ES2703810A1 - AUTOMATIC SHEET CLEANING SYSTEM FOR THE APPLICATION OF STRONG LASER WELDING (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema automático de limpieza de chapas para la aplicación de soldadura fuerte por láserAutomatic sheet cleaning system for the application of laser brazing
CampoField
La presente divulgación se refiere, de manera general, a un sistema de limpieza y, más especialmente, a un sistema de limpieza automático para limpiar chapas en aplicaciones de soldadura fuerte por láser.The present disclosure relates, in general, to a cleaning system and, more especially, to an automatic cleaning system for cleaning sheets in laser brazing applications.
AntecedentesBackground
Las declaraciones en esta sección meramente proporcionan información de antecedentes relacionada con la presente divulgación y pueden no constituir arte previo.The statements in this section merely provide background information related to this disclosure and may not constitute prior art.
El proceso de soldadura fuerte por láser se utiliza extensamente en sectores automotrices para unir piezas de trabajo, tales como chapas. La calidad de una junta por soldadura fuerte depende de la condición de la superficie de las piezas de trabajo, entre otras cosas. Cuando la superficie de las piezas de trabajo contiene contaminación, tales como grasa, suciedad, depósitos u óxidos de metal, el rayo láser puede quemar los contaminantes durante el proceso de soldadura fuerte por láser y, de esta manera, generar gases. Los gases se pueden encapsular en la junta por soldadura fuerte y provocar como resultado defectos, tales como poros, orificios y discontinuidades, en la junta por láser en las etapas de procesamiento siguientes. Los defectos en la junta por soldadura fuerte afectan de manera negativa la resistencia de la junta por láser. Puede ser necesario que las piezas de trabajo unidas con los defectos se tengan que descartar o, alternativamente, puede ser necesario realizar trabajo adicional para arreglar los defectos en la junta por soldadura fuerte.The laser brazing process is widely used in automotive sectors to join workpieces, such as sheet metal. The quality of a joint by brazing depends on the condition of the surface of the work pieces, among other things. When the surface of the workpieces contains contamination, such as grease, dirt, deposits or metal oxides, the laser beam can burn off the contaminants during the laser brazing process and, thus, generate gases. The gases can be encapsulated in the joint by brazing and result in defects, such as pores, holes and discontinuities, in the laser seal in the following processing steps. Defects in the joint by brazing adversely affect the strength of the gasket by laser. It may be necessary that the work pieces combined with the defects have to be discarded or, alternatively, it may be necessary to perform additional work to fix the defects in the joint by brazing.
ResumenSummary
En una forma, se proporciona un sistema de limpieza que incluye un cepillo para retirar contaminantes de piezas de trabajo a unir, una unidad de extracción dispuesta adyacente al cepillo para recolectar los contaminantes, y al menos una boquilla de aire para expulsar los contaminantes alejándolos del cepillo hacia la unidad de extracción. In one form, a cleaning system is provided that includes a brush for removing contaminants from work pieces to be joined, an extraction unit disposed adjacent to the brush for collecting contaminants, and at least one air nozzle for expelling contaminants away from the contaminant. brush towards the extraction unit.
En otra forma, se proporciona un sistema de limpieza que incluye un cepillo para retirar contaminantes de piezas de trabajo a unir, y un montaje de poleas para retirar los contaminantes retirados de las piezas de trabajo y pegados al cepillo.In another form, a cleaning system is provided which includes a brush for removing contaminants from work pieces to be joined, and a pulley assembly for removing contaminants removed from the work pieces and glued to the brush.
En otra forma más, se proporciona un sistema de limpieza que incluye un cepillo, una unidad de extracción, una unidad de pulverización de líquidos, un montaje de poleas y al menos una boquilla de aire. El cepillo retira contaminantes de las piezas de trabajo a unir. El cepillo define una forma anular alargada que tiene un extremo delantero y un extremo trasero. La unidad de extracción se dispone adyacente al extremo trasero del cepillo para recolectar los contaminantes. La unidad de pulverización de líquidos pulveriza un líquido de limpieza sobre el cepillo. El montaje de poleas se dispone adyacente al extremo trasero del cepillo e incluye una polea delantera y una polea trasera opuestas entre sí. El cepillo se desplaza entre la polea delantera y la polea trasera a través del espacio. La al menos una boquilla de aire se dispone adyacente al extremo trasero del cepillo para expulsar los contaminantes desde el cepillo hacia la unidad de extracción.In yet another form, a cleaning system including a brush, an extraction unit, a liquid spray unit, a pulley assembly and at least one air nozzle is provided. The brush removes contaminants from the work pieces to be joined. The brush defines an elongated annular shape having a leading end and a trailing end. The extraction unit is arranged adjacent to the rear end of the brush to collect contaminants. The liquid spray unit sprays a cleaning liquid on the brush. The pulley assembly is disposed adjacent the rear end of the brush and includes a front pulley and a rear pulley opposite each other. The brush moves between the front pulley and the rear pulley through space. The at least one air nozzle is disposed adjacent the rear end of the brush to expel contaminants from the brush to the extraction unit.
Áreas adicionales de aplicación se tornarán evidentes a partir de la descripción proporcionada en la presente. Se debería comprender que la descripción y los ejemplos específicos tienen por objeto ser solamente ilustrativos y no tienen por objeto limitar el alcance de la presente divulgación.Additional areas of application will become apparent from the description provided herein. It should be understood that the description and specific examples are intended to be illustrative only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
Breve descripción de los dibujosBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La presente divulgación se comprenderá en mayor profundidad a partir de la descripción detallada y de los dibujos que se acompañan, donde:The present disclosure will be understood in greater depth from the detailed description and the accompanying drawings, where:
La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un sistema de limpieza automático construido de acuerdo con la información dada a conocer en la presente divulgación.FIG. 1 is a perspective view of an automatic cleaning system constructed in accordance with the information disclosed in the present disclosure.
La FIG. 2 es una vista ampliada de la porción A del sistema de limpieza automático de la FIG. 1.FIG. 2 is an enlarged view of portion A of the automatic cleaning system of FIG. one.
La FIG. 3 es una vista ampliada de la porción B del sistema de limpieza automático de la FIG. 1; yFIG. 3 is an enlarged view of portion B of the automatic cleaning system of FIG. one; Y
La FIG. 4A es una fotografía de piezas de trabajo que muestra defectos en una junta por soldadura fuerte cuando las piezas de trabajo no se limpian antes de que las piezas de trabajo se sometan a soldadura fuerte por láser. FIG. 4A is a photograph of workpieces showing defects in a joint by brazing when the workpieces are not cleaned before the workpieces are subjected to laser brazing.
La FIG. 4B es una fotografía de piezas de trabajo que muestra defectos en una junta por soldadura fuerte cuando las piezas de trabajo se limpian manualmente antes de que las piezas de trabajo se sometan a soldadura fuerte por láser; yFIG. 4B is a photograph of work pieces showing defects in a joint by brazing when the work pieces are manually cleaned before the work pieces are subjected to laser brazing; Y
La FIG. 4C es una fotografía de piezas de trabajo que muestra defectos en una junta por soldadura fuerte cuando las piezas de trabajo se limpian mediante un sistema de limpieza automático de la presente divulgación antes de que las piezas de trabajo se sometan a soldadura fuerte por láser.FIG. 4C is a photograph of work pieces showing defects in a joint by brazing when the work pieces are cleaned by an automatic cleaning system of the present disclosure before the work pieces are subjected to laser brazing.
Los números de referencia correspondientes indican partes correspondientes a lo largo de las varias vistas de los dibujos.Corresponding reference numbers indicate corresponding parts throughout the various views of the drawings.
Descripción detalladaDetailed description
La siguiente descripción es de naturaleza meramente ejemplificativa y no tiene por objeto limitar la divulgación, la aplicación o los usos presentes.The following description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the disclosure, application or present uses.
Con referencia a la FIG. 1, un sistema de limpieza 10 construido de acuerdo con la información dada a conocer en la presente divulgación se puede utilizar con un aparato de soldadura fuerte por láser/soldadura por láser (no se muestra). El aparato de soldadura fuerte por láser/soldadura por láser incluye un cabezal láser (no se muestra) para aplicar un rayo láser a una interfaz entre piezas de trabajo, tales como chapas, para unir las piezas de trabajo entre sí. El sistema de limpieza 10 puede estar integrado en un robot que mueve el sistema de limpieza 10 hasta un sitio de trabajo, a saber, la interfaz entre las piezas de trabajo a unir. El sistema de limpieza 10 se acciona para que se desplace a lo largo de la interfaz para retirar cualquier contaminante, tal como carbono, grasa, aceite, suciedad y otros depósitos orgánicos de la superficie de las piezas de trabajo antes de que se aplique un rayo láser a la interfaz.With reference to FIG. 1, a cleaning system 10 constructed in accordance with the information disclosed in the present disclosure can be used with a laser brazing / laser welding apparatus (not shown). The laser brazing / laser welding apparatus includes a laser head (not shown) for applying a laser beam to an interface between work pieces, such as plates, for joining the work pieces together. The cleaning system 10 can be integrated into a robot that moves the cleaning system 10 to a work site, namely the interface between the work pieces to be joined. The cleaning system 10 is driven to move along the interface to remove any contaminants, such as carbon, grease, oil, dirt and other organic deposits from the surface of the work pieces before lightning is applied laser to the interface.
El sistema de limpieza 10 incluye un cepillo 12, una unidad de pulverización de líquidos 14, una unidad de extracción 16, un soplador de aire 18, un montaje de poleas 20 y un motor 21. El cepillo 12 tiene una configuración similar a la de una cinta transportadora y define una forma anular continua y alargada. El cepillo 12 define un extremo delantero 22 y un extremo trasero 24 opuesto al extremo delantero 22 a lo largo de un eje longitudinal X. El cepillo 12 incluye un par de porciones rectas 26 y un par de porciones curvadas 28 adyacentes al extremo delantero y el trasero 22 y 24 y que conectan el par de porciones rectas 26 para formar una forma anular continua. En el funcionamiento, el cepillo 12 se orienta de modo tal que el eje longitudinal X del cepillo 12 esté paralelo a la interfaz de las piezas de trabajo 30 que se deben limpiar y unir. El cepillo 12 se acciona mediante el motor 21 para que se desplace en una dirección de desplazamiento Y y se mueva a lo largo de la interfaz de las piezas de trabajo 30 para eliminar cualquier contaminante que pueda haber presente en las superficies de las piezas de trabajo 30 dispuestas debajo del cepillo 12.The cleaning system 10 includes a brush 12, a liquid spray unit 14, an extraction unit 16, an air blower 18, a pulley assembly 20 and a motor 21. The brush 12 has a configuration similar to that of a conveyor belt and defines a continuous and elongated annular shape. The brush 12 defines a front end 22 and a rear end 24 opposite the front end 22 along a longitudinal axis X. The brush 12 includes a pair of straight portions 26 and a pair of curved portions 28 adjacent to the front and rear end 22 and 24 and connecting the pair of straight portions 26 to form a continuous annular shape. In operation, the brush 12 is oriented such that the longitudinal axis X of the brush 12 is parallel to the interface of the work pieces 30 to be cleaned and joined. The brush 12 is driven by the motor 21 so that it moves in a direction of travel Y and moves along the interface of the work pieces 30 to eliminate any contaminants that may be present on the surfaces of the work pieces 30 arranged under the brush 12.
La unidad de pulverización de líquidos 14 se dispone por encima del cepillo 12 para suministrar un líquido de limpieza, tal como alcohol, para impregnar el cepillo 12 con el líquido de limpieza para facilitar y mejorar la acción de eliminación del cepillo 12 sobre las piezas de trabajo. El líquido de limpieza se puede suministrar al cepillo 12 una vez o más veces en cada ciclo de movimiento del cepillo 12. La cantidad de líquido pulverizado sobre el cepillo 12 en cada ciclo de movimiento del cepillo 12 se controla en base a la cantidad de contaminantes presente sobre las piezas de trabajo 30.The liquid spray unit 14 is disposed above the brush 12 to supply a cleaning liquid, such as alcohol, to impregnate the brush 12 with the cleaning liquid to facilitate and improve the removal action of the brush 12 on the parts of the brush. work. The cleaning liquid can be supplied to the brush 12 once or more times in each cycle of movement of the brush 12. The amount of liquid sprayed on the brush 12 in each cycle of movement of the brush 12 is controlled based on the amount of contaminants present on the work pieces 30.
La unidad de extracción 16 se dispone adyacente al extremo trasero 24 del cepillo para recolectar los contaminantes retirados por el cepillo 12 y pegados al mismo. La unidad de extracción 16 incluye un recipiente de recolección 32, una placa guía superior 34 y una placa guía inferior 36 para guiar los contaminantes desde el cepillo 12 hacia el recipiente de recolección 32. El recipiente de recolección 32 define una abertura de recolección 38 que se enfrenta al extremo trasero 24 del cepillo 12. La placa guía superior 34 y la placa guía inferior 36 se disponen en un ángulo con relación al eje longitudinal X del cepillo 12. La placa guía superior 34 se extiende desde una posición por encima de la porción curvada 28 en el extremo trasero 24 hacia un centro de la abertura de recolección 38. La placa guía inferior 36 se extiende desde una posición por debajo de la porción curvada 28 en el extremo trasero 24 hacia una parte inferior del recipiente de recolección 32. De tal modo, la porción curvada 28 del cepillo 12 en el extremo trasero 24 se dispone entre la placa guía superior y la inferior 34 y 36.The extraction unit 16 is disposed adjacent the rear end 24 of the brush to collect the contaminants removed by the brush 12 and glued thereto. The extraction unit 16 includes a collection container 32, an upper guide plate 34 and a lower guide plate 36 for guiding the contaminants from the brush 12 to the collection container 32. The collection container 32 defines a collection opening 38 which it faces the rear end 24 of the brush 12. The upper guide plate 34 and the lower guide plate 36 are arranged at an angle relative to the longitudinal axis X of the brush 12. The upper guide plate 34 extends from a position above the curved portion 28 at the trailing end 24 towards a center of the picking opening 38. The lower guiding plate 36 extends from a position below the curved portion 28 at the trailing end 24 towards a lower part of the picking container 32. In such a manner, the curved portion 28 of the brush 12 at the rear end 24 is disposed between the upper and lower guide plate 34 and 36.
Con referencia a la FIG. 2, el montaje de poleas 20 incluye una polea delantera 44, una polea trasera 46 y una correa sin fin 48 que conecta la polea delantera 44 y la polea trasera 46. La polea delantera 44 y la polea trasera 46 se disponen una opuesta a la otra para definir un espacio entre ellas. El cepillo 12 se desplaza a través del espacio entre la polea delantera 44 y la polea trasera 46. La polea delantera 44 está rodeada por el cepillo 12. La polea trasera 46 está en contacto con una superficie exterior del cepillo 12 y es adyacente a la unidad de extracción 16 para retirar de manera continua y simultánea todos los contaminantes pegados al cepillo 12 cuando el cepillo 12 retira los contaminantes de las piezas de trabajo 30. La polea trasera 46 está en contacto con la porción curvada 28 en el extremo trasero 24 del cepillo 12 para raspar los contaminantes de la superficie exterior del cepillo 12. La polea trasera 46 se dispone entre la placa guía superior y la inferior 34, 36. Por lo tanto, los contaminantes que se raspan del cepillo 12 pueden ser recolectados por la placa guía inferior 36 o, alternativamente, pueden ser guiados por la placa guía superior y la inferior 34, 36 al recipiente de recolección 32 de la unidad de extracción 14 a través de la abertura 38 con la ayuda de un soplador de aire 18.With reference to FIG. 2, the pulley assembly 20 includes a forward pulley 44, a rear pulley 46 and an endless belt 48 that connects the front pulley 44 and the rear pulley 46. The forward pulley 44 and the rear pulley 46 are disposed opposite the another for define a space between them. The brush 12 moves through the space between the front pulley 44 and the rear pulley 46. The front pulley 44 is surrounded by the brush 12. The rear pulley 46 is in contact with an outer surface of the brush 12 and is adjacent to the extraction unit 16 for continuously and simultaneously removing all contaminants glued to the brush 12 when the brush 12 removes the contaminants from the work pieces 30. The rear pulley 46 is in contact with the curved portion 28 at the rear end 24 of the brush 12 for scraping contaminants from the outer surface of the brush 12. The rear pulley 46 is disposed between the upper and lower guide plate 34, 36. Therefore, the contaminants that are scraped off the brush 12 can be collected by the plate lower guide 36 or, alternatively, can be guided by the upper and lower guide plate 34, 36 to the collection container 32 of the extraction unit 14 through the opening 38 with the help of an air blower 18.
Con referencia a la FIG. 3, el soplador de aire 18 incluye una pluralidad de boquillas de aire 42 dispuestas adyacentes a una superficie exterior del cepillo 12 para expulsar los contaminantes retirados de las piezas de trabajo 30 y pegados al cepillo 12. Si bien se muestran tres boquillas de aire 42 en la FIG. 3, el número de boquillas de aire 42 no se limita a tres (3) y puede ser cualquier número, incluida una, dependiendo de la cantidad de contaminantes a retirar del cepillo 12. Como se muestra, una de las boquillas de aire 42 se puede disponer adyacente a un extremo delantero de la placa guía superior 34 y debajo de la placa guía superior 34 para soplar los contaminantes hacia un extremo trasero de la placa guía superior 34 y hacia la abertura 38 del recipiente de recolección 32. Otra de las boquillas de aire 42 se puede disponer adyacente a un extremo delantero de la placa guía inferior 36 para soplar los contaminantes desde el cepillo 12 a un extremo trasero de la placa guía inferior 36 y hacia la abertura 38 del recipiente de recolección 32. La otra de las boquillas de aire 42 se puede disponer adyacente a una superficie interior del cepillo 12 y adyacente a un eje de transmisión del motor 21 para soplar y eliminar las contaminaciones que puedan estar pegadas al eje de transmisión del motor 21. Estas boquillas soplan aire en una dirección hacia la unidad de extracción 16 para facilitar la recolección de las contaminaciones por parte de la unidad de extracción 16.With reference to FIG. 3, the air blower 18 includes a plurality of air nozzles 42 disposed adjacent an outer surface of the brush 12 to expel contaminants removed from the work pieces 30 and glued to the brush 12. Although three air nozzles are shown 42 in FIG. 3, the number of air nozzles 42 is not limited to three (3) and can be any number, including one, depending on the amount of contaminants to be removed from the brush 12. As shown, one of the air nozzles 42 is may be disposed adjacent a leading end of the upper guide plate 34 and below the upper guide plate 34 to blow contaminants towards a rear end of the upper guide plate 34 and towards the opening 38 of the collection container 32. Another of the nozzles of air 42 can be disposed adjacent a leading end of the lower guide plate 36 to blow contaminants from the brush 12 to a rear end of the lower guide plate 36 and towards the opening 38 of the collection container 32. The other of the air nozzles 42 may be disposed adjacent an inner surface of the brush 12 and adjacent a transmission shaft of the motor 21 to blow and remove contaminations that may be attached to the trans shaft. mission of the engine 21. These nozzles blow air in a direction towards the extraction unit 16 to facilitate the collection of contaminations by the extraction unit 16.
Con referencia a las FIGS. 4A, 4B y 4C, se muestran fotografías de las juntas de soldadura fuerte 50 de chapas cuando las chapas no se limpian (FIG. 4A), cuando las chapas se limpian manualmente (FIG. 4B), y cuando las chapas se limpian automáticamente mediante el uso del sistema de limpieza automático 10 de la presente divulgación (FIG. 4C). Como se muestra, se muestra que se generan más defectos en la junta por soldadura fuerte 50 de FIG. 4A cuando las chapas no se limpian antes de la soldadura fuerte. La junta por soldadura fuerte 50 de la FIG. 4C es más lisa y contiene menos defectos cuando las piezas de trabajo se limpian con el sistema de limpieza automático 10 de la presente divulgación antes de la soldadura fuerte. La FIG. 4B muestra una junta por soldadura fuerte 50, que no es tan lisa como la de la FIG. 4C y tiene más defectos que la de la FIG. 4C.With reference to FIGS. 4A, 4B and 4C, photographs of brazing joints 50 of sheets are shown when the sheets are not cleaned (FIG 4A), when the sheets are they clean manually (FIG 4B), and when the sheets are automatically cleaned by using the automatic cleaning system 10 of the present disclosure (FIG 4C). As shown, it is shown that more defects in the joint are generated by brazing 50 of FIG. 4A when the sheets are not cleaned before brazing. The braze joint 50 of FIG. 4C is smoother and contains fewer defects when the workpieces are cleaned with the automatic cleaning system 10 of the present disclosure before brazing. FIG. 4B shows a joint by brazing 50, which is not as smooth as that of FIG. 4C and has more defects than that of FIG. 4C.
Con el sistema de limpieza 10 de la presente divulgación, las chapas pueden tener un grado mayor de limpieza antes de que se realice el proceso de soldadura por láser/soldadura fuerte por láser en las chapas, lo que aumenta, de esta manera, la calidad de las juntas de soldadura/soldadura fuerte y reduce las chapas raspadas. Además, el sistema de limpieza se controla mediante un robot y está sincronizado con el aparato de soldadura por láser/soldadura fuerte por láser. El proceso robotizado no requiere ninguna mano de obra y asegura que cada sección de la junta por soldadura fuerte por láser se limpiará correctamente y meticulosamente, aumentando, de esta manera, el rendimiento y los costos de fabricación.With the cleaning system 10 of the present disclosure, the sheets can have a greater degree of cleaning before the laser welding / laser brazing process is carried out on the sheets, which increases, in this way, the quality of welding / brazing joints and reduces scraped plates. In addition, the cleaning system is controlled by a robot and is synchronized with the laser welding / laser brazing apparatus. The robotic process does not require any labor and ensures that each section of the board by laser brazing will be cleaned properly and meticulously, thus increasing the performance and manufacturing costs.
Se debería tener en cuenta que la divulgación no se limita a la realización descrita e ilustrada como ejemplos. Se han descrito una gran variedad de modificaciones y existen más modificaciones que son parte del conocimiento de la persona capacitada en la técnica. Estas modificaciones y otras modificaciones adicionales, así como también cualquier reemplazo por equivalentes técnicos, se pueden agregar a la descripción y a las figuras sin abandonar el alcance de la protección de la divulgación y de la presente patente. It should be kept in mind that the disclosure is not limited to the embodiment described and illustrated as examples. A great variety of modifications have been described and there are more modifications that are part of the knowledge of the person skilled in the art. These modifications and other additional modifications, as well as any replacement by technical equivalents, can be added to the description and the figures without abandoning the scope of the protection of the disclosure and of this patent.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2703810 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20190312 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20190702 |