TWI812641B - 栓和固定組件 - Google Patents

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西蒙 斯塔赫爾
克勞斯 貝爾奇
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Abstract

本發明關於一種用於將連接元件固定在基礎上的栓,該栓具有定義固定方向的桿部、用於密封在桿部和基礎之間的接觸區域的密封元件和用於將連接元件的壓力傳遞到基礎上的力傳遞元件。

Description

栓和固定組件
本發明一般關於用於將栓固定在基礎上的設備和方法以及這種栓。
已知有多種設備和方法,藉助這些設備和方法使不同的栓在不同的應用情況下固定在基礎上。例如栓與基礎形成接觸且被施加電流。一旦電流在栓和基礎之間流過,在形成電弧的情況下使栓從基礎上升起。由於釋放的能量使得栓和基礎的材料部分地液化。隨後切斷電流並且使栓浸入液化的材料中,而該材料變冷且固緊。栓此時材料結合地與基礎連接。
為了在足夠短的時間之內為栓和基礎的材料的液化提供所需能量,已知這種設備,即,該設備產生電流強度非常高的電流且經由相應尺寸的電纜輸送給栓。為了避免液化材料氧化,已知用惰性氣體吹掃在栓和基礎之間的接觸部位。
在例如應用在建築或造船中,使用具有螺紋的不同尺寸的栓,物體旋擰到螺紋上,以便將物體固定在基礎上。固定方法的若干參數,例如電流的持續時間和電功率藉由使用者在設備上設定且與使用的栓匹配。使用者藉助目測最終判斷栓和基礎之間的連接品質。由此連接品 質也取決於使用者的經驗和能力。
對於具有密封環的栓需要注意,密封環在固定之後被足夠地擠壓,以便實現足夠的密封作用。另一方面密封環不可過度壓縮,以免過度變形。
本發明的任務是,提供一種設備和/或一種方法,藉助它們更好地將栓固定在基礎上。尤其能可靠地密封固定區域。
該任務在用於將連接元件固定在基礎上的栓中解決,所述栓具有定義固定方向的桿部、用於密封桿部和基礎之間的接觸區域的密封元件和用於將連接元件的壓力傳遞到基礎上的力傳遞元件。力傳遞元件可能將連接力和/或垂直於連接元件的固定方向的橫向力和/或圍繞垂直於固定方向的軸線的彎曲力矩和/或圍繞平行於固定方向的軸線的轉矩傳遞到基礎上,使得密封元件沒有被載入相應的力或相應的力矩。密封元件較佳由彈性材料,例如彈性體、例如橡膠或EPDM製成。力傳遞元件較佳由剛性的材料,例如金屬、合金、陶瓷等製成。
一種有利的實施方式的特徵在於,力傳遞元件具有連接元件支承在力傳遞元件上的支靠面和力傳遞元件支撐在基礎上的支撐面。較佳地,在固定方向上在支靠面和支撐面之間的間距正好與密封元件在固定方向上的長度一樣大或比密封元件在固定方向上的長度大。
同樣較佳地,力傳遞元件具有用於將密封元 件按壓到基礎上的按壓面。特別較佳地,按壓面和支撐面之間在固定方向上的間距小於密封元件在固定方向上的長度。按壓面和支撐面之間的間距與密封元件的長度的比較佳在50%和90%之間。
一種有利的實施方式的特徵在於,密封元件的垂直於固定方向的橫截面沿著固定方向減小。由此密封元件和基礎之間的密封面隨著將密封元件壓抵基礎的按壓力的提高而增大。
一種有利的實施方式的特徵在於,栓是焊接栓、安置栓或螺栓。
一種有利的實施方式的特徵在於,密封元件形成為環形,其中,密封元件在內部貼靠在桿部上和/或在外部貼靠在力傳遞元件上。
一種有利的實施方式的特徵在於,力傳遞元件形成為環形。
一種有利的實施方式的特徵在於,密封元件和/或力傳遞元件是圓形的。
一種有利的實施方式的特徵在於,栓具有用於使連接元件固定螺接在栓上的螺紋。
一種有利的實施方式的特徵在於,栓插入到包括基礎和連接元件的固定組件中。較佳地,力傳遞元件夾緊在連接元件和基礎之間。
10‧‧‧焊接設備
20‧‧‧焊接栓
30‧‧‧基礎
40‧‧‧焊槍
41‧‧‧觸發開關
42‧‧‧殼體
43‧‧‧手柄
44‧‧‧栓保持件
46‧‧‧開口
50‧‧‧焊接器具
51‧‧‧輸入裝置
52‧‧‧操作元件
53‧‧‧輸出裝置
54‧‧‧顯示元件
61‧‧‧第一電纜
62‧‧‧第二電纜
63‧‧‧連接夾
64‧‧‧電力供給電纜
65‧‧‧電通訊線路
70‧‧‧氣體貯存器
71‧‧‧氣體供給管路
72‧‧‧氣體軟管
99‧‧‧控制裝置
100‧‧‧固定組件
150‧‧‧連接元件
160‧‧‧保持元件
200‧‧‧基礎
210‧‧‧栓
211‧‧‧螺紋
220‧‧‧固定方向
230‧‧‧桿部
240‧‧‧密封元件
250‧‧‧接觸區域
260‧‧‧力傳遞元件
261‧‧‧支靠面
262‧‧‧支撐面
263‧‧‧按壓面
310‧‧‧栓
330‧‧‧桿部
340‧‧‧密封元件
341‧‧‧端面
360‧‧‧力傳遞元件
361‧‧‧支靠面
362‧‧‧支撐面
410‧‧‧栓
430‧‧‧桿部
440‧‧‧密封元件
441‧‧‧端面
442‧‧‧凹空部
460‧‧‧力傳遞元件
461‧‧‧支靠面
462‧‧‧支撐面
a、b‧‧‧間距
下面根據實施例參考圖式詳細闡述本發明。
圖1示意性地示出了焊接設備。
圖2示出了焊接栓的縱向剖視圖。
圖3示出了焊接栓的縱向剖視圖。
圖4示出了焊接栓的縱向剖視圖。
在圖1中示意性地示出了用於將焊接栓20焊接在基礎30上的焊接設備10。焊接栓20的材料和基礎30的材料可導電,尤其是金屬的。焊接設備10包括具有形成為按鍵開關的觸發開關41的焊槍40、焊接器具50、第一電纜61、具有連接夾63的第二電纜62例如形成為電源線的電力供給電纜64、電通訊線路65、形成為貯氣瓶的氣體貯存器70、軟管形的氣體供給管路71和氣體軟管72。
第一電纜61用於藉由焊接器具50為焊接栓20供給電流。第二電纜62用於在連接夾63夾到基礎30上時使基礎30與焊接器具50電連接。在焊接栓20與基礎30接觸時接通電流回路,使得可藉由焊接器具50為焊接栓20載入焊接電流,該焊接電流例如為直流電或交流電。焊槍40為此包括在圖1中未示出的焊接電流接觸元件。焊接器具50包括未示出的用於將來自電力供給電纜64的電流轉變成焊接電流的裝置,該裝置例如包括電容器、晶閘管、具有絕緣的柵電極的雙極電晶體或其他電力電子元件以及具有微處理器的相關控制器件,以便以期望的電壓和電流強度提供焊接電流。
氣體供給管路71和氣體軟管72用於為焊接栓 20和基礎30之間的接觸區域供給來自氣體貯存器70的保護氣體,以便在焊接過程期間保護接觸區域以防由於環境的氧氣引起的氧化。為了控制氣體流至接觸區域,氣體貯存器70、氣體供給管路71、焊接器具50、氣體軟管72或焊槍40包括未示出的尤其可調節的閥。
焊接器具50具有包括操作元件52的輸入裝置51以及包括可視的顯示元件54和無線傳輸單元的輸出裝置53。輸入裝置51用於藉由焊接設備10的使用者輸入藉助焊接設備10執行的焊接製程的參數,例如焊接電流的電壓、電流強度、功率和持續時間、栓的位置和速度等。輸出裝置53用於給使用者輸出資訊,例如關於焊接製程的參數的資訊、關於檢測的焊接製程輻射或其他變數的資訊、關於焊接過程品質的資訊、關於用於改善焊接過程的措施的資訊、關於檢測的焊接栓特性的資訊或從前述變數中推導出的資訊、和/或用於清潔和/或維護焊接設備10,尤其焊槍40的建議或指導。
電通訊線路65用於在焊槍40,尤其在圖1中未示出的焊槍40的控制裝置和焊接器具50,尤其控制器件和/或輸入裝置51和/或輸出裝置53之間的通訊。藉由該通訊例如實現關於焊接過程的參數的資訊交換,以便例如實現焊接電流與焊接栓20的運動的同步或使其簡化。在未示出的實施例中無線地、藉由無線電或藉助引導焊接電流的第一電纜進行在焊槍和焊接器具之間的通訊。
焊槍40具有帶有開口46的殼體42,具有觸發 開關41的手柄43從殼體中伸出。焊槍40還具有栓保持件44,焊接栓20在焊接過程期間被保持在栓保持件上。對此,栓保持件例如包括兩個、三個、四個或更多個未詳細示出的彈性臂,焊接栓20插入彈性臂之間且藉助夾緊配合保持。焊槍40還具有為焊接栓20施加焊接電流的焊接電流接觸元件,焊接電流接觸元件內置/集成在栓保持件44中,例如呈所述彈性臂中的一個或多個的形式。
焊槍40還具有用於控制焊槍和焊接器具50的不同部件和裝置的控制裝置99。控制裝置99設置用於控制焊接過程的一個或多個參數。控制裝置99對此包括不同的電子構件,例如一個或多個微型處理器、一個或多個臨時的或永久的記憶體等。
焊槍40還具有形成為第一行程磁體(Hubmagnet)的栓升起裝置,在栓升起裝置被啟動時,栓升起裝置對栓保持件44載入遠離開口46向後(在圖1中向上)的力。經由未示出的訊號線路,使得控制裝置99與栓升起裝置通訊,以便控制尤其啟動和停用栓升起裝置。
焊槍40還具有形成為彈簧元件或第二行程磁體的栓浸入裝置,在栓浸入裝置被啟動時,栓浸入裝置為栓保持件44載入朝向開口46向前(在圖1中向下)的力。經由未示出的訊號線路使得控制裝置99與栓浸入裝置通訊,以便控制尤其啟動以及停用栓浸入裝置。在栓浸入裝置形成為彈簧元件時,該彈簧元件較佳在栓保持件藉由栓升起裝置向後運動時張緊,從而一旦栓升起裝置停用,彈簧元件 使栓保持件向前運動。
在藉助焊接設備10實施焊接製程時,首先提供基礎30和焊接栓20。在另一步驟中使用者經由輸入裝置輸入資訊,例如關於下列焊接過程的期望參數的資訊。在另一步驟中,藉助第一電纜61和第二電纜62由焊接器具50在焊接栓20和基礎30之間給焊接栓20施加焊接電流。在另一步驟中藉助栓升起裝置在保持流過焊接栓20和基礎30之間的焊接電流的情況下使焊接栓20從基礎上升起,其中,在焊接栓20和基礎30之間形成電弧。尤其基於由電弧產生的熱此時使焊接栓20和/或基礎30的材料部分地液化。在另一步驟中,焊接栓20藉助栓浸入裝置浸入焊接栓20或基礎30的液化的材料。然後焊接栓20或基礎30的液化材料固化,從而焊接栓20材料結合地與基礎30連接。
在圖2中以縱向剖視圖示出了具有連接元件150、基礎200和用於將連接元件150固定在基礎200上的栓210的固定組件100。栓210具有限定固定方向220的桿部230、用於密封桿部和基礎之間的接觸區域250的密封元件240和用於將連接元件150的壓力傳遞到基礎200上的力傳遞元件260。圓環形的密封元件240在內部貼靠在桿部230上且在外部貼靠在同樣圓環形的力傳遞元件260上。
栓210例如形成為焊接栓、安置栓或螺栓,其中,接觸區域250此時形成為焊縫或接合間隙或其他的接合部位,並且設有螺紋211。形成為螺母的保持元件160固定在栓210上,在該實施例中旋擰到螺紋211上,以便使連接 元件150固定在栓210上以及基礎200上。
力傳遞元件260具有將連接元件150支承在力傳遞元件260上的支靠面261以及將力傳遞元件260支撐在基礎上的支撐面262。在支靠面261和支撐面262之間在固定方向220上的間距a正好與密封元件240在固定方向220上的長度一樣大。由此力傳遞元件260將連接元件的連接力傳輸到基礎上,而沒有給密封元件載入全部的連接力。力傳遞元件260此時夾緊在連接元件150和基礎200之間。
力傳遞元件260僅將按壓力傳輸到密封元件240上,以便使密封元件240按壓到基礎200上。為此力傳遞元件260具有按壓面263,在密封元件240鬆弛時,該按壓面與支撐面262在固定方向220上的間距b小於密封元件240在固定方向220上的長度。間距b與鬆弛的密封元件的長度的比例如為75%。密封元件240此時相應地壓縮,以便發揮其密封作用。密封作用不依賴於連接力,即也不依賴於使保持元件160固定在栓210上的力。
在圖3中以縱向剖視圖示出了用於使未示出的連接元件固定在未示出的基礎上的栓310。栓310具有定義固定方向的桿部330、用於密封桿部330和基礎之間的接觸區域的密封元件340和用於使連接元件的壓力傳遞到基礎上的力傳遞元件360。圓環形的密封元件340在內部貼靠在桿部330上且在外部貼靠在同樣圓環形的力傳遞元件360上。
力傳遞元件360具有將連接元件支承在力傳 遞元件360上的支靠面361和將力傳遞元件360支撐在基礎上的支撐面362。密封元件340的指向固定方向的端面341傾斜,從而密封元件340的垂直於固定方向的橫截面沿著固定方向減小。由此在密封元件340和基礎之間的密封面隨著按壓力的提高而增大,密封元件340以該按壓力按壓在基礎上。
在圖4中以縱向剖視圖示出了用於使未示出的連接元件固定在未示出的基礎上的栓410。栓410具有定義固定方向的桿部430、用於密封桿部430和基礎之間的接觸區域的密封元件440和用於使連接元件的壓力傳輸到基礎上的力傳遞元件460。圓環形的密封元件440在內部貼靠在桿部430上且在外部貼靠在同樣圓環形的力傳遞元件460上。
力傳遞元件460具有將連接元件支承在力傳遞元件460上的支靠面461和將力傳遞元件460支撐在基礎上的支撐面462。密封元件440的指向固定方向的端面441具有兩個環繞的凹空部442尤其凹槽,從而密封元件440的垂直於固定方向的橫截面沿著固定方向減小。由此密封元件440和基礎之間的密封面隨著按壓力的提高而增大,密封元件440以該按壓力按壓在基礎上。
較佳藉由從平板材料切斷、壓製、注射成型或者諸如此類的方法製造密封元件。尤其在注射成型時有針對性的構型是有利的,藉由該構型局部地提高了密封元件的面壓力和/或如此設定面壓力在按壓路徑上的走向,使 得即使在按壓路徑變換時也確保密封功能。
為了避免損壞可能存在的基礎塗層,在未示出的實施例中密封元件的徑向外部區域伸入力傳遞元件和基礎之間。在其他的未示出的實施例中,密封元件和力傳遞元件由同種材料一體製成。例如此時藉由合適的構型(尤其如圖4所示的槽)首先藉由按壓路徑實現彈性性能且之後實現明顯提高的剛度。
根據用於使第一物件固定在第二物件上的設備的示例以及用於這種設備的製造方法描述本發明。所述實施方式的特徵對此也可在唯一的固定設備之內或唯一的製造方法之內任意彼此結合。需要指出,根據本發明的設備和根據本發明的方法也適用於其他目的。
10‧‧‧焊接設備
20‧‧‧焊接栓
30‧‧‧基礎
40‧‧‧焊槍
41‧‧‧觸發開關
42‧‧‧殼體
43‧‧‧手柄
44‧‧‧栓保持件
46‧‧‧開口
50‧‧‧焊接器具
51‧‧‧輸入裝置
52‧‧‧操作元件
53‧‧‧輸出裝置
54‧‧‧顯示元件
61‧‧‧第一電纜
62‧‧‧第二電纜
63‧‧‧連接夾
64‧‧‧電力供給電纜
65‧‧‧電通訊線路
70‧‧‧氣體貯存器
71‧‧‧氣體供給管路
72‧‧‧氣體軟管
99‧‧‧控制裝置

Claims (13)

  1. 一種栓,用於將連接元件固定在基礎上,前述栓具有定義固定方向的桿部;用於密封前述桿部和前述基礎之間的接觸區域的密封元件;和用於將前述連接元件的壓力傳遞到前述基礎上的力傳遞元件;其中,前述力傳遞元件具有用於將前述連接元件支承在前述力傳遞元件上的支靠面和用於將前述力傳遞元件支撐在前述基礎上的支撐面。
  2. 如請求項1所記載之栓,其中,前述支靠面和前述支撐面之間在前述固定方向上的間距正好與前述密封元件在前述固定方向上的長度一樣大或比前述密封元件在前述固定方向上的長度大。
  3. 如請求項1所記載之栓,其中,前述力傳遞元件具有用於將前述密封元件按壓到前述基礎上的按壓面。
  4. 如請求項3所記載之栓,其中,前述按壓面和前述支撐面之間在前述固定方向上的間距小於前述密封元件在前述固定方向上的長度。
  5. 如請求項4所記載之栓,其中,前述按壓面和前述支撐面之間的間距與前述密封元件的前述長度的比在50%和90%之間。
  6. 如請求項4或5所記載之栓,其中,前述密封元件的垂直於前述固定方向的橫截面沿著前述固定方向減小。
  7. 如請求項1至5中任一項所記載之栓,其中,前述栓是焊接栓、安置栓或螺栓。
  8. 如請求項1至5中任一項所記載之栓,其中,前述密封元件形成為環形,並且前述密封元件在內部貼靠在前述桿部上和/或在外部貼靠在前述力傳遞元件上。
  9. 如請求項1至5中任一項所記載之栓,其中,前述力傳遞元件形成為環形。
  10. 如請求項1至5中任一項所記載之栓,其中,前述密封元件和/或前述力傳遞元件為圓形。
  11. 如請求項1至5中任一項所記載之栓,其中,前述栓具有用於使前述連接元件固定螺接在前述栓上的螺紋。
  12. 一種固定組件,包括基礎;栓和連接元件,其中,前述栓係如請求項1至5中任一項所述地形成。
  13. 如請求項12所記載之固定組件,其中,前述力傳遞元件夾緊在前述連接元件和前述基礎之間。
TW107132631A 2017-10-09 2018-09-17 栓和固定組件 TWI812641B (zh)

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