ES2352206T3 - Procedimiento para controlar una unidad de cilindro de compensación, en particular para un dispositivo de soldadura. - Google Patents

Procedimiento para controlar una unidad de cilindro de compensación, en particular para un dispositivo de soldadura. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para ajustar una compensación de peso para unos brazos portaelectrodos (10, 20) de un dispositivo de soldadura, presentando el dispositivo de soldadura por lo menos una unidad de cilindro (50) para la presión de soldadura y presentando por lo menos una unidad de cilindro de compensación (100) de doble efecto, que presenta una disposición de pistón (110) y por lo menos dos cámaras de presión (130, 140) que se encuentran separadas por dicha disposición de pistón (110) y a las cuales se puede aplicar selectivamente un medio presurizado mediante una disposición de válvula (300) para controlar un desplazamiento impulsor, comprendiendo la disposición de válvula (300) una válvula de control proporcional (305), que se acciona mediante un dispositivo de control (310) en función de una señal de recorrido que representa la posición de la disposición de pistón (110) y/o en función de dos señales de presión que representan respectivamente las presiones de las cámaras de presión (130,140), caracterizado porque presenta las etapas siguientes: - cuando el dispositivo de soldadura se encuentra en una posición de funcionamiento, accionar la válvula de control proporcional (305) en función de la señal de recorrido, de tal modo que la disposición de pistón (110) se desplace hasta una posición predeterminable; - determinar las presiones que se obtienen en dichas cámaras de presión (130, 140) en dicha posición y almacenar las señales de presión asociadas en el dispositivo de control (310); - detectar de un modo continuo señales de presión que corresponden respectivamente a las presiones de las cámaras de presión (130, 140), comparar las mismas con las señales de presión almacenadas y accionar la válvula de control proporcional (305) en función de la comparación, de tal modo que la fuerza de la disposición de pistón (110) que se obtiene a partir de las presiones de las dos cámaras de presión (130, 140) se mantenga constante cuando se hace funcionar la unidad de cilindro (50) para la presión de soldadura.

Description

La presente invención se refiere a un procedimiento para controlar una unidad de cilindro de compensación para ajustar una compensación de peso de los brazos portaelectrodos de un dispositivo de soldadura según el preámbulo de la reivindicación 1.
Dichas unidades de cilindro de compensación se utilizan junto con unas pinzas para soldadura fluida, tal como se describe en el documento DE 201 07 328 U1, por ejemplo. Además, se pueden utilizar junto con unos dispositivos para remachar, unos dispositivos de soldadura por ultrasonidos y bastante generalmente con un equipo automático de manipulación, en el que dos brazos realizan un movimiento de tipo tenaza.
El documento EP 0 715 925 A1 da a conocer una disposición genérica de cilindro y pistón como mecanismo impulsor de los electrodos de un dispositivo de soldadura.
El documento EP 1 010 491 describe un aparato de soldadura por resistencia y un procedimiento para su realización, en el que un brazo de pistola, un transformador para soldadura y una unidad impulsora se pueden ensamblar y retirar como unidad individual con una base común como punto de referencia. Mediante dicho aparato de soldadura se sujetan entre sí las piezas que se van a soldar en forma de láminas metálicas superpuestas y entre las puntas de los electrodos, y se ejerce una fuerza de compresión necesaria para la soldadura en dichas puntas de los electrodos, en las que se utiliza una corriente de soldadura que circula a través de las dos puntas de los electrodos para calentar y, de este modo, conectar las dos láminas metálicas mediante soldadura.
La patente US nº 4 712 470 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para compensar el peso variable de una masa que actúa en un motor hidráulico, en particular un cilindro de accionamiento dispuesto en la vertical de una máquina pulidora determinando el valor de la compresión requerido para mantener el peso equilibrado sin soporte alguno. El valor de la compresión se almacena y a continuación, se suministra en un procedimiento de regulación de la presión en un circuito regulador de la presión como factor de compensación. De este modo, se automatiza la compensación de peso en un motor con masa variable, para permitir la mecanización de una pieza que se va a soldar en una máquina pulidora con una presión de mecanización que se puede determinar.
Con las pinzas para soldadura neumática, un brazo de las pinzas para soldadura se mantiene equilibrado mediante un cilindro con un índice de compresión variable.
El problema es que para cada fuerza de masa que depende de la posición
espacial, se debe ajustar y almacenar un índice de compresión definido.
Esto se ha de realizar determinando la presión de la cámara de una disposición de cilindro y pistón, que utiliza en un lado un regulador manual de la presión, y en el lado opuesto al pistón utilizando una válvula de control proporcional de regulación de la presión para controlar la presión de la cámara de un modo ascendente o descendente.
Alternativamente, ambas cámaras de presión de la unidad de cilindro de compensación se pueden accionar respectivamente mediante una válvula de control proporcional, a fin de alcanzar el índice de compresión y originando, de este modo, dos fuerzas que actúan en dos direcciones. Por último, los conjuntos de muelle permiten tomar en consideración las distintas fuerzas de masa.
El problema con dichas disposiciones es que, en su utilización, no funcionan bien y son susceptibles, en particular, de ensuciarse, variando las condiciones de fricción y produciéndose cambios en la temperatura.
La presente invención se basa, por lo tanto, en el requisito de proporcionar un procedimiento para controlar una unidad de cilindro de compensación para los electrodos de un dispositivo de soldadura accionado como una tenaza, tal como se ha mencionado anteriormente, que permitirá un control preciso del dispositivo de soldadura en distintas posiciones en el espacio, con independencia de la fuerza de masa que actúe sobre los electrodos en dichas posiciones del espacio.
VENTAJAS DE LA INVENCIÓN
Dicho requisito se satisface mediante un procedimiento para controlar una unidad genérica de cilindro de compensación que presente las características citadas en la reivindicación 1.
Los desarrollos ventajosos adicionales del procedimiento constituyen el objeto de las reivindicaciones subordinadas 2 a 6 que, a su vez, hacen referencia a la reivindicación
1.
La idea principal de la presente invención comprende que la compensación de peso se ajusta en distintas posiciones en el espacio de los brazos portaelectrodos accionando la unidad de cilindro de compensación mediante una válvula de control proporcional muy dinámica, en primer lugar regulando el recorrido y a continuación regulando la presión.
Con dicha disposición de pistón, una vez que el dispositivo de soldadura ha ocupado una posición de soldadura, el conjunto de pistón se desplaza inicialmente hasta una posición especificada regulando el recorrido verificando las presiones resultantes en las cámaras de presión en dicha posición, y las señales de presión asociadas que caracterizan dichas presiones se almacenan en el dispositivo de control. La presente invención se basa en el hecho de que la diferencia de presión se correlaciona con la fuerza para la compensación de peso pretendida. Dicha regulación del recorrido se conmuta a regulación de la presión, en la que las presiones en ambas cámaras de presión se mantienen constantes capturando continuamente las señales de presión que representan la presión en las cámaras de presión, comparando las mismas con las señales de presión almacenadas y accionando la válvula de control proporcional en función de la comparación, de tal modo que la diferencia de presión en ambas cámaras de presión se mantiene constante, en particular cuando se hace funcionar la unidad de cilindro de presión de soldadura denominada asimismo cilindro de presión de soldadura. Por consiguiente, se desplaza el brazo superior de las pinzas del dispositivo de soldadura mediante el cilindro de cierre hasta que reposa en una lámina metálica a soldar. Al continuar funcionando el cilindro de soldadura, se origina una fuerza que se ejerce sobre la unidad de cilindro de compensación. La diferencia de presión en dicha posición se mantiene constante mediante la unidad de cilindro de compensación, manteniendo de este modo la compensación de peso, hasta que el segundo electrodo, debido al funcionamiento adicional de la unidad de cilindro de presión de soldadura, reposa sobre la lámina metálica a soldar y se puede iniciar la soldadura.
La presión en ambas cámaras de presión se captura ventajosamente mediante los sensores de presión que, en un desarrollo ventajoso, pueden formar parte de la propia válvula de control proporcional. Alternativamente, la diferencia en presión en ambas cámaras de presión se puede capturar mediante por lo menos un sensor de presión diferencial. En este caso, se necesita capturar y procesar únicamente una señal.
En vez de capturar la presión con sensores de presión para determinar la fuerza resultante, se pueden disponer uno o más sensores de fuerza, tales como un indicador dinamométrico en la disposición de cilindro y pistón.
Al utilizar una válvula de control proporcional muy dinámica que se acciona desde un dispositivo de control que depende inicialmente de una señal de recorrido que representa la posición de la disposición de pistón de la unidad de cilindro de compensación y a continuación, con dos señales de presión que representan la presión en las cámaras de presión de la unidad de cilindro de compensación, resulta posible realizar una compensación precisa y, en particular, rápida de las fuerzas de masa.
Preferentemente, la válvula de control proporcional de un dispositivo electrónico de control comprende, en particular, por lo menos un microprocesador para efectuar tanto la regulación que depende del recorrido como la que depende de la presión.
En vez de un microprocesador, se pueden disponer otros elementos electrónicos. En particular, el dispositivo de control puede ser un circuito electrónico o elemento similar, diseñado basándose en la tecnología de circuitos analógicos.
DIBUJO
Las ventajas y características adicionales de la presente invención constituyen el tema de la descripción posterior y de las figuras en las que se representa esquemáticamente una forma de realización de la presente invención y en las que:
la figura 1
representa esquemáticamente un dispositivo de soldadura con
una
unidad de cilindro de compensación según la presente
invención
para la compensación de peso de los brazos
portaelectrodos o el dispositivo de soldadura;
la figura 2
representa esquemáticamente una unidad de cilindro de
compensación del dispositivo de soldadura de la figura 1; y
las figuras 3a a 3c
representan esquemáticamente distintas posiciones
funcionales del dispositivo de soldadura representado
en la
figura 1 para describir el modo de funcionamiento de la unidad
de cilindro de compensación representada en la figura 2.
DESCRIPCIÓN DE FORMAS DE REALIZACIÓN EJEMPLIFICATIVAS
Un dispositivo de soldadura, denominado asimismo pinzas para soldadura, representado en la figura 1 comprende dos brazos 10, 20 en los que se disponen los electrodos 12, 22 para soldar láminas metálicas 30. Las pinzas para soldadura se disponen en unos brazos robóticos 40, por ejemplo.
Las pinzas para soldadura se accionan mediante una unidad de cilindro de presión de soldadura 50. El ajuste fino de los brazos 10, 20 se realiza mediante una disposición de cilindro y pistón denominada unidad de cilindro de compensación 100.
La unidad de cilindro de compensación 100 se representa esquemáticamente en la figura 2. La misma comprende una unidad de cilindro de doble efecto con un cilindro 100 y dos cámaras de presión 130, 140 separadas mediante una disposición de pistón 110. Ambas cámaras de presión 130, 140 se puede accionar con un medio fluídico presurizado (medio transmisor de la presión) mediante unas líneas de presión 230, 240. La presión en ambas cámaras de presión 130, 140 se captura mediante los sensores de presión 235, 245 que se pueden integrar a la disposición de cilindro y pistón.
Las señales de presión proporcionadas por los sensores de presión 235, 245 se suministran a un dispositivo de control, por ejemplo un microprocesador 310 que forma parte de una unidad de válvula de control proporcional indicada con la referencia numérica
300.
La unidad de válvula de control proporcional 300 puede comprender, por ejemplo, una válvula de control proporcional muy dinámica de 5/3 vías 305 en la posición de conmutación representada actúa en la cámara de presión 130 mediante la línea 230 a una presión Pmax, presente en una entrada indicada habitualmente con la referencia numérica 1 de la unidad de válvula de control proporcional 300 que comprende unas entradas 5, 3 y unas salidas 4, 2 adicionales. Las salidas se conectan a las líneas de presión 230, 240. En este caso, se ventila la cámara de presión 130 y se vacía la cámara de presión 140.
En una posición adicional de conmutación, en cambio, la cámara de presión 140 se acciona mediante el medio transmisor de la presión, mientras que se vacía la cámara de presión 130 en dicha posición de conmutación.
Aparte de las dos señales de presión, se proporciona al microprocesador 310 de la unidad de válvula de control proporcional 300 una señal de recorrido de un sensor de desplazamiento 400 de un sistema sensor de desplazamiento 410, y se puede controlar asimismo dependiendo de dicha válvula de 5/3 vías 305. Se acciona el propio microprocesador 310 mediante un control limitador 500 con señales de control.
A continuación, se describirá junto con la figura 3a a 3c un procedimiento para controlar la unidad de cilindro de compensación 100 como compensación de peso de los brazos portaelectrodos 10, 20 del dispositivo de soldadura.
Una vez que se ha desplazado el dispositivo de soldadura mediante los brazos
robóticos 40 hasta la posición de soldadura pretendida, el microprocesador 310, mediante válvula de 5/3 vías 305, controla inicialmente la disposición de pistón 110 para que abandone su punto neutro y se desplace hasta el valor de posición pretendido (pequeño)
A. Ello se realiza mediante la regulación del recorrido de la disposición de pistón 110 utilizando la señal de recorrido del sensor de desplazamiento 400.
La fuerza asociada que se obtiene a partir de las presiones en ambas cámaras de presión 130, 140, en dicha posición de la disposición de pistón 110, se captura mediante los dos sensores de presión 235, 245 o mediante un sensor de presión diferencial conocido de por sí pero no representado y se mantiene controlando la fuerza mediante el microprocesador 310 controlando la válvula de 5/3 vías 305. Se almacena la diferencia de presión verificada de las presiones en ambas cámaras de válvula 130, 140 que corresponde a la fuerza de la compensación de peso pretendida. El valor de posición pretendido A, que se puede especificar, de la disposición de pistón 110 se selecciona de tal modo que se dispone en una posición que se puede especificar, por ejemplo algunos milímetros por encima del tope de la disposición de pistón 110 a fin de permitir una regulación de la presión que no sería posible en el tope de disposición de pistón 110.
A continuación, se desconecta la regulación del recorrido y únicamente la diferencia de presión se mantiene constante mediante el microprocesador 310 que controla la válvula de control proporcional de 5/3 vías 305 tal como se ha descrito anteriormente. La fuerza ejercida sobre los brazos 20 se mantiene constante, en particular, independientemente de la posición de brazos 20.
En la siguiente etapa representada en la figura 3b, el brazo superior 10 de las pinzas para soldadura se desplaza mediante la unidad de cilindro de presión de soldadura 50 de tal modo que un electrodo 12 descansa en la lámina metálica 30. Asimismo, en este caso la fuerza resultante generada por la unidad de cilindro de compensación 100 se mantiene constante controlando continuamente la válvula de control proporcional 305.
En una última etapa representada en la figura 3c, el brazo inferior flotante 20 se “detiene” a continuación debido a una acción adicional de la unidad de cilindro de presión de soldadura 50 y al aumento de fuerza resultante en la unidad de cilindro de compensación 100. Los sensores de presión 235, 245 capturan cada cambio de presión en las dos cámaras de presión 130, 140. Cuando la presión en un lado de la unidad de cilindro de compensación 100 cambia debido a una fuerza que se ha creado cuando los electrodos 12, 22 entran en contacto con la lámina metálica 30, la unidad de válvula de control proporcional 300 cambia la presión mediante el microprocesador 310 y la válvula
de control proporcional muy dinámica de 5/3 vías 305 en que ventila/vacía las dos cámaras de presión 130, 140 hasta que se ha recuperado de nuevo la relación entre presiones pretendida y almacenada. Como consecuencia de la alteración de la posición de la disposición de pistón 110 en el cilindro de la unidad del cilindro de compensación 100, es decir, cambia la relación entre volúmenes de las cámaras de presión 130, 140. De este modo, se mantiene la compensación de peso.
La unidad de cilindro de presión de soldadura 50 continúa funcionando hasta que
el segundo electrodo 22 entra en contacto asimismo con la lámina metálica 30 que se va a soldar, tras lo cual se realiza la soldadura.
En la descripción anterior, el dispositivo de determinación de la fuerza para capturar la fuerza resultante de la disposición de pistón 110 ha procedido capturando la presión diferencial. Se debe comprender que la presente invención no se limita a ello. La determinación directa de la fuerza, por ejemplo mediante un indicador dinamométrico, es únicamente posible.
La ventaja del procedimiento descrito anteriormente consiste en que el brazo 20 se encuentra en un estado “flotante” y no se “detiene”, por decirlo de algún modo, mediante la disposición de cilindro y pistón 100 sustancialmente sin fuerza hasta que se cierran las pinzas para soldadura, es decir, hasta que el electrodo 22 alcanza la lámina metálica 30 a soldar. La gran ventaja es que, de este modo, se ajusta automáticamente la compensación en cada punto de soldadura y en cada posición del espacio y, en particular, sin un procedimiento TEACH-IN. Si la posición en el espacio de las pinzas para soldadura no cambia y, por lo tanto, las relaciones entre pesos no cambian, se puede almacenar y utilizar la relación entre presiones fijada para puntos de soldadura adicionales.
Otra gran ventaja es que las influencias exteriores tales como la erosión, la fricción, los cambios de temperatura o el agotamiento del extremo del electrodo 12, 22 se compensan automáticamente gracias a dicha regulación de la presión.
La presente invención se ha descrito anteriormente haciendo referencia a un dispositivo de soldadura. Se comprenderá, sin embargo, que la presente invención no se limita a una unidad de cilindro de compensación para un dispositivo de soldadura sino que se puede aplicar asimismo a otros dispositivos como un equipo de para remachar, equipo de soldadura US, equipo automático de manipulación y elementos similares, en los que los dos brazos realizan un movimiento de tenaza.

Claims (5)






  1. -8
    1. Procedimiento para ajustar una compensación de peso para unos brazos portaelectrodos (10, 20) de un dispositivo de soldadura, presentando el dispositivo de soldadura por lo menos una unidad de cilindro (50) para la presión de soldadura y presentando por lo menos una unidad de cilindro de compensación (100) de doble efecto, que presenta una disposición de pistón (110) y por lo menos dos cámaras de presión (130, 140) que se encuentran separadas por dicha disposición de pistón (110) y a las cuales se puede aplicar selectivamente un medio presurizado mediante una disposición de válvula
    (300)
    para controlar un desplazamiento impulsor, comprendiendo la disposición de válvula
    (300)
    una válvula de control proporcional (305), que se acciona mediante un dispositivo de control (310) en función de una señal de recorrido que representa la posición de la disposición de pistón (110) y/o en función de dos señales de presión que representan respectivamente las presiones de las cámaras de presión (130,140), caracterizado porque presenta las etapas siguientes:
    -
    cuando el dispositivo de soldadura se encuentra en una posición de
    funcionamiento, accionar la válvula de control proporcional (305) en función de
    la
    señal de recorrido, de tal modo que la disposición de pistón (110) se
    desplace hasta una posición predeterminable;
    -
    determinar las presiones que se obtienen en dichas cámaras de presión (130,
    140) en dicha posición y almacenar las señales de presión asociadas en el
    dispositivo de control (310);
    -
    detectar de un modo continuo señales de presión que corresponden
    respectivamente
    a las presiones de las cámaras de presión (130, 140),
    comparar las mismas con las señales de presión almacenadas y accionar la
    válvula de control proporcional (305)
    en función de la comparación, de tal
    modo que la fuerza de la disposición de pistón (110) que se obtiene a partir de
    las
    presiones de las dos cámaras de presión (130, 140) se mantenga
    constante cuando se hace funcionar la unidad de cilindro (50) para la presión
    de soldadura.
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la presión en las dos cámaras de presión (130, 140) se detecta mediante unos sensores de presión (235, 245).
  3. 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque los sensores de
    presión (235, 245) forman parte de la válvula de control proporcional (305). 5
  4. 4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia de presión en las dos cámaras de presión (130, 140) se detecta mediante por lo menos un sensor de presión diferencial.
    10 5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuerza resultante de la disposición de pistón (110) se detecta mediante un dispositivo de determinación de la fuerza.
  5. 6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de 15 determinación de la fuerza comprende un indicador dinamométrico.
ES05821397T 2004-12-23 2005-11-30 Procedimiento para controlar una unidad de cilindro de compensación, en particular para un dispositivo de soldadura. Active ES2352206T3 (es)

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