CN103180113B - 车身部件的冲孔方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对车身部件冲孔的方法，尤其是给表皮冲孔以安装泊车辅助传感器或者大灯清洗器的方法。本发明还涉及一种对车身部件冲孔的设备，其包括用于接纳车身部件的搁架（2）、冲子（19）以及冲子的移动装置（5，10），所述移动装置首先将冲子沿第一行程移动以引导其至使用位置，然后将冲子沿第二行程移动以在部件上钻孔。冲子在第二行程中的移动速度不超过10mm/s并且低于冲子在所述第一行程中的移动速度。第二行程中冲子的移动装置包括与作用力减速机构相连的冲孔动力缸（11，21）。最后，本发明涉及该设备的用途以及采用上述方法制得的车身部件。

Description

车身部件的冲孔方法及设备

本发明涉及给车身部件冲孔的方法，尤其是给表皮冲孔以安装泊车辅助传感器或者大灯清洗器的方法，还涉及一种冲孔设备以及由此得到的车身部件。

在本说明书中，“表皮”一词指这样的车身部件，即：在安装到车上后，该部件的壁有一面从车外可见。通常会提到保险杠表皮，但是本发明也涉及翼板表皮或裙板表皮，裙板指从车辆前后保险杠向下延伸的壁。

通常采用超声波传感器来组建泊车辅助系统，常用缩写PDC（“泊车距离控制”的英文缩写）表示。在下文中，用“PDC传感器”一词来表示这种超声波传感器。

PDC传感器一般以三个、四个或六个为一组进行安装，安装在保险杠表皮上或者裙板上，用支架（称作PDC支架）保持在保险杠内侧，与保险杠内表面相联结。该支架将PDC传感器保持为正对保险杠表皮上的孔。

在现有技术中，将PDC传感器安装在保险杠表皮上需要两个不同步骤才能完成，即，首先在表皮上冲孔以形成孔，然后将支架固定在表皮上，正对该孔。

这两个操作是在两个不同工位上实现的，不过经常是在涂装之后进行的，这样一来被这两个操作处理的保险杠表皮在转运以及安放在每个工位过程中可能会被划伤。

需要指出的是，保险杠表皮上孔的形成通常不发生在该表皮的制造过程中，这是因为PDC传感器属于选装件，并非所有销售款上都有。所以，保险杠表皮都是按照无孔的基本型制造的，PDC传感器是后期加装的，多数是在涂装之后。

对于保险杠表皮上集成的大灯清洗器，也是如此。

本发明提出了一种冲孔方法，该方法发生在保险杠表皮中形成孔的步骤中。

为了获得高质量的冲孔，切割后不留下刺和毛边，则需要采用速度约为每秒1毫米的慢速冲子，由大功率动力缸（vérin）驱动，其提供的冲孔力量约为每孔1000daN。

这种动力缸的成本及其运转所需的装置不利于冲孔工位的深度优化。另外，要在部件周围留有足够的位置，以便定位该部件而不划伤它，就必须将冲子远离搁架（即远离放置待冲孔部件的支架）；这会增加冲孔工位的体积，延长循环时间，因为大功率但缓慢的动力缸需要时间来通过使之远离部件的距离。

本发明旨在提出其他的办法，用来代替缓慢的大功率动力缸，以弥补前述的不便。

本发明的一个对象是给车身部件冲孔的方法，尤其是给表皮冲孔以安装泊车辅助传感器或者大灯清洗器的方法，根据该方法，将车身部件放置在搁架上，离搁架一定距离处冲子被保持在静止位置，使冲子首先朝搁架方向沿第一行程移动，以引导其至所述部件附近，然后沿第二行程移动，以在所述部件上冲孔，冲子在第二行程中相对于部件的移动速度不超过10mm/s，该方法的特征在于，在第一行程中借助移动装置移动冲子并给冲子相对于部件不低于50mm/s的移动速度。

本发明方法的优势在于它区分了冲子接近步骤和使用冲子的真正冲孔步骤（用“钻孔”表示）。

于是，假设需要设置300毫米的接近行程以给部件周围留有足够的空间来防止部件被划伤，那么冲子从静置位置移动到使用位置需要2到3秒时间，同时还不会因此影响到冲孔质量，因为真正的冲孔（即“钻孔”）总是以不超过10毫米/秒的低速实现的。

优选地，钻孔过程中，移动速度约为1mm/s，而在接近过程中的移动速度约为100mm/s。

按照本发明，在这种条件下，从冲子开始第一行程的时刻到它回到静置位置的时刻，耗时在5到15秒之间。

本发明可以采用不同的移动装置来实现。首先，可以采用移动速度可调可变的动力缸。这个方法不是优选的，因为这种动力缸昂贵且不易调节。

另一个可能是采用多室动力缸。第一室断面小，用于第一行程，以小功率实现高速度；而第二室接在第一行程之后，用于第二行程，移动速度低，而功率大。

在第三种方法中，在第一行程中采用接近动力缸来移动冲子，而在第二行程中采用不同于接近动力缸的其他装置。

第三种方法可以采用非常标准的动力缸，市面上能以合理价格买到，在供货和成本方面具备一定优势。

为了实现上述方法，本发明还提出了一种给车身部件冲孔的设备，尤其是给表皮冲孔以安装泊车辅助传感器或者大灯清洗器的设备，其包括：适于接纳车身部件的搁架，离搁架一定距离处保持在静置位置的冲子，以及冲子的移动装置，所述冲子移动装置首先使冲子朝搁架的方向沿第一行程移动，以引导其至部件附近的使用位置，然后使冲子沿第二行程移动，以在部件上钻孔；所述移动装置用于使冲子在第二行程中相对于部件的移动速度不超过10mm/s。该设备的特征在于，移动装置用作使冲子在第一行程中相对于部件的移动速度不低于50mm/s。

本发明设备还可以具备下列一个或多个特征，可以单独具备，也可相结合。

-所述移动装置包括多室动力缸，用于第一行程和第二行程；

-所述移动装置中包括用于第一行程的接近动力缸，和用于第二行程的不同于所述接近动力缸的装置；

-所述移动装置包括用于第二行程的冲孔动力缸；

-所述冲孔动力缸与作用力减速机构（mécanisme de démultiplication d’efforts）相连；

-所述作用力减速机构包括凸轮，该凸轮如楔子一样作用在与冲子相联结的凸轮滚轮上；

-所述作用力减速机构包括铰接在与底座联结的轴上并由动力缸致动的连杆，所述连杆通过杠杆作用在冲子的支撑件上施加作用力，以引发冲子在第二移动行程上的移动；

-冲子被安装在柱的第一端部上，该柱可轴向运动且具有相对而置的第一端部和第二端部，其长度大致为第一行程的长度，该柱走完第一行程来将其第二端部引导至作用力减速机构的附近，以便承受该机构在第二行程中的推力；

-所述作用力减速机构包括凸轮，该凸轮如楔子一样作用在与冲子相联结的凸轮滚轮上；

-冲子以及在第一行程中跟随冲子一起运动的部件连在一平衡重物上，用于降低它们的表观重量；

-所述表观重量选择为，使得冲子以及跟随冲子一起运动的部件只在它们自身的表观重量的作用下从冲子静置位置移动到使用位置，接近动力缸的作用是将冲子从使用位置带回到静置位置并在需要时调节接近速度；

-接近动力缸和/或冲孔动力缸为气缸。

最后，本发明的另一目的是该设备的用途以及采用上述方法制得的车身部件。

为了更好地理解本发明，下面将参考附图描述仅作举例之用的具体实施方式，附图中：

-图1是为实施本发明方法而设计的冲孔设备的透视图；

-图2为从图3所示设备位置的对面看过去的视图；

-图3到图6与图1类似，显示了随着方法进展的不同状态下的设备情况；

-图7是为实施本发明方法而设计的冲孔设备的第二种实施方式的透视图；

-图8是为实施本发明方法而设计的冲孔设备的第三种实施方式的透视图。

在图1到图6中，使用了如下的附图标记：

1为机架，形如横卧的U形，基于其充当机架底座的分支1a上。

2为“搁架”，即用于在冲孔前安放车身部件的支架。搁架2置于机架1的底座1a上。

3是竖向导轨。当然，导轨的朝向取决于冲子的接近行程。这里假设待冲孔的表皮（未示出）是水平向的，不过鉴于表皮的形状通常是弯曲的，显然需要设置其它导轨（未示出），相对于竖向呈不同的倾角。

4为适于沿导轨3滑动的活动板。

5为有竖向游间行程（débattement）的气缸，其主体5a通过板条6（réglette）固定在机架1上，其杆5b朝下突出于主体5a，并通过另一板条7与活动板4联结。

8是平衡重物，固定在板条6上。这里的平衡重物8为绳索9的绕组，采用螺旋弹簧（未示出）拉回到收回位置。绳索9通过其自由端连在与活动板4联结的板条7上。平衡重物8抵消了竖向活动部件的部分重量，详见下文说明。

10是一种移动装置，安放在机架1的上分支1b上。装置10包括：

-水平气缸11（这里是水平的，因为要与竖向气缸5协作），其主体11a固定在机架分支1b上，其杆11b朝机架开口侧方向水平突出。在长度约为20cm的端部段上，杆11b是斜切的（biseautée），意即其横断面是梯形的（在与机架平行的竖向面内），断面前端为短边，后端为长边。长边对应于气缸出口处杆11b分支的常规厚度。在此斜切端部段中，杆的下表面18在高差h内是倾斜的，而它的上表面（与下表面18相对）则是水平的。

-两个由矮墙构成的导向机构12，矮墙配有水平气缸杆11b的导向孔，其尺寸确保杆11b的水平上表面能保持与各孔的上缘相接触，以抵靠其上；

-一个竖向柱13，从机架上分支1b和活动板4中为此分别预设的孔14和15中穿过。柱的顶端16上有一滚轮17。柱13可以通过孔14相对于上分支1b在竖向方向滑动，但是由于其卡在孔15中而与板4是联结的。于是，当板4和柱13朝下运动时，滚轮17正好位于水平气缸11的杆11b前的端部之下，在高差h中。一旦处于这个位置后，如果杆11b在水平气缸11的作用下在两导向机构12之间前进，那么滚轮17就抵着杆11b的倾斜下表面18滚动，这样就使得柱13下降，下降高度稍微小于高差h（h为最大值，当滚轮碰到杆前的下棱边时就达到该最大值）。

在滚轮17的对面端，柱13上有一个冲子19（按传统方式由冲模和退料板（dévétisseur）组成），柱13就形成了冲子的支撑件。

平衡重物8在下降和上升中抵消了组件（称作“活动单元”）的一部分重量，组件包括冲子19以及在第一行程中跟随冲子一同运动的活动部件，即气缸杆5b、板4、板条7、柱13和滚轮17。

移动装置10被罩子24保护，在气缸11运转时防止操作人员的手指或手进入到滚轮17和气缸11的杆11b之间。

现在介绍本方法进程中的不同步骤：

图1：装置处于静置状态。气缸都没有启动。板4处于高位，柱13也一样。

图3：竖向气缸5任由活动单元在其表观重量（真实重量与平衡重物8所抵消的重量之差）的作用下下降。滚轮17正对水平气缸11的杆的倾斜下表面18。此第一运动的速度较高，即100mm/s，由气缸5控制。

如果搁架2上放置有车身部件表皮（未示出）的话，在上述运动结束时，冲子19就会处于这个表皮附近。

可以理解，在表观重力作用下，竖向气缸5不会伤及操作人员。实际上，得益于平衡重物8，冲子19在第一行程中碰到的障碍物会很容易使气缸5的下行停顿下来。因此，在第一行程中，设备对于操作人员来说是安全的，因为使冲子19下降的力量不会使操作人员受伤。

图4：水平气缸11将杆11b向前推，杆的上表面抵靠在导向机构12的孔的上缘，其倾斜下表面18则将滚轮17（于是，也连同柱13、冲子19和板4）在很小的高度范围推向下方。如果在搁架2上放置有车身部件，那么此第二运动就对应于对该部件的钻孔操作（指冲孔本身），这个运动是慢速进行的，这是由于杆11b的水平行程和柱13的竖向行程的比例的原因。同样因为这个比例的原因，钻孔的功率也按相同比例增加，所以即便是水平气缸11的功率较小，也能获得足够的冲孔功率。由水平杆11b的斜切端、导向机构12和滚轮17组成的组件构成了冲孔的作用力减速器。还可以采用其它系统来实现相同的功能，比如换向杆机构（mécanisme de renvoi à bras de levier）或者平衡杆（palonnier）。

可以理解，在钻孔操作中冲子的行程只有几毫米，优选为小于5mm。实际上，这个行程最多等于柱13在水平气缸11的杆11b作用下竖向移动的距离h。对于这个距离，操作人员是不可能将手或手指滑进冲子19和待冲孔部件之间的。换言之，冲子19在第一行程中就移动到离待冲孔部件很近的位置，这样滚轮17就正对水平气缸11的杆的倾斜下表面18，水平气缸11就可以启动了。可以理解，当滚轮17未正对水平气缸11的杆的倾斜下表面18时，水平气缸11是无法运转的。所以，这个设备可以保证操作人员的工位的安全，在钻孔操作中以及在冲子19第一行程下降过程中操作人员都不会受到冲子19的意外伤害。

图5：水平气缸11回到初始位置，杆11b收回。

图6：竖向气缸5使板4（也连同柱13以及活动单元的其他部件）上升。得益于平衡重物，气缸5只需克服活动单元的表观重量。

所以可以理解，除了固定的保护罩24外，冲孔设备的安全不再需要采用其它特殊的人员保护措施。这样就可以降低设备使用的空耗时间，增加生产力，因为操作人员无需打开和关闭保护罩，比如为了将待冲孔部件放在设备中或者将其从设备中取走。另外，既无需打开和关闭保护罩，同时也无需设置无形的阻挡。该设备就是安全的，可以采用便宜的零部件制造。

图7和图8显示了本发明装置的第二和第三种实施方式，其中这三种实施方式所共有的零部件采用了相同的数字编号。

相比于第一种实施方式，图7所示的实施方式的区别在于设备不含平衡重物，并且竖向导轨包括两个竖向立柱1c和1d，两者中间有空隙1e。柱13和活动板4被支架20所代替，这个支架大体呈梯形，其两个平行边是竖向的。第一竖向边与机架1的竖向分支平行，并包括适于沿轨道3滑动的装置。第二竖向边带有冲子19，冲子19位于支架20下部分附近。

水平的气缸11固定在机架的分支1b上，分支1b关于机架的竖向分支向支架20的对面突出。水平气缸11作用在斜切杆11b上，穿过两个立柱1c和1d之间的空隙1e。

在气缸11的作用下，斜切杆11b可以朝向冲子水平移动。

在机架1的竖向分支附近，支架20在其上端包括一个滚轮17，滚轮适于与水平气缸11的斜切杆11b的下表面协作。

冲孔方法与上文所述相同。不过，冲子19在第一行程的移动完全是由竖向气缸5控制的，这个气缸使滚轮17正对水平气缸11的杆的倾斜下表面18。

有利地，竖向气缸5是低压气缸。同样，如果冲子19在第一行程中遇到了障碍物，障碍物施加的微弱反压力可以造成停顿，甚至使得气缸5向上移动回到它的静置位置。竖向气缸5的接触压力低于50N/cm2。

就如第一种实施方式一样，设备也是安全的。实际上，只有当滚轮17正对水平气缸11时，水平气缸11才可启动。在这个位置，冲子19距离待冲孔部件的距离可以确保操作人员不能因为不小心而将手或身体的其他部位滑到冲子19和待冲孔部件之间。

同样，当冲子19在第二行程受力移动时，操作人员也不会受伤。

在图8所示的实施方式中，机架1呈L形，基于分支1a上，分支1a就构成了机架的底座。机架的竖向分支包括两个分开的立柱1c和1d，如同上一实施方式一样。移动装置特别包括一个用于冲孔的气缸21，该气缸与部件22相连，部件22构成了一个用于在第二行程中移动冲子19的杠杆。杠杆支在支承轴23上，支承轴23穿过机架竖向分支的两个立柱1c和1d，当气缸21将部件22向上推时，杠杆就向支架20的加固面24施加竖向压力。

支承轴23的位置可以使形成杠杆的部件22收拢在（未示出）立柱1c和1d之间的空隙内，以允许支架20（在第一行程中移动时，也就是接近行程）朝上（相对于图8）或者朝下滑动。

当然，上述的实施方式是非限制性的。

Claims (12)

1.一种给车身部件冲孔的方法，根据该方法，将车身部件放置在搁架上，离所述搁架一定距离处冲子被保持在静止位置，使所述冲子首先朝所述搁架的方向沿第一行程移动，以引导其至所述车身部件附近，然后沿第二行程移动，以在所述车身部件上钻孔，所述冲子在所述第二行程中相对于所述车身部件的移动速度不超过10mm/s并且低于所述冲子在所述第一行程中的移动速度，该方法的特征在于，在所述第一行程中借助移动装置移动所述冲子，而在所述第二行程中借助不同的移动装置移动所述冲子，所述不同的移动装置是与作用力减速机构相连的冲孔动力缸。

2.根据权利要求1所述的方法，是给车身表皮冲孔以安装泊车辅助传感器或者大灯清洗器的方法。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述第一行程完成后，待冲孔的所述车身部件与所述冲子之间的距离小于5mm。

4.一种给车身部件冲孔的设备，所述设备包括适于接纳车身部件的搁架、离所述搁架一定距离处被保持在静置位置的冲子以及所述冲子的移动装置，其特征在于，所述移动装置包括第一移动装置和不同于所述第一移动装置的第二移动装置，所述第二移动装置包括与作用力减速机构相连的冲孔动力缸，所述移动装置用于使：首先所述第一移动装置使所述冲子朝所述搁架的方向沿第一行程移动，以引导其至所述车身部件附近的使用位置；然后所述第二移动装置使所述冲子沿第二行程移动，以在所述车身部件上钻孔；并且所述冲子在所述第二行程中相对于所述车身部件的移动速度不超过10mm/s并且低于所述冲子在所述第一行程中的移动速度。

5.根据权利要求4所述的设备，是给车身表皮冲孔以安装泊车辅助传感器或者大灯清洗器的设备。

6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一移动装置包括用于所述第一行程的接近动力缸。

7.根据权利要求4所述的设备，其中所述冲孔动力缸为气缸。

8.根据权利要求6所述的设备，其中所述接近动力缸为气缸。

9.根据权利要求4至8之一所述的设备，其中，所述冲子被安装在支撑件的第一端部上，所述支撑件可轴向运动且具有相对而置的第一端部和第二端部，所述支撑件走完所述第一行程来将其第二端部置于所述作用力减速机构的附近，以便承受所述作用力减速机构在所述第二行程中的推力。

10.根据权利要求4至8之一所述的设备，其中，所述作用力减速机构包括凸轮，所述凸轮如楔子一样作用在与所述冲子相联结的凸轮滚轮上。

11.根据权利要求4至8之一所述的设备，其中，所述作用力减速机构包括铰接在与机架联结的轴上并由动力缸致动的连杆，所述连杆通过杠杆作用在所述冲子的支撑件上施加作用力，以引发所述冲子在其第二移动行程上的移动。

12.权利要求4至11之一所述的设备用于对车身部件冲孔的用途。