Sistema de soldeo de tiras de metal y proceso de soldeo de las mismas.

Sistema de soldeo de tiras de metal a lo largo de un plano de alimentación de dichas tiras que define un ejelongitudinal (X),

que comprende:

- una máquina operativa (15) provista con un cabezal láser (16) configurado para llevar a cabo, en una primeraposición de corte (13), tanto operaciones de corte para cortar una porción de cola de una primera tira (11) y unaporción de cabeza de una segunda tira (10) como operaciones de soldeo para soldar la cola de la primera tira(11) y la cabeza de la segunda tira (10), obteniendo de ese modo una tira soldada,

- unos primeros medios de colocación (5', 4', 9) configurados para colocar la cola de la primera tira (11) en unaprimera posición de corte a lo largo de dicho plano de alimentación;

- unos segundos medios de colocación (5, 4, 8) configurados para colocar la cabeza de la segunda tira (10) endicha primera posición de corte,

caracterizado por que dicha máquina operativa es un robot (15) configurado para trasladar dicho cabezal láser (16)desde dicha primera posición de corte hasta una segunda posición de corte (14) a lo largo de dicho eje longitudinal(X) para llevar a cabo un ranurado lateral mediante dicho cabezal láser (16) en la zona de conexión (12) de la tirasoldada cuando dicha tira soldada alcanza dicha segunda posición de corte.

Sistema de soldeo de tiras de metal y proceso de soldeo de las mismas

Campo de la invención [0001] La presente invención se refiere a un sistema de soldeo de tiras de metal de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, y a un proceso de soldeo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 12, en particular para su uso en sistemas de producción de tiras de metal o en diferentes líneas de tratamiento de dichas tiras.

Estado de la técnica

En las líneas de tratamiento para la producción en frío de las tiras revestidas y/o desnudas, la tira debe pasar a través, de una forma sin discontinuidades, con el fin de evitar que se produzcan tiras rechazadas, tras detener la 15 tira en la sección de tratamiento.

Las secuencias de un proceso para unir dos tiras sucesivas a lo largo de una línea de tratamiento, que se denomina en lo sucesivo en el presente documento “proceso de soldeo” (debido a que el uso de las máquinas de remachado mecánico está restringido a unas pocas aplicaciones, principalmente para líneas de pintado) son:

- pasar la cola de una primera tira; -cortar el canto de la unión para la cola de la primera tira para preparar la misma; -fijar la cola por medio de unos tornillos de banco; -alimentar la cabeza de una segunda tira;

-cortar el canto de la unión para la cabeza de la segunda tira para preparar la misma; -fijar la cabeza por medio de unos tornillos de banco; -aproximar los dos bordes o cantos que van a soldarse; -soldar dichos cantos; -punzonar para reconocer el paso de soldeo; -abrir los tornillos de banco; -transferir la unión soldada a la máquina de ranurado lateral; -ranurar en sentido lateral la unión soldada; -aplicar tracción a una tira soldada y comenzar un nuevo ciclo de soldeo.

La etapa de corte para preparar los cantos que van a soldarse se lleva a cabo por medio de unas cizallas mecánicas. Debido al proceso de corte y desgarro de las cizallas mecánicas, la parte cortada presenta anomalías geométricas, tal como rebabas y desviación con respecto a la perpendicular, y la posible flexión del extremo cortado.

Estos aspectos afectan de forma negativa a la calidad de la unión soldada y comprometen el agarre durante el paso y el tratamiento en las líneas de laminado y procesamiento.

La unión debe permitir pasar de forma segura a través de la línea de tratamiento debido a que, en caso de rotura, además del rechazo del material presente en la sección de procesamiento, existen problemas en relación con la conservación de la funcionalidad del sistema y pueden tener lugar implicaciones en la seguridad para los 45 operarios del sistema.

Además, la rotura de la unión soldada detiene la actividad de producción durante el tiempo necesario para restaurar las condiciones de funcionamiento, generando de ese modo un perjuicio económico considerable para el gestor del sistema de producción.

El proceso de soldeo/ unión debe ser también flexible para permitir que se conecten unas tiras de espesor y anchura diferentes. El tiempo de fabricación de la unión es muy importante debido a que, con el fin de evitar que el proceso se detenga, se disponen unos sistemas de almacenamiento intermedio entre la sección de entrada (en la que se conectan las tiras) y el proceso. El tamaño de estos sistemas de almacenamiento intermedio y el coste de 55 inversión correspondiente están relacionados con la velocidad de proceso y con el tiempo muerto que tiene lugar en la sección de entrada.

Por estas razones, evitar la reelaboración de las uniones es muy importante debido a que, además de ser indicativo de un mal sistema de soldeo, esto ralentiza la producción e implica unos costes de fabricación más elevados.

Para tiras soldadas de diferente anchura, con el fin de evitar que queden atrapadas a la vez que se pasan a lo largo de la línea de tratamiento, en especial cuando se pasan desde una porción de tira estrecha hasta una porción de tira ancha, se crea una unión gradual entre las dos porciones soldadas de la tira usando una máquina de 65 corte apropiada, que se conoce como máquina de ranurado lateral o máquina recortadora de cantos.

El soldeo de tiras, a saber, el soldeo de la cola de una bobina previa a una cabeza de una bobina próxima, se lleva a cabo por medio de diversos procesos tales como:

- soldeo por resistencia con roldanas de soldeo; 5 -soldeo con antorchas de soldeo de MIG/TIG; -soldeo por láser.

El último proceso se ha desarrollado a lo largo de los últimos veinte años y ha sustituido a los otros procesos de unión, debido a que es un proceso fiable que no se ve muy influenciado por los efectos negativos en relación con la química de las tiras de acero que van a soldarse.

Las máquinas de soldeo incluyen un sistema de centrado y de guiado para la tira de entrada, unos tornillos de banco de fijación de cabeza de entrada, unos tornillos de banco de fijación de cola de salida, un sistema de centrado y de guiado para la tira de salida, un sistema de corte mecánico para cortar la cabeza y cola de las tiras, un sistema de soldeo.

El sistema de soldeo puede implementarse mediante el uso de los diversos procesos que se describen anteriormente. Un sistema de soldeo por láser se considera a continuación.

En las primeras aplicaciones de proceso de soldeo por láser, las máquinas de soldeo por láser se instalaban sobre unas máquinas de soldeo por resistencia. El cabezal láser se movía a lo largo de un eje y transversal a la dirección de desplazamiento x de la tira y, posiblemente, a lo largo del eje z, vertical y ortogonal a la línea de paso.

Una máquina de soldeo de tal tipo se describe en la patente JP11285876. La criticidad de una solución de este tipo está relacionada con el proceso de corte mecánico que, debido a su naturaleza, no puede suministrar unos bordes libres de defectos geométricos, tal como rebabas o desviaciones con respecto a la perpendicular.

Las tecnologías para usar el láser también para cortar y para preparar los cantos que van a soldarse se desarrollaron posteriormente. El desarrollo tecnológico condujo a la fabricación de unas máquinas combinadas capaces de unos procesos tanto de corte como de soldeo con unas lentes apropiadas. Unos bordes perfectamente regulares sin defectos de geometría pueden obtenerse por medio de un corte por láser controlado de forma apropiada.

Se han diseñado unas máquinas capaces de combinar tanto el recorte de bordes como el soldeo de los mismos usando un láser para la implementación de máquinas de soldeo para una línea de procesamiento de tiras de acero, tal como se describe en la patente JP20077313511. Tanto el cabezal de corte como el cabezal de soldeo se mueven a lo largo del eje y, transversal a la dirección de desplazamiento x de la tira, y a lo largo del eje z, vertical y ortogonal a la línea de paso.

El uso de estas máquinas de forma desventajosa implica la necesidad de continuar el uso de sistemas de recorte de cantos mecánico para los cantos de soldeo, con una carga evidente de costes de inversión y de tiempo.

Por lo tanto, se percibe la necesidad de fabricar un sistema de soldeo para tiras de metal que permite superar los inconvenientes que se mencionan anteriormente.

Sumario de la invención [0021] Un objeto principal de la presente invención es la provisión de un sistema de soldeo para tiras de metal que comprende un sistema de corte y de soldeo por láser capaz de moverse sobre tres ejes x, y y z y de llevar a cabo no solo unas operaciones de corte para preparar los cantos y las operaciones de soldeo, sino incluso las operaciones de ranurado lateral o recorte de cantos de la unión soldada, sin la necesidad de sistemas mecánicos específicos, con un ahorro considerable de costes y tiempos de inversión.

Otro objeto de la invención es la provisión de un sistema flexible capaz de cubrir una amplia gama de 55 productos en términos de tamaño y de características físico-químicas.

Un objeto adicional de la presente invención es la provisión de un proceso de soldeo correspondiente que sea rápido y preciso al mismo tiempo, reduciendo de ese modo los costes de producción a la vez que se garantiza una calidad de soldeo de tiras alta.

La presente invención propone, por lo tanto, conseguir los objetos que se analizan anteriormente mediante la provisión de un sistema de soldeo de tiras de metal a lo largo de un plano de alimentación de dichas tiras, de acuerdo con la reivindicación 1.

El cabezal láser se monta de forma ventajosa en un brazo de dicho robot, adecuado para trasladarse a lo largo de dicho eje longitudinal X, a lo largo de un primer eje Y ortogonal al eje... [Seguir leyendo]

1. Sistema de soldeo de tiras de metal a lo largo de un plano de alimentación de dichas tiras que define un eje longitudinal (X) , que comprende:

- una máquina operativa (15) provista con un cabezal láser (16) configurado para llevar a cabo, en una primera posición de corte (13) , tanto operaciones de corte para cortar una porción de cola de una primera tira (11) y una porción de cabeza de una segunda tira (10) como operaciones de soldeo para soldar la cola de la primera tira (11) y la cabeza de la segunda tira (10) , obteniendo de ese modo una tira soldada,

-unos primeros medios de colocación (5’, 4’, 9) configurados para colocar la cola de la primera tira (11) en una primera posición de corte a lo largo de dicho plano de alimentación; -unos segundos medios de colocación (5, 4, 8) configurados para colocar la cabeza de la segunda tira (10) en dicha primera posición de corte,

caracterizado por que dicha máquina operativa es un robot (15) configurado para trasladar dicho cabezal láser (16) desde dicha primera posición de corte hasta una segunda posición de corte (14) a lo largo de dicho eje longitudinal

(X) para llevar a cabo un ranurado lateral mediante dicho cabezal láser (16) en la zona de conexión (12) de la tira soldada cuando dicha tira soldada alcanza dicha segunda posición de corte.

2. Sistema de soldeo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho cabezal láser (16) está montado en un brazo (17) de dicho robot (15) , capaz de trasladarse a lo largo del eje longitudinal (X) , a lo largo de un primer eje (Y) ortogonal al eje longitudinal (X) y que se encuentra sobre dicho plano de alimentación, y a lo largo de un segundo eje (Z) ortogonal al eje longitudinal (X) y al plano de alimentación.

3. Sistema de soldeo de acuerdo con la reivindicación 2, en el que se proporcionan unos medios de detección para detectar la posición del plano de simetría horizontal, respectivamente, de la cola de la primera tira (11) y de la cabeza de la segunda tira (10) con respecto al plano de alimentación, y para detectar la posición del plano de simetría vertical, respectivamente, de la cola de la primera tira (11) y de la cabeza de la segunda tira (10) .

4. Sistema de soldeo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dichos primeros medios de colocación (5’, 4’, 9) comprenden una primera pareja de rodillos motorizados (5’) , unas primeras guías de centrado (4’) y unos primeros medios de fijación (9) de la cola de la primera tira (11) .

5. Sistema de soldeo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dichos segundos medios de colocación (5, 4, 8)

comprenden una segunda pareja de rodillos motorizados (5) , unas segundas guías de centrado (4) y unos segundos medios de fijación (8) de la cabeza de la segunda tira (10) .

6. Sistema de soldeo de acuerdo con la reivindicación 5, en el que se proporcionan unos medios de movimiento para mover los medios de fijación primeros y/o segundos (9, 8) , controlados por dichos medios de detección y adaptados para permitir una traslación de dichos medios de fijación a lo largo del primer eje (Y) para alinear los planos de simetría verticales de la primera (11) y la segunda tira (10) y/o para permitir una traslación de dichos medios de fijación a lo largo del segundo eje (Z) para alinear los planos de simetría horizontales de la primera (11) y la segunda tira (10) con dicho plano de alimentación.

7. Sistema de soldeo de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dichos medios de movimiento pueden trasladar los medios de fijación primeros (9) y/o segundos (8) a lo largo del eje longitudinal (X) para separar de forma adecuada la cola de la primera tira (11) y la cabeza de la segunda tira (10) con respecto a unos parámetros de soldeo predeterminados.

8. Sistema de soldeo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que unos generadores de bucles (6, 6’) se proporcionan para elevar respectivamente la primera (11) y la segunda tira (10) con respecto a dicho plano de alimentación en la etapa de colocación de dicha cabeza y dicha cola de las tiras en la primera posición de corte.

9. Sistema de soldeo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se proporciona una pareja de rodillos de aplanamiento, los cuales pueden moverse de forma solidaria con el cabezal láser (16) , adaptados para laminar la zona de conexión (12) de la tira soldada.

10. Sistema de soldeo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se proporcionan 60 unos medios de control para controlar el movimiento del cabezal láser (16) .

11. Sistema de soldeo de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dichos medios de control comprenden unos encóders que se conectan directamente a unos motores eléctricos que controlan el movimiento de un brazo (17) del robot (15) a lo largo del eje longitudinal (X) , el primer eje (Y) y el segundo eje (Z) .

12. Proceso de soldeo de tiras de metal a lo largo de un plano de alimentación de dichas tiras, que define un eje longitudinal (X) , que puede llevarse a cabo por medio de un sistema de soldeo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes etapas:

-colocar la cola de una primera tira (11) en una primera posición de corte a lo largo de dicho plano de alimentación por medio de unos primeros medios de colocación (5’, 4’, 9) ; -colocar la cabeza de una segunda tira (10) en dicha primera posición de corte por medio de unos segundos medios de colocación (5, 4, 8) ; -cortar una porción de cola de la primera tira (11) y una porción de cabeza de la segunda tira (10) en dicha primera posición de corte por medio de un cabezal láser (16) de una máquina operativa (15) ; -soldar la cola de la primera tira (11) y la cabeza de la segunda tira (10) en dicha primera posición de corte por medio de dicho cabezal láser (16) con el fin de obtener una tira soldada,

caracterizado por las siguientes etapas:

- alimentar la tira soldada de tal modo que la zona de conexión (12) de dicha tira soldada se mueve desde dicha primera posición de corte (13) hasta una segunda posición de corte (14) a lo largo de dicho plano de alimentación; -trasladar el cabezal láser (16) a lo largo de dicho eje longitudinal (X) desde dicha primera posición de corte (13) hasta dicha segunda posición de corte (14) ; -ranurar en sentido lateral la tira soldada en los extremos de la zona de conexión (12) por medio del cabezal láser (16) en dicha segunda posición de corte (14) .

13. Proceso de soldeo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que, antes de llevar a cabo la etapa de soldeo, se proporciona una detección de la posición del plano de simetría horizontal, respectivamente, de la cola de la primera tira (11) y de la cabeza de la segunda tira (10) con respecto al plano de alimentación, y una detección de la posición del plano de simetría vertical, respectivamente, de la cola de la primera tira (11) y de la cabeza de la segunda tira (10) , por medio de unos medios de detección.

14. Proceso de soldeo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que, antes de llevar a cabo la etapa de soldeo, se proporciona el movimiento de los medios de fijación primeros y/o segundos (9, 8) , respectivamente, de la cola de la primera tira (11) y de la cabeza de la segunda tira (10) por medio de unos medios de movimiento controlados por dichos medios de detección con el fin de trasladar dichos medios de fijación a lo largo de un primer eje (Y) , ortogonal al eje longitudinal (X) y que se encuentra sobre dicho plano de alimentación, para alinear los planos de simetría verticales de la primera (11) y de la segunda tira (10) y/o con el fin de trasladar dichos medios de fijación a lo largo de un segundo eje (Z) , ortogonal al eje longitudinal (X) y al plano de alimentación, para alinear los planos de simetría horizontales de la primera (11) y de la segunda tira (10) con dicho plano de alimentación.

15. Proceso de soldeo de acuerdo con la reivindicación 14, en el que, antes de la etapa de soldeo, los primeros (9)

y/o los segundos (8) medios de fijación se trasladan a lo largo del eje longitudinal (X) por medio de dichos medios de movimiento, para separar de forma adecuada la cola de la primera tira (11) y la cabeza de la segunda tira (10) de acuerdo con unos parámetros de soldeo predeterminados.