IT202100004718A1 - Dispositivo di saldatura e/o brasatura - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DI SALDATURA E/O BRASATURA

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda, genericamente, un dispositivo di saldatura e/o brasatura.

Pi? in particolare, l?invenzione concerne un dispositivo per la saldatura e la brasatura, come un cannello, tale da rendere il processo di saldatura e di brasatura controllato e ripetibile nel tempo.

La brasatura ? una tipologia di saldatura utilizzata, oggigiorno, per unire pezzi metallici, anche di diversi materiali, attraverso l?ausilio di un metallo d?apporto e senza che vi sia la fusione dei pezzi da assemblare. Contrariamente alla saldatura, quindi, non sono le parti metalliche a fondere, ma solamente il metallo d?apporto.

Per questa ragione, il punto di fusione del metallo d?apporto utilizzato deve essere inferiore a quello del metallo da unire, consentendo, rispetto alla semplice saldatura, di poter unire tra loro molti materiali differenti tra loro.

Per scaldare il materiale d?apporto possono essere impiegati vari mezzi di riscaldamento tra i quali citiamo, solo a titolo di esempio, la brasatura a cannello, il riscaldamento elettrico, il riscaldamento in forno sotto vuoto, il riscaldamento in atmosfera controllata, ecc.

La brasatura si distingue in brasatura dolce e brasatura forte a seconda della temperatura di lavoro del metallo d?apporto utilizzato. La temperatura di lavoro ? la temperatura alla quale il metallo d?apporto ? completamente liquefatto e ben scorrevole; con temperature di lavoro fino a 450?C si parla di brasatura dolce, con temperature superiori a 450?C si parla di brasatura forte.

La tecnica di brasatura ? basata sul fatto che le superfici metalliche degli elementi da unire, pulite, prive di ossidi e portate alla temperatura di lavoro, siano ben bagnate dal metallo di apporto; in questo modo viene garantita l?adesione e realizzata una sorta di lega fra metallo base e metallo di apporto.

In particolare, nella brasatura di tipo tradizionale, il calore necessario viene apportato tramite una fiamma che pu? essere di differenti tipologie, ad esempio ossiacetilenica o di acetilenearia. A questo scopo vengono usati manualmente dei cannelli per saldatura o cannelli termici la cui potenza deve essere adattata al fabbisogno termico dell?elemento da brasare.

Generalmente, per raggiungere la temperatura di lavoro, occorre fare in modo che l?area interessata, che ? spesso una giunzione di forma circolare, venga riscaldata in modo uniforme su tutta la superficie e, per questo motivo, vengono utilizzati dei cannelli di forma sostanzialmente simile ad un semi-cerchio, con fiamma contrapposta, tali da seguire, per quanto pi? possibile, la geometria dell?elemento da brasare.

Quanto appena detto comprende degli svantaggi, proprio perch?, per la particolare geometria dei cannelli attualmente esistenti, non ? possibile effettuare la brasatura di un elemento in un?unica fase, ma ? necessario effettuarla in pi? step che possono portare a delle problematiche nel prodotto finito.

Ulteriormente, i cannelli di tipo noto devono essere necessariamente utilizzati per brasare un elemento alla volta, non permettendo di ottimizzare le tempistiche di lavoro.

Inoltre, oggigiorno, la procedura di brasatura utilizzata non consente di avere un controllo diretto della potenza di saldatura, con conseguenti problematiche date dalla mancanza di precisione del processo, perch? ciascun elemento da brasare necessita di un fabbisogno termico specifico.

Obiettivo della presente invenzione ? quello di realizzare un dispositivo di saldatura e/o brasatura tale da risolvere gli inconvenienti dell?arte nota sopra menzionati.

Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un dispositivo di saldatura e/o brasatura che consenta di avere un controllo della potenza di saldatura, ottimizzando il processo a seconda delle circostanze.

Altro scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un dispositivo per la brasatura tale da consentire di effettuare la brasatura in un?unica fase, dando la possibilit? di saldare anche due elementi per volta, con tutti i vantaggi che ne conseguono.

Uno scopo aggiuntivo della presente invenzione consta nella realizzazione di un dispositivo per la brasatura che possa essere utilizzato sia manualmente che tramite un braccio robotizzato, in modo tale da rendere il processo ripetibile e controllato.

Non ultimo scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un dispositivo per la brasatura avente una struttura tale da evitare fluttuazioni sulla pressione di brasatura ed eventuali turbolenze indesiderate, in modo da ottimizzare il processo.

La presente invenzione verr? ora descritta, a titolo esemplificativo e non limitativo, secondo alcune sue forme di realizzazione preferite, e con l?ausilio delle figure allegate, in cui:

- la figura 1A mostra una vista prospettica di una prima forma realizzativa del dispositivo di saldatura e/o brasatura, secondo la presente invenzione;

- la figura 1B mostra sempre una vista prospettica anteriore del dispositivo di figura 1A, quando in uso;

- la figura 1C mostra una vista prospettica posteriore del dispositivo di figura 1A, quando in uso;

- la figura 2A mostra una vista prospettiva di una seconda forma realizzativa del dispositivo di saldatura e/o brasatura, secondo la presente invenzione;

- la figura 2B mostra una vista laterale del dispositivo di figura 2A quando in uso;

- la figura 2C mostra una vista prospettica posteriore del dispositivo di figura 2A, quando in uso;

- le figure da 3 a 8 mostrano delle viste prospettiche di ulteriori forme realizzative del dispositivo di saldatura e/o brasatura oggetto della presente invenzione;

- la figura 9 mostra una vista laterale del dispositivo di saldatura e/o brasatura oggetto della presente invenzione, quando connesso ad un braccio robotico per la sua movimentazione;

- la figura 10 mostra una vista schematica del dispositivo di saldatura e/o brasatura, secondo la presente invenzione, quando connesso ad un apparato per la movimentazione manuale.

Con riferimento alle figure allegate, viene ora descritta, solo a titolo esemplificativo, una prima forma di realizzazione del dispositivo 10 di saldatura e/o brasatura, secondo la presente invenzione.

In particolare, il dispositivo 10 per la brasatura, oggetto della presente invenzione ? un cannello realizzato, solo a titolo esemplificativo, attraverso tecnologie additive.

In modo vantaggioso, i tempi e le temperature di brasatura dipendono dalla lega che viene utilizzata per la brasatura, dagli spessori e dai diametri degli elementi 20 da saldare, variando a seconda del risultato desiderato. In particolare, si ? visto che, per i casi analizzati e di interesse, la temperatura pu? variare, solo a titolo esemplificativo, dai 600?C ai 900?C, con una durata dai 3 secondi ai 5 secondi.

Come visibile in figura 1A, il dispositivo 10 per la brasatura comprende una canna 11 di forma sostanzialmente cilindrica e concava avente, al suo interno, un canale 12 passante per tutta la lunghezza della canna 11, tale da fungere da guida per il passaggio del gas che verr? utilizzato per effettuare la brasatura.

Vantaggiosamente, il dispositivo 10 per la brasatura comprende una base 13 concava, posta in posizione trasversale rispetto alla canna 11, anch?essa dotata di un canale (non visibile nelle figure), contiguo al canale 12, per il passaggio del gas proveniente dalla canna 11 stessa.

Sostanzialmente, la canna 11 e la base 13 formano, per la loro disposizione, una struttura a forma di ?L?.

Ulteriormente, la base 13 presenta una cavit? 15 centrale passante atta ad accogliere al suo interno almeno due elementi 20 sui quali deve essere effettuata la brasatura, in particolare degli anelli e/o delle giunzioni di tipo circolare, come visibile nelle figure 1B, 1C, 2B, 2C.

Nel dettaglio, la suddetta base 13 ha una forma sostanzialmente a ferro di cavallo o ad ?U? nella quale la cavit? 15 viene delimitata da due rebbi 131 paralleli tra loro e connessi, in modo contiguo, per una prima estremit?, alla canna 11 stessa e, per una seconda estremit?, opposta a detta prima estremit?, ad una porzione curvilinea 132 atta a seguire la forma di detti elementi 20, facilitandone la brasatura.

Come visibile in figura 1A, nella forma di realizzazione in esame, ciascuno dei due rebbi 131 presenta, affacciati rispetto alla cavit? 15, una pluralit? di fori 14 dai quali fuoriesce la fiamma per poter effettuare la brasatura degli elementi 20. In particolare, i fori 14 dai quali fuoriesce la fiamma sono posti allineati in modo adiacente tra loro, raggruppati in due gruppi di tre fori per un totale di sei fori. La configurazione appena descritta consente, vantaggiosamente, di poter effettuare la brasatura contemporanea, ed in un unico step, di due elementi 20, in particolare due anelli, proprio perch? ogni gruppo di almeno tre fori ? posto in corrispondenza di un elemento 20.

In modo vantaggioso, la geometria della base 13 sopra descritta consente altres? di evitare fluttuazioni sulla pressione del sistema ed eventuali turbolenze indesiderate.

In una seconda forma realizzativa il dispositivo 10 per la brasatura, come visibile in figura 2A, comprende, analogamente alla prima forma di realizzativa, la canna 11 di forma sostanzialmente cilindrica e concava con, al suo interno, un canale 12 passante per tutta la sua lunghezza, tale da fungere da guida per il passaggio del gas che verr? utilizzato per effettuare la brasatura.

Vantaggiosamente, nella forma di realizzazione in esame, la base 13 concava ? posta sostanzialmente in posizione sottostante rispetto alla canna 11, in corrispondenza dalla zona centrale della cavit? 15 stessa. In modo vantaggioso, per la particolare configurazione, la canna 11 presenta una biforcazione 111 dalla quale partono due rami 112, ciascuno dei quali ? connesso rispettivamente ad una porzione centrale dei rebbi 131 sui quali sono posti i fori 14 per la fiamma, in modo tale da sorreggerli e da direzionare il gas per la brasatura.

Nel dettaglio, la suddetta base 13 ha una forma sostanzialmente ellittica delimitata dai due rebbi 131 paralleli tra loro, ai quali, nella porzione centrale, si connettono i sopra introdotti rami 112 e, in corrispondenza della prima e alla seconda estremit?, si connettono in modo contiguo, rispettivamente, due porzioni curvilinee 132, in modo tale da seguire la forma di detti elementi 20 (figure 2B e 2C), facilitandone la brasatura.

In modo vantaggioso, la geometria della base 13 sopra descritta consente di evitare fluttuazioni sulla pressione del sistema ed eventuali turbolenze indesiderate.

Vantaggiosamente, le suddette forme realizzative solo applicabili alla saldatura e/o brasatura degli scambiatori di calore.

Ulteriormente, come visibile a titolo di esempio nella figura 3, in una terza forma realizzativa del dispositivo 10 in oggetto, nonostante la struttura sia sostanzialmente la stessa rispetto a quella descritta nella prima forma realizzativa, la base 13 comprende solamente i due rebbi 131 paralleli tra loro connessi, per la prima estremit?, alla canna 11 stessa (analogamente a quanto sopra) mentre le seconde estremit? risultano essere libere e quindi disgiunte tra loro. Vantaggiosamente, questa forma di realizzazione consente di effettuare la brasatura anche su elementi 20 aventi geometrie differenti rispetto a quelle sopra descritte.

In una quarta forma realizzativa, descritta in figura 4, i due rebbi 131 sono connessi, per la prima estremit?, sempre alla canna 11 mentre per la seconda estremit? ad una porzione 133 di tipo rettilineo, sostanzialmente trasversale rispetto ai rebbi 131.

Nella quinta forma realizzativa, visibile in figura 5, il dispositivo 10 in analisi ? sostanzialmente identico a quello descritto nella prima forma realizzativa se non per il posizionamento, sui rispettivi rebbi 131, dei fori 14 dai quali fuoriesce la fiamma che sono posti in modo sfalsato e non allineato tra loro. In particolare, ciascun gruppo di fori 14 presenta almeno due fori 14 allineati ed adiacenti tra loro ed almeno un ulteriore foro 14 posto superiormente e/o inferiormente rispetto agli stessi formando, sostanzialmente, un triangolo.

La sesta forma realizzativa, visibile in figura 6, ? sostanzialmente identica alla seconda forma realizzativa del dispositivo 10 se non per il posizionamento dei fori 14, che, come visibile, sono presente in numero di quattro, due per ciascuno dei rebbi 131.

La settima e l?ottava forma realizzativa del dispositivo 10 in oggetto risultano sostanzialmente analoghe a quanto descritto per la seconda forma realizzativa, se non per il fatto che i due rebbi 131, sui quali sono posti la pluralit? di fori 14, sono paralleli tra loro e disgiunti per le loro rispettive prima e seconda estremit?, non presentando, di fatto, le due porzioni curvilinee 132.

Vantaggiosamente, questa forma di realizzazione consente di effettuare la brasatura anche su elementi 20 aventi geometrie differenti rispetto a quelle sopra descritte.

Ulteriormente, come visibile in figura 9, il dispositivo 10 per la brasatura, a prescindere dalla sua forma realizzativa, pu? essere connesso e movimentato attraverso un braccio robotico 30.

Nel dettaglio, il braccio robotico 30 in oggetto, al quale ? connesso il dispositivo 10 pu?, vantaggiosamente, comprendere una pluralit? di assi di movimentazione come, solo a titolo di esempio, il caso di bracci robotici antropomorfi o simili, in modo tale da determinare e guidare la posizione del dispositivo 10 nello spazio, rendendo il processo di saldatura e/o brasatura ripetibile.

Nella forma di realizzazione in analisi, che ? una forma realizzativa non limitativa, il braccio robotico 30 comprende una pluralit? di giunti rotazionali 31, 32, 33, in particolare in numero di tre, come visibile in figura 9.

I giunti rotazionali 31, 32, 33, sono dotati di un rispettivo asse di rotazione X1, X2, X3, parallelo ad un asse verticale Y (perpendicolare al terreno), tale da consentire, vantaggiosamente, la rotazione dei giunti di angoli fino a 360? secondo una direzione L, che pu? essere, a seconda delle esigenze di brasatura, sia di verso orario che antiorario.

Ulteriormente, il braccio robotico 30 pu? essere movimentato anche secondo una direzione F, parallela all?asse Y, che pu? essere sia verso l?alto che verso il basso rispetto al terreno.

Il braccio robotico 30, oltre ad essere atto a movimentare il dispositivo 10, ? atto controllare la potenza di brasatura per adattarla al fabbisogno termico dell?elemento 20 che deve essere brasato.

In particolare, il braccio robotico 30 ? connesso al canale di alimentazione del gas per brasatura che, passando al suo interno raggiunge, tramite un condotto di alimentazione 34, il dispositivo 10 per la brasatura, in modo tale che lo stesso possa essere utilizzato in modo controllato per brasare una matrice di elementi 20 posti al di sotto dello stesso, come visibile in figura.

Ulteriormente, il braccio robotico 30 esegue, tramite una matrice di punti, la brasatura con controllo automatico di accensione e spegnimento, in base alla sua posizione, aumentando la ripetibilit? dei processi.

Infine, come visibile in figura 10, il dispositivo 10 per la brasatura pu? esser connesso ad un braccio a reazione 40 per la movimentazione manuale e controllo della posizione.

Nel dettaglio, il braccio a reazione 40, al quale ? connesso il dispositivo 10 pu?, vantaggiosamente, comprendere una pluralit? di assi di movimentazione come, in modo tale da determinare e guidare la posizione del dispositivo 10 nello spazio, rendendo il processo di saldatura e/o brasatura ripetibile.

Nella forma di realizzazione in analisi, che ? una forma realizzativa non limitativa, il braccio a reazione 40, comprendente una pluralit? bracci di supporto e movimentazione 41, 42, 43, in particolare tre, come visibili in figura 10.

I bracci di supporto 41, 42, 43, sono dotati di un rispettivo asse di rotazione Z1, Z2, Z3; in particolare Z1 ? perpendicolare ad un asse verticale Y (perpendicolare al terreno), Z2 ? parallelo all?asse verticale Y e Z3 ? perpendicolare all?asse Y.

In particolare, il braccio di supporto 41 pu? essere fissato a parete ed ? atto a ruotare di angoli fino a 180? rispetto all?asse Z1, secondo una direzione M che pu? essere, a seconda delle esigenze di brasatura, sia di verso orario che antiorario.

Il braccio di supporto 42, connesso al braccio 41, ? atto a ruotare di angoli fino a 360? rispetto all?asse Z2, secondo una direzione N che pu? essere, a seconda delle esigenze di brasatura, sia di verso orario che antiorario.

Infine, il braccio di supporto 43, connesso al braccio 42, ? atto a ruotare di angoli fino a 90? rispetto all?asse Z3, secondo una direzione N che pu? essere, a seconda delle esigenze di brasatura, sia di verso orario che antiorario.

In particolare, il braccio a reazione 40 consente, per la sua struttura di avere i gradi di libert? richiesti dall?applicazione e di ottimizzare gli spazi, poich? ? facilmente adattabile allo spazio di lavoro disponibile.

Ulteriormente, il braccio di supporto 43 pu? essere movimentato anche secondo una direzione O, parallela all?asse Y, che pu? essere sia verso l?alto che verso il basso rispetto al terreno.

Il braccio di supporto 43 presenta altres? un gancio 46 atto a tenere in posizione un?impugnatura 45 connessa al dispositivo 10, in modo da rendere ergonomico per l?utilizzatore la movimentazione del dispositivo 10. Sempre l?impugnatura 45, per l?apice opposto rispetto a quello di connessione al dispositivo 10, ? connessa alla linea di alimentazione del gas 44 per la brasatura, in modo tale che lo stesso possa essere utilizzato in modo controllato per brasare una matrice di elementi 20 posti al di sotto dello stesso, come visibile in figura.

Ulteriormente, il braccio a reazione 40, attraverso un sistema di sensori, non visibile nelle figure, rileva la propria quota rispetto agli elementi 20 da saldare, determinando l?accensione e lo spegnimento del dispositivo 10 per la saldatura in modo automatico.

Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche del dispositivo di saldatura e/o brasatura, secondo la presente invenzione, cos? come chiari ne risultano i vantaggi.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati acclusi al solo scopo di aumentare l?intelligibilit? delle rivendicazioni e, di conseguenza, tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull?interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Dispositivo (10) di saldatura e/o brasatura di almeno due elementi (20), tramite un gas, caratterizzato dal fatto di comprendere:

- una canna (11) di forma sostanzialmente cilindrica e concava avente, al suo interno, un primo canale (12) passante, tale da fungere da guida per il passaggio di detto gas;

- una base (13) concava, posta in posizione trasversale rispetto a detta canna (11), dotata altres? di un secondo canale, contiguo a detto primo canale (12), per il passaggio di detto gas proveniente da detta canna (11);

detta base (13) comprendendo una cavit? (15) centrale sulla quale si affacciano una pluralit? di fori (14) predisposti su detta base (13) dai quali fuoriesce una fiamma per poter effettuare la brasatura di detti almeno due elementi (20) contemporaneamente e in un?unica fase.

2. Dispositivo (10) per la saldatura e/o brasatura come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta base (13) ha una forma sostanzialmente a ferro di cavallo o ellittica, in cui detta cavit? (15) ? delimitata da due rebbi (131) paralleli sui quali vengono posti detti fori (14) ed in cui detti rebbi (131) comprendono, rispettivamente, una prima ed una seconda estremit?.

3. Dispositivo (10) come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti rebbi (131) sono connessi tramite la rispettiva prima estremit? a detta canna (11) e tramite la seconda estremit? ad una porzione curvilinea (132) o rettilinea (133), sostanzialmente trasversale rispetto a detti rebbi (131).

4. Dispositivo (10) come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta base (13) concava ? posta sostanzialmente in posizione sottostante rispetto alla canna (11) e detta canna (11) comprende una biforcazione (111) con due rami (112), ciascuno dei quali ? connesso, rispettivamente, ad una porzione centrale di detti rebbi (131).

5. Dispositivo (10) per la saldatura e/o brasatura come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti fori (14) sono almeno tre e sono posti in modo adiacente tra loro lungo una linea o, alternativamente, a forma di triangolo.

6. Dispositivo (10) come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere connesso e movimentato attraverso un braccio robotico (30) avente una pluralit? di giunti rotazionali in modo tale da determinare e guidare la posizione di detto dispositivo (10) in uno spazio, detto braccio robotico (30) essendo connesso ad un canale e a un condotto di alimentazione (34) di detto gas per brasatura.

7. Dispositivo (10) come alla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta pluralit? di giunti rotazionali (31, 32, 33) sono dotati di un rispettivo asse di rotazione (X1, X2, X3), parallelo ad un asse verticale (Y), perpendicolare ad un terreno, tale da consentire la rotazione di detti giunti (31, 32, 33) di angoli fino a 360? secondo un verso (L) orario o antiorario, a seconda delle esigenze di brasatura, e secondo una direzione (F) parallela a detto asse (Y) sia verso l?alto che verso il basso rispetto a detto terreno.

8. Dispositivo (10) come ad almeno una delle rivendicazioni 1-5, caratterizzato dal fatto di essere connesso ad un braccio a reazione (40) per la movimentazione manuale e per il controllo di posizione di detto dispositivo (10), in cui detto braccio a reazione (40) comprende una pluralit? di assi di movimentazione in modo tale da determinare e guidare la posizione di detto dispositivo (10) nello spazio.

9. Dispositivo (10) come alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto braccio a reazione (40) comprende:

- un primo braccio di supporto (41) avente un primo asse di rotazione (Z1), perpendicolare ad un asse verticale (Y) essendo perpendicolare al terreno, in cui detto primo braccio di supporto (41) ? atto a ruotare di angoli fino a 180? rispetto a detto primo asse di rotazione (Z1), secondo un verso (M) orario o antiorario ed in cui detto primo braccio ? fissabile a parete;

- un secondo braccio di supporto (42), connesso a detto primo braccio di supporto (41), avente un secondo asse di rotazione (Z2), parallelo all?asse verticale (Y), ed essendo atto a ruotare di angoli fino a 360? rispetto a detto secondo asse di rotazione (Z2), secondo un verso (N) orario o antiorario;

- un terzo braccio di supporto (43), connesso a detto secondo braccio (42), avente un terzo asse di rotazione (Z3) perpendicolare all?asse verticale (Y), ed essendo atto a ruotare di angoli fino a 90? rispetto a detto terzo asse (Z3), secondo un verso (N) orario o antiorario, ed in cui detto terzo braccio di supporto (43) ? movimentabile secondo una direzione (O), parallela all?asse verticale (Y), sia verso l?alto che verso il basso rispetto a detto terreno.

10. Dispositivo (10) come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto braccio a reazione (40) comprende un sistema di sensori atto a rilevare una quota di altezza rispetto a detti elementi (20) da saldare, in modo tale da determinare, in modo automatico, l?accensione e lo spegnimento di detto dispositivo (10) per la saldatura.