СВАРОЧНЫЙ ПИСТОЛЕТ ДЛЯ РЕЛЬЕФНОЙ СВАРКИ И СВАРОЧНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2018 года по МПК B23K11/14 B23K11/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к пистолету, выполненному с возможностью прикрепления детали, например, втулки или гайки, к поверхности листовой детали способом известного процесса рельефной сварки.

Уровень техники

Обычно элементы фитинга, например, облицовочные панели, крепят к элементам автомобильных кузовов путем соединения их друг с другом различными устройствами. Для этой цели такие детали как втулки, гайки или тому подобное можно прикреплять на участках кузова, обычно путем сварки, для того, чтобы фитинги можно было присоединить к ним винтами или другим подходящим крепежом, типы которого известны сами по себе.

Если требуется, чтобы используемая для такого прикрепления сварка не была видна снаружи детали, на которой она выполняется, может быть целесообразным применение так называемой «рельефной» сварки. Когда прикрепляемые к участку кузова детали являются втулками, гайками или аналогичными соединительными элементами, прикрепление их рельефной сваркой требует наличия группы выступов, сформированных так, чтобы выступать с охватывающего фланца каждой детали на ее обращенной к кузовному элементу стороне, которые в процессе сварки проникнут в материал кузовного элемента в результате приложения высокого давления и подачи электрического тока, которые типичны для процесса рельефной сварки.

Согласно предшествующему уровню техники рельефная сварка таких деталей, как втулок или гаек на кузовном элементе, требует использования оборудования, включающего в себя первый, обычно нижний стационарный электрод и второй, имеющий форму стержня, электрод, например, состоящий из аксиально скользящего относительно первого электрода штока цилиндрового исполнительного механизма. На нижнем электроде формируют гнездо, включающее в себя опорную поверхность с рельефом, предназначенным для захвата отверстия соответствующего участка кузова, где требуется прикрепить втулку или гайку. Из такого гнезда в направлении верхнего электрода выходит центрирующий штифт, на который с целью удержания втулки или гайки в правильном местоположении в ходе сварки будет надеваться центральное отверстие втулки или гайки после того, как участок кузова будет захвачен в указанном гнезде. Для того чтобы обеспечить точное позиционирование втулки или гайки относительно отверстия в кузове, данная деталь также снабжается кольцевым воротником, выступающим из охватывающего фланца на той же стороне, где располагается группа выступов, и предназначенным для точного вставления в соответствующее отверстие кузова.

Когда на одном и том же участке кузова в процессе операции сварки должно быть приварено некоторое количество втулок или соединительных гаек, в установку включают различное сварочное оборудование, и ее обычно оснащают платформой, из которой выходят различные нижние сварочные электроды, а также верхним блоком, несущим различные подвижные верхние электроды, с которым связаны исполнительные механизмы для перемещения этих верхних электродов.

После того как кузовная деталь позиционирована так, что ее отверстия вошли в сцепление с гнездами, заданными стационарными электродами, и после того, как втулки или гайки были надеты на центрирующие штифты этих электродов, а соответствующие кольцевые воротники вошли в отверстия кузовной детали, верхние электроды придавливают к втулкам или гайкам для выполнения операции сварки.

На практике, известная операция прикрепления втулок или гаек к листовой детали рельефной сваркой требует того, чтобы позиция каждой привариваемой детали точно соотносилась с позицией другой привариваемой детали, то есть, другими словами, необходимо соблюдать взаимное расположение различных отверстий кузова, так как каждая втулка или гайка за счет наличия кольцевого воротника, входящего в сцепление с соответствующим отверстием, займет местоположение, точно соответствующее местоположению соответствующего отверстия в кузовной детали.

Раскрытие изобретения

В частности изобретение относится к сварочному пистолету для рельефной сварки, имеющему отличительные признаки, указанные в преамбуле пункта 1 приводимой формулы изобретения.

В последнее время ощущается потребность того, чтобы втулки или соединительные гайки прикреплялись к кузовной детали в согласии с полной геометрией всех участвующих кузовных деталей, а не в привязке к взаимному расположению отверстий, формируемых в детали, как это было ранее. В частности, это позволяет получать более точное позиционирование фитингов, которые в дальнейшем будут присоединяться к кузовным деталям. Поэтому, так как расположение втулок или соединительных гаек больше не нужно напрямую согласовывать с расположением отверстий в кузовной детали, то расширяются допуски в расположении втулок или гаек относительно их отверстий. В таком случае используют втулки или соединительные гайки без какого-либо кольцевого воротника, так как устранена необходимость точного позиционирования таких деталей относительно отверстий кузовной детали. Прикрепление таких втулок, гаек и других аналогичных деталей требует использования оборудования рельефной сварки, отличающегося от описанного выше для существующего уровня техники, в котором для каждой привариваемой на кузов детали применяется независимое сварочное устройство в форме пистолета.

В частности, изобретение относится к сварочному пистолету для рельефной сварки, тип которого описан в приводимой формуле изобретения.

Согласно изобретению первый сварочный электрод опирается на электрододержатель, присоединенный к первому концу, по существу, С-образного рычага, и имеет гнездо, выполненное с возможностью принять в себя указанную деталь, а второй конец указанного рычага присоединен к корпусу исполнительного механизма, причем второй сварочный электрод прикреплен к электрододержателю, присоединенному к штоку исполнительного механизма, установленному с возможностью скольжения вдоль оси первого электрода и имеет опорную поверхность, форма которой соответствует той зоне листовой детали, которая противоположна той, к которой должна быть прикреплена указанная деталь, причем рычаг связан с несущей конструкцией пистолета посредством аксиального скользящего блока, причем в результате действия данного исполнительного механизма и при достижении вторым сварочным электродом контакта с листовой деталью аксиальный скользящий блок обеспечивает перемещение рычага вместе со свариваемой деталью, пока последняя не упрется в листовую деталь на стороне, противоположной первому сварочному электроду для закрытия сварочного пистолета.

За счет этих отличительных признаков пистолет по изобретению выполняют опирающимся только на несущую деталь, например, в случае сварочной установки -на платформу таким образом, что его конструкция упрощается, как упрощается и операция загрузки кузовной детали, на которую нужно приварить одну или более втулок. Кроме того, за счет того, что позиционирование привариваемых втулок выполняют в согласии с геометрией кузовного элемента, а не с расположением отверстий в нем, можно достичь более точной сборки других деталей на этой детали.

Согласно предпочтительному отличительному признаку изобретения между несущей конструкцией и скользящим блоком размещают регулируемый позиционирующий блок, выполненный с возможностью точного изменения положения сварочного пистолета относительно несущей конструкции.

Таким образом, положение пистолета по желанию можно менять с целью выполнения высокоточной сварки.

Изобретение также относится к установке, обладающей отличительными признаками, определенными в пп 8-10 формулы изобретения.

В частности, конструкция установки по изобретению позволяет избежать использования устанавливаемого над платформой сварочного блока, что позволяет упростить установку и сделать ее менее громоздкой.

Краткое описание чертежей

Изобретение разъясняется в нижеследующем имеющем ссылки на сопроводительные чертежи детальном описании, приведенном в качестве неограничивающего примера, причем:

Фиг.1 является схематическим видом сверху сварочной установки, включающей в себя три сварочных пистолета для рельефной сварки согласно изобретению,

Фиг.2 является видом сбоку по стрелке II на Фиг.1,

Фиг.3 является увеличенным видом части, указанной стрелкой III на Фиг.2, Фиг.4 является видом сверху в разрезе по линии IV-IV Фиг.3, Фиг.5 является увеличенным видом части, указанной стрелкой V на Фиг.4, и Фиг.6 является увеличенным видом части, указанной стрелкой VI на Фиг.3.

Осуществление изобретения

На чертежах сварочная установка для рельефной сварки для прикрепления деталей к детали из листового металла, обычно являющейся участком автомобильного кузова, в целом обозначена позиционным номером 10.

Установка 10 содержит раму 12, составленную из группы, например, из четырех стоек 14, соединенных друг с другом поперечинами.

Внутри рамы 12 устроена платформа 16, предназначенная служить плитой основания группе оборудования, включающей в себя опорную конструкцию (не показана) для обеспечения опоры для детали из листового металла, обозначенной позиционным номером 18, и по меньшей мере одного сварочного пистолета для рельефной сварки. Каждый сварочный пистолет предназначен для выполнения операции рельефной сварки для приваривания детали в заданной зоне детали 18 из листового металла в области вблизи ее сквозного отверстия 19 (Фиг.3 и Фиг.6).

В показанном на фигурах чертежей варианте осуществления установка 10 включает в себя три сварочных пистолета известного типа, называемого «скользящий пистолет», обозначенных позиционными номерами 20, 22 и 24 соответственно. Такие пистолеты опираются на платформу 16 и выполнены с возможностью перемещения относительно нее в результате действия соответствующих кареточных движущих устройств, в целом обозначенных позиционными номерами 28а, 30а и 32а, связанных с платформой 16 и имеющих возможность приведения их в действие соответствующими исполнительными механизмами 28, 30 и 32, подробнее описываемыми ниже.

В предпочтительном варианте привариваемые детали представляют собой металлические втулки 26, выполненные с возможностью крепления соответствующей крепежной деталью, известной самой по себе, такой как винт или тому подобное, для того, чтобы фитинг, например, облицовочная панель, можно было соединить с деталью 18. В качестве альтернативы втулкам 26 могут использоваться гайки с внутренней резьбой или другие имеющие сквозное отверстие металлические детали. Каждая втулка 26 содержит полый цилиндрический корпус, от которого радиально отходит охватывающий фланец 25, на стороне, обращенной к детали 18, имеющий группу выступов, предназначенных для проникновения сквозь материал детали 18 и расплавления с ним в процессе рельефной сварки.

Каждый из пистолетов 20, 22 и 24 включает в себя пару противостоящих и соосных рычажных электрододержателей 38 и 44, снабжаемых соответствующими сварочными электродами 39 и 46, нижним и верхним (как показано на фигурах) соответственно.

Нижний электрододержатель 38 опирается на первый конец 36а, по существу, С-образного рычага 36, а его электрод 39 имеет обращенную вверх впадину 41 (Фиг.3 и Фиг.6), форма которой соответствует форме наружной поверхности привариваемой втулки 26, и эта впадина представляет собой гнездо для этой втулки. Кроме того, из центральной полой зоны электрода 39 вверх выступает центрирующий штифт 39а (Фиг.6), незакрепленный конец которого закруглен.

Второй конец 36b рычага 40 присоединен к корпусу исполнительного механизма 40, предназначенного управлять перемещением электродов 39 и 46 соответствующего пистолета, причем исполнительный механизм содержит шток 42, способный скользить аксиально относительно первого электрода 39 и обеспечивающий опору верхнему электрододержателю 44 вместе с его сварочным электродом 46. Обращенной к детали 18 поверхности электрода 46 придана форма, позволяющая соответствовать той зоне этой детали, которая вовлечена в зону сварки, и обычно эта поверхность плоская и поперечна оси электрода 46.

Чтобы обеспечить соответствующему пистолету возможность вертикального перемещения (как показано на фигурах) относительно платформы 16, с каждым из сварочных пистолетов 20, 22 и 24 соединен аксиальный скользящий блок, Такой блок содержит ползун 50, состоящий из профилированной и формованной металлической детали, прикрепленной к заднему участку рычага 36 на его стороне, противоположной электродам 39 и 46, а также содержит полый рельс, также выполненный из металла и имеющий профиль, ответный профилю ползуна 50, который находится внутри рельса в зацеплении с ним с возможностью скольжения.

Рельс 52 опирается на удлиненный элемент 54, к которому в свою очередь прикреплена винтами опорная пластина 56.

К пластине 56 присоединен вспомогательный компенсационный исполнительный механизм 58, часть которого регулируемо присоединена к пластине 56 консольным рычагом 61 (Фиг.3) и имеющим регулируемую длину штоком, в то время как другая часть исполнительного механизма 58 присоединена к рычагу 36 посредством другого консольного рычага 60 (Фиг.5) аналогично присоединению к рычагу 61. Таким образом, вспомогательный исполнительный механизм 58, функционально размещенный между рычагом 36 и пластиной 56, позволяет заставлять рычаг скользить относительно пластины 54 в конце выполнения сварочной операции так, как это будет разъяснено подробнее далее по тексту.

Кроме того, на противоположной рычагу 36 стороне пластины 56 прикреплен кронштейн 64, существенно состоящий из пары пластин 64а и 64b, установленных перпендикулярно друг другу в существенно Т-образной компоновке. В обеих пластинах 64а и 64b сформированы сквозные отверстия, в которые заходят соответствующие, обозначенные позиционными номерами 62 и 66 (Фиг.3-Фиг.5) винты, вкрученные в соответствующие резьбовые отверстия пластины 56 и вертикальной несущей стойки 68, связанной с соответствующим кареточными движущими устройствами 28а, 30а и 32а.

В частности, каждая несущая стойка 68 опирается на станину 68а, с возможностью скольжения вдоль по паре прямоугольных противостоящих направляющих 70 так, что в результате действия соответствующего исполнительного механизма 28, 30, 32 станина 68а может перемещаться для того, чтобы перемещать стойку 68 и соответствующий сварочный пистолет 20, 22, 24 относительно платформы 16 и детали 18.

Между пластиной 64а и пластиной 56, а также между пластиной 64b и стойкой 68 расположены проставки, предпочтительно выполненные в виде малых пластин 63 и 65, например известного ''гребенчатого'' типа, толщину которых подбирают, исходя из желательного местоположения соответствующего пистолета 20, 22 и 24, которого он должен достичь в поперечном и осевом направлениях соответственно.

Винты 62 и 66 и малые проставочные пластины 63 и 65 вместе составляют регулируемые соединительные детали, назначением которых является обеспечение точной регулировки местоположения каждого пистолета 20, 22 и 24 относительно стойки 68 кареточного движущего устройства 28а, 30а, 32а посредством кронштейна 64.

В процессе работы установки 10 листовую деталь 18, в которой заранее была сформирована группа отверстий 19, вручную или автоматически вводят в раму 12 так, чтобы она была расположена на несущей конструкции, имеющей форму, позволяющую нести ее в процессе сварки с любой скоростью.

Детали, привариваемые к детали 18, в данном случае показанные как втулки 26, вручную или автоматически вводят во впадины 41 нижних электродов сварочных пистолетов 20, 22 и 24 так, чтобы соответствующие выступы 25а были обращены вверх, то есть к детали 18.

В наиболее общем случае, как было указано выше, для способствования введению детали 18 пистолеты 20, 22 и 24 подвижно расположены на платформе 16 установки 10. Затем каждый пистолет из неактивного исходного положения, в котором общая ось его электродов находится на расстоянии от листовой детали 18, перемещают в активное положение для сварки, в котором общая ось электродов проходит через металлическую листовую деталь 18 в створе отверстия 19, вблизи которого будет привариваться соответствующая втулка 26. Перемещение пистолетов 20, 22 и 24 автоматически управляется движущими устройствами 28а, 30а и 32а посредством их соответствующих исполнительных механизмов 28, 30 и 32, действие которых позволяет соответственно каждый пистолет 20, 22 и 24 переместить в боковом или фронтальном направлении, в зависимости от конкретного случая, чтобы подать электроды 39 и 46 С-образных рычагов 36 в соответствующее местоположение для сварки. Конкретнее, на Фиг.1 рычаги 36 сварочных пистолетов 20, 22 показаны в их неактивных положениях, находящихся на расстоянии от металлической листовой детали 18, в то время как рычаг 36 пистолета 24 уже находится в своем активном положении для сварки, в котором ось электродов 39 и 46 этого пистолета проходит через соответствующее отверстие 19 детали 18, в котором может быть начата операция сварки.

Точная регулировка положения пистолетов 20, 22 и 24 в их активном состоянии для сварки, достигается в вышеуказанных регулируемых соединительных деталях путем вставления малых проставочных пластин 63 и 65 подходящей толщины между пластинами 64а и 64b кронштейна 64 с одной стороны, и стойкой 68 с другой стороны таким образом, чтобы общая ось электродов 39 и 46 каждого пистолета достигала правильного местоположения для выполнения сварки, то есть находилась около центров различных отверстий 19. Со стороны кронштейна 64 могут быть вставлены малые пластины 63 и 65 «гребенчатого» типа, что позволит задействовать одновременно несколько винтов 62 и 66, чтобы получить необходимую регулировку в поперечном и осевом направлениях относительно стойки 68. Эту регулировку для каждого комплекта подвергаемых сварке металлических деталей 18 обычно выполняют только один раз.

Когда каждый из пистолетов 20, 22 и 24 достигает активного положения для сварки, в котором их электроды 39 и 46 существенно выровнены соосно с отверстием 19 детали 18, приводят в действие исполнительные механизмы 40, принуждая электроды 46 смещаться вниз до упора в верхнюю поверхность детали 18, а затем, в качестве ответной реакции, поднимая блок, состоящий из рычага 36 с электродом 39 до тех пор, пока связанная с ним втулка 26 не упрется в нижнюю поверхность детали 18 для того, чтобы достичь закрытия пистолета. В такой конфигурации выполняют операцию сварки для прикрепления к детали 18 втулок 26.

После выполнения сварки исполнительный механизм 40 каждого из пистолетов 20, 22 и 24 приводят в движение в направлении, обратном направлению открытия, чтобы подать соответствующий электрод 46 снова в его местоположение на расстоянии от детали 18, а исполнительный механизм 58 каждого пистолета одновременно приводят в действие, чтобы подать рычаги 36 вместе с соответствующим электродом 39 назад в их местоположение на расстоянии от детали 18, чтобы пистолеты 20, 22 и 24 были поданы назад в их соответствующие местоположения открытия.

Приведение в движение исполнительных механизмов 28, 30 и 32 движущих устройств 28а, 30а и 32а, которое снова выполняется в автоматическом режиме, позволяет затем подать пистолеты 20, 22 и 24 обратно в соответствующие положения покоя, находящиеся на расстоянии от детали 18, для удаления ее, уже с приваренными к ней втулками 26, из несущей конструкции сварочной установки 10, чтобы в установке 10 можно было расположить следующую деталь 18, к которой можно приварить следующие втулки 26.

Изобретение может быть использовано для прикрепления рельефной сваркой детали в виде втулки или гайки к поверхности листовой детали. Устройство содержит сварочный пистолет, включающий два противостоящих сварочных электрода (39, 46) и исполнительный механизм (40) для их перемещения. Электрод (39) присоединен к первому концу (36а) С-образного рычага (36), имеющему гнездо (41) для детали (26). Второй конец (36b) рычага (36) присоединен к корпусу исполнительного механизма (40). Другой электрод (46) прикреплен к способному скользить аксиально относительно первого электрода (39) штоку (42) исполнительного механизма (40) и имеет опорную поверхность, соответствующую зоне детали (18) из листового металла. Рычаг (36) связан с несущей конструкцией (68, 68а) сварочного пистолета (20, 22, 24) аксиальным скользящим блоком (50, 52), выполненным с возможностью перемещения рычага (36) и привариваемой детали (26) с целью закрытия пистолета (20, 22, 24) в результате приведения в движение исполнительного механизма (40). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для прикрепления рельефной сваркой детали в виде втулки или гайки к поверхности листовой детали, содержащее сварочный пистолет (20, 22, 24), включающий два противостоящих и соосных сварочных электрода (39, 46) и исполнительный механизм (40) для перемещения по меньшей мере одного из указанных электродов (39, 46),

отличающееся тем, что первый сварочный электрод (39) сварочного пистолета расположен на электрододержателе (38), присоединенном к первому концу (36а) С-образного рычага (36), и имеет гнездо (41), выполненное с возможностью размещения в нем указанной детали (26), а второй конец (36b) указанного рычага (36) присоединен к корпусу исполнительного механизма (40), причем второй сварочный электрод (46) прикреплен к электрододержателю (44), присоединенному к штоку (42) исполнительного механизма (40) и установленному с возможностью скольжения вдоль оси первого электрода (39), при этом второй сварочный электрод имеет опорную поверхность, форма которой соответствует зоне листовой детали (18), противоположной зоне, к которой должна быть прикреплена указанная деталь (26), причем рычаг (36) связан с несущей конструкцией (68, 68а) пистолета (20, 22, 24) посредством аксиального скользящего блока (50, 52), при этом при достижении вторым сварочным электродом (46) контакта с листовой деталью (18) посредством указанного исполнительного механизма (40) аксиальный скользящий блок (50, 52) обеспечивает перемещение рычага (36) вместе с привариваемой деталью (26) до ее упора в листовую деталь (18) на стороне, противоположной первому сварочному электроду (39) для закрытия сварочного пистолета (20, 22, 24).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что аксиальный скользящий блок содержит присоединенный к несущей конструкции (68, 68а) рельс (52), а также прикрепленный к рычагу (36) ползун (50), расположенный внутри рельса (52) в зацеплении с ним с возможностью скольжения.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что между рычагом (36) и несущей конструкцией (68, 68а) размещен вспомогательный исполнительный механизм (58), предназначенный для приведения его в действие в конце каждого этапа приваривания детали (26) к соответствующей листовой детали (18) с обеспечением подачи сварочного пистолета (20, 22, 24) назад в его открытое положение в результате скольжения рычага (36) относительно несущей конструкции (68, 68а).

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что между несущей конструкцией (68, 68а) и скользящим блоком (50, 52) размещен регулируемый позиционирующий блок (62, 63, 64, 65, 66), выполненный с возможностью точного изменения положения сварочного пистолета (20, 22, 24) относительно несущей конструкции (68, 68а).

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что указанный регулируемый позиционирующий блок содержит кронштейн (64), с которым связаны две группы регулируемых соединительных деталей (62, 63, 65, 66), с возможностью их соединения с несущей конструкцией (68, 68а) и со сварочным пистолетом (20, 22, 24) соответственно.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что указанный кронштейн (64) содержит пару пластин (64а, 64b), установленных перпендикулярно друг другу, по существу, в Т-образной компоновке, причем каждая пластина содержит по меньшей мере одну соединительную деталь (62, 66) для винтового соединения, причем между каждой пластиной (64а, 64b) и сварочным пистолетом (20, 22, 24) с одной стороны, и несущей конструкцией (68, 68а) с другой стороны расположена соответствующая проставка (63, 65), имеющая заданную толщину для получения требуемого расстояния между сварочным пистолетом (20, 22, 24) и несущей конструкцией (68, 68а) в поперечном и в осевом направлениях соответственно.

7. Устройство по любому из пп. 1, 2 или 5, 6, отличающееся тем, что указанная несущая конструкция (68, 68а) установлена с возможностью скольжения вдоль по направляющей (70) и связана с исполнительным механизмом (28, 30, 32) для управления ее движением, который обеспечивает перемещение пистолета (20, 22, 24) между неактивным положением, находящимся на расстоянии от подвергаемой сварке листовой детали (18), и активным положением для сварки, в котором общая ось электродов (39, 46) пистолета по существу пересекает отверстие (19), сформированное в листовой детали (18), на котором должна быть приварена соответствующая деталь (26).

8. Сварочная установка для прикрепления рельефной сваркой детали в виде втулки или гайки к поверхности листовой детали, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одно сварочное устройство по любому из пп. 1-7 и опорную деталь для поддержания листовой детали (18) в процессе сварки.

9. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что она снабжена платформой (16) для обеспечения общей опоры для подвижной несущей конструкции (68, 68а) каждого сварочного пистолета (20, 22, 24) и несущими стойками.

10. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что каждый сварочный пистолет (20, 22, 24) связан с перемещающим устройством в виде каретки (28а, 30а, 32а), снабженным направляющей (70), и опирается на платформу (16), причем между несущей конструкцией (68, 68а) и соответствующим перемещающим устройством (28а, 30а и 32а) каждого сварочного пистолета (20, 22, 24) расположен управляющий исполнительный механизм (28, 30, 32) с возможностью автоматического приведения его в действие после позиционирования листовой детали (18) на соответствующей опорной детали.