CN105408048B - 用于设置多个电阻焊元件的工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在至少一个面状工件(4)中设置多个电阻焊元件的工具(1)，‑具有第一工具部件(2)和第二工具部件(3)，在它们之间能够基本完整地或全面地设置所述工件(4)，并且所述工件通过第一和/或第二工具部件(2,3)的闭合运动能够固定在确定位置中；‑具有多个既设置在第一工具部件(2)中也设置在第二工具部件(3)中的设置头(25,35)，借助所述设置头在闭合运动(D)过程中从两个工件侧面将多个电阻焊元件无预冲孔地冲压或压制到被固定的工件(4)中。本发明还涉及这种工具(1)的优选的应用。

Description

用于设置多个电阻焊元件的工具

本发明涉及一种用于在至少一个面状工件上设置多个电阻焊元件的工具。

电阻焊元件是接合辅助件或接合辅助元件，其用于将至少一个面状工件(其尤其由非钢材料构成)与第二工件(其尤其由钢材料构成)相连。电阻焊元件突出地适用于汽车领域中、优选汽车车身构造中的混合构造。

工件或构件连接借助这种电阻焊元件可以通过原理上两阶段式方法制造。电阻焊元件首先被冲压或压制在第一工件中。这种过程也被称为电阻焊元件的设置。之后这种预制备的工件相对第二工件定位，并且与其在电阻焊元件处电阻焊接。通过相同的方式也可以将多于两个的工件或构件持久地和不可分离地相接合。

由专利文献DE4237361C2和DE102007036416A1已知自冲制的或自穿孔的电阻焊元件。对于现有技术也可以补充地引用专利文献DE102010031709A1。

电阻焊元件的设置在大批量生产中至今借助机器人引导的设置头进行，其中设置头连同适配的设置阴模布置在C弓架或者相似结构上。每个设置点必须单独地启动(串联设置)。若电阻焊元件的设置从两个工件侧面(板件侧面)进行，则设置头必须围绕工件转动。这带来了很多缺点。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于设置多个电阻焊元件的可行方案，其不具有或至少仅在缩小的范围中具有现有技术的缺点。

所述技术问题通过按照本发明的工具解决。通过应用权利要求所述技术问题的解决方案还延伸到按照本发明的工具的优选的应用目的。

按照本发明的用于在至少一个面状工件中设置多个电阻焊元件的工具包括：

-(至少一个)第一工具部件和(至少一个)第二工具部件，在它们之间能够基本完整地或全面地设置所述工件，并且所述工件通过第一和/或第二工具件的闭合运动能够固定在确定位置中；和

-多个既设置在第一工具部件也设置在第二工具部件中的设置头，借助所述设置头在闭合运动过程中从两个工件侧面能够将多个电阻焊元件无预冲孔地冲压或压制到之前固定在工具部件之间的工件中。

面状工件应该理解为相对其面状延伸薄壁的工件。其优选涉及的是由金属板材构成的板工件或者板式的工件。板状工件尤其是由有机板(纤维-基质-半成品)构成的工件。但是板状工件也可以是薄壁的铸件、复合件或者类似的。面状工件既可以是空间成型的成型件(例如板状成型件)或者未成型的和基本平坦的工件(例如板胚或者有机板下料)。

面状工件优选由非钢材料构成。面状工件尤其由铝板构成，优选具有0.5毫米至4毫米的壁厚和尤其优选为0.7至3毫米。面状工件尤其也可以由有机板(Organoblech)构成，例如纤维加强或碳纤维加强的塑料构成。而这可以同时是按照本发明的工具的优选应用的技术方案。

按照本发明的工具尤其涉及的是与压力机有关的工具。第一工具部件尤其涉及的是设置在压力台上的工具下部件，并且第二工具部件尤其涉及的是可固定在压力冲头上的工具上部件。通过下降和提起压力冲头，工具上部件可以相对工具下部件移动。闭合运动和闭合力在压力机方面产生。取代压力机还可以使用闭合装置或类似装置。

按照本发明的工具优选类似于与压力相关的成型工具和/或切削刀具，并且具有相应的部件和特征，例如两个基板(必要时带有轴套塞孔)、一个或多个压板、多个引导器件、多个工件支承部和相似器件。

面状工件在按照本发明的工具中在确定的位置(也就是以预设的定向和位置)固定在第一工具部件和第二工具部件之间。在此面状工件完整地(全面地或全部地)位于工具部件之间。所述固定尤其通过工具部件之间的夹紧实现，为此工具部件相应地构造并且例如具有一个或多个工件支承部、压板、夹紧框架和/或相似结构。

所述夹紧在闭合运动或在闭合行程过程中进行并且保持到闭合运动的运动止点(UT)。所述夹紧可以在工件上点状或面状(整面地或区域式地)分布。所述固定或夹紧以有利的方式保证了在电阻焊元件的冲压或压制过程中保持确定的位置，并且还能通过支撑阻止工件的弹性或者必要时甚至塑性的变形，例如通过在冲压或压制过程中的扭曲，其中在工件上作用有显著的力。尤其铝制板材，特别是具有所述板材厚度的铝制板材特别有此倾向。

设置头是包括多个单独零件的、尤其组装成一个结构单元的设备，借助其在工具的闭合过程中自动地将一个电阻焊元件(必要时也可以是多个电阻焊元件、如果其涉及的是多重设置头)无预冲孔地冲压或压制在面状工件中。为此设置头与安置在对置的工具侧面上的设置阴模配合作用。在冲裁时产生废料(挤压余料)，其通过设置阴模排出。相对地所述压制可以无废料地进行。

按照本发明的工具的设置头可以液压地、气压地或电磁地操作。其优选是机械操作的设置头、其中工具的闭合运动转化成冲压力或者压制力(这也是优选的扩展设计的技术方案)。按照本发明的工具的设置头相同地或不同地构成。

优选规定，按照本发明的工具的每个活性的设置头在闭合运动中将电阻焊元件冲压或压制进工件中。待设置的电阻焊元件自动地引入各个设置头上。所述引入例如通过安置在工具中的引入软管、引入管道、引入轨道或类似结构进行，它们由外部的引入设备提供。优选规定，设置头是可拆卸和/或可关闭(去激活)的，用于实现按照本发明的工具的灵活的应用。

待设置的电阻焊元件优选具有轴、在轴上成型的元件头和在对置的轴端上端侧构成的焊接突起(或类似结构)，如前述已知的现有技术已知。优选电阻焊元件由钢材料或钢复合材料构成，并且具有涂层。优选规定，所有借助按照本发明的工具设置的电阻焊元件设计为相同的。但是同样也可以规定，待设置的电阻焊元件设计为不同的。

按照本发明的工具实现了并行的或者同步的并且位置精确或准确地设置多个电阻焊元件，而不会发生所述工件由于有时显著的设置力而变形。所有电阻焊元件的设置在一个闭合行程中进行并且因此基本上同时地或者至少在非常短的时间区间中进行。这取消了当前实施的顺序设置导致的缺点。尤其在所需的制造时间和物流耗费、所需的生产面积和经济方面实现优点。

借助按照本发明的工具优选可以将至少5个、优选多于10个、特别优选地多于25个、尤其多于50个和尤其优选多于75或者多于100个电阻焊元件压入安置在工具中的面状工件中，对此所述工具具有相应数量的设置头和适配的设置阴模。可最大设置的电阻焊元件的数量基本上适配在工具中的可供用于安置设置头的空间。如果提供多个紧密排列的电阻焊元件，则这些电阻焊元件的设置在多个按照本发明的工具中相继地进行，其中优选规定，所有在顺序操作方面所需的电阻焊元件借助按照本发明的工具在一个工作行程中被设置。

优选规定，各个工具部件具有基板和为此通过气压弹簧相间隔并且可相对移动的支承板(或者功能相同的支承模块)，在支承板上固定设置头，其中支承板在闭合运动过程中相对基板被挤压和运动。

此外优选规定，固定在支承板上的设置头被机械地操作，为此它们分别具有操作柱塞(或者类似结构)，其支承在各自的基板上。在闭合过程中，由于各个支承板和属于相同工具部件的基板之间的相对运动，电阻焊元件借助操作柱塞被冲压或压制到工件中。

此外特别优选规定，气压弹簧在第一工具部件和第二工具部件中产生不同的压力，因此在闭合运动的过程中，首先(基本上同时地)从一个工件侧面将电阻焊元件冲压或压制到工件中，然后从另一个工件侧面(基本上同时地)将电阻焊元件冲压或压制到工件中。通过时间上微小的错移、但仍是基本上同时的压制可以在确定的时间点上明显减小作用在工件上的力和弯矩。

按照本发明的工具可以具有至少一个设置头，借助其在闭合运动中可以将电阻焊元件压制或者冲压到相对闭合方向倾斜和尤其斜向的工件区域中。这种设置头实现了电阻焊元件沿倾斜方向或者横向方向(例如侧面方向)设置。其优选是机械操作的设置头，其中所述操作例如借助滑块、尤其楔子滑块进行。

特别优选地规定，按照本发明的工具被用于具有多个压力机和尤其也具有一个传送设备的用于制造板成型件的压力机作业线中，其中所述工具取代成型工具和/或切削刀具被安装在压力机中的一个上，例如在第四或第五压力机级或工具级中。在压力机作业线中尤其制造钢板成型件或铝板成型件，优选用于汽车车身，其中可以无需附加耗费和无需损失工序时间地设置稍后需要的电阻焊元件。如果应该设置多个紧密排列的电阻焊元件，则压力机作业线的多个压力机可以装备按照本发明的工具，其中可以相继设置这些电阻焊元件。

按照本发明工具优选同与压力机相关的成型工具和/或切削刀具相似地构成(如前所述)并且尤其在其尺寸方面也与压力机预先给定的结构空间相适配。特别优选地规定，按照本发明的用于设置电阻焊元件的工具同时也可以实施定型的校准操作或者变型操作和/或切削操作，为此所述工具相应地构成并且例如具有深冲阳模、深冲阴模、切削设备和/或类似装置。

以下示范性地并且不以局限方式参照示意附图进一步阐述本发明。在附图中示出的和/或以下阐述的特征可以独立于具体的特征组合地作为本发明的公共特征。

图1至图4分别示出用于在闭合运动的不同阶段中、用于设置电阻焊元件的按照本发明的工具的截面图。

图5在俯视图中示出电阻焊元件向图1至4中的工具上的设置头的自动引入。

图1示出按照本发明的工具1。工具1包含工具下部件2和工具上部件3。工具1安装在压力机上，其中工具下部件2设置在压力台110上并且工具上部件3固定在压力冲头120上。通过压力冲头120的下降和上升，工具1可以闭合和再次打开。固定件、引导件和相似件未示出。

工具下部件2具有下部工具基板21和为此沿垂直方向相间隔的下部支承板23。沿垂直方向可相对运动的下部支承板23通过多个气压弹簧22支承在下部基板21上。工具上部件3具有上部工具基板31和为此沿垂直方向相间隔的上部支承板33。沿垂直方向可相对运动的上部支承板33通过多个气压弹簧32支承在上部基板31上。

下部支承板23和上部支承板33构造有成对对置的工件支承部24和34。在下部支承板23上固定多个下部设置头25并且在上部支承板33上固定多个上部设置头35。下部设置头25的操作借助下部操作柱塞26进行，其自身支承在下部基板21上。上部设置头35的操作借助上部操作柱塞36进行，其自身支承在上部基板31上。分别与设置头25和35对置地在上部支承板33上设置上部设置阴模37并且在下部支承板23上设置下部设置阴模27。下部支承板23可以称为空气底板(Luftboden)并且上部支承板33可以被称为压板(Niederhalter)。设置头25和35以及相应的阴模37和27固定地并且位置精确地安置在支承板23和33上。

借助工具1可以在闭合行程中并且基本上同时地将多个电阻焊元件冲压或者压制进设置在工具部件2和3之间的面状工件4(如下所述)中。

图1示出了处于打开状态中的工具1，其中压力冲头120位于上部止点(OT)。在工具下部件2和工具上部件3之间设置工件4，其中同样也可以在工具部件2和3之间安置定位多个工件(例如由不同材料构成的工件)。

通过工具上部件3之后的下降，例如以运动箭头D所示，工件4在多个位置上在工件支承部24和34之间被夹紧并且尤其在相对于设置头25和35的确定的位置上被固定，如图2所示。设置头25和35此时在两侧与工件4相接触。所述固定在继续的下行运动或闭合运动D过程中保持。

通过工具上部件3继续的下降，下部支承板23逆向于通过下部气压弹簧22施加的力F1朝向下部基板21移动。在此在下部设置头25上借助支承在下部基板21上的下部操作柱塞26分别将电阻焊元件位置精确地从下方(也就是从下部工件侧面或从下侧)冲压或压制进工件4中。所述没有预成孔的冲压或压制相对上部设置阴模37进行。必要时需要的冲压废料排出未显示。在图3中下部支承板23到达其下部止点。在该时间点上从下方设置完毕全部的电阻焊元件。

通过工具上部件3的进一步下降D，上部基板31逆向于通过上部气压弹簧32施加的力F2朝向上部支承板33移动。在此在上部设置头35上借助支承在上部基板31上的上部操作柱塞36分别将电阻焊元件位置精确地从上方(也就是从上部工件侧面或上侧)冲压或压制进工件4中。无预冲孔的冲压或压制相对下部设置阴模27进行。在图4中压力冲头120和上部基板31到达其下部止点(UT)。在该时间点上也从上方设置完毕所有的电阻焊元件。

借助由下方气压弹簧22和上方气压弹簧32产生的压力F1和F2可以实现用于从工件下侧和工件上侧设置电阻焊元件的时间控制。在相应的设计中(F1>F2)可以与之前阐述不同地首先从上侧并且然后才从下侧设置电阻焊元件。

用于设置电阻焊元件的力由压力机施加在基板21和31上并且通过操作柱塞26和36导入设置头25和35中。对于实际的设置过程所需的压力冲头路程仅对应闭合运动D的部分路程并且针对工件4的厚度而设计。

在通过提起工具上部件3而打开工具1之后，工件4连同被冲压或压制的电阻焊元件可被取出。

图5示出将待设置的电阻焊元件自动引向工具下部件2的设置头25上。待设置的电阻焊元件由外部的引入设备200提供并且在连接件29上预先分开地转移至工具下部件2上。由连接件29起，通过固定安装的软管导管28进行向设置头25的引入。在每次设置过程之后，自动地在各个设置头25上再设置(所谓再填装)电阻焊元件，例如在工具上部件3上升运动期间打开工具1打开时进行。

附图标记清单

1 工具

2 工具下部件

21 下部基板

22 下部气压弹簧

23 下部支承板

24 下部工件支承部

25 下部设置头

26 下部操作柱塞

27 下部设置阴模

28 引入导管、引入软管

29 连接件

3 工具上部件

31 上部基板

32 上部气压弹簧

33 上部支承板

34 上部工件支承部

35 上部设置头

36 上部操作柱塞

37 上部设置阴模

4 工件

110 压力台

120 压力冲头

200 引入设备

D 闭合方向、闭合运动

F1 下部压力

F2 上部压力

OT 上止点

UT 下止点

Claims (9)

1.一种用于在至少一个面状工件(4)中设置多个电阻焊元件的工具(1)，

-具有第一工具部件(2)和第二工具部件(3)，在它们之间能够基本完整地设置所述工件(4)，并且所述工件通过第一和/或第二工具部件(2,3)的闭合运动(D)能够固定在确定位置中；

-具有多个既设置在第一工具部件(2)中也设置在第二工具部件(3)中的设置头(25,35)，借助所述设置头在闭合运动(D)过程中从工件两个侧面将多个电阻焊元件无预冲孔地冲压或压制到已固定的工件(4)中，其中，各个工具部件(2,3)具有基板(21,31)和在此通过气压弹簧(22,32)相间隔并且可相对移动的支承板(23,33)，在所述支承板上固定设置头(25,35)，其中支承板(23,33)在闭合运动(D)过程中相对基板(21,31)被挤压。

2.按照权利要求1所述的工具(1)，其特征在于，待设置的电阻焊元件自动地引入各个设置头(25,35)上。

3.按照权利要求1所述的工具(1)，其特征在于，固定在支承板(23,33)上的设置头(25,35)被机械地操作，为此设置头分别具有操作柱塞(26,36)，操作柱塞支承在各自的基板(21,31)上。

4.按照权利要求1所述的工具(1)，其特征在于，气压弹簧(22,32)在第一工具部件(2)和第二工具部件(3)中产生不同的压力(F1,F2)，因此在闭合运动(D)的过程中，电阻焊元件首先从工件一个侧面并且然后电阻焊元件从工件另一个侧面被冲压或压制到工件(4)中。

5.按照前述权利要求之一所述的工具(1)，其特征在于，所述工具具有至少一个设置头，借助所述设置头在闭合运动(D)中能够将电阻焊元件压制或者冲压到相对闭合方向倾斜的工件区域中。

6.一种按照前述权利要求1至5之一所述的工具(1)的应用，其用于将电阻焊元件设置在由铝板构成的工件(4)中。

7.一种至少一个按照前述权利要求1至5之一所述的工具(1)在包含多个压力机的用于制造板成型件的压力机作业线中的应用，其中，所述用于设置电阻焊元件的工具(1)取代成型工具和/或切削刀具被安装在压力机之一中。

8.按照权利要求7所述的应用，其中，用于设置电阻焊元件的工具(1)同时也能够实施定型的校准操作或者变型操作和/或切削操作。

9.一种按照前述权利要求1至5之一所述的工具(1)的应用，其用于将电阻焊元件设置在由有机板构成的面状工件(4)中。