ES2237162T3 - Procedimiento y dispositivo para la soldadura de chapas con un laser. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la unión por soldadura de chapas (1, 2) en unión a tope por medio de láser, en el que al menos una de las chapas (1, 2) es deformada plásticamente delante o en la zona de soldadura con un cuerpo de aplastamiento (6), caracterizado porque el cuerpo de aplastamiento (6) está configurado como bola de aplastamiento para la reducción de un intersticio, presente en el punto de unión (5), entre las chapas (1, 2) y está alojado de forma giratoria en un soporte de fijación (7).

Description

Procedimiento y dispositivo para la soldadura de chapas con un láser.

La presente invención se refiere a un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente así como a una utilización del dispositivo.

La unión por soldadura de chapas con la ayuda de un láser es un procedimiento de unión actualmente difundido. En este caso, las chapas se unen entre sí a tope de una manera preferida, siendo colocadas las superficies frontales de las chapas a unir de tal forma que solamente existe un intersticio estrecho entre las chapas. Para conseguir una calidad alta de la costura de soldadura, el intersticio entre las chapas a unir no debe ser mayor que 0,05 o bien 0,08 mm, con lo que las desviaciones de una chapa individual no deben exceder la mitad de estas anchuras máximas admisibles del intersticio. Es evidente que para el mantenimiento de tales tolerancias son necesarias herramientas correspondientemente costosas o, en cambio, procedimientos de mecanización
costosos.

Se conoce a partir de la solicitud de patente europea EP-0 565 846 deformar plásticamente, en el caso de costuras lineales de soldadura, al menos una de las chapas delante o en la zona de soldadura con la ayuda de un rodillo de aplastamiento, para que no se alcance la anchura máxima admisible del intersticio entre las chapas a unir. En conexión con la enseñanza conocida, se describen una serie de formas de realización, que se refieren especialmente a la diferente configuración de los rodillos de aplastamiento.

La enseñanza conocida es adecuada de una manera exclusiva para costuras lineales de soldadura y es especialmente inadecuada cuando se requiere una conducción lineal discrecional para las costuras de soldadura, puesto que en tales casos los rodillos de aplastamiento, propuestos de acuerdo con la enseñanza conocida, generan fuerzas laterales que pueden conducir a deformaciones no deseadas de la chapa.

Por lo tanto, la presente invención tiene el cometido de indicar un dispositivo, en el que las costuras de soldadura pueden presentar un desarrollo discrecional.

Este cometido se soluciona a través de las medidas indicadas en la reivindicación 1 de la patente. Las configuraciones ventajosas de la invención así como una utilización del dispositivo se indican en otras reivindicaciones.

La invención presenta las siguientes ventajas: puesto que con la ayuda de un cuerpo de aplastamiento se obtiene una deformación plástica, que es independiente de la dirección del movimiento de avance del cuerpo de aplastamiento sobre la chapa respectiva, es posible una conducción lineal discrecional de una costura de soldadura, sin que se pueda producir una deformación deficiente de las chapas a unir por soldadura. El dispositivo según la invención se puede utilizar, por lo tanto, para la unión por soldadura de chapas configuradas de forma discrecional.

Puesto que el cuerpo de aplastamiento está constituido por una bola, se puede conseguir un dispositivo según la invención extraordinariamente compacto, puesto que el radio de la bola se reduce en una medida considerable en comparación con las dimensiones externas de los rodillos de aplastamiento conocidos, con lo que con la misma actuación se puede reducir también la fuerza que actúa sobre la bola de aplastamiento.

Por último, en el caso de la configuración del cuerpo de aplastamiento según la invención como bola de aplastamiento, se puede colocar inclinado el soporte de fijación de la bola de aplastamiento con relación a las chapas a unir por soldadura. De esta manera, el punto de unión de las chapas es libremente accesible, con lo que se pueden emplear instalaciones de detección para la detección de la anchura actual del intersticio entre las chapas en la zona de aplastamiento. De esta manera, se puede ajustar la fuerza que actúa sobre la bola de aplastamiento en función de la anchura momentánea del intersticio.

A continuación se explica en detalle la invención, a modo de ejemplo, con la ayuda de dibujos. En este caso:

La figura 1 muestra una sección a través de un dispositivo según la invención perpendicularmente a dos chapas a unir por soldadura de diferente espesor en la región de la zona de soldadura.

La figura 2 muestra una sección a través de otra forma de realización de la invención perpendicularmente a dos chapas a unir por soldadura del mismo espesor.

La figura 3 muestra una sección según la figura 2 a través de otra forma de realización de la invención y

La figura 4 muestra una sección según la figura 2 a través de otra forma de realización de la invención.

La figura 1 muestra una sección a través de un dispositivo según la invención perpendicularmente a dos chapas 1 y 2 a unir por soldadura, una de las cuales es más gruesa que la otra. Las dos chapas 1 y 2 se apoyan con sus superficies frontales una en la otra y se unen por soldadura a tope entre sí en esta posición. La unión por soldadura se realiza de una manera conocida en sí a través de un rayo láser, que presenta en la zona de soldadura una sección transversal enfocada con un diámetro de 0,2 mm, por ejemplo. Para que la soldadura presente la calidad necesaria y esté libre de errores, el intersticio entre las chapas 1 y 2 adyacentes entre sí puede ser como máximo 0,08 mm en la zona de soldadura. En el caso de una anchura mayor se produce una incidencia de la costura de soldadura o una interrupción del rayo.

Delante o bien en la zona de soldadura se deforma ahora plásticamente, según la figura 1, la chapa 2 con la ayuda de un cuerpo de aplastamiento, que está constituido por un soporte de fijación 7 y por una bola 6 insertada en este cuerpo, de manera que se reduce un intersticio que está presente entre las chapas 1 y 2 o bien de manera que no se alcanza la anchura máxima admisible del intersticio mencionada anteriormente. El soporte de fijación 7 es presionado a tal fin perpendicularmente con respecto a la chapa 2, con lo que se lleva a cabo una fluencia del material deformado principalmente en la dirección de la flecha 8.

Durante el proceso de aplastamiento, la chapa 2 es apoyada por medio de un elemento de apoyo 9, que se encuentra frente a la bola de aplastamiento 6 que actúa sobre la chapa 2. Por otro lado, están previstas instalaciones de retención 3 y 4, que fijan las dos chapas 1 y 2 al menos durante el proceso de aplastamiento y/o durante el proceso de soldadura siguiente. Como instalaciones de retención 3 y 4 se emplean en este caso pinzas adecuadas.

El soporte de fijación 7 representado en la figura 1está provisto con un eje 10, con el que se remite a la forma de realización simétrica rotativa del soporte de fijación 7.

La figura 2 muestra una sección a través de otra forma de realización del dispositivo según la invención. En este caso, las chapas 1 y 2 a unir por soldadura son del mismo espesor. En lugar de una bola de aplastamiento 16 individual, se emplean ahora dos bolas de aplastamiento 16 y, en concreto, estas bolas actúan perpendicularmente desde arriba sobre una de las chapas 1 y 2 respectivas. Este dispositivo se caracteriza especialmente porque ambas chapas 1 y 2 son deformadas, con lo que son necesarias deformaciones menores para la consecución del mismo efecto. Con otras palabras, utilizando esta forma de realización se reducen también las anchuras mayores del intersticio entre las chapas 1 y 2 a unir por soldadura entre sí a la anchura máxima admisible del intersticio.

En la figura 3 se representa otra forma de realización, en la que ésta se diferencia de la forma de realización mostrada en la figura 2 especialmente porque los ejes 10 de los soportes de fijación 7 forman un ángulo agudo con el plano de las chapas 1 y 2. De esta manera, existe espacio suficiente en el punto de unión 5 para detectar, por ejemplo, por medio de una instalación de detección, la anchura actual del intersticio, en virtud de la cual se puede ajustar la fuerza de presión que actúa sobre el soporte de fijación 7 por medio de un dispositivo de control.

Por otro lado, en la forma de realización representada en la figura 3, el elemento de apoyo 9 está dividido en dos partes con respecto al mostrado en la figura 2. De esta manera, también el lado inferior del punto de unión 5 está libremente accesible, lo que es ventajoso de nuevo durante la determinación de la anchura del intersticio por medio de la instalación de detección.

En la figura 4 se representa una forma de realización preferida del dispositivo según la invención, en el que un soporte de fijación 7 para una bola de aplastamiento 6 se extiende inclinado con relación al plano formado por la chapa 1. A través de la posición inclinada se posibilita que se pueda realizar la deformación de la chapa 1 lo más cerca posible del punto de unión 5. La chapa 2 es presionada por medio de una unidad de fijación 12, que presenta una zapata de fijación 13, que entra en contacto con la chapa 2, en el extremo inferior, contra el elemento de apoyo 9 y de esta manera es fijada en la posición. Con ello se impide un desplazamiento lateral de la chapa 2 a través de la chapa 1 deformada en todo caso en una medida muy grande.

A partir de la figura 4 se deduce, además, que la unidad de fijación 12 está configurada en forma de barra y está colocada inclinada con relación a un plano formado por la chapa 2. De esta manera, el punto de unión 5 está de nuevo fácilmente accesible para instalaciones adicionales.

El elemento de apoyo 9 está configurado, en la forma de realización representada en la figura 4, como rodillo con un eje de giro 11. El rodillo se extiende sobre el punto de unión 5 y apoya de esta manera las dos chapas 1 y 2. También es concebible que para cada chapa 1 y 2 esté previsto un elemento de apoyo 9 de una manera similar a la representada en la figura 3, sin embargo cada uno de los elementos de apoyo 9 está constituido por un rodillo con un eje de giro 11.

Claims (7)

1. Dispositivo para la unión por soldadura de chapas (1, 2) en unión a tope por medio de láser, en el que al menos una de las chapas (1, 2) es deformada plásticamente delante o en la zona de soldadura con un cuerpo de aplastamiento (6), caracterizado porque el cuerpo de aplastamiento (6) está configurado como bola de aplastamiento para la reducción de un intersticio, presente en el punto de unión (5), entre las chapas (1, 2) y está alojado de forma giratoria en un soporte de fijación (7).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el eje longitudinal (10) de al menos uno de los soportes de fijación (7) forma un ángulo agudo con respecto a un plano formado por las chapas (1, 2).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque una unidad de fijación (12), cuyo eje longitudinal forma de una manera preferida un ángulo agudo con el plano formado por las chapas (1, 2), actúa en la región del punto de unión (5) sobre una de las chapas (1, 2).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque están previstas instalaciones de retención (3, 4), que fijan las chapas (1, 2) adyacentes entre sí con sus lados frontales.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está prevista una instalación de detección para la detección de la anchura del intersticio delante de la zona de deformación y está previsto un dispositivo de control, que controla el soporte de fijación (7) en función de la anchura detectada del intersticio.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque está prevista una instalación de reconocimiento óptico o mecánico para el reconocimiento del desarrollo del intersticio después de la deformación y está previsto un dispositivo de seguimiento, que reacciona a la instalación de reconocimiento, para el seguimiento del rayo láser de acuerdo con el desarrollo del intersticio.

7. Utilización del dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6 para la unión por soldadura de chapas (1, 2) en la unión a tope.