ES2250616T3 - Metodo y aparato de union que utilizan agitacion con rozamiento. - Google Patents
Metodo y aparato de union que utilizan agitacion con rozamiento.Info
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Abstract
Método de unión que utiliza agitación con rozamiento para rotar una herramienta (1) rotativa que tiene una primera parte (2) de herramienta y una segunda parte (3) de herramienta con una área más pequeña que la de la primera parte (2) de herramienta y que sobresale de un extremo distante de la primera parte (2) de herramienta, superponer unos primer y segundo elementos (W1 y W2) el uno sobre el otro y agitar localmente la parte superpuesta de unión con rozamiento, uniendo así localmente los primer y segundo elementos (W1 y W2), que comprende las etapas de: disponer una herramienta (10) estacionaria a oponerse a la herramienta (1) rotativa para que los primer y segundo elementos (W1 y W2) queden intercalados entre la herramienta (1) rotativa y de manera que pueda cambiarse una distancia de separación con respecto a la herramienta 1 rotativa; forzar y presionar la herramienta (1) rotativa hacia el interior del primer elemento (W1) desde la segunda parte (3) de herramienta mientras la herramienta (1) rotativa se rota y los primer y segundo elementos (W1 y W2) se reciben en el extremo distante de la herramienta (10) estacionaria; unir los primer y segundo elementos (W1 y W2) rotando la herramienta (1) rotativa en el primer elemento (W1) dentro del cual se ha presionado la herramienta (1) rotativa y agitando con rozamiento el primer elemento (W1) en torno a la herramienta (1) rotativa con las primera y segunda partes (2, 3); y replegar, cuando se finaliza la unión, la herramienta (1) rotativa, en un estado de rotación, de los elementos (W1 y W2); caracterizado porque un extremo distante de la herramienta (10) estacionaria que se opone a la herramienta (1) rotativa está formado para tener una área transversal menor que al menos la de la primera parte (2) de herramienta de la herramienta (1) rotativa.
Description
Método y aparato de unión que utilizan agitación
con rozamiento.
La presente invención se refiere a un método de
unión que utiliza agitación con rozamiento de una herramienta
rotativa según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un aparato de
unión para la unión por agitación con rozamiento rotando una
herramienta rotativa según el preámbulo de la reivindicación 3
(véase por ejemplo el documento WO 99/34951 A).
Según una técnica convencional de unión, se
superponen materiales de chapa o elementos metálicos, moldeados a
presión cada uno de antemano en una forma tridimensional, unos
encima de otros y se unen entre sí por soldadura por resistencia
eléctrica, soldadura por arco, un adhesivo, fijación con pernos,
remaches o similares.
Cuando los elementos metálicos tienen formas
tridimensionales complejas, se emplea la soldadura por puntos que
puede unir localmente una pluralidad de partes de unidad de unión
discretas.
Según otra técnica de unión, en la patente
japonesa Nº 2712838 se da a conocer un método de unión de
realización de una agitación con rozamiento en un estado no fundido.
Según esta técnica de unión, una prolongación llamado sonda se
inserta y traslada, mientras se rota, hacia el interior de una
superficie de unión formada haciendo que dos elementos queden en
contacto entre sí. Las texturas metálicas en las proximidades de la
superficie de unión se plastifican y unen por calor de
rozamiento.
Las patentes japonesas abiertas a consulta por el
público N^{os} 10-183316 y
2000-15426 dan a conocer un método de tratamiento
superficial en el tratamiento superficial de piezas fundidas tales
como una superficie de contacto de una culata de cilindro con
respecto a un bloque de cilindros. Según este método, una
herramienta rotativa con una prolongación formada en el reborde de
su extremo distante se presiona hacia el interior de la pieza
fundida mientras se rota para que se realice una agitación cuando la
pieza fundida no se funde por calor.
La unión por agitación con rozamiento en el
estado no fundido descrita anteriormente presenta los siguientes
problemas. La velocidad de rotación y la presión de la herramienta
rotativa no pueden aumentarse mucho. Puesto que el área de la
superficie receptora de una herramienta estacionaria que queda en
contacto con el elemento es mayor que la de la prolongación que
sobresale del extremo distante de la herramienta rotativa, la
presión se dispersa sobre la totalidad de la superficie de la
superficie receptora. El calor de rozamiento generado por la
rotación de la herramienta rotativa se disipa sobre la totalidad de
la superficie de la superficie receptora. Por consiguiente, la unión
lleva tiempo.
Por tanto, si la velocidad de rotación de la
herramienta, la cantidad de forzamiento de la herramienta, la
velocidad de desplazamiento de la herramienta y demás se aumentan
más de lo necesario, la unión puede resultar incompleta o la parte
unidad puede fundirse de manera no deseable. Por tanto, acortar el
tiempo de unión tiene límites.
Según la anterior técnica convencional de unión,
los parámetros de control tales como la velocidad de rotación y la
cantidad de forzamiento de la herramienta que son óptimas para el
espesor o el material del elemento se obtienen de antemano mediante
un experimento o similar. Cuando elementos distintos de aquellos en
el caso convencional han de unirse debido a un cambio de diseño, los
parámetros de control óptimos deben obtenerse de nuevo mediante un
experimento o similar. La evaluación de la calidad para la
resistencia de la unión y demás se realiza a través de un ensayo de
tracción o similar empleando una muestra formada por una unión real.
Esto requiere un proceso de inspección aparte.
Por tanto, si la evaluación de la calidad de los
elementos unidos realmente puede realizarse junto con la unión
utilizando parámetros de control, la evaluación de la calidad puede
realizarse cada vez que se lleve a cabo una unión. Por tanto, puede
hacerse frente a la producción en serie apropiadamente. Además,
cuando elementos distintos de aquellos en elementos convencionales
han de unirse debido a un cambio de diseño, los parámetros de
control óptimos pueden calcularse fácilmente. Esto resulta muy
efectivo en la mejora de la producción al suprimirse productos
defectuosos.
Sin embargo, aún no se ha desarrollado un sistema
que evalúe la calidad tal como se ha descrito anteriormente en la
unión por agitación con rozamiento.
El documento
EP-A-1 153 694, documento según el
artículo 54(3) EPC, da a conocer un método de unión por
puntos de piezas de aluminio superpuestas utilizando una herramienta
de unión con un vástago sobresaliente. La cara receptora de un
elemento receptor tiene la misma área transversal que la de una
primera parte de la herramienta de unión.
El documento
EP-A-1 149 656, documento según el
artículo 54(3) EPC, da a conocer un método de unión por
puntos empleando una herramienta rotativa con una prolongación. La
cara receptora de un elemento receptor tiene la misma área
transversal que la de una primera parte de la herramienta
rotativa.
El documento WO 01/74 526 Anillo 91, documento
según el artículo 54(3) EPC, da a conocer un método de
soldadura por agitación de piezas de trabajo superpuestas utilizando
una herramienta rotativa de soldadura por agitación con rozamiento
con un husillo y una herramienta estacionaria de soporte. La cara
receptora del elemento receptor tiene la misma área transversal que
una primera parte de la herramienta rotativa.
Es el objeto de la invención mejorar un método y
un correspondiente aparato de agitación con rozamiento de manera que
se suprima la disipación de calor de la parte unida y el calor de
rozamiento pueda acumularse efectivamente dentro de los materiales
unidos para acortar así el tiempo de unión.
Este objeto es satisfecho por un método que tiene
las características dadas a conocer en la reivindicación 1 y un
aparato que tiene las características dadas a conocer en la
reivindicación 3. En las reivindicaciones secundarias dependientes
se definen las realizaciones preferidas.
Cuando se compara a la soldadura convencional, se
vuelven innecesarios una corriente y similares requeridos para
soldar, así que el tiempo de unión puede acortarse.
Cuando se finaliza la unión, la herramienta
rotativa se retrae, en un estado de rotación, de los elementos. Por
tanto, la parte unida se enfría tras ello y la unión está
terminada.
Se dispone una herramienta estacionaria para
oponerse a la herramienta rotativa para que los primer y segundo
elementos estén intercalados entre la herramienta estacionaria y la
herramienta rotativa y de manera que pueda cambiarse una distancia
de separación con respecto a la herramienta rotativa, y ese extremo
distante de la herramienta estacionaria que se opone a la
herramienta rotativa está formado para tener una área transversal
menor que al menos la de una primera parte de herramienta de la
herramienta rotativa. Por tanto, se suprime la disipación de calor
de la parte unidad, se acorta el tiempo de unión y se estabiliza el
estado unido.
Preferiblemente, el extremo distante de la
herramienta estacionaria forma una superficie curva. Por tanto, la
concentración de los esfuerzos en los elementos y en el hundimiento
puede reducirse. Aunque el ángulo con el que la herramienta
estacionaria queda en contacto con los elementos difiera
ligeramente, la herramienta estacionaria es recibida por una
superficie y no por un punto o una línea. Por tanto, las variaciones
de la resistencia de la unión pueden eliminarse y puede garantizarse
fácilmente una calidad estable de unión.
Preferiblemente, la primera parte de herramienta
tiene un reborde que es concéntrico y con un diámetro decreciente
desde la primera parte de herramienta hacia la segunda parte de
herramienta para formar un escalón. Por tanto, pueden unirse tres o
más elementos superpuestos o elementos con un gran espesor de chapa
total.
Las figuras 1A y 1B son ilustraciones para
explicar un método de unión que utiliza agitación con rozamiento
según una realización de la presente invención;
las figuras 2A y 2B son ilustraciones para
explicar un método convencional de unión no fundida que utiliza
agitación con rozamiento;
la figura 3 es una vista que muestra como se
realiza una unión con una herramienta rotativa que tiene una
prolongación con una longitud apropiada para unir tres elementos
superpuestos;
las figuras 4A y 4B son vistas que muestran cómo
se realiza una unión cuando tres o más elementos son unidos,
mientras se cambia el tiempo, por una herramienta rotativa que tiene
una prolongación con una longitud apropiada para unir dos elementos
superpuestos;
la figura 5 es una vista que muestra cómo se
realiza una unión cuando dos elementos superpuestos son unidos por
una herramienta rotativa según la realización de la presente
invención;
la figura 6 es una vista que muestra cómo se
realiza una unión cuando tres elementos superpuestos son unidos por
la herramienta rotativa según la realización de la presente
invención;
la figura 7 es una vista una influencia sobre un
elemento provocada por una compresión de una herramienta
estacionaria con una superficie receptora plana;
la figura 8 es una vista que muestra una
influencia sobre un elemento provocada por una compresión de una
herramienta estacionaria con una superficie receptora curva;
la figura 9 es una vista que muestra el aspecto
externo de una herramienta rotativa utilizada para una unión por
agitación con rozamiento según una realización de la presente
invención;
la figura 10 es una vista que muestra el aspecto
externo de una herramienta rotativa utilizada para una unión por
agitación con rozamiento según una realización de la presente
invención;
la figura 11 es una vista frontal de una
herramienta estacionaria utilizada para una unión por agitación con
rozamiento según una realización de la presente invención;
la figura 12 es una vista frontal que muestra una
herramienta rotativa y un soporte de sujeción para la herramienta
rotativa;
la figura 13 es una vista esquemática de un robot
articulado que fija y acciona la herramienta rotativa;
la figura 14 es una vista detallada de la pistola
de unión mostrada en la figura 13;
la figura 15 es un diagrama de flujo para
explicar un método de control de la unión que utiliza agitación con
rozamiento según esta realización;
las figuras 16A y 16B son diagramas de flujo para
explicar método de garantía de calidad en un método de unión por
agitación con rozamiento según esta realización;
la figura 17 es un diagrama de flujo para
explicar el método de garantía de calidad en el método de unión por
agitación con rozamiento según esta realización;
la figura 18 es una gráfica que muestra la
relación entre la presión y la resistencia de la unión; y
la figura 19 es una vista para explicar la
relación entre la posición del extremo distante de la herramienta,
la distancia entre herramientas y la cantidad de flexión del brazo
de la pistola.
A los expertos en la técnica les resultarán
evidentes otros objetos y ventajas aparte de los analizados
anteriormente a partir de la descripción de una realización
preferida de la invención que viene a continuación. En la
descripción, se hace referencia a los dibujos adjuntos, que forman
parte de la misma, y que ilustran un ejemplo de la invención. Tal
ejemplo, sin embargo, no exhaustivo de las varias realizaciones de
la invención y por tanto se hace referencia a las reivindicaciones
que vienen a continuación para determinar el alcance de la
invención.
Las realizaciones de la presente invención se
describirán detalladamente con referencia a los dibujos
adjuntos.
Las realizaciones a describir de aquí en adelante
son ejemplos de medios que implementan la presente invención. La
presente invención puede aplicarse a aquellas obtenidas modificando
o deformando las siguientes realizaciones dentro de un alcance que
no se aparte de su espíritu.
Las figuras 1A y 1B son ilustraciones para
explicar un método de unión que utiliza agitación con rozamiento
según una realización de la presente invención.
Tal como se muestra en las figuras 1A y 1B, el
método de unión mostrado en esta realización se aplica a la unión de
elementos semejantes a placas hechos de, por ejemplo, una aleación
de aluminio. Se superponen al menos dos elementos, y una herramienta
1 rotativa se presiona hacia el interior de un primer elemento W1
sobre su superficie más exterior aplicándole una presión mientras
rota (gira) alrededor de su eje. Por tanto, las texturas de elemento
del primer elemento W1 y de un segundo W2 elemento, que están
superpuestos uno encima del otro, son fundidas por un calor de
rozamiento y agitadas, uniéndolos así.
Una herramienta 10 estacionaria está dispuesta
para oponerse a la herramienta 1 rotativa para que los primer y
segundo elementos W1 y W2 queden intercalados entre la herramienta
10 estacionaria y la herramienta 1 rotativa y de manera que la
distancia de separación con respecto a la herramienta 1 rotativa
pueda cambiarse.
La herramienta 1 rotativa es una herramienta
resistente al desgaste hecha de acero en bruto (por ejemplo, una
aleación de carburo) con una dureza superior a la de los elementos.
El material de los elementos no está restringido a una aleación de
aluminio y es suficiente en tanto sea más blando que la herramienta
1 rotativa. La herramienta 10 estacionaria está hecha de, por
ejemplo, un acero en bruto o un cobre en bruto.
Más específicamente, la herramienta 1 rotativa
tiene una prolongación 3 que sobresale de un primer reborde 2 en su
extremo distante. La prolongación 3 se presiona hacia el interior de
los primer y segundo elementos W1 y W2 con una presión
predeterminada mientras se rota la herramienta 1 rotativa con una
velocidad de rotación preestablecida de manera que los primer y
segundo elementos W1 y W2 queden intercalados entre la herramienta 1
rotativa y la herramienta 10 estacionaria. Mientras la prolongación
3 rota en estos elementos, las texturas de elemento en torno a la
prolongación 3 se cortan para generar calor. Además, los recortes
formados al cortar con la prolongación 3 son mantenidos dentro de
los elementos por las dos herramientas 1 y 10 y agitados para
colisionar contra las texturas de elemento circundantes y la
prolongación 3, generando por tanto calor. A medida que el primer
reborde 2 se presiona hacia dentro con la presión predeterminada y
se rota, genera calor para fundir los recortes. Por tanto, mientras
se fomenta el flujo plástico de las texturas de elemento en torno al
primer reborde 2, el primer reborde 2 se mantiene a una presión y
velocidad de rotación predeterminadas durante un periodo de tiempo
predeterminado. Por consiguiente, la presión por unidad de
superficie se incrementa para aumentar el volumen del flujo
plástico. Cuando la herramienta 1 rotativa se saca de los elementos
mientras se rota, las texturas de elemento que están en flujo
plástico se enfrían y unen entre sí.
Cuando este proceso de unión se realiza
continuamente, las texturas de elemento que se pegaron en torno a la
prolongación 3 en el ciclo anterior se funden y se suministran por
agitación como material en el siguiente ciclo.
En este instante, el área de la superficie 11
receptora de la herramienta 10 estacionaria se reduce, así que
mientras se incrementa la presión, se suprime la disipación de calor
hacia la herramienta 10 estacionaria y se aumenta el volumen de
flujo plástico, incrementándose la fuerza de unión entre los
elementos.
El método de unión según esta realización es
adecuado para la unión local de uniones a solape (por ejemplo, el
panel exterior de la puerta trasera y su refuerzo) para placas
metálicas de vehículos moldeadas a presión de antemano en formas
tridimensionales. Más específicamente, supóngase que han de unirse
elementos, que tienen formas tridimensionales complejas debido al
moldeo a presión, en una pluralidad de partes de unión discretas y
que la herramienta 1 rotativa no puede moverse continuamente. En
este caso, si se emplea el método de unión según esta realización,
los elementos pueden unirse localmente. Por tanto, la unión es
posible incluso tras el moldeo a presión.
Según este método de unión, una corriente de
soldadura, agua de refrigeración, aire y demás empleados en la
soldadura por puntos convencional se vuelven totalmente
innecesarios, así que el consumo energético necesario para unir
puede reducirse mucho. Puesto que las unidades e instalaciones que
sirven como la fuente de energía tal como se ha descrito
anteriormente resultan innecesarias, la inversión en instalaciones
puede reducirse grandemente.
Puede emplearse una pistola de soldar por puntos
utilizada en la soldadura por puntos convencional. Por tanto, pueden
conseguirse fácilmente capacidades equivalentes o superiores que en
la técnica con respecto a cualquiera de las limitaciones sobre los
elementos de unión, la resistencia de la unión y la eficiencia
productiva.
Las figuras 2A y 2B son ilustraciones para
explicar un método convencional de unión no fundida que utiliza
agitación con rozamiento.
El método convencional de unión mostrado en las
figuras 2A y 2B es idéntico al de la presente invención en su
procedimiento de disponer unos primer y segundo elementos W1 y W2
para que queden intercalados entre una herramienta 1 rotativa y una
herramienta 10' estacionaria y de presionar la herramienta 1
rotativa hacia el interior del primer elemento W1 en la superficie
más exterior por compresión mientras se rota la herramienta 1
rotativa alrededor de su eje, y es diferente de la presente
invención porque las texturas de elemento entre los primer y segundo
elementos W1 y W2 superpuestos se agitan mientras que no se funden
por el calor de rozamiento.
El estado de agitación no fundida significa que
las texturas metálicas se agitan ablandándolas mediante un calor de
rozamiento a una temperatura mucho más baja que el punto de fusión
que es el más bajo de entre los de los respectivos componentes o
compuestos eutécticos contenidos en la matriz.
Según el método convencional de unión, puesto que
las texturas metálicas se agitan en el estado no fundido, pueden
resolverse problemas tales como la fatiga térmica que se produce en
la soldadura por resistencia eléctrica y similares.
Por otra parte, debido a la agitación con
rozamiento no fundida, la velocidad de rotación y la presión de la
herramienta 1 rotativa no pueden aumentarse mucho. Puesto que el
área de la superficie 11' receptora de la herramienta 10'
estacionaria que queda en contacto con el segundo elemento W2 es
mayor que la de una prolongación 3 que sobresale del extremo
distante de la herramienta 1 rotativa, la presión se dispersa sobre
la totalidad de la superficie de la superficie 11' receptora.
Además, puesto que el calor de rozamiento generado por la rotación
de la herramienta 1 rotativa se disipa sobre la totalidad de la
superficie de la superficie 11' receptora, la unión lleva tiempo
(por ejemplo, de 2 a 3 segundos).
A diferencia de esto, según la presente
invención, puesto que se realiza una agitación con rozamiento en el
estado fundido, la velocidad de rotación y la presión de la
herramienta 1 rotativa pueden aumentarse. Además, la superficie 11
receptora de la herramienta 10 estacionaria está formada para que
sea más pequeña que al menos el área transversal de la prolongación
3 de la herramienta 1 rotativa de manera que se suprima la
disipación de calor y se incremente la eficiencia de la acumulación
de calor en los elementos. Por consiguiente, se fomenta la fusión y
el flujo plástico de los recortes para acortar el tiempo necesario
para la unión (por ejemplo, de 0,3 a 0,5 segundos).
Además, tal como se muestra en la figura 3,
cuando mayor es el número de elementos superpuestos, mayor es el
espesor total de los elementos, y en consecuencia la longitud de la
prolongación 3 de la herramienta 1 rotativa debe aumentarse de
acuerdo con el número de elementos superpuestos. Por ejemplo, tal
como se muestra en las figuras 4A y 4B, supóngase que una
herramienta 1 rotativa que tiene una prolongación 3 con una longitud
apropiada para unir dos elementos superpuestos se aplica a unir tres
elementos superpuestos. En este caso, si se acorta el tiempo de
unión, la cantidad de agitación de unos elementos W2 y W3 intermedio
e inferior resulta insuficiente y no puede garantizarse una
resistencia suficiente (véase la figura 4A). A la inversa, si se
prolonga el tiempo de unión, la cantidad de reducción del espesor de
placa de un elemento W1 superior se vuelve excesivamente grande y no
puede garantizarse una resistencia suficiente entre los elementos W1
y W2 superior e intermedio (véase la figura 4B). En ambos casos, una
herramienta que se utiliza cuando el número de elementos
superpuestos es pequeño no puede emplearse para unir un gran número
de elementos superpuestos.
En vista de esto, según la presente invención,
tal como se muestra en las figuras 5 y 6, unos segundo y tercer
rebordes 4 y 5 están formados para que sean concéntricos y tengan un
diámetro decreciente desde el extremo distante de una herramienta 1
rotativa hacia una prolongación 3 para formar al menos un escalón.
Por tanto, mientras que la longitud de la prolongación 3 se mantiene
en el valor apropiado para unir dos elementos superpuestos, pueden
unirse entre sí tres o más elementos superpuestos o elementos
superpuestos con un gran espesor total.
Se considerará el estado de compresión por la
herramienta 10 estacionaria durante la unión. Con una herramienta 10
estacionaria que tiene una superficie 11 receptora plana mostrado en
la figura 7, el esfuerzo se concentra en una esquina 12 de la
superficie 11 receptora y aumenta la cantidad de hundimiento de la
herramienta 10 estacionaria en un elemento W. En vista de esto,
según la presente invención, tal como se muestra en la figura 8, la
superficie 11 receptora de la herramienta 10 estacionaria se curva
para formar una esquina 12 redondeada de manera que se reduzca la
concentración de esfuerzos en el elemento W y el hundimiento. Como
resultado de formar curva la superficie 11 receptora, aunque el
ángulo con el que la herramienta 10 estacionaria queda en contacto
con el elemento W cambie ligeramente, la herramienta 10 estacionaria
es recibida no por un punto o una línea sino por una superficie. Por
tanto, las variaciones en la resistencia de la unión pueden
eliminarse y puede garantizarse fácilmente una calidad estable de
unión.
Las figuras 9 y 10 son vistas que muestran los
aspectos exteriores de herramientas rotativas utilizadas para una
unión por agitación con rozamiento según realizaciones de la
presente invención. La figura 11 es una vista frontal de una
herramienta estacionaria utilizada para una unión por agitación con
rozamiento según una realización de la presente invención.
La herramienta rotativa mostrada en la figura 9
se utiliza para unir aproximadamente dos elementos superpuestos con
un espesor total relativamente pequeño. Esta herramienta rotativa
tiene un primer reborde 2 cilíndrico (correspondiente a una primera
parte de herramienta) y una prolongación 3 cilíndrica
(correspondiente a una segunda parte de herramienta) con un diámetro
(o área transversal) menor que el del primer reborde 2 y que
sobresale coaxialmente de un extremo 2a distante del primer reborde
2.
La herramienta rotativa mostrada en la figura 10
se utiliza para unir tres o más elementos superpuestos con un gran
espesor total y tiene un primer reborde 2 cilíndrico, una
prolongación 3 cilíndrica, con un diámetro más pequeño (o una área
transversal más pequeña) que el del primer reborde 2 y que sobresale
coaxialmente de un extremo 2a distante del primer reborde 2, y unos
segundo y tercer rebordes 4 y 5 que son concéntricos y tienen
diámetros gradualmente decrecientes desde el primer reborde 2 hacia
la prolongación 3 para formar un escalón.
En la herramienta rotativa mostrada en la figura
9, el diámetro del primer reborde 2 se fija en aproximadamente 5 mm
a 13 mm y el de la prolongación 3 se fija en aproximadamente 2 mm a
5 mm.
En la herramienta rotativa mostrada en la figura
10, el diámetro del primer reborde 2 se fija en aproximadamente 13
mm a 16 mm, el del segundo reborde 4 se fija en aproximadamente 10
mm a 13 mm, el del tercer reborde 5 se fija en aproximadamente 5 mm
a 10 mm y el de la prolongación 3 se fija en aproximadamente 2 mm a
5 mm.
Para mejorar más el rendimiento de corte y el
rendimiento de agitación pueden formarse hendiduras helicoidales o
paralelas en la superficie exterior de la prolongación 3. Cuando han
de formarse hendiduras helicoidales, pueden formarse en una
dirección en la que las texturas de elemento se fuercen hacia el
interior de los elementos.
Una herramienta 10 estacionaria mostrada en la
figura 11 tiene una parte 13 de gran diámetro que es cónica de
manera que cuanto más cerca está del lado contrario de la
herramienta rotativa lejos de una superficie 11 receptora, mayor es
el área transversal. La superficie 11 receptora (la parte I) forma
una superficie curva con una curvatura de aproximadamente 30 mm a 50
mm para que pueda absorber el desplazamiento de un punto en el que
actúa la presión con respecto a la prolongación 3.
Si la herramienta rotativa está formada como se
muestra en la figura 10, cuando se unen varios tipos de elementos
superpuestos y elementos con varios espesores totales, entonces
puede llevarse a cabo sin cambiar la herramienta y puede reducirse
una pérdida de tiempo de unión que tiene lugar en un cambio de
herramientas convencionales. Puesto que también se reduce el número
de tipos de herramientas a usar, pueden reducirse los costes de
compra/mecanizado de la herramienta y de mantenimiento y gestión de
la herramienta.
Tal como se muestra en la figura 11, en la
herramienta 10 estacionaria el diámetro de la superficie 11
receptora es de aproximadamente 7 mm a 13 mm, el de la parte de gran
diámetro de la parte 13 de gran diámetro es de aproximadamente 13 mm
a 16 mm y el de la parte de pequeño diámetro aumenta desde la
superficie 11 receptora hasta la parte 13 de gran diámetro de manera
cónica de acuerdo con los respectivos tamaños. Puesto que la parte
13 de gran diámetro es cónica, cuando el extremo distante de la
herramienta estacionaria se desgasta, puede cortarse y emplearse de
nuevo.
La figura 12 es una vista frontal que muestra una
herramienta rotativa y un soporte de sujeción para la herramienta
rotativa.
Tal como se muestra en la figura 12, un
herramienta 1 rotativa tiene un agujero 6 cónico en la cara extrema
de lado contrario a la prolongación 3 que ha de ser más delgado
hacia su extremo distante. Alrededor del agujero 6 cónico están
formadas equidistantemente (por ejemplo, cada 90º alrededor del eje)
unas hendiduras 7 de guía antirrotación. La cara extrema del lado de
la herramienta 1 rotativa de un soporte 20 de sujeción es cónica
para ser más delgada hacia su extremo distante, y unas guías 22
antirrotación para encajarse en las hendiduras 7 de guía
antirrotación sobresalen alrededor de una superficie 21 cónica del
soporte 20 de sujeción.
El agujero 6 cónico y las hendiduras 7 de guía
antirrotación de la herramienta 1 rotativa encajan respectivamente
con la superficie 21 cónica y las guías 22 antirrotación del soporte
20 de sujeción, así que la herramienta 1 rotativa y el soporte 20 de
sujeción quedan fijos entre sí. Puesto que las hendiduras 7 de guía
antirrotación y las guías 22 antirrotación encajan entre sí, la
herramienta 1 rotativa y el soporte 20 de sujeción no rotan la una
en relación con el otro.
El soporte 20 de sujeción está formado de manera
que cuando se fija con la herramienta 1 rotativa, forman
integralmente un eje con sustancialmente el mismo diámetro de
aproximadamente 13 mm a 16 mm. La longitud del soporte 20 de
sujeción se fija para ajustarse a los elementos a unir. Desde la
cara extrema del lado contrario a la herramienta rotativa del
soporte 20 de sujeción se extiende una parte 23 de montaje en robot
con un diámetro de aproximadamente 10 mm a 13 mm. La parte 23 de
montaje en robot se sujeta al eje de motor de un robot articulado
(no mostrado) a través de un reborde o similar, así que se acciona
para rotar junto con la herramienta 1 rotativa.
La figura 13 es una vista esquemática del robot
articulado que fija y acciona la herramienta rotativa.
Tal como se muestra en la figura 13, un robot 30
articulado tiene unos primer, segundo y tercer brazos 34, 37 y 39.
El primer brazo 34 está conectado a una articulación 32 formada
sobre una base 31, gira alrededor del eje y y rota en una
articulación 33 alrededor del eje z. El segundo brazo 37 está
conectado al primer brazo 34 a través de una articulación, gira
alrededor del eje y y rota en una articulación 36 alrededor del eje
x. El tercer brazo 39 está conectado al segundo brazo 37 a través de
una articulación 38 y gira alrededor del eje y.
Una pistola 50 de unión está sujeta al extremo
distante del tercer brazo 39. La herramienta 1 rotativa está sujeta
rotativamente a la pistola 50 de unión. Un motor 51 para accionar
rotativamente la herramienta 1 rotativa y la herramienta 10
estacionaria opuesta a la herramienta 1 rotativa está sujeto a la
pistola 50 de unión. La distancia entre la herramienta 1 rotativa y
la herramienta 10 estacionaria puede ser cambiada por un actuador
52. La presión contra los elementos durante la unión y la velocidad
de rotación de la herramienta están controladas, así que puede
hacerse frente a tres o más uniones superpuestas.
Estas operaciones de los respectivos brazos,
motor y actuador del robot 30 articulado son enseñadas de antemano y
controladas por un controlador 60 de robot a través de un cable 61
de potencia/control.
La figura 14 es una vista detallada de la pistola
de unión mostrada en la figura 13.
Tal como se muestra en la figura 14, en la
pistola 50 de unión, la herramienta 10 estacionaria está sujeta a un
brazo 56 extremo inferior que se extiende horizontalmente desde el
extremo inferior de un brazo 55 de la pistola a través de un soporte
57 de sujeción.
Una unidad 58 de accionamiento para rotar la
herramienta 1 rotativa y accionarla verticalmente está sujeta al
extremo superior del brazo 55 de la pistola. La unidad 58 de
accionamiento tiene una mesa 53 guía guiada verticalmente por un
mecanismo 54 de husillo a bolas accionado por el motor 52 de
accionamiento como fuente de accionamiento. El motor 51 de
accionamiento rotativo está fijado a la mesa 53 guía. La herramienta
1 rotativa está sujeta a un eje 51a rotativo del motor 51 rotativo
de accionamiento a través de una montura o similar y se opone a la
herramienta 10 estacionaria.
La herramienta 1 rotativa puede moverse
verticalmente mediante el movimiento de la mesa 53 guía que es
movida por el motor 52 de accionamiento vertical y el mesa 53 guía y
es accionada rotativamente por el motor 51 de accionamiento
rotativo.
Según esta realización, por medio de los
parámetros de control de la instalación de unión anterior (pistola
de unión, motor de accionamiento rotativo, motor de accionamiento
vertical, herramienta rotativa y demás) puede evitarse una unión
defectuosa provocada por anomalías de la instalación. La cantidad de
calor generado se calcula a partir del coeficiente de rozamiento
cinético de los elementos a unir y de la carga (presión, velocidad
de rotación, diámetro de contacto de herramienta y demás) a aplicar
a los elementos. La calidad de la unión se comprueba durante la
unión a partir de la relación entre la cantidad de calor generado y
la cantidad de forzamiento (cantidad de reducción del espesor de
placa) de la herramienta rotativa hacia el interior de los
elementos. La totalidad de la unión puede inspeccionarse de una
manera no destructiva. En la cadena de producción (en cadena) puede
determinarse si puede llevarse a cabo la garantía de calidad.
Se describirá un método de control de la unión
por medio de agitación con rozamiento según esta realización.
La figura 15 es un diagrama de flujo para
explicar el método de control de la unión por medio de agitación con
rozamiento según esta realización.
Tal como se muestra en la figura 15, sobre la
base de la combinación de los materiales a unir y el espesor de
placa, se calculan unas condiciones de unión adecuadas empleando una
base de datos en la que están fijadas de antemano, a través de
experimentos o similares, condiciones de unión tales como la
velocidad de rotación y la presión de la herramienta rotativa, el
tiempo de unión y demás.
En la etapa S3 se inicia el accionamiento
rotativo de la herramienta rotativa.
En la etapa S5, la herramienta rotativa espera a
alcanzar una velocidad de rotación prefijada. Si la herramienta
rotativa alcanza la velocidad de rotación prefijada, el flujo avanza
a la etapa S7. La herramienta rotativa se mueve hacia abajo para
comenzar a comprimir los elementos. La velocidad de rotación de la
herramienta se calcula a partir del valor de codificador del motor
de accionamiento rotativo. La presión se calcula a partir del valor
de la corriente de realimentación del motor de accionamiento
vertical. La distancia entre herramientas entre la herramienta
rotativa y la herramienta estacionaria se calcula a partir de la
tabla de corrección de flexiones del brazo de la pistola prefijada
de antemano a través de experimentos o similares y del valor de
codificador del motor de accionamiento vertical.
En la etapa S9, si la herramienta rotativa
alcanza una presión prefijada y se detecta a partir de la distancia
entre herramientas que la presión de la prolongación de la
herramienta rotativa hacia el interior de los elementos ha
finalizado, la herramienta rotativa rota con su reborde estando en
contacto con los elementos y genera calor.
En la etapa S11 se calcula la posición del
extremo distante de herramienta (cantidad de forzamiento) de la
prolongación 3 con respecto a los elementos. Simultáneamente, en la
etapa S3 se calcula la carga que actúa sobre la herramienta
rotativa.
La posición del extremo distante de herramienta
(cantidad de forzamiento) de la herramienta rotativa se calcula a
partir de la distancia entre herramientas. La carga que actúa sobre
la herramienta rotativa se calcula a partir del valor de la
corriente de realimentación del motor de accionamiento rotativo.
En la etapa S15 se calcula la cantidad de
reducción del espesor de placa del elemento superior mientras se
monitoriza la distancia entre herramientas. Cuando la cantidad de
reducción sobrepasa un valor de referencia predeterminado, las
condiciones de unión (presión, velocidad de rotación) se corrigen o
cambian para reducir una reducción del espesor de placa que pudiera
dar lugar a una unión defectuosa (reducción de la resistencia de la
unión). Además, las condiciones de unión (presión, velocidad de
rotación) se corrigen o cambian para ajustarse a la posición del
extremo distante de herramienta de la herramienta rotativa calculada
en la etapa S13.
En la etapa S17, bajo las condiciones de unión
corregidas (cambiadas) en la etapa S15, el proceso de unión de las
etapas S13 a S17 se mantiene hasta alcanzar el tiempo de unión
fijado en la etapa S1. Cuando ha transcurrido el tiempo de unión, la
unión ha finalizado.
La presión anterior se controla fijando de
antemano en una tabla la relación entre la presión en el extremo
distante de la herramienta y el valor de la corriente del motor de
accionamiento vertical requerida en ese instante y calculando una
expresión de corrección de la presión de acuerdo con esta tabla. Se
detecta la corriente de realimentación del motor de accionamiento
vertical durante la compresión. La presión puede calcularse a partir
del valor de la corriente de realimentación y de la expresión de
corrección de la presión.
Tal como se muestra en la figura 19, la posición
del extremo distante de herramienta (cantidad de forzamiento) de la
herramienta rotativa se calcula comparando el valor de codificador
del motor de accionamiento vertical en la posición de referencia
cuando se confirma el defecto anterior con el valor de codificador
de este motor en la posición en la que está situada actualmente la
herramienta rotativa. La distancia entre herramientas se calcula de
la siguiente manera. La relación entre la presión y la cantidad de
flexión del brazo de la pistola está fijada de antemano en una
tabla, tal como se muestra en la figura 19. La expresión de
corrección de la flexión se obtiene de esta tabla. La presión
generada durante la unión se calcula a partir del valor de la
corriente de realimentación del motor de accionamiento vertical y de
la expresión de corrección de la flexión. La cantidad de flexión del
brazo de la pistola obtenida cuando se realiza una compresión con
esta presión se calcula a partir de la expresión de corrección de la
flexión. La distancia entre herramientas se calcula a partir de la
relación entre la cantidad de flexión del brazo de la pistola y la
posición del extremo distante de herramienta de la herramienta
rotativa.
En la operación de control anterior, el tiempo de
unión puede cambiarse de acuerdo con la carga aplicada a la
herramienta rotativa.
Según esta realización, el estado unido se
detecta a partir de la posición del extremo distante de herramienta
y de la carga. Las condiciones de unión (presión, velocidad de
rotación, tiempo de unión) adecuadas para este estado unido se
controlan. Por tanto, se provoca un flujo plástico adecuado para la
combinación de los materiales a unir y el espesor de placa, de
manera que se reduce una unión defectuosa y puede garantizarse una
calidad estable de unión.
Se describirá un método de garantía de calidad en
el método de unión que utiliza agitación con rozamiento según esta
realización.
Las figuras 16A y 16B son diagramas de flujo para
explicar método de garantía de calidad en un método de unión por
agitación con rozamiento según esta realización.
Tal como se muestra en las figuras 16A y 16B, en
la etapa S21, antes de iniciarse la unión propiamente dicha, se
calcula la posición en la que la prolongación 3 de la herramienta 1
rotativa queda en contacto con el elemento, no a través del
elemento.
En la etapa S23, la posición de contacto
calculada en la etapa S21 se compara con la posición de referencia
predeterminada, de manera que se realiza una comprobación de un
defecto provocado por el desgaste de la prolongación 3 de la
herramienta 1 rotativa.
En lo que respecta a la posición de referencia,
al usar una herramienta 1 rotativa nueva sin defectos, la posición
en la que la herramienta 1 rotativa entra en contacto con la
herramienta 10 estacionaria y alcanza la presión predeterminada se
define como la posición de referencia. Cuando la posición de
contacto sobrepasa la posición de referencia en una cantidad
predeterminada, se determina que tiene lugar un defecto.
Cuando en la etapa S23 se determina que la
prolongación 3 tiene un defecto, el flujo avanza hasta la etapa S25.
Se determina que tiene lugar una anomalía y se para una operación
posterior del robot.
Si a través de la comprobación de defectos de la
etapa S23 se determina que no tiene lugar ningún defecto, este
programa se inicia en la etapa S27 y se comienza el proceso de
unión.
En la etapa S31, se da comienzo al accionamiento
rotativo de la herramienta rotativa.
En la etapa S33, si se determina a partir del
valor de codificador del motor de accionamiento rotativo que la
herramienta rotativa ha alcanzado la velocidad de rotación
prefijada, el flujo avanza hasta la etapa S37. La herramienta 1
rotativa se mueve hacia abajo para comenzar a comprimir los
elementos. Si la herramienta 1 rotativa no alcanza la velocidad de
rotación prefijada tras el lapso de un periodo de tiempo
predeterminado, en la etapa S35 se determina que esto es una
anomalía, y se para una operación del robot posterior.
En la etapa S39, si la herramienta rotativa ha
alcanzado la presión prefijada, se rota con su reborde estando en
contacto con los elementos, empezando entonces a generar calor. En
la etapa S43 se calcula la posición del extremo distante de
herramienta (cantidad de forzamiento) de la prolongación 3 con
respecto a los elementos. Simultáneamente, en la etapa S45 se
calcula la carga que actúa sobre la herramienta rotativa. Si la
herramienta rotativa no alcanza la presión prefijada tras el lapso
del periodo de tiempo predeterminado, en la etapa S41 se determina
que esto es una anomalía, y se para una operación del robot
posterior.
La presión anterior se controla fijando de
antemano en una tabla la relación entre la presión en el extremo
distante de la herramienta y el valor de la corriente del motor de
accionamiento vertical requerida en ese instante y calculando una
expresión de corrección de la presión de acuerdo con esta tabla. Se
detecta la corriente de realimentación del motor de accionamiento
vertical durante la compresión. La presión puede calcularse a partir
del valor de la corriente de realimentación y de la expresión de
corrección de la presión.
Tal como se muestra en la figura 19, la posición
del extremo distante de herramienta (cantidad de forzamiento) de la
herramienta rotativa se calcula comparando el valor de codificador
del motor de accionamiento vertical en la posición de referencia
cuando se confirma el defecto anterior con el valor de codificador
de este motor en la posición en la que está situada actualmente la
herramienta rotativa. La distancia entre herramientas se calcula de
la siguiente manera. La relación entre la presión y la cantidad de
flexión del brazo de la pistola está fijada de antemano en una
tabla, tal como se muestra en la figura 19. La expresión de
corrección de la flexión se obtiene de esta tabla. La presión
generada durante la unión se calcula a partir del valor de la
corriente de realimentación del motor de accionamiento vertical y de
la expresión de corrección de la flexión. La cantidad de flexión del
brazo de la pistola obtenida cuando se realiza una compresión con
esta presión se calcula a partir de la expresión de corrección de la
flexión. La distancia entre herramientas se calcula a partir de la
relación entre la cantidad de flexión del brazo de la pistola y la
posición del extremo distante de herramienta de la herramienta
rotativa.
La carga que actúa sobre la herramienta rotativa
se obtiene de la siguiente manera. Las corrientes de referencia para
las velocidades de rotación respectivas están fijadas de antemano en
una tabla a partir de la relación entre el valor de la corriente de
realimentación del motor de accionamiento rotativo sin carga alguna
y la velocidad de rotación detectada por el codificador del motor de
accionamiento rotativo. De esta tabla se obtiene una expresión de
cálculo de la corriente de referencia. La carga que actúa sobre la
herramienta rotativa se calcula a partir de la expresión 1 acerca de
la corriente de referencia obtenida por esta expresión de cálculo de
la corriente de referencia y del valor de la corriente de
realimentación del motor de accionamiento rotativo obtenido durante
la unión.
(Expresión
1)
(Carga durante
la unión) = (valor de la corriente de realimentación del motor de
accionamiento
rotativo durante la unión) - (corriente de
referencia)
En la etapa S47 se calcula la cantidad de
reducción del espesor de placa de los elementos provocada por la
compresión a partir de la posición del extremo distante de
herramienta de la herramienta rotativa y del archivo de
características de unión (véase la figura 18) almacenado de
antemano.
En la etapa 49 se calcula la cantidad de calor
generado por agitación con rozamiento a partir de la carga o la
presión, la velocidad de rotación de la herramienta, la resistencia
superficial (coeficiente de rozamiento cinético) de los elementos y
el diámetro de contacto de la herramienta.
En la etapa S51 se determina la calidad de la
unión mientras se monitoriza la cantidad de reducción del espesor de
placa y la cantidad de calor generado. Cuando se finaliza la unión,
si se determina que la calidad no es satisfactoria, al operador se
le informa de una unión defectuosa, y se corrige. La cantidad de
reducción del espesor de placa determina la resistencia de la unión,
puesto que el espesor de placa restante tras la unión influye mucho
sobre la resistencia de la unión.
En lo que respecta a la cantidad de reducción del
espesor de placa, un valor obtenido restando la distancia entre
herramientas del espesor de placa total es la cantidad total de
reducción del espesor de placa. La cantidad total de reducción del
espesor de placa se multiplica por una relación de la reducción del
espesor de placa {(cantidad de reducción del espesor de placa del
elemento superior)/(cantidad total de reducción del espesor de
placa)}, calculándose así la cantidad de reducción del espesor de
placa del elemento superior. La cantidad de reducción del espesor de
placa del elemento inferior se calcula restando la cantidad de
reducción del espesor de placa del elemento superior de la cantidad
total de reducción del espesor de placa (véanse las expresiones 2 a
4). Como relación de la reducción del espesor de placa, una obtenida
de antemano a través de un experimento o similar se fija de
antemano.
(Expresión
2)
(Cantidad total
de reducción del espesor de placa) = (espesor total de placa) -
(distancia entre
herramientas)
(Expresión
3)
(Cantidad de
reducción del espesor de placa del elemento superior) = (cantidad
total de reducción del espesor
de placa) \times (relación
de la reducción del espesor de placa) {(cantidad de reducción del
espesor de placa
del elemento superior)/(cantidad total de
reducción del espesor de
placa)}
(Expresión
4)
(Cantidad de
reducción del espesor de placa del elemento inferior) = (cantidad
total de reducción del espesor de placa) - (cantidad de reducción
del espesor de placa del elemento
superior)
La figura 18 muestra la relación entre la presión
y la resistencia de la unión. Bajo unas condiciones A, B y C de
unión, cuando la resistencia de la unión sobrepasa su límite
inferior, se determina que la calidad puede garantizarse. Cuando la
resistencia de la unión es menor que su límite inferior, se
determina que la calidad no puede garantizarse.
Se describirá el método de determinación de la
calidad de la unión de la etapa S51.
La figura 17 es un diagrama de flujo para
explicar el método de garantía de calidad en el método de unión por
agitación con rozamiento según esta realización.
Tal como se muestra en la figura 17, en la etapa
S55, la cantidad de calor generado calculada en la etapa S49 se
sustituye, junto con la cantidad de calor generado obtenida a través
de un experimento o similar, en una expresión de cálculo del área (o
el diámetro o similar) de la parte de unión, calculándose por tanto
el área de la parte de unión. Simultáneamente, en la etapa S53 se
comprueba si la cantidad de reducción del espesor de placa calculada
en la etapa S47 cae dentro del valor de referencia prefijado. Si la
cantidad de reducción cae dentro del valor prefijado, en la etapa
S57 se comprueba la resistencia del área de la parte de unión. Si la
resistencia sobrepasa el valor de referencia, es difícil asegurar la
resistencia de la unión y se determina que la calidad no puede
garantizarse. Al operador se le informa de una unión defectuosa, y
se corrige.
En la determinación de la resistencia del área de
la parte de unión en la etapa S57, se comprueba si el área de la
parte de unión cae dentro del valor de referencia a partir del
archivo de características de unión (véase la figura 18) almacenado
de antemano. Si el área cae dentro del valor de referencia, se
determina que la calidad puede garantizarse, y la unión se finaliza.
Si el área sobrepasa el valor de referencia, es difícil asegurar la
resistencia de la unión y se determina que la calidad no puede
garantizarse. Al operador se le informa de una unión defectuosa, y
se corrige.
Tal como resulta evidente a partir de la figura
18, a medida que se incrementa la presión, la resistencia de la
unión comienza a disminuir en un cierto punto P. Esto es porque la
cantidad de reducción del espesor de placa aumenta para influir en
la resistencia de la unión. Las condiciones de unión (presión,
velocidad de rotación) se determinan con referencia a la figura al
punto P en el que la resistencia de la unión comienza a disminuir al
igual que el valor de referencia.
Según esta realización, por medio de los
parámetros de control de la instalación de unión anterior (pistola
de unión, motor de accionamiento rotativo, motor de accionamiento
vertical, herramienta rotativa y demás) puede evitarse una unión
defectuosa provocada por anomalías de la instalación. La cantidad de
calor generado se calcula a partir del coeficiente de rozamiento
cinético de los elementos a unir y de la carga (presión, velocidad
de rotación, diámetro de contacto de herramienta y demás) a aplicar
a los elementos. La calidad de la unión se comprueba durante la
unión a partir de la relación entre la cantidad de calor generado y
la cantidad de forzamiento (cantidad de reducción del espesor de
placa) de la herramienta rotativa hacia el interior de los
elementos. La totalidad de la unión puede inspeccionarse de una
manera no destructiva. En la cadena de producción (en cadena) puede
determinarse si puede llevarse a cabo la garantía de calidad.
La presente invención no está restringida a las
realizaciones anteriores y pueden realizarse varios cambios y
modificaciones dentro del espíritu y el alcance de la presente
invención. Por tanto, para informar al público del alcance de la
presente invención se realizan las siguientes reivindicaciones.
En la realización anterior se ha descrito un caso
de unión superpuesta en el que la herramienta 1 rotativa se presiona
contra la parte de unión y no se mueve. Alternativamente, dos
elementos pueden quedar en contacto entre sí y unirse continuamente
entre sí moviendo hacia delante o girando la herramienta 1 rotativa
a lo largo de la superficie de contacto.
La técnica de unión de esta realización también
puede aplicarse a un tratamiento superficial de un elemento
metálico.
El tratamiento superficial se centra en piezas
fundidas de aleación de aluminio se utiliza en particular para un
tratamiento de modificación superficial de una parte entre orificios
adyacentes (una parte entre válvulas) formada en la culata de
cilindro de un automóvil, un pistón o un disco de freno. La región
de modificación superficial de una pieza fundida de aleación de
aluminio es fundida por un calor de rozamiento y se agita, de manera
que las texturas metálicas se empequeñecen, las partículas
eutécticas de silicio (Si) se dispersan uniformemente y se reducen
los defectos de fundición. Por consiguiente, en las características
materiales tales como la fatiga térmica (pequeña fatiga de ciclo),
la vida útil, la elongación y la resistencia al choque puede
obtenerse un mejor resultado que en el tratamiento convencional de
refusión.
Al ordenador puede suministrársele un soporte de
almacenamiento que almacena un programa de ordenador para realizar
el método de control de la unión, el método de garantía de la unión
y el método de determinación de la calidad de la unión
correspondientes a los diagramas de flujo de las figuras 15 a 17 y
códigos de programa necesarios para él. El ordenador puede leer los
códigos de programa almacenados en el soporte de almacenamiento y
realizar el proceso de la realización anterior.
Claims (7)
1. Método de unión que utiliza agitación con
rozamiento para rotar una herramienta (1) rotativa que tiene una
primera parte (2) de herramienta y una segunda parte (3) de
herramienta con una área más pequeña que la de la primera parte (2)
de herramienta y que sobresale de un extremo distante de la primera
parte (2) de herramienta, superponer unos primer y segundo elementos
(W1 y W2) el uno sobre el otro y agitar localmente la parte
superpuesta de unión con rozamiento, uniendo así localmente los
primer y segundo elementos (W1 y W2), que comprende las
etapas
de:
de:
disponer una herramienta (10) estacionaria a
oponerse a la herramienta (1) rotativa para que los primer y segundo
elementos (W1 y W2) queden intercalados entre la herramienta (1)
rotativa y de manera que pueda cambiarse una distancia de separación
con respecto a la herramienta 1 rotativa;
forzar y presionar la herramienta (1) rotativa
hacia el interior del primer elemento (W1) desde la segunda parte
(3) de herramienta mientras la herramienta (1) rotativa se rota y
los primer y segundo elementos (W1 y W2) se reciben en el extremo
distante de la herramienta (10) estacionaria;
unir los primer y segundo elementos (W1 y W2)
rotando la herramienta (1) rotativa en el primer elemento (W1)
dentro del cual se ha presionado la herramienta (1) rotativa y
agitando con rozamiento el primer elemento (W1) en torno a la
herramienta (1) rotativa con las primera y segunda partes (2, 3);
y
replegar, cuando se finaliza la unión, la
herramienta (1) rotativa, en un estado de rotación, de los elementos
(W1 y W2);
caracterizado porque
un extremo distante de la herramienta (10)
estacionaria que se opone a la herramienta (1) rotativa está formado
para tener una área transversal menor que al menos la de la primera
parte (2) de herramienta de la herramienta (1) rotativa.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
dicha etapa de unión incluye las etapas de fundir el elemento (W1)
mediante agitación por la primera parte (2) de herramienta con
rozamiento y provocar que la parte periférica de la región a fundir
fluya plásticamente.
3. Aparato de unión para una unión por agitación
con rozamiento rotando una herramienta (1) rotativa, que tiene una
primera parte (2) de herramienta y una segunda parte (3) de
herramienta con una área más pequeña que la de la primera parte (2)
de herramienta y que sobresale de un extremo distante de la primera
parte (2) de herramienta, superponiendo unos primer y segundo
elementos (W1 y W2) el uno sobre el otro y agitando localmente la
parte superpuesta de unión con rozamiento, uniendo así localmente
los primer y segundo elementos (W1 y W2), comprendiendo el
aparato:
una herramienta (10) estacionaria dispuesta para
oponerse a la herramienta (1) rotativa para que los primer y segundo
elementos (W1 y W2) queden intercalados entre la herramienta (1)
rotativa y de manera que pueda cambiarse una distancia de separación
con respecto a la herramienta 1 rotativa;
un medio de control de herramienta para forzar y
presionar la herramienta (1) rotativa hacia el interior del primer
elemento (W1) desde la segunda parte (3) de herramienta mientras la
herramienta (1) rotativa se rota y los primer y segundo elementos
(W1 y W2) se reciben en el extremo distante de la herramienta (10)
estacionaria;
en el que dicho medio de control de herramienta
realiza un control para unir los primer y segundo elementos (W1, W2)
rotando la herramienta (1) rotativa en el primer elemento (W1)
dentro del cual se ha presionado la herramienta (1) rotativa y
agitando con rozamiento el primer elemento (W1) en torno a la
herramienta (1) rotativa con las primera y segunda partes (2, 3);
y
replegar, cuando se finaliza la unión, la
herramienta (1) rotativa, en un estado de rotación, de los elementos
(W1 y W2),
caracterizado porque
un extremo distante de la herramienta (10)
estacionaria que se opone a la herramienta (1) rotativa está formado
para tener una área transversal menor que al menos la de la primera
parte (2) de herramienta de la herramienta (1) rotativa.
4. Aparato según la reivindicación 3, en el que
dicho medio de control de herramienta realiza un control para unir
los primer y segundo elementos (W1 y W2) fundiendo el elemento (W1)
mediante agitación por la primera parte (2) de herramienta con
rozamiento y provocando que la parte periférica de la región a
fundir fluya plásticamente.
5. Aplicación de unión según la reivindicación 3
ó 4, en el que el extremo distante de la herramienta (10)
estacionaria tiene sustancialmente la misma área que la de un
extremo distante de la segunda parte (3) de herramienta de la
herramienta (1) rotativa, y la herramienta (10) estacionaria está
formada de manera que cuanto más cerca está del lado contrario de la
herramienta rotativa lejos del extremo distante de la herramienta
(10) estacionaria, mayor es una área transversal.
6. Aparato de unión que utiliza agitación con
rozamiento según la reivindicación 3 ó 4, en el que el extremo
distante de la herramienta (10) estacionaria forma una superficie
curva.
7. Aparato de unión según la reivindicación 3 ó
4, en el que la primera parte (2) de herramienta tiene un reborde
que es concéntrico y con un diámetro decreciente desde la primera
parte (2) de herramienta hacia la segunda parte (3) de herramienta
para formar un escalón.
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