IT202000018202A1 - Apparato di saldatura. - Google Patents

Description

Titolo: APPARATO DI SALDATURA.

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un apparato di saldatura.

Come ? noto, con la locuzione "saldatura a resistenza" si identifica una vasta categoria di procedimenti, in cui il materiale da saldare viene riscaldato per resistenza elettrica.

Pi? precisamente, tale tecnica prevede di premere almeno un elettrodo contro i pezzi da saldare per poi fare in modo che elettrodo e pezzi siano attraversati da corrente elettrica; quest'ultima provoca per effetto Joule il riscaldamento localizzato del punto di contatto fra pezzi e elettrodo, fino alla fusione del materiale coinvolto e la conseguente saldatura.

E' altres? risaputo che per assicurare una saldatura ottimale, ? necessario tenere sotto controllo e regolare opportunamente tre parametri: l'intensit? di corrente, il tempo di saldatura e la forza esercitata sui pezzi durante la saldatura.

Se per i primi due parametri sopra indicati sono ormai noti strumenti efficaci, in grado di controllare e regolare i valori desiderati con adeguata affidabilit?, tuttora nessuna delle diverse soluzioni adottate per il controllo della forza di saldatura si ? rivelata pienamente soddisfacente.

In alcuni casi infatti, si ricorre a manometri e valvole regolatrici di pressione, che operano un controllo "indiretto", in quanto consentono di leggere e controllare un valore preimpostato di pressione circuitale, il quale, moltiplicato per la sezione del cilindro che si incarica di sospingere l'elettrodo, dovrebbe permettere di ottenere la forza voluta. Il manometro per? legge il valore di pressione in un punto del circuito pi? o meno distante dal cilindro spintore e non pu? quindi tenere conto degli attriti di scorrimento di quest'ultimo e del suo peso negativo, cos? come delle forze che si sviluppano con la saldatura e che possono contrastare l'azione del cilindro spintore quando si lavora "fuori asse" (quando l'elettrodo saldante non ? coassiale al cilindro).

Di fatto quindi, le macchine di saldatura a resistenza che ricorrono a manometri e valvole regolatrici non sono in grado di sviluppare un valore di forza corrispondente a quello desiderato: i fattori sopra elencati, variabili in modo imprevedibile ad ogni ciclo di saldatura, determinano oscillazioni e scostamenti spesso inaccettabili, soprattutto quando la ripetibilit? del processo di saldatura costituisce un fattore critico.

Altre macchine di saldatura a resistenza cercano di controllare la forza di saldatura ricorrendo a sensori in grado di misurare la deformazione della struttura della macchina stessa, che si produce durante la fase di saldatura per effetto appunto delle forze sviluppate. A causa dei disturbi e delle interferenze che le elevate correnti in gioco producono, tali sensori vengono posizionati a forte distanza dal punto di saldatura, e questo rende tali macchine soggette agli stessi inconvenienti descritti per la precedente tipologia, in quanto non ? possibile tenere in adeguata considerazione quelle componenti della forza che vengono dissipate per attrito fra i vari componenti dello stelo mobile del cilindro.

Pertanto, non ? possibile conoscere l'esatto valore della forza che gli elettrodi di saldatura applicano agli strati di materiale da saldare.

Entrambi gli approcci sopra delineati sono altres? afflitti da ulteriori imprecisioni, dovute per esempio alle temperature in gioco (che alterano il rendimento del sistema causando una ulteriore modifica di forza agli elettrodi) e all'effetto isteresi, cui sono soggetti i componenti preposti alla misura e che si verifica quando si passa da un valore di regolazione pi? alto ad un valore pi? basso e viceversa.

Per tali motivi, e nell'impossibilit? di ottenere informazioni certe sulle forze sviluppate durante la saldatura, di tanto in tanto l'operatore ? costretto a fermare la produzione per eseguire una verifica sulla reale forza applicata agli elettrodi, interponendo tra i medesimi un misuratore di forza (per esempio una cella di carico campione), per poi apportare le regolazioni che si rendono necessarie.

Occorre per? considerare che tale verifica viene tipicamente eseguita senza passaggio di corrente agli elettrodi, pertanto il valore di forza rilevato e la conseguente nuova regolazione non saranno corrispondenti alle condizioni di lavoro che si verificano durante la saldatura, durante la quale, peraltro, il passaggio di corrente tra gli elettrodi produce una forza elettromagnetica contraria alla direzione delle forza applicata e in grado quindi di sottrarre forza al contatto degli elettrodi.

Compito precipuo del presente trovato ? quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un apparato di saldatura in grado di eseguire una misura ottimale della forza di saldatura, ovvero la forza con cui l'elettrodo o gli elettrodi sono premuti contro i pezzi da saldare.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato ? quello di realizzare un apparato di saldatura in grado di eseguire una lettura e una regolazione corretta della forza di saldatura, indipendentemente dalla posizione dell'elettrodo rispetto all'asse del cilindro spintore.

Un altro scopo del trovato ? quello di realizzare un apparato di saldatura in grado di eseguire una ottimale misurazione della forza di saldatura, senza risentire delle distorsioni dovute alle forze elettromagnetiche e agli altri effetti di disturbo che si generano durante la saldatura stessa.

Un altro scopo del trovato ? quello di realizzare un apparato di saldatura che assicuri un'elevata affidabilit? di funzionamento.

Un altro scopo del trovato ? quello di proporre un apparato di saldatura che adotti una architettura tecnica e strutturale alternativa a quelle degli apparati di tipo noto.

Non ultimo scopo del trovato ? quello di realizzare un apparato di saldatura che risulti facilmente ottenibile partendo da elementi e materiali di comune reperibilit? in commercio.

Un altro scopo ancora del trovato ? quello di realizzare un apparato di saldatura di costi contenuti e di sicura applicazione.

Questo compito e questi ed altri scopi che risulteranno maggiormente chiari nel seguito vengono raggiunti da un apparato di saldatura secondo la rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, dell'apparato di saldatura secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra l'apparato di saldatura secondo il trovato, in vista assonometrica anteriore da destra;

la figura 2 mostra un sottogruppo dell'apparato di saldatura di figura 1, comprendente il cilindro e il dispositivo di misura, in vista assonometrica anteriore da sinistra;

la figura 3 mostra il sottogruppo di figura 2, in alzato frontale;

la figura 4 ? una sezione di figura 3, eseguito lungo l'asse IV-IV;

la figura 5 mostra il sottogruppo di figura 2, in vista assonometrica anteriore da destra ed esplosa;

le figure da 6 a 12 illustrano il dispositivo di misura secondo il trovato, privato dei sensori di deformazione, nella prima forma di esecuzione, pi? particolarmente:

la figura 6 illustra il dispositivo di misura in vista assonometrica dall'alto ed esplosa;

la figura 7 illustra il dispositivo di misura di figura 6, in vista assonometrica dall'alto;

la figura 8 illustra la piastra del dispositivo di misura di figura 6, in vista assonometrica dal basso;

la figura 9 illustra la piastra del dispositivo di misura di figura 6, vista dal basso;

la figura 10 ? una sezione di figura 9, eseguita lungo l'asse X-X;

la figura 11 ? una sezione di figura 9, eseguita lungo l'asse XI-XI;

la figura 12 ? un particolare fortemente ingrandito di figura 11;

le figure da 13 a 17 illustrano il dispositivo di misura secondo il trovato nella seconda forma di esecuzione, pi? particolarmente:

la figura 13 illustra il dispositivo di misura in vista assonometrica dall'alto ed esplosa;

la figura 14 illustra la piastra del dispositivo di misura di figura 13, in vista assonometrica dal basso;

la figura 15 illustra la piastra di figura 14, vista dal basso;

la figura 16 ? una sezione di figura 15, eseguita lungo l'asse XVI-XVI;

la figura 17 ? una sezione della piastra di figura 14, eseguita secondo un piano perpendicolare all'asse longitudinale.

Con particolare riferimento alle figure citate, ? indicato globalmente con il numero di riferimento 1, un apparato di saldatura che comprende un gruppo di movimentazione 2 di almeno un elettrodo (non rappresentato nelle figure allegate, ma comunque di per s? noto). Tale elettrodo pu? essere percorso da corrente per l'esecuzione di trattamenti di saldatura, su due o pi? pezzi da saldare reciprocamente che vengono appunto collocati lungo la traiettoria di movimentazione (traslazione alternata) dell'elettrodo.

Pi? in dettaglio, il gruppo 2 comprende almeno un cilindro 3 (tipicamente di tipo pneumatico, idraulico o oleodinamico) e almeno uno stelo 4 che supporta rigidamente l'elettrodo (come si vedr?, in modo indiretto): pi? in dettaglio, lo stelo 4 ? almeno parzialmente alloggiato nel cilindro 3 ed ? coassialmente mobile di moto rettilineo alternato lungo l'asse longitudinale A del cilindro 3, cos? da poter premere l'elettrodo contro i pezzi da saldare con una corrispondente forza di saldatura.

Secondo modalit? di per s? note, la forza di saldatura si sviluppa quando, durante la corsa di estrazione (parziale o totale) dello stelo 4 dal cilindro 3, l'elettrodo supportato dallo stelo 4 stesso si porta a contatto con i pezzi. A saldatura avvenuta, lo stelo 4 pu? poi rientrare all'interno del cilindro 3 (nell'ambito della sua movimentazione rettilinea alternata), per facilitare la rimozione dei pezzi saldati e predisporre l'apparato 1 per l'esecuzione di un nuovo trattamento.

Pi? precisamente, secondo modalit? di per s? note l'apparato 1 tipicamente definisce un piano 5 di supporto, sul quale possono essere collocati i pezzi da saldare (una coppia di lastre metalliche per esempio) e che di fatto ? disposto lungo la (o al termine della) corsa consentita all'elettrodo, affinch? quest'ultimo possa premere i pezzi contro il piano 5 e, percorso da corrente, realizzare la saldatura.

In corrispondenza del piano 5 pu? agire (da parte opposta) un secondo elettrodo o comunque possono essere i pezzi stessi a consentire il passaggio di corrente.

Sin qui comunque, si tratta di tecniche e metodologie di per s? note e sulle quali non ? quindi necessario soffermarsi ulteriormente.

Va invero precisato che nella applicazione preferita l'apparato 1 ? configurato per l'attuazione di trattamenti di saldatura a resistenza (nelle varie tipologie note), secondo i quali i pezzi da saldare sono riscaldati appunto per resistenza elettrica mentre l'elettrodo li preme contro il piano 5 (o, pi? genericamente, sono serrati tra corrispondenti elettrodi).

E' prevista comunque la possibilit? che l'apparato 1 secondo il trovato venga impiegato per l'esecuzione di trattamenti di saldatura di altra tipologia.

Secondo il trovato, l'apparato 1 comprende un dispositivo 6 di misura della forza di saldatura: pi? in dettaglio, e come si vedr? meglio in seguito, il dispositivo 6 misura proprio il valore della forza con cui lo stelo 4 e il rispettivo elettrodo premono contro i pezzi da saldare, durante la saldatura stessa.

Il dispositivo 6 comprende una piastra 7, che ? stabilmente interposta tra lo stelo 4 e l'elettrodo con le rispettive basi 7a, 7b disposte ortogonali all'asse longitudinale A. Come ? intuitivo riconoscere, anche dalle figure allegate, le basi 7a, 7b della piastra 7 sono identificate dalle due dimensioni maggiori della piastra 7 (la terza, lo spessore o altezza, essendo quindi allineata/parallela all'asse longitudinale A).

La piastra 7 ? preferibilmente ma non esclusivamente realizzata in materiale metallico amagnetico, con forma pressoch? rettangolare (come nelle figure allegate), quadrata, circolare o altro ancora.

Inoltre, il dispositivo 6 comprende una pluralit? di sensori 8 di deformazioni (rappresentati per semplicit? nella sola figura 13), che sono alloggiati in feritoie 9 passanti, a loro volta realizzate nella piastra 7 e distribuite lungo una circonferenza ideale B (se si osserva dall'alto o dal basso la piastra 7), avente centro lungo l'asse longitudinale A (e la cui traccia ? rappresentata nelle figure 9, 15 e 17).

I sensori 8 si incaricano di misurare la deformazione della piastra 7, la quale, essendo posta a diretto contatto con l'elettrodo o con l'organo che lo supporta (come sar? meglio chiarito in seguito) e/o comunque nelle immediate adiacenze del punto di saldatura, ? portata a deformarsi proprio dalla (sola) forza di saldatura sviluppata. La lettura ottenuta dai sensori 8 permette quindi di ottenere una misura ottimale della forza di saldatura senza che alcuna interferenza o distorsione possano influenzare o alterare i valori letti. Si consegue quindi sin da ora lo scopo prefissato.

In particolare, secondo due forme di realizzazione di particolare interesse pratico, la piastra 7 presenta un numero di feritoie 9 pari a quattro (come nella soluzione delle figure 6-12) o otto (figure 13-17), con tali feritoie 9 che in entrambi i casi presentano dimensioni identiche tra loro e che sono regolarmente distribuite lungo la circonferenza ideale B. L'estensione circonferenziale delle feritoie 9 (misurata cio? lunga la circonferenza ideale B) ? tale da lasciare poco spazio (tra cinque e dieci millimetri per esempio) tra il termine di una feritoia 9 e l'inizio di quella successiva. In ogni caso, le sezioni resistenti delle porzioni di piastra 7 comprese appunto tra il termine di una feritoia 9 e l'inizio di quella successiva sono opportunamente calcolate in relazione alla tipologia del materiale impiegato, al carico massimo del cilindro 3 e pi? in generale alla deformazione minima e massima attesa.

Va comunque precisato come l'ambito di protezione qui rivendicato ricomprenda piastre 7 munite di un numero qualsiasi di feritoie 9, anche non identiche fra loro e/o non necessariamente distribuite in modo regolare attorno alla circonferenza ideale B.

nella forma di realizzazione preferita, illustrata anche in figura 13 a scopo esemplificativo ma non limitativo dell'applicazione del trovato, ciascun sensore 8 ? un estensimetro elettrico a resistenza (identificato anche con la locuzione inglese "strain gauge" o "strain gage"), che comprende un elemento deformabile rigidamente applicato su un supporto laminare 8a. A sua volta, tale supporto 8a ? rigidamente applicato ad una delle due pareti di fondo 9a della rispettiva feritoia 9, che si trovano reciprocamente contrapposte lungo la circonferenza ideale B.

Come ? noto, a seguito della deformazione dell'oggetto su cui ? applicato il supporto 8a (la piastra 7), provocata dalla sollecitazione cui l'oggetto stesso ? sottoposto, l'elemento deformabile si deforma a sua volta, variando la resistenza elettrica che oppone al passaggio di corrente: tale variazione viene opportunamente misurata e consente di ricavare il valore di deformazione e quindi di forza applicata alla piastra 7.

Nella forma di realizzazione preferita, che permette di ottenere una misura ancor pi? precisa della forza di saldatura, e con ulteriore riferimento alla allegata figura 13, ciascuna feritoia 9 (qualsiasi sia il numero di esse) alloggia una coppia di estensimetri (o anche di altri sensori 8), applicati alle rispettive pareti di fondo 9a (o disposti in altro punto delle feritoie 9). Si prevede la possibilit? di far aderire i due sensori 8 della medesima feritoia 9 alla medesima quota assiale (misurata cio? lungo l'asse longitudinale A) o a quote differenti, in funzione delle specifiche esigenze.

La presenza di due o pi? sensori 8, siano essi estensimetri o altro, alloggiati nella medesima feritoia 9 o anche in feritoie 9 differenti, permette di auto-compensare il risultato finale e renderlo, in valore assoluto, indipendente dalla posizione di applicazione della forza di saldatura.

Utilmente, ciascuna base 7a, 7b della piastra 7 presenta, tra ciascuna coppia di feritoie 9 adiacenti, una gola 10 di alloggiamento per collegamenti elettrici (fili o altro ancora) dei sensori 8, e anche ciascuna gola 10 ? di fatto disposta lungo la circonferenza ideale B.

Per semplicit?, i collegamenti elettrici non sono rappresentati nelle figure allegate (se non, schematicamente, per i terminali connessi ai sensori 8 di figura 13), ma sono di per s? noti e quindi facilmente intuibili per la persona esperta del ramo. Le gole 10 (preferibilmente ma non esclusivamente con fondo semicircolare o in altro modo arrotondato) definiscono di fatto un incavo in cui disporre i collegamenti elettrici tra i sensori 8, senza rischio che vengano schiacciati o danneggiati quando le basi 7a, 7b vengono fatte aderire agli organi circostanti dell'apparato 1 (come si vedr? meglio in seguito o come si evince chiaramente nelle figure 1 o 4).

Proprio per assicurare una protezione ottimale dei sensori 8 (e dei rispettivi collegamenti elettrici) deputati alla misura della deformazione e quindi della forza, vantaggiosamente le feritoie 9 e le gole 10 sono richiuse da rispettivi tappi anulari 11 di protezione, che sono applicati sulle corrispondenti basi 7a, 7b della piastra 7 e che sono a loro volta disposti lungo la circonferenza ideale B.

I tappi anulari 11 impediscono a polvere, detriti, impurit? di altro genere, di penetrare all'interno della piastra 7, preservando appunto l'integrit? e la funzionalit? dei componenti alloggiati nelle feritoie 9 e nelle gole 10.

Utilmente, l'apparato 1 di saldatura comprende una unit? elettronica di controllo e gestione, che ? configurata per il comando del gruppo di movimentazione 2 e la regolazione dell'intensit? della forza di saldatura. Tale unit? comprende istruzioni per la regolazione dell'intensit? della forza di saldatura sulla base dei dati raccolti dai sensori 8, asserviti a tale scopo all'unit? stessa.

L'unit? elettronica pu? essere di qualsiasi tipo, e per esempio pu? essere una centralina elettronica montata a bordo dell'apparato 1; non si esclude comunque di ricorrere a differenti tipi di unit? elettronica (montata o meno sull'apparato 1), che potrebbe essere quindi una qualsiasi piattaforma hardware, riprogrammabile o meno, in grado comunque di agire sull'intensit? della forza di saldatura e/o sulla corsa dello stelo 4.

Pi? in dettaglio, si prevede che l'unit? elettronica sia configurata per confrontare il valore di forza di saldatura effettivamente sviluppata in corrispondenza di un determinato ciclo (trattamento) di saldatura (che tipicamente ha durata di pochi decimi di secondo) con il valore di forza preimpostato. In caso di scostamenti, pu? innanzitutto essere previsto un intervento immediato durante il medesimo ciclo ma pi? comunemente (data appunto la durata molto limitata del singolo ciclo), la rilevazione dello scostamento fa s? che l'unit? apporti in automatico dei correttivi sul ciclo successivo, per compensare lo scostamento stesso. Da un punto di vista pratico, per impostare, controllare e modificare la forza di saldatura si prevede per esempio la possibilit? che l'unit? elettronica agisca sulla pressione circuitale (tramite una servo valvola proporzionale) del circuito responsabile della movimentazione dello stelo 4, modificandola per raggiungere e mantenere il carico desiderato.

Favorevolmente, il dispositivo 6 di misura comprende un cavo di collegamento 12 dei sensori 8 ad un convertitore di segnale, per trasferire appunto i dati raccolti dai sensori 8 stessi all'unit? elettronica di controllo e gestione. In altre parole quindi, le deformazioni dei sensori 8, durante l'applicazione del carico generato dal gruppo 2, vengono convertite in segnali elettrici e quindi elaborate dall'unit? elettronica, capace per esempio di evidenziare il carico applicato espresso in daN.

Il cavo di collegamento 12 ? almeno parzialmente alloggiato in una scanalatura 13 ricavata lungo un fianco della piastra 7 e posta, anche indirettamente, in comunicazione con le feritoie 9 (dove appunto trovano alloggio i sensori 8).

Come le gole 10, la scanalatura 13 permette di trovare un pratico alloggio nella piastra 7 per il cavo di collegamento 12, senza farlo sporgere dall'ingombro della piastra 7 stessa, e quindi mantenendolo protetto.

Proprio per assicurare maggiore protezione, la scanalatura 13 ? preferibilmente richiusa da una placchetta 14 (metallica o di altro materiale), applicata appunto sul corrispondente fianco della piastra 7 e forata, per permettere la fuoriuscita del cavo di collegamento 12 (come ben si evince per esempio dalla figura 7).

Utilmente, la piastra 7 presenta una tasca laterale 15, che ? posta anche indirettamente in comunicazione con le feritoie 9 e che alloggia componentistica elettronica associata ai sensori 8 e i terminali di collegamento elettrico esterno dei sensori 8 stessi.

Per esempio, e come mostra la figura 17, ? prevista la possibilit? che la tasca 15 comunichi con una delle feritoie 9 attraverso un primo cunicolo 16 (e quindi, grazie alle gole 10 la tasca 15 ? in comunicazione con anche le altre feritoie 9).

Cos?, ? appunto possibile collegare tra loro tutti i sensori 8 con ci? che ? alloggiato nella tasca 15. Inoltre, un secondo cunicolo 17 collega la tasca 15 con la scanalatura 13, per completare i collegamenti fra i vari componenti, tutti di fatto mantenuti all'interno dell'ingombro della piastra 7.

Si noti come anche la tasca 15 possa essere richiusa da un tappo sagomato 15a, per le medesime finalit? di protezione gi? descritte per il tappo anulare 11 e la placchetta 14.

Nella forma di realizzazione preferita, comunque non limitativa dell'applicazione del trovato, una prima base 7a della piastra 7 ? stabilmente ancorata all'estremit? libera dello stelo 4, mentre la seconda base 7b della piastra 7, opposta alla prima base 7a, ? stabilmente ancorata ad un blocco di supporto 18 dell'elettrodo.

Pi? in dettaglio, la piastra 7 viene resa solidale allo stelo 4 tramite una serie di prime viti 19 che si inseriscono in corrispondenti primi fori 20 realizzati lungo la piastra 7 (equamente distribuiti attorno all'asse longitudinale A). La zona di contatto tra lo stelo 4 e la piastra 7 corrisponde di fatto al diametro esterno dello stelo 4 stesso (con l'eccezione di un ulteriore foro centrale 21 per l'uscita di cavi elettrici): in tal modo il vincolo tra lo stelo 4 e la piastra 7, creato dal serraggio delle prime viti 19, non crea nessuna deformazione sulla piastra 7.

Parimenti, e con ulteriore riferimento alla soluzione realizzativa preferita, ma non esclusiva, da parte opposta al contatto con lo stelo 4 e quindi lungo la seconda faccia 7b, viene ricavato un bassofondo 22 circolare e coassiale all'asse longitudinale A, avente dimensioni pi? ampie del diametro dello stelo 4. In tal modo la superficie di appoggio della piastra 7 al blocco di supporto 18 pu? corrispondere all'intera seconda base 7b della piastra 7 dedotta la superficie del bassofondo 22, nella zona esterna al diametro dello stelo 4.

Si osservi altres? come in corrispondenza delle porzioni di piastra 7 comprese tra il termine di una feritoia 9 e l'inizio di quella successiva (lungo la circonferenza ideale B) si abbia "continuit?" assiale (non vi sono spazi vuoti o cavit?) tra lo stelo 4 e il blocco 18: tali porzioni sono preferibilmente disposte lungo la direzione operativa primaria e la direzione operativa secondaria.

Il funzionamento dell'apparato di saldatura secondo il trovato ? il seguente.

Come si ? visto, il blocco di supporto 18 dell'elettrodo (o comunque l'elettrodo) ? ancorato allo stelo 4 a sua volta dotato di possibilit? di moto rettilineo alternato lungo l'asse longitudinale A. In questo modo, l'apparato 1 si comporta come una pressa e l'elettrodo, quando raggiunge o si sposta verso la posizione limite di massima estrazione dal cilindro 3, si porta appunto in pressione contro i due pezzi preventivamente collocati sul piano 5, consentendo di realizzare la saldatura dei pezzi stessi (secondo varie tecniche, tra cui preferibilmente ma non esclusivamente la saldatura a resistenza). Di per s?, le modalit? e gli organi coinvolti nell'esecuzione della saldatura sono di tipo tradizionale; ci? che risulta peculiare nel trovato ? l'adozione e la struttura/configurazione del dispositivo 6 di misura, interposto come si ? visto tra l'estremit? libera dello stelo 4 e l'elettrodo (tra lo stelo 4 e il blocco 18).

Il dispositivo 6 comprende una piastra 7 che definisce al suo interno, con le feritoie 9, gli alloggi per i sensori 8 deputati alla misura della deformazione che si verifica sulla piastra 7 quando lo stelo 4 sospinge appunto l'elettrodo contro i pezzi da saldare e esercita la necessaria forza di saldatura.

Poich? la piastra 7 ? posta a diretto contatto o nelle immediate vicinanze del punto di saldatura (dell'elettrodo o del suo blocco di supporto 18) la deformazione della piastra 7 letta dai sensori 8 ? proprio quella dovuta alla forza di saldatura impressa sui pezzi, senza che tale lettura risenta di quei fattori di disturbo che invece affliggono le letture operate da quei sensori che, secondo modalit? note, vengono collocati pi? o meno distanti dal punto di saldatura. L'attrito di scorrimento dello stelo 4, il suo peso negativo, le dissipazioni e altre reazioni che possono svilupparsi durante la saldatura, e che fanno sentire il loro effetto a distanza del punto di saldatura, non incidono in alcun modo sulla lettura dei sensori 8, che si mantiene assolutamente accurata e precisa.

Le feritoie 9 offrono riparo e protezione ai sensori 8 contro qualsiasi disturbo, forza o interferenza provocati dalle correnti (di elevata intensit?) che attraversano l'elettrodo durante appunto la saldature e ci? rende i sensori 8 insensibili a tali disturbi. Proprio per questo motivo il trovato rende appunto possibile il posizionamento dei sensori 8 nelle immediate adiacenze del punto di saldatura e la lettura della forza in tempo reale, durante l'esecuzione del trattamento.

Si ? quindi constatato come l'apparato 1 secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato, in quanto ? in grado di eseguire una misura ottimale della forza di saldatura, ovvero la forza applicata sui pezzi da saldare, durante la saldatura stessa, eliminando qualsiasi incertezza di processo.

Proprio perch? la piastra 7 si trova a contatto con l'elettrodo e/o il relativo blocco 18, con i sensori 8 disposti lungo l'asse longitudinale A, le letture operate da questi ultimi sono assolutamente precise e corrette anche quando l'elettrodo non ? allineato all'asse longitudinale A (come avviene in talune applicazioni). L'apparato 1 ? quindi in grado di eseguire una lettura e una regolazione corretta della forza di saldatura, indipendentemente dalla posizione dell'elettrodo rispetto all'asse longitudinale A del cilindro 3. Ci? rappresenta un indubbio e ulteriore vantaggio di estremo interesse pratico, conseguito dal trovato, in quanto ? noto che uno dei problemi principali connessi all'utilizzo di celle di carico, cui si ricorre talvolta negli apparati di tipo noto per rilevare le forze di saldatura, ? proprio legato al fatto che tali sistemi, per come risultano concepiti, sono sensibili alla posizione del punto di chiusura degli elettrodi rispetto alla posizione del sensore di forza adottato.

Si ? inoltre visto come la piastra 7, con le gole 10, la scanalatura 13 e la tasca 15 (e anche i cunicoli 16, 17), permettono di alloggiare, schermare e proteggere tutta la componentistica necessaria al funzionamento e al collegamento operativo dei sensori 8 (grazie anche ai tappi 11, 15a e alla placchetta 14), rendendo una volta di pi? affidabile e precisa la misura operata dal dispositivo 6 (in quanto insensibile in ogni sua parte alle distorsioni e alle interferenze).

E' previsto che (mediante un'interfaccia associata all'unit? elettronica per esempio) l'operatore possa programmare i vari parametri connessi con l'esecuzione del ciclo di saldatura, quali per esempio: il valore di forza diretta (in daN) da applicare agli elettrodi durante la fase della saldatura, il tempo in secondi o millisecondi dedicato alla fase di avvicinamento dell'elettrodo superiore (quello appunto supportato dallo stelo 4), il valore di corrente (in Ampere) necessari per l'effetto saldante, il tempo in secondi o millisecondi dedicato alla saldatura.

Si sottolinea nuovamente come l'apparato 1 secondo il trovato non necessiti di informazioni sulla posizione dell'elettrodo rispetto all'asse longitudinale A, in quanto si ? gi? visto come ci? non influenzi le letture del dispositivo 6.

A mero titolo esemplificativo (e certamente non limitativo dell'applicazione del trovato), un possibile ciclo di saldatura pu? prevedere i seguenti valori: forza di saldatura pari a 500 daN, tempo di avvicinamento pari a 0,2 secondi, valore di corrente pari a 40.000 A e tempo di saldatura pari a 0,3 secondi.

A questo punto avviando il ciclo in sequenza si hanno le seguenti fasi: discesa dello stelo 4 supportante l'elettrodo superiore per il tempo di avvicinamento impostato, determinazione da parte dell'unit? elettronica in retroazione alla servo valvola della pressione necessaria al cilindro 3 per imprimere la forza di saldatura impostata, quando il dispositivo 6 rileva che la forza applicata agli elettrodi corrisponde al valore desiderato si avvia la saldatura, inviando agli elettrodi corrente secondo tempo e intensit? programmati.

Il trovato ? quindi in grado di controllare e gestire in modo diretto e indipendente ogni singola fase di ogni singolo ciclo di saldatura. Ci? rappresenta un ulteriore vantaggio del trovato, in quanto con le soluzioni note spesso l'operatore deve impostare un valore di tempo comprensivo di tutte le fasi ciclo, ottenendo un differente effetto saldante tra un ciclo e l'altro (ad esempio, il minor tempo assorbito dalla fase di avvicinamento elettrodo va ad incrementare il tempo della fase ciclo successiva e cos? via) generando cos? una notevole variabile produttiva. Si ribadisce infine come eventuali scostamenti tra letture ottenute e forze preimpostate (ascrivibili per esempio al mancato allineamento fra asse longitudinale A e/o a effetti elettromagnetici generati dalla saldatura) siano automaticamente compensati e corretti dall'unit? elettronica nel ciclo successivo.

Il trovato, cos? concepito, ? suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Negli esempi di realizzazione illustrati singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno essere in realt? sostituite con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

In pratica i materiali impiegati, nonch? le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (10)

R I V E N D I C A Z I O N I

1. Apparato di saldatura, comprendente un gruppo di movimentazione (2) di almeno un elettrodo, percorribile da corrente per l'esecuzione di trattamenti di saldatura, detto gruppo (2) comprendendo almeno un cilindro (3) e almeno uno stelo (4) supportante rigidamente detto elettrodo, detto stelo (4) essendo almeno parzialmente alloggiato in detto cilindro (3) e coassialmente mobile di moto rettilineo alternato lungo l'asse longitudinale (A) di detto cilindro (3), per premere detto almeno un elettrodo contro i pezzi da saldare con una corrispondente forza di saldatura, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo (6) di misura della forza di saldatura, comprendente una piastra (7), stabilmente interposta tra detto stelo (4) e detto almeno un elettrodo con le rispettive basi (7a, 7b) disposte ortogonali a detto asse longitudinale (A), e una pluralit? di sensori (8) di deformazione, alloggiati in feritoie (9) passanti realizzate in detta piastra (7) e distribuite lungo una circonferenza ideale (B), avente centro lungo detto asse longitudinale (A).

2. Apparato di saldatura, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta piastra (7) presenta un numero di dette feritoie (9) pari a quattro o otto, dette feritoie (9) presentando dimensioni identiche tra loro ed essendo regolarmente distribuite lungo detta circonferenza ideale (B).

3. Apparato di saldatura, secondo la rivendicazione 1 o la 2, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti sensori (8) ? un estensimetro elettrico a resistenza, comprendente un elemento deformabile rigidamente applicato su un supporto laminare (8a), a sua volta rigidamente applicato ad una delle due pareti di fondo (9a) della rispettiva detta feritoia (9), reciprocamente contrapposte lungo detta circonferenza ideale (B).

4. Apparato di saldatura, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette feritoie (9) alloggia una coppia di detti estensimetri, applicati alle rispettive dette pareti di fondo (9a).

5. Apparato di saldatura, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna detta base (7a, 7b) di detta piastra (7) presenta, tra ciascuna coppia di dette feritoie (9) adiacenti, una gola (10) di alloggiamento per collegamenti elettrici di detti sensori (8), disposta lungo detta circonferenza ideale (B).

6. Apparato di saldatura, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che dette feritoie (9) e dette gole (10) sono richiuse da rispettivi tappi anulari (11) di protezione, applicati sulle corrispondenti dette basi (7a, 7b) di detta piastra (7) e disposti lungo detta circonferenza ideale (B).

7. Apparato di saldatura, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una unit? elettronica di controllo e gestione, configurata per il comando di detto gruppo di movimentazione (2) e la regolazione dell'intensit? di detta forza di saldatura, detta unit? comprendendo istruzioni per la regolazione dell'intensit? di detta forza di saldatura sulla base dei dati raccolti da detti sensori (8), asserviti a detta unit?.

8. Apparato di saldatura, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo (6) comprende un cavo di collegamento (12) di detti sensori (8) ad un convertitore di segnale, per il trasferimento dei dati raccolti da detti sensori (8) a detta unit? elettronica di controllo e gestione, detto cavo di collegamento (12) essendo almeno parzialmente alloggiato in una scanalatura (13) ricavata lungo un fianco di detta piastra (7) e posta, anche indirettamente, in comunicazione con dette feritoie (9).

9. Apparato di saldatura, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta piastra (7) presenta una tasca laterale (15), posta anche indirettamente in comunicazione con dette feritoie (9) e alloggiante componentistica elettronica associata a detti sensori (8) e i terminali di collegamento elettrico esterno di detti sensori (8).

10. Apparato di saldatura, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che una prima detta base (7a) di detta piastra (7) ? stabilmente ancorata all'estremit? libera di detto stelo (4), una seconda detta base (7b) di detta piastra (7), opposta a detta prima base (7a), essendo stabilmente ancorata ad un blocco di supporto (18) di detto almeno un elettrodo.