ES2313152T3 - Dispositivo para la union de piezas con el metodo de soldadura de friccion-agitacion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la unión de piezas con el método de la soldadura de fricción agitación con un eje (33, 33'') accionable con movimiento de rotación en cuyo lado alejado del lado de accionamiento del eje está dispuesto un saliente (8) a modo de espiga en cuyo extremo está dispuesto un primer tope formado por un primer hombro (6), poseyendo el primer hombro (6) un diámetro, que es mayor que el diámetro del saliente (8) a modo de espiga, y con un segundo tope formado por un segundo hombro (7) dispuesto de tal modo, que las piezas (19) a unir pueden ser encerradas entre los topes (6, 7) por el hecho de que al menos uno de los topes (6, 7) puede ser desplazado con movimiento de traslación para encerrar las piezas (19) con una fuerza predeterminada en la dirección hacia el otro tope. Siendo construido el segundo hombro (7), respectivamente el segundo tope de manera rotatoria, caracterizado porque el primer y el segundo hombro (6, 7), respectivamente el primer y el segundo tope están montados de tal modo, que los dos hombros (6, 7) ejecuten movimientos de rotación contrarios.

Description

Dispositivo para la unión de piezas con el método de la soldadura de fricción-agitación.

El invento se refiere a un dispositivo para la unión de piezas con el método de la soldadura de fricción agitación según el preámbulo de la reivindicación 1 (véase por ejemplo el documento JP 2004/050 205 A).

Se conoce un dispositivo de esta clase (documentos EP-B-0 615 480 y DE-C-199 57 136). Los principios de la soldadura por fricción agitación, un perfeccionamiento de la soldadura por fricción y llamada también con frecuencia FSW (Friction Stir Welding), son conocidos desde hace varios años y fueron perfeccionados continuamente.

Inicialmente, la soldadura por fricción se realiza de tal modo, que dos piezas, que debían ser unidas entre sí por medio de una soldadura por fricción, se mueven una contra la otra en la zona de unión deseada y al mismo tiempo se presionan una contra la otra con una fuerza prefijable. Con el calor generado con la fricción se produce finalmente una plastificación del material de las piezas en la zona de unión. Si el material es plastificado suficientemente, puede tener lugar, al menos en la zona de la unión próxima a la superficie una mezcla suficiente de los dos materiales, de manera, que después del enfriamiento se forme la deseada unión por soldadura de las dos piezas.

En la soldadura por fricción agitaciónno es necesario un movimiento relativo de las piezas para obtener la fricción y la mezcla de los materiales. En lugar de ello se aplica un saliente a modo de espiga, respectivamente cilíndrico animado con un accionamiento, respectivamente un motor con un movimiento de rotación suficientemente grande, a las zonas frontales de las dos piezas a unir yuxtapuestas a tope o solapadas. El saliente a modo de espiga es animado adicionalmente, guiado correspondientemente, lo que se puede realizar con un dispositivo de conducción especial o también con un robot, por ejemplo con un movimiento de traslación a lo largo de los cantos de unión de las dos piezas a unir. El movimiento de desplazamiento de las piezas es inhibido con un apoyo estático robusto.

Si, después de iniciar el proceso de soldadura, el material de las piezas es plastificado suficientemente a consecuencia del calor de fricción generado por la rotación del saliente a modo de espiga con el material de las piezas de la zona de material adyacente, se ejecuta, manteniendo el movimiento de rotación del saliente a modo de espiga, el movimiento de traslación a lo largo del cordón entre las dos piezas, de manera, que se forme por ejemplo un cordón longitudinal.

Desde el punto de vista del dispositivo conforme con el género indicado según el documento EP-B-0 615 480 se mantienen unidas las dos piezas por medio del dispositivo conocido en la zona alrededor del canto de unión, respectivamente de la unión soldada formada por medio de dos topes con un diámetro mayor que el del saliente a modo de espiga, por el hecho de que el saliente a modo de espiga es encerrado entre los dos topes. Los lados mutuamente enfrentados de los dos topes forman a modo de hombros, que barren de manera rotativa la superficie de las dos piezas a unir en cada lado de las piezas y alrededor de la zona de la unión soldada a crear. Si, por ejemplo, se ejerce ortogonalmente a la superficie de las dos piezas a unir una presión por medio del dispositivo, se reduce correspondientemente la presión de apoyo en el lado opuesto a la presión de las piezas a unir, debido a la separación rígida de los dos hombros de los dos topes. Por esta razón es preciso, que en este dispositivo se cree con medios de presión separados un apoyo suficiente, lo que, en el caso de piezas con forma de tablero, respectivamente plana, tales como chapas y análogos, todavía es posible con un coste admisible, pero lo que generalmente no es posible en las uniones soldadas complicadas obtenidas con el procedimiento de fricción agitación debido a la forma complicada de las piezas.

A ello se suma, que los robots utilizados en numerosos campos de producción, por ejemplo en la construcción de automóviles o en la construcción aeronáutica, realizan numerosas funciones en las que los apoyos planos o de otra clase para la realización de la unión soldada no sólo son un impedimento, sino que también en numerosos caso no pueden ser previstos en modo alguno y que los propios robots no pueden generar las fuerzas de presión necesarias o sólo con un coste muy grande.

A través del documento DE-C-199 57 136 se conoce un dispositivo en el que al menos uno de los topes para la realización del procedimiento de soldadura puede ser desplazado influyendo en las piezas y en el que estas pueden ser sometidas a una fuerza prefijada. Con ello es posible, que el propio dispositivo pueda generar la presión necesaria en los dos lados de las piezas a unir, sin que sea necesario un apoyo. Con ello también es posible fabricar en piezas complicadas uniones de soldadura, por ejemplo cordones de soldadura, que se extiendan tridimensionalmente en el espacio, sin que sea necesario un soporte, que, hasta el presente, tenía que asegurar la raíz del cordón de soldadura y que al mismo tiempo tenía que sustentar las piezas. De esta manera se puede descargar el sistema de manipulación de la generación de la fuerza aplicada sobre las piezas a unir.

Para lograr esto se prevé en el dispositivo, unido con el eje de rotación, un cilindro de desplazamiento, que, al someterlo correspondientemente a la acción de un medio hidráulico, genere un movimiento de traslación generando así la fuerza, que actúa sobre las piezas a unir.

Además, unido con el eje de rotación se prevé un primer tope rotatorio, que, debido al movimiento de traslación, presiona desde bajo contra las piezas a unir y aprisiona las piezas contra un segundo tope fijo.

Debido al segundo tope superior fijo y al primer tope inferior rotatorio se producen durante la soldadura por fricción agitación y debido a las propiedades de flujo del material temperaturas distintas en el lado izquierdo y en el lado derecho de las piezas a unir. De ellas resultan distintas distribuciones del calor en el interior de las piezas a unir, lo que puede influir en la calidad del cordón de soldadura. Esto es especialmente problemático en el caso de chapas delgadas, ya que la diferencia de temperatura resultante es muy grande, dad que no existe un flujo de calor de convección suficientemente grande en las superficies límites. Con ello pueden variar las propiedades de las chapas o incluso ser destruidas en la zona de la soldadura, de manera, que ya no sea posible una unión. Además, la diferencia de temperaturas existente puede influir en la calidad del cordón.

El documento JP 2004-050205 A divulga el ajuste independiente de la presión, que es ejercida sobre las piezas por un primer y un segundo hombro. Además, se pueden ajustar independientemente sus velocidades de rotación y adicionalmente se describen dispositivos de calentamiento y de enfriamiento de los hombros.

A través del documento JP 2001-252774 A se conoce un dispositivo de soldadura por fricción con un hombro superior y con un segundo hombro, siendo posible accionar independientemente entre sí la espiga y el hombro.

El documento US 6 264 088 divulga un útil de soldadura por fricción agitación con espiga y con un segundo hombro superior, no divulgando tampoco este documento un hombro inferior.

El invento se basa por ello en el problema de crear un dispositivo con el que sea posible unir por medio de la soldadura por fricción agitación piezas de pared delgada, respectivamente sensibles a temperatura.

El dispositivo correspondiente al invento es definido en la reivindicación 1.

Con la rotación en sentidos contrarios es posible ajustar exactamente la temperatura, de manera, que no se produzca un gradiente de temperatura entre los dos lados. El lado más caliente en la cara superior de la chapa se halla, en el caso de una rotación en sentidos contrarios, frente al lado frío en la cara inferior de la chapa e inversamente, de manera, que debido a un cortocircuito térmico a través de la chapa, se produce inmediatamente un equilibrio de las temperaturas. Con ello es posible la unión de chapas delgadas. Además los momentos generados con los distintos sentidos de rotación se anulan casi mutuamente, de manera, que sobre el sistema de manejo actúan fuerza y momentos menores, ya que el dispositivo de comporta de manera neutral hacia el exterior desde este punto de vista.

Otra doctrina del invento prevé, que la rotación del eje y el movimiento, que genera la fuerza, se generen en el dispositivo de manera desacoplada y sin influir una en otra en el dispositivo y puedan ser aplicadas a las piezas a construir. Con ello se reducen considerablemente las fuerzas de arranque de la traslación y los momentos de arranque de la rotación, resultando posible una puesta en marcha controlada de la traslación, respectivamente la rotación. Las tensiones de flujo en el sistema de traslación, que se generan en especial con números de revoluciones bajos y que se producen bruscamente al rebasar la fuerza de arranque son evitadas con ello, con lo que se eliminan los picos de temperatura en las piezas a unir.

Otra doctrina del invento prevé, que un componente del dispositivo según el invento sea un módulo de accionamiento. El propio módulo de accionamiento genera en este caso la rotación y el movimiento de traslación del al menos un hombro, respectivamente del al menos un tope. Con la previsión de un módulo de accionamiento, que genera con independencia entre sí las dos clases de movimientos, se garantiza una construcción sencilla del dispositivo. Otra doctrina del invento prevé, que el eje, que es un componente del módulo de accionamiento, se monte en el dispositivo con rodamientos de tal modo, que con números de revoluciones altos y con momentos grandes a transmitir se garantice una capacidad de desplazamiento de traslación exacto, con lo que son posible desplazamientos de traslación muy pequeños con plenos esfuerzos de rotación.

Además, una doctrina del invento prevé, que el dispositivo posea un módulo principal. El módulo principal posee un alojamiento para el módulo de accionamiento. De acuerdo con otra doctrina del invento se prevé en el módulo principal un rodamiento, que soporta el eje manteniendo la capacidad de movimiento de traslación. El módulo principal y el módulo de accionamiento están acoplados en este caso a través de una guía lineal, que puede ser por ejemplo soportes lineales. Con los soportes lineales se garantiza, que se genere una conducción lo más exacta posible del movimiento de traslación y que las fuerzas laterales debidas al proceso de soldadura no actúen sobre el accionamiento de rotación y el de traslación y no puedan ser perjudiciales para ellos. Además, el invento prevé, que entre el módulo principal y el de accionamiento se disponga un elemento, que genere el movimiento de traslación y que esté situado entre el módulo de accionamiento y el módulo principal, respectivamente esté unido con el módulo principal y el módulo de accionamiento. En el caso de este elemento se trata de un cilindro de desplazamiento o, de manera alternativa, de un sistema de cilindro de desplazamiento. El sistema de cilindro de desplazamiento es gobernado electrohidráulicamente y en el caso de la utilización de varios cilindros está acoplado electrónicamente o de otra manera apropiada para garantizar el funcionamiento sincronizado, siendo ventajoso, que para este fin se prevea un motor paso a paso. Con el acoplamiento de los dos módulos a través del sistema de movimiento desplazable, cuya fuerza es regulable y que genera el movimiento de traslación, se puede mantener la fuerza variable de la manera más exacta posible.

En el propio módulo principal se prevé una conexión para un sistema de manejo, que genera un avance a lo largo de las zonas a unir de las piezas. En un sistema de manejo de esta clase se trata ventajosamente de un robot. El propio robot ya sólo se tiene que encargar del movimiento de avance y no tiene que generar las fuerzas para la unión de las piezas o para absorber los momentos antagonistas, ya que la rotación y la traslación son generadas en el dispositivo y que los momentos de fuerza resultantes de la inhibición del movimiento son compensados plenamente.

Otra doctrina del invento prevé, que el propio eje sea accionado en rotación con un motor sincrónico. Con este motor sincrónico se pueden regular de manera óptima los números de revoluciones. Además, es posible acoplar entre sí el eje y el accionamiento de rotación por medio de un engranaje cónico. Con el engranaje cónico se puede obtener una disposición lo más libre posible del accionamiento y con ello una buena capacidad de manejo del dispositivo.

Otra doctrina del invento prevé, para poder obtener una regulación lo más exacta posible de las fuerzas, que actúan sobre las piezas, que sea prevea un sensor o un sistema de sensor para medir la fuerza, que actúa sobre las piezas de unir. Este sensor se dispone de manera activa en el módulo principal, respectivamente entre el segundo hombro, respectivamente el segundo tope y el módulo de accionamiento. El propio sensor está conectado con un mando del dispositivo. Para obtener una exactitud de medida grande se pretensa el sensor. En el caso de un sensor de esta clase se trata con preferencia de una arandela piezoeléctrica de medida, que para la fijación y la protección contra destrucción se monta de manera pretensada con un esfuerzo de tracción.

Según otra doctrina del invento, el segundo tope está dispuesto en el módulo principal o en el módulo de accionamiento. Con la disposición del segundo hombro, respectivamente del segundo tope en el módulo de accionamiento es posible accionar en rotación el hombro, respectivamente el tope. Para ello se prevé un segundo accionamiento de rotación. Para obtener también fuerzas de arranque pequeñas para el movimiento del segundo hombro, respectivamente del segundo tope, se prevé igualmente el montaje en rodamientos.

Otra doctrina del invento prevé, que el segundo hombro, respectivamente el segundo tope pueda ser accionado en rotación por medio de un eje hueco. En este caso se conduce el eje de rotación del primer hombro, respectivamente del primer tope en el eje hueco. Con ello es posible una construcción sencilla.

Debido a los dos accionamientos de rotación es posible ajustar diferentemente por medio de un mando apropiado los números de revoluciones de los hombros, respectivamente de los topes, con lo que se pueden ajustar a su vez de manera óptima las temperaturas a aplicar y su distribución.

El invento se describirá ahora con detalle haciendo referencia al dibujo esquemático adjunto. En él muestran:

La figura 1, en una representación en perspectiva, el dispositivo según el invento.

La figura 2, una representación en perspectiva del módulo principal del dispositivo según el invento.

La figura 3a, una vista en planta del dispositivo según el invento.

La figura 3b, una representación en sección del dispositivo según el invento según la línea A-A de la figura 3a.

La figura 4a, una vista lateral del módulo principal.

La figura 4b, una representación en sección del módulo principal del dispositivo según el invento a lo largo de la línea D-D de la figura 4a.

La figura 5a, una vista desde abajo del módulo principal del dispositivo según el invento.

La figura 5b, una representación en sección del módulo principal a lo largo de la línea B-B de la figura 5a.

La figura 5c, una vista en sección del módulo principal del dispositivo según el invento a lo largo de la línea C-F de la figura 5a.

La figura 5d, una ampliación del detalle de la figura 5c.

La figura 6a, una vista en planta del dispositivo según el invento.

La figura 6b, una vista en sección del módulo de accionamiento del dispositivo según el invento a lo largo de la línea H-F de la figura 6a.

La figura 6c, una vista en sección del dispositivo según el invento a lo largo de la línea G-N de la figura 6a.

La figura 6d, una vista en sección del módulo de accionamiento del dispositivo según el invento a lo largo de la línea O-R de la figura 6b.

La figura 6e, una representación ampliada de una zona X de la figura 6b.

La figura 7, una vista en sección esquemática de otra forma de ejecución del dispositivo según el invento.

La figura 8, un esquema de principio de la distribución del calor en el interior de las piezas a unir en una forma de ejecución alternativa del dispositivo según el invento.

En la figura 1 se representa un dispositivo 1 de soldadura según el invento para la soldadura por fricción agitación. El dispositivo 1 se compone de un módulo 2 principal y de un módulo 3 de accionamiento acoplados con un dispositivo 17 de manejo. En el caso del dispositivo 17 de manejo se trata, por ejemplo, de un robot.

El dispositivo 1 posee un útil 5 con dos hombros, que se compone de una espiga 8 y de un primer hombro 6 fijado a la espiga 8 y de un segundo hombro 7 rotativo previsto en el módulo 2 principal o en el módulo 3 de accionamiento. El útil 5 con dos hombros está alojado en un portaútiles 20.

El módulo 3 de accionamiento posee un accionamiento 12 para el útil, que acciona un eje 33, 33' previsto en un soporte 14 de husillo a través de un engranaje 13 cónico. El módulo 3 de accionamiento posee, además, un accionamiento (no representado) para el eje 32 hueco con medios de transmisión adecuados (igualmente no representados). El módulo 3 de accionamiento y el módulo 2 principal están acoplados entre sí a través de soportes lineales. Como se representa en la figura 2, el sosporte11 lineal se compone de un árbol 21 de precisión con un tope 22 en el lado orientado hacia el accionamiento y con un tope 30 en el lado del soporte 11 lineal orientado hacia el útil.

Por medio del soporte 11 lineal es posible un movimiento de traslación del módulo 3 de accionamiento con relación al módulo 2 principal, con lo que se produce un movimiento de traslación del eje 32 hueco o del eje 33. El accionamiento tiene lugar a través de un accionamiento 10 de desplazamiento lineal acoplado para su mando un motor 9 paso a paso. El motor 9 paso a paso y el accionamiento 12 del útil poseen conexiones 15 de accionamiento, que aportan la energía correspondiente a los motores 9, 12. Como se desprende de la figura 2, el módulo 2 principal posee un acoplamiento 4 del dispositivo 1 de soldadura con el dispositivo 17 de manejo. El acoplamiento 4 está provisto de un muñón 18 de centraje con el que es posible el acoplamiento. El portaútiles 20 está dispuesto sobre una placa 25 de base. Entre la placa 25 de base y una base 16 del módulo 2 principal están dispuestos sensores 23 de medida, que disponen de una conexión 24 para los sensores a través de la que están conectados con un sistema de procesamiento de los datos de los sensores y/o con un sistema de amplificación de los datos de los sensores y con un mando del dispositivo.

El mando del dispositivo 1 tiene lugar a través de una combinación de mandos de accionamiento capaces de operar en tiempo real, que reúnen en sí la función "Control del movimiento" así como la función SPS. Por medio de la libertad de programación y del acceso a entradas/salidas analógicas/digitales así como de la posibilidad de la integración de diferentes sistemas de líneas de Bus de campo es posible la comunicación con los mandos del sistema 17 de manejo y también con sistemas de mando de orden superior.

El portaútiles 20 posee un rodamiento 26, como se puede ver en la figura 4b. La figura 4b representa una vista en sección a lo largo de la línea D-D, representada en la figura 4a. En el interior del rodamiento 26 se prevé un alojamiento (guía 47 del eje) para el eje 32 hueco (véanse la figura 5a y la figura 7).

De la figura 5b, que es una representación en sección a lo largo de la línea B-B de la figura 5a, se desprende, que el soporte 11 lineal está unido con tornillos con la base 16 del módulo 2 principal. El árbol 21 es asegurado adicionalmente con el tope 30 en la base 16. En el extremo opuesto del árbol 21 se fija el tope 22 sobre el árbol 21 de manera disoluble por medio de un tornillo 31 cilíndrico.

En la figura 5b se puede ver también la disposición de los sensores 23 de medida. En la figura 5c se representa una sección a través de la zona de los sensores de medida. La sección se extiende a lo largo de la línea C-F de la figura 5a. La placa 25 de base y la base 16 del módulo 2 principal están unidas entre sí por medio de tornillos 28 de dilatación. El tornillo 28 de dilatación pasa a través del sensor 23 de medida. En la figura 5d se representa de manera ampliada la zona de la placa 25 de base, la base 16 y el sensor 23 de medida dispuesto entre ellas. El tornillo 28 de dilatación se dispone en este caso en un casquillo 29 de centraje. El casquillo de centraje se halla en el centro del sensor 23 de medida.

En las figuras 6a a 6e se representa la construcción del módulo 3 de accionamiento. La figura 6a representa una vista en planta del módulo 3 de accionamiento. El módulo 3 de accionamiento posee una placa 35 de base del módulo de accionamiento provista de taladros 34. En los taladros 34 se introducen los árboles 21 de precisión para obtener la unión entre el módulo 3 de accionamiento y el módulo 2 principal. En los taladros 34 se prevé un rodamiento 36 de bolas lineal para el movimiento en lo posible sin rozamiento de los árboles 21 de precisión en el taladro 34. Esto se desprende de la figura 6c. La figura 6c representa una sección a lo largo de la línea G-N del módulo 3 de accionamiento, como se desprende de la figura 6a. A la placa 35 de base se fija una brida 37 de engranaje por medio de tornillos 38 de centraje. Esto se desprende de las figuras 6b y 6d. La figura 6b representa una sección del módulo 3 de accionamiento a lo largo de la línea A-F, como se representa en la figura 6a. La figura 6d representa una sección del módulo de accionamiento a lo largo de la línea O-R, como se representa en la figura 6b.

Entre el motor 9 paso a paso y el accionamiento 10 de desplazamiento está dispuesta una brida 39 intermedia en la que se prevé un acoplamiento 40. El motor 9 paso a paso actúa sobre el accionamiento 10 de desplazamiento lineal a través del acoplamiento 40. Esto se desprende de la figura 6b.

En el soporte 14 del husillo se prevé un acoplamiento 41 de garras. El acoplamiento 41 de garras se compone de una parte 50 superior de embrague y de una parte 51 inferior del acoplamiento. La parte 50 superior del acoplamiento está unida con el eje 33' por medio de una chaveta 49. Esto se desprende de la figura 6d. En el extremo superior del módulo3 de accionamiento se prevé una caperuza 45, que cierra el dispositivo hacia arriba. La caperuza 45 está montada por medio de tornillos 44 de centraje en el engranaje 13 cónico. La placa 35 de base del módulo de accionamiento está provista de un taladro central por el que pasa el eje 33. En este taladro está dispuesto un escudo 46 de apoyo en el que se aloja un rodamiento 27. El rodamiento 27 es sujetado en el escudo 45 de apoyo por medio de una brida 42 de apoyo. La brida 42 de apoyo está unida con el escudo 46 de apoyo por medio de tornillos 42' de centraje. El eje 33 pasa por el rodamiento 27. En el extremo superior del rodamiento 27 se prevé una arandela 55 de distanciamiento, que se fija con una tuerca 53 de muesca a través de una chapa 54 de seguridad. La tuerca 53 de muesca se extiende alrededor del eje 33. Esto se representa de manera ampliada en la figura 6e.

La brida 37 del engranaje representa la pared exterior del apoyo 14 del husillo. La pared 37 del engranaje se fija al engranaje 13 cónico con tornillos 43 de centraje.

La figura 3b representa el estado ensamblado del dispositivo 1 de soldadura. El eje 33 es introducido en la guía 47 del eje del módulo principal. Lo mismo es válido para los soportes 11 lineales en los que los árboles de precisión pasan a través de los taladros 34 de la placa 35 de base del módulo de accionamiento. La figura 3b representa una sección a lo largo de la línea A-A de la figura 3a del dispositivo según el invento.

En la figura 7 se representan esquemáticamente la disposición del eje 32 hueco y del eje 33. El segundo hombro 7 se construye en una pieza con el eje 32 hueco. El eje 32 hueco puede ser animado con un movimiento de rotación a través de un accionamiento adicional, eventualmente con un engranaje intercalado. El accionamiento y el engranaje no están representados.

Entre el eje 33 y el eje 32 hueco se prevé un rodamiento 26', que guía los ejes uno con relación al otro. El eje 32 hueco se guía en el dispositivo de soldadura por medio de un rodamiento 26. Tanto el eje 32 hueco, como también el eje 33 pueden ser desplazados con movimiento de traslación para generar sobre las piezas a unir la fuerza necesaria para la soldadura por fricción agitación. Con la previsión de una rotación en sentidos contrarios del segundo hombro 7 y del primer hombro 6, como se representa en la figura 8, se producen distintas distribuciones del calor en las superficies de las piezas 19 a unir. Se producen zonas W calientes y zonas K frías. Entre estas zonas tiene lugar un flujo de calor para equilibrar las temperaturas en las superficies. Este flujo de calor equilibrante es positivo, ya que con el se pueden evitar los picos de calor, que demostraron ser negativos en especial en la soldadura por fricción agitación de piezas delgadas.

El funcionamiento del dispositivo 1 es el siguiente:

La espiga 8 y el primer hombro 6 acoplado con ella son accionados con el accionamiento 12 del útil a través del engranaje 13 cónico y de los ejes 33, 33'. El segundo hombro 7 puede ser animado igualmente con un movimiento de rotación por medio de un grupo de accionamiento no representado y del eje 32 hueco. Para poder generar la fuerza necesaria entre los hombros 6 y 7 se une el accionamiento 10 de desplazamiento lineal de manera representada con la base 16 del módulo 2 principal. Con la activación por medio del motor 9 paso a paso se desplaza el módulo 3 de accionamiento con movimiento de traslación a lo largo del soporte 11 lineal contra el módulo 2 principal, de manera, que el primer hombro 6 es presionado contra las piezas. El desplazamiento puede ser por ejemplo de 13 mm en total y generar fuerzas de hasta 12 kN. Por medio del sistema de sensores formado por los sensores 23 se mide la fuerza generada por el accionamiento 10 de desplazamiento lineal y se aplica a un mando. El mando evalúa estos resultados de la medición de la fuerza y regula por medio del motor 9 paso a paso la fuerza aplicada con el accionamiento 10 de desplazamiento lineal. De esta manera se puede ajustar la fuerza eficaz de un modo muy preciso. Debido al desacoplamiento entre el movimiento de traslación y la rotación es posible animar con un movimiento de rotación el útil 5 con dos hombros, respectivamente la espiga 8 y el primer hombro 6 sin momentos de arranque importantes. Además, el movimiento de traslación tiene lugar de manera sensible sin fuerzas de arranque, de manera, que las fuerzas de pretensado se reparten continuamente sin picos. Con ello es posible la puesta en servicio del proceso de soldadura y se evitan los picos de momentos. Además, a través del mando del accionamiento de desplazamiento lineal se puede hacer posible la adaptación del proceso de soldadura a diferentes gruesos del material de las piezas a unir.

Lista de símbolos de referencia

1

Dispositivo de soldadura

2

Módulo principal

3

Módulo de accionamiento

4

Conexión del dispositivo de manejo

5

Útil con dos hombros

6

Primer hombro

7

Segundo hombro

8

Espiga

9

Motor paso a paso

10

Accionamiento de desplazamiento lineal

11

Apoyo lineal

12

Accionamiento del útil

13

Engranaje cónico

14

Apoyo del husillo

15

Conexión del accionamiento

16

Base

17

Dispositivo de manipulación

18

Espiga de centraje

19

Util

20

Portaútiles

21

Arbol de precisión

22

Tope

23

Sensor de medida

24

Conexión del sensor de medida

25

Placa de base

26

Rodamiento

26'

Rodamiento

27

Rodamiento

28

Tornillo de dilatación

29

Casquillo de centraje

30

Tope

31

Tornillo cilíndrico

32

Eje hueco

33

Eje

33'

Eje

34

Taladro

35

Placa de base del módulo de accionamiento

36

Rodamiento lineal

37

Brida del engranaje

38

Tornillo de centraje

39

Brida intermedia

40

Acoplamiento

41

Acoplamiento de garras

42

Brida de apoyo

42'

Tornillo de centraje

43

Tornillo de centraje

44

Tornillo de centraje

45

Caperuza

46

Escudo de apoyo

47

Guía del eje

48

Chaveta

49

Chaveta

50

Parte superior del acoplamiento

51

Parte inferior del acoplamiento

53

Tuerca de muesca

54

Chapa de seguridad

55

Arandela de distanciamiento

W

Zona caliente

K

Zona fría

Claims (34)

1. Dispositivo para la unión de piezas con el método de la soldadura de fricción agitación con un eje (33, 33') accionable con movimiento de rotación en cuyo lado alejado del lado de accionamiento del eje está dispuesto un saliente (8) a modo de espiga en cuyo extremo está dispuesto un primer tope formado por un primer hombro (6), poseyendo el primer hombro (6) un diámetro, que es mayor que el diámetro del saliente (8) a modo de espiga, y con un segundo tope formado por un segundo hombro (7) dispuesto de tal modo, que las piezas (19) a unir pueden ser encerradas entre los topes (6, 7) por el hecho de que al menos uno de los topes (6, 7) puede ser desplazado con movimiento de traslación para encerrar las piezas (19) con una fuerza predeterminada en la dirección hacia el otro tope. Siendo construido el segundo hombro (7), respectivamente el segundo tope de manera rotatoria, caracterizado porque el primer y el segundo hombro (6, 7), respectivamente el primer y el segundo tope están montados de tal modo, que los dos hombros (6, 7) ejecuten movimientos de rotación contrarios.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (1) se construye de tal modo, que la rotación del eje (33, 33') y el movimiento, que genera la fuerza se generan en el dispositivo (1) de manera desacoplada y sin influir una en otro y se aplican a las piezas (19) de unir.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se prevé un módulo (3) de accionamiento.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque el módulo de accionamiento genera la rotación del eje (33, 33')

5. Dispositivo según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque el módulo (3) de accionamiento genera el movimiento de traslación

del al menos un hombro, respectivamente el al menos un tope.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el eje (33, 33') es un componente del módulo de accionamiento.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado porque el eje está apoya en rodamientos.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se prevé un módulo (2) principal.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque en el módulo (2) principal se prevé un alojamiento para el módulo (3) de accionamiento.

10. Dispositivo según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque en el módulo (2) principal se prevé un rodamiento (26), que soporta el eje (33).

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el módulo (2) principal y el módulo (3) de accionamiento están acoplados entre sí a través de una guía (11) lineal.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque en el caso de la guía (11) lineal se trata de un apoyo (36) lineal.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque se prevé un elemento (10) dispuesto entre el módulo (2) principal y el módulo (3) de accionamiento para generar el movimiento de traslación y acoplado con el módulo (2) principal y el módulo (3) de accionamiento.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque en el caso del elemento se trata de un cilindro (10) de desplazamiento.

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque en el caso del elemento se trata de un sistema (10) de cilindro.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque el sistema (10) de cilindro de desplazamiento es gobernado electrohidráulicamente.

17. Dispositivo según la reivindicación 15 o 16, caracterizado porque para el mando del sistema (10) de cilindro de desplazamiento se utiliza un motor (9) paso a paso.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 17, caracterizado porque en el módulo (2) principal se prevé una conexión (4) para un sistema (17) de manejo.

19. Dispositivo según la reivindicación 18 en combinación con un sistema (17) de manejo, caracterizado porque el sistema (17) de manejo genera un avance a lo largo de las zonas a unir de las piezas (19).

20. Dispositivo según la reivindicación 18 o 19 en combinación con un sistema (17) de manejo, caracterizado porque en el caso del sistema (17) de manejo se trata de un robot.

21. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque el eje puede ser accionado en rotación por medio de un motor (12) sincrónico.

22. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el eje está acoplado con su accionamiento de rotación a través de un engranaje (13) cónico.

23. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque se prevé un sensor (23) o un sistema de sensor para medir la fuerza, que actúa sobre las piezas (19) a unir.

24. Dispositivo según la reivindicación 23, caracterizado porque el sensor (23) está dispuesto en el módulo (2) principal de manera activa entre el segundo hombro (7), respectivamente el segundo tope y el módulo (3) de accionamiento.

25. Dispositivo según la reivindicación 23 o 24, caracterizado porque el sensor (23) está conectado a un mando del dispositivo.

26. Dispositivo según una de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizado porque en el caso del sensor (23) se trata de una arandela de medida piezoeléctrica.

27. Dispositivo según una de las reivindicaciones 23 a 26, caracterizado porque el sensor (23) está pretensado.

28. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 27, caracterizado porque el segundo hombro (7), respectivamente el segundo tope está dispuesto en el módulo (3) de accionamiento.

29. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizado porque se prevé un segundo accionamiento de rotación para el accionamiento del segundo hombro (7), respectivamente del segundo tope.

30. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque el segundo hombro (7), respectivamente el segundo tope está montado en un rodamiento.

31. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 30, caracterizado porque el segundo hombro, respectivamente el segundo tope puede ser animado con un movimiento de rotación a través de un eje (32) hueco.

32. Dispositivo según la reivindicación 31, caracterizado porque en el eje (32) hueco se guía el eje (33, 33') de rotación del primer hombro (6), respectivamente del primer tope.

33. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 27, caracterizado porque el segundo hombro (7), respectivamente el segundo tope está dispuesto en el módulo (2) principal.

34. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 33, caracterizado porque los números de revoluciones de los hombros (6, 7), respectivamente los topes pueden ser ajustados distintamente.