ES2267404B1 - Pistola para soldadura con doble conductor. - Google Patents

Abstract

Pistola para soldadura con doble conductor, compuesta de un cuerpo de antorcha (1) y de una báscula electrónica (2) que mide la intensidad con unos sensores (6) dispuestos en cada conductor (3) y con medios para generar una alarma cuando se produzca un desequilibrio entre las intensidades que circulan por sendos conductores, para lo que utiliza un microcontrolador (5) que se encuentre conectado a sensores de intensidad (6), de temperatura (8) de los conductores y con salidas para indicativos de avería o anomalía; el programa del microcontrolador (5) calcula la diferencia entre las magnitudes de las dos señales de intensidad, y determina cual de las dos magnitudes es la mayor, y según parámetros predeterminados, emite la correspondiente señal de alarma.

Description

Pistola para soldadura con doble conductor.

Objeto de la invención

La presente pistola para soldadura con doble conductor consta de una clavija eléctrica industrial específica para su conexión a un convertidor de energía eléctrica, un mazo de conductores dentro de una manguera aislada y una pistola de soldadura (también llamada "antorcha") con cuya punta se realiza la función de soldadura, todo ello dispuesto de tal manera que puede generar una alarma que avisa al sistema de control de proceso que se ha producido un fallo de los conductores.

Su campo de aplicación es la industria destinada al campo de la soldadura industrial.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, en la soldadura industrial, tanto automática como manual, el fallo del conductor de la intensidad genera pérdidas de producción, y cuando el fallo ocurre en los períodos en los que no hay supervisión humana, la soldadura se detiene en ese punto hasta su reposición, generando costes de reajuste de posición de la cadena de producción. El fallo puede deberse a diversas causas como la degradación del material del conductor por corrosión, la ruptura por fatiga mecánica o el sobrecalentamiento.

Descripción de la invención

Esta pistola o antorcha está diseñada para conectarse a un sistema de alimentación eléctrica en corriente continua que suministra una tensión comprendida entre 10 y 40 Voltios y una intensidad comprendida entre 1 y 400 Amperios, pudiendo alcanzarse una intensidad máxima de 500 A.

El autor de la presente invención propone solucionar el problema mencionado anteriormente con el empleo de dos conductores. El fallo de uno de los conductores deberá generar una alarma que podrá ser empleada para detener el proceso voluntariamente y/o con posibilidades de continuarlo bajo condiciones de trabajo similares, ya que cada uno de los conductores por sí solo es capaz de soportar la intensidad de corriente necesaria para las condiciones normales de operatividad.

Los dos conductores nacen de un mismo contacto en la clavija, discurren de manera paralela por conductos separados refrigerados o no y, al llegar a la pistola (antorcha), se vuelven a unir para presentar la totalidad de la intensidad a la punta de soldadura. La ventaja de esta solución es que, si se emplea la misma cantidad de cobre y se divide el conductor en dos partes iguales, la superficie total en contacto con el líquido refrigerante, que será preferentemente agua, aumenta por un factor igual a la raíz cuadrada de dos.

Esta ventaja se puede aprovechar de dos maneras. La primera manera consiste en mantener la masa de cobre original y disminuir las exigencias impuestas al sistema de refrigeración de los cables para que se produzca un ahorro en dicho subsistema.

La segunda manera consiste en mantener el sistema de refrigeración de los cables y reducir la masa de cobre a la mitad para lograr la misma superficie total en contacto con el agua para que se produzca un ahorro de cobre. El correcto funcionamiento de la antorcha depende del correcto equilibrio de las intensidades que fluyen por los dos conductores ya que la capacidad de cada conductor estará limitada a la mitad de la intensidad total.

Al fallar uno de los dos conductores, el otro conductor se vería sobrecargado por una intensidad superior a la mitad de la intensidad total que lo sobrecalentaría y finalmente produciría su fallo. Para evitar dicho fallo se dispone de un medio para generar la alarma que avise al sistema de control del proceso de soldadura cuando se produzca un desequilibrio de las intensidades que discurren por los conductores.

El sistema de control de proceso podrá detener el proceso, y/o avisará al operario de un fallo en el sistema que es necesario reparar, pero no obligaría a detener el proceso de soldadura.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, una figura en la que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Representa esquemáticamente una realización práctica de la pistola objeto de la presente invención con los medios y dispositivos de seguridad que se propugna.

Realización preferente de la invención

Como se puede apreciar en las figuras adjuntas se distingue en primer lugar, un cuerpo de pistola o antorcha (1) para soldadura la cual dispone de una báscula electrónica (2) que mida la intensidad de cada conductor (3) y genere una alarma cuando se produzca un desequilibrio entre dichas cargas. Esto se pretende lograr mediante la utilización de un microcontrolador (5) que se encuentre conectado a dichos sensores de intensidad (6) de efecto de HALL que midan la intensidad de cada conductor sin necesidad de entrar en contacto galvánico con ellos.

El microcontrolador (5) se programa para calcular las intensidades medias individuales y el valor absoluto de su diferencia. La alarma se produciría si el valor absoluto de la diferencia superase un determinado límite prefijado.

Las condiciones de trabajo para el sistema electrónico son muy severas ya que se coloca un microcontrolador (5) adyacente a unos conductores (3) por los cuales se anticipan intensidades de hasta 500 amperios, por lo que este sistema portará las medidas oportunas para blindarlo contra los efectos de estas intensidades.

Se ha diseñado una báscula electrónica (2) para medir las intensidades presentes en dos conductores (3).

La báscula (2) dispone de dos dispositivos (6) capaces de medir la intensidad que fluye por los dos conductores (3) de la antorcha (1). Las señales de los medidores de intensidad reciben sendos tratamientos para adaptarlas a las necesidades del proceso. El tratamiento se realiza en dos etapas claramente diferenciadas.

La primera etapa consta de un filtro activo que permite el paso de frecuencias por debajo de los 5 Hz y emplea la técnica de Bessel del cuarto orden, empleando el filtro correspondiente para eliminar el ruido eléctrico de alta frecuencia superpuesto a la señal. Además, el filtro produce el valor medio de la corriente pulsante, que es una técnica empleada habitualmente en el campo de la soldadura.

La segunda etapa consta de un rectificador activo cuya función consiste en representar en su punto de salida una señal con polaridad positiva que tenga la misma magnitud que la señal en su punto de entrada, tanto si ésta era positiva como negativa. Esto se hace por exigencia de la etapa posterior que sólo admite señales de polaridad positiva. Este rectificador activo permite la medición correcta de la intensidad independientemente del sentido en que se hayan introducido los conductores (3) en la báscula (2). Este es un aspecto importante ya que elimina la posibilidad de errores de sentido de montaje durante la fabricación.

La señal debidamente tratada se introduce en un microcontrolador (5) que posee circuitos que convierten la señal analógica en una representación numérica o digital. El programa del microcontrolador (5) calcula la diferencia entre las magnitudes de las dos señales de intensidad, y determina cual de las dos magnitudes es la mayor.

A continuación obtiene el cociente de la diferencia, obtenida anteriormente, dividida por la mayor de las dos magnitudes. Si este cociente superase un valor determinado, por ejemplo el 25%, se produciría una señal de alarma que activaría la alarma de intensidad por cualquier método conocido. Adicionalmente se iluminaría un piloto luminoso de lámpara LED (7) correspondiente al conductor que hubiese sufrido la merma de su intensidad.

El microcontrolador (5) puede conectarse a un sensor de temperatura (8) que sirve para detectar el sobrecalentamiento del mango de la antorcha (1) de soldadura. El microcontrolador se ha programado para medir la señal proveniente del sensor de temperatura (8) y operar como un termostato. Si se superase el límite de temperatura programado, se produciría una señal de alarma que activaría al relé de alarma de temperatura. Adicionalmente se iluminaría un piloto luminoso (9) de lámpara LED correspondiente a la alarma de sobrecalentamiento del mango de la antorcha de soldadura.

La antorcha (1) puede disponer de un sistema de refrigeración (11) con su entrada y salida de líquido refrigerante, el cual preferentemente se tratará de agua, con el fin de que el aparato soporte mejor las temperaturas alcanzadas en su interior.

Su aplicación y funcionamiento es bien sencillo, para ello se conecta la pistola (1) a la máquina de soldadura y a la toma de corriente continua (10), de manera que, ésta circula por los conductores (3) a la intensidad correspondiente gracias a la actuación de los transformadores (4) que adecua la corriente de entrada a la de trabajo. En esta situación el microcontrolador (5), con la báscula (2) mediante un medidor de intensidad (6) mide la intensidad que circula por los dos conductores, si el cociente entre la diferencia absoluta de las dos mediciones y la mayor intensidad, es superior a un valor predeterminado, el microcontrolador (5) emite una señal luminosa (7) y/o sonora, indicativo de que existe una anomalía en los conductores (3).

Si el micro (5) no detecta irregularidades en las intensidades, al mismo tiempo, un medidor de temperatura (8) realiza una medición del conductor, si esta medición supera la preestablecida, de igual manera el micro (5) mediante los mecanismos necesarios encenderá un elemento luminoso (9) y/o sonoro que avise de la anomalía.

En función, del programa insertado en el micro (5), una vez ocurridas las averías mencionadas, tendrá la capacidad de desconectar la corriente a los conductores (3) de la antorcha (1), o modificará las condiciones de utilización.

Si ninguna de estas situaciones se da, la corriente de alimentación (10) nutre los conductores (3), lo que divide esta corriente en dos, circulando la mitad por cada uno de ellos, de manera que, al final del recorrido, los dos conductores vuelven a reunirse sumando sus intensidades y por consiguiente la potencia de trabajo requerida en la punta de la antorcha para los trabajos de soldadura.

Con esta antorcha para soldadura perfeccionada, se consigue que la intensidad de trabajo de cada uno de los dos conductores (3) de los que se compone, sea recorrido por la mitad de la intensidad de corriente que se requiere en punta, de manera que, si en la báscula electrónica (2) se detecta una desigualdad de esta corriente, la antorcha lo comunica de una manera visible; así como si lo que se extralimita es la temperatura de los conductores. Todo ello, según unos parámetros preestablecidos y programados en el microcontrolador (5).

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como una aplicación práctica de la misma, sólo nos queda por añadir que, tanto su forma como los materiales y ejecución de la misma, son susceptibles de modificaciones, siempre y cuando no afecten de forma substancial a las características que se reivindican a continuación.

Claims (5)

1. Pistola para soldadura con doble conductor, de las que se emplean conectadas a una máquina de soldar y alimentadas por una corriente eléctrica continua, caracterizado porque, se compone de un cuerpo de antorcha (1) la cual dispone de una báscula electrónica (2) que mide la intensidad, con los sensores (6) de cada conductor (3) y con medios para generar una alarma cuando se produzca un desequilibrio entre dichas cargas, para ello se utiliza un microcontrolador (5) que se encuentre conectado a los mencionados sensores de intensidad (6), de temperatura (8) de los conductores y con salidas para indicativos de avería o aviso; donde el tratamiento de los datos en el microcontrolador (5) convierten la señal analógica en una representación numérica o digital; el programa del microcontrolador (5) calcula la diferencia entre las magnitudes de las dos señales de intensidad, y determina cual de las dos magnitudes es la mayor, realizándose en dos etapas claramente diferenciadas, con posibilidades de ser refrigerada la antorcha con un sistema de refrigeración (11); así mismo el cuerpo de la pistola aloja los correspondientes transformadores (4) para el tratamiento adecuado de la corriente continua de entrada.

2. Pistola para soldadura con doble conductor, según reivindicación primera, caracterizado porque, la primera etapa consta de un filtro activo que permite el paso de frecuencias por debajo de los 5 Hz y emplea la técnica de Bessel del cuarto orden, empleando el filtro correspondiente y, además, el filtro produce el valor medio de la corriente pulsante.

3. Pistola para soldadura con doble conductor, según reivindicación primera y anterior, caracterizado porque, la segunda etapa consta de un rectificador activo cuya función consiste en representar en su punto de salida una señal con polaridad positiva que tenga la misma magnitud que la señal en su punto de entrada, tanto si ésta era positiva como negativa.

4. Pistola para soldadura con doble conductor, según reivindicación primera y anterior, caracterizado porque, en función del valor que el microcontrolador (5) obtiene del cociente de, la diferencia entre las dos intensidades medidas, y la mayor de las dos magnitudes, si este cociente superase un valor determinado, el dispositivo activaría la señal de alarma correspondiente.

5. Pistola para soldadura con doble conductor, según reivindicación primera, caracterizado porque, el microcontrolador (5) activa los medios de alarma (9) cuando la medición de la temperatura medida con el sensor (8) es superior a un valor predeterminado.