ES2266967T3 - Procedimiento e instalacion para engastar chapas de metal. - Google Patents

Procedimiento e instalacion para engastar chapas de metal. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para engastar chapas de metal, que comprende las siguientes etapas: - colocar dos chapas de metal (6a, 6b) en una estación de engastado (3) que comprende una matriz de engaste (5), comprendiendo dichas dos chapas de metal (6a, 6b) por lo menos una zona en su borde donde se aplica una resina curable en caliente, - realizar una operación de engastado a lo largo del borde (16, 17) de dichas chapas (6a, 6b), y - polimerizar la resina al calentar el borde engastado (16, 17), caracterizado porque el procedimiento comprende las siguientes operaciones: - elevar las chapas de metal (6a, 6b) de la matriz de engaste (5) al final de la operación de engastado, y - realizar una operación de calentamiento por inducción en la misma estación de engastado (3) mediante un dispositivo de calentamiento por inducción (19) que lleva a cabo un calentamiento localizado de los bordes engastados (16, 17) cuando las dos chapas de metal se encuentran en posición elevada con respecto a la matriz de engaste(5).

Description

Procedimiento e instalación para engastar chapas de metal.
La presente invención se refiere a un procedimiento y a una instalación para engastar chapas de metal según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 4 respectivamente.
La operación de engastado se utiliza frecuentemente para acoplar entre sí dos chapas de metal, por ejemplo, dos paneles laminares de un componente o de un subconjunto del chasis de un vehículo, tal como la estructura de una puerta de un vehículo. Los dos paneles laminares metálicos que forman una estructura de este tipo están unidos mutuamente mediante una operación de engastado realizada a lo largo del perímetro de la estructura o por lo menos a lo largo de algunos segmentos de dicho perímetro.
Según una disposición típica, una parte de borde periférico de una de las dos chapas de metal es doblada inicialmente a un ángulo de 90º y la parte de borde correspondiente de la otra chapa presenta una forma plana y se superpone sobre el otro panel en la proximidad inmediata de la parte de borde doblada a 90º. Típicamente la operación de engastado se realiza en dos o más etapas sucesivas. En una primera etapa, la parte doblada a 90º se dobla inicialmente unos 45º hacia el otro panel. En una segunda etapa, la parte ya doblada a un ángulo de 45º se dobla otra vez según otro ángulo de aproximadamente 45º con el fin de quedar aplanado contra el borde del otro panel.
La solicitud de patente europea nº 03001105.0 a nombre del mismo solicitante (no publicada todavía en la fecha de presentación de la presente solicitud) describe una herramienta de engaste de tipo rodante, montada en la muñeca de un robot industrial que desplaza la herramienta a lo largo del borde periférico de las chapas a engastar.
En muchos casos, antes de realizar la operación de engastado se aplica una resina curable en caliente a lo largo de todo el perímetro o únicamente en algunas zonas localizadas del borde a engastar. La resina curable en caliente sirve como sellador y/o agente de estructura. Después de la operación de engastado, la chapa puede ser sometida a una etapa de calentamiento para conseguir la polimerización de la resina. Normalmente la operación de calentamiento se realiza en una estación separada, distinta de la estación donde se realizó la operación de engastado. Una solución tradicional prevé el uso de un horno de inducción que comprende una bobina de calentamiento que se extiende a lo largo del perímetro de la chapa.
Sin embargo, dicha solución conocida resulta particularmente engorrosa en el caso de unas producciones a escala reducida, debido a la necesidad de disponer de una estación de calentamiento independiente.
Los documentos US-A-5.587.042, en el que está basado el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 4, y DE-A-1.992.7202 dan a conocer a unas máquinas de coser para doblar simultáneamente una pestaña de un primer panel en cooperación con una parte de borde de un segundo panel con el fin de formar un doblez, y curar por lo menos parcialmente un adhesivo dispuesto en el doblez. Los elementos para doblar la pestaña se calientan mediante unos calentadores eléctricos de cartucho, aceite caliente o unos cables eléctricos de calentamiento. Durante la operación de fijación de los dobleces, los paneles encajados están en contacto directo continuamente con el soporte de paneles, y los elementos para doblar la pestaña una vez calentados están en contacto directo con el doblez.
El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento y una instalación para engastar chapas de metal que supere los inconvenientes de las soluciones conocidas.
Según la presente invención, dicho objetivo se consigue mediante un procedimiento y una instalación que presentan las características previstas en las reivindicaciones 1 y 4.
La presente invención se describirá en detalle a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados únicamente a título de ejemplo, en los que:
la Figura 1 representa una vista en perspectiva de una instalación de engastado según una forma de realización preferida de la presente invención,
la Figura 2 representa una vista en alzado según la flecha II de la Figura 1, y
las Figuras 3 a 8 representan unas vistas esquemáticas que ilustran algunas etapas funcionales del procedimiento de engastado según una forma de realización preferida de la presente invención.
Las Figuras 1 y 2 ilustran una instalación 1 para engastar chapas de metal. En el ejemplo ilustrado, la instalación 1 se utiliza para producir unas puertas para vehículos de motor, formadas por dos chapas de metal unidas entre sí a lo largo de por lo menos una parte de su perímetro mediante una operación de engastado.
En el ejemplo ilustrado en las Figuras 1 y 2, la instalación 1 comprende una columna central 2 y por lo menos una estación de engastado 3. La instalación podría comprender una estación de carga (en la que se podría aplicar adhesivo), con una estación de engastado y una estación de descarga para la chapa acabada. La Figura 1 ilustra dos estaciones dispuestas alrededor de la columna central 2.
La estación de engastado 3, o cada una de ellas, comprende un soporte 4 que lleva una matriz de engaste 5 sobre la que se soporta la estructura a engastar 6 (en el ejemplo ilustrado, dicha chapa consiste en la puerta de un vehículo).
Las dos chapas de metal que forman la estructura 6 están en contacto mutuamente a lo largo de su borde perimetral y se mantienen en dicha posición mediante un elemento prensador 7 previsto en el extremo inferior de un brazo vertical 8 soportado en su extremo superior por una consola 9 acoplada a la columna central 2. El elemento prensador 7 puede desplazarse en sentido vertical entre una posición elevada y una posición bajada.
Los dos paneles metálicos que constituyen la estructura 6 están unidos mutuamente mediante una operación de engastado que se realiza con una herramienta de engaste 10 soportada por la muñeca 12 de un robot industrial 11. En el ejemplo ilustrado en las Figuras 1 y 2, el robot industrial 11 está montado sobre la columna central 2. Sin embargo, debería observarse que la estructura y la disposición del robot 11 pueden variarse ampliamente respecto de lo que se ha ilustrado en la presente memoria. En la presente descripción y en las reivindicaciones adjuntas, el término "robot industrial" debe ser interpretado en su sentido amplio, de modo que significa cualquier estructura capaz de desplazarse en por lo menos un sentido de manera controlada.
La estructura y el funcionamiento de la herramienta de engaste 10 no se describen en detalle porque no están comprendidos en el alcance de la presente invención. Dicha operación se puede llevar a cabo según se ha descrito en detalle en la solicitud de patente europea nº 03001105.0 a nombre del mismo solicitante. Aunque el uso de la herramienta de engaste en la presente memoria constituye una solución preferida, la operación de engastado se puede realizar con cualquier otro tipo de herramienta.
A continuación, se describirá el procedimiento de la invención haciendo referencia a las Figuras 3 a 8.
Haciendo referencia a las Figuras 3 y 4, la matriz de engaste 5 comprende una zona central abierta en la que se aloja un dispositivo de elevación 13 que incorpora un elemento de soporte 14 previsto en la parte superior de un cilindro 15. El elemento de soporte 14 puede desplazarse en relación con la matriz de engaste 5 entre una posición elevada ilustrada en la Figura 4 y una posición bajada. La estructura 6 que debe ser sometida a la operación de engastado se dispone sobre el elemento de soporte 14 cuando dicho elemento se encuentra en la posición elevada como se puede apreciar en la Figura 4.
Una vez que la estructura 6 a engastar ha sido dispuesta sobre el elemento de soporte 14, se baja el dispositivo de elevación 13 como se puede apreciar en la Figura 5, de tal manera que lleva a la estructura 6 en contacto con la matriz de engaste 5. Las Figuras 4 y 5 muestran como la estructura 6 está formada por dos chapas de metal 6a y 6b, en contacto mutuo a lo largo de sus bordes respectivos. La chapa inferior 6a comprende un borde periférico 16 destinado a ser doblado contra el borde 17 de la chapa superior 6b.
A lo largo de los bordes 16, 17 se aplica una resina curable en caliente. Se puede aplicar dicha resina curable en caliente de forma regular por todo el perímetro de la chapa 6a antes de acoplarla con la chapa 6b. Asimismo se puede realizar dicha aplicación en la matriz de engaste.
Como se puede apreciar en la Figura 6, después de colocar la estructura 6 en la matriz de engaste 5, se baja el elemento prensador 7. El brazo 18 del elemento prensador 7 aprieta el borde 17 de la chapa superior 6b contra el borde periférico correspondiente de la chapa inferior 6a. El elemento prensador 7 comprende unos pasadores de posicionamiento para colocar la chapa 6b con respecto a la chapa 6a. A continuación, el robot industrial 11 lleva a la herramienta de engaste 10 a su posición de funcionamiento y desplaza la herramienta de engaste 10 por todo el perímetro de la estructura 6 de tal manera que realice el engastado del borde 16 de la chapa inferior 6a contra el borde 17 de la chapa superior 6b. La operación de engastado se puede realizar según se ha descrito en detalle en la solicitud de patente europea nº 03001105.0 mencionada anteriormente.
Al final de la operación de engastado, el dispositivo de elevación 13 es llevado a su posición elevada según se ilustra en la Figura 7. La estructura 6 está engastada entre el elemento prensador 7 y el elemento de soporte 14.
Después de realizar la operación de engastado en los bordes 16, 17, el robot industrial 11 lleva a cabo una operación de cambio de herramienta en la que se sustituye la herramienta de engaste 10 por un dispositivo de calentamiento por inducción 19 (véase la Figura 8).
Haciendo referencia a la Figura 8, el dispositivo de calentamiento por inducción 19 comprende una bobina de calentamiento en forma de C 20 soportada por un cuerpo 22. Dicho cuerpo 22 está fijado a la muñeca 12 del robot industrial 11 y recibe alimentación eléctrica a través de dicho robot 11. El dispositivo de calentamiento por inducción puede ser del tipo suministrado por British Company EFD Induction Ltd.
La bobina de calentamiento 20 está dispuesta en las zonas en las que la resina tiene que ser polimerizada. La cantidad y la posición de las zonas de polimerización se deciden en función de las dimensiones y la forma de la estructura 6. El robot 11 coloca la bobina 20 en unas zonas determinadas y mantiene la bobina 20 en posición durante el tiempo necesario para conseguir la polimerización de la resina. Dicha bobina de calentamiento 20 está dispuesta de tal manera que sus ramas paralelas 23 se encuentran en lados opuestos de los bordes engastados 16, 17 de modo que el campo eléctrico de inducción producido por el dispositivo 19 se concentre exclusivamente en los bordes engastados 16, 17. El dispositivo de elevación 13 permite separar los bordes engastados 16, 17 de la matriz de engaste 5, para permitir colocar la bobina de calentamiento 20 para que las dos ramas 23 se encuentren en lados opuestos con respecto a los bordes engastados 16, 17. El elemento prensador 7 y el elemento de soporte 14 sujetan la estructura 6 dejando libres los bordes engastados 16, 17 para impedir cualquier interferencia con la bobina de calentamiento 20.
Se desplaza la bobina 20 sucesivamente en todas las zonas donde resulte necesario polimerizar la resina, y la posición de dichas zonas es conocida por la unidad de control del robot 11. Al final de esta etapa, el robot 11 realiza una nueva operación de cambio de herramienta en la que sustituye el dispositivo de calentamiento por inducción 19 por la herramienta de engaste 10. El dispositivo de elevación 13 permanece en la posición elevada para recibir una nueva estructura 6 y el elemento prensador 7 se desplaza en sentido ascendente de tal manera que se libera la estación para la operación de descarga.
Resulta muy evidente que mediante el procedimiento de la presente invención no resulta necesario prever una estación independiente para realizar la operación de polimerización de la resina. El mismo robot 11 que realiza la operación de engastado se utiliza asimismo para realizar la operación de polimerización de resina. El dispositivo de calentamiento 19 está construido de tal manera que puede intercambiarse con la herramienta de engaste 10. Por lo tanto, la herramienta de engaste 10 y el dispositivo de calentamiento 19 estarán dotados de unos medios de fijación para cooperar con unos medios de fijación complementarios previstos en la muñeca 12 del robot 11.

Claims (9)

1. Procedimiento para engastar chapas de metal, que comprende las siguientes etapas:
-
colocar dos chapas de metal (6a, 6b) en una estación de engastado (3) que comprende una matriz de engaste (5), comprendiendo dichas dos chapas de metal (6a, 6b) por lo menos una zona en su borde donde se aplica una resina curable en caliente,
-
realizar una operación de engastado a lo largo del borde (16, 17) de dichas chapas (6a, 6b), y
-
polimerizar la resina al calentar el borde engastado (16, 17),
caracterizado porque el procedimiento comprende las siguientes operaciones:
-
elevar las chapas de metal (6a, 6b) de la matriz de engaste (5) al final de la operación de engastado, y
-
realizar una operación de calentamiento por inducción en la misma estación de engastado (3) mediante un dispositivo de calentamiento por inducción (19) que lleva a cabo un calentamiento localizado de los bordes engastados (16, 17) cuando las dos chapas de metal se encuentran en posición elevada con respecto a la matriz de engaste (5).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza un robot industrial (11) para desplazar una herramienta de engaste a lo largo del perímetro de las chapas a engastar (6a, 6b), y porque se utiliza el mismo robot industrial (11) para desplazar dicho dispositivo de calentamiento (19).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho robot industrial (11) está programado para realizar unas operaciones de cambio de herramienta para sustituir la herramienta de engaste (10) por el dispositivo de calentamiento (19), y
viceversa.
4. Instalación para engastar chapas de metal, que comprende:
-
una estación de engastado (3) que incluye una matriz de engaste (5), capaz de recibir una estructura (6) que comprende por lo menos dos chapas de metal (6a, 6b) destinadas a ser acopladas mutuamente por engastado, en la que se aplica una resina curable en caliente en por lo menos una parte del borde (16, 17) de dichas chapas (6a, 6b),
-
unos medios (10) para realizar una operación de engastado en los bordes periféricos (16, 17) de dichas chapas (6a, 6b),
caracterizada porque:
-
la estación de engastado (3) comprende un dispositivo de elevación (13) para elevar las chapas de metal (6a, 6b) de la matriz de engaste (5) al final de la operación de engastado, y porque
-
la instalación comprende un dispositivo de calentamiento por inducción (19) para realizar un calentamiento localizado de unas partes de los bordes engastados (16, 17), pudiendo dicho dispositivo de calentamiento (19) colocarse en unas zonas determinadas del borde de las chapas engastadas (6a, 6b) cuando dichas chapas engastadas (6a, 6b) están levantadas de la matriz de engaste (5).
5. Instalación según la reivindicación 4, caracterizada porque comprende un robot industrial (11) capaz de hacer desplazar a lo largo del borde de la estructura (6) una herramienta de engaste (10) y el dispositivo de calentamiento por inducción (19).
6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque la herramienta de engaste (10) y el dispositivo de calentamiento por inducción (19) pueden intercambiarse mutuamente.
7. Instalación según la reivindicación 4, caracterizada porque la estación de engastado (3) comprende una matriz de engaste (5) que presenta una abertura central en el interior de la cual se aloja el dispositivo de elevación (13), que puede desplazarse entre una posición elevada y una posición bajada.
8. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque el dispositivo de calentamiento por inducción (19) comprende una bobina de calentamiento (20) substancialmente en forma de C, capaz de rodear una parte localizada de dichos bordes engastados (16, 17).
9. Instalación según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de calentamiento por inducción (19) está dotado de unos medios de fijación que cooperan con unos medios de fijación complementarios previstos en una muñeca (12) de dicho robot industrial (11).
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