CN101085499B - 用于减少焊接飞溅的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于减少焊接的车身面板上焊接飞溅的堆积和焊接飞溅在该处的粘附的系统和方法，包括压缩空气供给源、液体供给源、泵、至少一个控制阀、至少一个调节器、控制器和物料搬运机构。该方法包括将所述车身面板相对于一个或多个喷嘴组件定位、在将面板点焊进面板总成之前进行向车身面板表面的抗飞溅液体的受控喷射、和在该处理完成时切断系统压力。该方法还包括使用单个泵控制多个喷嘴组件以及在焊接之后清洗面板的表面。

Description

用于减少焊接飞溅的系统和方法

技术领域

本发明涉及为了减少总成上焊接飞溅的表面附着的目的，在将面板点焊至车身面板总成之前向汽车车身表面应用抗飞溅液体的系统和方法。

背景技术

焊接为通过沿着焊缝、通常为焊点或沿着要熔接的两或多个对象的邻接表面的一系列焊点而应用强热与定向压力的组合，使两或多个金属对象的表面熔接或永久地连接在一起的过程。强热使沿着焊缝长度的表面熔化，冷却时熔化表面形成与预连接各表面强度属性大致相同的冶金键合工艺。通常的工业熔接方法包括电弧焊接、粘结焊接、激光焊接以及点焊。这些方法中，仅有点焊适于熔接或连接比较薄的金属板，将它们结合和成形以形成汽车车身面板。

在焊接过程中，由于在焊点处或环绕焊点应用的高强度的热和力，会周期性地喷出熔化金属的熔滴或“焊接飞溅”。焊接对象的金属表面或加工表面，以及焊接设备本身的金属表面，例如焊炬喷嘴和焊炬的外围部件，往往会吸引飞散的焊接飞溅。焊接飞溅的积聚会引起不良的后果，其后果依据积聚的位置而变化。例如，覆于工件的可见表面或外观表面的焊接飞溅会产生难看的、粗糙的表面光洁度，从而需要另外的耗时的表面清理和焊接飞溅去除步骤。用于去除焊接飞溅的方法包括使用钢丝刷、刃形工具或砂纸来将焊接飞溅从外观表面摩擦掉或剔除。另外，粘附到焊接喷嘴金属表面的焊接飞溅会慢慢地堵塞喷嘴孔，随之产生质量差的焊接，需要另外的校正工作。例如，喷嘴上堆积的焊接飞溅可能必需昂贵的预防维护步骤，例如频繁的焊接进度检查、增加焊枪尖端压力的监控和调整、以及提高焊帽置换的频率。

已知应用抗飞溅液体，即降低焊接飞溅粘附到焊炬和焊接工具的外部金属尖端的液体，以阻止焊接飞溅的堆积。例如，在汽车MIG焊接机和手动现场焊接工具中使用抗飞溅液体和溶液，以保持焊炬尖端没有飞溅，并且焊接机与飞溅相关的停工时间最短。

还已知在暴露的加工面上或环绕暴露的加工面使用防护罩、盖或遮蔽物，作为飞散的焊接飞溅的屏障，从而防止熔化的焊接飞溅直接接触到工件。这种遮蔽物或罩通常由适合的耐热材料形成。但是，应用、使用和移除遮蔽物和罩可能耗时、耗材并且耗工。

发明内容

本发明包括用于减少在要焊接的两或多个金属面板上，尤其是要焊接入车身面板总成的面板表面上焊接飞溅堆积的设备和方法。该方法包括将车身面板相对于喷嘴组件预定位，然后启动控制序列，通过该控制序列抗飞溅液体首先从供给源拉出或泵出，输送到应用点，然后在焊接面板总成之前借助于气动喷嘴直接应用到车身面板的外观表面。使用该方法，应用的抗飞溅液体作为飞散的熔化焊接飞溅的屏障，否则焊接飞溅可能接触和粘附到外观表面。

在该方法的一个实施例中，物料搬运机构将车身面板相对于自动气动喷射组件的喷嘴定位，集成控制器启动控制序列，通过该序列泵送系统被启动以从供给源或容器吸出抗飞溅液体，致动多个控制阀，从而增压多个液体和气体管路。然后喷嘴或一系列喷嘴引导抗飞溅液体的分散气雾喷射，从而涂覆或弄湿总成中车身面板中的工件表面至预定厚度。在喷射处理期间，物料搬运机构沿着预定路径定位和移动车身面板通过受控气雾喷射。在所述表面喷射至所需厚度水平之后，控制器切断空气和液体压力，物料搬运机构将准备好的车身面板传送至焊接站。

在该方法的另一方面，可操作地连接到单个泵送单元的控制器控制多个喷射组件。

本发明的系统包括空气和抗飞溅液体供给源、可操作地连接到空气软管或管路的阀、可操作地连接到液体软管或管路的阀、用于输送受控抗飞溅液体气雾喷射的喷嘴、可操作地连接到液体供给源的泵、可操作地连接到各空气和液体供给源的调节器、以及用于根据需要启动、停止和控制喷射处理的可操作地连接到泵和各阀的控制器。

在本发明的另一方面中，为了运行多个喷射处理的目的，泵送系统向多个喷嘴组件输送独立受控的液体供给。

结合附图，从下面对实现本发明的最佳模式的详细描述，能够容易地理解本发明的上述特征和优点及其它特征和优点。

附图说明

图1为根据本发明的喷淋系统的示意图；和

图2为示出本发明另一方面的气压/液压图，其中一个泵送单元控制多个喷嘴组件。

具体实施方式

参考附图，其中在几个附图中相同的标记表示相同或相应的部件，图1中示出了本发明的示意图，其中具有面板表面13的车身面板10借助于物料搬运设备14来输送向喷嘴组件12。车身面板10描述为车门；但是更加复杂的面板，如车身侧也可使用本发明。在优选实施例中，物料搬运设备14为自动输送设备，如机械手、传送带系统或其它自动输送机构，但是手动操作机构，如小机车、手动传送带或滚筒箱也能满足小量生产线的需要。所示喷嘴组件12具有支撑杆37，并且通过液体供给管路32和空气供给管路30供给，在支撑杆37的端部布置有至少一个喷嘴35，优选地，如图所示，喷嘴35是可枢转或可定位的。为简便起见，空气供给源40显示为图1右侧的代表性箱子，并且可选地由控制器18控制。支撑杆37还可为可相对于车身面板10移动的可自动定位和/或移动的机械手，车身面板10可相对于支撑杆37固定或可移动，支撑杆37的端部连接或布置有至少一个喷嘴35。

当车身面板10靠近指定的喷射区域16时，可为可编程序逻辑控制器(PLC)、远程终端单元(RTU)、分布控制单元(DCU)或类似装置的形式的控制器18启动为要准备的车身面板10的尺寸和形状定制的预定喷射序列。控制器18打开空气供给阀20以允许增压空气从空气供给源40进入空气供给管路30的网络。优选地，空气供给源40包括空气压缩机、后冷却器、空气干燥器、接收箱和适当的过滤。空气供给管路30可由橡胶、金属、塑料或其它适当的材料构成，优选为耐脱落和/或抗氧化的材料以防止下游的颗粒物污染。

泵28可操作地连接到优选为塑料或金属盆或容器的抗飞溅液体供给源24。在优选实施例中，泵28为气动容积式泵，但是可使用能够以大致40至50磅/平方英寸表压(psig)泵送液体的任意的泵。控制器18启动的序列还促使位于液体供给管路32上的液体供给阀22可操作地连接到泵28，从而允许通过泵28从液体供给源24泵送或以其它方式供给抗飞溅液体26。

一旦控制器18按指定方式启动了喷射序列并打开阀20、22，那么增压空气流就通过空气进给管路30输送，并且增压抗飞溅液体流26通过增压液体供给管路32输送。空气供给管路30将空气供给到空气压力调节器36，液体供给管路32将抗飞溅液体26供给到液体压力调节器34。在优选实施例中，调节器34、36位于喷嘴系统12的喷嘴35的附近，并预置为大致2至4psig，允许抗飞溅液体26以精细受控的方式从至少一个喷嘴35以气雾的形式散开。抗飞溅液体26分散的速率和量会根据车身面板10的尺寸和形状、加工过程的速度及其它因素而变化。理想地，控制器18设定为足以遮覆或弄湿组件10中车身面板所需表面而不会过量的过喷的喷射率。过量的过喷呈现为液滴的形式，并在车身面板10的表面13上滚动。

在优选实施例中，喷嘴组件12具有多个单独的喷嘴35，其中具有足够数量的喷嘴35以适应要喷射的总成中面板的尺寸和形状。各喷嘴35与要喷射的车身面板10各表面13之间的距离优选为9-12英寸，这在大致2至4psig时会产生宽度大致为6-8英寸的喷射形式。通过调节调节器34、36的压力和/或喷嘴35与车身面板组件10各表面13之间的距离能够方便地调整喷射路径的宽度。尽管任何相容的抗飞溅液体24都适于在本发明中使用，但优选为Elco Inc.的Wire Wizard^TM Blue Magic。

参考图2，示出了用于向多个生产线输送受控抗飞溅液体的喷射系统的气压/电路图。在图2的顶部和底部的虚线框中示出了两个喷嘴组件12，并示代表两个单独的生产线，例如用于双门轿车的门板和用于普通轿车的四开板的生产线。根据需要，通过增加另外的喷嘴组件12可扩大或减小生产线的数量。在优选实施例中，由控制器18控制单个泵28和阀20、22来供给多个喷射组件12。空气供给源40通过空气供给管路30将压缩空气输送到阀20、22。紧靠液体供给阀22之前设有优选为高效微晶玻璃聚结型过滤器(microglass coalescing-style filter)的过滤器12。当致动阀20、22时，图2中黑色实心箭头表示的增压抗飞溅液体26输送至多个喷嘴组件12。一旦图1的车身面板10的(多个)面板被涂覆至所需的水平，那么控制器18就关闭阀20、22，从而停止抗飞溅液体26至喷嘴组件12的流动。如图1的底部所示，然后通过物料搬运设备14或其它适合的装置将喷射过的车身面板10传送至焊接站，并将下一个车身面板10按所述的定位。在焊接之后，车身面板10通过喷射清洗步骤，以清理掉或去除金属冲压留下的油和残渣。在该喷射清洗循环期间也清理掉面板表面的抗飞溅液体26。

尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是本发明所属领域的技术人员应当认识到在所附权利要求范围内实现本发明的各种可选设计和实施方式。

Claims (16)

1.一种减少可焊接车身面板表面上焊接飞溅堆积的方法，所述方法包括：

将所述车身面板相对于喷嘴组件定位；

启动受控抗飞溅液体系统压力，从而增压多个抗飞溅液体管路；

启动受控空气压力，从而增压所述喷嘴组件上的喷嘴，并且启动抗飞溅液体通过所述喷嘴的流动；

使用所述抗飞溅液体以预定喷射速率涂覆所述车身面板；

当所述车身面板已涂覆至预定覆盖范围时，切断所述空气系统压力和所述抗飞溅液体系统压力；以及

将所述车身面板重新定位以进行焊接处理。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述车身面板使用物料搬运机械手定位。

3.如权利要求1所述的方法，还包括多个液体供给管路和多个空气供给管路，其中控制器启动至少一个液体供给阀以增压所述多个液体供给管路并启动至少一个空气供给阀以增压所述多个空气供给管路，从而允许所述液体流向用于使用所述液体涂覆所述表面的喷嘴。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述焊接处理从点焊、电弧焊接、MIG焊接和MAG焊接构成的组中选择。

5.如权利要求3所述的方法，其中所述液体和空气管路被增压至2与4psig之间。

6.如权利要求3所述的方法，其中在将所述车身面板沿着所述喷嘴前面的预定路径相对于所述喷嘴组件定位时进行所述涂覆，并且其中所述喷嘴排出宽度为6-8英寸的喷射模式。

7.如权利要求3所述的方法，其中所述涂覆还包括将所述车身面板的表面保持静止，并将所述喷嘴沿着预定路径移动，从而涂覆所述车身面板的所述表面。

8.如权利要求3所述的方法，还包括将一部分所述液体引向所述喷嘴，从而涂覆所述喷嘴以使其上焊接飞溅的堆积最小。

9.如权利要求3所述的方法，还包括在焊接所述表面之后清洗所述表面，从而去除所述液体。

10.一种减少可点焊车身面板外观表面上焊接飞溅堆积的方法，所述方法包括：

将所述车身面板相对于喷嘴组件定位；

启动受控抗飞溅液体系统压力，从而增压多个抗飞溅液体管路；

启动受控空气压力，从而增压所述喷嘴组件上的喷嘴，并且启动抗飞溅液体通过所述喷嘴的流动；

使用所述抗飞溅液体以预定喷射速率涂覆所述车身面板；

当所述车身面板已涂覆至预定覆盖范围时，切断所述空气系统压力和所述抗飞溅液体系统压力；以及

将所述车身面板重新定位以进行点焊。

11.一种用于向车身面板外观表面应用抗飞溅液体的系统，所述系统包括：

压缩空气供给源；

含有抗飞溅液体的液体供给源；

可操作地连接到所述空气供给源的至少一个控制阀；

通过泵连接到可操作地所述液体供给源的第一喷嘴组件，其中所述喷嘴组件包括至少一个喷嘴，并且其中所述泵可操作地连接到所述液体供给源，并向所述第一喷嘴组件输送增压抗飞溅液体；

可操作地连接到所述压缩空气供给源和所述第一喷嘴组件并且位于其间的至少一个压缩空气压力调节器；

可操作地连接到所述液体供给源和所述第一喷嘴组件并且位于其间的至少一个液体压力调节器；

用于将所述面板相对于所述第一喷嘴组件定位和移动的物料搬运机械手；以及

可操作地连接到所述阀、所述第一喷嘴组件、所述空气压力调节器、所述液体压力调节器和所述机械手的控制器。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述空气压力调节器和所述液体压力调节器设定为2至4psig。

13.如权利要求11所述的系统，其中所述泵可操作地连接到包括至少一个另外的喷嘴的第二喷嘴组件，用于向所述第二喷嘴组件输送抗飞溅液体，并且其中所述第二喷嘴组件可操作地连接到所述控制器。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述控制器构造成独立地控制多个喷嘴组件。

15.如权利要求13所述的系统，其中所述泵可操作以将所述液体增压至40与50psig之间。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述泵为气动容积式泵。

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