ES2651500T3 - Aparato para soldar por fricción-agitación con un resalte que comprende agujeros pasantes primero y segundo - Google Patents
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Abstract
Un aparato (1) para soldar por fricción-agitación, que comprende: un árbol de accionamiento (3) que se extiende a lo largo de una dirección longitudinal, que coincide con un eje de rotación (11) del árbol de accionamiento (3), y que tiene un extremo de accionamiento (13) y un segundo extremo (15) opuesto al extremo de accionamiento (13), estando el extremo de accionamiento (13) adaptado para ser acoplado a medios de accionamiento rotatorios, una sonda (5) formada en el segundo extremo (15) del árbol de accionamiento (3), que se extiende a lo largo de la dirección longitudinal, que tiene una primera superficie de fricción (19) circunferencial que se extiende a lo largo de la dirección longitudinal y que tiene un extremo distal (21) alejado del árbol de accionamiento (3), y un elemento de resalte (7) que tiene una segunda superficie de fricción (25) anular que se extiende alejándose de la dirección longitudinal y que mira hacia un extremo libre y el extremo distal (21) de la sonda (5), en donde el elemento de resalte (7) está soportado sobre el árbol de accionamiento (3) y en donde una cavidad anular (53) está formada entre el árbol de accionamiento (3) y/o la sonda (5), por una parte, y una superficie interior del elemento de resalte (7), por otra parte, en donde el elemento de resalte (7) comprende unos agujeros pasantes primero y segundo (33, 35) que se extienden desde una superficie exterior del mismo hasta la superficie interior, estando el primer y el segundo agujeros pasantes (33, 35) separados en la dirección longitudinal, extendiéndose la cavidad anular en la dirección longitudinal entre el primer y el segundo agujeros pasantes, que representan medios de entrada y salida de un fluido de enfriamiento, caracterizado por que se prevé un elemento de anillo anular (9), que rodea el elemento de resalte (7) y se puede hacer girar con respecto al mismo alrededor de un eje que coincide con la dirección longitudinal, estando el elemento de anillo anular (9) soportado a rotación sobre el elemento de resalte (7) por unos miembros de soporte primero y segundo (45, 47) entre los que está formado un canal anular (49), estando el canal anular (49) dispuesto de manera que el primer agujero pasante (33) conecta dicho canal anular (49) con la cavidad anular (53), y el elemento de anillo anular (9) delimita radialmente hacia fuera el canal anular (49) y comprende un orificio pasante (51) que se extiende hasta el canal anular (49), el elemento de resalte (7) comprende un miembro de cojinete (37) para soportar la sonda (5) y el miembro de cojinete (37) está situado, con respecto a la dirección longitudinal, entre el primer y el segundo agujeros pasantes (33, 35).
Description
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DESCRIPCION
Aparato para soldar por friccion-agitacion con un resalte que comprende agujeros pasantes primero y segundo
La presente invencion se refiere a un aparato para soldar por friccion-agitacion segun el preambulo de la reivindicacion 1 (vease, por ejemplo, el documento US 2009/0123778) y a un arbol de accionamiento que se extiende a lo largo de una direccion longitudinal, que coincide con un eje de rotacion del arbol de accionamiento, y que tiene un extremo de accionamiento y un segundo extremo opuesto al extremo de accionamiento, estando el extremo de accionamiento adaptado para ser acoplado a medios de accionamiento rotatorios, una sonda formada en el segundo extremo del arbol de accionamiento, que se extiende a lo largo de la direccion longitudinal, que tiene una primera superficie de friccion circunferencial que se extiende a lo largo de la direccion longitudinal y que tiene un extremo distal alejado del arbol de accionamiento, y un elemento de resalte que tiene una segunda superficie de friccion anular que se extiende alejandose de la direccion longitudinal y que mira hacia el extremo libre, en donde el elemento de resalte esta soportado sobre el arbol de accionamiento y en donde una cavidad anular esta formada entre el arbol de accionamiento y/o la sonda, por una parte, y una superficie interior del elemento de resalte, por otra parte.
El principio de la soldadura por friccion-agitacion se describe en el documento WO 93/10935 e implica una herramienta accionada de manera rotatoria para unir entre sf dos piezas de trabajo apoyadas a tope que estan formadas tipicamente por material metalico. Las dos piezas de trabajo metalicas pueden estar colocadas superficie contra superficie (junta solapada) o proximas entre sf de manera que estan apoyadas a tope una contra otra mediante sus superficies laterales estrechas (junta a tope). El material de las dos piezas de trabajo esta inicialmente plastificado y entremezclado debido al calor por friccion que resulta del movimiento de la herramienta rotatoria de soldadura por friccion-agitacion entre las dos superficies. Despues de algun tiempo, el material en la superficie de contacto de las dos piezas de trabajo metalicas se enfna y se solidifica de nuevo de manera que se sueldan entre sf dichas dos piezas de trabajo metalicas.
El calor por friccion que se genera debido a la rotacion de la herramienta de soldadura por friccion-agitacion entre las dos piezas de trabajo enfrentadas no solamente calienta las dos superficies apoyadas a tope sino que se transfiere tambien al interior de la herramienta de soldadura por friccion-agitacion. La sonda rotatoria y el elemento de resalte se calientan particularmente, dando como resultado temperaturas de proceso excesivas tambien en la zona alrededor de la sonda y, asf, en el elemento de resalte, lo que reduce significativamente la vida util de toda la herramienta de soldadura por friccion-agitacion.
Ya se conocen de la tecnica anterior aparatos para soldar por friccion-agitacion, tales como, por ejemplo, de los documentos WO 98/51441 o US 6.199.745 B1. Estos aparatos comprenden usualmente una sonda con una parte de union para unirse con las dos piezas de trabajo enfrentadas y un elemento de resalte para apoyarse contra las superficies de las dos piezas de trabajo. La sonda y los elementos de resalte son accionados de manera rotatoria mediante un arbol de accionamiento.
La herramienta del documento WO 98/51441 comprende ademas un mecanismo de enfriamiento. Un medio de enfriamiento se transporta al interior de la herramienta de soldadura por friccion-agitacion gracias a medios de suministro. Estos medios de suministro comprenden un conducto alargado, que se extiende a traves de la herramienta mirando directamente a la sonda, que puede ser enfriada por consiguiente durante el proceso de soldadura. El dispositivo descrito en el documento US 6.199.745 B1 comprende tambien conductos para suministrar un fluido de enfriamiento a las partes del interior de la herramienta de soldadura, considerando que estos conductos no cruzan la sonda ni el elemento de resalte.
Se conoce del documento US 5.713.507 una herramienta de soldadura por friccion-agitacion que comprende un arbol de accionamiento o un extremo accionado que puede ser acoplado a medios de accionamiento rotatorios. Ademas, el arbol de accionamiento esta conectado a un cuerpo principal en el que esta formada una camara. En la camara, un elemento de piston es desplazable axialmente y esta conectado fijamente a un miembro de pasador para penetrar en una pieza de trabajo, de manera que se puede ajustar la posicion axial del miembro de pasador ajustando la posicion del miembro de piston en la camara. Para este fin, la camara tiene aberturas en cada extremo, de manera que se puede suministrar al espacio por encima y por debajo del elemento de piston un fluido a presion para desplazar el elemento de piston.
El documento US 2009/0123778 describe una herramienta de soldadura por friccion-agitacion que tiene una carcasa estacionaria con una parte de resalte no rotatoria en un extremo inferior. En el interior de la carcasa, un miembro de pasador esta soportado a rotacion y sobresale mas alla de la parte de resalte.
Finalmente, el documento US 6.516.992 describe una herramienta de soldadura por friccion-agitacion que tiene una camara en el extremo del cuerpo principal, cuyo extremo esta conectado a un miembro de pasador. Dos canales en el cuerpo principal suministran un fluido de enfriamiento a la camara. Los canales se extienden hasta unas aberturas axialmente espaciadas en la periferia del cuerpo principal, en donde unos espacios anulares cerrados alrededor del cuerpo principal estan formados en los planos de las aberturas por un miembro de anillo exterior. El miembro de anillo esta soportado a rotacion sobre el cuerpo principal y provisto de conectores para el fluido de enfriamiento.
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Partiendo de la tecnica anterior ya mencionada, el objeto de la presente invencion es proporcionar una herramienta de soldadura por friccion-agitacion con un sistema mejorado de enfriamiento.
Este objeto se consigue con un aparato ya mencionado para soldar por friccion-agitacion, como se define en la reivindicacion 1, en donde el elemento de resalte comprende unos agujeros pasantes primero y segundo que se extienden desde una superficie exterior del mismo hasta la superficie interior, estando el primer y el segundo agujeros pasantes separados en la direccion longitudinal y extendiendose la cavidad anular entre el primer y el segundo agujeros pasantes, que representan medios de entrada y salida de un fluido de enfriamiento, en donde se preve un elemento de anillo anular, que rodea el elemento de resalte y se puede hacer girar con respecto al mismo alrededor de un eje que coincide con la direccion longitudinal, estando el elemento de anillo anular soportado a rotacion sobre el elemento de resalte por unos miembros de soporte primero y segundo entre los que esta formado un canal anular, estando el canal anular dispuesto de manera que el primer agujero pasante conecta dicho canal anular con la cavidad anular, en donde el elemento de anillo anular delimita radialmente hacia fuera el canal anular y comprende un orificio pasante que se extiende hasta el canal anular, en donde el elemento de resalte comprende un miembro de cojinete para soportar la sonda y el miembro de cojinete esta situado, con respecto a la direccion longitudinal, entre los agujeros pasantes primero y segundo.
De este modo, un suministro para fluido de enfriamiento puede estar conectado con el orificio pasante en el elemento de anillo anular, que se mantiene estacionario o al menos no gira durante el proceso de soldadura. El fluido de enfriamiento puede circular a traves del canal anular y el primer agujero pasante al interior de la cavidad delimitada por la sonda y el elemento de resalte. Finalmente, el fluido de enfriamiento puede abandonar la cavidad por el segundo agujero pasante. Asf, toda la parte inferior del aparato para soldar por friccion-agitacion es enfriada durante el proceso de soldadura por friccion. En contraste a la tecnica anterior ya mencionada, la cavidad anular entre la sonda y el elemento de resalte esta completamente enrasada con el fluido de enfriamiento. Esto significa que el fluido de enfriamiento rodea toda la sonda y la superficie interior del elemento de resalte al mismo tiempo y se puede obtener un flujo constante a traves de la cavidad.
Por consiguiente, se reduce la carga termica de la sonda y el elemento de resalte. Asf, se puede establecer una velocidad de soldadura mas alta, es decir, el aparato puede ser desplazado hacia delante a traves del material a una velocidad mas alta debido a la temperatura mas baja tanto de la sonda como del elemento de resalte. Esta velocidad es incluso mayor que en el caso de un enfriamiento mas bien selectivo de la sonda, como se muestra en la tecnica anterior, de manera que se obtiene un proceso de soldadura mas eficiente con una duracion mas corta. Por otra parte, la vida util de todo el aparato se aumenta significativamente debido a una transmision de calor reducida a su interior.
En resumen, se puede indicar que, con el aparato para soldar por friccion-agitacion segun la invencion, que comprende una disposicion experta de medios de suministro para el fluido de enfriamiento, tales como el canal anular dentro del elemento de anillo anular, el primer y el segundo agujeros pasantes para que entre y salga el fluido de enfriamiento que penetra en la direccion longitudinal de la herramienta de soldadura por friccion a traves de la cavidad anular, se contrarrestan los danos a la sonda y el resalte debido a la carga termica. Se hace posible un proceso de soldadura mas eficiente debido a la carga termica reducida y se aumenta significativamente la vida util del aparato.
El elemento de resalte comprende, segun la presente invencion, un miembro de cojinete para soportar la sonda. Esto proporciona un soporte radial de la sonda rotatoria mediante el elemento de resalte. El miembro de cojinete esta situado, segun la presente invencion, con respecto a la direccion longitudinal, entre el primer y el segundo agujeros pasantes. Esto asegura que el fluido de enfriamiento que pasa a traves de la cavidad enfna eficientemente el miembro de cojinete.
Ademas, se prefiere que los miembros de soporte para el elemento de anillo anular esten formados como conjuntos de apoyo. El uso de conjuntos de apoyo ofrece un montaje sustancialmente libre de friccion del elemento de anillo anular.
En una realizacion preferida adicional, el elemento de resalte esta soportado a rotacion sobre el arbol de accionamiento con respecto a la direccion longitudinal. En este caso, se prefiere particularmente que un dispositivo de apoyo este dispuesto sobre el arbol de accionamiento para soportar a rotacion el elemento de resalte. Tal configuracion del elemento de resalte consigue el efecto de que dicho elemento de resalte este libremente a rotacion alrededor del eje de rotacion y no este acoplado con la sonda.
En otra realizacion preferida, la posicion axial del elemento de resalte a lo largo de la direccion longitudinal es ajustable. En este caso, se prefiere particularmente que el elemento de resalte este soportado de modo deslizable a lo largo de la direccion longitudinal sobre el arbol de accionamiento, en donde un miembro de tope esta dispuesto en el lado del elemento de resalte opuesto a la segunda superficie de friccion, siendo ajustable la posicion del miembro de tope a lo largo de la direccion longitudinal. Asf, es posible adaptar la posicion axial del elemento de resalte con respecto a la sonda para ajustar la distancia con la que el extremo distal de la sonda sobresale del elemento de resalte. De este modo, la longitud de la sonda que se desplaza frotando entre las dos piezas de trabajo y las
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plastifica durante el proceso de soldadura se puede establecer de modo sencillo para adaptar el aparato a piezas de trabajo de grosores diferentes.
Se prefiere ademas que el elemento de resalte este montado fijamente, en la direccion longitudinal, en el conjunto de apoyo para soportar a rotacion el elemento de resalte sobre el arbol de accionamiento, en donde el conjunto de apoyo esta montado de modo deslizable en el arbol de accionamiento a lo largo de la direccion longitudinal y en donde el miembro de tope se apoya en el conjunto de apoyo. Asf, el elemento de resalte esta conectado con el arbol de accionamiento mediante el conjunto de apoyo. Por una parte, esto garantiza el movimiento rotatorio del elemento de resalte con respecto al arbol de accionamiento. Por otra parte, el miembro de tope controla el desplazamiento axial del elemento de resalte con respecto al eje de rotacion.
En una realizacion preferida, el miembro de tope esta unido de modo roscado con el arbol de accionamiento. De este modo, la posicion del elemento de resalte es ajustable de modo rapido y sencillo en la direccion axial. El arbol de accionamiento comprende una rosca y el elemento de resalte puede ser atornillado en la zona de la rosca para ajustar la longitud de la sonda que plastifica las piezas de trabajo durante el proceso de soldadura.
Finalmente, en una realizacion preferida, la sonda esta formada como un elemento independiente acoplado de modo liberable con el arbol de accionamiento. De este modo, es posible un reemplazo de la sonda de modo sencillo sacando dicha sonda del arbol de accionamiento.
La presente invencion se explica en base a un dibujo, que ilustra una realizacion a modo de ejemplo y en el que:
la figura 1 muestra una vista, desde un lado, de una realizacion a modo de ejemplo de un aparato para soldar por friccion-agitacion segun la invencion y
la figura 2 muestra una vista, en corte, a lo largo del eje de rotacion de la realizacion a modo de ejemplo de la figura 1.
En las figuras, se muestra una realizacion a modo de ejemplo de un aparato 1 para soldar por friccion-agitacion segun la invencion. El aparato 1 para soldar por friccion-agitacion comprende un arbol de accionamiento 3, una sonda 5, un elemento de resalte 7 y un elemento de anillo anular 9.
El arbol de accionamiento 3 tiene una forma sustancialmente cilmdrica y puede ser accionado de manera rotatoria con respecto a un eje de rotacion 11 que coincide con la direccion longitudinal del aparato. El arbol de accionamiento 3 tiene un extremo de accionamiento 13 y un segundo extremo 15, opuesto respecto al extremo de accionamiento 13 en la direccion longitudinal o del eje de rotacion 11. Un elemento de accionamiento rotatorio, tal como un husillo de accionamiento, se puede acoplar con el extremo de accionamiento 13. Entre el extremo de accionamiento 13 y el segundo extremo 15, el arbol de accionamiento 3 comprende un rebaje 17, de modo que dicho arbol de accionamiento 3 se puede asegurar de manera rotatoriamente fija a un arbol de accionamiento.
La sonda 5 tiene tambien una forma cilmdrica y esta formada en el segundo extremo 15 del arbol de accionamiento. La sonda 5 se extiende en la direccion longitudinal, con respecto al eje de rotacion 11, y tiene una primera superficie de friccion 19 circunferencial con un extremo distal 21 que esta alejado del arbol de accionamiento 3 para generar mayor friccion durante la union con el material de las piezas de trabajo.
Como se puede ver en la figura 2, el segundo extremo 15 del arbol de accionamiento 3 comprende una cavidad cilmdrica 23 con un diametro interior que corresponde al diametro de la sonda 5 en la presente realizacion a modo de ejemplo. Esto significa que la sonda 5 esta formada como un elemento independiente acoplado de modo liberable con el arbol de accionamiento 3. En otra realizacion, que no se muestra, la sonda 5 puede estar formada en una pieza con el arbol de accionamiento 3.
El elemento de resalte 7, dispuesto de modo principalmente concentrico alrededor de la sonda 5 con respecto al eje de rotacion 11, tiene, en la presente realizacion a modo de ejemplo, una forma sustancialmente conica con un estrechamiento gradual en cono que tiene un extremo libre hacia el extremo distal 21 de la sonda 5. Ademas, el elemento de resalte 7 tiene una segunda superficie de friccion 25 anular, que esta dispuesta perpendicularmente al eje de rotacion 11 y esta dirigida al extremo distal 21 de la sonda 5.
La forma sustancialmente conica del elemento de resalte 7 ha demostrado ser ventajosa para permitir que se absorba tanto como sea posible y se disipe el calor producido por friccion entre una superficie de la pieza de trabajo y la segunda superficie de friccion 25 anular durante un movimiento lineal del aparato.
El elemento de resalte 7 esta soportado sobre el arbol de accionamiento 3, en donde dicho elemento de resalte 7 esta conectado a rotacion al arbol de accionamiento 3 con respecto a la direccion longitudinal. Para este fin, un dispositivo de apoyo 27 esta dispuesto sobre el arbol de accionamiento, en donde este dispositivo de apoyo 27 comprende una primera seccion 29 con un primer diametro y una segunda seccion 31 con un segundo diametro, que es menor que el primer diametro, de manera que las secciones primera y segunda 29, 31 estan dispuestas para formar un escalon. La segunda seccion 31 del dispositivo de apoyo 27 sirve para soportar el elemento de resalte 7.
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El elemento de resalte 7 comprende ademas unos agujeros pasantes primero y segundo 33, 35 que se extienden perpendicularmente al eje de rotacion 11 desde la superficie exterior del elemento de resalte 7 hasta la superficie interior, en donde los agujeros pasantes primero y segundo 33, 35 estan separados en la direccion longitudinal del elemento de resalte 7. La distancia entre los primeros agujeros pasantes 33 y la segunda superficie de friccion 25 anular del elemento de resalte 7 es mayor que la distancia de los segundos agujeros pasantes 35 y la segunda superficie de friccion 25 anular del elemento de resalte 7 en la direccion longitudinal.
El elemento de resalte 7 comprende ademas un miembro de cojinete 37 para soportar la sonda 5, que esta situado de modo preferente, con respecto a su direccion longitudinal, entre los agujeros pasantes primero y segundo 33, 35. El miembro de cojinete 37 rodea la sonda 5 y el eje de rotacion 11 y esta formado, en la realizacion a modo de ejemplo, mediante un cojinete de bolas. Este cojinete de bolas esta destinado a soportar radialmente la sonda 5 por el elemento de resalte 7.
Entre el miembro de cojinete 37 y un extremo del elemento de resalte 7, que es opuesto a su extremo libre en la direccion longitudinal, dicho elemento de resalte 7 tiene una seccion cilmdrica 39 con paredes laterales que se extienden paralelas al eje de rotacion 11.
La seccion cilmdrica 39 del elemento de resalte 7 esta rodeada por el elemento de anillo anular 9, que se puede hacer girar con respecto al elemento de resalte 7 alrededor de un eje que coincide con la direccion longitudinal. El elemento de anillo anular 9 tiene una primera y una segunda superficie interna 41, 43, que son paralelas entre sf y paralelas al eje de rotacion 11. El elemento de anillo anular 9 esta soportado a rotacion sobre el elemento de resalte 7 por unos miembros de soporte primero y segundo 45, 47, que estan separados entre sf en la direccion axial y son paralelos entre sf con respecto al eje de rotacion 11, de manera que se apoyan contra las superficies internas 41, 43 del elemento de anillo anular 9. En la presente realizacion a modo de ejemplo del aparato 1 para soldar por friccion- agitacion, los miembros de soporte primero y segundo 45, 47 estan formados como conjuntos de apoyo.
Por consiguiente, un canal anular 49 esta formado en el interior del elemento de anillo anular 9, entre los miembros de soporte primero y segundo 45, 47. Asf, el elemento de anillo anular 9 delimita radialmente hacia fuera el canal anular 49 y comprende un orificio pasante 51 que se extiende hasta el canal anular 49, perpendicularmente al eje de rotacion 11. El canal anular 49 esta dispuesto alrededor de la seccion cilmdrica 39 del elemento de resalte 7, de manera que el primer agujero pasante 33 del elemento de resalte 7 conecta el canal anular 49 con una cavidad anular 53. Esta cavidad anular 53 esta formada entre una superficie interior del elemento de resalte 7 y el arbol de accionamiento 3 y la sonda 5.
La posicion axial del elemento de resalte 7 a lo largo de la direccion longitudinal es ajustable con respecto a la sonda 5 en la presente invencion. Para este fin, el elemento de resalte 7 esta soportado de modo deslizable a lo largo de la direccion longitudinal sobre el arbol de accionamiento 3, que esta provisto de un miembro de tope 55 situado en el lado del elemento de resalte 7 opuesto a la segunda superficie de friccion 25 anular y apoyado en el dispositivo de apoyo 27 sobre el arbol de accionamiento. En una realizacion preferida, el miembro de tope 55 esta formado como una tuerca y el arbol de accionamiento 3 esta provisto ademas de una rosca 57 que se extiende en una zona entre el dispositivo de apoyo 27 y el extremo de accionamiento 13. El miembro de tope 55 esta unido entonces de modo roscado con el arbol de accionamiento 3 y es ajustable a lo largo de la direccion longitudinal. Ya que el elemento de resalte 7 esta montado fijamente con el conjunto de apoyo, que esta, a su vez, montado de modo deslizable en el arbol de accionamiento 3 a lo largo de la direccion longitudinal, el elemento de resalte 7 se puede ajustar axialmente en la direccion axial del eje de rotacion 11 haciendo girar la tuerca y se ajusta por consiguiente, tambien, la longitud con la que la sonda 5 sobresale de la segunda superficie de friccion 25 anular en direccion longitudinal.
El aparato 1 para soldar por friccion-agitacion segun la presente invencion funciona como sigue.
Al principio, dos piezas de trabajo sustancialmente planas, por ejemplo unas placas o laminas metalicas, se colocan una contra la otra mediante las superficies que estan destinadas a ser soldadas entre sf (no representadas). En este caso, las dos piezas de trabajo metalicas se colocan una contra la otra a lo largo de sus caras extremas, es decir, en general, los lados mas estrechos, de manera que se unen en estas superficies (junta a tope). El aparato 1 para soldar por friccion-agitacion de la invencion es desplazado a continuacion junto con la sonda 5 a lo largo de estas superficies a unir, en donde la sonda 5 gira con relacion al elemento de resalte 7 y la segunda superficie de friccion 25 anular del elemento de resalte 7 se apoya linealmente contra las dos piezas de trabajo. El eje de rotacion 11 y la sonda 5 discurren, en este caso, paralelos al plano definido por las superficies que estan situadas una contra la otra.
En otro caso, se pueden solapar tambien partes de las dos piezas de trabajo, en donde se han de unir (junta solapada) las superficies de solapamiento respectivo. El eje de rotacion 11 discurre entonces perpendicularmente al plano de apoyo y el aparato 1 para soldar por friccion-agitacion puede ser desplazado a lo largo de toda la superficie de contacto de las piezas de trabajo o ser introducido espedficamente en lugares individuales.
La longitud de la primera superficie de friccion 19 circunferencial de la sonda rotatoria 5, que sobresale mas alla de la segunda superficie de friccion 25 anular del elemento de resalte 7 y es necesaria para el proceso de soldadura respectivo, se puede ajustar manualmente de manera sencilla. El miembro de tope 55, que esta formado de modo preferente como una tuerca y se apoya en el dispositivo de apoyo 27 entre el arbol de accionamiento 3 y el elemento
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de resalte 7, se hace girar alrededor de la rosca 57 de manera que la tuerca es desplazada en la direccion longitudinal hacia o lejos del extremo libre del arbol de accionamiento 3. Por consiguiente, la posicion del dispositivo de apoyo 27 y del elemento de resalte 7 se ajusta tambien en la direccion axial hacia o lejos del extremo libre del arbol de accionamiento 3 con relacion a la posicion fija de la sonda 5 en la direccion longitudinal. Finalmente, se aumenta o se reduce la longitud de la primera superficie de friccion 19 circunferencial de la sonda 5.
Durante el proceso de soldadura, la segunda superficie de friccion 25 anular contacta con las piezas de trabajo. Por consiguiente, la sonda 5 y el segundo elemento de resalte 7 se calientan debido al calor de friccion que se genera por el movimiento de la sonda 5 de la herramienta de soldadura por friccion-agitacion entre las piezas de trabajo. La carga termica de la sonda 5 y del elemento de resalte 7 se reduce debido a un sistema experto de enfriamiento descrito en lo que sigue.
Con el sistema mejorado de enfriamiento de la presente invencion, toda la parte inferior del aparato 1 para soldar por friccion-agitacion, es decir, el elemento de resalte 7 y la sonda 5, es enfriada durante el proceso de soldadura por friccion. El fluido de enfriamiento entra en el elemento de anillo anular 9 desde una fuente exterior de fluido de enfriamiento (no mostrada), a traves del orificio pasante 51, y penetra en el canal anular 49, en donde dicho canal anular 49 esta completamente lleno con el fluido de enfriamiento. Dentro de la seccion cilmdrica 39 del elemento de resalte 7, el fluido de enfriamiento penetra ademas a traves del primer agujero pasante 33 en la cavidad anular 53 que esta definida en la direccion perpendicular al eje de rotacion 11, entre la superficie interior del elemento de resalte 7 y el arbol de accionamiento 3 y la sonda 5. En la direccion longitudinal, esta cavidad anular 53 se extiende entre los agujeros pasantes primero y segundo 33, 35, que representan los medios de entrada y salida del fluido de enfriamiento, respectivamente.
Con tal configuracion, la cavidad anular 53 esta completamente inundada con fluido de enfriamiento, enfriando asf la sonda 5 circunferencialmente y el elemento de resalte 7 a lo largo de toda su superficie interior en la direccion longitudinal. La sonda 5 y el elemento de resalte 7 son enfriados eficazmente durante el proceso de soldadura y se aumenta significativamente su vida util respectiva.
Claims (9)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Un aparato (1) para soldar por friccion-agitacion, que comprende:un arbol de accionamiento (3) que se extiende a lo largo de una direccion longitudinal, que coincide con un eje de rotacion (11) del arbol de accionamiento (3), y que tiene un extremo de accionamiento (13) y un segundo extremo (15) opuesto al extremo de accionamiento (13), estando el extremo de accionamiento (13) adaptado para ser acoplado a medios de accionamiento rotatorios,una sonda (5) formada en el segundo extremo (15) del arbol de accionamiento (3), que se extiende a lo largo de la direccion longitudinal, que tiene una primera superficie de friccion (19) circunferencial que se extiende a lo largo de la direccion longitudinal y que tiene un extremo distal (21) alejado del arbol de accionamiento (3), yun elemento de resalte (7) que tiene una segunda superficie de friccion (25) anular que se extiende alejandose de la direccion longitudinal y que mira hacia un extremo libre y el extremo distal (21) de la sonda (5), en dondeel elemento de resalte (7) esta soportado sobre el arbol de accionamiento (3) yen donde una cavidad anular (53) esta formada entre el arbol de accionamiento (3) y/o la sonda (5), por una parte, y una superficie interior del elemento de resalte (7), por otra parte, en donde el elemento de resalte (7) comprende unos agujeros pasantes primero y segundo (33, 35) que se extienden desde una superficie exterior del mismo hasta la superficie interior, estando el primer y el segundo agujeros pasantes (33, 35) separados en la direccion longitudinal,extendiendose la cavidad anular en la direccion longitudinal entre el primer y el segundo agujeros pasantes, que representan medios de entrada y salida de un fluido de enfriamiento, caracterizado por quese preve un elemento de anillo anular (9), que rodea el elemento de resalte (7) y se puede hacer girar con respecto al mismo alrededor de un eje que coincide con la direccion longitudinal,estando el elemento de anillo anular (9) soportado a rotacion sobre el elemento de resalte (7) por unos miembros de soporte primero y segundo (45, 47) entre los que esta formado un canal anular (49),estando el canal anular (49) dispuesto de manera que el primer agujero pasante (33) conecta dicho canal anular (49) con la cavidad anular (53), yel elemento de anillo anular (9) delimita radialmente hacia fuera el canal anular (49) y comprende un orificio pasante (51) que se extiende hasta el canal anular (49),el elemento de resalte (7) comprende un miembro de cojinete (37) para soportar la sonda (5) yel miembro de cojinete (37) esta situado, con respecto a la direccion longitudinal, entre el primer y el segundo agujeros pasantes (33, 35).
- 2. El aparato segun la reivindicacion 1, en donde los miembros de soporte (45, 47) estan formados como conjuntos de apoyo.
- 3. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde el elemento de resalte (7) esta soportado a rotacion sobre el arbol de accionamiento (3) con respecto a la direccion longitudinal.
- 4. El aparato segun la reivindicacion 3, en donde un dispositivo de apoyo (27) esta dispuesto sobre el arbol de accionamiento (3) para soportar a rotacion el elemento de resalte (7).
- 5. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la posicion axial del elemento de resalte (7) a lo largo de la direccion longitudinal es ajustable.
- 6. El aparato segun la reivindicacion 5, en donde el elemento de resalte (7) esta soportado de modo deslizable a lo largo de la direccion longitudinal sobre el arbol de accionamiento (3) y en donde un miembro de tope (55) esta dispuesto en el lado del elemento de resalte (7) opuesto a la segunda superficie de friccion, siendo ajustable la posicion del miembro de tope (55) a lo largo de la direccion longitudinal.
- 7. El aparato segun las reivindicaciones 4 y 6, en donde el elemento de resalte (7) esta montado fijamente en el conjunto de apoyo en la direccion longitudinal, en donde el conjunto de apoyo esta montado de modo deslizable en el arbol de accionamiento (3) a lo largo de la direccion longitudinal y en donde el miembro de tope (55) se apoya en el conjunto de apoyo.
- 8. El aparato segun la reivindicacion 6 o 7, en donde el miembro de tope (55) esta unido de modo roscado con el arbol de accionamiento (3).
- 9. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la sonda (5) esta formada como un elemento independiente acoplado de modo liberable con el arbol de accionamiento (3).
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