ITMO20110085A1 - Gruppo saldante perfezionato - Google Patents

Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “GRUPPO SALDANTE PERFEZIONATO†.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un gruppo saldante perfezionato, impiegabile in particolare in processi automatizzati di saldatura.

E’ nota la necessità di eseguire operazioni automatizzate o semiautomatizzate di saldatura su circuiti stampati, cablaggi o masse di piccole dimensioni.

Una prima tecnica di saldatura nota prevede l’impiego di sistemi robotizzati di movimentazione di un dispositivo di emissione e di focalizzazione di un fascio laser.

Tali sistemi, pur trovando ampia applicazione in ambito industriale per la saldatura di precisione su circuiti elettronici, non risultano tuttavia convenienti per ogni tipo di impiego a causa dei costi elevati.

Con particolare riferimento alla realizzazione di punti di saldatura su schede elettroniche, una seconda tecnica di saldatura prevede l’impiego di giuppi saldanti comprendenti un primo dispositivo di emissione di un flusso d’aria calda in corrispondenza di un’area da scaldare, sulla faccia inferiore della scheda.

Tale primo dispositivo à ̈ generalmente costituito da una stazione di riscaldamento dell’aria alla quale à ̈ comiesso, mediante un condotto, un ugello di erogazione del flusso d’aria calda.

Simultaneamente, un secondo dispositivo del gruppo saldante che à ̈ dì supporto ad un materiale metallico a bassa temperatura di fusione, del tipo di stagno, leghe di stagno o simili, si avvicina alla faccia superiore della scheda, sino al contatto del materiale con l’area scaldata.

Il calore così trasmesso per conduzione porta alla fusione del materiale, che si deposita sull’area scaldata in corrispondenza di un punto da saldare.

L’operazione à ̈ successivamente ripetuta per la realizzazione di ulteriori punti di saldatura.

Questi gruppi saldanti noti non sono tuttavia privi di inconvenienti.

In particolare, la presenza di due dispositivi separati, uno per l’emissione del flusso di aria calda ed uno per il deposito del materiale metallico, complica in modo significativo il processo di saldatura e comporta, al contempo, l' impiego di tecnologie di automatizzazione complesse per la sincronizzazione dei due dispositivi.

Altro svantaggio dei gruppi saldanti noti consiste nell’ingombro elevato, derivante in modo particolare dalle dimensioni considerevoli della stazione di riscaldamento utilizzata.

Non ultimo svantaggio à ̈ quello del basso livello di precisione raggiunto da tali gruppi saldanti: l’area scaldata dal flusso di aria calda emesso dall’ugello à ̈, infatti, considerevolmente maggiore rispetto alla effettiva superficie da saldare.

Il documento brevettuale EP 2054187 A2 descrive un gruppo saldante ad aria atto ad ovviare ai suddetti inconvenienti.

In particolare, tale gruppo saldante può essere associato a convenzionali mezzi automatizzati dì movimentazione, del tipo di un braccio robot o simili, e comprende un supporto atto a supportare sia un dispositivo di riscaldamento e di iniezione di un flusso d’aria, sìa mezzi di dosatura e di posizionamento di un materiale metallico fusibile.

Anche tale gruppo saldante, tuttavia, Ã ̈ suscettibile di perfezionamenti.

In particolare, Ã ̈ possibile migliorare tale gruppo saldante in modo da poter effettuare:

saldature di migliore qualità;

saldature di diverso tipo;

saldature di componenti di diverso tipo.

Il compito principale del presente trovato à ̈ quello di escogitare un gruppo saldante perfezionato che consenta di effettuare in modo ottimale saldature di migliore qualità.

Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di escogitare un gruppo saldante perfezionato che consenta di effettuare in modo ottimale saldature di diverso tipo.

Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di escogitare un gruppo saldante perfezionato che consenta di effettuare in modo ottimale saldature di componenti di differente tipologia.

Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di escogitare un gruppo saldante perfezionato che consenta di ridurre l' ingombro delle attrezzature e dei dispositivi impiegati.

Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di escogitare un grappo saldante perfezionato che consenta di incrementare la precisione del processo di saldatura rispetto ai grappi saldanti ad aria noti.

Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di escogitare un gruppo saldante perfezionato che consente di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.

Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente gruppo saldante perfezionato, comprendente mezzi di dosatura e di posizionamento di un materiale metallico fusibile in corrispondenza di un’area da saldare ed almeno un dispositivo di riscaldamento e di iniezione di un fluido in corrispondenza di detta area da saldare, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di selezione di detto fluido atti a selezionare almeno uno tra aria compressa e gas inerte.

Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un gruppo saldante perfezionato, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui: le figure 1 e 2 sono viste in assonometria del gruppo saldante perfezionato secondo il trovato;

la figura 3 Ã ̈ una vista laterale del gruppo saldante perfezionato secondo il trovato;

le figure 4 e 5 sono viste dall’alto ed in sezione parziale del dispositivo di riscaldamento ed iniezione del gruppo saldante perfezionato secondo il trovato.

Con particolare riferimento a tali figure, si à ̈ indicato globalmente con 1 un gruppo saldante perfezionato, particolarmente del tipo impiegato per la saldatura di componenti su circuiti stampati, per la saldatura di cablaggi e per la saldatura di masse di piccole dimensioni.

Il gruppo saldante 1 comprende un elemento di supporto 2 sostanzialmente piastriforme, provvisto di una piastra di attacco 3 associabile a mezzi automatizzati di movimentazione, del tipo di un braccio robotizzato o simili.

L’elemento di supporto 2 à ̈ di sostegno per un dispositivo di riscaldamento e di iniezione 4 atto a riscaldare ed iniettare un fluido in corrispondenza di un’area da saldare.

L’elemento di supporto 2, inoltre, sostiene mezzi di dosatura e di posizionamento 5 di un materiale di tipo metallico e fusibile in corrispondenza dell’area da saldare.

In particolare, il dispositivo di riscaldamento e di iniezione 4 comprende un corpo 6 di conformazione sostanzialmente tubolare, cavo, allungato ed aperto all’estremità, che alloggia un elemento riscaldante 7 e che à ̈ provvisto di una bocca di erogazione 8 del fluido.

Vantaggiosamente, l’elemento riscaldante 7 può essere costituito da una candeletta ad incandescenza del tipo comunemente impiegato durante il processo di avviamento di motori diesel.

Vantaggiosamente, il gruppo saldante 1 comprende mezzi di selezione del fluido da riscaldare ed iniettare mediante il dispositivo di riscaldamento ed iniezione 4, indicati complessivamente nelle figure con il riferimento 9. I mezzi di selezione 9, in particolare, sono atti a selezionare aria compressa od un gas inerte, preferibilmente costituito da azoto o da diossido di carbonio.

L’utilizzo di un gas inerte consente di effettuare in modo ottimale saldature di migliore qualità, saldature di diverso tipo e saldature di componenti di diverso tipo.

Con riferimento alla particolare forma di attuazione illustrata nelle figure, i mezzi di selezione 9 comprendono un elemento di collegamento 10, fissato all’elemento di supporto 2, atto a collegare il dispositivo di riscaldamento ed iniezione 4 ad una tra una sorgente di aria compressa 1 1 ed una sorgente di gas inerte 12.

In particolare, l’elemento di collegamento 10 può essere costituito da un’elettrovalvola o da un simile dispositivo.

La sorgente di aria compressa 11 e la sorgente di gas inerte 12 possono essere costituite da rispettive bombole.

I mezzi di selezione 9, inoltre, comprendono mezzi di controllo, schematizzati in figura 3 ed indicati con il riferimento 13, atti a pilotare l’elemento di collegamento 10 tra una prima configurazione, in cui il dispositivo di riscaldamento ed iniezione 4 à ̈ collegato alla sorgente di aria compressa 11, ed una seconda configurazione, in cui il dispositivo dì riscaldamento ed iniezione 4 à ̈ collegato alla sorgente di gas inerte 12.

In particolare, i mezzi di controllo 13 possono essere costituiti da un’unità di controllo elettronico collegata all’elettrovalvola 10, del tipo di un sistema a microprocessore o simili, e/o da una rispettiva applicazione software.

Vantaggiosamente, l’unità di controllo 13 può essere programmata in modo da utilizzare aria o gas inerte in funzione del procedimento di saldatura da effettuare e del tipo di materiali o componenti da saldare.

Questo consente di effettuare saldature di migliore qualità, di effettuare saldature di diverso tipo e di effettuare saldature di componenti di differente tipologia.

Non si escludono, tuttavia, differenti forme di realizzazione dell’ elemento di collegamento 10 e dei mezzi di controllo 13.

I mezzi di selezione 9 comprendono mezzi di immissione dell’aria compressa e/o del gas inerte, indicati complessivamente nelle figure con il riferimento 14.

In particolare, i mezzi di immissione 14 comprendono un primo condotto 15 provvisto di un’estremità collegata al dispositivo di riscaldamento ed iniezione 4 e di un’estremità opposta collegata all’uscita dell’elettrovalvola 10.

I mezzi di immissione 14, inoltre, comprendono un secondo condotto 16 provvisto di un’estremità collegata ad uno degli ingressi dell’ elettrovalvola 10 e di un’estremità opposta collegata alla sorgente di aria compressa 11. I mezzi di immissione 14, inoltre, comprendono un terzo condotto 17 provvisto di un’estremità collegata ad uno degli ingressi dell’elettrovalvola 10 e di un’estremità opposta collegata alla sorgente di gas inerte 12.

II coipo 6 del dispositivo di riscaldamento ed iniezione 4 comprende una prima camera 18 interna che à ̈ provvista della bocca di erogazione 8.

La prima camera 18 alloggia un primo tratto 7a dell’elemento di riscaldamento 7 atto a generare calore ed à ̈ collegata al primo condotto 15. Con particolare ma non limitativo riferimento alla specifica forma di attuazione del trovato qui descritta, il tratto 7a à ̈ alloggiato all’interno della prima camera 18 in corrispondenza di una porzione anteriore del corpo 6 ed à ̈ costituito dal bulbo metallico della candeletta 7.

In una configurazione di assemblaggio, in cui la candeletta 7 à ̈ alloggiata all’ interno del corpo 6, un’intercapedine à ̈ definita tra la superfìcie interna della prima camera 18 e la superficie esterna del bulbo metallico 7a.

Tale intercapedine consente il ricircolo dell’ aria compressa o del gas inerte introdotto dal primo condotto 15 attorno al bulbo metallico 7a e verso l’esterno attraverso la bocca di erogazione 8.

Il corpo 6 comprende, inoltre, una seconda camera 19 interna che alloggia un tratto da raffreddare 7b dell’elemento di riscaldamento 7.

La seconda camera 19 à ̈ collegata ad un condotto di raffreddamento 20 atto ad immettere aria compressa ed à ̈ provvista di un’apertura di uscita 21 dell’aria immessa.

Il condotto di raffreddamento 20 può essere collegato alla sorgente di aria compressa 1 1 o ad una sorgente di aria compressa supplementare.

Nella configurazione di assemblaggio, e con particolare riferimento alla specifica forma di attuazione qui descritta, un’intercapedine à ̈ definita tra la superficie interna della seconda camera 19 e la superficie esterna del secondo tratto 7b del corpo metallico della candeletta 7.

Tale intercapedine consente il ricircolo dell’aria introdotta dal condotto di raffreddamento 20 attorno al secondo tratto 7b e verso T esterno attraverso l’apertura di uscita 21 per il raffreddamento del secondo tratto 7b stesso. Si precisa che con le locuzioni “anteriore†e “posteriore†si fa riferimento, nella presente descrizione ed in modo non esclusivo, alla normale disposizione del corpo 6 in relazione alla direzione di erogazione del flusso d’aria o di gas inerte verso l’area da saldare.

Vantaggiosamente, sono previsti mezzi filettati che consentono lavviamento e lo svitamento della candeletta 7 all’ interno del corpo 6 e che sono costituiti da una vite 7c definita sulla superficie laterale esterna in comspondenza di un tratto sostanzialmente mediano della candeletta 7 e da una corrispondente madrevite 6d definita su di una porzione della superfìcie laterale interna del corpo 6.

Utilmente, la bocca di erogazione 8 e l’apertura di uscita 21 sono definite in comspondenza, rispettivamente, di una prima e di una seconda estremità 6a e 6b del coipo 6 tra loro opposte.

Il primo condotto 15 di immissione dell’ aria o del gas inerte ha un’estremità inserita all’interno di un primo foro 22 di alimentazione definito passante sul corpo 6, in comspondenza della prima camera 18, e l’estremità opposta collegata all’elettrovalvola 10.

Il condotto di raffreddamento 20 ha un’estremità inserita all’ interno di un secondo foro 23 di alimentazione dell’aria definito passante sul coipo 6, in comspondenza della seconda camera 19, e l’estremità opposta collegata ad una sorgente di aria compressa.

I mezzi di dosaggio e di posizionamento 5 comprendono un rocchetto 24 che à ̈ associato ruotabile all’elemento di supporto 2 e sul quale à ̈ avvolto un filo 25 di materiale metallico fusibile, del tipo dello stagno, di una lega di stagno o simili.

In particolare, il gruppo saldante 1 comprende mezzi di sostegno del rocchetto 24, comprendenti un albero 26 fissato all’elemento di supporto 2 ed inserito all’interno del foro del rocchetto 24.

I mezzi di dosaggio e di posizionamento 5 comprendono, inoltre, un dispositivo di avanzamento 27 dell’ estremità libera del filo 25 svolto dal rocchetto 24 verso l’area da saldare.

Il dispositivo di avanzamento 27 comprende un canale rettilineo di guida dello scorrimento del filo 25, del tipo di un foro, di una scanalatura o simili. Due mote 28 controrotanti, di cui almeno una resa motrice, sono disposte lungo un tratto del canale 25, con il filo F impegnato tra di esse.

Il filo 25 movimentato dalla coppia di mote 28 si inserisce all’interno di una cannula 29 disposta assialmente rispetto al canale scorrimento del filo. La cannula 29 à ̈ provvista di un’estremità libera sporgente posizionabile in corrispondenza dell’area da saldare.

Il dispositivo di avanzamento 27 può prevedere, inoltre, la verifica della fine del filo F sul rocchetto 24 tramite un encoder di controllo, non illustrato nelle figure, atto a controllare l’avanzamento del motore che fa scorre il filo.

In alternativa, il dispositivo di rilevamento 27 può comprendere almeno un sensore del tipo, ad esempio, di un sensore di posizione, per il rilevamento della posizione dell’estremità libera del filo 25.

Vantaggiosamente, il gmppo saldante 1 può comprendere una ventola 30 associata all’elemento di supporto 2 ed atta al raffreddamento del dispositivo di riscaldamento ed immissione 4.

Per una visualizzazione più precisa del processo di saldatura e per un controllo più accurato dei mezzi automatizzati di movimentazione, il gmppo saldante 1 può comprendere mezzi di rilevamento ottico 31 dell’area da saldare.

Come illustrato nelle figure, tali mezzi di rilevamento ottico 31 possono essere costituiti da una telecamera (o simili) posizionabile su di un supporto supplementare che si estende dall’elemento di supporto 2.

Il funzionamento del trovato à ̈ il seguente.

L’unità di controllo elettronica 13 à ̈ programmata ed à ̈ selezionato l’utilizzo di aria o di gas inerte in funzione del tipo di saldatura e del tipo di componente da saldare.

Il braccio robotizzato 3 movimenta il gruppo saldante 1 sino a disporlo con la bocca di erogazione 8 e la cannula 29 in prossimità dell’area da saldare. L’immissione di aria compressa o, in alternativa, di gas inerte nella prima camera 18 attraverso il primo condotto 15 e la simultanea attivazione della candeletta 7 con incandescenza del bulbo metallico 7a, consentono il riscaldamento del flusso di aria/gas inerte che viene direzionato e focalizzato dalla bocca di erogazione 8 verso l’area da saldare.

Contemporaneamente, l’aria immessa all’interno della seconda camera 19 attraverso il condotto di raffreddamento 20 consente il mantenimento della temperatura del dispositivo di riscaldamento e di immissione 4 al di sotto di temperature potenzialmente dannose.

Le ruote 28 del dispositivo di avanzamento 25 girano trascinando il filo 25 e spingendone l’estremità libera attraverso la cannula 29, sino al contatto con l’area da saldare.

Il calore accumulato dall’area da saldare, unitamente al calore del flusso d’aria o di gas inerte emesso dalla bocca di erogazione 8, portano alla fusione di parte del materiale metallico che costituisce il filo 25, che si deposita in corrispondenza dell’area da saldare.

Il gruppo saldante 1 à ̈ successivamente allontanato dall’area saldata e/o posizionato in corrispondenza di una nuova area da saldare.

Si à ̈ in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti.

In particolare si sottolinea il fatto che la possibilità di programmare l’unità di controllo in modo da utilizzare aria o gas inerte in funzione del procedimento di saldatura da effettuare consente di raggiungere i seguenti scopi:

- effettuare saldature di migliore qualità;

- effettuare saldature di diverso tipo;

- effettuare saldature di componenti di differente tipologia.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1) Gruppo saldante (1) perfezionato, comprendente mezzi di dosatura e di posizionamento (5) di un materiale metallico fusibile in corrispondenza di un’area da saldare ed almeno un dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) di un fluido in corrispondenza di detta area da saldare, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di selezione (9) di detto fluido atti a selezionare almeno uno tra aria compressa e gas inerte.
2. 2) Gruppo saldante (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di selezione (9) comprendono almeno un elemento di collegamento (10) associato a detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4), ad almeno una sorgente di aria compressa (11) e ad almeno una sorgente di gas inerte (12), detto elemento di collegamento (10) essendo atto a collegare detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) ad almeno una tra detta sorgente di aria compressa (1 1) e detta sorgente di gas inerte (12).
3. 3) Gruppo saldante (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di selezione (9) comprendono mezzi di controllo (13) di detto elemento di collegamento (10) tra almeno una prima configurazione, in cui detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) Ã ̈ collegato a detta sorgente di aria compressa (11), ed una seconda configurazione, in cui detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) Ã ̈ collegato a detta sorgente di gas inerte (12).
4. 4) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento di collegamento (10) comprende almeno un’elettrovalvola (10) o simili.
5. 5) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo (13) comprendono almeno un’unità di controllo elettronico (13) collegata a detto elemento di collegamento ( 10).
6. 6) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di selezione (9) comprendono mezzi di immissione (14) di detta aria compressa e/o di detto gas inerte.
7. 7) Gruppo saldante (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di immissione (14) comprendono almeno un primo condotto (15) associato a detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) ed a detto elemento di collegamento (10).
8. 8) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di immissione (14) comprendono almeno un secondo condotto (16) associato a detto elemento di collegamento (10) ed a detta sorgente di aria compressa (1 1).
9. 9) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di immissione (14) comprendono almeno un terzo condotto (17) associato a detto elemento di collegamento (10) ed a detta sorgente di gas inerte (12).
10. 10) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gas inerte à ̈ selezionato tra azoto, diossido di carbonio o simili.
11. 11) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) comprende almeno un elemento riscaldante (7) ed almeno un corpo (6) di alloggiamento di detto elemento riscaldante (7).
12. 12) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) comprende almeno una bocca di erogazione (8) di detta aria compressa o di detto gas inerte.
13. 13) Gruppo saldante (1) secondo le rivendicazioni 11 e 12, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) comprende almeno una prima camera (18) interna che à ̈ provvista di detta bocca di erogazione (8) e che à ̈ di alloggiamento per almeno un primo tratto (7a) di riscaldamento di detto elemento riscaldante (7).
14. 14) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima camera (18) interna à ̈ associata a detti mezzi di immissione (14) di aria e/o gas inerte.
15. 15) Gruppo saldante (1) secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detta prima camera (18) interna à ̈ collegata a detto primo condotto (15).
16. 16) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riscaldamento ed iniezione (4) comprende almeno una seconda camera (19) interna di alloggiamento di almeno un secondo tratto (7b) da raffreddare di detto elemento riscaldante (7)· 17) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un condotto di raffreddamento (20) con un’estremità collegata a detta seconda camera (19) interna e con l estremità opposta associata ad almeno una sorgente di aria compressa. 18) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda camera (19) interna comprende almeno un’apertura di uscita (21) deH’aria. 19) Gruppo saldante (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento riscaldante (7) à ̈ del tipo dì una candeletta ad incandescenza.