormente ha proporcionado varias ventajas. En primer lugar, las grandes mordazas existentes en las máquinas de técnica anterior conllevan una gran dificultad para moverlas verticalmente a través de una distancia considerable (como por ejemplo 60-100 mm) a causa de su forma. Esta dificultad no se presenta en el caso del dispositivo según la invención, en el cual el elemento transversal superior mencionado anteriormente es sostenido en los extremos por soportes que están montados en la estructura del tablero de soporte de las chapas de forma que pueden deslizarse verticalmente y que están conectados a un motor de accionamiento mediante una transmisión de unión articulada. La ventaja mencionada anteriormente, junto con el hecho que los tableros de soporte de las chapas pueden separarse del área de soldadura, permite que la chapa metálica sea alimentada desde allí lateralmente a los dos tableros de soporte respectivos, con sistemas robotizados simplificados.

Cuando se considera que las máquinas de este tipo cuentan con un tiempo de transferencia de la chapa que es comparable al tiempo de soldadura, se pone claramente de manifiesto la conveniencia de un dispositivo según la invención que puede disponer de dos máquinas servidas por la misma unidad láser, para reducir así los costes de inversión, al disponer las dos máquinas una al lado de la otra y alimentar las chapas metálicas a las máquinas a partir del área central comprendida entre ellas, por sistemas de transferencia de cualquier tipo conocido, habitualmente dispositivos lineales simples de manipulación, mejor que robots de varios ejes que resultan más complicados y más costosos.

Debido a la configuración descrita anteriormente de los medios de sujeción de la chapa que se proveen en el dispositivo según la invención, se puede lograr un resultado importante. El movimiento vertical del elemento transversal superior de sujeción se acciona mediante un motor controlado numéricamente, que posibilita que el movimiento que se obtenga se caracterice por una elevada precisión y flexibilidad. Una vez que la chapa metálica se ha situado en una posición correcta contra la plantilla de referencia, lo cual se asegura mediante el sistema de accionamiento utilizando rodillos magnéticos que han sido descritos anteriormente, el elemento transversal superior de sujeción puede bajarse hasta una tercera posición, intermedia entre la posición inoperativa y la posición operativa, en la cual el elemento transversal está muy cerca de la chapa y por ejemplo está separado de ella por unas pocas fracciones de milímetro. De esta forma, el elemento transversal mencionado anteriormente se adapta para limitar los movimientos verticales de la chapa mientras que la chapa está deslizando hacia la posición en la cual está sujeta. De este modo, el posicionado contra la plantilla se lleva a cabo perfectamente. Debe mencionarse que debido a que se utilizan chapas que no son completamente planas, en las máquinas convencionales pueden producirse errores en el posicionado de la chapa contra la plantilla. Sin embargo, el sistema según la invención cumple incluso con una función más importante en la operación de posicionado de la segunda chapa metálica contra la primera chapa, después de lo cual la última se ha sujetado en la posición de soldadura. De hecho, en esta etapa puede suceder, con las máquinas conocidas, que la segunda chapa que habitualmente dispone de menor espesor que la primera chapa, "cabalgue" sobre la primera chapa, en lugar de parar al entrar en contacto con ella, por ejemplo debido a una planicidad no perfecta de las chapas. Mediante el dispositivo según la invención, disponiendo el elemento transversal superior de sujeción de cada mordaza en la tercera posición intermedia mencionada anteriormente, la chapa se deja libre para deslizar, pero no para elevarse, ya que la separación entre el elemento transversal superior de sujeción y la chapa puede ser de unas pocas décimas de milímetro. De esta forma, el contacto entre las dos chapas puede obtenerse perfectamente y sin posibilidad de que ocurra un salto de la segunda chapa sobre la primera chapa, incluso cuando los bordes de la chapa no han sido cortados correctamente. En este último caso, la situación es particularmente peligrosa cuando cada una de las chapas dispone de un lado frontal con dos bordes longitudinales uno de los cuales dispone de una sección redondeada (como resultado de la deformación del material que ocurre durante la operación de corte), donde este borde puede favorecer que el otro borde cabalgue encima, principalmente cuando también la otra chapa tiene el borde correspondiente con una sección redondeada. Este inconveniente se elimina totalmente gracias al dispositivo según la invención, debido a las características que se han indicado anteriormente.

En último lugar, preferentemente, los soportes del extremo que sostienen el elemento transversal superior de sujeción de la mordaza, que puede deslizarse verticalmente montado en la estructura del tablero de soporte de la chapa, están conectados con el motor de accionamiento asociado mediante una transmisión de unión articulada dispuesta de tal forma que se minimizan las deceleraciones y aceleraciones del elemento transversal respectivamente hacia y en dirección contraria a su posición inferior operativa. Las oscilaciones verticales del elemento transversal superior de la mordaza se evitan de esta forma, lo cual podría provocar un contacto con la chapa durante el movimiento del último.

Según un aspecto adicional, la invención afronta el problema adicional de proteger adecuadamente la plantilla de posicionado mencionada anteriormente que se utiliza para posicionar las chapas metálicas de forma precisa. De hecho, en las máquinas conocidas, la plantilla está situada sustancialmente en el plano de soldadura del cabezal láser.

Cuando la plantilla está en su posición inferior no operativa, habitualmente está protegida, según la técnica anterior, por una estructura de cubierta, ya que en el área de soldadura se generan proyecciones intensas de gases y vapores. La estructura de cubierta mencionada anteriormente está expuesta sin embargo a un entorno extremadamente severo y no protege satisfactoriamente a la plantilla. Debe mencionarse que la calidad de la soldadura está afectada en gran medida por la calidad de la referencia proporcionada por la plantilla. De esta forma, la plantilla es un elemento de alta precisión, que puede deslizarse generalmente montada en guías relativamente frágiles y no es conveniente que esté situada en ambientes muy severos que conlleven vapores, altas temperaturas y condiciones similares.

Para soslayar estos inconvenientes, el dispositivo según la invención está caracterizado adicionalmente porque:

dicha plantilla de posicionado puede moverse en un plano vertical paralelo al plano de soldadura de las chapas metálicas y separado relativamente de ellas en la dirección a dicho primer tablero de soporte,

al menos dicho primer tablero de soporte puede deslizarse montado en una estructura fija de soporte, en una dirección horizontal perpendicular al plano de soldadura del cabezal láser, entre una posición avanzada, en la cual la chapa metálica transportada allí tiene su borde conductor en el plano de soldadura del cabezal láser, y una posición desplazada en dirección hacia la parte posterior situada antes del plano vertical del movimiento de deslizamiento de la plantilla de posicionado mencionada anteriormente,

dichos medios de alimentación y dichos medios de sujeción de dicha primera chapa están asociados con dicho primer tablero y se pueden desplazar con él, de manera que la primera chapa metálica puede ser alimentada a dicho primer tablero y situarse contra la plantilla cuando el primer tablero está en su posición desplazada en dirección hacia la parte posterior, separado del plano de soldadura del cabezal láser, dicha primera chapa se sujeta después a dicho primer tablero y es conducida subsecuentemente a la posición de soldadura mediante un movimiento de deslizamiento del primer tablero hasta dicha posición avanzada, para que dicha segunda chapa metálica pueda entonces desplazarse hasta que entre en contacto con ella.

Debido a las características indicadas anteriormente, se pone claramente de manifiesto que el dispositivo según la invención está libre de los inconvenientes mencionados anteriormente. En realidad, cuando la plantilla de posicionado está en su posición inferior no operativa, está bastante separada del área de soldadura y por tanto completamente protegida contra el riesgo de sufrir daños debidos al entorno severo que se crea en el área de soldadura.

En la forma de realización preferida de la invención, dicho segundo tablero de soporte también puede deslizarse montado en una estructura fija de soporte, en una dirección horizontal perpendicular al plano de soldadura del cabezal láser, entre una posición avanzada, en la cual la chapa metálica que se transporta en él tiene su borde conductor situado en el plano de soldadura del cabezal láser, y una posición desplazada en dirección hacia la parte posterior, dichos medios de alimentación y dichos medios de sujeción para la segunda chapa metálica están asociados con dicho segundo tablero y se pueden mover con él.

Resulta evidente que el movimiento de cada tablero de soporte entre su posición en dirección hacia la parte posterior y su posición avanzada debe realizarse de forma extremadamente precisa y repetible. Para este fin, la forma de realización preferida de la invención está caracterizada adicionalmente porque comprende (al menos para el primer tablero de soporte, pero preferentemente para ambos tableros de soporte):

medios de control para accionar el movimiento de deslizamiento del tablero de soporte, que incluyen una leva giratoria soportada de forma que puede girar por la estructura fija de soporte y que coopera con un elemento empujador de leva, soportada por el primer tablero de soporte, para empujar dicho tablero desde su posición avanzada a su posición desplazada en dirección hacia la parte posterior, y

medios para desplazar el tablero de soporte hacia su posición avanzada, adaptados para mantener dicho elemento empujador de leva en contacto con dicha leva giratoria.

La leva giratoria mencionada anteriormente es accionada en rotación por medios de motor controlados numéricamente o por cualquier otro tipo de dispositivo de control. Debido a las características mencionadas anteriormente, la repetibilidad de la operación de posicionado de la chapa metálica está asegurada con un muy alto grado de precisión. Preferentemente, los medios de desplazamiento mencionados anteriormente comprenden un cilindro de fluido, típicamente un cilindro de aire de presión ajustable. De esta forma, al operar el cilindro a una presión uniforme dada, cualquier huelgo del sistema se compensa automáticamente y se asegura la repetibilidad de la posición, tal como ya se ha indicado, con una precisión elevada.

Tal como también se ha indicado, se adopta preferentemente el mismo sistema también para el segundo tablero de soporte.

Una característica adicional de la forma de realización preferida reside en que el cilindro de fluido mencionado anteriormente puede ser activado también al presionar el tablero hacia una tercera posición, separada adicionalmente del plano de soldadura del cabezal láser, para permitir la realización de las operaciones de mantenimiento que se llevan a cabo en el área de soldadura.

Debido a que durante la soldadura se producen tensiones térmicas que tienden a separar entre sí los tableros de soporte de las chapas, se proporcionan medios para la conexión mutua de los dos tableros en sus posiciones de soldadura, dichos medios están preferentemente operados magnéticamente.

Se pone claramente de manifiesto que mediante el sistema descrito anteriormente, debido a la precisión del sistema para posicionar los tableros de soporte de la chapa, la línea de soldadura (correspondiente a la dirección horizontal de movimiento del cabezal láser, habitualmente identificado como "eje Y") se mantiene perfectamente paralela al plano de contacto de las chapas metálicas. Al realizar el proceso, puede ser necesario, sin embargo, desplazar el eje real de enfoque del haz de láser a un lado o al otro del plano de contacto de las chapas. En general, es posible realizar este ajuste por medios conocidos de ajuste del enfoque del cabezal láser. Sin embargo puede suceder, principalmente debido a la posible falta de coincidencia del eje Y mencionado anteriormente con el eje óptico de enfoque del haz láser, que durante el movimiento del cabezal láser a lo largo del eje Y, el eje del haz se desplace ligeramente desde la posición. En las máquinas conocidas, cuando ocurre este inconveniente, es necesario realinear todo el sistema óptico, lo cual requiere que la máquina permanezca inactiva durante un período de tiempo considerable. En la presente invención se ha proporcionado un ajuste mecánico simple, el cual permite al operador variar la posición de la línea de soldadura en un tiempo muy corto, independientemente a un lado o al otro de la máquina, sin necesidad de ninguna intervención del cabezal láser. Para proporcionar esta posibilidad, se ha dotado de una geometría ajustable a la leva mencionada anteriormente que acciona el movimiento de cada tablero entre su posición desplazada más retrasada y su posición avanzada. En particular, una porción perimetral la leva soporta de forma giratoria a un elemento giratorio descentrado que puede ser posicionado de forma selectiva en diferentes posiciones anguladas, con la ayuda de una regla graduada.

La estructura específica y la operación de este dispositivo de ajuste serán descritas en detalle a continuación. Mediante este dispositivo de ajuste generalmente es posible desplazar la línea de soldadura con extrema simplicidad y precisión, también con un movimiento no paralelo, según las necesidades que

\hbox{puedan surgir.}

Las características y ventajas adicionales de la invención se pondrán claramente de manifiesto a partir de la descripción que sigue, con referencia a los dibujos anexos, expresados puramente mediante un ejemplo no limitativo, en el cual:

la figura 1 es una vista en perspectiva en forma de diagrama de una máquina de soldar a tope con láser para chapas metálicas, según una forma de realización preferida de la presente invención,

la figura 2 es una vista lateral en forma de diagrama de la máquina de la figura 1,

las figuras 3 a 6 son vistas en sección transversal en forma de diagrama de un detalle de la máquina de las figuras 1, 2, bajo condiciones de operación diferentes,

la figura 7 es una vista en sección transversal, con mayor detalle, del mismo detalle en la condición correspondiente a la que se muestra en la figura 6,

la figura 8 es una vista en perspectiva en forma de diagrama, a una escala ampliada, de un detalle de la máquina según la invención,

la figura 9 es una vista parcial en perspectiva, a una escala con mayor ampliación, de un detalle de la figura 8,

la figura 10 es una vista lateral de un detalle de la figura 9, y

la figura 11 es una vista desde la parte superior de un detalle de la figura 10.

En la figura 1, el numeral de referencia 1 generalmente designa a una máquina para soldadura a tope de chapas metálicas mediante un haz láser. El cabezal de soldadura láser se designa generalmente por el numeral de referencia 2 y se puede ensamblar de forma que se puede deslizar a lo largo de la dirección Y sobre un elemento transversal 3 de una estructura tipo pórtico que comprende dos columnas 4, 5 cuyos extremos superiores están conectados mediante un elemento transversal 3. El haz láser, que proviene de una unidad generadora de láser (no mostrada en los dibujos), alcanza al cabezal de enfoque 2 guiado dentro de un canal cilíndrico 6 soportado por la columna 5 y una columna auxiliar 7, así como a través de una estructura cilíndrica telescópica 8 interpuesta entre la columna 5 y un carro 9 que se desplaza a lo largo de la dirección Y y que transporta el cabezal de soldadura 2.

Los detalles de construcción del cabezal de enfoque láser 2 y los medios para suministrar el haz láser a este cabezal no se muestran aquí, ya que pueden realizarse de cualquier forma conocida y no entran dentro del alcance de la presente invención.

Entre las dos columnas de soporte 4, 5 está dispuesta la estructura fija de soporte de la máquina, generalmente designada por el numeral de referencia 10, que comprende dos porciones laterales verticales 11 que son paralelas entre sí y perpendiculares a la dirección Y. Las dos porciones laterales 11 están provistas en el extremo superior de sus respectivas guías 12 en las cuales están ensambladas de forma que pueden deslizar los dos tableros, que generalmente se designan de forma respectiva por los numerales de referencia 13, 14, para soportar las chapas metálicas que deben ser soldadas.

Los dos tableros de soporte 13, 14 pueden desplazarse, cada uno de ellos, a lo largo de una dirección X perpendicular a la dirección Y entre una posición avanzada, que corresponde a la posición de soldadura de las chapas metálicas transportadas por ellos, y una posición desplazada en dirección posterior (mostrada en la figura 1), separada del plano de soldadura, es decir, del plano que contiene el eje óptico del cabezal de soldadura 2 y el eje Y del movimiento del cabezal.

El movimiento de cada tablero 13, 14 sobre las guías 12 de la estructura fija de soporte 10, a lo largo de la dirección X, está controlado en ambos lados de cada tablero 13, 14 por un par de levas de accionamiento 15 (sólo una de las cuales es visible en la figura 1) que están ensambladas de forma giratoria en las dos porciones laterales 11 de la estructura fija 10. Las dos levas de accionamiento 15 de cada tablero 13, 14 están controladas en sincronismo entre sí mediante un eje respectivo 16 que es accionado a través de una correa dentada de transmisión 17 por un motor eléctrico 18, por ejemplo, un motor eléctrico controlado numéricamente. Cada leva 15 dispone de una configuración descentrada respecto al vástago asociado de soporte 19, que es coaxial con el eje 16. Cada leva 15 coopera con el rodillo empujador de leva 20 montado en un brazo respectivo 21 conectado rígidamente a la porción lateral respectiva del tablero 13 ó 14. Cada rodillo empujador de leva 20 se mantiene en contacto con la leva 15 porque cada uno de los dos tableros 13, 14 están presionados hacia su posición avanzada por un par de cilindros de aire 22 (sólo uno de los cuales se muestra en la figura 1) cada uno de ellos dispone de un cuerpo conectado a la estructura fija de soporte 10 y de una espiga conectada a una placa 22a que forma parte de la estructura del tablero 13 ó 14. La figura 1 muestra, tal como se ha indicado, a los dos tableros en su posición desplazada hacia la parte posterior. Empezando por esta posición, los tableros pueden llevarse a su posición avanzada girando las respectivas levas de accionamiento 15. Durante este movimiento, los cilindros de aire 22, alimentados con presión constante, continúan presionando los tableros respectivos hacia su posición avanzada, para así asegurar el contacto entre cada rodillo empujador de leva 20 y la leva de accionamiento respectiva 15. Los cilindros de aire 22 pueden también extenderse para conducir los tableros respectivos a posiciones desplazadas adicionalmente hacia la parte posterior, en las cuales los rodillos empujadores de leva 20 están separados de las respectivas levas de accionamiento, cuando es necesario realizar operaciones de mantenimiento en el área de soldadura entre los dos tableros de soporte de chapas 13, 14 (ver también la figura 2).

Cada uno de los dos tableros 13, 14 está adicionalmente provisto en su parte frontal, con referencia a la dirección de movimiento hacia el área de soldadura, de un eje motorizado 23 (la transmisión asociada de accionamiento no se muestra en los dibujos) que lleva varios rodillos magnéticos o ruedas 24 para producir, como se describirá en más detalle a continuación, un movimiento de la chapa metálica sobre el tablero respectivo hacia la posición final en la cual la chapa pueda sujetarse sobre el tablero.

Finalmente, la figura 1 muestra también los medios para la sujeción, designados generalmente por el numeral de referencia 25, provisto en la parte frontal de cada uno de los tableros 13, 14 para la sujeción a los tableros de las chapas metálicas respectivas, tal como se mostrará con mayor detalle a continuación.

Con referencia a la figura 8, la estructura fija de soporte 10 comprende un soporte 26 montado en la base entre las dos partes laterales 11, donde está montado de forma deslizable un marco periférico 27 en el cual está montado un elemento transversal 28, en la parte superior en la que a su vez está montada una placa alargada 29 que es la plantilla de posicionado que se utiliza para situar con precisión las chapas metálicas. La plantilla 29 se puede desplazar entre una posición inferior no operativa (mostrada en la figura 7) en la cual está oculta bajo los dos tableros de soporte de las chapas 13, 14, y una posición elevada operativa (mostrada en la figura 8, así como en las figuras 3, 4) en la cual se proyecta sobre el plano de soporte de la chapa. La operación de esta plantilla se describirá en mayor detalle a continuación. El movimiento vertical de la estructura 27 transportando la plantilla 29 está controlado por un motor eléctrico (no mostrado) que acciona la rotación alrededor de un vástago 30 (figura 8) de un disco excéntrico 31 que coopera con un rodillo 32 montado en un apéndice 33 del elemento transversal 28. El rodillo 32 se mantiene en contacto con el disco 31 debido al peso de la estructura 27. Tal como se ha indicado anteriormente, la figura 8 muestra la estructura mencionada anteriormente en la condición correspondiente a la posición superior más elevada de la plantilla 29. A partir de esta posición, la plantilla 29 puede descender mediante la rotación del disco 31 hasta una posición opuesta diametralmente.

Tal y como se pone inmediatamente de manifiesto en las figuras 6, 7, la plantilla de posicionado 29 está dispuesta en un plano vertical paralelo a la dirección Y que está separado en dirección hacia el primer tablero 17 desde el plano de soldadura, designado por A-A en la figura 7. Esta es una diferencia clara con relación a las máquinas conocidas, en las cuales la plantilla de posicionado está dispuesta en un plano A-A y está por tanto sujeta a los inconvenientes causados por los entornos severos que se crean en el área de soldadura.

La figura 6 de los dibujos anexos muestra la parte frontal de los dos tableros 13, 14 que soportan las chapas metálicas, en las condiciones avanzadas de estos tableros. Tal como se ha indicado, los dos tableros pueden llevarse a una posición desplazada hacia la parte posterior. Las figuras 3 a 5 de los dibujos anexos muestran la porción frontal del tablero 13 en su posición desplazada hacia la parte posterior. Tal como se muestra, en esta posición la porción frontal del tablero está posicionada antes y enfrente del plano de la plantilla de posicionado 29.

Cuando las chapas metálicas se han cargado en la máquina, los dos tableros 13, 14 están su posición desplazada hacia la parte posterior. En particular, el tablero 13 está dispuesto en la condición mostrada en la figura 3. En esta condición, el tablero 13 está adaptado para recibir una chapa metálica que debe soldarse a una segunda chapa metálica situada en el tablero 14. Tal como se pondrá de manifiesto también a partir de la siguiente descripción, la configuración de la máquina según la invención es tal que una nueva chapa metálica que debe soldarse es alimentada a los dos tableros de soporte 13, 14 desde un lado de la máquina (el lado derecho con referencia a la figura 1) debido a la posición central de la columna 5 entre los dos tableros 13, 14. Las chapas metálicas que deben soldarse pueden alimentarse mediante dispositivos lineales de transferencia de cualquier tipo conocido, por ejemplo desplazando las herramientas provistas con ventosas de succión del tipo indicado con el numeral 34 en la figura 3. Esta figura muestra una primera chapa metálica A transportada por el utillaje de transferencia 34, el cual deposita la chapa A sobre el plano de soporte del tablero 13. Una vez que la chapa A se ha depositado en el tablero 13, el eje 23 donde están montadas las ruedas magnéticas 24 se acciona para dirigir la chapa A hacia la derecha (con relación a la figura 3) hasta que el borde conductor de la chapa A entra en contacto con la plantilla de posicionado 29. Tal como se ha descrito anteriormente, las ruedas magnéticas 24 aplican una fuerza de desplazamiento a la parte delantera de la chapa A, de manera que cualquier desalineación de la chapa puede corregirse de forma simple y automática, hasta que el borde conductor completo de la chapa A entra en contacto con la plantilla de posicionado 29 (ver figura 4). Una vez que la chapa metálica A se ha posicionado contra la plantilla de posicionado 29, la chapa A se sujeta sobre el tablero 13.

Para sujetar cada chapa metálica en el tablero respectivo, cada uno de los dos tableros 13, 14 está provisto de medios de sujeción 25 (figura 7), cada uno de ellos comprende una base de soporte de las chapas 35, incluyendo un electroimán 36, y un elemento transversal superior de sujeción 37 por presión. Tal como se muestra en las figuras 8-10, el elemento transversal 37 está conectado en sus extremos a dos soportes verticales 38, cada uno de los cuales incluye almohadillas 39 (figura 10) que están montadas de forma que se pueden deslizar en guías verticales 40 conectadas rígidamente a porciones laterales del tablero de soporte asociado. Cada uno de los elementos transversales de sujeción 37 puede moverse verticalmente entre una posición elevada no operativa, mostrada por ejemplo en las figuras 3 y 10 y una posición operativa inferior en la que cada elemento transversal presiona la chapa metálica respectiva (mostrado por ejemplo en las figuras 5-7). Este movimiento vertical del elemento transversal superior de sujeción 37 del dispositivo de sujeción está accionado por un motor eléctrico 41, mediante una transmisión por correa 42 (figura 9), una manivela 43, una unión articulada adicional 44 y una segunda manivela 45 que está articulada en 46 a la estructura del tablero respectivo y está conectada en rotación con una segunda manivela 47, articulada a uno de los dos soportes verticales 38. La transmisión por correa 42 también acciona una transmutación idéntica en el otro lado de la máquina mediante un eje transversal de transmisión 48 (figura 9). Tal como se pone claramente de manifiesto en la figura 10, la disposición es tal que en la condición inferior del elemento transversal de sujeción 37, la manivela 43 y la unión 44 están sustancialmente en línea entre sí. Por lo tanto, en esta condición unas oscilaciones angulares relativamente significativas de la manivela 43 ocasionan que se reduzca el movimiento vertical del elemento transversal de sujeción 37. Así, se evitan aceleraciones y deceleraciones elevadas del elemento transversal superior de sujeción cuando el último está próximo a su posición inferior, para así evitar el riesgo de oscilaciones verticales de este elemento transversal, tal como ya se ha descrito ampliamente en lo que antecede. También tal como ya se ha descrito, el sistema ilustrado anteriormente permite que el elemento transversal superior de sujeción 37 se sitúe también en una posición muy próxima a la posición inferior operativa, como por ejemplo a una distancia de ella de unas pocas fracciones de milímetro. Tal como se muestra en la figura 4, el elemento transversal superior 37 está posicionado en esta posición intermedia durante la fase en la que la chapa metálica A se desplaza hacia la plantilla de posicionado 29, para así evitar cualquier movimiento a lo largo de la dirección vertical de la chapa metálica.

Siguiendo con la descripción de la operación de la máquina, con referencia a las figuras 3 a 7, una vez que la primera chapa A transportada por el primer tablero de soporte 13 se ha desplazado hasta entrar en contacto con la plantilla de posicionado 29 (figura 4), es sujetada haciendo bajar el elemento transversal superior de sujeción, de modo que la plantilla de posicionado 29 puede volver hasta su posición inferior no operativa (figura 5).

Una vez que la plantilla de posicionado 29 ha descendido, todo el tablero de soporte 13, con la chapa metálica A sujeta a la parte superior del tablero, puede desplazarse rápidamente desde su posición desplazada hacia la parte posterior mostrada en la figura 5 hasta su posición avanzada (figura 6) en la cual el borde conductor de la chapa A se coloca en el plano de soldadura, es decir, en el plano que contiene la dirección Y y los ejes del cabezal 2 de enfoque láser, designado por A-A en la figura 7. Una vez que la chapa metálica A se ha posicionado de esta forma, la segunda chapa que se debe soldar, designada por B (ver figuras 6, 7) pueden llevarse contra la chapa A. El ejemplo ilustrado se refiere al caso habitual en el cual la chapa metálica B posee un espesor menor al de la chapa metálica A. Naturalmente, la chapa B se carga previamente en el tablero de soporte 14 por una secuencia de operaciones totalmente idéntica a las descritas para la chapa A con referencia a la figura 3. En particular, la chapa B se alimenta sobre el tablero de soporte 14 cuando el último se encuentra en su posición desplazada hacia la parte posterior, mediante un sistema lineal de transferencia utilizando por ejemplo un utillaje de ventosa de succión del tipo del utillaje 34 mostrado en la figura 3, el cual transfiere una chapa B sobre el tablero 14 desplazando la chapa en sentido paralelo a la dirección Y empezando desde un área de recogida de chapas metálicas situada en un lado de la máquina (en el lado derecho con referencia a la figura 1). Tal como ya se ha ilustrado, la misma área de recogida para las chapas metálicas puede ofrecer servicio a dos máquinas según la invención del tipo mostrado en la figura 1, dispuestas de modo contiguo, con el área de recogida de las chapas metálicas situada en el área central entre las dos máquinas. También como ya se ha ilustrado, la máquina según la invención se adapta para operar simultáneamente también en varios pares de chapas dispuestas en paralelo y con cualquier configuración de los elementos de chapa. La configuración particular de los soportes 38 que sostienen los elementos transversales de sujeción superiores 37, los cuales cuentan con porciones con rebajes 38a (ver por ejemplo la figura 9) evitan cualquier interferencia de estos soportes con las chapas metálicas cuando éstas últimas son alimentadas sobre los tableros de soporte 13, 14 desde un lado de la máquina.

Una vez que la chapa metálica B se ha posicionado en el tablero 14, la chapa B se sujeta a este tablero mediante los respectivos elementos transversales de sujeción 37 y a continuación el tablero 14 se desplaza rápidamente a su posición avanzada, activando las levas de accionamiento 15, para poner así la chapa B en contacto con la chapa A en el plano de soldadura A-A (ver figuras 6, 7).

Las chapas metálicas están así listas para ser sometidas a la operación de soldadura que se lleva a cabo por el cabezal láser 2 mediante un movimiento en la dirección Y. Una vez que se ha completado la soldadura, los elementos transversales de sujeción 37 son elevados y la unidad formada por las dos chapas metálicas A, B soldadas entre sí se desplaza fuera de la máquina a lo largo de la dirección X. Este movimiento se obtiene mediante los ejes 23 en los que están montadas las ruedas magnéticas 24 que están asociadas con los tableros de soporte 13, 14, cuyos ejes naturalmente en este caso giran ambos en la misma dirección. La máquina queda de este modo lista para recibir uno o más pares de nuevas chapas que deben soldarse.

Con referencia a la figura 1, cada leva 15 transporta, en una posición diametralmente opuesta con respecto al vástago de articulación 19, un cuerpo cilíndrico 15a que está montado excéntricamente de forma giratoria alrededor de un eje periférico 15b. Mediante el ajuste de la posición angular del cuerpo cilíndrico 15a (el cual dispone de una regla graduada a modo de apoyo para este ajuste) es posible variar micrométricamente el diámetro de la leva 15 pasando a través de los ejes 19, 15b, que posibilitan el recorrido de cada tablero 13, 14 entre su posición avanzada y su posición desplazada hacia la parte posterior para efectuar el ajuste, de manera que puedan conseguirse las ventajas mostradas anteriormente. Este ajuste puede llevarse a cabo de modo diferente en los dos lados de la máquina para obtener incluso una disposición no paralela de la chapa.

En la condición avanzada de los dos tableros 13, 14 mostrada en la figura 7, los dos tableros están conectados de modo rígido con medios para la conexión mutua 50, 51, preferentemente del tipo electromagnético, por ejemplo uno constituido por un electroimán y el otro por un núcleo ferromagnético que está preparado para cooperar con el mismo.

Claims (16)

1. Dispositivo para soldadura a tope con láser de chapas metálicas, que comprende:

dos tableros substancialmente coplanares (13, 14), para soportar dos tableros respectivos (A, B) que se deben soldar a tope,

una plantilla de posicionado (29) para situar las chapas metálicas con precisión, estando montada dicha plantilla de forma móvil entre una posición inferior no operativa y una posición elevada operativa, que se proyecta sobre el plano de los tableros (13, 14) de soporte de las chapas metálicas (A,B),

medios (23, 24) para alimentar una primera chapa metálica (A) que debe ser soldada causando que ésta se deslice en dicho primer tablero de soporte (13) hasta que el borde conductor de dicha primera chapa metálica (A) entre en contacto con dicha plantilla de posicionado (29), después que ésta última se ha conducido a su posición elevada operativa,

medios (25) para la sujeción de la primera chapa metálica (A) mencionada anteriormente después de que ésta última se haya posicionado contra dicha plantilla de posicionado (29),

medios (23, 24) para la alimentación de una segunda chapa metálica (B) que debe ser soldada, mediante la acción de deslizamiento de ésta en dicho segundo tablero de soporte (14), hasta que el borde conductor de dicha segunda chapa metálica (B) entre en contacto con el borde conductor de dicha primera chapa metálica (A) sujeta a dicho primer tablero (13), después que la plantilla de posicionado ha sido conducida a su posición inferior no operativa,

medios (25) para la sujeción de dicha segunda chapa metálica (B) después que ésta última ha sido colocada contra dicha primera chapa metálica (A), y

un cabezal de soldadura por láser (2) que dispone de un movimiento relativo con respecto a los tableros (13, 14) de soporte de las chapas metálicas (A, B) a lo largo de una dirección horizontal (Y) que descansa en el plano de contacto entre las chapas metálicas (A, B), caracterizado porque dichos medios para provocar que la respectiva chapa metálica (A, B) se deslice hacia la posición de referencia comprende uno o más ejes motorizados (23) que están montados de forma que pueden girar en la estructura del tablero (13, 14), dispuestos de forma transversal a la dirección de deslizamiento de la chapa y están provistos de rodillos magnéticos o ruedas (24) que entran en contacto con la superficie inferior de las chapas metálicas respectivas (A, B).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos rodillos magnéticos (24) están situados en la parte frontal del tablero respectivo (13, 14) para soportar la chapa metálica (A, B), con el fin de aplicar una fuerza de desplazamiento a la parte frontal de la chapa metálica, impartiendo movimiento de la última hacia la posición en la que entonces se sujeta.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de sujeción (25) para sujetar cada chapa metálica (a, B) son accionados magnéticamente.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios de sujeción (25) comprenden una estructura de sujeción, que incluye una base de soporte de la chapa (35) y medios electromagnéticos (36), y un elemento transversal superior de presión y sujeción (37), realizado en un material ferromagnético, soportado por los tableros (13, 14) respectivos y que se puede desplazar en relación a éstos entre una posición elevada no operativa y una posición inferior operativa en la cual dicho elemento transversal (37) presiona a la chapa metálica contra dicha base (35).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho elemento transversal superior (37) está dispuesto para poderse situar también en una tercera posición, intermedia entre dicha posición no operativa y dicha posición operativa, en la cual el elemento transversal (37) está muy próximo a su posición inferior de sujeción y es capaz de limitar los movimientos verticales de las chapas metálicas durante el deslizamiento de la chapa hacia la posición en la cual se ha sujetado.

6. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho elemento transversal superior (37) está sostenido por soportes verticales (38) en los extremos que pueden deslizarse verticalmente montados en la estructura de los tableros de soporte de las chapas metálicas (13, 14) y están conectados a un motor de accionamiento (41) mediante una transmisión de unión articulada dispuesta de tal forma que minimice las deceleraciones y aceleraciones del elemento transversal (37) hacia y desde la posición inferior operativa, respectivamente.

7. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizada porque:

dicha plantilla de posicionado (29) puede desplazarse en un plano vertical paralelo al plano de soldadura (A-A) de las chapas metálicas y desplazada respecto a él hacia dicho primer tablero de soporte (13),

al menos dicho primer tablero de soporte (13) puede montarse de forma que puede deslizar en una estructura fija de soporte (11), en una dirección horizontal (X) perpendicular al plano de soldadura del cabezal láser, entre una posición avanzada, en la cual la chapa metálica transportada hasta allí tiene su borde conductor en el plano de soldadura del cabezal láser, y en una posición desplazada en dirección hacia la parte posterior, situada antes del plano del movimiento vertical de dicha plantilla de posicionado (29),

dichos medios de alimentación y dichos medios de sujeción para la primera chapa metálica (A) están asociados con dicho primer tablero (13) y pueden desplazarse con él, de manera que la primera chapa metálica (A) puede ser alimentada a dicho primer tablero (13) y situada contra la plantilla (29) cuando el primer tablero (13) está en su posición desplazada hacia la parte posterior separado del plano de soldadura del cabezal láser, dicha primera chapa metálica (A) está entonces sujeta a dicho primer tablero (13) y es a continuación conducida a la posición de soldadura mediante el deslizamiento del primer tablero (13) a dicha posición avanzada, para permitir de este modo que dicha segunda chapa metálica (B) se lleve en contacto con ella.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque también dicho segundo tablero de soporte (14) también está montado de forma deslizable en una estructura fija de soporte (11), a lo largo de una dirección horizontal (X) perpendicular al plano de soldadura del cabezal de láser, entre una posición avanzada, en la que la segunda chapa metálica (B) transportada allí tiene su borde conductor en el plano de soldadura del cabezal láser y una posición desplazada en dirección hacia la parte posterior, dichos medios de alimentación (23,24) y dichos medios de sujeción (25) para la segunda chapa metálica (B) están asociados con dicho segundo tablero (14) y se pueden mover con él.

9. Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque, por lo menos para dicho primer tablero de soporte (13), dicho dispositivo comprende:

medios para accionar un movimiento de deslizamiento del tablero de soporte (13, 14), que incluyen una leva rotatoria (15) soportada de forma que puede girar en la estructura fija de soporte (11) y que coopera con un elemento empujador de leva (29) montada en el tablero de soporte (13, 14), para empujar dicho tablero desde su posición avanzada hasta su posición desplazada en dirección hacia la parte posterior, y

medios de desplazamiento (22) para desplazar el tablero de soporte (13, 14) hacia su posición avanzada, y que están adaptados para mantener dicho elemento empujador de leva (20) en contacto con dicha leva giratoria (15).

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque dichos medios de desplazamiento comprenden un cilindro de fluido (22).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho cilindro de fluido (22) puede ser activado también presionado el tablero (13, 14) hacia una tercera posición, que está separada adicionalmente del plano de soldadura del cabezal láser, para permitir la realización de las operaciones de mantenimiento que se llevan a cabo en el área de soldadura.

12. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque dicha leva (15) está dotada de una geometría ajustable, de manera que permite el ajuste de la posición del plano de contacto entre las dos chapas metálicas (A, B) con relación al plano de soldadura de la cabeza láser.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque una parte periférica de la leva (15) está provista de una numeración (15a) excéntricamente giratoria que puede situarse de modo selectivo en posiciones angulares diferentes, con la ayuda de una regla graduada.

14. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque dicha leva giratoria está situada en cada uno de los lados de la máquina.

15. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque los medios (50,51) están dispuestos para la conexión mutua de los dos tableros (13,14) en sus posiciones avanzadas.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque dichos medios para la conexión mutua (50,51) están accionados magnéticamente.