RU2507051C2 - Устройство деформационного крепления элемента на детали - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при закреплении присоединяемого элемента на детали, имеющей поверхность деформационного крепления. Устройство для крепления содержит пуансон, выполненный с возможностью поступательного перемещения и приложения усилия к присоединяемому элементу. Для размещения присоединяемого элемента в устройстве предусмотрена деталь позиционирования указанного элемента, выполненная с каналом. Напротив выхода из канала установлен ударный штамп, рабочая сторона которого удерживается на определенном расстоянии от выхода канала при помощи средств удержания. Средства удержания содержат хрупкий элемент, выполненный с возможностью разрыва при действии на рабочую сторону ударного штампа усилием, превышающим предельное значение. При разрыве хрупкого элемента пуансон перемещает штамп. В результате обеспечивается повышение надежности работы устройства. 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к устройству для деформационного крепления присоединяемого элемента на детали, в частности на детали автотранспортного средства.

Деформационное крепление является простой операцией соединения двух деталей. При этом деформацию материала осуществляют либо на детали, на которой крепят присоединяемый элемент, либо на самом присоединяемом элементе, либо на обоих. Деформационное крепление используют для неподвижного соединения деталей без сварки. Например, для закрепления гайки на детали, не деформируя ее, можно выполнить гайку с центральным или направляющим кольцом, которое загибают с другой стороны детали, содержащей предварительно выполненное отверстие, как для заклепки; эту гайку называют законтренной гайкой. Как и заклепка, это соединение является неразъемным. Можно также закрепить присоединяемый элемент путем деформации детали, на которой крепят этот элемент. В этом случае деталь может не содержать отверстия.

Устройство деформационного крепления, называемое также крепежной машиной, содержит пуансон, выполненный подвижным с возможностью поступательного перемещения, и ударный штамп, расположенный под свободным концом пуансона. Деталь, на которой необходимо закрепить присоединяемый элемент, помещают на штамп. По присоединяемому элементу ударяют свободным концом пуансона. В результате удара присоединяемого элемента по детали при помощи пуансона происходит деформация этой детали и/или присоединяемого элемента на так называемой «рабочей» стороне штампа, что обеспечивает крепление присоединяемого элемента на детали.

Как правило, устройство содержит магазин и систему подачи присоединяемых элементов. Магазин содержит множество присоединяемых элементов, которые перемещаются друг за другом на уровне входа в канал, выполненный в детали позиционирования присоединяемого элемента. Этот канал содержит выход, расположенный над рабочей стороной штампа. Свободный конец пуансона перемещается внутри и за пределы этого канала между верхним положением, в котором свободный конец находится над входом в канал, и нижним положением, нахождения в канале, которое и обеспечивает деформационное крепление. Когда пуансон находится в верхнем положении, система подачи магазина перемещает присоединяемый элемент на уровень входа в канал, при этом перемещение свободного конца пуансона приводит к захождению этого присоединяемого элемента в канал и обеспечивает деформационное крепление на уровне выхода из канала.

Однако часто случается, что в указанный канал попадают сразу два присоединяемых элемента, накладываясь друг на друга. В этом случае пуансон заталкивает в канал оба присоединяемых элемента и ударяет по находящимся друг над другом присоединяемым элементам и по детали и штампу с тем же усилием, что и для крепления одного присоединяемого элемента. При этом пуансон действует на присоединяемый элемент усилием сверху, которое передается на присоединяемый элемент снизу. Происходит рассеяние энергии при относительном перемещении двух присоединяемых элементов в канале. В результате вместо деформации детали и/или находящегося снизу присоединяемого элемента с целью его крепления пуансон деформирует нижний присоединяемый элемент, но таким образом, что не обеспечивает его деформационного крепления. Нижний присоединяемый элемент сплющивается и выгибается, повреждая тем самым деталь позиционирования, которая может треснуть, и/или свободный конец пуансона. Крепежную машину в этом случае следует немедленно остановить, и оператор должен извлечь присоединяемые элементы и заменить деталь позиционирования и/или пуансон.

Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанного недостатка, присущего известным устройствам.

Поставленная задача решена в устройстве деформационного крепления присоединяемого элемента на детали, которая содержит поверхность деформационного крепления, при этом указанное устройство содержит:

- пуансон, выполненный с возможностью поступательного перемещения в направлении D и содержащий свободный конец, выполненный с возможностью приложения в указанном направлении D к указанному присоединяемому элементу усилия заданного значения для закрепления указанного присоединяемого элемента на указанной поверхности деформационного крепления;

- деталь позиционирования указанного присоединяемого элемента, в которой выполнен канал, содержащий выход, при этом указанный свободный конец указанного пуансона выполнен с возможностью перемещения в указанном направлении D в указанном канале, и указанный канал выполнен с возможностью установки в нем указанного присоединяемого элемента в положении, предназначенном для его деформационного крепления на указанной поверхности деформационного крепления;

- ударный штамп, содержащий рабочую сторону, удерживаемую на определенном расстоянии напротив указанного выхода указанного канала при помощи средств удержания, при этом указанная рабочая сторона выполнена с возможностью размещения на ней указанной поверхности деформационного крепления, при этом указанная поверхность деформационного крепления расположена по существу перпендикулярно к указанному направлению D и с возможностью взаимодействия с указанным свободным концом указанного пуансона для деформации указанной поверхности деформационного крепления и/или указанного присоединяемого элемента для крепления указанного присоединяемого элемента на указанной поверхности деформационного крепления.

Согласно изобретению указанные средства удержания указанного штампа содержат хрупкий элемент, выполненный с возможностью разрыва, когда на указанную рабочую сторону действует усилие со значением, превышающим предельное значение, при этом, когда указанный пуансон действует на указанный штамп указанным усилием со значением, превышающим указанное предельное значение, указанный хрупкий элемент разрывается и пуансон перемещает штамп.

Перемещение штампа пуансоном позволяет отвести этот штамп от свободного конца пуансона. В результате, если в канал попадают два присоединяемых элемента, пуансон действует на штамп реальным усилием, так как энергия удара между присоединяемым элементом и деталью не переходит в деформацию одного и/или другого из этих элементов. Если это усилие имеет значение, превышающее заданное предельное значение, и может повредить пуансон и/или деталь позиционирования, то разрыв хрупкого элемента, который удерживает штамп, позволяет перевести энергию удара, производимого при перемещении пуансона, в перемещение штампа. Этот штамп отходит от свободного конца пуансона и больше не подвергается его повторным ударам. Таким образом, предотвращают его повреждение.

Предпочтительно устройство содержит средства обнаружения разрыва хрупкого элемента и источник питания энергией, и средства обнаружения соединены со средствами отключения источника питания так, чтобы разрыв хрупкого элемента привел в действие средства отключения, отключающие источник питания через средства обнаружения. Таким образом, поломка или разрыв хрупкого элемента приводит не только к перемещению штампа, но также к остановке устройства за счет отключения от него энергии. Таким образом, моментально устраняется любой риск повреждения.

В рамках изобретения перемещение штампа не является ограничивающим. Так, штамп может отходить от пуансона в боковом направлении. Согласно варианту осуществления устройство содержит хрупкий упор, на который опирается указанный ударный штамп. В этом случае перемещение штампа происходит в направлении D перемещения пуансона.

Согласно частному варианту осуществления устройство содержит держатель штампа, установленный между штампом и хрупким упором, и направляющую, содержащую полость, в которой может поступательно перемещаться держатель в направлении D, благодаря чему во время разрыва хрупкого упора держатель может перемещаться в направляющей для отвода штампа.

Предпочтительно в этом случае устройство содержит возвратные средства, установленные в направляющей, выполненные с возможностью воздействия на штамп силой, толкающей его к пуансону. Эти возвратные средства позволяют, в частности, легко вернуть на место держатель и штамп после их перемещения.

Согласно частному варианту осуществления в направляющей под хрупким упором устанавливают соединитель, выполненный с возможностью перемещения в направлении D, при этом соединитель содержит продольную наружную поверхность, содержащую первый и второй участки разного сечения, и напротив второго участка установлен щуп, для обнаружения поступательного перемещения соединителя во время разрыва хрупкого упора за счет обнаружения изменения сечения соединителя, когда штамп толкает соединитель во время разрыва хрупкого упора.

Устройство может также содержать магазин, который содержит множество присоединяемых элементов и который содержит систему подачи указанных присоединяемых элементов, при этом система подачи выполнена с возможностью перемещения одного из присоединяемых элементов из магазина так, чтобы свободный конец пуансона действовал на него усилием заданного значения.

Свободный конец пуансона может содержать сменную насадку, что позволяет не менять пуансон полностью в случае разрушения этой насадки. Замена насадки происходит быстро и не требует полного демонтажа.

Вид взаимодействия между свободным концом или вышеуказанной насадкой и присоединяемым элементом не ограничен настоящим изобретением. Речь может идти о простом контакте. Предпочтительно свободный конец указанного пуансона выполнен с возможностью взаимодействия с указанным присоединяемым элементом за счет их захождения друг в друга. Под термином «свободный конец» в рамках настоящего изобретения следует понимать свободный конец пуансона, если последний не содержит насадки, или насадку, если пуансон содержит такую насадку.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания частного варианта осуществления изобретения, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показан вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением в штатном режиме работы, вид в вертикальном разрезе;

на фиг.2 показано устройство, показанное на фиг.1, когда в деталь позиционирования попадают два присоединяемых элемента, вид в вертикальном разрезе.

На фиг.1 показан вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте осуществления деформационное крепление осуществляют посредством деформации участка присоединяемого элемента. Разумеется, устройство в соответствии с настоящим изобретением относится также к деформационному креплению присоединяемого элемента на детали за счет деформации зоны этой детали, в случае необходимости, в сочетании с деформацией присоединяемого элемента.

Устройство содержит пуансон 1 со свободным концом 11. Пуансон 1 поступательно перемещается в направлении D, которое в данном случае является вертикальным. Устройство содержит деталь 2 позиционирования, в которой выполнен вертикальный канал 21, то есть параллельный направлению D. Канал 21 содержит вход 23 и выход 25. Деталь 2 позиционирования расположена таким образом, чтобы свободный конец 11 пуансона 1 мог перемещаться в канале 21. Пуансон 1 перемещается между верхним положением, в котором его свободный конец 11 располагается сверху и на расстоянии от входа 23 канала 21, и нижним положением, в котором свободный конец 11 располагается по существу вблизи выхода 25 канала 21.

Как показано на фиг.1, устройство содержит также ударный штамп 4, который содержит функциональную сторону 41, расположенную напротив выхода 25 канала 21 на определенном расстоянии d от этого выхода. Ударный штамп 4 содержит опорную сторону 42, противоположную функциональной стороне 41. Эта опорная сторона 42 установлена на держателе 5. Держатель 5 является, например, цилиндрическим и, кроме своего конца, соединенного с опорной стороной 42, содержит свободный конец 51, который опирается на хрупкую пластинку 6. Эта хрупкая пластинка 6 вставлена поперечно в направляющую 7. Эта направляющая 7 содержит вертикальную полость 71, в которой держатель 5 может перемещаться скольжением в вертикальном направлении. Полость 71 содержит вход, в который заходит свободный конец держателя 5, и дно 72. Хрупкая пластинка 6 расположена поперечно к этой полости 71 и вставлена в паз, поперечный к направляющей 7 и находящийся над входом в полость 71.

Полость 71 содержит соединитель 8, расположенный под хрупкой пластинкой 6 и выполненный с возможностью поступательного вертикального перемещения в канале 71. Соединитель 8 выполнен, например, в виде цилиндра, который содержит верхний конец 81, расположенный непосредственно под пластинкой 6, и опору 83 большего сечения, находящуюся на его другом конце. Сечение опоры 83 по существу соответствует сечению полости 71. Участок, находящийся над опорой 83, имеет меньшее сечение. На дне 72 полости 71 установлены возвратные средства 9. Конец соединителя 8, находящийся на уровне опоры 83, опирается на эти возвратные средства 9, которые действуют усилием, толкающим соединитель 8 в направлении входа в полость 71.

Полость 71 сообщается с каналом 73, по существу перпендикулярным к этой полости. Канал 73 выполнен вблизи дна 72 полости 71 и проходит через толщину стенки направляющей 7. В канал 73 вставляют головку 101 щупа 10, которая входит в контакт с опорой 83. Щуп 10 соединен со средствами 110 отключения электрического или другого питания устройства. Это питание служит, в частности, для перемещения пуансона 1.

Как показано на фиг.1, устройство содержит также магазин 120, который содержит гайки 3, предназначенные для крепления на детали 20. Магазин 120 содержит систему подачи (не показана) гаек 3, перемещающую гайки 3 и устанавливающую их на уровне входа 23 канала 21, когда пуансон 1 находится в верхнем положении. Гайки 3 содержат деформирующееся кольцо 31, которое служит для их крепления посредством деформации. Гайки 3 расположены в магазине 120 таким образом, чтобы при их прохождении друг за другом в канал 21 кольцо 31 было направлено к выходу 25 канала 21.

Далее со ссылками на фиг.1 следует описание нормальной работы устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Деталь 20, содержащую плоский участок деформационного крепления, располагают на функциональной стороне 41 штампа 4. Участок деформационного крепления является по существу перпендикулярным к направлению D. Этот участок деформационного крепления содержит отверстие, которое располагают под выходом 25 канала 21. Пуансон 1 находится в верхнем положении сверху и на расстоянии от входа 23 канала 21. Магазин 120 и его средства подачи перемещают гайку 3 на уровень входа 23 канала 21. Одновременно пуансон 1 перемещают в направлении детали 2 позиционирования; свободный конец 11 пуансона 1 заходит в гайку 3 и толкает ее в канал 21. Кольцо 31 проходит через отверстие, выполненное в участке деформационного крепления, и деформируется на рабочей стороне 41 штампа 4 пуансоном 1, который действует усилием заданного значения. Рабочая сторона 41 имеет соответствующую форму для деформации кольца вокруг отверстия так, чтобы закрепить гайку на участке деформационного крепления, при этом кольцо 31 раздается вокруг отверстия на стороне участка деформационного крепления, тогда как гайка 3 находится на противоположной стороне этого участка деформационного крепления.

После закрепления гайки 3 пуансон поднимается вертикально в свое верхнее положение, деталь 20 заменяют другой деталью или перемещают, чтобы расположить другой участок деформационного крепления, на котором необходимо закрепить гайку 2, на уровне выхода 25 канала 21.

Далее со ссылками на фиг.2 следует описание работы устройства в соответствии с настоящим изобретением, когда в канал 21 проходят друг за другом одновременно две гайки 3.

Когда свободный конец 11 пуансона толкает две (или больше) находящиеся друг над другом гайки 3, они перемещаются вместе в канале 21 в направлении его выхода 25. Значение усилия, создаваемого пуансоном 1, является постоянным. Учитывая присутствие второй гайки 3, это усилие не позволяет деформировать кольцо 31 гайки, находящееся ниже в канале 21. В результате, поскольку энергия не может быть поглощена деформацией кольца 31 (и/или детали 20), эта энергия передается на штамп 4. Штамп передает эту энергию на пластинку 6, на которую он опирается. Когда эта энергия превышает предельное значение, пластинка 6 разрывается. При этом держатель 5 толкает соединитель 8 в сторону дна 72 полости 71 в направлении D. Поскольку соединитель 8 перемещается к дну 72 полости 71, головка 101 щупа 10 больше не входит в контакт с опорой 83. Головка или функциональная часть 101 щупа 10 перемещается в сторону полости 71 и входит в контакт с участком соединителя 8, который имеет меньшее сечение. Перемещение головки 101 щупа обнаруживают средства 110 отключения, которые прерывают питание пуансона 1. Пуансон 1 останавливается без повреждения детали 2 позиционирования или своего повреждения.

Кроме того, когда держатель 5 перемещается в полости 71, штамп 4 отходит от выхода 25 канала 21, что может привести к падению, по меньшей мере, одной гайки 3, находящейся в канале, что обеспечивает защиту детали 2 позиционирования. Кроме того, поскольку штамп 4 отходит на расстояние D1, превышающее d (см. фиг.2), то между ним и пуансоном 1 не происходит повторного ударного контакта, что позволяет предотвратить деформацию гайки или гаек 3, находящихся в канале 21, даже если питание пуансона было отключено не сразу (вручную или автоматически).

Пластинку 6 можно выполнить из пластического материала. Ее прочность определяют таким образом, чтобы она могла сломаться и позволить держателю 5 перемещаться в полости 71. Кроме того, предельное значение, при котором пластинка разрушается, специалист может определить, в частности, в зависимости от усилия, развиваемого пуансоном 1.

В представленном варианте осуществления, на гайку садится свободный конец 11 пуансона 1. Этот вариант взаимодействия не является ограничивающим в рамках настоящего изобретения. Свободный конец 11 пуансона 1 может только входить в контакт с гайкой 3, чтобы протолкнуть ее в канал 21. Точно так же свободный конец 11 пуансона 1 можно оборудовать сменной насадкой, которая выполняет такую же функцию, что и описанный выше свободный конец 11 пуансона 1. Эта насадка может заходить на гайку 3. В рамках настоящего изобретения можно также предусмотреть любой другой тип взаимодействия между гайкой 3 и насадкой. В случае повреждения пуансона 1 наличие сменной насадки позволяет заменять только насадку вместо всего пуансона.

Claims (16)

1. Устройство для деформационного крепления присоединяемого элемента (3) на детали (20), имеющей поверхность деформационного крепления, содержащее
- пуансон (1), выполненный с возможностью поступательного перемещения в направлении D и содержащий свободный конец (11), выполненный с возможностью приложения в направлении D заданного усилия к присоединяемому элементу (3) для его закрепления на указанной поверхности деформационного крепления,
- деталь (2) позиционирования указанного присоединяемого элемента (3) с выполненным в ней каналом (21), содержащим выход (25), при этом свободный конец (11) пуансона (1) выполнен с возможностью перемещения в направлении D в канале (21), выполненном с возможностью установки в нем присоединяемого элемента (3) в положении, предназначенном для его крепления на указанной поверхности деформационного крепления,
- ударный штамп (4), содержащий рабочую сторону (41), удерживаемую на определенном расстоянии (d) напротив выхода (25) канала (21) при помощи средств удержания, при этом рабочая сторона (41) выполнена с возможностью размещения на ней поверхности деформационного крепления, расположенной по существу перпендикулярно указанному направлению D, и с возможностью взаимодействия с указанным свободным концом (11) пуансона (1) для деформации поверхности деформационного крепления и/или присоединяемого элемента (3) для крепления указанного присоединяемого элемента (3) на поверхности деформационного крепления,
отличающееся тем, что указанные средства удержания штампа содержат хрупкий элемент (6), выполненный с возможностью разрыва при воздействии на рабочую сторону (41) усилия, значение которого превышает предельное значение, причем при воздействии пуансона (1) на штамп (4) указанным усилием, значение которого превышает предельное значение, хрупкий элемент (6) разрывается и пуансон (1) перемещает штамп (4).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит средства (8; 10) обнаружения разрыва указанного хрупкого элемента (6) и источник питания энергией.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанные средства (8) обнаружения соединены со средствами (110) отключения источника питания с возможностью разрыва хрупкого элемента (6) для приведения в действие средств (110) отключения, которые отключают указанный источник питания через средства (8; 10) обнаружения.

4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что в качестве хрупкого элемента оно содержит хрупкий упор (6), на который опирается ударный штамп (4).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно содержит держатель (5) штампа (4), установленный между этим штампом (4) и хрупким упором (6), и направляющую (7), содержащую полость (71), причем держатель (5) выполнен с возможностью перемещения в полости (71) в направлении D, за счет чего при разрыве хрупкого упора (6) держатель (5) имеет возможность перемещения в направляющей (7) для отвода штампа (4).

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно содержит возвратные средства (9), установленные в указанной направляющей (7) и выполненные с возможностью воздействия на указанный штамп (4) силой, толкающей его к указанному пуансону (1).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в направляющей (7) под хрупким упором (6) расположен соединитель (8), выполненный с возможностью перемещения в направлении D, при этом соединитель (8) имеет продольную наружную поверхность, включающую первый (81) и второй (83) участки разного сечения, причем напротив второго участка (83) установлен щуп (10) для обнаружения поступательного перемещения соединителя (8) во время разрыва хрупкого упора (6) посредством обнаружения изменения сечения соединителя (8), когда штамп (4) толкает соединитель (8) во время разрыва хрупкого упора (6).

8. Устройство по любому из пп.1-3, 5-7, отличающееся тем, что оно содержит магазин (120) со множеством присоединяемых элементов (3), снабженный системой подачи присоединяемых элементов (3), при этом указанная система подачи выполнена с возможностью перемещения одного из присоединяемых элементов (3) из магазина (120) так, что свободный конец (11) пуансона (1) действует на него указанным усилием заданного значения.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно содержит магазин (120) со множеством присоединяемых элементов (3), снабженный системой подачи присоединяемых элементов (3), при этом указанная система подачи выполнена с возможностью перемещения одного из присоединяемых элементов (3) из магазина (120) так, что свободный конец (11) пуансона (1) действует на него указанным усилием заданного значения.

10. Устройство по любому из пп.1-3, 5-7, 9, отличающееся тем, что свободный конец (11) пуансона (1) содержит сменную насадку.

11. Устройство по п.4, отличающееся тем, что свободный конец (11) пуансона (1) содержит сменную насадку.

12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что свободный конец (11) пуансона (1) содержит сменную насадку.

13. Устройство по любому из пп.1-3, 5-7, 9, 11, 12, отличающееся тем, что свободный конец (11) пуансона (1) выполнен с возможностью взаимодействия с присоединяемым элементом (3) за счет их вхождения друг в друга.

14. Устройство по любому из п.4, отличающееся тем, что свободный конец (11) пуансона (1) выполнен с возможностью взаимодействия с присоединяемым элементом (3) за счет их вхождения друг в друга.

15. Устройство по п.8, отличающееся тем, что свободный конец (11) пуансона (1) выполнен с возможностью взаимодействия с присоединяемым элементом (3) за счет их вхождения друг в друга.

16. Устройство по п.10, отличающееся тем, что свободный конец (11) пуансона (1) выполнен с возможностью взаимодействия с присоединяемым элементом (3) за счет их вхождения друг в друга.

Images