ES2235722T3 - Dispositivo de soldadura por laser para piezas metalicas y enchufe de contacto. - Google Patents
Dispositivo de soldadura por laser para piezas metalicas y enchufe de contacto.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de una banda de contactos plana en el que: - se estampan piezas brutas de fleje de acero con sectores laterales a partir de la parte central de una banda, - ambos sectores de la pieza bruta de acero se doblan sobre una parte basal continua, de tal forma que sus bordes longitudinales libres entran en contacto con el eje longitudinal del enchufe de contacto plano, y - los bordes longitudinales se sueldan entre sí por el extremo libre del enchufe de contacto, mediante un dispositivo de soldadura por láser que comprende: - una montura de láser (21) para sujetar el láser, - un sistema de lente (27) para enfocar el haz de láser (41) sobre un foco (29), y - una mesa (20) para sujetar la pieza metálica que se va a soldar, caracterizado porque el haz de láser (41) incide con un ángulo agudo è sobre la parte saliente del enchufe de contacto plano (1), de tal forma que se forma un punto de soldadura elíptico en la punta, entre los sectores.
Description
Dispositivo de soldadura por láser para piezas
metálicas y enchufe de contacto.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de una banda de contactos plana
según el enunciado del preámbulo de la reivindicación 1, un
dispositivo para la fabricación de una banda de contactos plana
según el enunciado del preámbulo de la reivindicación 6, así como
un enchufe de contacto eléctrico plano según el enunciado del
preámbulo de la reivindicación 7.
Los dispositivos de soldadura por láser para
piezas metálicas se utilizan, entre otras cosas, para la
fabricación automatizada de enchufes de contacto planos fabricados
con fleje de acero para conectar sectores que están doblados o
plegados conjuntamente y que, posteriormente, formarán las partes
salientes de dichos enchufes de contacto planos en la zona de la
abertura de la junta. Dicho enchufe de contacto plano 1, que se
representa en la Figura 3 en una proyección horizontal, presenta una
parte saliente de enchufe 2 que se extiende en la dirección de
inserción del enchufe y comprende en su cara inferior una parte
basal y dos sectores laterales 4, 5 doblados uno frente a otro sobre
dicha parte basal. Como puede observarse en la Figura 2a, que
representa una sección de la parte saliente del enchufe durante el
procedimiento de doblado, los sectores 4, 5 formados sobre la parte
basal 3 se doblan hasta que sus bordes longitudinales 7, 8 entran en
contacto mutuo o forman una abertura de junta a lo largo del eje
longitudinal 9. Esta situación es la representada en sección en la
Figura 2b. El procedimiento de deformación por plegado o doblado de
los sectores 4, 5 no ha proporcionado hasta ahora una permanencia
adecuada de la forma, de tal modo que tras numerosas inserciones y
extracciones del enchufe de contacto plano, se produce una
separación de los sectores plegados.
Para evitar estos problemas, actualmente se
efectúa una soldadura por puntos de los sectores doblados 4, 5 con
ayuda de un haz de láser dirigido verticalmente, disponiéndose el
punto de soldadura 10 en una posición centrada entre los bordes
longitudinales 7, 8 de los sectores 4, 5 en el extremo libre de la
parte saliente del enchufe 2 (cf. Figura 3). Para este
procedimiento de soldadura, se instala encima de la parte saliente
del enchufe que se va a soldar una unidad de láser o un reflector
de deflexión, en posición vertical. Para evitar el impacto con la
herramienta de plegado que también funciona en sentido vertical,
deben respetarse ciertas distancias mínimas, hecho que provoca
problemas de posición y de espacio. Otro inconveniente es que el
haz de láser dirigido verticalmente forma unos puntos de soldadura
circulares 10 que no aseguran una conexión firme de los bordes de
los sectores 3, 4. En consecuencia, los sectores de los enchufes de
contacto planos fabricados de esta forma pueden separarse. La
disposición vertical de la unidad de láser o de los reflectores de
deflexión óptica determina también que los vapores de metal formados
en el procedimiento de soldadura se depositen como un revestimiento
sobre las superficies de los componentes del láser, con lo cual la
penetración de la luz se ve afectada adversamente. Esto determina
un descenso del rendimiento del láser y, en consecuencia, la
formación de juntas más débilmente soldadas, puesto que con el
tiempo la salida del láser es absorbida por la lente del láser y
deja de ser válida para la soldadura.
En el documento
US-A-5.053.601, se da a conocer un
dispositivo de soldadura por láser para piezas metálicas con una
montura para sujetar el láser, un sistema de lentes para enfocar el
haz del láser sobre un foco y una mesa para fijar la pieza metálica
que se va a soldar, en el que el haz de láser incide en ángulo agudo
sobre la pieza metálica, especialmente sobre la parte saliente de
un enchufe de contacto plano.
El dispositivo de haz de láser está integrado en
un dispositivo de estampado para piezas metálicas. La unidad de
láser está dispuesta a un lado, por encima del dispositivo de
estampado, y el haz de láser incide en ángulo agudo sobre la pieza
en cuestión. Esta instalación conocida, no obstante, resulta
inadecuada para la fabricación de enchufes de contacto planos y, en
particular, de bandas de enchufes planos, puesto que no comprende
ni medios de plegado o doblado para los sectores laterales ni medios
para el movimiento rítmico.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para la fabricación de una banda de
contactos plana y de un dispositivo de soldadura por láser que
proporcione juntas soldadas perfeccionadas, necesite menos espacio y
prácticamente no ensucie las lentes.
Este objetivo se consigue gracias a las
características de las reivindicaciones independientes 1, 6 y 7.
Con el procedimiento de fabricación de enchufes
de contacto planos según la presente invención, se producen unas
juntas soldadas fuertes y permanentes y se evita de forma
satisfactoria que, tras un tiempo de funcionamiento prolongado y un
alto índice de inserciones y extracciones, los sectores se
separen.
El dispositivo de soldadura por láser de la
presente invención puede integrarse de forma ventajosa en
instalaciones de estampado y plegado compactas, tales como las
utilizadas en la producción en serie de enchufes de contacto planos.
Debido a la dirección oblicua del haz de láser, es posible disponer
la unidad de láser oblicuamente, apartándola de ese modo de las
herramientas de estampado y plegado que se desplazan principalmente
en sentido vertical y, además, puede evitarse la deposición sobre el
sistema óptico del láser de los vapores de metal y otros
contaminantes formados durante el procedimiento de soldadura. Esto
asegura una salida de láser constante, incluso cuando el dispositivo
se utiliza durante un tiempo prolongado. Por otra parte, es posible
establecer la mejor situación posible para la unidad de láser en
relación con las otras unidades de fabricación, lo cual determina
una reducción global del tamaño de la instalación.
Las Figuras 4a y 4b representan una sección por
la línea II-II de la Figura 3 de la parte saliente
de un enchufe, representando la Figura 4a un punto de soldadura 10a
efectuado según la presente invención y la Figura 4b, un punto de
soldadura 10b efectuado de la forma convencional mediante un haz de
láser dirigido verticalmente. Según el estado de la técnica, el
punto de soldadura fundido 11b del punto de soldadura 10b sólo llega
hasta los bordes de los sectores y hasta la zona superficial de la
parte basal 3, forzándose de ese modo la entrada de una pequeña
cantidad del metal fundido en el espacio de aire situado entre la
parte basal 3 y ambos sectores 4, 5. Por otra parte, el punto de
soldadura 10a, representado en la Figura 4a y formado mediante el
dispositivo de soldadura por láser según la presente invención, es
sustancialmente más estable, puesto que el campo de acción de la
soldadura es sustancialmente mayor 11a y penetra a mayor profundidad
en los bordes de los sectores y hasta la cara inferior de la parte
basal 3. La mayor cantidad de material fundido contribuye a
incrementar en la misma medida la fuerza de la junta soldada.
Además, en el caso de las cadenas de montaje o de la producción en
serie, los puntos de soldadura mantienen permanentemente una alta
calidad, puesto que los componentes ópticos de la unidad de láser
no se ensucian con depósitos de metal u otros contaminantes.
En las reivindicaciones subordinadas, se
describen las realizaciones y los diseños de la presente
invención.
Los ejemplos de realizaciones preferidas de la
presente invención se describen individualmente en los dibujos
esquemáticos:
la Figura 1 representa una vista lateral
esquemática de un dispositivo de soldadura por láser según la
presente invención;
las Figuras 2a, 2b representan una sección
transversal de una parte saliente de un enchufe antes y después del
plegado a presión de los sectores;
la Figura 3 representa una proyección horizontal
de una parte de un enchufe de contacto plano con su parte
saliente.
las Figuras 4a, 4b representan una sección por la
línea II-II de la Figura 3 de la parte saliente del
enchufe con un punto de soldadura (Figura a) según la presente
invención y un punto de soldadura según el estado de la técnica
(Figura b).
El dispositivo de soldadura por láser,
representado en la Figura 1, comprende una mesa 20 sobre la cual se
monta una montura de láser 21 con un componente de deflexión óptica
ajustable 22, y un láser 23. La montura de láser 1 está construida
de tal forma que el haz de láser 41, que pasa a través del
componente de deflexión 22 desde el láser 23 y que presenta una
inclinación de ángulo \theta, incide en la superficie de la mesa.
Además, se dispone de una pantalla 42 en la guía del haz que sólo
deja pasar el haz de láser 41 si la pieza metálica que debe
fundirse está dispuesta encima de la mesa en el foco del haz de
láser. A la izquierda, junto a la montura del láser, se hallan unos
carriles guía paralelos 24, 25, entre los cuales se conduce y se
desplaza rítmicamente una banda de contactos plana 30. Por encima y
por debajo de los carriles guía 24, 25 que se extienden
verticalmente desde el nivel de la placa, se disponen herramientas
de estampado y plegado 26, 27. Los ejes longitudinales del enchufe
de contacto plano, cada uno de los cuales está conectado al fleje de
acero lateral mediante un puente estrecho, son paralelos al plano
de la mesa y forman ángulos rectos con los carriles guía 24, 25. La
cara superior de la parte saliente 2 del enchufe de contacto plano
está orientada hacia la montura del haz de láser. Esta montura
contiene también un sistema de lentes 40 que enfoca el haz de láser
41 sobre el extremo más alejado de la parte saliente del enchufe.
El haz de láser se extiende sustancialmente por un plano vertical
paralelo a los ejes longitudinales g del enchufe de contacto plano 1
colocado. El haz de láser 41 y el plano de la cara superior de la
mesa 20 subtienden el ángulo agudo \theta que oscila entre 25º y
55º y tiene un valor óptimo en 45º.
El dispositivo de soldadura por láser
representado en la Figura 1 se utiliza en la producción en cadenas
de montaje de enchufes de contacto planos, siendo las piezas brutas
para los enchufes de contacto planos individuales estampadas de
forma continuada a partir de fleje de acero y siendo plegadas, a
continuación, las piezas de fleje de acero como los sectores 4, 5
de la parte saliente del enchufe 2 por su cara inferior mediante un
procedimiento de doblado a presión, de tal forma que los bordes
longitudinales libres 7, 8 de los sectores 4, 5 se empujan
sustancialmente entre sí a lo largo del eje longitudinal g de cada
enchufe de contacto plano. A continuación, los sectores plegados o
doblados a presión 4, 5 se sujetan mutuamente por medio de un punto
de soldadura 10 por el extremo libre de la parte saliente de
enchufe 2 formada.
Para la realización de los diversos
procedimientos de producción, el fleje metálico debe avanzar
gradualmente a través de las estaciones de procesamiento entre los
carriles guía 24, 25, por un tramo de longitud establecida con
exactitud, y detenerse durante un breve intervalo. A continuación,
una herramienta de procesamiento que transporta una prensa pasa por
encima del fleje metálico, y se ejecutan las etapas de procesamiento
de prensado individuales con diversos enchufes de contacto planos.
El procedimiento de soldadura de los sectores 4, 5 se efectúa sólo
cuando la banda de contactos metálica plana se halla en la posición
de parada. Únicamente entonces, llega el haz de láser a la punta de
la parte saliente del enchufe, debiéndose asegurar que el foco 29
situado entre los sectores 4, 5 se dirija hacia el extremo de la
parte saliente del enchufe 2. La dirección oblicua del haz de láser
41 provoca la formación de un punto de soldadura elíptico en la
punta de la parte saliente del enchufe, que abarca una parte del
material que se desea fundir mayor que la de un punto de soldadura
redondo.
Claims (7)
1. Procedimiento para la fabricación de una banda
de contactos plana en el que:
- -
- se estampan piezas brutas de fleje de acero con sectores laterales a partir de la parte central de una banda,
- -
- ambos sectores de la pieza bruta de acero se doblan sobre una parte basal continua, de tal forma que sus bordes longitudinales libres entran en contacto con el eje longitudinal del enchufe de contacto plano, y
- -
- los bordes longitudinales se sueldan entre sí por el extremo libre del enchufe de contacto, mediante un dispositivo de soldadura por láser que comprende:
- -
- una montura de láser (21) para sujetar el láser,
- -
- un sistema de lente (27) para enfocar el haz de láser (41) sobre un foco (29), y
- -
- una mesa (20) para sujetar la pieza metálica que se va a soldar,
- caracterizado porque:
el haz de láser (41) incide con un ángulo agudo
\theta sobre la parte saliente del enchufe de contacto plano (1),
de tal forma que se forma un punto de soldadura elíptico en la
punta, entre los sectores.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque utiliza un componente de deflexión
óptica (22), dispuesto entre el láser (23) y la montura de láser
(21).
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se enfoca
el haz de láser (41) sobre los bordes de los sectores doblados (4,
5) en el extremo de la parte saliente (2) del enchufe de contacto
plano.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el haz de
láser (41) se proyecta sustancialmente en un plano que forma un
ángulo recto con el nivel de la mesa, y pasa a través del eje
longitudinal (g) del enchufe de contacto plano (1) depositado sobre
la mesa (20), presentando el haz de láser (41) una inclinación de
ángulo \theta
respecto del nivel de la mesa.
respecto del nivel de la mesa.
5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 4,
caracterizado porque el ángulo \theta está comprendido
entre 35º y 55º y es preferentemente de 45º.
6. Dispositivo para la fabricación de una banda
de contactos plana que comprende:
- -
- una estación de estampado para estampar piezas brutas de acero para enchufes de contacto planos a partir de la parte central de un fleje de acero,
- -
- una estación de plegado para doblar los sectores (4, 5) que se forman en la parte basal (3) de la parte saliente del enchufe,
- -
- una estación de soldadura por láser para la soldadura por puntos de ambos sectores doblados, por medio de un punto de soldadura (10) que conecta sus ejes longitudinales, y
- -
- una instalación de transporte para el movimiento rítmico del enchufe de contacto plano procesado parcialmente y la banda que todavía está conectada a aquél mediante puentes,
- caracterizado porque:
el haz de láser (41) incide, formando un ángulo
agudo \theta con el plano vertical de la abertura de la junta de
los sectores plegados (4, 5), sobre los bordes de ambos sectores
(7, 8) por el extremo libre de la parte saliente del enchufe (2) y,
en funcionamiento, forma un punto de soldadura elíptico (10a), cuya
zona de campo de acción de fundido abarca los bordes de ambos
sectores (7, 8) y alcanza la parte basal (3) de la parte saliente
del enchufe (2).
7. Enchufe de contacto eléctrico plano con una
parte saliente de enchufe (2) que se extiende en la dirección de
inserción y que presenta una parte basal (3) y dos sectores (4, 5)
plegados alrededor de la parte basal, cuyos bordes longitudinales
están firmemente unidos en el extremo libre de la parte saliente
del enchufe plana (2) por medio de un punto de soldadura por láser
(10a), caracterizado porque el punto de soldadura (10)
presenta una forma elíptica orientada en la dirección de los bordes
de los sectores (7, 8, 9) y alcanza la parte basal (3) de éste
último.
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