Herramienta de soldeo por fricción autosujetante.

Herramienta de soldeo por fricción (1) autosujetante con una clavija (3) que presenta un extremos de acoplamiento (9) y un extremo de contacto (11) opuesto al extremo de acoplamiento (9) y que está previsto para realizar un movimiento rotativo sobre su eje longitudinal (7) que se extiende entre el extremo de acoplamiento (9) y el extremo de contacto (11) y,

en este caso, contactar con su extremo de contacto (11) la superficie de una disposición de piezas, y con un dispositivo de apriete (5) que rodea la clavija (3), móvil a lo largo del eje longitudinal (7) de la clavija (3) y previsto para ejercer presión sobre la superficie de la disposición de piezas.

presentando el dispositivo de apriete (5) un contrasoporte (21),

presentando el dispositivo de apriete (5) un elemento pisador (27) que rodea la clavija (3) dispuesta en el lado del contrasoporte (21) de cara al extremo de contacto (11), con una superficie de contacto (33) prevista para el contacto con la disposición de piezas, y

estando montado entre el elemento pisador (27) y el contrasoporte (21) un elemento elástico (37), de manera que el elemento pisador (27) está montado en la clavija (3) desplazable elásticamente a lo largo del eje longitudinal (7) de la clavija (3),

caracterizado porque

el contrasoporte (21) es giratorio libremente entre el extremo de acoplamiento (9) y el extremo de contacto (11) sobre el eje longitudinal (7) de la clavija (3) y en el sentido del eje longitudinal (7) inamovible en términos de desplazamiento en la clavija (3), y porque la clavija (3) presenta en su extremo de acoplamiento (9) una sección de acoplamiento (13) para el acoplamiento removible, fijo en términos de rotación, a un dispositivo de accionamiento de una máquina herramienta.

Herramienta de soldeo por fricción autosujetante

La presente invención se refiere a una herramienta de soldeo por fricción autosujetante con una clavija que presenta un extremos de acoplamiento y un extremo de contacto opuesto al extremo de acoplamiento y que está previsto para realizar un movimiento rotativo sobre su eje longitudinal que se extiende entre el extremo de acoplamiento y el extremo de engrane y, en este caso, contactar con su extremo de contacto con la superficie de una disposición de piezas, y con un dispositivo de apriete que rodea la clavija, móvil a lo largo del eje longitudinal de la clavija y previsto para ejercer presión sobre la superficie de la disposición de piezas.

Por lo general, en el soldeo por fricción se mueven, una respecto de la otra, dos piezas en contacto mutuo, con lo cual se produce mediante la fricción generada un calentamiento y plastificación del material de las piezas en el sector de la fricción. Si ahora las dos piezas son puestas en contacto y apretadas, el material plastificado de las dos piezas se une en el sector de contacto. Las ventajas del soldeo por fricción son, ante todo, que es posible unir entre sí una pluralidad de diferentes materiales y que el sector de las piezas que es influenciado por el proceso de soldeo es, relativamente, pequeño y está expuesto a temperaturas comparativamente bajas.

Partiendo de este principio básico se han desarrollado modificaciones del soldeo por fricción. Por ejemplo, en el soldeo por fricción y agitación se produce energía de fricción mediante una herramienta rotativa resistente al desgaste que se mueve a lo largo o en la proximidad de la superficie de contacto de dos piezas a unir, con lo cual es plastificado el material a lo largo o en proximidad del recorrido de la herramienta, lo que por su parte permite la unión de ambas piezas en dicho sector.

Según el estado actual de la técnica, por ejemplo el del documento WO 01/28732 A1, se conoce un dispositivo de soldeo por fricción que presenta una clavija, accionada rotativamente, girando sobre su eje longitudinal con un extremo de acoplamiento y un extremo de contacto opuesto al extremo de acoplamiento, estando el extremo de acoplamiento unido firmemente a la salida del dispositivo de soldeo por fricción y el extremo de contacto previsto para contactar la superficie de dos piezas en contacto entre sí y penetrar en su material. De este documento se conoce, además, disponer en el dispositivo de soldeo por fricción un dispositivo de apriete que rodea la clavija y puede ser movido a lo largo del eje longitudinal de la clavija respecto de la misma, para ejercer presión sobre las piezas. El dispositivo de apriete está colocado en el bastidor del dispositivo de soldeo por fricción y, por lo tanto, puede ser movido independientemente de la clavija.

Sin embargo, la desventaja de un dispositivo de soldeo por fricción según el estado actual de la técnica es que el mismo no puede ser usado de otro modo, por ejemplo como máquina herramienta para taladrar o fresar, porque al menos el dispositivo de apriete es componente fijo de la máquina herramienta y no puede ser removido de la misma. Por otro lado, el dispositivo de apriete es imprescindible porque, de otra manera, las piezas se desplazarían recíprocamente durante el proceso de soldeo y se podrían formar fisuras no deseadas.

Por el documento US 2006/0169741 A1, base del preámbulo de la reivindicación 1, se conoce una máquina de soldeo por fricción con un husillo dispuesto accionado giratoriamente en la carcasa de husillo que, por su parte, está atornillado a la carcasa restante de la máquina de soldeo por fricción. En su extremo libre, el husillo presenta un alojamiento de herramienta en el que se aloja la herramienta de soldeo por fricción. La herramienta de moldeo por fricción presenta, en su extremo de espaldas al husillo, una clavija de soldeo cuya cara inferior, para la conformación de una unión de soldeo por puntos en una pieza, engrana con la superficie exterior de la herramienta, rotando el husillo y con el husillo la herramienta de soldeo por fricción. Para el apriete de la herramienta durante la conformación de la unión de soldeo por puntos, la máquina de soldeo por fricción presenta un dispositivo de apriete. El dispositivo de apriete presenta un elemento pisador que rodea la herramienta de soldeo por fricción y presenta un dispositivo de apriete mediante el cual puede ejercer presión sobre la superficie exterior de la herramienta. En un contrasoporte de la carcasa de husillo, el elemento pisador está soportado respecto de la herramienta de soldeo por fricción, desplazable longitudinalmente a lo largo del eje de rotación del husillo, mediante elementos elásticos.

Por lo tanto, partiendo del estado actual de la técnica, el objetivo de la presente invención es poner a disposición una herramienta de soldeo por fricción que presente un dispositivo de apriete y que pueda ser acoplada a una máquina herramienta con un dispositivo de salida accionado giratoriamente o bien sustituir sencilla y cómodamente en una pluralidad de máquinas herramientas. Dicho objetivo se consigue porque el dispositivo de apriete presenta un contrasoporte fijado entre el extremo de acoplamiento y el extremo de contacto, giratorio libremente sobre el eje longitudinal de la clavija y en el sentido del eje longitudinal inamovible en términos de desplazamiento, porque el dispositivo de apriete presenta un elemento pisador que rodea la clavija, dispuesto en el lado del contrasoporte de cara al extremo de contacto, con una superficie de contacto prevista para el contacto con la disposición de piezas, porque entre el elemento pisador y el contrasoporte se ha previsto un elemento elástico, de manera que el elemento pisador está montado desplazable elásticamente en la clavija a lo largo del eje longitudinal de la clavija y porque la clavija presenta en su extremo de acoplamiento una sección de acoplamiento para el acoplamiento removible, fijo en

términos de rotación, a un árbol de salida de una máquina herramienta.

De esta manera se pone a disposición una herramienta de soldeo por fricción cuyo dispositivo de apriete se fija exclusivamente a la clavija y es soportado elásticamente, de manera que la clavija y el dispositivo de apriete puede ser considerado como un sistema común que puede ser conectado mediante el acoplamiento sencillo de la sección de acoplamiento de la clavija al árbol de salida de diferentes máquinas herramienta o bien ser accionado por diferentes máquinas herramienta.

Relacionado con ello, en el sentido de la presente invención debe entenderse como elemento elástico, en general, un elemento deformable que opone una fuerza a la deformación en el sentido del eje longitudinal, no siendo necesario que la relación entre la deformación y la fuerza deba ser lineal. De este modo, el elemento elástico no es necesario que esté conformado como resorte helicoidal o similar.

En la operación de la herramienta de soldeo por fricción para producir una unión soldada, el extremo de acoplamiento de la clavija es sujetado en el mandril de una máquina de taladrar o fresar convencional o en un mandril en el árbol de salida de un robot convencional. A continuación, el árbol de salida o el dispositivo de salida correspondiente son movidos de tal manera que, primeramente, la superficie de contacto del elemento pisador contacta la superficie de la disposición de piezas de las piezas a unir.

A continuación, la clavija puesta en rotación y movido hacia la superficie de la disposición de piezas con lo cual es pretensado el elemento elástico dispuesto entre el contrasoporte y el elemento pisador. Por su parte, la fuerza de pretensión del elemento elástico es transmitida por medio del elemento pisador a la superficie de la disposición de piezas, con lo cual las diferentes piezas de la disposición de piezas son apretadas entre sí y no pueden desplazarse cuando la clavija contacta las piezas en un movimiento adicional hacia la superficie.

Según la invención, el contacto con la superficie de la disposición de piezas es tanto la fricción de la clavija sobre la superficie de las piezas como también la penetración de la clavija en el material de las piezas debajo de su superficie.

Además, en el sentido de la presente invención se entiende como disposición de piezas una o más piezas. En este caso, entre otros, dos de las múltiples piezas pueden estar en contacto entre sí de tal manera que solapen en parte, con lo cual la clavija de la herramienta de soldeo por fricción fricciona en la superficie de la pieza superior orientada hacia la pieza o penetra la superficie y, de esta manera, plastifica al menos parcialmente el sector subyacente de las piezas. En este caso, la superficie... [Seguir leyendo]

1. Herramienta de soldeo por fricción (1) autosujetante con una clavija (3) que presenta un extremos de acoplamiento (9) y un extremo de contacto (11) opuesto al extremo de acoplamiento (9) y que está previsto para realizar un movimiento rotativo sobre su eje longitudinal (7) que se extiende entre el extremo de acoplamiento (9) y el extremo de contacto (11) y, en este caso, contactar con su extremo de contacto (11) la superficie de una disposición de piezas, y con un dispositivo de apriete (5) que rodea la clavija (3), móvil a lo largo del eje longitudinal (7) de la clavija (3) y previsto para ejercer presión sobre la superficie de la disposición de piezas.

presentando el dispositivo de apriete (5) un contrasoporte (21),

presentando el dispositivo de apriete (5) un elemento pisador (27) que rodea la clavija (3) dispuesta en el lado del contrasoporte (21) de cara al extremo de contacto (11), con una superficie de contacto (33) prevista para el contacto con la disposición de piezas, y

estando montado entre el elemento pisador (27) y el contrasoporte (21) un elemento elástico (37), de manera que el elemento pisador (27) está montado en la clavija (3) desplazable elásticamente a lo largo del eje longitudinal (7) de

la clavija (3), caracterizado porque

el contrasoporte (21) es giratorio libremente entre el extremo de acoplamiento (9) y el extremo de contacto (11) sobre el eje longitudinal (7) de la clavija (3) y en el sentido del eje longitudinal (7) inamovible en términos de desplazamiento en la clavija (3), y porque la clavija (3) presenta en su extremo de acoplamiento (9) una sección de acoplamiento (13) para el acoplamiento removible, fijo en términos de rotación, a un dispositivo de accionamiento de una máquina herramienta.

2. Herramienta de soldeo por fricción según la reivindicación 1, caracterizada porque el extremo de contacto (11) presenta una superficie de fricción (17) extendida perpendicular al eje longitudinal (7).

3. Herramienta de soldeo por fricción según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el extremo de contacto (11) presenta una clavija de fricción (47) extendida en el sentido del eje longitudinal (7).

4. Herramienta de soldeo por fricción según la reivindicación 3, caracterizada porque el extremo de contacto (11) presenta un taladro (45) extendido en el sentido del eje longitudinal (7) y porque la clavija de fricción (47) está alojada de manera desplazable en el taladro (45).

5. Herramienta de soldeo por fricción según la reivindicación 4, caracterizada porque, extendida transversalmente al eje longitudinal (7), la clavija (3) presenta un taladro roscado (49) que desemboca en el taladro (45) y en la que se encuentra enroscado un tornillo prisionero (51).

6. Herramienta de soldeo por fricción según las reivindicaciones 4 o 5, caracterizada porque la clavija (3) presenta un taladro roscado de regulación (55), en el que está enroscado un tornillo de regulación (53), extendido en el sentido del eje longitudinal (7) partiendo desde el extremo de acoplamiento (9) y desembocando en el taladro (45).

7. Herramienta de soldeo por fricción según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el elemento elástico (37) está configurado como resorte helicoidal (39).

8. Herramienta de soldeo por fricción según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el elemento elástico (37) presenta un volumen (57) anular, cuya magnitud es variable en el sentido del eje longitudinal (7) y porque el volumen (51) está en conexión flufdica con una fuente de presión (63) controlable.

9. Herramienta de soldeo por fricción según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la clavija (3) presenta un saliente (19) radial perimetral, porque el contrasoporte (21) presenta un alojamiento de cojinete (25) con una escotadura (29) radial perimetral, engranando la escotadura (29) con el saliente (19) de la clavija (3), de manera que es posible un movimiento giratorio libre de la clavija (3) sobre su eje longitudinal (7) respecto del contrasoporte (21) y se Impide un movimiento axial de la clavija (3) a lo largo de su eje longitudinal (7) respecto del contrasoporte (21).

10. Herramienta de soldeo por fricción según la reivindicación 9, caracterizada porque el elemento elástico (37) está previsto entre el elemento pisador (27) y el alojamiento de cojinete (25) y porque el contrasoporte (21) presenta una guía lineal (35) que engrana con el elemento pisador (27), de manera que el elemento pisador (27) es desplazable a lo largo del eje longitudinal (7) de la clavija (3), de manera guiada respecto del contrasoporte (25).

11. Herramienta de soldeo por fricción según las reivindicaciones 9 o 10, caracterizada porque entre el saliente (19) de la clavija (3) y el alojamiento de cojinete (25) se han previsto elementos de cojinete (31).

12. Herramienta de soldeo por fricción según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la superficie de contacto (33) del elemento pisador (27) presenta una cavidad (41) para recibir material plastificado, dispuesta concéntricamente sobre el eje longitudinal (7) de la clavija (3).

13. Herramienta de soldeo por fricción según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque entre la

clavija (3) y el elemento pisador (27) se encuentra dispuesta una racleta (43), preferentemente un elemento cerámico, en unión positiva respecto del plano perpendicular al eje longitudinal (7) de la clavija (3), en contacto con la misma.

14. Herramienta de soldeo por fricción según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la clavija (3),

en estado destensado del elemento elástico (37), está dispuesta respecto del dispositivo de apriete (5) de tal manera que el extremo de contacto (11) está dispuesto en el sentido al extremo de acoplamiento (9), desplazado respecto del plano en el que se extiende la superficie de contacto (33).