ES2295734T3 - Pistola de soldadura. - Google Patents
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Abstract
Pistola de soldadura por puntos, que comprende: - un soporte (12), - una media pistola inferior (28) y una media pistola superior (40) articuladas entre sí mediante un pasador (24) montado en una configuración oscilante con respecto a dicho soporte (12) y sosteniendo los correspondientes brazos de soldadura (34, 42), - un cilindro de funcionamiento (50) que incluye un cuerpo (52) y un vástago que se desplaza con respecto al cuerpo (52) de forma que controla el movimiento recíproco entre la media pistola superior (40) y la media pistola inferior (28), y - un transformador eléctrico (64) eléctricamente conectado a dichos brazos de soldadura (34, 42), en la que - el soporte (12) presenta una placa principal (14) desde la cual se extienden dos lados de soporte paralelos (18) con un eje de articulación (26) alrededor del cual están articuladas la media pistola inferior (28) y la media pistola superior (40), - la media pistola inferior (28) comprende dos horquillas de accionamiento (36) en las cuales el cuerpo (52) de dicho cilindro de funcionamiento (50) está articulado alrededor de un eje (54) paralelo al eje de articulación (26), sobresaliendo el cilindro de funcionamiento (50) de las horquillas de accionamiento (36) en el lado opuesto con respecto a los brazos de soldadura (34, 42), - el vástago del cilindro de funcionamiento (50) presenta un extremo (58) articulado a la media pistola superior (40) alrededor de un segundo eje (60) paralelo a dicho eje de articulación (26), caracterizada porque - el transformador eléctrico (64) sobresale en el lado opuesto con respecto a dichos brazos de soldadura (34, 42) y está fijado a las partes que se prolongan (76) de dichas horquillas de accionamiento (76).
Description
Pistola de soldadura.
La presente invención se refiere a una soldadura
de resistencia por puntos de elementos de chapa de metal y en
concreto a la soldadura de resistencia por puntos con pistolas
manipuladas por robots industriales. Una pistola de este tipo se da
a conocer en la solicitud de patente francesa FR 2 822 743.
Una pistola de resistencia por puntos es un
dispositivo que aplica fuerzas de alrededor de 400 daN a piezas de
chapa colocadas entre los electrodos. Un número significante de
aplicaciones de soldadura robotizada utilizan pistolas cuya
longitud efectiva del brazo es del orden de 400 mm. Las corrientes
suministradas son de 10-17 kA y requieren secciones
de núcleos laminados, brazos de la pistola y electrodos de
600-800 mm^{2}.
Para cubrir dichas necesidades del diseño, las
pistolas de soldadura conocidas son bastante pesadas. El peso
promedio de las pistolas de soldadura conocidas con una longitud
efectiva de 400 mm, una fuerza suministrada durante la soldadura de
400 daN y una corriente de soldadura de 16.000 A o superior es de
aproximadamente 80 a 85 kg.
En el caso de las pistolas de soldadura
diseñadas para ser montadas sobre el brazo de un robot industrial,
el peso de la pistola es un aspecto crucial. La pistola se diseñará
dependiendo del diagrama de tensiones del robot que define el peso
máximo que se aplica sobre la muñeca de acuerdo con el centro de
gravedad de la pistola de soldadura, de forma que se asegure la
posibilidad de la manipulación de la pistola con altas
aceleraciones.
La reducción del peso de la pistola significa la
utilización de robots cuyo diagrama de tensiones sea inferior en
uno o dos tamaños de aquél de los robots actualmente utilizados. Una
reducción del tamaño de este tipo resulta en unas reducciones
significantes de los costes cuando se compra el robot.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar una pistola de soldadura que sea más ligera que las
pistolas de soldadura conocidas, aunque con las mismas
características de funcionamiento.
Según la presente invención, dicho objetivo se
alcanza mediante una pistola que tienen las características
expuestas en las reivindicaciones.
La presente invención se describirá a
continuación en detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos,
proporcionados meramente a título de ejemplo no limitativo, en los
cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de una
forma de realización de una pistola de soldadura que no está de
acuerdo con la invención,
- la figura 2 es una vista en perspectiva desde
un ángulo diferente de la pistola de soldadura de la figura 1,
- la figura 3 es una vista en sección según la
línea III-III de la figura 2,
- la figura 4 es una vista en perspectiva de una
forma de realización de una pistola según la presente invención,
y
- la figura 5 es una vista en sección según la
línea V-V de la figura 4.
Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, el
número 10 se refiere a una pistola de soldadura por puntos diseñada
para ser montada sobre un robot industrial (no representado). La
pistola 10 comprende un soporte 12, el cual puede estar fabricado
de plancha de metal soldada. A fin de reducir adicionalmente el
peso, dicho soporte 12 también puede estar fabricado de una
aleación de aluminio (Ergal). Preferentemente, el soporte 12
comprende una placa principal 14, dos lados 18 provistos de unas
aberturas de aligeramiento y una placa de rigidez frontal 20. Si el
soporte está fabricado de aleación de aluminio, la placa 14, los
lados 18 y la placa de rigidez 20 están preferentemente fijados
entre sí por medio de tornillos (no representados).
La placa principal 14 está equipada con unos
medios de fijación 16 para fijar la pistola 10 a la muñeca del
robot. Los lados de soporte 18 son paralelos entre sí y sobresalen
de la placa principal 14.
Como se representa con detalle adicional en la
figura 3, los dos lados del soporte 18 están provistos de unos
orificios coaxiales a través de los cuales se extiende un pasador de
articulación 24. El pasador de articulación 24 puede girar
libremente con respecto a los lados 18 alrededor de su propio eje
26, el cual se extiende en una dirección ortogonal con respecto a
los lados 18.
La pistola de soldadura 10 comprende:
- 1.
- Media pistola inferior 30 equipada con dos horquillas de accionamiento 36;
- 2.
- Media pistola superior 40;
- 3.
- Un brazo inferior 34 montado sobre la media pistola inferior 30;
- 4.
- Un brazo superior 42 montado sobre la media pistola superior 40;
- 5.
- Un transformador 64;
- 6.
- Un cilindro de funcionamiento 50;
- 7.
- Un cilindro de equilibrado 70.
Los componentes descritos anteriormente son los
componentes principales y esenciales de la pistola. Las dos medias
pistolas, fabricadas de aleación de aluminio, por ejemplo Ergal,
están articuladas en el pasador de articulación 24. Los brazos de
la pistola, fabricados de aleación de cobre, CuCrZr por ejemplo,
están aislados eléctricamente de los cuerpos de la pistola con un
casquillo.
La media pistola inferior 28 está articulada en
los lados del soporte 18 alrededor del eje 26. Dicha media pistola
inferior 28 comprende un cuerpo básicamente en forma de bloque 30
que tiene un orificio 32 dentro del cual está insertada y bloqueada
una parte extrema del brazo inferior de soldadura 34.
Dos horquillas de accionamiento 36 están
conectadas a la media pistola inferior. Dichas horquillas laterales
36 conectan el cuerpo del cilindro de funcionamiento
50-52 a la media pistola inferior. Las horquillas de
accionamiento 36 y la media pistola inferior preferentemente están
fabricadas de aleación de aluminio, por ejemplo Ergal. Las
horquillas de accionamiento 36 son dos elementos en forma de placa
paralelos entre sí, los cuales se extienden de acuerdo con planos
paralelos correspondientes colocados en el interior con respecto a
los planos sobre los cuales se extienden los lados del soporte 18.
Las horquillas de accionamiento 36 preferentemente están provistas
de unas aberturas de aligeramiento 38.
La articulación de la pistola está implantada
mediante el pasador de articulación 24, el cual bloquea la media
pistola inferior (a través de las dos horquillas laterales 36) y la
media pistola superior a través de las dos horquillas 44. El
pasador 24 montado sobre el soporte de la pistola está apuntalado y
articula la parte móvil de la pistola con respecto al soporte de la
pistola.
La distancia entre los electrodos de soldadura
46, 48 y el eje de articulación 26 es la longitud efectiva de la
pistola la cual, en una forma de realización práctica de la presente
invención, puede ser por ejemplo de 400 mm.
La pistola 10 comprende un cilindro de
funcionamiento de aire comprimido 50 para controlar el movimiento de
abertura y de cierre de las medias pistolas 28, 40. El cilindro de
funcionamiento 50 tiene un cuerpo 52 conectado a las horquillas de
accionamiento 36 con una articulación alrededor de un eje 54
paralelo al eje de articulación 26. El eje de articulación 54 entre
el cuerpo 52 y las horquillas de accionamiento 36 consta de un par
de pasadores 56. El cuerpo 52 del cilindro 50 está dispuesto entre
los planos que contienen los elementos en forma de placa de las
horquillas de accionamiento 36. El cilindro 50 tiene un vástago que
se desplaza en dirección rectilínea, cuyo extremo 58 está
articulado en la media pistola superior 40 alrededor de un eje 60
paralelo al eje de articulación 26. Como se representa en la figura
3, el extremo del vástago del cilindro 58 de accionamiento 50 está
articulado entre dos extensiones 62 de la media pistola superior 40.
El cuerpo 52 de accionamiento neumático 50 sobresale de las
horquillas de accionamiento 36 en el lado opuesto con respecto a los
brazos de soldadura 34, 42 y se extiende en dirección ortogonal con
respecto al eje 26.
La pistola 10 adicionalmente comprende un
transformador eléctrico 64, el cual puede ser de frecuencia media
(1000 Hz; I2p = 6300 A) o alternativamente baja frecuencia (50 Hz;
I2p = 5000 A), eléctricamente conectado a los brazos 34, 42 y
sostenido por las partes que se prolongan 66 del soporte 12. Con
referencia a las figuras 1 y 2, los lados 18 del soporte 12 tienen
una forma general en L, con partes que se prolongan 66 extendiéndose
más allá del pasador de articulación 24, el cual está colocado en
el área de conexión entre las dos ramas de los lados en forma de L.
El transformador está fijado a las dos partes que se prolongan 66 a
través de tornillos 68. El transformador 64 sobresale de las partes
que se prolongan 66 en el lado opuesto con respecto a los brazos
34, 42.
La pistola 10 comprende asimismo un cilindro de
equilibrado referido con el número 70 en la figura 2. El cilindro
de equilibrado 70 tiene un cuerpo articulado al soporte 12 y un
vástago con un extremo 72 articulado al pasador 74. El pasador 74,
más allá de la articulación del cilindro de equilibrado, mantiene
las dos horquillas de accionamiento 36 paralelas entre sí y a una
distancia mutua fija durante el suministro de la fuerza de soldadura
por el cilindro de funcionamiento. El objetivo del cilindro de
equilibrado es mantener la parte móvil de la pistola contra el
soporte de la pistola en una posición bien definida cuando la
pistola, tanto parcialmente abierta como completamente abierta, es
manipulada por el robot.
La fuerza ejercida por el cilindro de
equilibrado 70 compensa el momento de torsión de la fuerza del peso
aplicada en el centro de gravedad de la parte móvil de la pistola
cuando la pistola está en posición vertical y en una posición
girada 90º con respecto a la línea vertical.
\newpage
La parte móvil de la pistola básicamente
comprende todas las piezas descritas anteriormente, excepto el
soporte de la pistola, el transformador y el cilindro de
equilibrado.
El movimiento de abertura y de cierre de la
pistola está controlado por el cilindro de funcionamiento 50 por
medio de un conjunto de electro válvulas 76, las cuales pueden estar
montadas sobre el cuerpo 52 del cilindro 50. Cuando el vástago del
cilindro se extiende, genera una fuerza que hace que las medias
pistolas 28, 40 giren en una dirección de aproximación mutua de los
brazos 34, 42 aplicando entre los electrodos 46 y 48 la fuerza de
soldadura fs = 400 daN. Esta fuerza actúa sobre las medias pistolas
28 y 40 únicamente. El soporte 12 no está sometido a la fuerza
generada por el cilindro 50 y por lo tanto puede ser de una
estructura relativamente ligera.
La pistola según la presente invención consta de
un número pequeño de componentes y, con respecto a las pistolas
conocidas que tienen la misma longitud efectiva y la misma fuerza de
apriete, tiene un peso sumamente inferior de aproximadamente 59
kilos en su versión con el transformador de baja frecuencia.
La idea con la cual ha sido proyectada es el
diseño de una pistola compuesta por siete componentes principales
esenciales únicamente, proporcionando a cada uno de ellos diversas
funciones mecánicas, neumáticas y eléctricas, de forma diferente de
las pistolas actualmente comercializadas en las que existe un
componente mecánico dedicado para cada función mecánica - neumática
- eléctrica.
La pistola según la invención puede estar sujeta
a diferentes variantes, una de las cuales se representa en las
figuras 4 y 5, en las cuales los componentes que corresponden a
aquellos escritos anteriormente están provistos de los mismos
números de referencia. En la variante representada en las figuras 4
y 5, los lados 18 del soporte 12 no están equipados con las
extensiones 66. Las horquillas de accionamiento 36 están provistas
de unas partes que se prolongan 76 a las cuales está fijado el
transformador 64 a través de unos tornillos 78. Por lo tanto, en
este caso el transformador 64 es integral con la media pistola
inferior 28 y oscila junto con la última durante los movimientos de
abertura y cierre de la pistola.
Haciendo referencia a la figura 5, en esta
segunda forma de realización de la pistola según la invención, el
cuerpo 30 de la media pistola inferior 28 tiene una horquilla 80 con
orificios alineados que acoplan el pasador 24 en una configuración
giratoria.
La media pistola superior 40 tiene sólo una
parte que sobresale 82 provista de un orificio, dicha parte estando
fijada sobre el pasador 24. La parte que sobresale 82 de la media
pistola superior 40 está dispuesta en el interior de la horquilla
80 de la media pistola inferior 28. Cada uno de los dos elementos en
forma de placa de las horquillas de accionamiento 36 está dispuesto
entre un lado del soporte 18 y la horquilla 80 de la media pistola
inferior 28.
Claims (5)
1. Pistola de soldadura por puntos, que
comprende:
- -
- un soporte (12),
- -
- una media pistola inferior (28) y una media pistola superior (40) articuladas entre sí mediante un pasador (24) montado en una configuración oscilante con respecto a dicho soporte (12) y sosteniendo los correspondientes brazos de soldadura (34, 42),
- -
- un cilindro de funcionamiento (50) que incluye un cuerpo (52) y un vástago que se desplaza con respecto al cuerpo (52) de forma que controla el movimiento recíproco entre la media pistola superior (40) y la media pistola inferior (28), y
- -
- un transformador eléctrico (64) eléctricamente conectado a dichos brazos de soldadura (34, 42),
- en la que
- -
- el soporte (12) presenta una placa principal (14) desde la cual se extienden dos lados de soporte paralelos (18) con un eje de articulación (26) alrededor del cual están articuladas la media pistola inferior (28) y la media pistola superior (40),
- -
- la media pistola inferior (28) comprende dos horquillas de accionamiento (36) en las cuales el cuerpo (52) de dicho cilindro de funcionamiento (50) está articulado alrededor de un eje (54) paralelo al eje de articulación (26), sobresaliendo el cilindro de funcionamiento (50) de las horquillas de accionamiento (36) en el lado opuesto con respecto a los brazos de soldadura (34, 42),
- -
- el vástago del cilindro de funcionamiento (50) presenta un extremo (58) articulado a la media pistola superior (40) alrededor de un segundo eje (60) paralelo a dicho eje de articulación (26),
- caracterizada porque
- -
- el transformador eléctrico (64) sobresale en el lado opuesto con respecto a dichos brazos de soldadura (34, 42) y está fijado a las partes que se prolongan (76) de dichas horquillas de accionamiento (76).
2. Pistola según la reivindicación 1,
caracterizada porque dichas horquillas de accionamiento (36)
se extienden en el interior con respecto a los lados de soporte
(18).
3. Pistola según la reivindicación 1,
caracterizada porque dichas horquillas de accionamiento están
provistas de unos orificios alineados acoplados en una
configuración giratoria mediante un pasador de articulación
(24).
4. Pistola según la reivindicación 3,
caracterizada porque dicha media pistola inferior (28)
comprende un cuerpo (30) montado en una configuración giratoria
alrededor de dicho pasador de articulación (24).
5. Pistola según la reivindicación 1,
caracterizada porque comprende un cilindro de equilibrado
(70) provisto de un cuerpo articulado al soporte (12) y un vástago
articulado a un pasador (34) que se extiende sobre un extremo de
dichas horquillas de accionamiento (36).
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