ES2320624T3 - Dispositivo de supresion de salpicaduras de soldadura y procedimiento de supresion de salpicaduras de la boquilla de un soplete de arcosoldadura. - Google Patents

Dispositivo de supresion de salpicaduras de soldadura y procedimiento de supresion de salpicaduras de la boquilla de un soplete de arcosoldadura. Download PDF

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Abstract

Un dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura que comprende: - una fuente de energía eléctrica (32) existente; - un mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples; - al menos, dos contactores (25) conectados a dicho mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples; - al menos dos bobinas electromagnéticas (35, 150) conectadas a los, al menos, a dos contactores (25) para la supresión de salpicaduras de soldadura de la boquilla de un soplete de arco soldadura; y - dicha fuente de energía eléctrica (32) existente proporciona energía eléctrica para, al menos, dichas dos bobinas electromagnéticas (35, 150); caracterizado porque la fuente de energía eléctrica (32) existente está conectada a un rectificador controlado de silicio (30); por lo cual el mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples está conectado al rectificador controlado de silicio (30); y un mecanismo de control (45, 50) está conectado a dicho mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples para permitir, selectivamente, el paso de una corriente eléctrica, por medio de la cual dicho mecanismo de control (45, 50) activará, selectivamente, solo una de las, al menos, dos bobinas electromagnéticas (35, 150) para la supresión de salpicaduras de soldadura de dicha punta del soplete de arco soldadura.

Description

Dispositivo de supresión de salpicaduras de soldadura y procedimiento de supresión de salpicaduras de la boquilla de un soplete de arcosoldadura.
La presente invención se refiere a un dispositivo de supresión de salpicaduras de soldadura y a un procedimiento de supresión de salpicaduras de soldadura que se hayan acumulado sobre la boquilla de un soplete de arcosoldadura de acuerdo con el preámbulo de las Reivindicaciones 1 a 10, respectivamente (véase, por ejemplo, el documento de patente JP 01/078679 A). Más particularmente, la presente invención se refiere a un aparato y a un procedimiento de supresión de salpicaduras de la punta de un soplete de arcosoldadura, con lo cual se puede usar una sola unidad de control de energía eléctrica y un circuito lógico de control para poner en funcionamiento varios dispositivos electromagnéticos de supresión de salpicaduras.
Las operaciones de fabricación emplean varios procesos de arcosoldadura cuando se estén creando unos productos. Típicamente, se coloca un electrodo de soldadura cerca de los artículos que se van a soldar y se forma un arco de soldadura entre el electrodo y los artículos, de manera que la temperatura de los artículos se eleva localmente para hacer que los artículos se fundan y conformen una soldadura.
Un procedimiento particularmente útil de arcosoldadura consiste en un electrodo continuo blindado por un gas inerte. Utilizando una técnica parecida, sería necesario entonces colocar una punta de soplete alrededor del electrodo de soldadura, de manera que se dirija el gas inerte hacia el área que se va a soldar. El gas de blindaje se necesita para evitar que los agentes atmosféricos puedan afectar negativamente a la soldadura. Por ejemplo, el gas evita la oxidación no deseada de las partes, así como mantener las propiedades físicas del área de soldadura. Cuando se utilice un proceso parecido, aparecerá entonces un problema común; las salpicaduras de soldadura se acumularán sobre la abertura de la punta del soplete. Con el tiempo, esta acumulación se volverá tan grande que impedirá el flujo del gas de blindaje. Cuando se bloquee el flujo del gas de blindaje, entonces las propiedades mecánicas de la soldadura se verán afectadas negativamente.
Se han propuesto varios dispositivos de supresión de salpicaduras de la punta de un soplete de arcosoldadura. Un procedimiento y un dispositivo que han demostrado ser altamente aceptables para estos fines, son el mecanismo y el procedimiento para retirar electromagnéticamente las salpicaduras en la punta de un soplete de arcosoldadura.
En el documento de patente JP 01/078679 A, se revela un dispositivo de supresión de salpicaduras para un soplete de arcosoldadura. Se dispone una bobina principal en el lado de la parte frontal de la punta del soplete y está dispuesta también una bobina auxiliar en el lado de la parte del extremo de la base de la punta del soplete. Haciendo pasar simultáneamente una corriente eléctrica a la bobina principal y a la bobina auxiliar simplemente activando un conmutador para excitar las dos bobinas, se origina entonces una fuerza magnética que actúa como una fuerza de atracción para las salpicaduras. Consecuentemente, por medio de esta fuerza de atracción las salpicaduras se dispersan dentro de la bobina principal.
En la patente de los Estados Unidos nº 4.838.287 se revela también un dispositivo parecido.
Uno de los problemas de los dispositivos electromagnéticos de supresión de salpicaduras conocidos actualmente en la técnica consiste en que el controlador de los dispositivos está configurado de manera que pueda controlar solo un dispositivo a la vez. Para cada dispositivo, se necesita un control y un suministro de energía eléctrica para cargar la bobina del dispositivo electromagnético de supresión de salpicaduras en el momento apropiado.
No obstante, se ha determinado que en las instalaciones en las que existan unas estaciones de soldaduras múltiples, tales como en varias plantas de fabricación y montaje, puede transcurrir una cantidad significativa de tiempo entre la retirada electromagnética de las salpicaduras de la punta de un soplete situado en una estación y la retirada electromagnética de las salpicaduras requerida de otro soplete situado en otra estación. Estas estaciones pueden estar situadas también de manera que los dispositivos que transportan los sopletes de soldadura no sean capaces de alcanzar una posición central de supresión de salpicaduras. De esta manera, sería deseable utilizar un dispositivo que sea capaz de controlar varios dispositivos de supresión de salpicaduras utilizando una fuente de energía eléctrica única, reduciendo así el número de unidades de energía eléctrica y de control necesarias y reduciendo también así todos los costes asociados con el proceso de retirada de salpicaduras de las puntas de los sopletes individuales.
Resumen de la invención
Por lo tanto, un objeto de la presente invención es el de proporcionar un aparato y un procedimiento por medio de los cuales se pueda utilizar una sola unidad de energía eléctrica y de control para activar varios dispositivos electromagnéticos de supresión de salpicaduras.
En la Reivindicación 1 se define un dispositivo de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la invención.
La fuente de energía eléctrica está conectada a un rectificador de control de silicio (SCR), el cual a su vez está conectado a un mecanismo de conmutación de contactores múltiples que está montado dentro de un recinto. El mecanismo de conmutación electromecánico de contactores múltiples se utiliza para permitir, selectivamente, el paso de una corriente eléctrica a las bobinas electromagnéticas individuales. El mecanismo de conmutación de contactores está conectado, al menos, a dos contactores, los cuales a su vez están conectados, al menos, a dos bobinas electromagnéticas, las cuales se cargan de supresión de salpicaduras de soldadura de la abertura de la punta de un soplete de arcosoldadura. En el recinto se incluye un mecanismo de control y se utiliza para seleccionar el contactor apropiado que deba ser activado. La selección se determinará por una entrada del usuario o del controlador de los elementos de soldadura o robot, del cliente.
Se revela también un procedimiento de supresión de salpicaduras de soldadura de la punta de un soplete de soldadura que utiliza una sola fuente de control y de energía eléctrica de acuerdo con la Reivindicación 10. El procedimiento incluye las etapas de: (1) proporcionar un suministro de energía eléctrica conectado a un SCR; (2) proporcionar un mecanismo de conmutación de contactores con, al menos, dos interruptores; (3) proporcionar un mecanismo de control conectado al mecanismo de conmutación de contactores; (4) proporcionar, al menos, dos bobinas electromagnéticas conectadas, al menos, a dos contactores electromagnéticos; (5) activar el primer interruptor; (6) cerrar el primer contactor; (7) activar el suministro de energía eléctrica; (8) abrir el primer interruptor; (9) activar otro interruptor; (10) cerrar otro contactor; (11) activar el suministro de energía eléctrica; (12) abrir el interruptor que se acaba de activar.
Estas y otras características de la presente invención se podrán comprender mejor a partir de la memoria y dibujos siguientes.
Breve descripción de los dibujos
- la Figura 1 es una representación de bloques de una primera realización de la presente invención;
- la Figura 2 es un diagrama de bloques que representa el procedimiento de la primera realización de la presente invención;
- la Figura 3 es una representación de bloques de una segunda realización de la presente invención;
- la Figura 4 es un representación esquemática de los circuitos de la segunda realización de la presente invención.
Descripción detallada de la realización preferente
La primera realización del dispositivo de supresión de salpicaduras de soldadura de la presente invención se muestra en las Figuras 1 a 10. Los circuitos de control de la invención están alojados en un recinto 15 para proteger los circuitos contra la exposición a los medios externos, así como para proporcionar un módulo unitario que pueda ser instalado fácilmente por un usuario final.
Dentro del recinto 15 están comprendidos unos interruptores electromecánicos 20 de contactores y unos contactores 25. La primera realización está diseñada de manera que sea además capaz de integrarse dentro de un sistema único de supresión de salpicaduras compuesto de una bobina magnética. Un SCR 30 único, el cual puede estar, o no, ya instalado, está conectado a una fuente de suministro de energía eléctrica 32, existente y a un condensador (no mostrado). El SCR está conectado también a los interruptores 20 de los contactores. Los interruptores, a su vez, están conectados a los contactores 25. Los contactores 25 están conectados a las bobinas electromagnéticas 35 las cuales se activan de supresión de salpicaduras de soldadura de la abertura de la punta de un soplete de soldadura.
En la primera realización de la presente invención está incluido también un control que selecciona el contactor 25 apropiado que haya de ser activado el cual, a su vez, activa una bobina electromagnética 35, correspondiente. El control se puede realizar desde un robot 45 del usuario final o desde el controlador 50 de los elementos de soldadura del usuario final. La señal de control consiste preferiblemente en una señal de 24 voltios compatible con la mayoría de las operaciones industriales de soldadura, no obstante, puede ser de distinto tipo sin apartarnos del campo de la invención.
Según se muestra en la Figura 1, existen cuatro interruptores 20 para los contactores, cuatro contactores 25 y cuatro bobinas electromagnéticas 35 que están conectados entre sí de una manera apropiada para hacer funcionar un número correspondiente de estaciones de soldadura. Deberá comprenderse que la presente invención puede utilizar un número alternativo de componentes, tal como, dos o tres. Se ha determinado que para un número mayor de cuatro estaciones, la longevidad del condensador disminuye y la necesidad de contar con un control de activación más rápido y más complicado pesa más que los beneficios asociados con el uso de unos dispositivos de supresión de salpicaduras de soldadura de excitación múltiple. La distancia que debe recorrer la corriente eléctrica debido a la resistencia de un cable se considera también un factor de limitación en cuanto al número de bobinas electromagnéticas que se pueden utilizar. Respecto a una fabricación prudente, se ha determinado también que para un número mayor de cuatro estaciones de supresión de salpicaduras de soldadura, un fallo en el proceso podría ocasionar la interrupción de una gran parte de las operaciones de fabricación, lo que nos conduciría a una pérdida de dinero significativa.
Refiriéndonos a la Figura 2, en la que se muestra un diagrama de bloques que revela un procedimiento para utilizar una sola fuente de control y de energía eléctrica.
El procedimiento utilizado proporciona un método de operación económico ya que no será necesario utilizar unos interruptores grandes y caros para dirigir la energía eléctrica a las distintas bobinas electromagnéticas, a medida que se envíe la corriente eléctrica al SCR a través de un contactor cerrado, el cual requiere solamente un pequeño interruptor que es relativamente barato. El procedimiento según se ha revelado en el diagrama de bloques mostrado en la Figura 3, se describirá en relación con dos interruptores, incluso en el caso de que existan cuatro interruptores que vayan a ser utilizados por el proceso, ya que solamente una de las bobinas podrá ser activada en cualquier momento; por lo tanto, en la descripción se usará un primer interruptor y otro, que representa uno de los interruptores, ya sea el dos, el tres o el cuatro.
Según se detalla en S1, se activa un primer interruptor, según se detalla después en S2 se cierra el primer contactor. A continuación, se activa el suministro de energía eléctrica según se muestra en S3. El primer interruptor se abre después según se representa en S4. Se activa después otro interruptor según se observa en S5 y se cierra después otro contactor como se representa en S6. Se activa después el suministro de energía eléctrica según se observa en S7 y el interruptor que ha sido activado en S5 se abre, según de describe en S8.
Utilizando este procedimiento no será necesario un interruptor grande ya que el SCR se activa a través de un contactor cerrado y la invención incluye un contactor para cada bobina electromagnética; por lo tanto, no se interrumpirá el circuito cuando el contactor esté bajo de energía eléctrica, de esta manera no será preciso utilizar un interruptor grande.
Refiriéndonos a la Figura 3, en la que se muestra con el número 110 una segunda realización del dispositivo de supresión de salpicaduras de soldadura de la presente invención. Los circuitos de control de la presente invención están alojados dentro de un recinto 115 para proteger los circuitos contra los medios externos, así como para proporcionar un módulo unitario que pueda ser instalado fácilmente por un usuario final.
Dentro del recinto 115 está contenida una batería de condensadores 120, un circuito de activación 125, un disyuntor 140, un circuito de carga 135, una sección de activación140 de SCRs y un ventilador 145. El recinto está conectado a una fuente de energía eléctrica externa 112 y a las bobinas electromagnéticas 150 proporcionadas en las estaciones de soldadura de supresión de salpicaduras de soldadura.
Refiriéndonos a la Figura 4, en la que se muestra una representación esquemática de los circuitos de la segunda realización de la presente invención.
Con el número 112 se representa una fuente de energía eléctrica de corriente alterna de 220 voltios que está conectada a un disyuntor 130 para evitar cortocircuitos o sobrecargas. La corriente alterna 112 de 220 voltios se convierte en una corriente continua de aproximadamente unos 310 voltios, utilizando un rectificador de puente, según se muestra con el número 155. Aunque la realización actual de la presente invención utiliza un rectificador de puente con una capacidad nominal de unos 600 voltios, la presente invención puede usar también unos rectificadores de distinto voltaje.
Se usa una resistencia eléctrica de 125 ohmios, 200 vatios mostrada con el número 160, para limitar la corriente de carga dentro de la batería de condensadores 120. Una segunda resistencia eléctrica 162 de 250 ohmios, 100 vatios, está conectada en paralelo a la batería de condensadores 120 a través de los contactos normalmente cerrados de un relé 164. La bobina del relé 164 está conectada en paralelo a la línea 112 de suministro de corriente alterna de 220 voltios después del disyuntor 130, de manera que cuando el disyuntor 130 se cierre, los contactos del relé se abrirán. Cuando se corte la corriente, los contactos del relé 164 volverán entonces a su configuración normalmente cerrada y descargarán la batería de condensadores 120 a través de la segunda resistencia eléctrica 162 la cual tiene una capacidad nominal de 250 ohmios y 100 vatios. Por lo tanto, la segunda resistencia eléctrica actúa como un mecanismo de seguridad para evitar que se produzcan unas sacudidas eléctricas debido a la carga almacenada en la batería de condensadores 120 cuando esté cortada la energía eléctrica. De nuevo, la realización preferente de la presente invención utiliza una resistencia eléctrica de 125 ohmios, 200 vatios y una resistencia eléctrica de 250 ohmios, 100 vatios; deberá comprenderse también que la presente invención podrá utilizar otras configuraciones dependiendo de las especificaciones de carga requeridas para la batería de condensadores 120, así como del tiempo de descarga necesario cuando se corte la corriente.
La batería de condensadores 120 carga hasta aproximadamente unos 310 voltios de corriente continua, después de que se haya aplicado la energía eléctrica. Entonces, la batería de condensadores 120 permanece cargada hasta que se activa uno de los cuatro SCRs 142, dando lugar a que el SCR 142 se descargue a través de una de las cuatro bobinas electromagnéticas 150. Las bobinas electromagnéticas se utilizan para producir un campo magnético y retirar así las salpicaduras de soldadura de la abertura de la punta de un soplete de arcosoldadura.
Los SCRs se activan a través de una serie de impulsos eléctricos generados por una fuente de control de energía eléctrica 185. La serie de impulsos está acoplada entre el cátodo y el puerto de entrada del SCR por medio del acumulador secundario de un transformador de disparo. El inductor primario del transformador de disparo es accionado por un transistor colector abierto el cual, a su vez, es accionado por una serie de puertos lógicos. Cuando el cuadro lógico de disparo 125 del SCR recibe una señal eléctrica "realmente baja" desde una fuente eléctrica externa, entonces el cuadro lógico crea una corriente de impulsos de 30 kHz que está en el puerto dentro de la base del transistor durante aproximadamente unos 10 milisegundos. La corriente de impulsos es responsable de "activar" los SCRs. Una vez que la batería de condensadores esté totalmente descargada, entonces el desplome del campo magnético en la bobina electromagnética 150 servirá para "desactivar" los SCRs.
El tiempo de descarga constante de la batería de condensadores está determinado por el tamaño de los condensadores 120 utilizados, así como, por el tamaño de la bobina electromagnética 150 o del inductor utilizados. En una realización preferente, la batería de condensadores se descarga totalmente dentro de la bobina en un período de tiempo comprendido entre 10 y 13 milisegundos.
El mecanismo de control de la segunda realización de la presente invención incluye unos valores de control y lógicos que son introducidos por un usuario final, tal como el número de las estaciones de soldadura puestas en funcionamiento, así como la frecuencia en la que deberá limpiarse la punta del soplete de soldadura.
Según se muestra en las Figuras 3 y 4, existen cuatro SCRs 142 y cuatro bobinas electromagnéticas 150. Igual que en la primera realización, deberá comprenderse que la presente invención puede utilizar un número alternativo de componentes, tal como dos o tres. De nuevo, el razonamiento para limitar la primera realización a cuatro bobinas electromagnéticas se aplicará también a la segunda realización.
Aunque se revelan unas realizaciones y procedimientos preferentes de la invención, una persona experta en esta técnica podrá comprender que se pueden realizar varias modificaciones sin tener que apartarnos del alcance de la invención, según se define en las reivindicaciones siguientes.

Claims (10)

1. Un dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura que comprende:
-
una fuente de energía eléctrica (32) existente;
-
un mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples;
-
al menos, dos contactores (25) conectados a dicho mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples;
-
al menos dos bobinas electromagnéticas (35, 150) conectadas a los, al menos, a dos contactores (25) para la supresión de salpicaduras de soldadura de la boquilla de un soplete de arcosoldadura; y
-
dicha fuente de energía eléctrica (32) existente proporciona energía eléctrica para, al menos, dichas dos bobinas electromagnéticas (35, 150); caracterizado porque la fuente de energía eléctrica (32) existente está conectada a un rectificador controlado de silicio (30);
por lo cual el mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples está conectado al rectificador controlado de silicio (30); y un mecanismo de control (45, 50) está conectado a dicho mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples para permitir, selectivamente, el paso de una corriente eléctrica, por medio de la cual dicho mecanismo de control (45, 50) activará, selectivamente, solo una de las, al menos, dos bobinas electromagnéticas (35, 150) para la supresión de salpicaduras de soldadura de dicha punta del soplete de arcosoldadura.
2. El dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que el mecanismo de control (45, 50) incluye un suministro de energía eléctrica de control (185) para emitir unas señales de control.
3. El dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que los, al menos, dos contactores (25) comprenden desde dos hasta cuatro contactores (25).
4. El dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la Reivindicación 2, en el que las, al menos, dos bobinas electromagnéticas (35, 150) comprenden desde dos hasta cuatro bobinas electromagnéticas (35, 150).
5. El dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la Reivindicación 3, en el que el mecanismo de conmutación (20) de contactores comprende desde dos hasta cuatro conmutadores conectados a dichos contactores (25).
6. El dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples comprende un primero y un segundo conmutadores;
y el mecanismo de control (45, 50) está conectado a dicho primero y segundo conmutadores;
y los, al menos, dos contactores (25) comprenden un primero y un segundo contactores (25);
y las, al menos, dos bobinas electromagnéticas (35, 150) comprenden una primera y una segunda bobinas electromagnéticas (35, 150).
7. El dispositivo(10) de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de energía eléctrica (32) existente comprende una fuente de energía eléctrica externa (112) conectada a un disyuntor (130);
el dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura comprende además:
-
un rectificador de puente (155) conectado al disyuntor (130);
-
una primera resistencia eléctrica (160) conectada al rectificador de puente (155);
-
una batería de condensadores (120) para almacenar una carga conectada a la primera resistencia eléctrica (160);
-
una segunda resistencia eléctrica (162) conectada en paralelo a la batería de condensadores (120) a través de un relé (164) para descargar la batería de condensadores (120) cuando se desconecte la energía eléctrica;
-
al menos, dos rectificadores controlados de silicio (142) conectados a la batería de condensadores (120);
-
por lo cual las, al menos, dos bobinas electromagnéticas (150) están conectadas a los, al menos, dos rectificadores controlados de silicio (142) para generar un campo magnético a fin de suprimir las salpicaduras de soldadura de la boquilla de un soplete de arcosoldadura; y
-
por lo cual el mecanismo de control (45, 50) comprende un cuadro lógico de control (125) para recibir y generar señales de control a fin de regular la activación de las, al menos, dos bobinas electromagnéticas (150);
-
y con lo cual dicho cuadro lógico de control (125) descarga, selectivamente, dicha batería de condensadores (120) a través de solamente uno de los, al menos, dos rectificadores controlados de silicio (142) para, de esta manera, excitar solamente una de dichas, al menos, dos bobinas electromagnéticas (150).
8. El dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la Reivindicación 7, en el que los, al menos, dos rectificadores controlados de silicio (142) comprenden desde dos hasta cuatro rectificadores controlados de silicio (142).
9. El dispositivo (10) de supresión de salpicaduras de soldadura de acuerdo con la Reivindicación 7, en el que las, al menos, dos bobinas electromagnéticas (150) comprenden desde dos hasta cuatro bobinas electromagnéticas (150).
10. Un procedimiento de supresión de salpicaduras de soldadura de la boquilla de un soplete de arcosoldadura que comprende:
a.
proporcionar un suministro de energía eléctrica (32);
b.
proporcionar un mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples;
c.
proporcionar un mecanismo de control (45, 50) conectado al mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples;
d.
proporcionar, al menos, dos contactores (25) conectados al mecanismo de conmutación (20) de contactores múltiples;
e.
proporcionar, al menos, dos bobinas electromagnéticas (35, 150) conectadas a los, al menos, dos contactores (25); caracterizado porque el suministro de energía eléctrica (32) está conectado a un rectificador controlado de silicio (30, 142); el mecanismo de conmutación está conectado al rectificador controlado de silicio (30, 142);
y porque el mecanismo de control realiza las etapas siguientes:
f.
cierra un primer conmutador;
g.
activa el primer contactor (25);
h.
activa la energía eléctrica para excitar una bobina electromagnética (35, 150);
i.
abre el primer conmutador;
j.
cierra otro conmutador;
k.
activa otro contactor (25); y
l.
activa la energía eléctrica para excitar otra bobina electromagnética (35, 150).
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