ES2314503T3 - Procedimiento para la soldadura electrica por resistencia asi como para la valoracion de la calidad de una union soldada. - Google Patents
Procedimiento para la soldadura electrica por resistencia asi como para la valoracion de la calidad de una union soldada. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para la soldadura eléctrica por resistencia así como para la valoración de la calidad de una unión soldada de al menos dos elementos (1) de chapa mediante un dispositivo de soldadura con electrodos (4a, 4b) móviles en sentido opuesto, un husillo accionado por electricidad para mover al menos uno de los dos electrodos, elementos para generar una corriente de soldadura, un sensor (63) de fuerza dispuesto en la pinza de soldadura para registrar un valor real de la fuerza entre ambos electrodos, un control para el dispositivo de soldadura, así como una regulador (25) de posición para el husillo (6) accionado por electricidad, determinándose la constante de elasticidad del dispositivo de soldadura y almacenándose en el control (24), caracterizado porque - en el control (24) se predefine un valor para una fuerza nominal entre los dos electrodos durante la fase de soldadura (30), - el control (24) compara continuamente los valores registrados de la fuerza real (60) entre ambos electrodos (4) con el valor para la fuerza nominal, - el control (24) calcula, teniendo en cuenta la constante de elasticidad a partir de diferencias entre los valores para la fuerza real (60) registrados continuamente respecto al valor para la fuerza nominal, un valor para una posición modificada del husillo con el fin de reajustar el valor de la fuerza real al valor de la fuerza nominal como magnitud guía, - los valores calculados de la posición modificada sirven en el husillo como magnitud guía del regulador (25) de posición para los valores reales de posición que se van a regular y - los valores calculados de la posición modificada o los valores reales (17) de posición, denominados a continuación valores de posición, se evalúan para valorar la calidad de la unión soldada.
Description
Procedimiento para la soldadura eléctrica por
resistencia así como para la valoración de la calidad de una unión
soldada.
La invención se refiere a un procedimiento para
la soldadura eléctrica por resistencia así como para la valoración
de la calidad de una unión soldada de al menos dos elementos de
chapa mediante un dispositivo de soldadura con electrodos móviles
en sentido opuesto, un husillo accionado por electricidad para mover
al menos uno de los dos electrodos, elementos para generar la
corriente de soldadura, un sensor de fuerza dispuesto en la pinza
de soldadura para registrar un valor real de la fuerza entre ambos
electrodos, un control para el dispositivo de soldadura, así como
un regulador de posición para el husillo accionado por electricidad,
determinándose la constante de elasticidad del dispositivo de
soldadura y almacenándose en el control de pinza.
La soldadura eléctrica por resistencia,
denominada también soldadura a presión por resistencia, se puede
automatizar bien y se usa en gran medida especialmente en la
industria automovilística para unir al menos dos chapas.
Las chapas, que se van a soldar, se comprimen
entre dos electrodos que presentan en cada caso preferentemente un
cabezal de soldadura con una geometría definida de manera exacta
como superficie de contacto. La fuerza para el movimiento de cierre
de los electrodos, fijados especialmente en brazos portaelectrodos,
se genera, por ejemplo, mediante husillos de motor accionados por
electricidad o también mediante cilindros neumáticos. Además, se
conocen prensas de soldadura, en las que al menos un electrodo está
dispuesto de forma móvil relativamente respecto al electrodo
opuesto.
La corriente de soldadura en la zona de contacto
entre las chapas comprimidas provoca un aumento de la temperatura
que da lugar a una fusión de los dos elementos de chapa como máximo
hasta su superficie. El baño de soldadura común en la zona de
contacto se denomina punto de soldadura. Un enfriamiento realizado a
continuación de la fusión, bajo el efecto de fuerzas de compresión,
provoca una solidificación del punto de soldadura, de modo que las
chapas quedan unidas entre sí mecánicamente.
Del documento EP0594086B1 se conoce una pinza de
soldadura no genérica y accionada de manera neumática, en la que un
sensor de fuerza está dispuesto sobre un brazo portaelectrodos. Como
resultado de la fuerza medida del electrodo se debe valorar la
calidad del punto de soldadura y decidir si es necesario, dado el
caso, otro punto contiguo de soldadura. El sensor de fuerza es un
sensor óptico con una construcción costosa, cuyo funcionamiento se
basa en que una cantidad de luz transmitida por un recorrido de luz
en el elemento sensor constituye una función de la deformación del
elemento del sensor que presenta el recorrido de luz. El sensor está
unido mediante conductores de luz con una unidad optoelectrónica
que valora la calidad en cada punto de soldadura y ejecuta las
medidas de control resultantes de esto.
Del documento EP0344034B1 se conoce una pinza de
soldadura para la soldadura eléctrica por resistencia con
electrodos fijados en dos brazos portalectrodos, alojándose cada
brazo portaelectrodos por un extremo en un soporte de brazos
portaelectrodos. Un elemento sensor piezoeléctrico sirve para
registrar un valor real de la fuerza entre los dos electrodos,
estando dispuesto el elemento sensor en uno de los soportes de
brazos portaelectrodos, por los que no circula la corriente de
soldadura. La medición de la fuerza durante la soldadura se usa con
el fin de optimizar, en especial acortar, la duración de cada
proceso de soldadura.
Del documento EP1291113A1 se conoce un
procedimiento para valorar la calidad de una unión soldada de al
menos dos elementos de chapa mediante un dispositivo de soldadura
con electrodos móviles en sentido opuesto, en el que un control de
pinza evalúa el valor real de la fuerza durante la fase de
soldadura. A partir de esta evaluación se pueden sacar conclusiones
sobre la calidad de la unión soldada. Sin embargo, para la
evaluación es necesario que el control de pinza se conmute primero
de una regulación de posición a una regulación de número de
revoluciones tras obtenerse un valor límite de la fuerza entre los
electrodos y que la corriente de accionamiento del husillo se
limite a un valor límite de corriente por debajo de la corriente de
accionamiento máxima posible.
Una característica esencial para valorar la
calidad de la soldadura en el caso de la soldadura eléctrica por
resistencia es la profundidad de penetración de los electrodos de
soldadura o de los cabezales de electrodo que los rodean. La
profundidad de penetración es la diferencia de las distancias entre
los electrodos antes, durante y después de la soldadura. Una
soldadura por resistencia, ejecutada debidamente, provoca con
regularidad una huella medible en las zonas de contacto entre los
electrodos y las superficies de la chapa. Por tanto, el registro de
la profundidad de penetración durante y después de cada proceso de
soldadura así como una comparación con parámetros predefinidos
permiten determinar la calidad de una soldadura.
El documento
EP-A-1118417 da a conocer un
procedimiento para determinar el movimiento de los electrodos de un
dispositivo para la soldadura eléctrica por resistencia sobre la
base del comportamiento del punto de soldadura. El documento
EP-A-1118417 se basa en el
conocimiento de que la fuerza, que separa los electrodos, al
expandirse el punto de soldadura se absorbe parcialmente mediante
una flexión del brazo de soldadura. Por esta razón, la distancia
entre los electrodos no se puede determinar con exactitud y, por
consiguiente, no se puede comprobar la calidad de la unión soldada.
A fin de proponer un procedimiento y un dispositivo que permitan
determinar exactamente la distancia entre los electrodos y, por
consiguiente, realizar una mejor valoración de la calidad de la
unión soldada, se propone determinar la constante de elasticidad del
dispositivo de soldadura. La constante de elasticidad se determina
al registrarse al menos un primer y un segundo valor de la fuerza
entre los electrodos y los valores de posición del motor que
corresponden a estos dos valores. La constante de elasticidad se
determina por regresión. Sin embargo, esta constante de elasticidad
se usa sólo para determinar el movimiento real de los electrodos
como resultado de la expansión o de la contracción del punto de
soldadura. Esto se determina al adicionarse al movimiento de
accionamiento, que se registra mediante un codificador del
accionamiento, el valor de flexión determinado teniendo en cuenta
la constante de elasticidad. El propio valor de flexión se
determina al multiplicarse la fuerza medida de compresión por la
constante de elasticidad del dispositivo de soldadura. Este
procedimiento no es adecuado para mantener casi constante el valor
real de la fuerza entre los electrodos durante la soldadura.
Partiendo de este estado de la técnica, la
invención tiene el objetivo de proponer un procedimiento para la
valoración de la calidad de una unión soldada que presenta una
ejecución mejorada del procedimiento y posibilita una valoración
ampliada de la calidad de la unión soldada.
Con el procedimiento se deben reconocer en
especial, además de una penetración suficiente de los electrodos,
errores especiales del proceso, por ejemplo, especialmente una
separación o derivación que afecta la durabilidad de la soldadura,
así como una formación de salpicaduras y un calentamiento
insuficiente del punto de soldadura.
En el caso de un procedimiento del tipo
mencionado al inicio, este objetivo se consigue
- -
- al predefinirse en el control un valor para una fuerza nominal entre los dos electrodos durante la fase de soldadura,
- -
- al comparar continuamente el control los valores registrados de la fuerza real entre ambos electrodos con el valor para la fuerza nominal,
- -
- al calcular el control, teniendo en cuenta la constante de elasticidad a partir de las diferencias entre los valores para la fuerza real registrados continuamente respecto al valor para la fuerza nominal, un valor para una posición modificada del husillo con el fin de reajustar el valor de la fuerza real al valor de la fuerza nominal como magnitud guía,
- -
- al servir en el husillo los valores calculados de la posición modificada como magnitud guía del regulador de posición para los valores reales de posición que se van a regular y
- -
- al evaluarse los valores calculados de la posición modificada o los valores reales de posición, denominados a continuación valores de posición, para valorar la calidad de la unión soldada.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento según la invención permite una
pluralidad de evaluaciones relativas a la calidad de la unión
soldada mediante la evaluación de los valores de posición del
husillo. La evaluación de los valores de posición se realiza con
métodos y procedimientos estadísticos para el reconocimiento de
muestras.
Para el procedimiento según la invención resulta
esencial que el control de pinza conozca la constante de
elasticidad del dispositivo de soldadura con el fin de poder
reajustar el valor de la fuerza real entre los electrodos al valor
de una fuerza nominal. La invención tiene en cuenta el deseo de la
técnica de soldadura de mantener casi constante el valor real de la
fuerza entre los electrodos durante la soldadura. La constante de
elasticidad se determina preferentemente según las características
de la reivindicación 2.
De las características de las reivindicaciones 3
a 6 y 8 se derivan procedimientos preferidos de evaluación para
determinar la penetración de los electrodos, reconocer una formación
de salpicaduras, así como un calentamiento insuficiente del punto
de soldadura, teniéndose que analizar el desarrollo temporal del
valor real de la fuerza para reconocer una formación de
salpicaduras.
Mediante una combinación de los distintos
procedimientos de evaluación se aumenta la calidad de la
evaluación.
En una configuración del procedimiento según la
reivindicación 7 es posible reconocer una separación o
derivación.
De la siguiente descripción de las figuras y los
diagramas se derivan otros efectos y ventajas de la invención.
Muestran:
Fig. 1 una pinza de soldadura para ejecutar el
procedimiento según la invención, incluida una representación
esquemática de su control,
Fig. 2 un diagrama de
fuerza-tiempo para explicar la fase de cierre,
Fig. 3 una representación de los valores reales
de posición del husillo en la fase de soldadura para evaluar la
profundidad de penetración,
Fig. 4 una representación de los valores reales
de posición del husillo en la fase de soldadura para evaluar el
calentamiento del punto de soldadura y
Fig. 5 una representación de los valores reales
de la fuerza entre los electrodos en la fase de soldadura para
reconocer la formación de salpicaduras.
La figura 1 muestra una pinza de soldadura para
unir elementos 1 de chapa con dos brazos portaelectrodos 3a, b que
pivotan alrededor de un punto común 2 de giro. En los extremos
externos de los brazos portaelectrodos 3a, b están dispuestos
electrodos 4a, b de espiga que en el lado frontal, en la zona de
contacto con los elementos 1 de chapa, se envuelven con cabezales
5a, 5b de electrodo. Los brazos portalectrodos 3a, 3b están
insertados por los extremos opuestos en soportes de brazos
portalectrodos y sujetados con tornillos.
La distancia entre los electrodos 4a, b se puede
modificar con un husillo 7 accionado por un electromotor 6,
especialmente un servomotor, al modificar éste la distancia entre
las articulaciones 8a, 8b que se encuentran situadas en los
extremos opuestos de los brazos portaelectrodos 3a, b.
La corriente de soldadura circula desde un
transformador 9 de soldadura, pasando a través de los brazos
portaelectrodos 3a, b, hasta llegar a los electrodos 4a, b. El
transformador 9 de soldadura está unido mediante un cable 11 de
corriente de soldadura con un elemento 12 de potencia de soldadura
que se controla mediante un control 13 de soldadura por
resistencia.
Un sensor 63 de fuerza, dispuesto en el flujo de
fuerza entre el husillo y los electrodos, por ejemplo, en el
soporte de brazos portaelectrodos, suministra una carga eléctrica
como señal inicial que es directamente proporcional a la extensión
medida. El sensor 63 de fuerza se ha de calibrar primero, por lo que
éste suministra valores reales precisos de la fuerza entre los
electrodos, independientemente de su lugar de montaje. Esto se
ejecuta de un modo conocido en sí mediante un sensor de fuerza de
referencia calibrado que registra directamente la fuerza entre los
electrodos 4a, 4b. En el sensor 63 de fuerza está integrado un
amplificador para la carga eléctrica, no representado en la figura
1, que convierte la modificación de la carga eléctrica en una señal
de tensión, o sea, el valor real 60 de la fuerza (figura 1), y la
transmite a un control 24 de pinza a través de un cable de
medición.
El electromotor 6 para el movimiento de los
brazos portaelectrodos 3a, 3b está unido mediante un cable 14 de
motor con un elemento convencional 15 de potencia para el
accionamiento de pinzas de soldadura. El elemento de potencia está
unido de un modo conocido en sí con un control 24 de pinza con
regulador integrado 25 de posición.
Delante del control (24, 13) de pinza y de
soldadura por resistencia está dispuesto un control (50) de robot.
Las señales entre el control (50) de robot, por una parte, y el
control (24) de pinza y el control (13) de soldadura por
resistencia, por la otra parte, se transmiten a través de una
interfase.
El ciclo para la realización de un punto de
soldadura con la pinza de soldadura descrita se divide en una fase
de cierre 27 (véase figura 2) y una fase de soldadura 30. La fase de
soldadura 30 se subdivide en un tiempo 87 de compresión previa, el
tiempo 88 de soldadura y el tiempo 89 de compresión posterior (véase
figuras 3, 4). La corriente de soldadura circula sólo durante el
tiempo 88 de soldadura, pudiéndose interrumpir el flujo de la
corriente durante el tiempo de soldadura. Durante el tiempo de
compresión previa y compresión posterior, los electrodos se
presionan contra las chapas que se van a soldar, sin la circulación
de una corriente de soldadura. Las diferentes etapas de la fase de
soldadura están identificadas con líneas verticales discontinuas 91
a 96 en las figuras 3, 4. En el control de pinza se predefine un
valor para una fuerza nominal entre ambos electrodos 4a, 4b durante
la fase de soldadura. Este valor depende del respectivo trabajo de
soldadura y se basa en valores empíricos que conocen los
técnicos.
En la fase de cierre 27, los electrodos entran
en contacto, después de 0,79 segundos aproximadamente, con las
chapas que se van a soldar, según se puede observar en la figura 2.
A continuación, se genera la fuerza entre los electrodos 4a, 4b,
según se puede reconocer a partir del aumento de la fuerza real
entre los electrodos en el diagrama de la figura 2. Como muy tarde
a partir de este momento se registra continuamente, con gran
exactitud, el valor real 60 de la fuerza y el valor real 17 de
posición y se almacena en el control 24 de pinza.
La fase de cierre se puede usar también para
determinar la constante de elasticidad del dispositivo de soldadura
y almacenarla en el control de pinza. Esto permite ahorrar tiempo de
ejecución. Después de cerrarse ambos electrodos, o sea, al entrar
en contacto los dos electrodos tras 0,79 segundos, pero antes de
iniciarse la fase de soldadura 30, se aumenta la fuerza real 60
entre ambos electrodos 4a, b. Se registra y se almacena un primer
valor de la fuerza real, por ejemplo, ascendente al 50% de la fuerza
nominal predefinida, y el valor real de posición del husillo que
corresponde a este primer valor de la fuerza real. A continuación,
se registra y se almacena al menos otro valor de la fuerza real
entre los electrodos, que se diferencia del primer valor, y el
valor real 17 de posición del husillo que corresponde a este otro
valor. Este valor 60 de la fuerza real puede estar en
correspondencia, por ejemplo, con el valor de la fuerza nominal
predefinida, pero puede ser también un valor menor, por ejemplo,
80% de la fuerza nominal.
Sin embargo, los dos pares de valores a partir
de la fuerza real registrada y del valor real correspondiente de la
posición se pueden determinar también con control de tiempo al
registrarse un primer par de valores poco después de entrar en
contacto los electrodos con las chapas, por ejemplo, tras 0,85
segundos, y al registrarse un segundo par de valores un poco más
tarde, por ejemplo, tras 0,9 segundos (véase figura 2).
A partir de ambos pares de valores de los
valores reales 60 de la fuerza y del valor real correspondiente 17
de posición se determina entonces la constante de elasticidad de la
pinza de soldadura. La fuerza de retroceso es F = -D * x, siendo D
la constante de elasticidad y x, el recorrido de deformación.
Aplicado a la presente pinza de soldadura, la fuerza de retroceso
parte de los electrodos 4a, b y equivale, por tanto, a la diferencia
de los dos valores reales medidos 60 de la fuerza. El recorrido x
de deformación es la diferencia entre ambos valores reales
registrados 17 de posición en el husillo 7. Como resultado de esto
se obtiene la constante de elasticidad de la pinza de soldadura que
se almacena en el control 24 de pinza al menos hasta determinarse
nuevamente las constantes de elasticidad del dispositivo de
soldadura.
A diferencia de la determinación de la constante
de elasticidad descrita antes, ésta se puede extraer también en
muchas ocasiones de tablas del fabricante de pinzas y registrarse en
el control 24 de pinza. La constante de elasticidad se puede
determinar además de forma empírica.
Al obtenerse la fuerza nominal y tras finalizar
la fase de cierre, el control 24 de pinza transmite una señal 35 de
inicio, por ejemplo, un nivel activo de 24 voltios, al control 13 de
soldadura por resistencia que activa la corriente de soldadura para
el proceso de soldadura después de un tiempo programado 87 de
compresión previa.
El control 13 de soldadura por resistencia
genera mediante el elemento 12 de potencia de soldadura y el
transformador 9 de soldadura un flujo de corriente entre los dos
cabezales 5a, 5b de electrodo a través de los elementos 1 de chapa
que se encuentran en medio.
Los dos cabezales 5a, 5b de electrodo comprimen
los elementos 1 de chapa, mediante lo que el material blando y/o
líquido se expande primero y a continuación se deforma, se comprime
y/o se presiona hacia un lado, de modo que los dos cabezales 5a, 5b
de electrodo se separan primero entre sí y se aproximan después
("penetración"). Esta expansión o aproximación de ambos
cabezales 5a, 5b de electrodo provoca una carga o descarga de fuerza
en los brazos portaelectrodos 3a, 3b, que da lugar a una
modificación del valor real medido 60 de la fuerza.
En intervalos fijos de tiempo, por ejemplo, de
10 ms, el control 24 de pinza compara los valores reales 60 de la
fuerza, registrados actualmente, entre los dos electrodos 4a, b con
el valor para la fuerza nominal.
El control de pinza calcula, teniendo en cuenta
la constante de elasticidad determinada antes a partir de
diferencias entre los valores para la fuerza real registrados
continuamente respecto al valor para la fuerza nominal, un valor
para una posición modificada del husillo 7 con el fin de reajustar
el valor de la fuerza real 60 al valor de la fuerza nominal como
magnitud guía. Esta regulación garantiza que se minimice
continuamente la diferencia del valor real 60 de la fuerza entre
los electrodos respecto al valor nominal de la fuerza predefinido
para la soldadura respectiva. De este modo se obtiene una fuerza
casi constante entre los electrodos durante la fase de soldadura
(30).
Los valores calculados de la posición modificada
sirven en el husillo 7 como magnitud guía del regulador 25 de
posición para los valores reales 17 de posición que se van a
regular.
Los valores reales 17 de posición almacenados en
el control 24 de pinza, que en la práctica se pueden equiparar a
los valores calculados de la posición modificada, se evalúan con el
fin de valorar la calidad de la unión soldada. Naturalmente, en el
marco de la invención se pueden evaluar también los valores
calculados de las posiciones modificadas.
Los valores reales 17 de posición se pueden
registrar con una definición muy alta. Mediante el reajuste
constante de la fuerza real al valor nominal deseado de la fuerza
entre los electrodos como magnitud guía, o sea, mediante el
mantenimiento de la señal de sensor del sensor 63 de fuerza, las
modificación de las distancias entre los electrodos se reflejan en
las modificaciones de la posición del husillo, ya sea en el valor
real de posición o en los valores calculados. Como los movimientos
de los electrodos permiten obtener informaciones sobre la calidad
de la unión soldada, por ejemplo, la penetración de los electrodos,
se pueden obtener informaciones fiables sobre la calidad de la
soldadura mediante la evaluación de la posición del husillo durante
la fase de soldadura.
Por medio de la figura 3 se explica
detalladamente a continuación la evaluación de los valores reales de
posición respecto al criterio de calidad "profundidad de
penetración de los electrodos":
Durante el tiempo 88 de soldadura (entre las
líneas 92 y 95) no existe con frecuencia ninguna modificación
evaluable de la posición del husillo respecto a la profundidad de
penetración de los electrodos 4a, b, porque los electrodos 4a, b se
aproximan de nuevo únicamente después de desconectarse la corriente
de soldadura y de enfriarse el material soldado, de modo que sólo
entonces se puede comprobar una penetración de los electrodos. Por
esta razón, el tiempo 89 de compresión posterior (entre las líneas
95 y 96) de la fase de soldadura se incluye en la evaluación.
Mediante una evaluación del valor real 17 de
posición del husillo en la fase de soldadura 30 (figura 3) es
posible reconocer la profundidad de penetración (típicamente de
0.100 mm) de los electrodos 4a, b. La ausencia de una modificación
de la posición 17 del husillo al finalizar la fase de soldadura
evidencia claramente la existencia de una soldadura incorrecta, por
ejemplo, debido a una derivación. Si la profundidad de penetración
medida supera un valor límite inferior fijado, esto significa que
los electrodos 4a, b han penetrado con la profundidad suficiente y,
por tanto, es altamente probable la existencia de una soldadura
correcta.
Dentro de la fase de soldadura se fija un
intervalo 44 de referencia de los valores reales registrados de
posición. El intervalo 44 de referencia se extiende durante todo el
tiempo de compresión previa y aproximadamente 1/3 del tiempo de
soldadura (hasta la línea 93). Se fija además un intervalo posterior
45 de medición (entre las líneas 94 y 96) que comienza, por
ejemplo, poco antes de finalizar el tiempo 88 de soldadura y
finaliza al cumplirse el tiempo de compresión posterior.
Se calcula entonces para ambos intervalos 44, 45
respectivamente una regresión lineal entre los valores de posición
y el tiempo, que proporciona en cada caso una ecuación de la recta
para el intervalo 44 de referencia y el intervalo 45 de medición.
Las rectas calculadas 46, 47 están representadas asimismo en la
figura 3. Se determinan los puntos 48, 49 de gravedad, definidos
por el centro de las rectas 46, 47, para el intervalo 44 de
referencia y el intervalo 45 de medición y se calcula la diferencia
de posición entre los puntos de gravedad. La diferencia equivale a
la profundidad de penetración buscada.
La evaluación de los valores de la posición y de
los valores reales de la fuerza durante la fase de soldadura 30
permite además reconocer una separación, salpicaduras, así como una
derivación.
La figura 4 explica cómo a partir de los valores
de posición durante la fase de soldadura se calcula una magnitud de
medida SLE para el calentamiento 83 del punto de soldadura y se
compara con un valor límite. Si además de una penetración
suficiente de los electrodos, el calentamiento del punto de
soldadura se sitúa también en un intervalo definido, se puede
reconocer con una exactitud aún mayor la existencia de una soldadura
correcta. El calentamiento del punto de soldadura va acompañado de
un aumento breve de la distancia entre los electrodos 4a, b.
En relación con esto aumenta el valor real de la
fuerza entre los electrodos 4a, b, que registra continuamente el
sensor 63 de fuerza. La modificación del valor real 60 de la fuerza
da lugar, según la invención, a una modificación de la posición
durante la fase de soldadura para reajustar nuevamente el valor real
de la fuerza al valor de la fuerza nominal predefinida. Por
consiguiente, un calentamiento correcto del punto de soldadura se
presenta como desviación característica en la curva de los valores
de posición en la segunda mitad del tiempo de soldadura. En el
marco de la evaluación no se tiene en cuenta una desviación de tipo
comparable en la primera mitad del tiempo de soldadura.
Al menos en la segunda mitad del tiempo de
soldadura se calcula primero una regresión lineal entre los valores
de posición y el tiempo. En el ejemplo de realización, la regresión
lineal se calculó después de cumplirse 1/3 del tiempo de soldadura
y hasta finalizar el tiempo 88 de soldadura. Los límites temporales
para el cálculo de las rectas 82 de regresión están identificados
mediante líneas discontinuas 93 y 95 en la figura 4. La magnitud de
medida SLE está definida como la superficie 83 entre las rectas de
regresión y la desviación característica de la curva de los valores
17 de posición. La desviación característica de la curva puede
variar en dependencia del trabajo de soldadura y se ha de
determinar de forma empírica para el respectivo trabajo de
soldadura. Si la forma de la desviación característica ya se ha
determinado una vez, ésta se localiza en el marco de la evaluación,
según la invención, de los valores de posición mediante
procedimientos de reconocimiento de muestras conocidos en sí en
cada soldadura dentro de la segunda mitad del tiempo de soldadura y
se determina la magnitud de medida SLE. Si la magnitud de medida
SLE se sitúa dentro de valores límites determinados, se puede
inferir de esto la existencia de un calentamiento suficiente del
punto de soldadura.
La pendiente 84 de las rectas de regresión según
la figura 4 y el coeficiente 85 de determinación calculado a partir
de la regresión lineal se pueden incluir, asimismo, en la
evaluación.
Combinaciones definidas, que se han de
determinar de forma empírica para el trabajo respectivo de
soldadura, de la profundidad 51 de penetración, la magnitud 83 de
medida SLE y la pendiente 84, así como el coeficiente 85 de
determinación de las rectas 82 de regresión permiten sacar
conclusiones sobre la posible presencia de una separación o una
derivación.
El procedimiento descrito a modo de ejemplo
recurre parcialmente al método de la regresión lineal para la
evaluación de los valores de medición. Este algoritmo se caracteriza
por tiempos cortos de cálculo. Sin embargo, se pueden aplicar
también otros procedimientos de regresión, sin obviarse el
procedimiento según la invención.
Asimismo, se puede analizar la curva dibujada de
fuerza para reconocer la formación de salpicaduras durante la
soldadura (véase figura 5).
A tal efecto, se calcula primero una curva de
regresión de los valores reales 60 de la fuerza al menos en la
segunda mitad del tiempo de soldadura. Después se busca una
expresión, característica para una formación de salpicaduras, de
los valores reales de la fuerza en el tiempo de soldadura con
procedimientos de reconocimiento de muestras conocidos en sí dentro
de la segunda mitad del tiempo 88 de soldadura. En la figura 5
aparece una expresión de este tipo. Se determina la superficie 81
entre la curva de regresión y el desarrollo de la curva definida
por los valores reales 60 de la fuerza. La superficie determinada en
este caso sirve como magnitud de medida que se compara con al menos
un valor límite.
- Nº
- Denominación
- 1
- Elementos de chapa
- 2
- Punto de giro
- 3a, b
- Brazo portaelectrodos
- 4a, b
- Electrodos de espiga
- 5a, b
- Cabezales de electrodo
- 6
- Electromotor
- 7
- Husillo
- 8a, b
- Articulaciones
- 9
- Transformador de soldadura
- 10
- -
- 11
- Cable de corriente de soldadura
- 12
- Elemento de potencia de soldadura
- 13
- Control de soldadura por resistencia
- 14
- Cable de motor
- 15
- Elemento de potencia
- 17
- Valor real de posición
- 24
- Control de pinza
- 25
- Regulador de posición
- 27
- Fase de cierre
- 30
- Fase de soldadura
- 35
- Señal de inicio
- 44
- Intervalo de referencia
- 45
- Intervalo de medición
- 46
- Recta
- 47
- Recta
- 48
- Punto de gravedad
- 49
- Punto de gravedad
- 50
- Control de robot
- 60
- Valor real de la fuerza
- 61
- Fuerza del electrodo
- 63
- Sensor de fuerza
- 64
- Soporte de brazo portalectrodos
- 81
- Superficie
- 82
- Recta de regresión
- 83
- Calentamiento del punto de soldadura
- 84
- Pendiente
- 85
- Coeficiente de determinación
- 87
- Tiempo de compresión previa
- 88
- Tiempo de soldadura
- 89
- Tiempo de compresión posterior
- 90
- -
- 91-96
- Líneas discontinuas
Claims (10)
1. Procedimiento para la soldadura eléctrica por
resistencia así como para la valoración de la calidad de una unión
soldada de al menos dos elementos (1) de chapa mediante un
dispositivo de soldadura con electrodos (4a, 4b) móviles en sentido
opuesto, un husillo accionado por electricidad para mover al menos
uno de los dos electrodos, elementos para generar una corriente de
soldadura, un sensor (63) de fuerza dispuesto en la pinza de
soldadura para registrar un valor real de la fuerza entre ambos
electrodos, un control para el dispositivo de soldadura, así como
una regulador (25) de posición para el husillo (6) accionado por
electricidad, determinándose la constante de elasticidad del
dispositivo de soldadura y almacenándose en el control (24),
caracterizado porque
- -
- en el control (24) se predefine un valor para una fuerza nominal entre los dos electrodos durante la fase de soldadura (30),
- -
- el control (24) compara continuamente los valores registrados de la fuerza real (60) entre ambos electrodos (4) con el valor para la fuerza nominal,
- -
- el control (24) calcula, teniendo en cuenta la constante de elasticidad a partir de diferencias entre los valores para la fuerza real (60) registrados continuamente respecto al valor para la fuerza nominal, un valor para una posición modificada del husillo con el fin de reajustar el valor de la fuerza real al valor de la fuerza nominal como magnitud guía,
- -
- los valores calculados de la posición modificada sirven en el husillo como magnitud guía del regulador (25) de posición para los valores reales de posición que se van a regular y
- -
- los valores calculados de la posición modificada o los valores reales (17) de posición, denominados a continuación valores de posición, se evalúan para valorar la calidad de la unión soldada.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque
- -
- se determina la constante de elasticidad del dispositivo de soldadura al aumentarse el valor real entre los dos electrodos después de cerrarse ambos electrodos, pero antes de iniciarse la fase de soldadura,
- -
- se registra un primer valor de la fuerza real entre los electrodos y el valor real de posición del husillo que corresponde a este primer valor,
- -
- a continuación se registra y se almacena al menos otro valor de la fuerza real entre los electrodos, que se diferencia del primer valor, y el valor real de posición del husillo que corresponde a este otro valor y
- -
- a partir de al menos dos pares de valores de la fuerza real y del valor real de posición se determina la constante de elasticidad y se almacena en el control de pinza al menos hasta determinarse nuevamente las constantes de elasticidad del dispositivo de soldadura.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la constante de elasticidad se determina
antes de cada fase de soldadura (30).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque
- -
- se fija un intervalo (44) de referencia de los valores reales registrados (17) de posición dentro de la fase de soldadura (30) que comienza en el tiempo (87) de compresión previa de la fase de soldadura y dura como máximo hasta la fusión de las chapas que se van a soldar,
- -
- se fija un intervalo (45) de medición, a continuación del intervalo (44) de referencia, que comienza especialmente antes de finalizar el tiempo (88) de soldadura y finaliza al cumplirse el tiempo (89) de compresión posterior y
- -
- mediante una comparación de los valores (17) de posición del intervalo (44) de referencia y del intervalo (45) de medición con al menos un valor límite almacenado en el control (24) se determina una profundidad suficiente de penetración de los electrodos durante la fase de soldadura (30).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque
- -
- para el intervalo (44) de referencia y el intervalo (45) de medición se calcula una regresión lineal entre los valores (17) de posición y el tiempo, que proporciona en cada caso una recta (46, 47) para el intervalo (44) de referencia y el intervalo (45) de medición y
- -
- se determinan los puntos (48, 49) de gravedad, definidos por el centro de las rectas (46, 47), para el intervalo (44) de referencia y el intervalo (45) de medición y a partir de la diferencia de posición entre los puntos de gravedad se calcula una magnitud de medida que se compara con al menos un valor límite.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque
- -
- se calcula primero una curva de regresión de los valores (17) de posición al menos en la segunda mitad del tiempo (88) de soldadura,
- -
- se busca una expresión, característica para un calentamiento (83) del punto de soldadura, de los valores (17) de posición en el tiempo de soldadura con procedimientos de reconocimiento de muestras conocidos en sí al menos dentro de la segunda mitad del tiempo (88) de soldadura,
- -
- si se localiza una expresión característica, se determina la superficie entre la curva (82) de regresión y el desarrollo de la curva, definido por los valores (17) de posición, en la zona de la expresión característica, sirviendo la superficie como magnitud de medida para el calentamiento (83) del punto de soldadura y
- -
- comparándose esta magnitud de medida con al menos un valor límite para evaluar el calentamiento (83) del punto de soldadura.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque primero se
calcula una recta lineal (82) de regresión de los valores (17) de
posición al menos en la segunda mitad del tiempo (88) de soldadura
y se incluye en la evaluación el coeficiente (85) de determinación
calculado a partir de la regresión lineal.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque
- -
- se calcula primero una curva de regresión de los valores reales de la fuerza al menos en la segunda mitad del tiempo (88) de soldadura,
- -
- se busca una expresión, característica para una formación de salpicaduras, de los valores reales de fuerza en el tiempo de soldadura con procedimientos de reconocimiento de muestras conocidos en sí al menos dentro de la segunda mitad del tiempo (88) de soldadura,
- -
- si se localiza una expresión característica, se determina la superficie (81) entre la curva de regresión y el desarrollo de la curva, definido por los valores reales (60) de la fuerza, en la zona de la expresión característica, sirviendo la superficie (81) como magnitud de medida para las salpicaduras y
- -
- comparándose esta magnitud de medida con al menos un valor límite para evaluar la formación de salpicaduras.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Dispositivo de soldadura con al menos dos
electrodos (4a, 4b) móviles en sentido opuesto, un husillo accionado
por electricidad para mover al menos uno de los dos electrodos,
elementos para generar una corriente de soldadura, un sensor (63)
de fuerza dispuesto en la pinza de soldadura para registrar un valor
real de la fuerza entre ambos electrodos, un regulador (25) de
posición para el husillo (6) accionado por electricidad, así como un
control (24) que está configurado para la realización de los
siguientes pasos:
- -
- la constante de elasticidad del dispositivo de soldadura se almacena en el control (24),
- -
- el control compara continuamente los valores registrados de la fuerza real (60) entre ambos electrodos (4) con el valor para la fuerza nominal, predefiniéndose en el control (24) un valor para la fuerza nominal entre ambos electrodos durante la fase de soldadura (30),
- -
- el control (24) calcula, teniendo en cuenta la constante de elasticidad a partir de diferencias entre los valores para la fuerza real (60) registrados continuamente respecto al valor para la fuerza nominal, un valor para una posición modificada del husillo con el fin de reajustar el valor de la fuerza real al valor de la fuerza nominal como magnitud guía, sirviendo en el husillo los valores calculados de la posición modificada como magnitud guía del regulador (25) de posición para los valores reales de posición que se van a regular y
- -
- los valores calculados de la posición modificada o los valores reales (17) de posición, denominados a continuación valores de posición, se almacenan en el control y se evalúan para valorar la calidad de la unión soldada.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Dispositivo de soldadura según la
reivindicación 9, caracterizado porque se trata de una pinza
de soldadura o de una prensa de soldadura.
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