Cilindro de soldadura por puntos de bajo impacto utilizando un émbolo doble o sencillo.

Un cilindro de soldadura que comprende: un cilindro (18) que soporta una varilla (20) que dispone de las posiciones de inicio,

intermedia y de funcionamiento;

un ensamblaje de émbolo de retroceso (40) dispuesto en el cilindro (18) que separa el cilindro en una primera y una segunda cámara (52,54) y es móvil entre las posiciones de retroceso-retorno y retroceso- avance;

una pestaña de soldadura (64) dispuesta en el ensamblaje del émbolo de retroceso (40) y móvil entre las posiciones de soldadura - retorno y de soldadura - avance, manteniendo dicha pestaña de soldadura (64) la varilla (20), y separando una cavidad del ensamblaje del émbolo de retroceso (40) en las cámaras tercera y cuarta (68,70); las conexiones de retroceso-retorno (P4), soldadura- retorno (P2), retroceso-avance (P3) y soldadura - avance (P1) están presurizadas para proporcionar las correspondientes posiciones de retroceso-retorno, soldadura-retorno, retroceso-avance, soldadura-avance en las que la posición de inicio se corresponde a las posiciones de retroceso-retorno y soldadura-retorno con las conexiones no correspondientes (P3, P1) ventiladas y las cámaras segunda y cuarta (54,70) presurizadas, la posición intermedia corresponde a las posiciones de retroceso-avance y soldadura-retorno con las conexiones no correspondientes (P4, P1) ventiladas y las cámaras primera y cuarta (52,70) presurizadas, la posición de funcionamiento corresponde a las posiciones de retroceso-avance y soldadura-avance con las conexiones no correspondientes (P4, P2) ventiladas y las cámaras primera y tercera (52,68) presurizadas;

caracterizado porque la cámara cuarta (70) presurizada utilizando aire de soldadura-retorno (P2) actúa como cámara de amortiguación;

en la que una válvula de presión diferencial (78) está conectada de forma fluida a las conexiones de soldadura- retorno (P2) y retroceso-avance (P3) en al menos una de las posiciones intermedia y de funcionamiento en las que la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) se acciona entre las posiciones cerrada y abierta, estando la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) expuesta a la presión en la cámara de amortiguación (70) y a la presión de aire de retroceso-avance (P3); en el que la válvula de amortiguación de presión diferencial (78) se abrirá a medida que cae la presión en la cámara de amortiguación (70) conforme se vacía la cámara (70) y conforme aumenta la presión del aire de retroceso-avance (P3).

Cilindro de soldadura por puntos de bajo impacto utilizando un émbolo doble o sencillo

La invención se refiere a una pistola de soldadura utilizada en soldadura por puntos y, especialmente, la invención se refiere a un cilindro de soldadura de émbolo doble o sencillo para la pistola de soldadura que genera una fuerza de impacto reducida cuando la pistola de soldadura se acopla con la pieza con la que se trabaja para realizar una soldadura por puntos.

Una pistola de soldadura típica en soldadura por puntos incluye unos brazos en posición opuesta contando cada uno de ellos con un electrodo que aplica corriente a la pieza que se va a soldar para generar una pepita de soldadura, por ejemplo, entre dos láminas de metal. Los electrodos incluyen tapas soldables dúctiles normalmente fabricadas a partir de una aleación de cobre. La fuerza de impacto repetido entre las tapas soldables y la pieza deforma plásticamente las tapas soldables aumentando de esa forma el desgaste de dichas tapas soldables y reduciendo la vida útil, lo que aumenta el coste operativo.

La fuerza del impacto entre las tapas soldables y la pieza también genera una distorsión de dicha pieza lo que puede conllevar efectos perjudiciales en el proceso de soldado y en la calidad de la soldadura.

Diversos cilindros de soldadura del estado de la técnica anterior han intentado reducir la fuerza de impacto entre las tapas soldables y la pieza de trabajo para prolongar la vida de las tapas soldables y reducir la distorsión de la pieza. Un enfoque en la técnica anterior ha sido el de reducir el avance de los electrodos entre ellos reduciendo la velocidad del movimiento del cilindro neumático. Sin embargo, aunque este enfoque reduce la fuerza de impacto, también aumenta el tiempo cíclico de una soldadura por puntos lo que no es deseable. Otra desventaja es que normalmente cuanto mayor es la longitud del retroceso, más estrecha será la región con impacto reducido con relación al retroceso. Esto es problemático dado que los componentes internos del cilindro de soldadura deben personalizarse dependiendo de la aplicación. Un diseño del cilindro de soldadura más versátil podría proporcionar componentes comunes para una variedad más amplia de aplicaciones.

Otro enfoque en el estado de la técnica es la utilización de aparatos externos o componentes periféricos como válvulas, reguladores, reductores y/o interruptores eléctricos para controlar la presión, el tiempo y la tasa a la que se suministra el aire al cilindro neumático controlando de este modo la fuerza del impacto. Sin embargo, la adición de estos dispositivos externos puede ser difícil de integrar con las pistolas de soldadura existentes y también puede ser costoso ya que deben añadirse componentes adicionales al sistema de soldadura. Es conveniente utilizar los sistemas actuales de accionamiento neumático del sector para que el cilindro de soldadura de la invención pueda usarse con los dichos sistemas actuales. Por ejemplo, en cuatro sistemas de conexión de soldadura, las conexiones están presurizadas normalmente en parejas para conseguir las tres posiciones de retroceso del cilindro de soldadura.

Una de las conexiones en los sistemas del estado de la técnica anterior normalmente dispone de un tambor que se prolonga entre los extremos del cilindro. La conexión del tambor es una característica costosa puesto que requiere una pared tubular de dos piezas con un separador dispuesto entre ellas. Los múltiples componentes del tambor deben incorporar varias juntas. Como alternativa al uso del separador, la conexión puede soldarse a una pared tubular especial que requiere la fabricación posterior de la superficie interior del tambor. Además, el proceso de soldadura es difícil de controlar.

Por lo tanto, es necesario obtener un cilindro neumático que reduzca la fuerza de impacto entre las tapas soldables y la pieza sobre la que se trabaja pero que no requiera características de diseño costosas adicionales ni dispositivos externos y que aumente el tiempo cíclico.

US2003/0089684 divulga una pistola de soldadura modular con una varilla activadora de sección transversal rectangular para evitar la rotación no deseada de los brazos de soldadura. Se divulga una serie de brazos de soldadura para su uso en varias configuraciones de pistolas de soldadura. Se divulgan varios sistemas de impulso y activadores incluyendo poleas y cilindros neumáticos.

US2002/0117051 divulga una pistola de soldadura con un cilindro neumático mediante el que se conecta el cilindro a un mecanismo amortiguador. Se divulgan varios métodos de amortiguación de un cilindro de una pistola de soldadura que comprenden varias válvulas externas al cilindro de soldadura.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se describen los aspectos de la presente invención en las reivindicaciones independientes 1 a 16.

Se describen características preferidas pero no esenciales de la presente invención en las reivindicaciones dependientes.

La presente proporciona un cilindro de soldadura que cuenta con una disposición de émbolo doble o sencillo. El cilindro contiene un ensamblaje móvil con un émbolo de retroceso con dicho émbolo dispuesto dentro de dicho ensamblaje del émbolo de retroceso. El émbolo soporta una varilla que es móvil entre las posiciones de inicio, intermedia, de funcionamiento y de funcionamiento totalmente avanzado. La varilla se mueve rápidamente desde la posición de inicio a la posición intermedia. Sin embargo, la varilla se mueve más lentamente desde la posición intermedia a la posición de funcionamiento para reducir la fuerza del impacto. Una válvula de amortiguación soportada por el ensamblaje del émbolo de retroceso y una válvula de activación de la amortiguación soportada por un bloque frontal ayudan a aumentar la velocidad a la que la varilla se mueve desde la posición de trabajo a la posición avanzada de modo que la fuerza de soldadura aumenta rápidamente para minimizar incrementos en el tiempo cíclico.

Se proporciona una conexión de retorno de soldadura en el bloque frontal de modo que no es necesario que las conexiones de soldadura se dispongan en el tambor. Se presuriza una cámara de amortiguación utilizando el aire de soldadura-retorno. Se proporcionan muescas en el émbolo de retroceso para conectar fluidamente el aire de retroceso – avance a la válvula de amortiguación, que se transporta mediante una pestaña posterior en el ensamblaje del émbolo de retroceso.

La válvula de amortiguación incluye un pre-orificio para permitir que parte del aire de amortiguación salga de la cámara de amortiguación antes de alcanzar la posición intermedia, lo que permite que la varilla avance más suave y rápidamente. Una válvula de aislamiento se abre cuando se acopla a la válvula de activación durante el avance del ensamblaje del émbolo de retroceso. La válvula de activación también se abre en ese momento. Cuando la válvula de amortiguación y la válvula de activación de la amortiguación se mueven desde la posición cerrada a la posición abierta, la tasa de flujo de fluido a través del ensamblaje del émbolo de retroceso aumenta al igual que la tasa a la que el émbolo se mueve dentro del ensamblaje del émbolo de retroceso.

La válvula de amortiguación es una válvula de presión diferencial que se expone a la presión dentro de la cámara de amortiguación y a la presión del aire de retroceso-avance. A medida que desciende la presión en la cámara de amortiguación y conforme se vacía la cámara y la presión de aire de retroceso-avance aumenta, la válvula de amortiguación se abre. La válvula de amortiguación abierta permite que la cámara de amortiguación se vacíe más rápidamente de modo que la fuerza de soldadura puede incrementarse rápidamente.

Se proporciona una segunda cámara de amortiguación entre el ensamblaje del émbolo de retroceso y el bloque frontal para suavizar el acoplamiento entre el ensamblaje del émbolo de retroceso y el bloque frontal. Se crea una cámara sellada entre la pestaña posterior y el bloque frontal a medida que el ensamblaje del émbolo de retroceso se aproxima a dicho bloque frontal. Un canal conecta fluidamente la segunda cámara de amortiguación y la conexión de retroceso –retorno que está ventilada para proporcionar una atmósfera en esta posición del cilindro.

Por lo tanto, la presente invención proporciona un cilindro neumático que reduce la fuerza del impacto inicial entre las tapas soldables y la pieza sobre la que se trabaja pero que no requiere dispositivos externos y costosos y aumenta el tiempo cíclico.

Estas y otras características de la presente invención pueden comprenderse mejor a partir de la siguiente especificación... [Seguir leyendo]

1. Un cilindro de soldadura que comprende:

un cilindro (18) que soporta una varilla (20) que dispone de las posiciones de inicio, intermedia y de funcionamiento; un ensamblaje de émbolo de retroceso (40) dispuesto en el cilindro (18) que separa el cilindro en una primera y una segunda cámara (52, 54) y es móvil entre las posiciones de retroceso-retorno y retrocesoavance; una pestaña de soldadura (64) dispuesta en el ensamblaje del émbolo de retroceso (40) y móvil entre las posiciones de soldadura - retorno y de soldadura - avance, manteniendo dicha pestaña de soldadura (64) la varilla (20) , y separando una cavidad del ensamblaje del émbolo de retroceso (40) en las cámaras tercera y cuarta (68, 70) ; las conexiones de retroceso-retorno (P4) , soldadura- retorno (P2) , retroceso-avance (P3) y soldadura avance (P1) están presurizadas para proporcionar las correspondientes posiciones de retroceso-retorno,

soldadura-retorno, retroceso-avance, soldadura-avance en las que la posición de inicio se corresponde a las posiciones de retroceso-retorno y soldadura-retorno con las conexiones no correspondientes (P3, P1) ventiladas y las cámaras segunda y cuarta (54, 70) presurizadas, la posición intermedia corresponde a las posiciones de retroceso-avance y soldadura-retorno con las conexiones no correspondientes (P4, P1) ventiladas y las cámaras primera y cuarta (52, 70) presurizadas, la posición de funcionamiento corresponde a las posiciones de retroceso-avance y soldadura-avance con las conexiones no correspondientes (P4, P2) ventiladas y las cámaras primera y tercera (52, 68) presurizadas; caracterizado porque la cámara cuarta (70) presurizada utilizando aire de soldadura-retorno (P2) actúa como cámara de amortiguación; en la que una válvula de presión diferencial (78) está conectada de forma fluida a las conexiones de soldadura

retorno (P2) y retroceso-avance (P3) en al menos una de las posiciones intermedia y de funcionamiento en las que la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) se acciona entre las posiciones cerrada y abierta, estando la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) expuesta a la presión en la cámara de amortiguación (70) y a la presión de aire de retroceso-avance (P3) ; en el que la válvula de amortiguación de presión diferencial (78) se abrirá a medida que cae la presión en la cámara de amortiguación (70) conforme se vacía la cámara (70) y conforme aumenta la presión del aire de retrocesoavance (P3) .

2. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 1 en el que el cilindro (18) incluye un tambor

(34) mantenido entre un bloque frontal (28) y una tapa terminal (32) y en el que el ensamblaje del émbolo de retroceso (40) e incluye un segundo tambor (46) dispuesto entre las pestañas delantera (42) y la posterior (44) , estando la pestaña de soldadura (64) entre las pestañas delantera (42) y posterior (44) dentro del segundo tambor (46) y del espacio anular (77) entre los tambores (34, 46) .

3. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 2 en el que la pestaña delantera (42) incluye 40 una ranura (75) y la pestaña posterior (44) incluye un canal (74) , estando el espacio anular (77) , la ranura (75) y el canal (74) en comunicación fluida con la conexión de retroceso-avance (P3) .

4. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 3 en el que se incorpora una junta (76) entre la pestaña posterior (44) y el tambor (34) .

5. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 3 en el que el canal (74) proporciona un fluido presurizado a la válvula de presión diferencial (78) en la posición de funcionamiento para mover la válvula de presión diferencial (78) hasta la posición de apertura.

6. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 5 en el que un resorte (84) colabora con la válvula de presión diferencial (78) para oponerse al movimiento desde la posición cerrada a la posición abierta.

7. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 5 en el que la cámara de amortiguación (70)

entre las pestañas de soldadura (64) y la posterior (44) se vacía a una primera velocidad antes de alcanzar la posición intermedia y a una segunda velocidad en la posición de funcionamiento, siendo la segunda velocidad mayor que la primera.

8. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 1 en el que la válvula de amortiguación de la 60 presión diferencial (78) es soportada por el ensamblaje del émbolo de retroceso (40) y la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) colabora con una válvula de activación de la amortiguación (98) soportada por un bloque frontal (28) para aumentar la velocidad a la que la varilla (20) se mueve desde la posición de funcionamiento a la posición avanzada de modo que la fuerza de soldadura aumenta rápidamente para minimizar los incrementos en la duración del tiempo cíclico.

9. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 8 en el que una válvula de aislamiento (80) se abre cuando se acopla la válvula de activación de la amortiguación (98) durante el avance del ensamblaje del émbolo de retroceso (40) .

10. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 9 en el que la válvula de activación de la amortiguación (98) en la posición de apertura se conecta de forma fluida con la conexión de soldadura10 retorno (P2) a la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) .

11. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 10 en el que el aislante (80) se dispone de forma concéntrica con la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) .

12. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicaciones 10 u 11 en el que el aislante (80) es empujado por un resorte (81) hasta la posición cerrada, manteniendo el aislante (80) la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) en posición cerrada cuando el aislante (80) está en posición cerrada.

13. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 12 en el que la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) incluye un agujero (115) , estando el agujero (115) conectado de forma fluida a la cámara de amortiguación (70) con el aislante (80) en posición abierta y la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) en posición cerrada, en el que la cámara de amortiguación (70) se vacía a través del agujero (115) cuando la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) está en la posición cerrada.

14. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 13 en el que la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) se mueve desde la posición cerrada hasta la posición abierta y contra el aislante (80) cuando en está en posición abierta para proporcionar una apertura anular (124) entre la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) y una pestaña posterior (44) del ensamblaje del émbolo de retroceso (40) , vaciándose la cámara de amortiguación (70) a través de la apertura anular (124) con la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) en posición abierta.

15. El cilindro de soldadura de conformidad con la reivindicación 1 en el que el cilindro (18) incluye una válvula de activación (98) , acoplando un aislante (80) con la válvula de activación (98) en la posición retroceso – avance para abrir la válvula de activación (98) , estando conectada de forma fluida la válvula de activación (98) con una conexión de presión (P2) a la válvula de amortiguación de la presión diferencial (78) .

16. Un método de soldadura mediante el desplazamiento del cilindro de soldadura de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-15 desde una posición de soldadura de retroceso a una posición de soldadura ampliada, comprendiendo el método los siguientes pasos:

a. llenado de una cámara de amortiguación (70) en un cilindro de soldadura (18) que se opone al desplazamiento desde la posición de soldadura retraída a la posición de soldadura ampliada;

b. vaciado de fluido de la cámara de amortiguación (70) a través de un pre-orificio (73) en el cilindro de soldadura (18) mientras que una válvula de presión diferencial (78) del cilindro de soldadura (18) está en posición cerrada, estando la válvula de presión diferencial (78) conectada de forma fluida a las conexiones de soldadura-retorno (P2) y retroceso-avance (P3) en al menos una de las posiciones de entre la posición intermedia y la de funcionamiento;

c. apertura de una válvula de aislamiento (80) en el cilindro de soldadura (18) mientras que la válvula de presión diferencial (78) está en posición cerrada para crear un canal (72) y vaciado del fluido de la cámara de amortiguación (70) a través del canal (72) ; y

d. apertura de la válvula de presión diferencial (78) para vaciar rápidamente el fluido de la cámara de amortiguación (70) .

17. El método de conformidad con la reivindicación 16 en el que dicho método incluye el movimiento entre las posiciones de inicio, intermedia y de funcionamiento.

18. El método de conformidad con la reivindicación 16 en el que el paso a) incluye la conexión fluida de la

conexión de soldadura-retorno (P2) con la cámara de amortiguación (70) mediante la apertura de la válvula de activación (98) .

19. El método de conformidad con la reivindicación 18 en el que el paso a) incluye el acoplamiento de la válvula de activación (98) con la válvula de aislamiento (80) para abrir la válvula de activación (98) .

20. El método de conformidad con la reivindicación 16 en el que el paso d) se realiza aumentando la presión de retroceso-avance durante el vaciado de la cámara de amortiguación (70) .

21. El método de conformidad con la reivindicación 16 en el que la válvula de presión diferencial (78) y las válvulas de aislamiento (80) son accionadas mediante un resorte hasta la posición cerrada antes del paso b) .