ITPD20070290A1

ITPD20070290A1 - Dispositivo di saldatura laser, particolarmente per la saldatura di lembi sovrapposti di lastre metalliche

Info

Publication number: ITPD20070290A1
Application number: IT000290A
Authority: IT
Inventors: Bardi Mario De
Original assignee: Tecnolaser S R L
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-03-12
Also published as: EP2036653A1

Description

“DISPOSITIVO DI SALDATURA LASER, PARTICOLARMENTE PER LA SALDATURA DI LEMBI SOVRAPPOSTI DI LASTRE METALLICHE”

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un dispositivo di saldatura laser, particolarmente per la saldatura di lembi sovrapposti di lastre metalliche.

Oggigiorno sono noti svariati metodi di saldatura di materiali metallici sostanzialmente basati sulla fusione dei materiali da saldare per effetto Joule, indotto da una corrente elettrica che li attraversa.

Per la saldatura di lastre metalliche, un metodo in uso è quello della puntatura.

Secondo tale metodo i lembi da saldare sono connessi agli elettrodi di un generatore di corrente elettrica ed accostati così che la resistenza al passaggio di corrente, rappresentata dalle loro superfici di separazione, induca, per effetto Joule, un riscaldamento delle stesse che provochi la fusione localizzata del materiale metallico e la conseguente saldatura dei lembi.

Un inconveniente di tale metodo, ed in genere dei metodi di saldatura di lastre metalliche oggi noti, consiste nel fatto che lascia un testimone della saldatura sulle lastre saldate, particolarmente indesiderato su lastre con funzioni estetiche.

L'eliminazione di tale testimone richiede una ripresa, non sempre efficace, della superficie della lastra saldata, ad esempio per molatura, a tutto svantaggio della produttività e dell'economicità.

L'applicazione della tecnologia laser per la saldature di lastre sovrapposte, d'altra parte, presenta alcune problematiche.

Infatti, se, in corrispondenza della zona da saldare, le superfici delle lastre non combaciano accuratamente la saldatura risulta difettosa a causa deH'intercapedine d'aria presente tra le lastre non combacianti interessate dal raggio laser di saldatura.

Oggigiorno, per saldare al laser lastre sovrapposte, è necessario predisporre una costosa attrezzatura di posizionamento e di accurato accostamento delle lastre, senza la quale si incorrerebbe nella detta difettosità.

Inoltre, la focalizzazione del raggio laser di saldatura è eseguita con riferimento alla superficie di appoggio delle lastre da saldare e deve quindi essere ri-tarata ogniqualvolta vengano predisposte per la saldatura lastre di spessori o con caratteristiche di forma diverse.

II compito del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di saldatura laser, particolarmente per la saldatura di lembi sovrapposti di lastre metalliche, che non lasci testimoni sulle lastre saldate e che non presenti difettosità di saldatura qualora le lastre da saldare non combacino spontaneamente in modo accurato.

Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato è quello di proporre un dispositivo di saldatura laser che consenta di realizzare saldature che presentino una resistenza strutturale almeno pari alle saldature oggi note.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo di saldatura che garantisca una posizionamento costante della torcia dalla superficie della lastra da saldare così da non richiedere regolazioni della idealizzazione della torcia laser se non per ottenere caratteristiche di saldatura diverse.

Ancora uno scopo del trovato è quello di proporre un dispositivo strutturalmente semplice e di facile impiego, che possa essere prodotto con costi relativamente contenuti.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di saldatura laser, particolarmente per la saldatura di lembi di lastre metalliche sovrapposte, comprendente un corpo portante una torcia laser di saldatura e caratterizzato dal fatto che detto corpo comprende un elemento pressore essendo previsti mezzi di pressione di detto elemento pressore su di un lembo di detti lembi, per il combaciare reciproco di detti lembi almeno in corrispondenza di una zona da saldare, detta torcia laser prevedendo, in corrispondenza di detto elemento pressore, un elemento di emissione di detto raggio laser per la proiezione di detto raggio laser su detti lembi da saldare combacianti.

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

• la figura 1 illustra un dispositivo di saldatura laser, secondo il trovato, in vista prospettica;

• la figura 2 illustra il dispositivo di saldatura laser, secondo il trovato, in alzato frontale, parzialmente sezionato;

• la figura 3 illustra un particolare ingrandito e sezionato dei dispositivo di saldatura laser, secondo il trovato.

Ε' da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio dalle rivendicazioni.

Con riferimento alle figure citate è globalmente indicato con 10 un dispositivo di saldatura laser, particolarmente per la saldatura di lembi 11 di lastre metalliche sovrapposte, comprendente un corpo 12 portante una torcia laser 13 di saldatura.

Una particolare peculiarità del dispositivo di saldatura laser 10, secondo il trovato, consiste nel fatto che il corpo 12 comprende un elemento pressore 14 essendo previsti mezzi di pressione, opportunamente un cilindro pneumatico 15, dell'elemento pressore 14 su di uno dei lembi 11, per il combaciare reciproco di questi almeno in corrispondenza di una zona da saldare.

La torcia laser 13 prevede, in corrispondenza dell'elemento pressore 14, un elemento di emissione 16 del raggio laser, per la sua proiezione laser sui lembi 11 da saldare combacianti.

Preferibilmente il dispositivo 10 comprende mezzi di movimentazione 17 della torcia laser 13 rispetto al corpo 12.

La torcia laser 13 è opportunamente supportata in modo mobile dal corpo 12 e connessa ai mezzi di movimentazione 17 atti a muoverla, mentre il cilindro pneumatico 15 spinge l'elemento pressore 14 sui lembi 11 combacianti.

In questo modo, i lembi 11 sono trattenuti aderenti l'uno all'altro mentre la torcia laser 13 definisce in essi di una traccia di saldatura 18 corrispondente al movimento dell'elemento di emissione 16, rispetto ai lembi 11.

Inoltre, il dispositivo 10 comprende mezzi di rilevamento della pressione di spinta dell'elemento pressore 14 sui lembi 11, di tipo di per sè noto.

Vantaggiosamente, il corpo 12 è scatolare, allungato ed alloggiente, al suo interno, la torcia laser 13 e prevede l'elemento pressore 14 in corrispondenza di una sua prima estremità.

L'elemento pressore 14 convenientemente presenta un foro 20 di passaggio per un raggio laser emesso dalla torcia laser 13, la quale prevede l'elemento di emissione 16 orientato ad affacciarsi al foro 20, in corrispondenza dell'elemento pressore 14, per l'emissione di un raggio laser verso l'esterno del corpo 12.

Più in particolare, il corpo 12 preferibilmente prevede un supporto cardanico 21 per la torcia laser 13, il quale connette il corpo 12, in prossimità dell'elemento pressore 14, alla torcia laser 13, in prossimità dell'elemento di emissione 16.

I mezzi di movimentazione 17 vantaggiosamente comprendendo un'asta 22 con un'estremità connessa alla torcia laser 13 mentre l'altra estremità è connessa, in modo eccentrico, ad un elemento rotante 23 motorizzato, per il movimento, sostanzialmente conico, della torcia laser 13, internamente al corpo 12, infulcrata al corpo 12 in corrispondenza del supporto cardanico 21.

Preferibilmente, l'elemento pressore 14 è sostanzialmente troncoconico, con il foro 20 sviluppantesi longitudinalmente ad esso, inoltre ad un estremo è connesso al corpo 12, in corrispondenza dell'elemento di emissione 16, con l'altro estremo atto a premere, accostando visi, sui lembi 11.

Il dispositivo di saldatura laser 10 opportunamente comprende mezzi di iniezione di gas nell'elemento pressore 14, opportunamente un ugello 24, per il controllo dell'atmosfera di saldatura, contestualmente, all'estremo atto a premere sui lembi 11 l'elemento pressore 14 prevede una pluralità di fori di sfiato 25 per detto gas.

Inoltre, il dispositivo di saldatura laser 10 vantaggiosamente comprende mezzi di regolazione della focalizzazione della del raggio laser emesso dalla torcia laser 13, opportunamente ghiere 26 di regolazione dei dispositivi ottici della torcia laser 13 e spessori 27 inseribili in corrispondenza della connessione dell'elemento pressore 14 al corpo 12 per il loro distanziamento.

L'impiego del dispositivo di saldatura laser 10, secondo il trovato, è il seguente.

I lembi 11 da saldare vengono sovrapposti, quindi il cilindro pneumatico 15 spinge l'elemento pressore 14 su di essi causandone l'accurato accostamento delle superfici, in tal modo, inoltre, la torcia risulta posizionata, rispetto alle lastre, alla corretta distanza richiesta in funzione della focalizzazione impostata.

I mezzi di rilevamento della pressione dell'elemento pressore 14 sui lembi 11 consentono di preimpostare i comandi del cilindro pneumatico 15 per impostame la spinta di accostamento dei lembi 11 , così da non deformarli per non lasciare testimoni di tale pressione.

Attivato l'elemento rotante 23, questo, tramite l’asta 22 imprime alla torcia laser 13, infulcrata a corpo 12 dallo supporto cardanico 21, un movimento conico.

Attivata la torcia laser l'elemento di emissione 16 definisce nei lembi 11 una traccia di saldatura 18 sostanzialmente circolare, a tutto vantaggio della resistenza strutturale del collegamento saldato, conferitagli dalla ridotta concentrazione locale delle tensioni che, a parità di sollecitazioni applicate, realizza un profilo di saldatura circolare, rispetto a profili con traccie diverse.

Terminata la saldatura di una zona tale operazione può essere ripetuta per definire più saldature di fissaggio dei lembi 11.

Si è in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti realizzando un dispositivo di saldatura laser, particolarmente per la saldatura di lembi sovrapposti di lastre metalliche, che non lascia testimoni, almeno sulla faccia, delle lastre saldate, opposta a quella penetrata dalla saldatura, e che non presenta difettosità di saldatura, operando con un laser su lembi efficacemente accostati.

Inoltre un dispositivo di saldatura laser, secondo il trovato consente di realizzare saldature che presentano una resistenza strutturale almeno pari alle saldature oggi note, e risulta strutturalmente semplice, di facile impiego e producibile con costi relativamente contenuti.

Un dispositivo di saldatura secondo il trovato, altresì, prevede la fecalizzazione del raggio emesso dalla torcia rispetto all'elemento pressore che, premuto sulle lastre da saldare, opera da distanziatore della torcia dalle lastre, così garantendo la corretta posizione di fecalizzazione della torcia rispetto alla superficie delle lastre da saldare.

Il trovato, così concepito, è 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.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare rintelligibilità 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

RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di saldatura laser, particolarmente per la saldatura di lembi (11) di lastre metalliche sovrapposte, comprendente un corpo (12) portante una torcia laser (13) di saldatura e caratterizzato dal fatto che detto corpo (12) comprende un elemento pressore (14) essendo previsti mezzi di pressione di detto elemento pressore (14) su di un lembo di detti lembi (11), per il combaciare reciproco di detti lembi (11) almeno in corrispondenza di una zona da saldare, detta torcia laser (13) prevedendo, in corrispondenza di detto elemento pressore (14), un elemento di emissione (16) di detto raggio laser per la proiezione di detto raggio laser su detti lembi (11) da saldare combacianti.
2) Dispositivo di saldatura laser, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di movimentazione (17) di detta torcia laser (13) rispetto a detto corpo (12), detta torcia laser (13) essendo supportata in modo mobile da detto corpo (12) ed essendo mobile da detti mezzi di movimentazione (17) contestualmente alla pressione di detto elemento pressore (14) su detti lembi (11) combacianti, per la definizione, in detti lembi (11), di una traccia di saldatura (18) corrispondente al movimento di detto elemento di emissione (16), rispetto a detti lembi (11).
3) Dispositivo di saldatura laser, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di rilevamento della pressione di spinta di detto elemento pressore (14) su detti lembi (11).
4) Dispositivo di saldatura laser, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo (12) è scatolare, allungato ed alloggiente, al suo interno, detta torcia laser (13), detto elemento pressore (14) essendo previsto in corrispondenza di una prima estremità di detto corpo (12) e presentando un foro (20) di passaggio per un raggio laser emesso da detta torcia laser (13), detta torcia laser (13) prevedendo detto elemento di emissione (16), orientato ad affacciarsi a detto foro (20), in corrispondenza di detto elemento pressore (14), per lemissione di un raggio laser verso l'esterno di detto corpo (12).
5) Dispositivo di saldatura laser, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo (12) prevede un supporto cardanico (21) per detta torcia laser (13), connettente detto corpo (12), in prossimità di detto elemento pressore (14), a detta torcia laser (13) in prossimità di detto elemento di emissione (16), detti mezzi di movimentazione (17) comprendendo un'asta (22) con un'estremità connessa a detta torcia laser (13) e l'altra estremità connessa, in modo eccentrico, ad un elemento rotante (23) motorizzato, per il movimento sostanzialmente conico di detta torcia laser (13), internamente a detto corpo (12), infulcrata a detto corpo (12) in corrispondenza di detto supporto cardanico (21).
6) Dispositivo di saldatura laser, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di iniezione di gas in detto elemento pressore (14), per il controllo dell'atmosfera di saldatura, detto elemento pressore (14) essendo sostanzialmente troncoconico, detto foro (20) sviluppantesi longitudinalmente ad esso , con un estremo connesso a detto corpo (12), in corrispondenza di detto elemento di emissione (16), all'altro estremo, premibile contro detti lembi (11) per il loro accostamento, prevedendo una pluralità di fori di sfiato (25) per detto gas.
7) Dispositivo di saldatura laser, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di regolazione della focalizzazione del raggio laser emesso da detta torcia laser (13).
8) Dispositivo di saldatura laser, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per quanto descritto ed illustrato nelle allegate tavole di disegni.