УСТАНОВОЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2009 года по МПК B23Q16/00 

Настоящее изобретение относится к установочному элементу, предназначенному для применения в сварочном инструменте и/или сварочном устройстве, в частности в сварочном инструменте для сварки давлением.

Из JP 11280721 А известен установочный элемент, содержащий болт, имеющий в основном параллельную продольной оси, в частности коаксиальную ей, наружную поверхность и выполненный с возможностью его введения в сверленое отверстие строительной детали, предпочтительнее, по меньшей мере, двух строительных деталей, причем болт изготовлен из износостойкого металлокерамического материала или содержит таковой, и на переднем конце болта расположен наконечник из металла, концевая часть которого контактирует с выемкой болта и соединена с болтом.

При введении установочного элемента в сверленое отверстие строительной детали изготовленный из металла наконечник подвергается значительным нагрузкам, и лишь после полного центрирования наружная поверхность болта входит в контакт с отверстием строительной детали.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения положена задача усовершенствовать, при устранении недостатков и с незначительными конструктивными затратами, установочный элемент так, чтобы в течение длительного срока службы были обеспечены высокая формоустойчивость и точность позиционирования. Установочный элемент должен обеспечивать возможность его экономичного изготовления при незначительных затратах и/или малом расходе материалов. Кроме того, должна быть без проблем и надежно обеспечена электрическая изоляция во время использования установочного элемента для изготовления сварного соединения, в частности жестяных деталей и/или жестяной детали с резьбовыми гайками. Далее, установочные элементы должны находить применение, прежде всего, в сварочных установках или сварочных агрегатах, в частности для изготовления сварных соединений, получаемых методом давления.

Поставленная задача решается тем, что на переднем конце болта предусмотрена соединительная зона, простирающаяся на некоторую часть длины болта, в которой концевая часть и выемка непосредственно соединены друг с другом, между аксиально выступающей из болта передней частью наконечника и болтом предусмотрена сужающаяся к передней части переходная зона, при этом установочный элемент имеет уступчатый наружный контур, передняя часть имеет максимальный наружный диаметр, который на некоторую заданную величину меньше наружного диаметра болта.

Предлагаемый установочный элемент отличается простой и технологичной конструкцией. Болт изготовлен из износостойких металлокерамических материалов, предпочтительно из оксидной керамики или неоксидной керамики, в частности из

Al₂O₃, ZrO₂, соответственно Si₃N₄, или их смесей, и содержит на переднем конце выемку, в которую входит и закреплен изготовленный из металла, в частности стали или высококачественной стали, наконечник с концевой частью. Внутри болта предусмотрено прямое, соответственно непосредственное, соединение между наконечником по его концевой части и выполненной, в частности, в виде глухого отверстия выемкой и, следовательно, болтом. Выемка, предпочтительно коаксиальная с продольной осью, и/или выемка, через которую проходит продольная ось, обеспечивает в аксиально сравнительно коротком переднем выступе болта прочное и нагружаемое соединение, при этом не требуется уменьшать вдоль всей аксиальной длины поперечное сечение болта из применяемой высокопрочной керамики, соответственно металлокерамического материала. Находящаяся внутри передняя соединительная зона проходит внутрь болта только на некоторую его часть, преимущественно меньше, чем на 50%, предпочтительно меньше, чем на 30% от полной длины болта. Аксиальная длина концевой части наконечника и/или передней соединительной зоны существенно меньше полной длины болта. Далее имеет особое значение то, что находящаяся внутри передняя соединительная зона надежно защищена от воздействия окружающей среды, например пара или агрессивных газов. Крепление наконечника, соответственно его концевой части в аксиальной выемке болта выполнено, в частности, в виде клеевого соединения, или усадочного соединения, или запрессованного соединения, или зажимного соединения. Путем механической обработки, например круглого шлифования, наружную поверхность болта, изготовленного из металлокерамического материала и/или высокопрочной керамики, шлифуют до требуемого диаметра отверстия подлежащей обработке строительной детали, в частности металлического листа или гайки с резьбой.

В отличие от установочных элементов с наконечниками из керамики, которые могут относительно легко разрушаться, в особенности при малых диаметрах, применение металлического наконечника устраняет весьма серьезный недостаток установочных элементов, связанный с их разрушением, и обеспечивает им высокую функциональную надежность. Так, согласно изобретению в результате применения предлагаемого установочного элемента, прежде всего в сварочных инструментах и/или сварочных инструментах для сварки давлением, строительные детали, в частности металлические листы, могут быть без проблем соединены друг с другом даже при довольно малых резьбовых гайках, в частности гайках с внутренней резьбой М4, М5, М6 или М8, причем исключаются отказы или простои сварочных инструментов, соответственно сварочных автоматов, и достигаются длительные сроки службы. Болт изготовляется, в частности, способом клеевого или горячего прессования, или запрессованного или зажимного соединения и/или подвергается механической обработке. Болт, как правило, выполнен в виде частичной вставки, будь то труба или сплошной стержень, и снабжен и/или оснащен металлическим наконечником на переднем свободном конце.

Применение высокопрочной керамики болта в соединении с наконечником из металла, в частности стали, и при необходимости расположение крепежного элемента из изоляционного материала на другом конце сообщают предлагаемому в изобретении установочному элементу прежде всего улучшенные свойства, а именно высокую износостойкость, и/или исключительно длительный срок службы, и/или хорошую формоустойчивость, и/или высокую точность позиционирования, и/или высокое качество поверхности, и/или оптимальную электрическую изоляцию.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и их модификации указаны в зависимых пунктах формулы изобретения, а также описаны в нижеследующем описании предпочтительных примеров.

Ниже изобретение подробнее поясняется на примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, причем изобретение не может пониматься как ограниченное показанными на чертежах примерами. На чертежах фигуры показывают:

фиг.1 - схематически аксиальный разрез первого примера осуществления изобретения,

фиг.2 - аксиальный разрез еще одного примера осуществления изобретения с крепежной деталью из изоляционного материала с целью оптимизации изоляции.

Согласно фиг.1 установочный элемент содержит болт 2 и наконечник 4, который своей концевой частью 6 входит в контакт с выемкой 8 болта 2 на переднем конце последнего.

Болт 2 изготовлен из износостойкого металлокерамического материала или содержит такой металлокерамический материал, предпочтительно из оксидной керамики, например Al₂О₃ или ZrO₂, или неоксидной керамики, например Si₃N₄, или из их смесей. Наконечник 4 своей передней частью 10 выступает из болта 2 и имеет по меньшей мере приблизительно и/или в основном коническую наружную поверхность 12. Наконечник 4, соответственно его передняя часть 10, имеет в выходной зоне болта 2 максимальный наружный диаметр 14, который на определенную заданную величину меньше наружного диаметра 16 болта 2, соответственно его наружной поверхности 18. Выемка 8 на переднем конце болта 2 выполнена предпочтительно как глухое отверстие, и концевая часть 6 проходит аксиально внутрь болта только на некоторую часть полной длины болта 2.

Наружная поверхность 18 проходит в основном параллельно продольной оси 20 болта 2, соответственно всего установочного элемента, и выполнена, в частности, в виде цилиндрической наружной поверхности, коаксиальной с продольной осью 20. Альтернативно наружная поверхность 18 может иметь многоугольный наружный контур. Как видно, между передней, в частности конической, частью 10 и наружной поверхностью 18 болта 2 имеется переходная зона 22, сужающаяся в направлении передней части 10. Эту переходную зону целесообразно выполнить как составную часть болта 2, однако в качестве альтернативы переходная зона 22 может быть также составной частью наконечника 4. Установочный элемент согласно изобретению имеет уступчатый наружный контур с выступающей из болта передней частью наконечника, причем максимальный наружный диаметр 14 существенно меньше наружного диаметра 16 болта. Переходная зона 22 имеет существенно меньшее аксиальное протяжение, чем концевая часть 6. Кроме того, угол раскрытия, соответственно угол конуса переходной зоны 22, предпочтительно существенно больше угла раскрытия, соответственно угла конуса концевой части 6.

Благодаря тому, что наружный диаметр 14 концевой части 6 значительно меньше наружного диаметра 16 болта 2 и/или что согласно изобретению предусмотрена переходная зона 22, гарантируется надежный ввод установочного элемента в предназначенное для него отверстие в строительных деталях, в частности стальном листе и резьбовой гайке, предназначенных для центрирования посредством установочного элемента. Наконечник 4 изготовлен из металла, в частности из стали, соответственно высококачественной стали, так что даже при довольно небольших наружных диаметрах установочного элемента, соответственно болта 2, предотвращается повреждение или разрушение наконечника 4 и/или повышается долговечность, соответственно обеспечивается длительный срок службы установочного элемента.

Прямое соединение наконечника 4, соответственно его концевой части 6, в выполненной соответствующим образом выемке 8 реализуется, в частности, путем клеевого или горячего прессования или запрессованного или зажимного соединения. Целесообразно располагать выемку 8 коаксиально с продольной осью 20. Чтобы иметь возможность точно позиционировать наконечник 4 вдоль оси в болте 2, между аксиально выступающей наружу передней частью 10 и расположенной в выемке 8 концевой частью 6 предусмотрен уступ 24, выполненный таким образом, чтобы максимальный наружный диаметр 14 передней части 10 на некоторую заданную величину был больше наружного диаметра 26 концевой части 6. Уступ 24 образует тем самым определенный упор, в частности, при вставке и/или при изготовлении соединения между болтом 2 и наконечником 4, благодаря чему задается точная аксиальная позиция и в конечном итоге определенная аксиальная длина всего установочного элемента. Кроме того, посредством уступа 24 предотвращается недопустимо высокая нагрузка или даже разрушение соединения между наконечником 4 и болтом 2. Болт 2 содержит на своем противоположном наконечнику 4 конце крепежный элемент 30 для крепления установочного элемента в инструменте, в частности сварочном инструменте для сварки давлением. Крепежный элемент 30 содержит выполненный в виде радиального расширения фланец для фиксирования инструмента. Здесь следует подчеркнуть, что установочный элемент выполнен предпочтительно как центрирующий штифт или установочный штифт и применяется для центрирования и базирования строительных деталей, в частности нескольких жестяных деталей или по меньшей мере одной жестяной детали с резьбовой гайкой. Далее, установочный элемент предусмотрен прежде всего для применения, соответственно использования, в сварочных инструментах, в частности сварочных инструментах для сварки давлением, соответственно в такого рода устройствах или машинах. Кроме того, установочный элемент по изобретению отличается малыми наружными размерами. Так, наружный диаметр 16 болта 2 задан в пределах от 3 до 12 мм, предпочтительно от 3,5 до 10 мм, в частности от 4 до 8,5 мм. Тем самым применение предлагаемого установочного элемента позволяет центрировать, соответственно устанавливать, даже очень мелкие резьбовые гайки с внутренними диаметрами М4, или М5, или М6, или М8 и соединять с жестяными деталями в соответствующих машинах или инструментах, в частности сварочных инструментах для сварки давлением, причем и при таких малых радиальных размерах как раз надежно предотвращается отламывание наконечника, так как согласно изобретению он выполнен в виде металлического наконечника 4 и интегрирован в болт 2 из высокопрочной керамики и/или износостойкого металлокерамического материала, и в конечном итоге обеспечивает высокую функциональную надежность и/или длительный срок службы.

На фиг.2 показан еще один пример осуществления изобретения, согласно которому крепежный элемент 30 не является неотъемлемой составной частью болта 2, но соединен с болтом 2 как отдельная деталь. Крепежный элемент 30 изготовлен из специального изоляционного материала, причем в этом случае применяется, в частности, пластмасса, чтобы обеспечить дополнительную и/или улучшенную изоляцию установочного элемента относительно инструмента, в частности сварочного инструмента для сварки давлением. Как видно на чертеже, болт 2 содержит на своем заднем конце вторую выемку 32, с которой контактирует соединительная часть 34 крепежного элемента 30. Соединительная часть 34 соединяется во второй выемке 32 посредством клеевого или горячего прессового или запрессованного или зажимного соединения.

Установочный элемент может быть применен в сварочном инструменте и/или сварочном устройстве, в частности сварочном инструменте для сварки давлением.

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в сварочном производстве. Установочный элемент содержит болт, имеющий в основном параллельную продольной оси, в частности коаксиальную ей, наружную поверхность и выполненный с возможностью его введения в сверленое отверстие строительной детали, предпочтительнее, по меньшей мере, двух строительных деталей. Болт изготовлен из износостойкого металлокерамического материала или содержит таковой, и на переднем конце болта расположен наконечник из металла, концевая часть которого контактирует с выемкой болта и соединена с ним. На переднем конце болта предусмотрена соединительная зона, простирающаяся на некоторую часть длины болта. В указанной зоне концевая часть и выемка непосредственно соединены друг с другом. Между аксиально выступающей из болта передней частью наконечника и болтом предусмотрена сужающаяся к передней части переходная зона. Установочный элемент имеет уступчатый наружный контур, передняя часть имеет максимальный наружный диаметр, который на некоторую заданную величину меньше наружного диаметра болта. Обеспечивается экономичность изготовления болта и электрическая изоляция во время использования установочного элемента. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установочный элемент, содержащий болт (2), имеющий в основном параллельную продольной оси (20), в частности, коаксиальную ей, наружную поверхность (18) и выполненный с возможностью его введения в просверленное отверстие строительной детали, предпочтительнее, по меньшей мере, двух строительных деталей, причем болт (2) изготовлен из износостойкого металлокерамического материала или содержит таковой, и на переднем конце болта (2) расположен наконечник (4) из металла, концевая часть (6) которого контактирует с выемкой (8) болта (2) и соединена с болтом (2), отличающийся тем, что на переднем конце болта (2) предусмотрена соединительная зона, простирающаяся на некоторую часть длины болта, в которой концевая часть (6) и выемка (8) непосредственно соединены друг с другом, между аксиально выступающей из болта (2) передней частью (10) наконечника (4) и болтом (2) предусмотрена сужающаяся к передней части (10) переходная зона (22), при этом установочный элемент имеет уступчатый наружный контур, передняя часть (10) имеет максимальный наружный диаметр (14), который на некоторую заданную величину меньше наружного диаметра (16) болта (2).

2. Установочный элемент по п.1, отличающийся тем, что концевая часть (6) наконечника (4) в выемке (8) соединена с болтом (2) посредством клеевого или горячего прессового, или запрессованного, или зажимного соединения и/или зона непосредственного соединения между концевой частью (6) и выемкой (8) аксиально простирается лишь на некоторую часть длины болта (2).

3. Установочный элемент по п.1, отличающийся тем, что концевая часть (6), соединенная с выемкой (8), имеет наружный диаметр (26), который на некоторую заданную величину меньше максимального наружного диаметра (14) передней части (10) и/или между передней частью (10) и концевой частью (6) наконечника (4) предусмотрен уступ (24), выполненный в виде аксиального упора относительно болта (2).

4. Установочный элемент по п.1, отличающийся тем, что передняя часть (10) имеет сужающуюся к свободному концу, в основном коническую наружную поверхность (12) с заданным углом раствора и/или наружная поверхность переходной зоны (22) имеет угол раствора, существенно больший, чем угол раствора передней части (10).

5. Установочный элемент по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр болта (2) составляет от 3 до 12 мм, предпочтительнее от 3,5 до 10 мм и, в частности, от 4 до 8,5 мм.

6. Установочный элемент по п.1, отличающийся тем, что болт (2) на другом своем конце имеет крепежный элемент (30), являющийся неотъемлемой или составной частью болта (2) и изготовленный из того же материала, что и болт или из изоляционного материала.

7. Установочный элемент по п.6, отличающийся тем, что крепежный элемент (30) имеет фланец (36), наружный диаметр которого больше наружного диаметра (16) болта (2).

8. Установочный элемент по п.6, отличающийся тем, что крепежный элемент (30) имеет соединительную часть (34), которая входит в контакт со второй выемкой (32) болта (2), и/или соединительная часть (34) соединена с болтом (2) непосредственно с помощью клеевого или горячего прессового, или запрессованного, или зажимного соединения.

9. Установочный элемент по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что может быть применен в сварочном инструменте и/или сварочном устройстве, в частности сварочном инструменте для сварки давлением.