CZ200854A3

CZ200854A3 - Zarízení pro spojování kovových desek a zpusob spojování kovových desek

Info

Publication number: CZ200854A3
Application number: CZ20080054A
Authority: CZ
Inventors: Tai Jin@In
Original assignee: Tai Jin@In
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2008-07-16
Also published as: US20080197117A1; CZ307530B6; CN101222997A; KR100743857B1; DE112006001867B4; KR20050080118A; JP2009501086A; DE112006001867T5; JP4717115B2; WO2007008046A1; CN101222997B; US8283601B2

Abstract

Zarízení pro spojování kovových desek (1) zahrnuje horní formu (5) s prvním vodicím pruchozím otvorem (9), který je v ní vertikálne vytvoren, stredníformu (6) s druhým vodicím pruchozím otvorem (10), který je v ní vertikálne vytvoren, pricemž strední forma (6) je usporádána pod horní formou (5), dolní formu (7) s pruchodem (11) pro odebírání prebytecného kovu, kterýžto pruchod (11) je v ní vertikálne vytvoren a pricemž dolní forma (7) je usporádána pod strední formou (6) ohrívací jednotku pro ohrev kovových desek (1) a kovového pásu (2), prubojník (8) pro pusobení spojovacím tlakem na kovovédesky (1), upínací jednotku, která tlakem upíná kovové desky (1) k horní forme (5), a spojovací jednotku, která pusobí silou na prubojník (8) za úcelem spojení kovových desek (1). Zpusob spojování kovových desek (1) tímto zarízením spocívá v rychlémohrátí kovového pásu (2), ve vytvorení ohrátého nýtového dílce proražením kovového pásu (2) prubojníkem (8), v rychlém ohrátí prekrývajících se kovových desek (1) pusobením elektrického proudu, v zalisování ohrátého nýtového dílce do kovových desek (1) tlakovým zarízením prubojníku (8) a ve spojeníprekrývajících se kovových desek (1) nýtovým dílcem pomocí tlaku.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro spojování kovových desek a způsobu spojování kovových desek. Konkrétně se týká zařízení a způsobu, kde proces spojování je zjednodušen a pevnost spoje je zlepšena.

Dosavadní stav techniky

Obecně jsou známy dva způsoby spojování tenkých kovových desek. Prvním způsobem je bodové svařování a druhým způsobem je nýtování. Při bodovém svařování se na překrývající se kovové desky přivede elektrické napětí a tím je generováno teplo, protože tyto kovové desky mají elektrický odpor. Pokud se pak na překrývající se desky působí tlakem, překrývající se povrchy kovových desek se nataví a kovové desky se spojí.

Při nýtování se dvě kovové desky provrtají a spojí nýty.

Každý z těchto dvou způsobů má své výhody. Avšak při bodovém svařování může docházet ke vzniku oblouku a ke zhoršení prostředí, protože se používá vysoké napětí. Navíc, výsledný spojený povrch nemusí být rovný.

Výhodou spojování nýty je, že pevnost spoje je vysoká a proces spojování se provádí při pokojové teplotě. Avšak pokud se pro spojení kovových desek použije jeden nýt, normálová pevnost spoje a pevnost spoje ve střihu je třeba velká, ale kovové desky se mohou navzájem otáčet. Proto musí být použito několik nýtů, aby se kovové desky neotáčely. Navíc musí být nejprve vyrobena hlavička nýtu a otvory v kovových deskách musí být slícovány, aby do nich mohl být vložen nýt.

Nedávno byla vyvinuta metoda spojování samoprůraznými nýty, aby se překonaly uvedené nedostatky spojování nýtovými spoji. Při této metodě spojování samoprůraznými nýty se v kovových deskách vytvoří otvory a současně roztavené oblasti působením tepla vzniklého třením mezi kovovými deskami a nýtem, který kovové desky spojuje.

Avšak při postupu spojování samoprůraznými nýty musí být nejprve vyroben samoprůrazný nýt a tímto samoprůrazným nýtem se musí otáčet, aby se kovové desky spojily v důsledku třecího tepla.

Výše uvedené informace o dosavadním stavu techniky jsou podány pouze pro lepší pochopení souvislostí a proto mohou obsahovat i informaci, která není v této zemi odborníkovi z dané oblasti dosud známa z dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu

Tento vynález byl vytvořen proto, aby se získalo spojovací zařízení a způsob spojování kovových desek, jehož výhodou je, že se neobjevuje elektrický oblouk a že se nemusí vyrábět samoprůrazný nýt a nemusí se otáčet s tímto nýtem.

Podle tohoto vynálezu proces zalisovávání samoprůrazného nýtu je spojen s procesem bodového svařování, kde jsou kovové desky rychle zahřátý přiložením vysokého napětí. Proto proces ohřívání kovových desek působením vysokého elektrického napětí a proces zalisovávání, při němž je nýtový dílec, vyrobený ze stejného materiálu jako kovové desky_zzalisován do kovových desek, jsou prováděny současně. Proto jsou nýtový dílec a kovové desky spojovány ve stavu plasticko-elastické deformace.

To znamená, že kovové desky a kovový pás jsou zahřátý na teplotu plastifikace, kdy se neobjevuje elektrický oblouk. Poté se vyrobí nýtový dílec proražením kovového pásu a současně se tento nýtový dílec zalisuje do kovových desek.

Příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu může zahrnovat: kovové desky, které se navzájem překrývají; kovový pás užitečný pro spojení těchto překrývajících se kovových desek, přičemž jeho materiál je stejný jako materiál kovových desek; přepravní jednotku pro kovový pás určenou pro podávání a odebírání kovového pásu; nýtový dílec, který je vyražený z kovového pásu a zahřátý; horní formu pro pružné upnutí kovového pásu pomocí pružiny, která je upevněna na její horní části, přičemž horní forma vede průbojník a je používána jako první elektroda; střední formu pro upínání překrývajících se kovových desek a prorážení kovového pásu za účelem vytvoření nýtového dílce, přičemž střední forma vede nýtový dílec a průbojník a je používána jako druhá elektroda; dolní formu pro podepření překrývajících se kovových desek, přičemž dolní forma je používána jako průtlačnice pro protlačování nýtového dílce kovovými deskami a zahrnuje ořezávací formu pro oříznutí (ohlazení) přebytečného kovu po protlačování a třetí elektrodu; a průbojník pro vytváření nýtového dílce proražením kovového pásu, přičemž průbojník zalisuje nýtový dílec do překrývajících se kovových desek zatížením nýtového dílce.

Tvary příčného průřezu prvního a druhého vodícího průchozího otvoru a průchodu pro odstraňování přebytečného kovu mohou být kruhové nebo trojúhelníkové, čímž se zabrání otáčení kovových desek, vždy podle tvaru příčného průřezu nýtového dílce.

Aby se zabránilo otáčení kovových desek, může být použito alespoň jedno ze skupiny, kterou tvoří první a druhý vodicí průchozí otvor, průchod pro odstraňování přebytečného kovu a průbojník.

Navíc může příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu dále zahrnovat robot opatřený zdrojem energie pro • · přívod energie do první, druhé a třetí elektrody a hydraulický tlakový systém pro zajištění tlaku pro upínání, protlačování a ořezávání, přičemž robot se pohybuje automaticky do spojovací pozice kovových desek.

Další příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu může zahrnovat: horní formu, v níž je vertikálně vytvořen první vodicí průchozí otvor; střední formu, v níž je vertikálně vytvořen druhý vodicí průchozí otvor a která je uspořádána pod horní formou; dolní formu, v níž je vertikálně utvořen průchod pro odstraňování a která je uspořádána pod střední formou; ohřívací jednotku pro ohřev kovových desek a kovového pásu; průbojník pro působení spojovacím tlakem na kovové desky; upínací jednotku pro upnutí kovových desek k horní formě; a spojovací jednotku, která působí na průbojník za účelem spojení kovových desek.

Horní i střední forma mohou upínat kovový pás, který se používá pro nýtový dílec, a střední i dolní forma mohou upínat kovové desky.

Materiál kovového pásu může být stejný jako materiál kovových desek.

Další příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu může dále zahrnovat přepravní jednotku pro dolní formu, přičemž tato přepravní jednotka přemísťuje dolní formu v horizontálním směru.

Další příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu může dále zahrnovat jednotku pro přemísťování kovového pásu, která přemísťuje kovový pás v horizontálním směru.

Tato jednotka pro přemísťování kovového pásu může zahrnovat: přepravní válce uspořádané po obou stranách horní formy; válcový zásobník kovového pásu uspořádaný po jedné straně upínací jednotky, přičemž kovový pás je navinut na tomto válcovém zásobníku; válcový odebírač kovového pásu uspořádaný na druhé straně upínací jednotky, přičemž kovový pás je po proražení průbojníkem přiváděn na tento válcový odebírač.

Další příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu může dále zahrnovat upínací formu pro upínání kovového pásu, přičemž tato upínací forma je uspořádána na vnitřním obvodu horní formy.

Pružný dílec, který působí pružnou silou směrem dolů na upínací formu, může být uspořádán mezi horní formou a upínací formou.

Pružným dílcem může být spirálová pružina.

Ohřívací jednotka může zahrnovat: první elektrodu vytvořenou na vnitřním obvodu upínací formy; druhou elektrodu vytvořenou na vnitřním obvodu střední formy; a třetí elektrodu vytvořenou na vnitřním obvodu dolní formy.

Teplo může být v kovových deskách a v kovovém pásu generováno, když je do nich přiveden elektrický proud, protože jejich elektrický odpor je vysoký.

První, druhá a třetí elektroda mohou být každá ovinuty vysokofrekvenční cívkou.

Další ohřívací jednotka může zahrnovat: první laserový zdroj pro ohřev kovového pásu, přičemž tento laserový zdroj je upevněn na dolní straně průbojníku; a druhý laserový zdroj pro ohřev kovových desek, přičemž tento druhý laserový zdroj je upevněn na vnitřním obvodě dolní formy.

První vodicí průchozí otvor a druhý vodicí průchozí otvor mohou mít stejný poloměr.

Poloměr průchodu pro odstraňování přebytečného kovu může být menší než poloměr druhého vodícího průchozího otvoru.

První vodicí průchozí otvor, druhý vodicí průchozí otvor a průchod pro odstraňování přebytečného kovu mohou mít válcovité tvary.

První vodicí průchozí otvor, druhý vodicí průchozí otvor a průchod pro odstraňování přebytečného kovu mohou mít tvary trojbokého hranolu.

Válec spojovací jednotky může být vytvořen na pístu spojovací jednotky.

Příkladné provedení způsobu spojování kovových desek podle tohoto vynálezu může zahrnovat: umístění dolní formy pod spojovací pozicí překrývajících se kovových desek za účelem spojení těchto kovových desek; srovnání centrální osy druhého vodícího průchozího otvoru se středem spojovací pozice; současné upnutí překrývajících se kovových desek pomocí střední formy a kovového pásu pomocí spirálové pružiny; rychlé zahřátí kovového pásu, který je upnut spirálovou pružinou, a to zavedením elektrického proudu mezi první elektrodu a druhou elektrodu; vytvoření ohřátého nýtového dílce proražením upnutého kovového pásu průbojníkem, který je vložen do prvního vodícího průchozího otvoru; rychlý ohřev překrývajících se kovových desek zavedením elektrického proudu mezi druhou elektrodu přiloženou k horní straně překrývajících se kovových desek a třetí elektrodu přiloženou k dolní straně překrývajících se kovových desek; zalisování ohřátého nýtového dílce do kovových desek, které jsou upnuty mezi střední formu a dolní formu tlakovým zatížením průbojníku; spojení překrývajících se kovových desek nýtovým dílcem protlačováním a střižnou silou, když se zahřátý nýtový dílec a zahřáté překrývající se kovové desky ve stavu plasticko-elastické deformace protlačují průchodem pro odstraňování přebytečného kovu, jehož poloměr je menší než poloměr druhého vodícího průchozího otvoru.

Kovový pás se může rychle ohřát zavedením elektrického proudu mezi druhou elektrodu připojenou ke zdroji energie a první elektrodu, a kovové desky se mohou rychle ohřát zavedením elektrického proudu mezi druhou elektrodu a třetí elektrodu, připojenou ke zdroji energie, přičemž • · první, druhá a třetí elektroda mohou mít válcovitý tvar se společnou centrální osou, kovový pás může být proražen v první vodicím průchozím otvoru, vyražený nýtový dílec může být dále veden skrz druhý vodicí průchozí otvor a je zalisován do ohřáté části kovových desek, kovové desky jsou tvarovány a spojovány díky plastické deformaci a současně může být přebytečný kov zatlačen do průchodu pro odstraňování přebytečného kovu, když je průbojník přemísťován skrz první a druhý vodicí průchozí otvor.

Na první a druhé elektrodě může být navinuta vysokofrekvenční cívka, kovový pás uspořádaný mezi horní formou a střední formou se může rychle ohřát proudem indukovaným vysokofrekvenční cívkou, na druhé a třetí elektrodě může být navinuta vysokofrekvenční cívka a kovové desky uspořádané mezi střední formou a dolní formou se mohou rychle zahřát proudem indukovaným touto vysokofrekvenční cívkou.

Kovový pás uspořádaný mezi horní formou a střední formou se může rychle ohřát prvním laserovým zdrojem uspořádaným na dolní straně průbojníku a kovové desky uspořádané mezi střední formou a dolní formou se mohou rychle ohřát druhým laserovým zdrojem upevněným na průchodu pro odstraňování přebytečného kovu.

Proražený kovový pás lze odebírat a navíjet na válcový odebírač kovového pásu pomocí jednotky pro přemísťování kovového pásu, když se průbojník vrací poté, co se kovový pás navinutý na válcovém zásobníku kovového pásu odvine a prorazí, takže tento kovový pás je kontinuálně dodáván a odebírán a válcový zásobník kovového pásu může být nahrazen, když se kovový pás z něj spotřebuje.

Dolní strana průbojníku se může přemísťovat k horní straně překrývajících se kovových desek, takže nevznikají výčnělky kovu, když se nýtový dílec zalisovává do kovových desek, a dolní forma, připojená k přepravní jednotce pro dolní formu může klouzat v horizontálním směru a ořezávat (ohlazovat) přebytečný kov, který ulpěl na dolní straně překrývajících se kovových desek.

Ohřáté kovové desky ve stavu plasticko-elastické deformace mohou být spojeny opakovaným stlačování nýtového dílce, když se nýtový dílec zalisovává do kovových desek upnutých mezi střední formou a dolní formou po vytvoření nýtového dílce průbojníkem.

Další provedení způsobu spojování kovových desek podle vynálezu může zahrnovat: upnutí překrývajících se kovových desek dolní formou a střední formou; umístění kovového pásu nad překrývajícími se deskami pomocí střední formy a horní formy; ohřátí překrývajících se kovových desek a kovového pásu ohřívací jednotkou; vytvoření nýtového dílce proražením kovového pásu; a zalisování nýtového dílce do překrývajících se kovových desek pomocí průbojníku.

Dalšího provedení způsobu spojování kovových desek podle vynálezu může dále zahrnovat odstranění přebytečného kovu, který je vytlačen během zalisovávání.

Přebytečný kov může být odstraněn a kovové desky oříznuty (ohlazeny) posunem dolní formy v horizontálním směru.

První vodicí průchozí otvor může být vytvořen vertikálně v horní formě, druhý vodicí průchozí otvor může být vytvořen vertikálně ve střední formě a průchod pro odstraňování přebytečného kovu může být vytvořen vertikálně v dolní formě.

První a druhý vodicí průchozí otvor mohou mít stejný poloměr.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je příčný řez částí příkladného provedení zařízení pro spojování kovových desek.

Na obr. 2Aje příčný řez příkladným provedením zařízení pro spojování kovových desek znázorňující proces, při němž se kovový pás proráží podle příkladného provedení způsobu vynálezu.

Na obr. 2B je příčný řez znázorňující proces, při němž je nýtový dílec zalisováván do kovových desek podle příkladného provedení vynálezu.

Na obr. 2C je příčný řez znázorňující proces, při němž je přebytečný kov vytlačen ven, když je nýtový dílec zalisováván do kovových desek podle příkladného provedení vynálezu.

Na obr. 2D je příčný řez znázorňující proces, při němž je přebytečný kov odstraněn podle příkladného provedení vynálezu.

Na obr. 3 je schematicky znázorněna ohřívací jednotka podle příkladného provedení vynálezu.

Na obr. 4 je schematicky znázorněna další ohřívací jednotka podle příkladného provedení vynálezu.

Na obr. 5 je schematicky znázorněna ještě další ohřívací jednotka podle příkladného provedení vynálezu.

Na obr. 6 je příčný řez znázorňující proces, při němž je přebytečný kov odstraňován, když se dolní forma přemístí v horizontálním směru podle příkladného provedení vynálezu.

Na obr. 7 je schematicky znázorněn tvar a uspořádání nýtového dílce podle příkladného provedení vynálezu.

Na obr. 8 je příčný řez příkladným provedením zařízením pro spojování kovových desek podle vynálezu.

Na obr. 9 je schematicky znázorněno, že příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu je upevněno na robotu.

-10Seznam vztahových značek

1	kovová deska	2	kovový pás
3	nýtový dílec	5	horní forma
6	střední forma	7	dolní forma
8	průbojník	9	první vodicí průchozí otvor
10	druhý vodicí průchozí otvor	11	průchod
12	zdroj energie	13	první elektroda
14	druhá elektroda	15	třetí elektroda
16	ohřívací jednotka	17	vysokofrekvenční cívka
18	první laserový zdroj	19	druhý laserový zdroj
20	jednotka pro přemísťování	21	upínací forma
	kovového pásu	23	válcový zásobník
24	kovový pás		kovového pásu
25	válcový odebírač kovového pásu	26	přebytečný kov
28	horní rameno robotu	29	dolní rameno robotu
30	spojovací část	31	upínací jednotka
32	spojovací jednotka	33	přepravní jednotka
34	přepravní válec		pro dolní formu
35	opera	36	sběrná jednotka pro
37	robot		přebytečný kov
38	spirálová pružina	39	píst upínací jednotky
40	válec spojovací jednotky

M^^íkladiy provedení

Příkladné provedení tohoto vynálezu bude dále podrobněji popsáno s odkazy na přiložené obrázky.

Jak je znázorněno na obr. 1 a obr. 8, příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu zahrnuje opěru 35, horní formu 5, střední formu 6, dolní formu 7, ohřívací jednotku 16, průbojník 8, upínací jednotku 31, spojovací jednotku 32 a přepravní jednotku 33 pro dolní formu.

Opěra 35 podepírá toto provedení zařízení pro spojování kovových desek.

První vodicí průchozí otvor 9 je vytvořen vertikálně uvnitř horní formy

5. Tento první vodicí průchozí otvor 9 vede průbojník 8.

Střední forma 6 je uspořádána pod horní formou 5. Druhý vodicí průchozí otvor 10 je vytvořen vertikálně uvnitř střední formy 6. Tento druhý vodicí průchozí otvor 10 vede průbojník 8.

Horní forma 5 a střední forma 6 svírají kovový pás 2 pro vytvoření nýtového dílce 3.

Upínací forma 21 pro upínání kovového pásu 2 je uspořádána na vnitřním povrchu horní formy 5.

Navíc je mezi horní formou 5 a upínací formou 21 uspořádán elastický dílec pro působení elastickou silou směrem dolů na svírací dílec.

Elastickým dílcem může být spirálová pružina 38.

Dolní forma 7 je uspořádána pod střední formou 6. Průchod 11 pro odstraňování kovu je vytvořena vertikálně uvnitř dolní formy 7. Průchod 11 pro odstraňování kovu, jak je znázorněn na obr. 8, vede ke sběrné jednotce 36 pro přebytečný kov 26. Přebytečný kov 26 je tlačen do sběrné jednotky 36 průchodem 11 poté, co jsou kovové desky 1 spojeny.

Střední forma 6 a dolní forma 7 svírají překrývající se kovové desky

1.

První vodicí průchozí otvor 9 a druhý vodicí průchozí otvor 10 a průchod 11 mají válcovité tvary se společnou středovou osou.

Jak je znázorněno na obr. 1, poloměr rl prvního vodícího průchozího otvoru 9 je stejný jako poloměr r2 druhého průchozího vodícího otvoru 10 za účelem vedení průbojníku 8. Avšak poloměr r3 průchodu 11 pro odstraňování kovu je menší než poloměr r2 druhého

-12průchozího vodícího otvoru 10 za účelem spojení kovových desek 1 nýtovým dílcem 3.

Přitom, jak je znázorněno na obr. 7, první vodicí průchozí otvor 9 a druhý vodicí průchozí otvor 10 a průchod 11 mohou mít tvar trojbokého hranolu. V tom případě se spojené kovové desky nemohou otáčet, protože příčný řez proraženého nýtového dílce je 3 je trojúhelníkový. Navíc může být vytvořeno několik prvních vodicích průchozích otvorů 9 a druhých vodicích průchozích otvorů 10 a průchodů 11 pro odstraňování kovu a kovové desky mohou být spojeny nýtovými dílci 3 na různých spojovacích místech. Spojené kovové desky 1 se nemohou otáčet při takovémto uspořádání spojovacích míst.

Zde má příčný průřez nýtovým dílcem 3 kruhový nebo trojúhelníkový tvar, ale nemusí být omezen pouze na tyto tvary. Je zřejmé, že běžný odborník v dané oblasti může libovolně zvolit vhodný příčný průřez nýtového dílce 3.

Ohřívací jednotka 16 ohřívá kovové desky 1 a kovový pás 2 až na teplotu, kdy dochází k plasticko-elastické deformaci.

Ohřívací jednotka 16, jak je znázorněna na obr. 3, zahrnuje tři elektrody 13,14,15. První elektroda 13 je uspořádána nad druhou elektrodou 14 a je připojena ke zdroji energie 12. Kovový pás 2 je uspořádán mezi první elektrodou 13 a druhou elektrodou 14 a rychle se ohřívá, když je mezi první elektrodou 13 a druhou elektrodou 14 veden elektrický proud . Navíc je pod druhou elektrodou 14 uspořádána třetí elektroda 15 připojená ke zdroji 12 energie. Kovové desky uspořádané mezi druhou elektrodou 14 a třetí elektrodou 15 se rychle ohřívají, když je mezi druhou elektrodou 14 a třetí elektrodou 15 veden elektrický proud.

Průřezy první elektrody 13, druhé elektrody 14 a třetí elektrody 15 mají kruhový tvar se společnou středovou osou. Navíc mají kovové desky ···· • ο ··· * · ·· ··· • · » ·· ·

-13• · · · · · ·· ··· ·· ·’ a kovový pás 2 velký elektrický odpor, takže, když je do nich přiveden elektrický proud, vytváří se teplo.

Další ohřívací jednotka 16 podle provedení vynálezu znázorněného na obr. 4 zahrnuje první elektrodu 13, druhou elektrodu 14 a třetí elektrodu 15 ovinuté vysokofrekvenční cívkou 17. První, druhá a třetí elektroda 13,14,15 rychle ohřívají kovové desky 1 a kovový pás 2. Tedy, vysokofrekvenční cívka 17 připojená ke zdroji 12 je ovinuta kolem první elektrody 13 a druhé elektrody 14. Proto se kovový pás 2 uspořádaný mezi horní formou 5 a střední formou 6 rychle ohřívá indukovaným proudem. Navíc vysokofrekvenční cívka 17 připojená ke zdroji 12 energie je ovinuta kolem druhé elektrody 14 a třetí elektrody 15. Proto kovové desky 1 uspořádané mezi střední formou 6 a dolní formou 7 jsou rychle zahřívány indukovaným proudem.

Další ohřívací jednotka 16 podle provedení znázorněného na obr. 5 zahrnuje první laserový zdroj 18 uspořádaný na spodní straně průbojníku 8 a druhý laserový zdroj 19 upevněný na vnitřním obvodu dolní formy 7. První laserový zdroj 18 a druhý laserový zdroj 19 zahřívají kovový pás 2 a kovové desky t To znamená, že kovový pás 2 uspořádaný mezi horní formou 5 a střední formou 6 je rychle ohříván prvním laserovým zdrojem 18 upevněným na spodní straně průbojníku 8 a kovové desky 1 uspořádané mezi střední formou 6 a dolní formou 7 jsou rychle ohřívány druhým laserovým zdrojem 19 uspořádaným na vnitřním obvodě dolní formy 7.

Provedení ohřívací jednotky 16 není omezeno na výše uvedená řešení, naopak má zahrnovat různá alternativní a ekvivalentní řešení v rámci rozsahu přiložených patentových nároků.

To znamená, že podle tohoto vynálezu může být použita jakákoli ohřívací jednotka 16, která ohřívá kovový pás 2 a kovové desky 1 ve formách, aby se spojily tyto kovové desky 1 díky plasticko-elastické

-14deformaci. Navíc ohřívací jednotka 16 ohřívá kovový pás 2 a kovové desky 1 na teplotu, při níž v kovovém pásu 2 a kovových deskách 1 dochází k plasticko-elastické deformaci, ale nikoli tavení.

Průbojník 8 je připojen ke spojovací jednotce 32 a přenáší tlak ze spojovací jednotky 32. Průbojník 8 působí spojovací silou na kovové desky 1. Průbojník 8 se pohybuje směrem dolů prvním vodicím průchozím otvorem 9 a proražením kovového pásu 2 vytvoří nýtový dílec 3.

Poté se průbojník 8 pohybuje dále dolů druhým vodicím průchozím otvorem 9 a zatlačí nýtový dílec 3 do kovových desek 1. V tomto případě se průbojník 8 pohybuje a zastavuje na horním povrchu překrývajících se kovových pásů 1, aby zatlačil nýtový dílec 3 do kovových desek 1, protože poloměr r3 průchodu 11 pro odstraňování přebytečného kovu je menší než poloměr r2 druhého vodícího průchozího otvoru 10.

Tvar průřezu průbojníku 8 je stejný jako tvar průřezu prvního a druhého vodícího průchozího otvoru 9,10.

Upínací jednotka 31 je spojena s horní stranou horní formy 5. Upínací jednotka 31 působí upínací silou pro upnutí kovových desek 1 k horní formě 5. Jako upínací jednotka 31 může být použit hydraulický tlakový válec.

Spojovací jednotka 32 je připojena k horní straně průbojníku 8 a působí spojovací silou na průbojník 8. Jako spojovací jednotka 32 může být použit hydraulický tlakový válec. Navíc je na pístu 39 upínací jednotky 31 utvořen válec 40 spojovací jednotky 32. Proto, když na upínací jednotku působí hydraulický tlak a píst 39 upínací jednotky 31 se pohybuje směrem dolů, válec 40 se pohybuje směrem dolů spolu s pístem 39 a působí spojovací silou na průbojník 8. Navíc může být při takovéto konstrukci redukována velikost zařízení pro spojování kovových desek.

···«

Jednotka 20 pro přemísťování kovového pásu zahrnuje přepravní válce 34, válcový zásobník 23 kovového pásu 2 a válcový odebírač 25 kovového pásu 2.

Přepravní válce 34 jsou uspořádány na obou stranách horní formy 5. Přepravní válce 34 přemísťují kovový pás 2.

Válcový zásobník 23 kovového pásu 2 je uspořádán na jedné straně upínací jednotky 31. Kovový pás 2 je na tomto válcovém zásobníku 23 navinut. Válcový zásobník 23 dodává kovový pás 2 do zařízení pro spojování kovových desek.

Válcový odebírač 25 kovového pásu 2 je uspořádán na druhé straně upínací jednotky 31. Kovový pás 2 je poté, co byl proražen, odebrán válcovým odebíračem 25.

Když se kovový pás 2 navinutý na válcovém zásobníku 23 odvine a dodá do zařízení pro spojování kovových desek pomocí přepravního válce 34, průbojník 8 se pohybuje směrem dolů, aby prorazil kovový pás 2 a spojil kovové desky 1. Poté, zatímco se průbojník 8, spojovací jednotka 32 a upínací jednotka 31 vrací do svých původních pozic, kovový pás 2 je navíjen na válcový odebírač 25. Proto je kovový pás 2 kontinuálně dodáván do zařízení pro spojování kovových desek 1. Navíc, když je kovový pás 2 spotřebován, je na válcový zásobník 23 dodán nový kovový pás 2. Na průbojník lze působit nárazovou silou nebo opakovanou silou pomocí hydraulického nebo pneumatického tlakového systému a běžný odborník z dané oblasti může v rámci tohoto vynálezu volit různé typy silového působení a tlakového systému.

Přepravní jednotka 33 pro dolní formu je spojena s dolní formou 7. Tato přepravní jednotka 33 přemísťuje dolní formu v horizontálním směru. Jako přepravní jednotka 33 pro dolní formu může být použit hydraulický tlakový válec.

···· · ·· · ·· ·· ··· · · · · · · · • · *·· ···· • ♦ ·· · ·····

Jak je znázorněno na obr. 9, jedno příkladné provedení zařízení pro spojování kovových desek podle vynálezu může být uspořádáno na robotu 37, který se používá pro bodové svařování. V tomto případě zařízení pro spojování kovových desek dále zahrnuje spojovací části 30 připojené k hornímu ramenu 28 a dolnímu ramenu 29 robota 37. Tedy zařízení pro spojování kovových desek je nainstalováno na robotu 37 používaném pro bodové svařování a první, druhá a třetí elektroda 13,14, 15 jsou připojeny ke zdroji 12 energie. Poté se robot 37 včetně hydraulického tlakového systému nebo pneumatického tlakového systému pro zajištění upínací síly a spojovací síly přemístí do polohy pro spojování a kovové desky 1 jsou spojeny.

Přitom jsou kovový pás 2 a kovové desky 1 vytvořeny ze stejného materiálu, takže se kovové desky snadno spojí.

Dále bude s odkazy na obr. 2 a 6 popsáno příkladné provedení způsobu spojování kovových desek podle tohoto vynálezu.

Jak je znázorněno na obr. 2 když se poloha pro spojování překrývajících se kovových desek 1 umístí nad průchodem 11 pro odstraňování přebytečného kovu v dolní formě 7, střed druhého vodícího průchozího otvoru 10 se vyrovná se středem spojovací pozice. Poté se spojovací desky upnou pomocí střední formy 6 a dolní formy 7. Dále se kovový pás 2 upne pomocí horní formy 5 a střední formy 6.

Pak se do ohřívací jednotky 16 dodá energie ze zdroje 12 a ohřeje kovový pás 2 a kovové desky 1.

Pak se průbojník 8 přemístí dolů skrz první vodicí průchozí otvor 9 a prorazí kovový pás 2 tak, že vytvoří nýtový dílec 3.

Pak se průbojník 8 přemístí dále dolů skrz druhý vodicí průchozí otvor 10 a zalisuje nýtový dílec 3 do překrývajících se kovových desek 1. V tomto případě je pohyb nýtového dílce 3 a kovových desek 1 směrem dolů zamezen horní stranou průchodu 11, protože poloměr r3 průchodu «··· ♦ ·♦ · ·· ·· • · * · · · · ··· » · ·♦· ····

-17« · · · · · ·· ··· ·· ··

H je menší než poloměr r2 druhého vodícího průchozího otvoru 10. Tak jsou nýtový dílec 3 a kovové desky 1 navzájem spojeny díky plastickoelastické deformaci.

Přitom, jak je znázorněno na obr. 6, přebytečný kov 26, který je tlačen směrem dolů během procesu spojování, se odstraní, když je dolní forma 7 v horizontálním směru přemísťována pomocí přepravní jednotky 33. Zde dolní forma 7 odstraní přebytečný kov 26 a současně ořízne (ohladí) dolní stranu spojovacího místa kovových desek 1 a nýtového dílce 3. A přebytečný kov 26 se přes průchod 11 dostává do sběrné jednotky 36 pro přebytečný kov.

Karoserie vozidla se dříve svařovala hlavně metodou bodového svařování. Podle této metody kovové desky, které se hlavně používají pro konstrukci karoserie vozidla mají vysoký elektrický odpor a tedy se taví, když jimi proudí velký elektrický proud. Naopak lehké kovové desky, které mají malý elektrický odpor, se netaví dostatečně, když na ně působí elektrický proud. Ovšem podle tohoto vynálezu zahřáté lehké kovové desky se spojují díky plasticko-elastické deformaci, takže se nemůže objevit oblouk. Podle vynálezu jsou navíc kovové desky spojovány nalisováním nýtového dílce do zahřátých kovových desek. Tak lze kovové desky velmi pevně spojit pomocí malé síly.

Ačkoli byl tento vynález popsán pomocí příkladných provedení, která jsou považována za praktická, je zřejmé, že vynález není omezen pouze na tato provedení, ale pokrývá různá alternativní a ekvivalentní uspořádání spadající do rozsahu přiložených nároků.

-18PATENOVÉ

Claims

NÁROKY

1. Zařízení pro spojování kovových desek, které zahrnuje:

kovové desky, které se navzájem překrývají;

kovový pás pro spojování překrývajících se kovových desek, jehož materiál je stejný jako materiál kovových desek;

přepravní jednotku pro podávání a odebírání kovového pásu; nýtový dílec vyražený z uvedeného kovového pásu a ohřátý; horní forma pro upínání kovového pásu pružnou silou spirálové pružiny, která je upevněna na její horní části, přičemž horní forma je uzpůsobena pro vedení průbojníku a použití jako první elektroda;

střední formu pro upnutí překrývajících se kovových desek a proražení kovového pásu pro vytvoření nýtového dílce, přičemž tato střední forma je uzpůsobena pro vedení nýtového dílce a průbojníku a použití jako druhá elektroda;

dolní formu pro podepření překrývajících se kovový desek, přičemž dolní forma je uzpůsobena pro použití jako průtlačnice pro protlačení nýtového dílce kovovými deskami, jako ořezávací forma pro oříznutí přebytečného kovu při protlačování a jako třetí elektroda;

průbojník pro vytvoření nýtového dílce proražením kovového pásu a pro zalisování nýtového dílce do překrývajících se kovových desek působením zatížení na nýtový dílec.
2. Způsob spojování kovových desek, který zahrnuje:

uspořádání dolní formy pod spojovacím místem překrývajících se kovových desek za účelem spojení těchto překrývajících se kovových desek;

vyrovnání centrální osy druhého vodícího průchozího otvoru se středem spojovacího místa;

• t ♦ ·· ·· · » · · ·· · · · « · <·· ···· ¹⁹- .:. * *..· .:. * současné upnutí překrývajících se kovových desek střední formou a kovového pásu vinutou pružinou;

rychlé zahřátí kovového pásu, který je upnut vinutou pružinou, působením elektrického proudu mezi první elektrodou a druhou elektrodou;

vytvoření zahřátého nýtového dílce proražením upnutého kovového pásu průbojníkem, který je vložen v prvním vodicím průchozím otvoru;

rychlé zahřátí překrývajících se kovových desek působením elektrického proudu mezi druhou elektrodou, které se dotýká horní strana překrývajících se kovových desek, a třetí elektrodou, které se dotýká dolní strana překrývajících se kovových desek;

zalisování ohřátého nýtového dílce do kovových desek, které jsou upnuty mezi střední formou a dolní formou, tlakovým zatížením průbojníku; a spojení překrývajících se kovových desek nýtovým dílcem pomocí tlaku a střižné síly, když se ohřátý nýtový dílec a ohřáté překrývající se kovové desky ve stavu plasticko-elastícké deformace protlačují průchodem pro odstraňování přebytečného kovu, přičemž poloměr tohoto průchodu je menší než poloměr druhého vodícího průchozího otvoru.
3. Způsob podle nároku 2, přičemž kovový pás se rychle zahřeje působením elektrického proudu mezi druhou elektrodou, která je připojena ke zdroji energie, a první elektrodou, kovové desky se rychle zahřejí působením elektrického proudu mezi druhou elektrodou a třetí elektrodou, která je připojena ke zdroji energie, první, druhá a třetí elektroda jsou vytvořeny válcové se společnou centrální osou, kovový pás je proražen do prvního vodícího průchozího otvoru, vyražený nýtový dílec je veden skrz druhý vodicí průchozí otvor a je nalisován do zahřáté části kovových desek, kovové desky jsou stlačovány a spojovány plasticko-elastickou

-20• ••· · ·· · ·· ·· • *· · · ·· · · · • · « · · · · ·· ·*· · · · ··· • a ··· ·· ·*· ·· ♦· deformací a současně je přebytečný kov tlačen do průchodu pro odstraňování přebytečného kovu, když se průbojník pohybuje prvním a druhým vodicím průchozím otvorem.
4. Způsob podle nároku 2, přičemž na první a druhé elektrodě je navinuta vysokofrekvenční cívka, kovový pás, uspořádaný mezi horní formou a střední formou, je rychle zahříván proudem indukovaným touto vysokofrekvenční cívkou, na druhé a třetí elektrodě je navinuta vysokofrekvenční cívka a kovové desky, uspořádané mezi střední formou a dolní formou, se rychle zahřívají proudem indukovaným touto vysokofrekvenční cívkou.
5. Způsob podle nároku 2, přičemž kovový pás uspořádaný mezí horní formou a střední formou je rychle ohříván první laserovým zdrojem upevněným na dolní straně průbojníku a kovové desky uspořádané mezi střední formou a dolní formou jsou rychle ohřívány druhým laserovým zdrojem upevněným na průchodu pro odstraňování přebytečného kovu.
6. Způsob podle nároku 2, přičemž proražený kovový pás je odebírán a navíjen na válcový odebírač kovového pásu pomocí jednotky pro přemísťování kovového pásu, když se průbojník vrací poté, co byl kovový pás navinutý na válcovém zásobníku kovového pásu odvinut a proražen, takže je kovový pás kontinuálně dodáván a odebírán, a válcový zásobník kovového pásu je nahrazen, když je kovový pás spotřebován.
7. Způsob podle nároku 2, přičemž dolní strana průbojníku se přemísťuje k horní straně překrývajících se kovových desek tak, že se nevytváří vyčnívající kov, když je nýtový dílec zalisováván do kovových desek, a dolní forma, připojená k jednotce pro přemísťování dolní formy, klouže v

-21···· · ·♦ · ·· ·« « « « · ··· · «· • · ··· · · ·· • «·· · · · · · · • · · ··· ♦ · ♦ ·« ··· 9· ··* 9· *« horizontální směru a seřezává přebytečný kov ulpěný na dolní straně překrývajících se kovový desek.
8. Způsob podle nároku 2, přičemž ohřáté kovové desky v plastickoelastickém stavu jsou spojovány opakovaným tlakovým zatížením nýtového dílce, když se ohřátý nýtový dílec zalisovává do kovových desek upnutých mezi střední formou a dolní formou, poté, co byl nýtový dílec vytvořen průbojníkem.
9. Zařízení podle nároku 1, přičemž příčné průřezy prvního a druhého vodícího průchozího otvoru a průchodu pro odstraňování přebytečného kovu jsou kruhové nebo trojúhelníkové, čímž se zabrání otáčení kovových desek, a to podle tvaru příčného průřezu nýtového dílce.
10. Zařízení podle nároku 1 nebo 9, přičemž alespoň jedno ze skupiny zahrnující první a druhý vodicí průchozí otvor, průchod pro odstraňování přebytečného kovu a průbojník je využito pro zabránění otáčení kovových desek.
11. Zařízení podle nároku 1, přičemž dále zahrnuje robot opatřený zdrojem energie pro přívod energie do první, druhé a třetí elektrody a hydraulický tlakový systém pro zajištění upínací síly, výtlačné síly a seřezávací síly, přičemž se pohybuje automaticky do spojovacího místa kovových desek.
12. Zařízení pro spojování kovových desek, které zahrnuje:

horní formu, v níž je vertikálně utvořen první vodicí průchozí otvor;

• · · · · ·♦ * · · ·· • ·· · ··· · · ·

-22* * * · · · ♦·· * · ♦ · · # ♦ ··· ♦· ♦· střední formu, v níž je vertikálně utvořen druhý vodicí průchozí otvor a která je uspořádána pod horní formou;

dolní formu, v níž je vertikálně utvořen průchod pro odstraňování přebytečného kovu a která je uspořádána pod střední formou;

ohřívací jednotku pro ohřívání kovových desek a kovového pásu;

průbojník pro aplikaci spojovacího zatížení na kovové desky, upínací jednotku, která působí na horní formu upínacím zatížením pro upnutí kovových desek; a spojovací jednotku, která na průbojník působí spojovacím zatížením pro spojení kovových desek.
13. Zařízení podle nároku 12, přičemž horní forma a střední forma upínají kovový pás používaný pro vytváření nýtového dílce a střední forma a dolní forma upínají kovové desky.
14. Zařízení podle nároku 13, přičemž materiál kovového pásuje stejný jako materiál kovových desek.
15. Zařízení podle nároku 12, přičemž dále zahrnuje přepravní jednotku pro dolní formu, která přemísťuje dolní formu v horizontálním směru.
16. Zařízení podle nároku 13, přičemž dále zahrnuje jednotku pro přemísťování kovového pásu, která přemísťuje kovový pás v horizontálním směru.
17. Zařízení podle nároku 16, přičemž jednotka pro přemísťování kovového pásu zahrnuje:

přepravní válce uspořádané po obou stranách horní formy;

-23válcový zásobník kovového pásu uspořádaný na jedné straně upínací jednotky, přičemž kovový pás je na něm navinut; a válcový odebírač kovového pásu, uspořádaný na druhé straně upínací jednotky, přičemž kovový pás je na něj odebírán poté, co byl proražen.
18. Zařízení podle nároku 12, přičemž dále zahrnuje upínací formu pro upnutí kovového pásu, přičemž upínací forma je uspořádána na vnitřním obvodu horní formy.
19. Zařízení podle nároku 18, přičemž mezi horní formou a upínací formou je uspořádán pružný dílec, který působí pružnou silou směrem dolů na upínací formu.
20. Zařízení podle nároku 18, přičemž pružným dílcem je vinutá pružina.
21. Spojovací zařízení podle nároku 18, ohřívací jednotka zahrnuje:

první elektrodu vytvořenou na vnitřním obvodu upínací formy; druhou elektrodu vytvořenou na vnitřním obvodu střední formy; a třetí elektrodu vytvořenou na vnitřním obvodu dolní formy.
22. Zařízení podle nároku 21, přičemž v kovových deskách a v kovovém pásu je generováno teplo, když je do nich přiveden elektrický proud, protože mají velký elektrický odpor.
23. Zařízení podle nároku 21, přičemž první, druhá a třetí elektroda jsou ovinuty vysokofrekvenční cívkou.

-24*,,* .1. *··* ··· ·· ··
24. Zařízení podle nároku 12, přičemž ohřívací jednotka zahrnuje první laserový zdroj pro ohřev kovového pásu, přičemž tento první laserový zdroj je upevněn na spodní straně průbojníku; a druhý laserový zdroj pro ohřev kovových desek, přičemž tento druhý laserový zdroj je upevněn na vnitřním obvodu dolní formy.
25. Zařízení podle nároku 12, přičemž první vodicí průchozí otvor a druhý vodicí průchozí otvor mají stejný poloměr.
26. Zařízení podle nároku 25, přičemž poloměr průchodu pro odstraňování přebytečného kovu je menší než poloměr druhého vodícího průchozího otvoru.
27. Zařízení podle nároku 12, přičemž první vodicí průchozí otvor, druhý vodicí průchozí otvor a průchod pro odstraňování přebytečného kovu mají válcovitý tvar.
28. Zařízení podle nároku 12, přičemž první vodicí průchozí otvor, druhý vodicí průchozí otvor a průchod pro odstraňování přebytečného kovu mají tvar trojbokého hranolu.
29. Zařízení podle nároku 12, přičemž válec spojovací jednotky je vytvořen na pístu upínací jednotky.
30. Způsob spojování kovových desek, který zahrnuje:

upnutí překrývajících se kovových desek dolní formou a střední formou;

uspořádání kovového pásu nad překrývajícími se kovovými deskami střední formou a horní formou;

·«·· · <· · ·· ·· • *· · · ·· · · · • · ··· · · ··

-25zahřátí překrývajících se kovových desek a kovového pásu ohřívací jednotkou;

vytvoření nýtového dílce proražením kovového pásu; a zalisování nýtového dílce do překrývajících se kovových desek průbojníkem.
31. Způsob spojování podle nároku 30, přičemž dále zahrnuje odstraňování přebytečného kovu, který je vytlačován během zalisovávání.
32. Způsob spojování podle nároku 31, přičemž přebytečný kov je odstraňován a kovové desky jsou ohlazeny pohybem dolní formy v horizontálním směru.
33. Způsob spojování podle nároku 30, přičemž první vodicí průchozí otvor je vytvořen vertikálně v horní formě, druhý vodicí průchozí otvor je vytvořen vertikálně ve střední formě a průchod pro odstraňování přebytečného kovu je vytvořen vertikálně v dolní formě.
34. Způsob spojování podle nároku 33, přičemž první vodicí průchozí otvor a druhý vodicí průchozí otvor mají stejné poloměry.
35. Způsob spojování podle nároku 34, přičemž poloměr průchodu pro odstraňování přebytečného kovu je menší než poloměr druhého vodícího průchozího otvoru.

• · · · • · ·· • · · · • · · · ·· ·* ·· • * • 4 « · · ·· • ·· •· •· • ·· ····· pi/ zw- 5Y

1/12

FIG.l

.. ............

2/12

FIG.2A

10 pl/ 2W- Π

3/12

FIG.2B φΐ/ 2.oof-T<f

4/12

FIG.2C

5

26 3 ⁶

5/12

FIG.2D

26

7

6/12

FIG.3

7/12

FIG.4 ··»<

pí/ £¢0/-51

8/12

FIG.5 yv 20ϋ^^

9/12

FIG.6 fl/ 200/-24

10/12

FIG.7

FIG.8 ýi/

12/12

FIG.9

,. ............

φί/