ES2248605T3 - Procedimiento para la soldadura por arco de corta duracion y sistema de soldadura por arco de corta duracion para la deteccion de perturbaciones de alta frecuencia. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la soldadura por arco voltaico de corta duración, especialmente para la soldadura de pernos, con la etapa de explorar un parámetro de soldadura, especialmente la tensión del arco voltaico (U) durante, como mínimo, un segmento temporal (TS) del proceso de soldadura, para detectar perturbaciones (64, 66), caracterizado porque la curva de medición (52) determinada por el proceso de exploración es aplanada y, a continuación, es generada como mínimo una curva de tolerancia (56, 58; 56, 58, 70) que presenta una distancia (60; 62; 72) previamente ajustable a la curva de medición aplanada (54), y porque, a continuación, la curva de medición no aplanada (52) es comparada con la curva de tolerancia (56, 58; 56, 58, 70), para detectar perturbaciones de alta frecuencia (64, 66).

Description

Procedimiento para la soldadura por arco de corta duración y sistema de soldadura por arco de corta duración para la detección de perturbaciones de alta frecuencia.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la soldadura por arco de corta duración, especialmente la soldadura de pernos, según el preámbulo de la reivindicación 1 (véase, por ejemplo, US-A-5 676 867).

La presente invención se refiere, además, a un sistema de soldadura por arco de corta duración para la soldadura de elementos, por ejemplo, pernos de metal a componentes, por ejemplo, chapas metálicas, según el preámbulo de la reivindicación 13 (véase, por ejemplo, US-A-5 676 867).

Un procedimiento de este tipo para la soldadura por arco de corta duración o un sistema de soldadura por arco de corta duración de tal tipo son universalmente conocidos. La soldadura por arco de corta duración frecuentemente se denomina soldadura de pernos aún cuando no se sueldan pernos exclusivamente.

Un sistema corriente de empleo industrial para la soldadura de pernos se conoce por el folleto "Neue TUCKER-Technologie, BolzenschweiBen mit System!", Emhart TUCKER, 9/99.

La soldadura de pernos tiene aplicación principalmente, si bien no exclusivamente, en la tecnología del automovil. Con ella se sueldan elementos metálicos tales como pernos con o sin rosca, argollas, tuercas, etc. a la chapa de la carrocería del automóvil. Los elementos metálicos sirven entonces como anclaje o elementos de sujeción para la fijación, por ejemplo, de equipamientos del habitáculo.

En la soldadura de pernos mencionada anteriormente, según TUCKER, inicialmente se coloca un elemento en un cabezal de soldadura. Esto puede hacerse a través de un dispositivo de alimentación automática, por ejemplo, mediante aire comprimido. A continuación, el cabezal de soldadura posiciona el elemento en el sitio adecuado del componente. A continuación, se conecta una corriente previa a la soldadura que circula por el perno y el componente. Seguidamente, el elemento se levanta respecto del componente. Se forma un arco voltaico. La corriente del arco voltaico es elegida de tal modo que, antes que nada, se queman o vaporizan suciedad, revestimientos superficiales, cinc, lubricantes secos, aceites, etc. Acto seguido, se conmuta a la corriente de soldadura. Debido a la intensidad de soldadura elevada se funden las dos caras frontales de elemento y componente opuestas. A continuación se baja nuevamente el elemento hasta el componente, de manera que se entremezclan las masas fundidas. Con el contacto del elemento y el cortocircuito del arco voltaico se interrumpe la corriente de soldadura. La masa fundida se solidifica, y se ha formado la unión soldada.

Especialmente en el uso industrial es habitual controlar uno o más parámetros de soldadura. Precisamente en la industria del automovil, con su elevada productividad y las elevadas cantidades de piezas producidas, es casi indispensable un control de calidad, en lo posible, del cien por cien. Sin embargo, la calidad de una unión soldada no puede determinarse habitualmente con certeza suficiente mediante una inspección visual de la unión soldada. Por ese motivo, es habitual explorar, como mínimo, un parámetro de soldadura, por ejemplo, la tensión del arco voltaico, durante como mínimo un período del proceso de soldadura, para detectar perturbaciones.

Precisamente, la tensión del arco voltaico es un parámetro importante para la calidad de la unión soldada obtenida. La sincronización de la tensión del arco voltaico con el movimiento de elevación del elemento metálico también es un criterio decisivo para la evaluación de la calidad de la soldadura.

En el estado actual de la técnica, para evaluar el proceso de soldadura es habitual comparar la tensión del arco voltaico, el movimiento de levantamiento y/o la corriente de soldadura directamente con un umbral superior o inferior de tolerancia.

Sin embargo, se ha encontrado que el control de los parámetros de soldadura descritos anteriormente, frecuentemente no siempre son suficientes para una buena concordancia entre la evaluación del proceso de soldadura específico y el resultado de soldadura realmente obtenido.

Con este antecedente, el objetivo de la presente invención es indicar un procedimiento de soldadura por arco de corta duración o un sistema para la soldadura por arco de corta duración, en los que un control de los parámetros de soldadura permita percibir, con una seguridad aún mayor, si la calidad del proceso de soldadura correspondiente ha sido o no satisfactoria.

Este objetivo se consigue en el procedimiento de soldadura por arco de corta duración mencionado anteriormente porque la curva de medición, determinada a partir del proceso de exploración, ha sido aplanada y, a continuación, se ha generado, como mínimo, una curva de tolerancia que presenta una distancia a la curva de medición aplanada previamente ajustada y porque, a continuación, la curva de medición no aplanada es comparada con la curva de tolerancia, para detectar perturbaciones de alta frecuencia.

En el sistema de soldadura por arco de corta duración mencionado al comienzo, este objetivo se consigue porque el dispositivo de evaluación está diseñado para aplanar una curva de medición resultante de valores de medición de los parámetros de soldadura explorados y, a continuación, producir como mínimo una curva de tolerancia que presenta una distancia preajustable a la curva de medición aplanada, y diseñada para comparar, a continuación, la curva de medición no aplanada con la curva de tolerancia, para detectar perturbaciones de alta frecuencia.

Mediante el procedimiento o sistema de soldadura por arco de corta duración, puede optimizarse el control de los parámetros de soldadura, para aumentar la calidad de soldadura de las uniones soldadas por arco de corta duración.

Ha sido establecido que, especialmente durante la soldadura de pernos de aluminio, pueden presentarse los siguientes problemas. Debido a la baja viscosidad de la masa fundida de aluminio puede llegarse ocasionalmente a un goteo del elemento metálico sobre el componente metálico. Además, puede suceder que un escudo protector de gas es perturbado debido a factores externos. Esto origina que al arco voltaico le es suministrado oxígeno a través del aire.

Estas perturbaciones afectan la tensión del arco voltaico. Un goteo de masa fundida de aluminio lleva a una caida durante breve tiempo de la tensión del arco voltaico (drop). Un desmoronamiento del escudo protector de gas produce un aumento durante breve tiempo de la tensión del arco voltaico (peak).

Perturbaciones de alta frecuencia de este tipo no pueden reconocerse mediante principios de control actuales de parámetros de soldadura.

Mediante el procedimiento o sistema, según la invención, es posible detectar estas perturbaciones de alta frecuencia del arco voltaico. En consecuencia, pueden tomarse medidas adecuadas como, por ejemplo, emitir una alarma, incrementar un contador de fallos, etc.

Debido al hecho de que la curva de tolerancia se basa en la curva de medición aplanada, los cambios de baja frecuencia en la tensión del arco voltaico no son evaluados como perturbaciones. Tales cambios de baja frecuencia de este tipo en la tensión del arco voltaico pueden suceder, por ejemplo, en el trascurso de procesos de regulación de la tensión del arco voltaico y, por lo tanto, en lo sucesivo no serán calificados en el presente contexto como perturbaciones.

A continuación, para la descripción de la invención se hace referencia en general a la tensión del arco voltaico como un parámetro de soldadura. La tensión del arco voltaico es, como se ha mencionado anteriormente, un parámetro especialmente relevante para la calidad del proceso de soldadura. Sin embargo, se entiende que todas las referencias a la tensión del arco voltaico deben entenderse, alternativa y/o acumulativamente, como referencia a otros parámetros de soldadura, tales como corriente de soldadura, trayectoria del perno, etc.

El segmento durante el que se explora el parámetro de soldadura puede cubrir la totalidad del intervalo de tiempo del proceso de soldadura o bien sólo una parte del mismo. Por ejemplo, el segmento de exploración puede comenzar sólo cuando se alcanza una determinada altura de elevación y finalizar antes del descenso completo del elemento hasta el componente.

Por lo tanto, el objetivo se consigue plenamente.

En una forma de realización preferente, la curva de tolerancia está dispuesta por encima de la curva de medición aplanada, para detectar perturbaciones de alta frecuencia que sobresalen hacia arriba (peaks) respecto de la curva de medición aplanada.

En otra forma de realización, que puede tener aplicación alternativa o acumulativa, la curva de tolerancia está dispuesta debajo de la curva de medición aplanada, para detectar perturbaciones de alta frecuencia que sobresalen hacia abajo (drops) respecto de la curva de medición aplanada.

Mediante la posibilidad de detectar peaks pueden registrarse perturbaciones durante breve tiempo del revestimiento protector de gas del arco voltaico, especialmente durante la soldadura de pernos de aluminio.

Mediante la posibilidad de detectar drops pueden producirse puentes, debido al goteo de masa fundida, especialmente durante la soldadura de aluminio.

Ambos tipos de perturbaciones pueden llevar a resultados de soldaduras insuficientes desde el punto de vista de la calidad. En consecuencia, debido a la detección de peaks o drops, puede emitirse una señal de fallo. Basado sobre esta base, pueden realizarse después repasos o todo el proceso de soldadura puede repetirse completamente.

En suma, también es ventajoso que la distancia entre la curva de tolerancia y la curva de medición aplanada sea constante a lo largo del segmento de exploración.

En general, también es concebible variar la distancia en función del tiempo, sin embargo, una distancia constante es suficiente para la detección de fallos y, por otra parte, es sencillo de programar en términos de software.

Según otra forma de realización preferente, después del aplanamiento de la curva de medición, se generan, como mínimo, dos curvas de tolerancia que presentan en el mismo sentido dos distancias diferentes respecto de la curva de medición aplanada y, a continuación, la curva de medición no aplanada es comparada con las dos curvas de tolerancia, para poder reconocer perturbaciones de alta frecuencia menos fuertes y fuertes.

Debido a la disponibilidad de dos curvas de tolerancia es posible diferenciar fluctuaciones de alta frecuencia fuertes y menos fuertes del parámetro de soldadura. Esto puede utilizarse, por ejemplo, para emitir inmediatamente una señal de fallo al reconocer perturbaciones fuertes de alta frecuencia. Si, por el contrario, una perturbación detectada es menos fuerte, es decir, excede la curva de tolerancia más cercana pero no excede la curva de tolerancia más distante, puede, por ejemplo, incrementarse un contador de fallos. Sólo al sobrepasar una determinada cantidad de tales perturbaciones menos fuertes se emite una señal de fallo.

Además, es ventajoso que el parámetro de soldadura sea explorado de forma discreta.

Valores de medición discretos pueden procesarse de manera especialmente conveniente mediante un procesamiento de señales digital.

En tal sentido, en este proceso es igualmente ventajoso cuando el aplanamiento de la curva de medición se realiza mediante un filtrado de pasabajos digital de la curva de medición compuesta de puntos de medición discretos.

El filtrado de pasabajos digital puede realizarse, por ejemplo, mediante un procesador de señales digital en la forma de un filtro FIR.

En suma, es ventajoso que el periodo de exploración se encuentre entre 100 \mus y 1000 \mus, especialmente entre 200 \mus y 500 \mus.

Ha quedado demostrado que un periodo de exploración de este tipo es más que suficiente para el registro de perturbaciones de alta frecuencia, como las que pueden producirse en forma de peaks y drops.

Además, es una especial ventaja cuando el filtrado de pasabajos se realiza en una frecuencia límite entre 20 Hz y 400 Hz, especialmente entre 50 Hz y 250 Hz.

En suma, es ventajoso que pueda registrarse la frecuencia de la aparición de perturbaciones de alta frecuencia.

De este modo, es posible registrar la tendencia de la aparición de perturbaciones de alta frecuencia, como peaks y drops. Por ejemplo, con una duración progresiva del funcionamiento del sistema de soldadura pueden suceder cambios permanentes de las condiciones de soldadura. Esto puede detectarse, eventualmente, mediante el registro de la aparición de perturbaciones de alta frecuencia.

En otra forma de realización preferente, la corriente eléctrica utilizada durante el segmento de exploración para la generación del arco voltaico es regulado a un valor constante y la tensión del arco voltaico es integrada en función del tiempo, para obtener una medida para la energía que es aplicada a la unión soldada.

Esta forma de realización se considera como una invención propia, independientemente de la posibilidad de detectar, según la invención, perturbaciones de alta frecuencia mediante el aplanamiento de la curva de medición, la generación de curvas de tolerancia y comparación de curvas.

Ha quedado demostrado que la energía aplicada a la unión soldada es igualmente un parámetro para la evaluación de la calidad de la unión soldada. La energía puede calcularse de forma comparativamente sencilla, integrando la tensión del arco voltaico. Debido a que la corriente de soldadura permanece constante por causa de la regulación, la integral de la tensión del arco voltaico es directamente proporcional a la energía aplicada.

En este proceso, es especialmente preferente que la energía determinada mediante la integración de la tensión del arco voltaico es comparada con un valor umbral superior y/o inferior, para estimar la calidad de la unión soldada.

En el caso en que la energía aplicada se encuentra debajo de un valor umbral inferior, posiblemente no se ha fundido material suficiente para obtener una buena soldadura. Cuando, contrariamente, la energía aplicada supera el valor umbral, presumiblemente se ha aportado demasiada energía, de manera que existe el peligro de que el componente y/o el elemento estructural hayan sufrido daños. En el caso de una soldadura de pernos a chapas de carrocería muy delgadas es un criterio decisivo especialmente importante para la evaluación de la calidad de la unión soldada.

En el sistema de soldadura por arco de corta duración es especialmente ventajoso que la fuente de potencia sea una fuente de corriente constante.

En esta forma de realización se asume, respecto de la cuestión del control y evaluación de mediciones exploradas, que la corriente de soldadura es constante. Consecuentemente, para estar en condiciones de evaluar la calidad de la unión soldada es posible concentrarse durante el control en otros parámetros de soldadura, especialmente, por ejemplo, la tensión del arco voltaico.

El control y la evaluación del proceso de soldadura se realiza habitualmente de manera tal, que inicialmente el parámetro de soldadura o los parámetros de soldadura son explorados a lo largo de todo el segmento de exploración. A continuación se realiza, sobre la base de la curva de medición explorada y registrada, una evaluación del proceso de soldadura ahora ya realizado.

Solamente en una fase de corriente previa habitual en la que se forma el arco voltaico también es posible realizar adicionalmente un control en tiempo real y, en el caso que sucedan fallos que el sistema no puede compensar por si solo, interrumpir el proceso de soldadura aún antes de conectar la corriente de soldadura propia.

Debido a la corriente previa, el elemento y el componente aún no se han unido por fusión, de manera que todavía es posible interrumpir el proceso de soldadura y, en caso necesario, repetirlo en el mismo punto.

Se entiende que las características anteriormente mencionadas y las características aún a describir pueden ser aplicadas, no solo en la respectiva combinación mencionada, sino también en otras combinaciones o aisladamente, sin abandonar el margen de la presente invención.

Ejemplos de realizaciones de la invención se explican con mayor detalle en la siguiente descripción y se representan en el dibujo en el que muestran:

la figura 1, una representación esquemática de un sistema de soldadura por arco de corta duración según la invención;

la figura 2, un diagrama de tensión de arco voltaico en función del tiempo para la explicación del procedimiento de soldadura por arco de corta duración según la invención;

la figura 3, una vista similar a la figura 2 de otra forma de realización del procedimiento de soldadura por arco de corta duración, según la invención; y

la figura 4, un diagrama de la energía aplicada a una unión soldada en función del tiempo, para la ilustración de otro aspecto de la presente invención.

En la figura 1 se designa, en general, con 10 un sistema de soldadura por arco de corta duración. El sistema de soldadura 10 presenta una unidad de control y energía 12. A la unidad de control y de energía 12 pueden conectarse una serie de unidades de alimentación 14, de las cuales una se muestra en la figura 1.

A cada unidad de alimentación 14 se encuentran conectadas uno o dos cabezales de soldadura 16; el dibujo de la figura 1 muestra un cabezal de soldadura 16 individual.

Además, en la unidad de control y energía 12 se ha dispuesto una interfaz de usuario 18, mediante la cual un usuario puede configurar el sistema de soldadura 10. Además, en un visualizador de la interfaz de usuario 18 pueden mostrarse datos del sistema, alarmas, etc.

El sistema de soldadura 10 sirve para soldar elementos metálicos, como pernos metálicos 20, a componentes metálicos como chapas metálicas 22. Un campo de aplicación típico es la tecnología de automóvil. En la misma, el sistema de soldadura 10 o una serie de sistemas de soldadura 10 de este tipo sirven para soldar pernos metálicos con o sin rosca, argollas, tuercas, etc. a partes de carrocerías de automóviles. Los elementos de unión sirven de anclaje para la fijación de, por ejemplo, equipamientos del habitáculo del automóvil.

La unidad de control y de energía 12 comprende un dispositivo de control 23 y una fuente de potencia 24. El dispositivo de control 23, a su vez, contiene un dispositivo de evaluación 26.

El dispositivo de control 23 sirve, en general, para el control del sistema de soldadura 19. Se encuentra directamente conectado a la interfaz de usuario 18, de manera que pueden ser cargados diferentes parámetros de soldadura, programas básicos para el control de secuencias de soldadura, etc.

La fuente de potencia 24 está configurada como fuente de corriente constante. Suministra una corriente constante 1 regulada que alimenta el cabezal de soldadura 16 a través de la unidad de alimentación 14. La corriente de soldadura 1 circula entonces a través del elemento metálico 20 y el componente metálico 22.

El cabezal de soldadura 16 presenta un soporte 28 en el que se encuentra sujeto un elemento metálico 20 a soldar. Además, el cabezal de soldadura 16 comprende un motor eléctrico lineal 30, mediante el cual puede subirse y bajarse el soporte 28 conjuntamente con el elemento metálico 20, tal como se muestra esquemáticamente en 32.

En lugar del motor eléctrico lineal 30, el cabezal de soldadura también puede comprender una combinación de un electroimán y un resorte antagónico que presiona el elemento metálico 20 contra el componente metálico 22.

Un sistema de soldadura 10 de este tipo es básicamente conocido por el actual estado de la técnica y descrito detalladamente en el folleto "Neue TUCKER Technologie, BolzenschweiBen mit System!" mencionado al comienzo, cuya información se ha podido conseguir completamente por referencia.

Generalmente un proceso de soldadura transcurre en el sistema de soldadura 10 como sigue. Inicialmente, el elemento 12 se coloca sobre el componente 14 de modo que se establece un contacto eléctrico. A continuación, se conecta una así llamada corriente previa. Poco tiempo después, el elemento o el elemento metálico 20 se levanta respecto del componente o componente metálico 22 hasta alcanzar una altura de soldadura. Durante este tiempo, la corriente previa permanece conectada. Durante el levantamiento del componente se forma un arco voltaico. El arco voltaico de corriente previa posee suficiente energía para quemar o vaporizar la suciedad existente, revestimientos superficiales, cinc, lubricantes secos, aceites, etc. en el punto de soldadura.

Después de alcanzar la altura de soldadura se incorpora la conexión de corriente de soldadura I. Debido a la corriente de soldadura I elevada de una magnitud de, por ejemplo, 20 A a 1500 A, en la zona del arco voltaico formado se sueldan uno a otro el elemento 20 y el componente 22. El arco voltaico se indica esquemáticamente en la figura 1 mediante varias flechas entre el elemento 20 y el componente 22.

La energía E que se aporta al proceso de soldadura se eleva. A continuación, se inicia el proceso de descenso. El elemento 20 es descendido a una velocidad predeterminada, hasta que incide contra el componente 22. En este momento, se cortocircuita el arco voltaico y se desconecta la corriente de soldadura 1. En este proceso puede ser que el descenso se realice hasta levemente por debajo de la superficie de base del componente metálico, para garantizar una inmersión saturada del elemento 20 en la superficie fundida del componente 22.

Las masas fundidas del elemento 20 y el componente 22 se entremezclan y se enfrían debido a la interrupción del aporte de energía. Por tanto, el elemento 20 se suelda firmemente al componente 22 y puede servir de anclaje para fijar piezas al componente 22.

Para controlar el proceso de soldadura, el sistema de soldadura presenta un dispositivo de medición 34 para medir durante el proceso de soldadura la tensión eléctrica del arco voltaico U que se produce entre el elemento 20 y el componente 22.

El dispositivo de medición 34 transmite los resultados de la medición a través de una línea de señales 36 al dispositivo de evaluación 26 del dispositivo de control 23.

El dispositivo de evaluación 26 evalúa la tensión del arco voltaico U durante el proceso de soldadura. Los resultados de la evaluación son almacenados en una memoria del dispositivo de control 23 y/o mostrados mediante la interfaz de usuario 18.

El dispositivo de evaluación 26 se encuentra conectado, además, con la fuente de potencia 24 a través de una línea de señales 38. A través de la línea de señales 38, la fuente de potencia 24 puede ser destinada, al menos durante la fase de corriente previa, para que interrumpa el proceso de soldadura en el caso de detectarse en tiempo real una perturbación, mediante la tensión del arco voltaico.

Sin embargo, habitualmente, las mediciones del dispositivo de medición 34 son almacenadas, como ya se ha dicho, en el dispositivo de control 23 (o bien en el dispositivo de evaluación 26) y analizadas después de finalizar el proceso de soldadura.

La figura 2 muestra un diagrama 50 de la tensión del arco voltaico U en función del tiempo.

El desarrollo de la tensión del arco voltaico U durante un proceso de soldadura es mostrado en 52. En este proceso, cuando el elemento metálico 20 entra en contacto directo con el componente metálico 22, la tensión del arco voltaico es inicialmente cero.

Con el levantamiento del elemento metálico 20 respecto del componente metálico 22, la tensión del arco voltaico U aumenta hasta alcanzar un determinado nivel. Este nivel se mantiene aproximadamente a través de una zona de soldadura Ts y después cae nuevamente. En el momento en que el elemento metálico 20 entra nuevamente en contacto con el componente metálico 22, la tensión del arco voltaico U es nuevamente de cero.

Durante el proceso de soldadura la tensión del arco voltaico U es explorada discretamente con un periodo de exploración T_{P} que puede ser, por ejemplo, de 256 \mus.

Todo el proceso de soldadura puede durar un tiempo comprendido, por ejemplo, entre 6 y 200 ms.

La curva de medición 52 de la tensión del arco voltaico U explorada durante el proceso de soldadura puede compararse, por ejemplo, con un valor umbral fijo ajustado previamente (no mostrado). Además, es posible formar un valor medio de la tensión del arco voltaico U en función del tiempo. En este proceso es posible limitarse a la zona de soldadura T_{S}.

A continuación, es posible realizar un análisis en base a una comparación de la curva de medición 52 con el valor medio.

Según la invención, la curva de medición 52 es inicialmente aplanada mediante, por ejemplo, una filtración de paso bajo. La curva de medición aplanada se muestra con línea de trazos en la figura 2 y designa con el número de referencia 54.

La filtración de paso bajo puede realizarse, por ejemplo, mediante el procesamiento digital de señales en un dispositivo de procesamiento de señales 23, aplicando algoritmos conocidos, por ejemplo, mediante un filtro FIR.

La frecuencia límite del filtro de paso bajo es, por ejemplo, de 125 Hz para un tiempo de soldadura T_{S} de, por ejemplo, 100 ms. Esto significa, aproximadamente, que la curva de medición 54 no contiene componentes de frecuencia con una frecuencia mayor a 125 Hz (correspondiente a un periodo de 8 ms).

A continuación, se calcula para la curva de medición aplanada 54 una curva de tolerancia superior 56 y una curva de tolerancia inferior 58. La curva de tolerancia superior 58 mantiene durante un periodo contínuo una distancia constante 60 de la curva de medición aplanada 54. Del mismo modo, la curva de tolerancia inferior 58 mantiene durante un periodo contínuo una distancia constante 62 de la curva de medición aplanada 54.

En el dispositivo de evaluación 26, la curva de medición no aplanada 52 se compara a continuación tanto con la curva de tolerancia inferior como con la superior 56, 58.

Se muestra que la curva de medición aplanada 54 presenta un escape hacia arriba (peak) 64 situado fuera de la curva de tolerancia superior 56. Del mismo modo, la curva de medición no aplanada 52 presenta un escape hacia abajo (drop) 66 en el que la tensión del arco voltaico U se sitúa debajo de la curva de tolerancia inferior 58.

Por otra parte, la curva de medición no aplanada 52 presenta algunas otras amplitudes 68 en las que la curva de medición no aplanada 52 se desvía respecto de la curva de medición aplanada 54 pero, sin embargo, permanece respectivamente dentro de las curvas de tolerancia 56, 58.

En consecuencia, el dispositivo de evaluación 28 reconoce el peak 64 y el drop 66 como una perturbación de alta frecuencia de la tensión de arco voltaico U. Estas perturbaciones son almacenadas en el dispositivo de control 23 y/o mostradas a través de la interfaz de usuario 18. Eventualmente, puede dispararse una alarma en la que el proceso de soldadura afectado por perturbaciones de alta frecuencia ha sido deficiente y requiere de un repaso o una nueva operación.

Por otra parte, también es posible documentar la aparición de perturbaciones de alta frecuencia de este tipo por el incremento de un contador de fallos y emitir una alarma sólo en el caso de excederse un determinado umbral del contador de fallos.

La figura 3 muestra un diagrama de tensión del arco voltaico U en función del tiempo t, similar a la figura 2. En consecuencia, todas las explicaciones anteriores se refieren también a la forma de realización de la figura 3.

En esta forma de realización se calcula, además de la curva de tolerancia superior 56, una curva de tolerancia intermedia 70. La curva de tolerancia intermedia 70 presenta en forma contínua respecto de la curva de medición aplanada 54 una distancia constante 72, menor que la distancia 60, por ejemplo, la mitad.

Después de un proceso de soldadura, la curva de medición no aplanada 52, por un lado, es comparada con la curva de tolerancia superior e inferior 56, 58. Se determina que existe una fuerte perturbación de alta frecuencia cuando es excedida una de las dos curvas de tolerancia 56, 58, como es el caso con el peak 64 y el drop 66. En el caso de que suceda una perturbación de alta frecuencia de este tipo, en esta forma de realización se emite en todos los casos una señal de alarma que indica a través de la interfaz de usuario 18 que el proceso de soldadura ha sido deficiente y requiere un repaso.

Si, por el contrario, suceden perturbaciones de alta frecuencia que exceden las curvas de tolerancia 56, 58 pero que se encuentran dentro la curva de tolerancia intermedia 70, como se muestra en la figura 3 con 74, el dispositivo de evaluación 26 lo interpreta como una perturbación de alta frecuencia menos fuerte. Por lo tanto, el dispositivo de evaluación 26 no emite una señal de alarma, sino simplemente una señal de advertencia. La señal de advertencia puede utilizarse, por ejemplo, para incrementar un contador de fallos.

Con una acumulación de la aparición de advertencias de este tipo, debidas a perturbaciones de alta frecuencias menos fuertes, puede deducirse una tendencia que indica que el sistema de soldadura 10 debe someterse a mantenimiento o que se han modificado otras condiciones marginales, lo que en forma permanente influye negativamente sobre el proceso de soldadura.

Un peak como el peak 64 mostrado anteriormente puede producirse especialmente cuando en el trascurso de un proceso de soldadura es perturbado por cualquier causa un revestimiento de gas alrededor del arco voltaico. Esto tiene como resultado que al arco voltaico le es suministrado oxígeno. Aumenta la resistencia eléctrica y, consecuentemente, la tensión del arco voltaico U.

Se ha demostrado que la frecuencia de las perturbaciones provocadas de este modo se encuentran en la zona >250 Hz. Perturbaciones de este tipo no pueden detectarse mediante los procedimientos de control convencionales, especialmente no cuando la tensión del arco voltaico es regulada, por ejemplo, mediante el cambio de la altura de levantamiento H.

Además, se constata que las perturbaciones antes mencionadas pueden suceder especialmente cuando se sueldan a aluminio pernos u otros elementos de aluminio.

La figura 4 muestra un diagrama de la energía E aplicada en función del tiempo t a la unión soldada.

El valor de E se establece mediante la integración de la tensión del arco voltaico U en función del tiempo.

Consecuentemente, el valor de E se incrementa de forma contínua, pero con gradiente variable, hasta la finalización del proceso de soldadura. La curva correspondiente se representa con 80 en la figura 4.

Consecuentemente, a la finalización del proceso de soldadura se alcanza un valor final de energía E que se muestra en la figura 4 con 86.

Además, en la figura 4 se encuentra representado un valor umbral superior 82 y un valor umbral inferior 84 para el valor final de energía E. Los valores de umbral superior e inferior 82, 84 son entrados previamente. Estos valores son calculados en base a la experiencia. Si el valor final 86 de la energía E es menor que el valor umbral inferior 84, el aporte de energía E a la unión soldada es demasiado bajo para que el elemento 20 pueda utilizarse como soporte duradero.

Inversamente, cuando el valor umbral superior 82 es superado por el valor final 86, puede suponerse que el aporte de energía E ha sido demasiado elevado. Por lo tanto, existe el peligro que se hayan perjudicado zonas adyacentes a la unión soldada y/o hayan sucedido deformaciones indeseadas en el elemento 20 o componente 22.

De lo contrario, si el valor final se encuentra entre los valores umbral superior e inferior 82, 84, el dispositivo de evaluación 26 evalúa el proceso de soldadura como bueno respecto del aporte de energía E realizado.

Se entiende que la integración de la tensión del arco voltaico U para la determinación del aporte de energía E puede realizarse igualmente por vía digital mediante un procesador de señales digital.

Claims (14)

1. Procedimiento para la soldadura por arco voltaico de corta duración, especialmente para la soldadura de pernos, con la etapa de explorar un parámetro de soldadura, especialmente la tensión del arco voltaico (U) durante, como mínimo, un segmento temporal (T_{S}) del proceso de soldadura, para detectar perturbaciones (64, 66), caracterizado porque la curva de medición (52) determinada por el proceso de exploración es aplanada y, a continuación, es generada como mínimo una curva de tolerancia (56, 58; 56, 58, 70) que presenta una distancia (60; 62; 72) previamente ajustable a la curva de medición aplanada (54), y porque, a continuación, la curva de medición no aplanada (52) es comparada con la curva de tolerancia (56, 58; 56, 58, 70), para detectar perturbaciones de alta frecuencia (64, 66).

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la curva de tolerancia (56; 56, 70) se ha dispuesto encima de la curva de medición aplanada (54), para detectar perturbaciones de alta frecuencia (64) que sobresalen hacia arriba respecto de la curva de medición aplanada (54).

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la curva de tolerancia (58) está dispuesta debajo de la curva de medición aplanada (54) para detectar perturbaciones de alta frecuencia (64) que sobresalen hacia abajo respecto de la curva de medición aplanada (54).

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la distancia (60; 62; 72) entre la curva de tolerancia (56, 58; 56, 58, 70) y la curva de medición aplanada (54) es constante en función del segmento de exploración (T_{S}).

5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque después del aplanamiento de la curva de medición (52) se generan, como mínimo, dos curvas de tolerancia (56, 70) que presentan en el mismo sentido dos distancias (60, 72) diferentes respecto de la curva de medición aplanada (54), y porque, a continuación, la curva de medición no aplanada (52) es comparada con las dos curvas de tolerancia (56, 70), para detectar perturbaciones de alta frecuencia menos fuertes (74) y fuertes (64).

6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el parámetro de soldadura (U) es explorado discretamente.

7. Procedimiento, según la reivindicación 6, caracterizado porque el aplanamiento de la curva de medición (52) es realizado mediante un filtrado digital de paso bajo de la curva de medición (52) compuesta de puntos de medición discretos.

8. Procedimiento, según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el periodo de exploración (T_{P}) se encuentra en el intervalo entre 100 \mus y 1000 \mus, especialmente en el intervalo entre 200 \mus y 500 \mus.

9. Procedimiento, según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la filtración de paso bajo se realiza mediante una frecuencia límite en el intervalo entre 20 Hz y 400 Hz, especialmente en el intervalo entre 50 Hz y 25 Hz.

10. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se detecta la frecuencia de la aparición de perturbaciones de alta frecuencia (64, 66; 74).

11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la corriente eléctrica (I) utilizada para la generación del arco voltaico es regulada a un valor constante durante el segmento de exploración (T_{S}) y porque la tensión del arco voltaico (U) en función del tiempo es integrada, para obtener una medida (86) para la energía (E) aplicada a la unión soldada.

12. Procedimiento, según la reivindicación 11, caracterizada porque la medida de energía (88) determinada mediante la integración de la tensión del arco voltaico (U) es comparada con un valor umbral superior e inferior (82, 84), para estimar la calidad de la unión soldada.

13. Sistema de soldadura por arco voltaico de corta duración (10) para la soldadura de elementos (20), como por ejemplo pernos metálicos (20) a componentes (22), como por ejemplo chapas metálicas (22), con

- un dispositivo de cabezal de soldadura (16) que levanta, en el margen de un proceso de soldadura, y desciende nuevamente un elemento (20) respecto del componente (22),

- un dispositivo de alimentación de poder (24) que aporta energía para la formación de un arco voltaico entre el componente (22) y el elemento (20) levantado,

- un dispositivo de medición (34) que explora como mínimo un parámetro de soldadura (U), especialmente la tensión del arco voltaico (U) durante como mínimo un segmento temporal (T_{S}) del proceso de soldadura, y

- un dispositivo de evaluación (26) al que se entregan los valores de medición explorados del parámetro de soldadura (U), para detectar perturbaciones (64, 66),

caracterizado porque el dispositivo de evaluación (26) se encuentra diseñado para aplanar una curva de medición (52) obtenida de los valores de medición explorados del parámetro de soldadura (U) y, a continuación, generar como mínimo una curva de tolerancia (56, 58; 56, 58, 70) que presenta una distancia (60; 62; 72) a la curva de medición aplanada (54) ajustable previamente, y al efecto, para comparar la curva de medición no aplanada (52) con la curva de tolerancia (56, 58; 56, 58, 70), para detectar perturbaciones de alta frecuencia.

14. Sistema, según la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo de alimentación de poder (24) es una fuente de corriente constante (24).