ES2271316T3 - Procedimiento de soldadura por arco de corta duracion y sistema de soldadura por arco de corta duracion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de soldadura por arco de corta duración para soldar elementos (12) tal como, por ejemplo, pernos metálicos (12) sobre componentes (14) como, por ejemplo, chapas metálicas (14), en el que, en el marco de un proceso de soldadura, se levanta primero un elemento (12) con respecto al componente (14), se forma un arco voltaico entre dicho elemento (12) y dicho componente (14), y se vuelve a bajar el elemento (12), detectándose la altura de elevación (H) del elemento (12) con respecto al componente (14), por lo menos, en un período de tiempo entre la elevación y la bajada del elemento (12), caracterizado porque la altura de elevación (H) del elemento (12) con respecto al componente (14) es detectada durante el proceso de soldadura, y porque el momento (t5) del inicio del proceso de bajada y/o la velocidad del proceso de bajada son controlados en función de la altura de elevación (H) actual detectada en este momento (t5) del inicio del proceso de bajada de tal manera que se consiguenun tiempo total de soldadura (Ts) previamente fijado y/o una energía total de soldadura previamente fijada (Eend).
Description
Procedimiento de soldadura por arco de corta
duración y sistema de soldadura por arco de corta duración.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de soldadura por arco de corta duración para soldar
elementos como, por ejemplo, pernos metálicos sobre componentes tal
como, por ejemplo, chapas metálicas, en el que, en el marco de un
proceso de soldadura, se levanta primero un elemento con respecto al
componente, se forma un arco voltaico entre dicho elemento y dicho
componente, y se vuelve a bajar el elemento, detectándose la altura
de elevación del elemento con respecto al componente, por lo menos,
en un período de tiempo entre la elevación y la bajada del elemento
(véase el documento EP-A-0 488 518),
así como a un sistema de soldadura por arco de corta duración, según
la parte introductoria de la reivindicación 6 (véase también el
documento EP-A-0 488 518).
La presente invención se refiere, además, a un
sistema de soldadura por arco de corta duración para soldar
elementos tal como, por ejemplo, pernos metálicos sobre componentes
tal como, por ejemplo, chapas metálicas, el cual comprende un
dispositivo de soldadura que levanta primero el elemento con
respecto al componente y vuelve a bajarlo en el marco de un proceso
de soldadura, un dispositivo de detección para detectar la altura de
elevación del elemento con respecto al componente, por lo menos, en
un período de tiempo entre la elevación y la bajada del elemento, un
dispositivo de alimentación de energía, que suministra la energía
para formar un arco voltaico entre el componente y el elemento
levantado, y un dispositivo de control, que controla el dispositivo
de soldadura para levantar y bajar el elemento.
Este procedimiento o este sistema de soldadura
por arco de corta duración es también comúnmente conocido como
"soldadura de espárragos", por ejemplo, por el folleto "Die
neue TUCKER-Technologie. Bolzenschwei\betaen mit
System!" ("La nueva tecnología TUCKER. ¡Soldadura de espárragos
con sistema!"), publicado por "Emhart TUCKER" en septiembre
de 1999.
La tecnología de la soldadura de espárragos se
utiliza, sobre todo, pero no exclusivamente en la técnica
automovilística.
Mediante esta técnica se pueden soldar pernos
con o sin rosca, tuercas, ojales y otros elementos sobre chapas de
carrocería. Los elementos sirven, generalmente, como anclaje para
sujetar, por ejemplo, equipamientos interiores en la carrocería del
vehículo.
En la soldadura de espárragos, según TUCKER,
antes mencionada, se inserta primero un elemento en un cabezal de
soldadura. Esto se puede llevar a cabo por un dispositivo de
alimentación automática, por ejemplo, mediante aire comprimido. El
cabezal posiciona el elemento en el lugar adecuado del componente.
Seguidamente, se conecta la corriente de presoldadura que fluye a
través del perno y del componente. Luego se levanta el elemento con
respecto al componente. Se forma un arco voltaico. La corriente del
arco voltaico está elegida de tal manera que primero se queman
impurezas, recubrimientos superficiales tal como cinc, aceite o
lubricantes secos, etc. A continuación se cambia a la corriente de
soldadura. Debido a la fuerte corriente de soldadura se funden las
caras frontales opuestas del elemento y del componente. A
continuación, se vuelve a bajar el elemento sobre el componente, de
manera que el material fundido de ambas partes se mezcla. Al
alcanzar el componente y producirse un cortocircuito del arco
voltaico se apaga la corriente de soldadura. El material fundido se
solidifica, se ha llevado a cabo una unión por soldadura.
En una realización comúnmente conocida, se
realiza la elevación y la bajada del elemento con respecto al
componente mediante un electroimán o mediante un resorte. Para
levantarlo, el electroimán es controlado contra la fuerza de un
resorte de presión. Para bajarlo se apaga el electroimán y la
energía almacenada en el resorte presiona el elemento contra el
componente. En una realización más reciente, la elevación y la
bajada del elemento con respecto al componente se realizan a través
de un motor eléctrico, sobre todo, por un motor lineal. El motor
lineal es capaz de recorrer muy dinámicamente un perfil de elevación
predeterminado a lo largo del tiempo. Para conseguir que el perfil
de elevación, una vez ajustado a lo largo del tiempo, no sufra
alteraciones durante el funcionamiento, se conoce la posibilidad de
medir el trayecto del motor lineal y reconducirlo para formar un
bucle de regulación cerrado.
Por el documento
EP-A-0 488 518 se conoce un
dispositivo para la soldadura por arco de corta duración, en el que
un resorte se encarga de bajar el elemento y presionarlo contra el
componente, y un electroimán se encarga de levantar el elemento del
componente. La carrera de elevación del electroimán es ajustable, en
este caso, a un valor predeterminado con la ayuda de un tope
ajustable. La distancia entre el tope y el electroimán y, por lo
tanto, la altura de elevación del elemento depende, sin embargo, de
las diferentes longitudes del elemento y de las irregularidades del
componente e influye en el tiempo total de soldadura. Para compensar
estas influencias se mide la carrera de elevación en un periodo de
tiempo que precede al proceso de soldadura propiamente dicho y, a
continuación, se determina la longitud del periodo de tiempo,
durante el cual dicho elemento permanece levantado, para que el
contacto del elemento con la pieza al final del proceso de soldadura
tenga lugar en el momento previsto. Este dispositivo conocido tiene
la desventaja de que la altura de elevación previamente medida del
elemento no se puede modificar durante el proceso de soldadura. Por
lo tanto, con este dispositivo conocido no es posible optimizar el
proceso de soldadura mediante la modificación de la altura de
elevación del elemento durante la soldadura.
Por el documento EP 0241 249 B1 (correspondiente
a DE-OS 36 11 823) se conoce la técnica de medir la
tensión del arco voltaico y controlar la corriente de soldadura
suministrada por una fuente de alimentación conmutada en función de
la tensión del arco voltaico detectada. De esta manera, es posible
compensar las condiciones de soldadura, que varían de un punto de
soldadura a otro, y conseguir una soldadura impecable a pesar de las
condiciones desfavorables, que se presenten.
Los movimientos de elevación del elemento con
respecto al componente siguen una curva de elevación fija,
predeterminada a lo largo del tiempo.
Por el documento WO 96/10468 se conoce otro
sistema de soldadura por arco de corta duración. En este sistema se
ajusta la tensión del arco voltaico durante el proceso de soldadura
a un valor deseado, ajustando la altura de elevación del elemento
con respecto al componente. De esta manera, es posible regular
durante el proceso de soldadura no solamente la corriente de
soldadura, sino también la tensión de tal manera que se pueden
conseguir una y otra vez y de forma óptima los perfiles
predeterminados de estos parámetros a lo largo de muchos procesos
de
soldadura.
soldadura.
El proceso de bajada se realiza a una velocidad
predeterminada y se inicia en un momento predeterminado.
Se ha mostrado que los procedimientos de
soldadura por arco de corta duración arriba mencionados pueden ser
mejorados en lo que se refiere a la consistencia de un proceso de
soldadura a otro.
El objetivo de la presente invención es dar a
conocer un procedimiento mejorado de soldadura por arco de corta
duración o un sistema de soldadura por arco de corta duración,
respectivamente, con los que se obtienen resultados óptimos,
independientemente de las condiciones de soldadura en cada caso.
Este problema se resuelve, de acuerdo con la
invención, mediante el procedimiento indicado en la reivindicación 1
y mediante el sistema de soldadura por arco de corta duración
indicado en la reivindicación 6. Las realizaciones ventajosas del
procedimiento están indicadas en las reivindicaciones 2 a 5 y las
realizaciones ventajosas del sistema de soldadura por arco de corta
duración están indicadas en las reivindicaciones 7 y 8.
Sobre todo, en sistemas en los que la altura de
elevación durante el proceso de soldadura es variable, la presente
invención ofrece la ventaja de resultados de soldadura de calidad
más homogénea.
En procedimientos de soldadura por arco con
regulación de la altura de elevación, según el estado de la técnica,
el hecho de que el proceso de bajada se inicia en un momento
prefijado y que la velocidad de bajada está fijamente predeterminada
pueden dar lugar a distintos tiempos totales de soldadura. Y esto
puede conducir a resultados de soldadura diferentes en cada caso. De
acuerdo con la invención, se consigue, sin embargo, siempre el
tiempo total de soldadura, que se ha fijado previamente,
independientemente de cómo transcurre la regulación de la altura de
elevación en cada caso. En conjunto, se pueden conseguir, de esta
manera, resultados de soldadura más consistentes a pesar de que haya
diferentes condiciones de contorno (por ejemplo, estados
superficiales).
Según otro aspecto de la invención, no se aspira
a un tiempo total de soldadura previamente fijado para conseguir
resultados de soldadura más consistentes, sino a una energía total
de soldadura previamente fijada. En este caso se determina
previamente la cantidad de energía que se empleará para el proceso
de soldadura, y el momento para iniciar la bajada y/o el mismo
proceso de bajada son controlados en función de la altura de
elevación detectada, de tal manera que se alcanza la energía de
soldadura prefijada.
En la siguiente descripción se habla
generalmente del tiempo total de soldadura. Todas las referencias al
respecto se refieren, sin embargo, alternativa o acumulativamente
también a las energías totales de soldadura. De esta forma, puede
tener sentido, por ejemplo, controlar el inicio del proceso de
bajada y/o el mismo proceso de bajada en función de la altura de
elevación detectada, de tal manera que se consigue una combinación
previamente fijada de tiempo total de soldadura y energía total de
soldadura.
La presente invención también es aplicable a
aquellos procedimientos de soldadura por arco voltaico, en los que
no se regula la altura de elevación, sino que la misma se mantiene
con un valor substancialmente constante. Al aplicar el procedimiento
de soldadura, según la invención, en este modo de realización es
posible conseguir un tiempo total de soldadura previamente fijado,
sin que sea necesario predeterminar específicamente un momento de
disparo (trigger) para iniciar el proceso de bajada. El
procedimiento de la invención se utiliza, por el contrario, para
conseguir el tiempo total de soldadura previamente fijado,
detectando la altura de elevación durante el proceso de soldadura y
controlando el inicio del proceso de bajada de tal manera que se
consigue el tiempo total de soldadura previamente fijado.
De acuerdo con el procedimiento definido en la
reivindicación 1, el momento del inicio del proceso de bajada y/o la
velocidad de bajada se controlan en función de la altura de
elevación detectada, a efectos de conseguir el tiempo total de
soldadura previamente fijado.
Mediante estos dos parámetros resulta
comparativamente fácil conseguir dicho tiempo total de soldadura
previamente fijado mediante programas informáticos.
Es muy preferente que la velocidad de bajada sea
constante independientemente de la altura de elevación, y que el
momento de iniciar el proceso de bajada sea controlado en función de
dicha altura de elevación, a efectos de conseguir el tiempo total de
soldadura previamente fijado.
En este modo de realización, se puede elegir la
velocidad de bajada de tal manera que el proceso de bajada se lleva
a cabo, por un lado, suficientemente rápido para evitar que el
material fundido vaya goteando de la cara inferior del elemento. Por
otro lado, se puede elegir que dicha velocidad sea suficientemente
lenta para evitar la inmersión demasiado rápida en el material
fundido del componente y evitar, por lo tanto, un rebote.
En función de la altura de elevación actual
durante el proceso de soldadura se inicia el proceso de bajada de
tal manera que se consigue el tiempo total de soldadura previamente
fijado.
Según una realización alternativa, el proceso de
bajada se inicia en un momento previamente fijado y la velocidad de
bajada es controlada para conseguir el tiempo total de soldadura
previamente fijado.
Esta realización alternativa se deja realizar
algo más fácilmente en lo que se refiere a la programación. Sin
embargo, la velocidad de bajada es, en su caso, variable en función
de la altura de elevación ajustada durante cada proceso de
soldadura.
Por lo expuesto anteriormente se entiende que el
objetivo de conseguir un tiempo total de soldadura previamente
fijado se puede conseguir también mediante la combinación de un
control para el inicio del proceso de bajada y un control para el
proceso de bajada en sí (su velocidad).
Además, también es posible controlar el proceso
de bajada en sí de manera que se controla la aceleración de la
bajada. Puede resultar útil, por ejemplo, bajar el elemento a gran
velocidad inmediatamente después de iniciar el proceso de bajada y
reducir esta velocidad paulatinamente, a efectos de conseguir una
inmersión comparativamente suave del elemento en el material fundido
del componente.
En conjunto, es preferente que la altura de
elevación sea regulada durante el proceso de soldadura, por lo
menos, hasta el inicio del proceso de bajada.
En este caso, es muy preferente que la
regulación de la altura de elevación hasta el inicio del proceso de
bajada sirva para regular la tensión eléctrica del arco de soldadura
a un valor constante.
En el sistema de soldadura por arco de corta
duración, según la invención, resulta ventajoso que el dispositivo
de soldadura esté dotado de un motor eléctrico para levantar y bajar
el elemento.
Ciertamente, la presente invención es aplicable,
en general, también a dispositivos de soldadura que utilizan una
combinación de electroimán y resorte para los desplazamientos del
elemento. Pero, debido a la buena regulabilidad de los motores
eléctricos y a las posibilidades de amortiguación, que se pueden
conseguir con ellos de forma comparativamente fácil, resulta
preferente la utilización de un motor eléctrico.
En este caso, resulta muy ventajoso que el motor
sea un motor lineal. En esta realización no es necesario prever un
convertidor de rotación en translación para transformar los
movimientos giratorios del motor eléctrico tradicional en los
movimientos lineales del componente.
En la siguiente descripción se explican más
detalladamente ejemplos de realización de la invención, que son
representados en los dibujos. Éstos muestran:
En la figura 1, una representación esquemática
de un sistema de soldadura por arco de corta duración, de acuerdo
con la invención;
en la figura 2, un diagrama en el que se
representan, de forma cualitativa, la altura de elevación del
elemento, la corriente de soldadura y la energía empleada durante un
proceso de soldadura a lo largo del tiempo;
en la figura 3, una representación, análoga a la
de la figura 2, de la altura de elevación al aplicar el
procedimiento de soldadura, según la invención;
en la figura 4, una representación, análoga a la
de la figura 2, de la altura de elevación al aplicar un modo de
realización alternativo del procedimiento de soldadura, según la
invención; y
en la figura 5, una representación, análoga a la
de la figura 2, de la altura de elevación al aplicar otro modo de
realización alternativo del procedimiento de soldadura, según la
invención.
En la figura 1 un sistema de soldadura por arco
de corta duración, según la invención, se designa generalmente con
la referencia (10).
El sistema de soldadura (10) sirve para soldar
elementos tal como pernos metálicos (12) sobre componentes como
chapas metálicas (14).
Un ejemplo típico de aplicación es la soldadura
de pernos de sujeción (12) sobre chapas (14) para la carrocería de
automóviles. Los elementos pueden ser pernos metálicos con o sin
rosca, tuercas, ojales, etc. El componente (14) puede ser una chapa
de carrocería con grosores hasta un mínimo de 0,5 mm.
El sistema de soldadura (10) corresponde en su
estructura básica al sistema de soldadura por arco de corta
duración, que se da a conocer en el folleto "Neue
TUCKER-Technologie. Bolzenschwei\betaen mit
System!", que se ha mencionado anteriormente. El contenido de
divulgación de este folleto se encuentra incluido en la presente a
través de referencias.
El sistema de soldadura (10) está dotado de una
unidad de control y energía (20), a la que se pueden conectar
múltiples unidades de alimentación (22), típicamente cinco de ellas.
A cada unidad de alimentación (22) está conectado, por lo menos, un
cabezal (24), de los que uno se muestra esquemáticamente en la
figura 1.
La unidad de control y energía (20) está dotada
de un dispositivo de alimentación de energía para formar un arco
voltaico entre el componente (14) y el elemento (12) levantado.
Además, la unidad de control y energía está dotada de un dispositivo
de control principal. El dispositivo de control principal sirve, a
través de interfaces adecuadas, entre otras cosas para la
introducción y la indicación de parámetros de proceso y para la
comunicación con otros procesos, por ejemplo, una línea de
fabricación. A fin de comunicarse con otros procesos, la unidad de
control y energía (20) presenta una interfaz (26).
Las unidades de alimentación (22) sirven para
separar y suministrar de forma segura los elementos como pernos
metálicos (12) al cabezal de soldadura (24). Cada una está dotada de
un dispositivo de separación, un elemento neumático para transportar
elementos separados al cabezal de soldadura (24) y un dispositivo de
control de alimentación.
El cabezal (24) recibe un elemento (12) a soldar
de la unidad de alimentación (22). A tal efecto, el cabezal (24)
presenta un soporte (no mostrado) del tipo conocido. Además, está
dispuesto un motor lineal (28) para desplazar linealmente el soporte
y, por lo tanto, el elemento (12) en una dirección aproximadamente
perpendicular con respecto al componente (14), tal como se muestra
esquemáticamente en (29).
Por consiguiente, se puede ajustar la altura (H)
del elemento (12) con respecto al componente (14) (altura de
elevación) mediante un motor eléctrico lineal (28).
Además, el cabezal (24) está dotado de un
dispositivo de detección de la altura de elevación (30) que detecta
la altura (H) de elevación actual.
En la figura 1 se muestran las conexiones entre
la unidad de control y energía (20) y la unidad de alimentación
(22), así como entre la unidad de alimentación (22) y el cabezal
(24) como una sola línea respectivamente. Sin embargo, está claro
que cada una de estas conexiones contiene líneas de comunicación
para intercambiar informaciones y para transmitir órdenes de mando
entre los dispositivos de mando de la unidad de control y energía
(20), las correspondientes unidades de alimentación (22), así como
los correspondientes cabezales (24).
Asimismo, las conexiones contienen líneas de
alimentación de energía para suministrar al cabezal (24) energía
procedente del dispositivo de alimentación de energía de la unidad
de control y energía (20). Además, la conexión entre la unidad de
alimentación (22) y el cabezal (24) contiene un conducto de aire
comprimido para suministrar los elementos a soldar (12).
En caso de tener a disposición un cambio de vía
(no mostrado), se podrán conectar dos o, en su caso, incluso más
cabezales (24) a una unidad de alimentación (22).
Los cabezales de soldadura (24) pueden ser
cabezales fijamente montados que están, por ejemplo, fijamente
dispuestos en un brazo de robot, o bien pistolas de soldadura
libremente manejables.
Las unidades de alimentación (22) y los
cabezales (24) pueden estar adaptados a distintos tipos de elementos
(12), tanto en lo que se refiere a las propiedades de material (por
ejemplo, pernos de acero o de aluminio) o en cuanto a su forma
(pernos en espina de pescado, pernos macizos, pernos roscados,
etc).
El sistema de soldadura (10) mostrado representa
solamente un modo de realización preferente para la aplicación en el
campo industrial. Naturalmente, otros modos de realización pueden
estar diseñados sin unidad de alimentación específica, en cuyo caso
los elementos (12) a soldar se insertan manualmente en un
soporte.
A continuación, se explica de forma general el
funcionamiento del sistema de soldadura (10) por medio de la figura
2.
En la figura 2 se aplican sobre el tiempo (t) la
altura de elevación (H) del elemento (12) con respecto al componente
(14); la corriente de soldadura (I), que fluye de la unidad de
control; y energía (20) pasando por la unidad de alimentación (22) y
el cabezal de soldadura (24) a través del perno (12) y el componente
(14), y la cantidad de energía (E) suministrada a la unión
soldada.
La representación de estas variables es
puramente cualitativa y esquemática, a efectos de simplificar su
explicación.
Al llevar a cabo el proceso de soldadura,
primero se coloca el elemento (12) sobre el componente (14) de tal
manera que se forma un contacto eléctrico. A continuación, se
conecta una corriente denominada previa (I_{v}) en un momento
determinado (t_{1}). Poco después, en un momento (t_{2}), se
levanta el elemento (12) con respecto al componente (14) hasta un
momento (t_{3}), en el que se ha alcanzado la altura de elevación
de soldadura. La corriente previa permanece encendida durante todo
este tiempo. Mientras se levanta el elemento (12) se tira un arco
voltaico. Este arco voltaico de corriente previa tiene suficiente
energía como para quemar las impurezas presentes en la zona de la
soldadura o para hacer que se evaporen eventuales capas de cera.
Una vez alcanzada la altura de elevación de
soldadura, se conecta la corriente de soldadura (I_{s}) en el
momento (t_{4}). Debido a la alta corriente de soldadura (I_{s})
del orden de, por ejemplo, 20A hasta 1500A, el elemento (12) y el
componente (14) empiezan a fundirse en la zona del arco voltaico. La
energía (E) suministrada al proceso de soldadura aumenta.
En un momento (t_{5}) se inicia el proceso de
bajada. El elemento (12) es bajado a una velocidad predeterminada
hasta alcanzar el componente (14) en un momento (t_{6}). En este
momento se cortocircuita el arco voltaico y se apaga la corriente de
soldadura (I_{s}). Tal como se muestra cualitativamente en la
figura 2, el proceso de bajada puede realizarse hasta llegar
ligeramente por debajo de la línea cero, a efectos de garantizar la
plena inmersión del elemento (12) en la superficie fundida del
componente (14).
Los materiales fundidos del elemento (12) y del
componente (14) se unen y se enfríen debido a la interrupción del
suministro de energía. La cantidad de energía aportada en total está
designada en la figura 2 con (E_{end}).
Por lo tanto, el elemento (12) está fijamente
soldado en el componente (14) y puede servir como anclaje para la
sujeción de piezas en el componente (14).
En la figura 2 se muestra, además, el tiempo
total de soldadura (T_{s}), es decir el tiempo que transcurre
desde (t_{4}) hasta (t_{6}).
El tiempo de corriente previa (T_{v}) se
muestra como el tiempo que transcurre desde (t_{1}) hasta
(t_{4}).
Finalmente, se puede reconocer el tiempo de
bajada (T_{A}) como el tiempo que transcurre desde (t_{5}) hasta
(t_{6}).
El proceso de soldadura descrito con referencia
a la figura 2 corresponde al estado de la técnica. Para levantar y
bajar el elemento (12) se puede utilizar un motor lineal o bien un
sistema masa-resorte (con electroimán y resorte
antagonista).
Sobre todo, si se utiliza el motor eléctrico
lineal (28), se podrá regular la altura de elevación (H), fijando un
determinado perfil deseado para el desarrollo de la elevación y
realimentando dicho perfil deseado con la altura de elevación (H)
medida. De esta manera, se puede definir de forma exacta la posición
entre elemento (12) y componente (14) en cada momento del proceso de
soldadura.
La corriente (I) viene suministrada por una
fuente de corriente constante del dispositivo de alimentación de
energía de la unidad de control y energía (20). La tensión del arco
voltaico entre el elemento (12) y el componente (14) se ajusta, por
consiguiente, en función de la resistencia eléctrica existente entre
estos dos elementos. La resistencia eléctrica depende en gran medida
de la naturaleza de la superficie, de las impurezas, etc. y puede
variar en cada proceso de soldadura.
Por el documento WO 96/10468, mencionado
anteriormente, se sabe, por lo tanto, que regular la altura de
elevación (H) durante el proceso de soldadura de tal manera que la
tensión del arco voltaico entre el elemento (12) y el componente
(14) es constante, o bien sigue un perfil predeterminado.
Mediante este sistema es posible mantener
constante la tensión del arco voltaico durante el proceso de
soldadura, a efectos de obtener menores fluctuaciones en la calidad
de soldadura de un proceso de soldadura a otro. Los detalles del
proceso de regulación se dan a conocer en el documento WO 96/10468,
cuyo contenido de divulgación se pretende incluir en la presente en
toda su envergadura mediante referencias. En este documento también
se ha descrito que el proceso de bajada se realiza con una
determinada velocidad de bajada previamente ajustada.
Según el estado de la técnica, esto puede
provocar que el tiempo total de soldadura (T_{s}) varía de un
proceso de soldadura a otro. Efectivamente, si en la representación
de la figura 2, por ejemplo, la altura de elevación (H) es superior
a la mostrada en el momento (t_{5}), el momento (t_{6}) se
desplazará hacia atrás en el tiempo, ya que la velocidad de bajada
es constante. Por consiguiente, se alarga también el tiempo total de
soldadura (T_{s}). Pero si la altura de elevación es inferior a la
mostrada en la figura 2 en el momento (t_{5}), debida a la
regulación de la altura de elevación para ajustar la tensión del
arco voltaico, el punto (t_{6}) se desplaza hacia adelante en el
tiempo, lo que conlleva una reducción del tiempo total de soldadura
(T_{s}). Naturalmente, la aportación de energía (E) también puede
variar análogamente en función de la altura de elevación (H) en el
momento (t_{5}).
Un modo de realización preferente del
procedimiento de soldadura por arco, de acuerdo con la invención, se
muestra en la figura 3.
En la figura 3 se muestra, por un lado, como
referencia, el perfil de la altura de elevación (H), tal como se
muestra también en la figura 2. A efectos de obtener un tiempo total
de soldadura (T_{s}) constante, se termina el proceso de soldadura
en (t_{6}), con condiciones de contorno por lo demás inalteradas,
independientemente de la última altura de elevación (H) que se ha
ajustado debido a regulaciones durante el proceso de soldadura.
En el caso en el que el elemento (12) sea
levantado, por ejemplo, durante el transcurso del proceso de
soldadura para regular la tensión del arco voltaico, tal como se
muestra esquemáticamente en (H'), el proceso de bajada ya se
iniciará en el momento (t_{5}'), que se sitúa antes del momento
(t_{5}) siempre y cuando la velocidad de bajada sea
constante.
Sin embargo, si se ajusta una altura de
elevación más baja durante la regulación, tal como se muestra
esquemáticamente en (H''), el proceso de bajada se iniciará
solamente en el momento (t_{5}''), que se sitúa después del
momento (t_{5}).
El hecho de mantener una velocidad de bajada
constante a partir del inicio del proceso de bajada hasta el momento
(t_{6}) tiene las siguientes ventajas. La velocidad de bajada se
puede elegir, por un lado, suficientemente alta como para evitar el
goteo del material fundido del elemento (12) sobre el componente
(14) antes de la inmersión. Por otro lado, la velocidad de bajada
puede ser elegida suficientemente pequeña como para evitar un choque
duro contra el componente (14), lo cual podría provocar un rebote y
la salpicadura de material fundido.
En este modo de realización, el valor de la
velocidad de bajada fijamente determinado es, por consiguiente, una
solución de compromiso entre estas dos condiciones de contorno.
En la figura 3 se muestra, además, que el
procedimiento de soldadura, según la invención, también podrá
aplicarse si la altura de elevación (H) no es regulada.
Sin embargo, también se puede dar la situación
de que para casos de aplicación diferentes también sean deseadas
diferentes alturas de elevación durante el proceso de soldadura, tal
como se muestra en la figura 3 mediante (H), por un lado, y mediante
(H''), por otro lado.
Tradicionalmente, se debería programar un
momento de desconexión diferente (t_{5}) ó (t_{5}''') para las
diferentes alturas de elevación (H), (H''). Mediante el
procedimiento, según la invención, se selecciona automáticamente el
momento adecuado (t_{5}) ó (t_{5}''') por medio de la altura de
elevación detectada, de manera que no es necesario programar este
momento de forma específica.
En la figura 4 se muestra un modo de realización
alternativo del procedimiento de soldadura, según la invención.
Según este modo de realización, la regulación de
la altura de elevación se realiza siempre hasta un momento fijo
(t_{5}) independientemente de la altura de elevación (H_{a}) ó
(H_{b}), que se da en este momento.
Para conseguir igualmente un tiempo total de
soldadura previamente determinado, la velocidad del proceso de
bajada se elige de tal manera que el proceso de bajada termina
siempre en un momento (t_{6}). De esta manera, en el ejemplo
mostrado en la figura 4, la altura de elevación en la curva
(H_{a}) es relativamente alta en un momento (t_{5}). Por
consiguiente, se ha de elegir una velocidad relativamente alta para
terminar todo el proceso de soldadura en un momento (t_{6}).
Si, por otro lado, la altura de elevación es
relativamente pequeña en un momento (t_{5}), tal como se muestra
en la curva (H_{b}), la velocidad a elegir para conseguir la
duración total de soldadura será relativamente baja.
Este modo de realización alternativo del
procedimiento, según la invención, se deja programar algo más
fácilmente. El modo de realización, según la figura 3, tiene, por lo
contrario, la ventaja de que la velocidad de bajada es uniforme y,
por lo tanto, el proceso de inmersión es definido.
Otro modo de realización del procedimiento,
según la invención, se muestra en la figura 5.
En este modo de realización se da, de forma
similar a la realización mostrada en la figura 4, que la regulación
de la altura de elevación se realiza durante el proceso de soldadura
siempre hasta el momento (t_{5}).
A efectos de conseguir, a continuación, un
tiempo total de soldadura (T_{s}) constante, no se influye
solamente en la velocidad del proceso de bajada, sino también en su
aceleración. Por medio del desarrollo de la altura de elevación
(H_{x}) se puede ver, por ejemplo, que directamente después del
momento (t_{5}) la altura de elevación se reduce primero a una
velocidad relativamente alta y a medida que se aproxima al momento
(t_{6}) esta velocidad se reduce de forma continua, a efectos de
conseguir un proceso de inmersión suave.
Naturalmente, esta forma de influir en el
proceso de bajada también se puede aplicar en el modo de
realización, según la figura 3, fijando previamente un determinado
perfil tiempo-trayecto para el proceso de bajada que
puede adoptar, por ejemplo, la forma de una parábola, tal como se
muestra en la figura 5, en lugar de fijar una velocidad de bajada
continua.
En la figura 5 se muestra otra curva de
elevación (H_{y}), en la que el proceso de bajada también se
inicia en un momento (t_{5}) y se termina en un momento (t_{6}).
A efectos de conseguir un choque muy duro sobre el componente (14),
según este modo de realización, se mantiene la altura de elevación
comparativamente alta tras iniciar el proceso de bajada en el
momento (t_{5}) y, a medida que se aproxima el momento (t_{6}),
el elemento (12) es acelerado hacia el componente (14).
Además, es natural que el procedimiento, según
la invención, también se pueda aplicar a procedimientos de soldadura
por arco de corta duración, en los que el arco voltaico no es
"extendido".
Claims (8)
1. Procedimiento de soldadura por arco de corta
duración para soldar elementos (12) tal como, por ejemplo, pernos
metálicos (12) sobre componentes (14) como, por ejemplo, chapas
metálicas (14), en el que, en el marco de un proceso de soldadura,
se levanta primero un elemento (12) con respecto al componente (14),
se forma un arco voltaico entre dicho elemento (12) y dicho
componente (14), y se vuelve a bajar el elemento (12), detectándose
la altura de elevación (H) del elemento (12) con respecto al
componente (14), por lo menos, en un período de tiempo entre la
elevación y la bajada del elemento (12), caracterizado porque
la altura de elevación (H) del elemento (12) con respecto al
componente (14) es detectada durante el proceso de soldadura, y
porque el momento (t_{5}) del inicio del proceso de bajada y/o la
velocidad del proceso de bajada son controlados en función de la
altura de elevación (H) actual detectada en este momento (t_{5})
del inicio del proceso de bajada de tal manera que se consiguen un
tiempo total de soldadura (T_{s}) previamente fijado y/o una
energía total de soldadura previamente fijada
(E_{end}).
(E_{end}).
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la velocidad de bajada es constante
independientemente de la altura de elevación (H), y porque el
momento (t_{5}) del inicio del proceso de bajada es controlado en
función de la altura de elevación (H) en este momento (t_{5}).
3. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el proceso de bajada se inicia en un
momento previamente fijado (t_{5}) y porque la velocidad de bajada
es controlada.
4. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la altura de
elevación (H) es regulada durante el proceso de soldadura, por lo
menos, hasta el inicio del proceso de bajada.
5. Procedimiento, según la reivindicación 4,
caracterizado porque la regulación de la altura de elevación
hasta el inicio del proceso de bajada sirve para ajustar a un valor
constante la tensión eléctrica del arco voltaico.
6. Sistema de soldadura por arco de corta
duración (10) para soldar elementos (12) tal como, por ejemplo,
pernos metálicos (12) sobre componentes (14) tal como, por ejemplo,
chapas metálicas (14), que comprende
- un dispositivo de soldadura (24), que en el
marco de un proceso de soldadura levanta primero un elemento (12)
con respecto al componente (14) y vuelve a bajarlo,
- un dispositivo de detección de la altura de
elevación (30) para detectar la altura de elevación (H) del elemento
(12) con respecto al componente (14), por lo menos, en un período de
tiempo entre la elevación y la bajada del elemento (12),
- un dispositivo de alimentación de energía (20)
que suministra la energía para formar un arco voltaico entre el
componente (14) y el elemento levantado (12),
- y un dispositivo de control, que controla el
dispositivo de soldadura (24) para levantar y bajar el elemento
(12),
caracterizado porque el dispositivo de
detección de la altura de elevación (30) detecta la altura de
elevación (H) del elemento (12) con respecto al componente (14)
durante el proceso de soldadura, y porque el dispositivo de control
controla el dispositivo de soldadura (24) de tal manera que el
momento (t_{5}) del inicio del proceso de bajada y/o la velocidad
del proceso de bajada tienen lugar como función de la altura de
elevación (H) actual detectada en este momento (t_{5}) del inicio
del proceso de bajada, de tal manera que se puede conseguir un
tiempo total de soldadura (T_{s}) previamente fijado y/o una
energía total de soldadura (E_{end}) previamente fijada.
7. Sistema, según la reivindicación 6,
caracterizado porque el dispositivo de soldadura (24) está
dotado de un motor eléctrico (28) para levantar y bajar el elemento
(12).
8. Sistema, según la reivindicación 7,
caracterizado porque el motor (28) es un motor lineal
(28).
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