CN105492157A - 用于连续传送和对接焊接金属板件的方法以及所述方法的使用 - Google Patents
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Abstract
为了增加循环次数,并且因此降低制造成本,在焊接金属板件、尤其在汽车工业的拼接板的工业制造中,本发明描述了一种基于恒定速度传送系统和飞行光学系统的方法,该方法在没有对热焊缝的复杂冷却的情况下运行并且使用用于将工件以较大的力保持在传送带的一侧上的装置。以此方式,可以很大程度上减小板空间对机器循环次数的消极影响。总体上,在该机器中需要更少的驱动,可以使用简化的机器构思,而不会对待焊接的板的质量造成损害。
Description
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、尤其在汽车工业中的车辆车体构造中用于连续传送和对接焊接金属板的方法以及所述方法的使用。
为了生产在车辆车体的构造中的金属板件,使用现代生产方法以在制备钣金边之后由各个单独金属板生产焊接件、即所谓拼焊板。在已知的焊接方法中,特别地在激光焊接中,具有两种已知的方法。在第一方法中,各金属板被精确地定位、紧固并且由可移动的焊接头不连续地焊接。在另一方法中,将各金属板从两个相互联锁的路径供应到静止焊接工具,并且进行焊接。这两种方法都需要在机械精确度方面进行大量的努力,以实现大约0.15mm的间隙宽度。专利US5328083描述了一种方法和一种用于执行该方法的装置,但是其中,没有公开如何相对于接缝轮廓来精确地定位焊接工具。在此,各金属板的不准确性和接缝轮廓的位置位移可能导致有缺陷的焊缝。
在焊接过程中,由于热焊缝会产生力,并且,该力又导致在焊缝的端部处形成间隙。为了避免该影响,金属板必须由较大的力保持,或者通常必须在焊接后立即冷却焊缝。为此目的,提供了一种控制装置和一种冷却装置,然而,它们需要相当大的与装备相关的支出,并且因此需要大量增加此类拼焊板焊机的投资成本。
欧洲专利EP0450349涉及一种用于来连续焊接条带或板的方法,各条带或板藉由激光束被导引以接触,而无需供应其它材料,其中,根据由各抵接边缘形成的间隙的宽度,在焊点集中在焊缝的沿条带延伸方向上的区域中之后直接冷却各条带。在该公开中,提出了一种用于连续焊接条带或板的装置,各条带或板由静止激光束来导引以接触,所述装置具有位于待焊接的各条带的两侧上的紧固辊,它们成对地垂直于该延伸方向进行布置,所述紧固辊在各条带的接触区域中形成间隙,当焊接各抵接边缘时,通过该区域,静止激光束使各条带接触。
在欧洲专利EP0817698B1中,描述了一种用于连续对缝焊接金属板的方法,其中,各金属板的相对位置和因此焊接坡口的准确度保持在预定的公差范围内。在此,有意地避免待焊接在一起的金属板的机械准确对准,而是接缝焊接工具藉由用以连续确定间隙宽度的传感器来跟随两个金属板的金属板接头。另外,通过控制回路可以恒定地调整用于该焊接过程的所需冷却能力(气体、水)和焊缝的输出。此类系统需要高水平维护。
在焊接拼焊板过程中的问题是各拼焊板的相应紧固。根据机器设计以不同方式解决该问题。一方面,如上所述,在焊接后立即冷却该连续系统中的焊缝。另一方面,还已知多种方法,其中各拼焊板紧固在两个链条之间。在此类机器中的缺陷是:不能从上方通达以及受来自该机器的焊渣的污染问题。特别地,在具有非矩形布置(例如3边布置或5边布置)的各板的焊接中,在两个焊缝的焊接之间会发生非生产性的闲置时间,此会对机器的循环次数造成不利影响,并且因此也对生产成本造成不利影响。
作为用于可靠紧固的另一可能性,应当提到在静态磁铁上紧固各板。然而,为了满足此类系统的较高的循环次数要求,这些磁性梭必须旋转移动,并且必须使用电磁铁来加载和卸载各板。因此,对于此类旋转系统,需要确保电力供应,这相应地是高投资成本的技术问题。
在用于焊接拼焊板的方法中的重要条件是:一方面,整个系统的生产量,即每小时可以生产多少零件;另一方面,需要努力以确保总体制造过程的质量以及具有合理技术复杂度的焊接板理想质量。
上述方案的缺陷是用于冷却焊缝、用于金属板可靠紧固、用于从该系统移除焊烟和焊接溅渣的高技术复杂度,以及整个系统的容量和因此整个系统的生产能力。一般地,在此类系统中,焊接透镜设计为可移动的,并且待焊接的板静止,或者在焊接过程中,焊接金属被连续进给,并且焊接透镜是静止的。另一缺陷是加载和卸载传送带的高昂成本。
因此,本发明的目的是提供一种用于消除上述缺陷的方法。
该目的通过独立权利要求1所述的特征来实现。在从属权利要求中规定了有利的实施方式的变型。
在此本发明能够实现在连续过程中的拼接板件的有效且可靠的工业生产,由此,通过磁性原理,各板仅从一侧、即从下方被紧固,由此,确保可以从上方通达该机器。此对机器的可维护性具有积极影响,因为可以从上方容易地去除所导致的焊烟和焊接溅渣。因为各板在长运输路径上被可靠地固定,可以使用移动或“飞行”透镜,由此相比于具有常规构思的其它机器,该机器的能力可以提到达40%该机器的加载和卸载可以通过电磁铁实现,并且另外,磁性固位原理对维持待焊接的各板之间的尽可能小的间隙具有积极影响,由此可以实现更好质量的焊缝。总体结构是该整个系统的简化机器设计。
因此,一般而言,相比于其它已知的方法,通过本方法,实现更好的生产率。
以下参考附图藉由实施例来更详细地解释本发明。
图1以横截面图示意性地示出了具有传送带的创造性布置;
图2是在焊接开始时装备有板的创造性布置的传送带的第一俯视图,其也是示意性示出的;
图3是在焊接期间装备有板的创造性布置的传送带的第二俯视图,其也是示意性示出的;
图4是在焊接期间装备有板的创造性布置的传送带的第三俯视图,其也是示意性示出的;以及
图5是在焊接透镜返回期间装备有板的创造性布置的传送带的第四俯视图,其也是示意性示出的。
图1示出了具有连续传送带3的磁性链条传送器1,该传送带3能够沿方向TR通过驱动轮1进行运动,该传送带3的速度vTR在1-30m/min范围内,并且该传送带3的各部段2较佳地但不排它地设计为圆周极板,在长度L上形成平坦表面,在第一加工步骤中,可磁化的独立工件30a、30b藉由进给装置12放置在该平坦表面上,并且通过较佳地磁性保持装置6以较大的力保持在传送带3上,由此静止的第一质量系统8用于监测待焊接的独立工件30a、30b的位置和间隙宽度。在各板30a、30b、40、50之间的距离取决于待焊接的独立工件30a、30b的布置,其中,可以将D保持得较小以用于独立工件30a、30b的矩形水平段,并且D必须选择成较大以用于例如独立工件30a、30b的长菱形布置。在第二加工步骤中,独立工件30a、30b沿焊接方向SRO藉由可移动的焊接透镜7以材料锁定的方式彼此连接以形成焊接板50,由此,焊缝的质量由第二静止质量系统9从上方进行检测,并且可选地藉由附加的静止相机10从下方进行检测。当皮带已行进长度L之后,在第三步骤中,在释放保持装置6之后,藉由用于移除焊接板的装置13从连续延伸的传送带3上移除焊接板50。
图2示出了焊接过程的开始的第一俯视图。这两个传送带3、4每个都由多个段2组成,各段由间隙5隔开,传送带3、4都沿传送方向以相同的速度vTR连续地移动。在焊接之前的板30由待焊接的独立工件30a、30b组成,该板30固定在位于传送带3、4上的边缘31、32的区域中,形成最小可能的间隙33。正在加工的板40在边缘41、42的区域中具有最小间隙43——由于切割公差——并且焊接透镜7定位在初始位置OSA处。已焊接的板50设置有焊缝51并且可以在以下加工步骤中从传送带被移除。
图3示出了该焊接过程的第二俯视图。焊接透镜7沿与传送带3、4的传送方向TR相同的方向SRO以速度vOS=vTR-vS进行运动,并且可能地通过提供填充焊丝而焊接处于边缘41、42的区域中的正在加工的板40,各边缘由最小间隙43彼此隔开,该最小间隙43由于切割公差而存在。焊接透镜7已从焊缝OSA开始时的位置沿传送方向TR进行运动。两个尚未焊接的板30定位成用于下一焊接过程。
图4示出了焊接过程的结束的第三俯视图。已焊接的板提供有焊缝51,并且焊接透镜现在位于该焊缝OSE的端部的位置处。
图5示出了焊接透镜7返回的第四俯视图。在该焊接透镜7达到焊接位置OSE的端部之后,透镜7沿与传送方向TR相反的方向RRO以速度vOR运动,直到它到达初始位置OSA以用于焊接待焊接的下一板30,该速度vOR是传送速度vTR的多倍。
Claims (9)
1.一种用于传送并对接焊接金属板的方法,所述方法尤其用在汽车工业中的机动车辆车体的构造中,其中,任意所需形状的平坦金属板件由供应装置(12)放置在沿水平方向TR以恒定速度vTR连续移动的至少两个传送带(3、4)上,以使得待焊接在一起的两个独立工件(30a、30b)的两个相应待焊接的边缘(31、32)对接在一起,形成尽可能小的间隙,并藉由保持装置(6)固定在所述传送带(3、4)的表面上,所述传送带(3、4)分成多个独立部段(2),以使得所述独立工件能够在长距离L上保持在相同的位置中,另外还具有用于激光焊接的装置(7),所述装置(7)能够沿纵向并且在高度上移动,并且具有用于在焊接之前监测焊缝几何形状并在焊接之后监测所述焊缝的静止装置(8、9、10),以及用于移除已焊接板(50)的装置(13),其特征在于,在待焊接的所述工件(30a、30b)的焊接过程中,所述至少一个焊接透镜(7)沿与所述传送方向TR相同的方向SRO以速度vOS移动,形成焊缝(51),所述速度vOS等于所述传送带(3、4)的速度vTR减去焊接速度vS,并且在将所述两个独立工件(30a、30b)焊接成已焊接板(50)后,所述至少一个焊接透镜(7)沿与传送方向TR相反的方向SRO以速度vOR移动到待焊接的下一焊缝的起点OSA,所述速度vOR是所述传送带(3、4)的速度vTR的多倍。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述传送带(3、4)通过至少一个驱动轮(1)由链条驱动进行驱动,其中,所述传送带(3、4)的所述独立部段(2)设计为极板。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述保持装置(6)能够形成为不可移动的磁性保持装置,较佳地形成为永久磁铁或者形成为可切换永久磁铁或者形成为电磁铁,或者形成为真空模块。
4.如权利要求1和3所述的方法,其特征在于,为了将待焊接的所述独立工件(30a、30b)固定在所述传送带(3、4)上,藉由设计成开启和切断的控制单元而开启所述保持装置(6)并为所述保持装置(6)供应电流,由此,产生磁通量,所述磁通量经由所述保持装置(6)被输送到所述部段(2),并且用于在焊接后移除所述焊接板(50),通过切断电流能够切断所述磁通量。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的方法,其特征在于,所述磁通量由所述保持装置(6)和所述部段(2)以及所述金属独立工件(30a、30b)封闭,由此,在大约10N/cm2至12N/cm2范围内的较大力F从下方施加在所述传送带(3、4)的一侧上。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的方法,其特征在于,通过紧固所述独立工件(30a),产生磁通量,所述磁通量将磁力施加在所述独立工件(30b)上,由此封闭位于所述独立工件(30a、30b)之间的间隙。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,藉由相机监测在待焊接的所述独立工件(30a、30b)之间的其余间隙,并且通过将填充焊丝供应到待焊接的所述独立工件(30a、30b)之间而封闭在待焊接的所述独立工件(30a、30b)之间的最小间隙(43)。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述传送链条设置为带驱动或梭驱动。
9.如权利要求1所述的、用于在机动车辆车体构造中生产拼焊板的方法的使用。
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