ES2267404A1 - Pistola para soldadura con doble conductor. - Google Patents
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Abstract
Pistola para soldadura con doble conductor, compuesta de un cuerpo de antorcha (1) y de una báscula electrónica (2) que mide la intensidad con unos sensores (6) dispuestos en cada conductor (3) y con medios para generar una alarma cuando se produzca un desequilibrio entre las intensidades que circulan por sendos conductores, para lo que utiliza un microcontrolador (5) que se encuentre conectado a sensores de intensidad (6), de temperatura (8) de los conductores y con salidas para indicativos de avería o anomalía; el programa del microcontrolador (5) calcula la diferencia entre las magnitudes de las dos señales de intensidad, y determina cual de las dos magnitudes es la mayor, y según parámetros predeterminados, emite la correspondiente señal de alarma.
Description
Pistola para soldadura con doble conductor.
La presente pistola para soldadura con doble
conductor consta de una clavija eléctrica industrial específica
para su conexión a un convertidor de energía eléctrica, un mazo de
conductores dentro de una manguera aislada y una pistola de
soldadura (también llamada "antorcha") con cuya punta se
realiza la función de soldadura, todo ello dispuesto de tal manera
que puede generar una alarma que avisa al sistema de control de
proceso que se ha producido un fallo de los conductores.
Su campo de aplicación es la industria destinada
al campo de la soldadura industrial.
En la actualidad, en la soldadura industrial,
tanto automática como manual, el fallo del conductor de la
intensidad genera pérdidas de producción, y cuando el fallo ocurre
en los períodos en los que no hay supervisión humana, la soldadura
se detiene en ese punto hasta su reposición, generando costes de
reajuste de posición de la cadena de producción. El fallo puede
deberse a diversas causas como la degradación del material del
conductor por corrosión, la ruptura por fatiga mecánica o el
sobrecalentamiento.
Esta pistola o antorcha está diseñada para
conectarse a un sistema de alimentación eléctrica en corriente
continua que suministra una tensión comprendida entre 10 y 40
Voltios y una intensidad comprendida entre 1 y 400 Amperios,
pudiendo alcanzarse una intensidad máxima de 500 A.
El autor de la presente invención propone
solucionar el problema mencionado anteriormente con el empleo de
dos conductores. El fallo de uno de los conductores deberá generar
una alarma que podrá ser empleada para detener el proceso
voluntariamente y/o con posibilidades de continuarlo bajo
condiciones de trabajo similares, ya que cada uno de los conductores
por sí solo es capaz de soportar la intensidad de corriente
necesaria para las condiciones normales de operatividad.
Los dos conductores nacen de un mismo contacto
en la clavija, discurren de manera paralela por conductos separados
refrigerados o no y, al llegar a la pistola (antorcha), se vuelven
a unir para presentar la totalidad de la intensidad a la punta de
soldadura. La ventaja de esta solución es que, si se emplea la
misma cantidad de cobre y se divide el conductor en dos partes
iguales, la superficie total en contacto con el líquido
refrigerante, que será preferentemente agua, aumenta por un factor
igual a la raíz cuadrada de dos.
Esta ventaja se puede aprovechar de dos maneras.
La primera manera consiste en mantener la masa de cobre original y
disminuir las exigencias impuestas al sistema de refrigeración de
los cables para que se produzca un ahorro en dicho subsistema.
La segunda manera consiste en mantener el
sistema de refrigeración de los cables y reducir la masa de cobre a
la mitad para lograr la misma superficie total en contacto con el
agua para que se produzca un ahorro de cobre. El correcto
funcionamiento de la antorcha depende del correcto equilibrio de las
intensidades que fluyen por los dos conductores ya que la capacidad
de cada conductor estará limitada a la mitad de la intensidad
total.
Al fallar uno de los dos conductores, el otro
conductor se vería sobrecargado por una intensidad superior a la
mitad de la intensidad total que lo sobrecalentaría y finalmente
produciría su fallo. Para evitar dicho fallo se dispone de un medio
para generar la alarma que avise al sistema de control del proceso
de soldadura cuando se produzca un desequilibrio de las
intensidades que discurren por los conductores.
El sistema de control de proceso podrá detener
el proceso, y/o avisará al operario de un fallo en el sistema que
es necesario reparar, pero no obligaría a detener el proceso de
soldadura.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, una figura en la
que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Representa esquemáticamente una
realización práctica de la pistola objeto de la presente invención
con los medios y dispositivos de seguridad que se propugna.
Como se puede apreciar en las figuras adjuntas
se distingue en primer lugar, un cuerpo de pistola o antorcha (1)
para soldadura la cual dispone de una báscula electrónica (2) que
mida la intensidad de cada conductor (3) y genere una alarma cuando
se produzca un desequilibrio entre dichas cargas. Esto se pretende
lograr mediante la utilización de un microcontrolador (5) que se
encuentre conectado a dichos sensores de intensidad (6) de efecto de
HALL que midan la intensidad de cada conductor sin necesidad de
entrar en contacto galvánico con ellos.
El microcontrolador (5) se programa para
calcular las intensidades medias individuales y el valor absoluto
de su diferencia. La alarma se produciría si el valor absoluto de
la diferencia superase un determinado límite prefijado.
Las condiciones de trabajo para el sistema
electrónico son muy severas ya que se coloca un microcontrolador
(5) adyacente a unos conductores (3) por los cuales se anticipan
intensidades de hasta 500 amperios, por lo que este sistema portará
las medidas oportunas para blindarlo contra los efectos de estas
intensidades.
Se ha diseñado una báscula electrónica (2) para
medir las intensidades presentes en dos conductores (3).
La báscula (2) dispone de dos dispositivos (6)
capaces de medir la intensidad que fluye por los dos conductores
(3) de la antorcha (1). Las señales de los medidores de intensidad
reciben sendos tratamientos para adaptarlas a las necesidades del
proceso. El tratamiento se realiza en dos etapas claramente
diferenciadas.
La primera etapa consta de un filtro activo que
permite el paso de frecuencias por debajo de los 5 Hz y emplea la
técnica de Bessel del cuarto orden, empleando el filtro
correspondiente para eliminar el ruido eléctrico de alta frecuencia
superpuesto a la señal. Además, el filtro produce el valor medio de
la corriente pulsante, que es una técnica empleada habitualmente en
el campo de la soldadura.
La segunda etapa consta de un rectificador
activo cuya función consiste en representar en su punto de salida
una señal con polaridad positiva que tenga la misma magnitud que la
señal en su punto de entrada, tanto si ésta era positiva como
negativa. Esto se hace por exigencia de la etapa posterior que sólo
admite señales de polaridad positiva. Este rectificador activo
permite la medición correcta de la intensidad independientemente
del sentido en que se hayan introducido los conductores (3) en la
báscula (2). Este es un aspecto importante ya que elimina la
posibilidad de errores de sentido de montaje durante la
fabricación.
La señal debidamente tratada se introduce en un
microcontrolador (5) que posee circuitos que convierten la señal
analógica en una representación numérica o digital. El programa del
microcontrolador (5) calcula la diferencia entre las magnitudes de
las dos señales de intensidad, y determina cual de las dos
magnitudes es la mayor.
A continuación obtiene el cociente de la
diferencia, obtenida anteriormente, dividida por la mayor de las
dos magnitudes. Si este cociente superase un valor determinado, por
ejemplo el 25%, se produciría una señal de alarma que activaría la
alarma de intensidad por cualquier método conocido. Adicionalmente
se iluminaría un piloto luminoso de lámpara LED (7) correspondiente
al conductor que hubiese sufrido la merma de su intensidad.
El microcontrolador (5) puede conectarse a un
sensor de temperatura (8) que sirve para detectar el
sobrecalentamiento del mango de la antorcha (1) de soldadura. El
microcontrolador se ha programado para medir la señal proveniente
del sensor de temperatura (8) y operar como un termostato. Si se
superase el límite de temperatura programado, se produciría una
señal de alarma que activaría al relé de alarma de temperatura.
Adicionalmente se iluminaría un piloto luminoso (9) de lámpara LED
correspondiente a la alarma de sobrecalentamiento del mango de la
antorcha de soldadura.
La antorcha (1) puede disponer de un sistema de
refrigeración (11) con su entrada y salida de líquido refrigerante,
el cual preferentemente se tratará de agua, con el fin de que el
aparato soporte mejor las temperaturas alcanzadas en su
interior.
Su aplicación y funcionamiento es bien sencillo,
para ello se conecta la pistola (1) a la máquina de soldadura y a
la toma de corriente continua (10), de manera que, ésta circula por
los conductores (3) a la intensidad correspondiente gracias a la
actuación de los transformadores (4) que adecua la corriente de
entrada a la de trabajo. En esta situación el microcontrolador (5),
con la báscula (2) mediante un medidor de intensidad (6) mide la
intensidad que circula por los dos conductores, si el cociente entre
la diferencia absoluta de las dos mediciones y la mayor intensidad,
es superior a un valor predeterminado, el microcontrolador (5) emite
una señal luminosa (7) y/o sonora, indicativo de que existe una
anomalía en los conductores (3).
Si el micro (5) no detecta irregularidades en
las intensidades, al mismo tiempo, un medidor de temperatura (8)
realiza una medición del conductor, si esta medición supera la
preestablecida, de igual manera el micro (5) mediante los
mecanismos necesarios encenderá un elemento luminoso (9) y/o sonoro
que avise de la anomalía.
En función, del programa insertado en el micro
(5), una vez ocurridas las averías mencionadas, tendrá la capacidad
de desconectar la corriente a los conductores (3) de la antorcha
(1), o modificará las condiciones de utilización.
Si ninguna de estas situaciones se da, la
corriente de alimentación (10) nutre los conductores (3), lo que
divide esta corriente en dos, circulando la mitad por cada uno de
ellos, de manera que, al final del recorrido, los dos conductores
vuelven a reunirse sumando sus intensidades y por consiguiente la
potencia de trabajo requerida en la punta de la antorcha para los
trabajos de soldadura.
Con esta antorcha para soldadura perfeccionada,
se consigue que la intensidad de trabajo de cada uno de los dos
conductores (3) de los que se compone, sea recorrido por la mitad
de la intensidad de corriente que se requiere en punta, de manera
que, si en la báscula electrónica (2) se detecta una desigualdad de
esta corriente, la antorcha lo comunica de una manera visible; así
como si lo que se extralimita es la temperatura de los conductores.
Todo ello, según unos parámetros preestablecidos y programados en el
microcontrolador (5).
Una vez descrita suficientemente la naturaleza
de la presente invención, así como una aplicación práctica de la
misma, sólo nos queda por añadir que, tanto su forma como los
materiales y ejecución de la misma, son susceptibles de
modificaciones, siempre y cuando no afecten de forma substancial a
las características que se reivindican a continuación.
Claims (5)
1. Pistola para soldadura con doble conductor,
de las que se emplean conectadas a una máquina de soldar y
alimentadas por una corriente eléctrica continua,
caracterizado porque, se compone de un cuerpo de antorcha (1)
la cual dispone de una báscula electrónica (2) que mide la
intensidad, con los sensores (6) de cada conductor (3) y con medios
para generar una alarma cuando se produzca un desequilibrio entre
dichas cargas, para ello se utiliza un microcontrolador (5) que se
encuentre conectado a los mencionados sensores de intensidad (6),
de temperatura (8) de los conductores y con salidas para
indicativos de avería o aviso; donde el tratamiento de los datos en
el microcontrolador (5) convierten la señal analógica en una
representación numérica o digital; el programa del microcontrolador
(5) calcula la diferencia entre las magnitudes de las dos señales
de intensidad, y determina cual de las dos magnitudes es la mayor,
realizándose en dos etapas claramente diferenciadas, con
posibilidades de ser refrigerada la antorcha con un sistema de
refrigeración (11); así mismo el cuerpo de la pistola aloja los
correspondientes transformadores (4) para el tratamiento adecuado de
la corriente continua de entrada.
2. Pistola para soldadura con doble conductor,
según reivindicación primera, caracterizado porque, la
primera etapa consta de un filtro activo que permite el paso de
frecuencias por debajo de los 5 Hz y emplea la técnica de Bessel
del cuarto orden, empleando el filtro correspondiente y, además, el
filtro produce el valor medio de la corriente pulsante.
3. Pistola para soldadura con doble conductor,
según reivindicación primera y anterior, caracterizado
porque, la segunda etapa consta de un rectificador activo cuya
función consiste en representar en su punto de salida una señal con
polaridad positiva que tenga la misma magnitud que la señal en su
punto de entrada, tanto si ésta era positiva como negativa.
4. Pistola para soldadura con doble conductor,
según reivindicación primera y anterior, caracterizado
porque, en función del valor que el microcontrolador (5) obtiene
del cociente de, la diferencia entre las dos intensidades medidas, y
la mayor de las dos magnitudes, si este cociente superase un valor
determinado, el dispositivo activaría la señal de alarma
correspondiente.
5. Pistola para soldadura con doble conductor,
según reivindicación primera, caracterizado porque, el
microcontrolador (5) activa los medios de alarma (9) cuando la
medición de la temperatura medida con el sensor (8) es superior a
un valor predeterminado.
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