專利名稱：金屬板的結(jié)合設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬板的結(jié)合設(shè)備和方法。根特別是，本發(fā)明涉及其 中簡(jiǎn)化了結(jié)合過(guò)程并改善結(jié)合強(qiáng)度的金屬板的結(jié)合設(shè)備和方法。
技術(shù)背景通常，公知的是兩種結(jié)合薄金屬板的方法。第一種方法是點(diǎn)焊， 并且第二種方法是鉚釘結(jié)合。在點(diǎn)焊中，電壓施加在重疊的金屬板上， 并且由于金屬板具有電阻，熱量在其中產(chǎn)生。在這種情況下，如果壓 力施加在重疊的金屬板上，金屬板的重疊表面熔化并且金屬板被結(jié)合。在鉚釘結(jié)合中，兩個(gè)金屬板被鉆孔并且通過(guò)鉚釘結(jié)合。兩種方法各自具有優(yōu)點(diǎn)。但是，由于在點(diǎn)焊中高電壓施加在金屬 板上，會(huì)出現(xiàn)電弧和環(huán)境污染。另外，所得結(jié)合表面會(huì)不平整。鉚釘結(jié)合具有的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)合強(qiáng)度高，并且結(jié)合過(guò)程在室溫下進(jìn) 行。但是，如果只使用一個(gè)鉚釘來(lái)結(jié)合金屬板，金屬板之間的法向結(jié) 合力和剪切結(jié)合力會(huì)很強(qiáng)，但是金屬板會(huì)相互之間轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，必須 使用多個(gè)鉚釘，使得金屬板不轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，鉚釘頭的制造必須首先完 成，并且金屬板的孔必須對(duì)準(zhǔn)，使得鉚釘插入其中。近年來(lái)，已經(jīng)開發(fā)了自攻鉚釘結(jié)合方法來(lái)彌補(bǔ)鉚釘結(jié)合方法的這 些缺陷。在自攻鉚釘結(jié)合方法中，在金屬板內(nèi)鉆制孔，并且同時(shí)通過(guò) 金屬板和鉚釘之間的摩擦熱量將熔池形成在金屬板內(nèi)，從而結(jié)合金屬 板。但是，在自攻鉚釘結(jié)合方法中，自攻鉚釘?shù)闹圃毂仨毷紫韧瓿桑?并且自攻鉚釘必須轉(zhuǎn)動(dòng)，以便通過(guò)摩擦熱量結(jié)合金屬板。
背景技術(shù)：
中描述的信息只是用來(lái)促進(jìn)本發(fā)明背景的理解，并因此 會(huì)包括不形成本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在此國(guó)家中已經(jīng)知道的現(xiàn)有技術(shù)的 信息。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明試圖提供一種金屬板的結(jié)合設(shè)備和方法，其優(yōu)點(diǎn)在于不出 現(xiàn)電弧，并且不需要轉(zhuǎn)動(dòng)和制造自攻鉚釘。按照本發(fā)明，自攻鉚釘方法的壓配合過(guò)程與點(diǎn)焊方法相結(jié)合，其中金屬板通過(guò)施加高電壓來(lái)快速加熱金屬板。因此，同時(shí)進(jìn)行通過(guò)施 加高電壓的金屬板的加熱過(guò)程以及其中由與金屬板相同的材料制成的 鉚釘構(gòu)件壓配合在金屬板內(nèi)的壓配合過(guò)程。因此，鉚釘構(gòu)件和金屬板 在塑性流動(dòng)狀態(tài)下結(jié)合。也就是說(shuō)，金屬板和金屬帶被加熱到其中不出現(xiàn)電弧的熱塑性工 作溫度下。隨后，鉚釘構(gòu)件通過(guò)沖制金屬帶制成，并且同時(shí)鉚釘構(gòu)件 壓配合在金屬板內(nèi)。按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合設(shè)備可包括相互重疊 的金屬板；用于結(jié)合重疊金屬板的金屬帶，其材料與金屬板的材料相 同；用于供應(yīng)或縮回金屬帶的金屬帶傳送單元；由金屬帶沖制并被加 熱的鉚釘構(gòu)件；通過(guò)安裝在其上部的螺旋彈簧的彈性力夾緊金屬帶的 上模具，上模具引導(dǎo)沖頭并且用作第一電極；用于夾緊重疊金屬板并 沖制金屬帶以便制造鉚釘構(gòu)件的中間模具，中間模具引導(dǎo)鉚釘構(gòu)件和 沖頭，并且用作第二電極；支承重疊金屬板的下模具，下模具用作通 過(guò)鉚釘構(gòu)件擠壓成形金屬板的擠壓成形模具，并且包括在擠壓成形過(guò) 程中刮除過(guò)多金屬的刮除模具和第三電極；以及通過(guò)沖制金屬帶制造 鉚釘構(gòu)件的沖頭，通過(guò)將載荷施加在鉚釘構(gòu)件上，沖頭將鉚釘構(gòu)件壓 配合在重疊金屬板上。第一和第二引導(dǎo)路徑和金屬去除路徑的截面可以是圓形或者三角形，由此按照鉚釘構(gòu)件的截面形狀，金屬板的轉(zhuǎn)動(dòng)受到限制?？梢允褂弥辽?一個(gè)第 一和第二引導(dǎo)路徑、金屬去除路徑和沖頭， 以便限制金屬板的轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，按照本發(fā)明的實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合設(shè)備還可包括 設(shè)置將電力供應(yīng)到第一、第二和第三電極的電源以及用于供應(yīng)夾緊載 荷、擠壓成形載荷以及刮除載荷的液壓系統(tǒng)的機(jī)器人，其中機(jī)器人自 動(dòng)運(yùn)動(dòng)到金屬板的結(jié)合位置。按照本發(fā)明的另 一 示例性實(shí)施例的示例性結(jié)合設(shè)備可包括具有 垂直形成在其內(nèi)部的第一引導(dǎo)路徑的上模具；具有垂直形成在其內(nèi)部 的第二引導(dǎo)路徑的中間模具，中間模具布置在上模具之下；具有垂直 形成在其內(nèi)部的金屬去除路徑的下模具，下模具布置在中間模具之下； 用于加熱金屬板和金屬帶的加熱單元；用于將結(jié)合載荷施加在金屬板 上的沖頭；將用于夾緊金屬板的夾緊載荷施加在上模具上的夾緊單元；以及將用于結(jié)合金屬板的結(jié)合載荷施加在沖頭上的結(jié)合單元。上模具和中間模具都夾緊用于鉚釘構(gòu)件的金屬帶，并且中間模具和下模具都夾緊金屬板。金屬帶的材料可以與金屬板的材料相同。按照本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合設(shè)備還可包括在 水平方向上運(yùn)動(dòng)下模具的下模具傳送單元。按照本發(fā)明另 一 實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合設(shè)備還可包括在水 平方向上運(yùn)動(dòng)金屬帶的金屬帶傳送單元。金屬帶傳送單元可包括布置在上模具的兩側(cè)上的傳送輥?zhàn)?；?置在夾緊單元的一側(cè)上的金屬帶供應(yīng)輥?zhàn)樱饘賻@其上巻繞以及 布置在夾緊單元的另一側(cè)上的金屬帶縮回輥?zhàn)?，金屬帶在被沖制之后 縮回其中。按照本發(fā)明另 一 實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合設(shè)備還包括用于夾緊金屬帶的夾緊模具，其中夾緊模具布置在上模具的內(nèi)周邊上。將彈性力向下施加在夾緊模具上的彈性構(gòu)件可以介于上模具和夾 緊模具之間。彈,性構(gòu)件可以是螺旋彈簧。加熱單元可包括形成在夾緊模具的內(nèi)周邊上的第一電極；形成 在中間模具的內(nèi)周邊上的第二電極以及形成在下模具的內(nèi)周邊上的第 三電極。在電流施加其上時(shí)，熱量可以在金屬板和金屬帶內(nèi)產(chǎn)生，這是由于其電阻很高。第一、第二和第三電極可各自通過(guò)產(chǎn)生頻率的線圈巻繞。另外，另一加熱單元可包括用于加熱金屬帶的第一激光源，第一激光源安裝在沖頭的下側(cè)上，以及用于加熱金屬板的第二激光源，第二激光源安裝在下模具的內(nèi)周邊上。第一和第二引導(dǎo)路徑可以具有相同半徑。金屬去除路徑的半徑可以小于第二引導(dǎo)路徑的半徑。第 一和第二引導(dǎo)路徑和金屬去除路徑可以具有圓柱形形狀。另外，第一和第二引導(dǎo)路徑以及金屬去除路徑可具有三角形棱鏡 形狀。結(jié)合單元的結(jié)合單元缸可形成在夾緊單元的夾緊單元活塞處。按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合方法可包括將下模具 布置在重疊金屬板的結(jié)合位置之下，以便結(jié)合重疊金屬板；將第二引 導(dǎo)路徑的中心軸線與結(jié)合位置的中心相遇；同時(shí)通過(guò)中間模具夾緊重 疊金屬板以及通過(guò)螺旋彈簧夾緊金屬帶；通過(guò)在第一電極和第二電極 之間施加電流而快速加熱通過(guò)螺旋彈簧夾緊的金屬帶；通過(guò)插入第一 引導(dǎo)路徑的沖頭沖制夾緊的金屬帶，制造被加熱鉚釘構(gòu)件；通過(guò)在接 觸重疊金屬板的上側(cè)的第二電極和接觸重疊金屬板的下側(cè)的第三電極 之間施加電流而快速加熱重疊金屬板；將被加熱鉚釘構(gòu)件壓配合在通 過(guò)沖頭的壓縮載荷夾緊在中間模具和下模具之間的金屬板內(nèi)；以及在處于塑性流動(dòng)狀態(tài)下的被加熱的鉚釘構(gòu)件和^支加熱重疊金屬板經(jīng)由金 屬去除路徑擠壓成形時(shí)通過(guò)擠壓力和剪切力經(jīng)由鉚釘構(gòu)件結(jié)合重疊金 屬板，金屬去除路徑的半徑小于第二引導(dǎo)路徑的半徑。金屬帶可以通過(guò)在連接在電源上的第二電極和第一電極之間施加 電流來(lái)快速加熱，金屬板可通過(guò)在第二電極和連接在電源上的第三電 極之間施加電流而快速加熱，第一、第二和第三電極可以具有帶有相 同中心軸線的圓柱形形狀，金屬帶可以在第一引導(dǎo)路徑中沖制，被沖 制的鉚釘構(gòu)件可以經(jīng)過(guò)第二引導(dǎo)路徑，并且壓配合在金屬板的被加熱 部分內(nèi)，金屬板可以經(jīng)由塑性流動(dòng)擠壓成形和結(jié)合，并且同時(shí)在沖頭 運(yùn)動(dòng)通過(guò)第一和第二引導(dǎo)路徑時(shí)過(guò)多金屬可被推到金屬去除路徑。高頻感應(yīng)線圈可巻繞在第一和第二電極上，布置在上模具和中間 模具之間的金屬帶可以通過(guò)高頻感應(yīng)線圈的感應(yīng)電流快速加熱，高頻感應(yīng)線圈可以巻繞在第二和第三電極上，并且布置在中間模具和下模 具之間的金屬玲反可以通過(guò)高頻感應(yīng)線圈的感應(yīng)線圈快速加熱。布置在上模具和中間模具之間的金屬帶可以通過(guò)安裝在沖頭下側(cè) 上的第 一 激光源快速加熱，并且布置在中間模具和下模具之間的金屬 板可以通過(guò)安裝在金屬去除路徑上的第二激光源快速加熱。巻繞在金屬帶供應(yīng)輥?zhàn)由系慕饘賻д归_并被沖制，使得金屬帶連 續(xù)供應(yīng)和縮回之后，在沖頭返回時(shí)被沖制的金屬帶可以通過(guò)金屬帶傳 送單元縮回和巻繞在金屬帶縮回輥?zhàn)?，并且金屬帶供?yīng)輥?zhàn)涌稍诮饘?帶消耗時(shí)更換。沖頭的下側(cè)運(yùn)動(dòng)到重疊金屬板的上側(cè)，使得在鉚釘構(gòu)件壓配合在 金屬板內(nèi)時(shí)不形成伸出金屬，并且連接在下模具傳送單元上的下模具可在水平方向上滑動(dòng)，并且刮除附接在重疊金屬板的下側(cè)上的過(guò)多金屬。在鉚釘構(gòu)件通過(guò)沖頭形成之后，在被加熱鉚釘構(gòu)件壓配合在夾緊 在中間模具和下模具之間的金屬板內(nèi)時(shí)，塑性流動(dòng)狀態(tài)下被加熱金屬 板可以通過(guò)鉚釘構(gòu)件的重復(fù)壓縮載荷結(jié)合。按照本發(fā)明另一實(shí)施例的金屬板示例性結(jié)合方法可包括通過(guò)下 模具和中間模具夾緊重疊金屬板；通過(guò)中間模具和上模具將金屬帶布 置在重疊金屬板之上；通過(guò)加熱單元加熱重疊金屬板和金屬帶；通過(guò) 沖制金屬帶形成鉚釘構(gòu)件；以及通過(guò)沖頭將鉚釘構(gòu)件壓配合在重疊金 屬板內(nèi)。另外，按照本發(fā)明另 一 實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合方法還可包 括去除壓配合過(guò)程中被推出的過(guò)多金屬?？梢酝ㄟ^(guò)在水平方向上運(yùn)動(dòng)下模具，多金屬被去除過(guò)，并且金屬 板被刮除。第一引導(dǎo)路徑可以垂直形成在上模具內(nèi)，第二引導(dǎo)路徑可以垂直 形成在中間模具內(nèi)，并且金屬去除路徑可以垂直形成在下模具內(nèi)。 第一和第二引導(dǎo)路徑可以具有相同半徑。金屬去除路徑的半徑可以小于第二引導(dǎo)路徑的半徑。


圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板示例性結(jié)合設(shè)備的一部分的截 面圖；圖2A是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合設(shè)備沖制金 屬帶的過(guò)程的截面圖；圖2B是表示按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例將鉚釘構(gòu)件壓配合在金屬 板內(nèi)的過(guò)程的截面圖；板內(nèi)時(shí)過(guò)多金屬被一推出的過(guò)程的截面^T圖2 D是表示按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例過(guò)多金屬被去除的過(guò)程的 截面圖；圖3是按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的加熱單元的示意圖；圖4是按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的另 一 加熱單元的示意圖；圖5是按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的其它加熱單元的示意圖；圖6是表示按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例在下模具在水平方向上運(yùn) 動(dòng)時(shí)過(guò)多金屬被去除的過(guò)程的截面圖；圖7是表示按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的鉚釘構(gòu)件的形狀和配置 的示意圖；圖8是按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板示例性結(jié)合設(shè)備的截面圖； 圖9是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板示例性結(jié)合設(shè)備安裝在機(jī) 器人上的示意圖。附圖中表示主要元件的參考標(biāo)號(hào)的描述1:金屬板、2:金屬帶、3:鉚釘構(gòu)件、5:上模具、6:中間模 具、7:下模具、8:沖頭、9:第一引導(dǎo)路徑、10:第二引導(dǎo)路徑、11: 金屬去除路徑、12:電源、13:第一電極、14:第二電極、15:第三 電極、16:加熱單元、17:高頻感應(yīng)線圈、18:第一激光源、19:第 二激光源、20:金屬帶傳送單元、21:夾緊模具、23:金屬帶供應(yīng)輥 子、24:金屬帶、25:金屬帶縮回輥?zhàn)印?6:過(guò)多金屬、28:機(jī)器人 上臂、29:機(jī)器人下臂、30:連接部分、31:夾緊單元、32:結(jié)合單 元、33:下模具傳送單元、34:傳送輥?zhàn)印?5:支承件、36:過(guò)多金 屬收集室、37:機(jī)器人、38:螺旋彈簧、39:夾緊單元活塞、40:結(jié) 合單元缸。
具體實(shí)施方式
此后將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。 如圖1和8所示，按照本發(fā)明的實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合設(shè) 備包括支承件35、上模具5、中間模具6、下模具7、加熱單元16、沖 頭8、夾緊單元31、結(jié)合單元32、金屬帶傳送單元20以及下模具傳送 單元33。支承件35支承按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板的結(jié)合設(shè)備。 第一引導(dǎo)路徑9垂直形成在上模具5內(nèi)。第一引導(dǎo)路徑9引導(dǎo)沖頭8。上模具5和中間模具6都夾緊金屬帶2以便制造鉚釘構(gòu)件3。 用于夾緊金屬帶2的夾緊模具21布置在上模具5的內(nèi)周邊上。 另外，用于將彈性力向下施加在夾緊模具21上的彈性構(gòu)件介于上 模具5和夾緊模具21之間。彈性構(gòu)件可以是螺旋彈簧38。下模具7布置在中間模具6之下。金屬去除路徑11垂直形成在下 模具7內(nèi)。金屬去除路徑11如圖8所示通向過(guò)多金屬收集室36。過(guò)多 金屬26在金屬板1被結(jié)合之后經(jīng)由金屬去除路徑11被推到過(guò)多金屬 收集室36。中間模具6和下模具7都夾緊重疊金屬板1。第一和第二引導(dǎo)路徑9和10以及金屬去除路徑11具有帶有相同 中心軸線的圓柱形形狀。如圖1所示，第一引導(dǎo)路徑9的半徑rl與第二引導(dǎo)路徑10的半 徑r2相同，以便引導(dǎo)沖頭8。但是，金屬去除路徑11的半徑r3小于 第二引導(dǎo)路徑10的半徑r2,以便通過(guò)鉚釘構(gòu)件3結(jié)合金屬板1。同時(shí)，如圖7所示，第一和第二引導(dǎo)路徑9和10以及金屬去除路 徑11可具有三角形棱鏡形狀。在這種情況下，被結(jié)合的金屬板l受到 轉(zhuǎn)動(dòng)限制，這是由于被沖制的鉚釘構(gòu)件的截面是三角形的。另外，可 以形成多個(gè)第一和第二引導(dǎo)路徑9和10以及金屬去除路徑11，金屬板 1在多個(gè)結(jié)合位置上通過(guò)鉚釘構(gòu)件3結(jié)合。被結(jié)合的金屬板1通過(guò)結(jié)合 位置的這種配置受到轉(zhuǎn)動(dòng)限制。這里，鉚釘構(gòu)件3的截面具有圓形或三角形形狀，但是不局限于 這種形狀。應(yīng)該理解到本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到可以任意選擇鉚 釘構(gòu)件3的截面形狀。加熱單元16將金屬板1和金屬帶2加熱到出現(xiàn)塑性流動(dòng)的溫度。加熱單元16如圖3所示包括三個(gè)電極13、 14、和15。第一電極 13布置在連接在電源12上的第二電極14之上。布置在第一和第二電 極13和14之間的金屬帶2在電流施加在第一和第二電極13和14之 間時(shí)快速加熱。另外，連接在電源12上的第三電極15布置在第二電 極14之下。布置在第二和第三電極14和15之間的金屬板在電流施加 在第二和第三電極14和15之間時(shí)快速加熱。第一、第二和第三電極13、 14和15的截面是具有相同中心軸線 的圓形形狀。另外，金屬板1和金屬帶2具有電阻，使得在電流施加 其上時(shí)在其中產(chǎn)生熱量。按照本發(fā)明實(shí)施例的另一加熱單元16如圖4所示包括通過(guò)高頻感 應(yīng)線圈18巻繞的第一、第二和第三電極13、 14和15。第一、第二和 第三電極13、 14和15快速加熱金屬板1和金屬帶2。即，連接在電源12上的高頻感應(yīng)線圏17圍繞第一和第二電極13和14巻繞。因此，布 置在上模具5和中間模具6之間的金屬帶2通過(guò)感應(yīng)電流快速加熱。 另外，連接在電源12上的高頻感應(yīng)線圈17圍繞第二和第三電極14和 15巻繞。因此，布置在中間模具6和下模具7之間的金屬板1通過(guò)感 應(yīng)電;危'決速力口熱。按照本發(fā)明實(shí)施例的其它加熱單元16如圖5所示包括安裝在沖頭 8的下側(cè)上的第一激光源18和安裝在下模具7的內(nèi)周邊上的第二激光 源19。第一和第二激光源18和19加熱金屬帶2和金屬板1。即，布 置在上模具5和中間模具6之間的金屬帶2通過(guò)安裝在沖頭8下側(cè)上 的第一激光源18快速加熱，并且布置在中間模具6和下模具7之間的 金屬板1通過(guò)安裝在下模具7的內(nèi)周邊上的第二激光源19快速加熱。加熱單元16不局限于所4皮露的實(shí)施例，相反用來(lái)覆蓋包括在所附 權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的多種變型和等同配置。即，在模具中加熱金屬帶2和金屬板1以便經(jīng)由塑性流動(dòng)結(jié)合金 屬板1的任何加熱單元16可以適用于本發(fā)明。另外，加熱單元16將 金屬帶2和金屬板1加熱到金屬板1和金屬帶2進(jìn)行塑性流動(dòng)但不爐、 化的溫度。沖頭8連接在結(jié)合單元32上，并且從結(jié)合單元32傳遞壓力。沖 頭8將結(jié)合載荷施加在金屬板1上。沖頭8沿著第一引導(dǎo)路徑9向下 運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)沖制金屬帶2來(lái)制造鉚釘構(gòu)件3。隨后，沖頭8沿著第二引導(dǎo)路徑9進(jìn)一步向下運(yùn)動(dòng)，并且將鉚釘 構(gòu)件3壓配合到金屬板1上。在這種情況下，由于金屬去除路徑11的 半徑r3小于第二引導(dǎo)路徑10的半徑r2,沖頭8運(yùn)動(dòng)并停止在重疊金 屬板1的上表面上，以便將鉚釘構(gòu)件3壓配合在金屬板上1。沖頭8的截面形狀與第一和第二引導(dǎo)路徑9和IO相同。夾緊單元31與上模具5的上側(cè)連接。夾緊單元31施加夾緊載荷， 以便將金屬板1夾緊在上模具5上。液壓缸用來(lái)夾緊單元31。結(jié)合單元32與沖頭8的上側(cè)連接，并且將結(jié)合載荷施加在沖頭8 上。液壓缸可以用作結(jié)合單元32。另外，結(jié)合單元32的結(jié)合單元缸 40形成在夾緊單元31的夾緊單元活塞39處。因此，在液壓施加在夾 緊單元31上并且夾緊單元活塞39向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，結(jié)合單元缸40和夾緊 單元活塞39—起向下運(yùn)動(dòng)，并且將結(jié)合載荷施加在沖頭8上。另外，金屬板的結(jié)合設(shè)備的尺寸可以通過(guò)這種結(jié)構(gòu)來(lái)減小。金屬帶傳送單元20包括傳送輥?zhàn)?4、金屬帶供應(yīng)輥?zhàn)?3以及金屬帶縮回輥?zhàn)?5。傳送輥?zhàn)?4安裝在上模具5的兩側(cè)上。傳送輥?zhàn)?4傳送金屬帶2。 金屬帶供應(yīng)輥?zhàn)?3安裝在夾緊單元31的一側(cè)上。金屬帶2巻繞在金屬帶供應(yīng)輥?zhàn)?3上。金屬帶供應(yīng)輥?zhàn)?3將金屬帶2供應(yīng)到金屬板的結(jié)合設(shè)備。金屬帶縮回輥?zhàn)?5安裝在夾緊單元31的另一側(cè)上。金屬帶2在 沖制之后縮回金屬帶輥?zhàn)?5。在巻繞在金屬帶供應(yīng)輥?zhàn)? 3上的金屬帶2展開并通過(guò)傳送輥?zhàn)?4 供應(yīng)到金屬板的結(jié)合設(shè)備之后，沖頭8向下運(yùn)動(dòng)，以便沖制金屬帶2， 并結(jié)合金屬板l。隨后，雖然沖頭8、結(jié)合單元32和夾緊單元31返回 到其初始位置，金屬帶2巻繞在金屬帶縮回輥?zhàn)?5上。因此，金屬帶 2連續(xù)供應(yīng)到金屬板的結(jié)合設(shè)備。另外，在金屬帶2用完時(shí)，在金屬帶 供應(yīng)輥?zhàn)?3上更換新金屬帶2。沖擊載荷或重復(fù)載荷可通過(guò)液壓系統(tǒng) 或者氣壓系統(tǒng)施加在沖頭8上，并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在本發(fā) 明的范圍內(nèi)任意選擇載荷類型以及壓力施加系統(tǒng)。下模具傳送單元33與下模具7連接。下模具傳送單元33在水平 方向上運(yùn)動(dòng)下模具7。液壓缸可以用作下模具傳送單元33。如圖9所示，按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板的示例性結(jié)合設(shè)備可以 安裝在用作點(diǎn)焊的機(jī)器人37上。在這種情況下，金屬板的結(jié)合設(shè)備還 包括連接在機(jī)器人上臂28以及機(jī)器人下臂29上的連接部分30。因此， 金屬板的結(jié)合設(shè)備安裝在用作點(diǎn)焊的機(jī)器人37上，并且第一、第二和 第三電極13、 14和15連接在電源12上。隨后，包括用于供應(yīng)夾緊載 荷和結(jié)合載荷的液壓系統(tǒng)或氣壓系統(tǒng)的機(jī)器人37運(yùn)動(dòng)到結(jié)合位置，并 且金屬板1被結(jié)合。同時(shí)，金屬帶2和金屬板1由相同材料制成，使得金屬板1容易 結(jié)合。此后，參考圖2和6，將詳細(xì)描述按照本發(fā)明實(shí)施例的金屬板的示 例性結(jié)合方法。如圖2所示，在重疊金屬板1的結(jié)合位置定位在下模具7的金屬 去除路徑1之上之后，第二引導(dǎo)路徑10的中心與結(jié)合位置的中心相遇。隨后，金屬板1通過(guò)中間模具6和下模具7夾緊。另外，金屬帶2通 過(guò)上模具5和中間模具6夾緊。隨后，加熱單元16從電源12接收電力，并且加熱金屬帶2和金 屬板1。隨后，沖頭8向下運(yùn)動(dòng)通過(guò)第一引導(dǎo)路徑9，并且沖制金屬帶2， 以便制造鉚釘構(gòu)件3。隨后，沖頭8進(jìn)一步向下運(yùn)動(dòng)通過(guò)第二引導(dǎo)路徑10,并且將鉚釘 構(gòu)件3壓配合在重疊金屬板1內(nèi)。在這種情況下，由于金屬去除路徑 11的半徑r3小于第二引導(dǎo)路徑10的半徑r2,鉚釘構(gòu)件3和金屬板1 的向下運(yùn)動(dòng)通過(guò)金屬去除路徑11的上側(cè)限制。因此，鉚釘構(gòu)件3和金 屬板1經(jīng)由塑性流動(dòng)結(jié)合。同時(shí)，如圖6所示，在結(jié)合過(guò)程中被向下推動(dòng)的過(guò)多金屬26在下 模具7通過(guò)下模具傳送單元33水平運(yùn)動(dòng)時(shí)去除。在這種情況下，下模 具7去除過(guò)多金屬26,并且同時(shí)刮除金屬板1和鉚釘構(gòu)件3的結(jié)合位 置的下側(cè)。另外，過(guò)多金屬26經(jīng)由金屬去除路徑11在過(guò)多金屬收集 室36內(nèi)收集。主要按照點(diǎn)焊方法已經(jīng)焊接了車輛主體。按照這種方法，主要用 作車輛主體的金屬板具有高電阻，并且因此在高電流施加其上時(shí)很好熔化。相反，具有低電阻的輕金屬板在高電流施加其上時(shí)不能4艮好熔 化。但是，按照本發(fā)明，被加熱的輕金屬板經(jīng)由塑性流動(dòng)結(jié)合，并因 此不出現(xiàn)電弧。另外，按照本發(fā)明，金屬板通過(guò)將鉚釘構(gòu)件壓配合在 被加熱金屬板內(nèi)而結(jié)合。因此，金屬板可以通過(guò)小結(jié)合載荷結(jié)合，但 是具有強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度。雖然結(jié)合了實(shí)際示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解到本發(fā)明 不局限于所披露的實(shí)施例，相反打算覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神 和范圍內(nèi)的多種變型和等同配置。
權(quán)利要求
1.一種金屬板的結(jié)合設(shè)備，包括相互重疊的金屬板；用于結(jié)合重疊金屬板的金屬帶，其材料與金屬板的材料相同；用于供應(yīng)和縮回金屬帶的金屬帶傳送單元；由金屬帶沖制并被加熱的鉚釘構(gòu)件；通過(guò)安裝在其上部的螺旋彈簧的彈性力夾緊金屬帶的上模具，上模具引導(dǎo)沖頭，并且用作第一電極；用于夾緊重疊金屬板并沖制金屬帶以便制造鉚釘構(gòu)件的中間模具，中間模具引導(dǎo)鉚釘構(gòu)件和沖頭，并且用作第二電極；支承重疊金屬板的下模具，下模具用作通過(guò)鉚釘構(gòu)件擠壓成形金屬板的擠壓成形模具，并且包括在擠壓成形過(guò)程中刮除過(guò)多金屬的刮除模具和第三電極；以及通過(guò)沖制金屬帶制造鉚釘構(gòu)件的沖頭，通過(guò)將載荷施加在鉚釘構(gòu)件上，沖頭將鉚釘構(gòu)件壓配合在重疊金屬板上。
2. —種金屬板的結(jié)合方法，包括將下模具布置在重疊金屬板的結(jié)合位置之下，以便結(jié)合重疊金屬板；將第二引導(dǎo)路徑的中心軸線與結(jié)合位置的中心相遇；同時(shí)通過(guò)中間模具夾緊重疊金屬板以及通過(guò)螺旋彈簧夾緊金屬帶；通過(guò)在第 一 電4及和第二電極之間施加電流而快速加熱通過(guò)螺旋彈 簧夾緊的金屬帶；通過(guò)插入第 一 引導(dǎo)路徑的沖頭沖制夾緊的金屬帶，制造被加熱鉚 釘構(gòu)件；通過(guò)在接觸重疊金屬板的上側(cè)的第二電極和接觸重疊金屬板的下 側(cè)的第三電極之間施加電流而快速加熱重疊金屬板；將被加熱鉚釘構(gòu)件壓配合在通過(guò)沖頭的壓縮載荷夾緊在中間模具 和下模具之間的金屬板內(nèi)；以及在處于塑性流動(dòng)狀態(tài)下的被加熱的鉚釘構(gòu)件和被加熱重疊金屬板 經(jīng)由金屬去除路徑擠壓成形時(shí)通過(guò)擠壓力和剪切力經(jīng)由鉚釘構(gòu)件結(jié)合 重疊金屬板，金屬去除路徑的半徑小于第二引導(dǎo)路徑的半徑。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法其特征在于，金屬帶通過(guò)在連接在電 源上的第二電極和第 一 電極之間施加電流來(lái)快速加熱，金屬板通過(guò)在 第二電極和連接在電源上的第三電極之間施加電流而快速加熱，第一 、 第二和第三電極具有帶有相同中心軸線的圓柱形形狀，金屬帶在第一 引導(dǎo)路徑中沖制，被沖制的鉚釘構(gòu)件經(jīng)過(guò)第二引導(dǎo)路徑，并且壓配合 在金屬板的被加熱部分內(nèi)，金屬板經(jīng)由塑性流動(dòng)擠壓成形和結(jié)合，并 且同時(shí)在沖頭運(yùn)動(dòng)通過(guò)第一和第二引導(dǎo)路徑時(shí)過(guò)多金屬被推到金屬去 除路徑。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，高頻感應(yīng)線圈巻繞在 笫一和第二電極上，布置在上模具和中間模具之間的金屬帶通過(guò)高頻 感應(yīng)線圏的感應(yīng)電流快速加熱，高頻感應(yīng)線圈巻繞在第二和第三電招_ 上，并且布置在中間模具和下模具之間的金屬板通過(guò)高頻感應(yīng)線圏的 感應(yīng)線圈快速加熱。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，布置在上模具和中間 模具之間的金屬帶通過(guò)安裝在沖頭下側(cè)上的第 一激光源快速加熱，并且布置在中間模具和下模具之間的金屬板通過(guò)安裝在金屬去除路徑上 的第二激光源快速加熱。
6. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，巻繞在金屬帶供應(yīng)輥 子上的金屬帶展開并被沖制，使得金屬帶連續(xù)供應(yīng)和縮回之后，在沖 頭返回時(shí)被沖制的金屬帶通過(guò)金屬帶傳送單元縮回和巻繞在金屬帶縮 回輥?zhàn)由?，并且金屬帶供?yīng)輥?zhàn)釉诮饘賻臅r(shí)更換。
7. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，沖頭的下側(cè)運(yùn)動(dòng)到重 疊金屬板的上側(cè)，使得在鉚釘構(gòu)件壓配合在金屬板內(nèi)時(shí)不形成伸出金 屬，并且連接在下模具傳送單元上的下模具在水平方向上滑動(dòng)，并且 刮除附接在重疊金屬板的下側(cè)上的過(guò)多金屬。
8. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在鉚釘構(gòu)件通過(guò)沖頭 形成之后，在被加熱鉚釘構(gòu)件壓配合在夾緊在中間模具和下模具之間 的金屬板內(nèi)時(shí)，塑性流動(dòng)狀態(tài)下被加熱金屬板通過(guò)鉚釘構(gòu)件的重復(fù)壓 縮載荷結(jié)合。
9. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，第一和第二引導(dǎo)路徑 和金屬去除路徑的截面是圓形或者三角形，由此按照鉚釘構(gòu)件的截面 形狀，金屬板的轉(zhuǎn)動(dòng)受到限制。
10. 如權(quán)利要求1或9所述的設(shè)備，其特征在于，使用至少一個(gè) 第一和第二引導(dǎo)路徑、金屬去除路徑和沖頭，以便限制金屬板的轉(zhuǎn)動(dòng)。
11. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括設(shè)置將電力 供應(yīng)到第一、第二和第三電極的電源以及用于供應(yīng)夾緊載荷、擠壓成 形載荷以及刮除載荷的液壓系統(tǒng)的機(jī)器人；其中機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到金屬板的結(jié)合位置。
12. —種金屬板的結(jié)合設(shè)備，包括 具有垂直形成在其內(nèi)部的第一引導(dǎo)路徑的上模具； 具有垂直形成在其內(nèi)部的第二引導(dǎo)路徑的中間模具，中間模具布置在上模具之下；具有垂直形成在其內(nèi)部的金屬去除路徑的下模具，下模具布置在 中間模具之下；用于加熱金屬板和金屬帶的加熱單元；用于將結(jié)合載荷施加在金屬板上的沖頭；將用于夾緊金屬板的夾緊載荷施加在上模具上的夾緊單元；以及 將用于結(jié)合金屬板的結(jié)合載荷施加在沖頭上的結(jié)合單元。
13. 如權(quán)利要求l2所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，上模具和中間 模具都夾緊用于鉚釘構(gòu)件的金屬帶，并且中間模具和下模具都夾緊金 屬板。
14. 如權(quán)利要求U所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，金屬帶的材料 與金屬板的材料相同。
15. 如權(quán)利要求l2所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，還包括在水平 方向上運(yùn)動(dòng)下模具的下模具傳送單元。
16. 如權(quán)利要求13所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，還包括在水平 方向上運(yùn)動(dòng)金屬帶的金屬帶傳送單元。
17. 如權(quán)利要求l6所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，金屬帶傳送單 元包括布置在上模具的兩側(cè)上的傳送輥?zhàn)?；布置在夾緊單元的一側(cè)上的金屬帶供應(yīng)輥?zhàn)?，金屬帶圍繞其上巻 繞；以及布置在夾緊單元的另一側(cè)上的金屬帶縮回輥?zhàn)?，金屬帶在被沖制 之后縮回其中。
18. 如權(quán)利要求12所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，還包括用于夾 緊金屬帶的夾緊模具；其中夾緊模具布置在上模具的內(nèi)周邊上。
19. 如權(quán)利要求18所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，將彈性力向下 施加在夾緊模具上的彈性構(gòu)件介于上模具和夾緊模具之間。
20. 如權(quán)利要求19所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，彈性構(gòu)件是螺旋彈簧。
21. 如權(quán)利要求18所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，加熱單元包括形成在夾緊模具的內(nèi)周邊上的第一電極； 形成在中間模具的內(nèi)周邊上的第二電極；以及形成在下模具的內(nèi)周邊上的第三電極。
22. 如權(quán)利要求11所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，在電流施加其 上時(shí)，熱量在金屬板和金屬帶內(nèi)產(chǎn)生，這是由于其電阻很高。
23. 如權(quán)利要求21所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，第一、第二和 第三電極各自通過(guò)產(chǎn)生頻率的線圈巻繞。
24.如權(quán)利要求11所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，另一加熱單元 包括用于加熱金屬帶的第 一激光源，第 一激光源安裝在沖頭的下側(cè)上， 以及用于加熱金屬板的第二激光源，第二激光源安裝在下模具的內(nèi)周 邊上。
25. 如權(quán)利要求12所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，第一和第二引 導(dǎo)路徑具有相同半徑。
26. 如權(quán)利要求25所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，金屬去除路徑 的半徑小于第二引導(dǎo)路徑的半徑。
27. 如權(quán)利要求12所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，第一和第二引 導(dǎo)路徑和金屬去除路徑具有圓柱形形狀。
28. 如權(quán)利要求12所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，第一和第二引 導(dǎo)路徑以及金屬去除路徑具有三角形棱鏡形狀。
29. 如權(quán)利要求12所述的結(jié)合設(shè)備，其特征在于，結(jié)合單元的結(jié) 合單元缸形成在夾緊單元的夾緊單元活塞處。
30. —種金屬板的結(jié)合方法，包括 通過(guò)下模具和中間模具夾緊重疊金屬板；通過(guò)中間模具和上模具將金屬帶布置在重疊金屬板之上； 通過(guò)加熱單元加熱重疊金屬板和金屬帶； 通過(guò)沖制金屬帶形成鉚釘構(gòu)件；以及 通過(guò)沖頭將鉚釘構(gòu)件壓配合在重疊金屬板內(nèi)。
31. 如權(quán)利要求30所述的結(jié)合方法，其特征在于，還包括去除壓 配合過(guò)程中被推出的過(guò)多金屬。
32. 如權(quán)利要求31所述的結(jié)合方法，其特征在于，通過(guò)在水平方 向上運(yùn)動(dòng)下模具，多金屬被去除過(guò)，并且金屬板被刮除。
33. 如權(quán)利要求30所述的結(jié)合方法，其特征在于，第一引導(dǎo)路徑 垂直形成在上模具內(nèi)，第二引導(dǎo)路徑垂直形成在中間模具內(nèi)，并且金 屬去除路徑垂直形成在下模具內(nèi)。
34. 如權(quán)利要求33所述的結(jié)合方法，其特征在于，第一和第二引 導(dǎo)路徑具有相同半徑。
35. 如權(quán)利要求34所述的結(jié)合方法，其特征在于，金屬去除路徑 的半徑小于第二引導(dǎo)路徑的半徑。
全文摘要
一種金屬板的結(jié)合設(shè)備和方法簡(jiǎn)化了金屬板的結(jié)合過(guò)程并改進(jìn)了結(jié)合強(qiáng)度。金屬板的結(jié)合設(shè)備包括具有垂直形成在其內(nèi)部的第一引導(dǎo)路徑的上模具；具有垂直形成在其內(nèi)部的第二引導(dǎo)路徑的中間模具，中間模具布置在上模具之下；以及具有垂直形成在其內(nèi)部的金屬去除路徑的下模具，下模具布置在中間模具之下；用于加熱金屬板和金屬帶的加熱單元；用于將結(jié)合載荷施加在金屬板上的沖頭；用于施加夾緊載荷以便將金屬板夾緊在上模具上的夾緊單元；以及將結(jié)合載荷施加在沖頭上以便結(jié)合金屬板的結(jié)合單元。
文檔編號(hào)B23K11/11GK101222997SQ200680025621
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者陳仁泰 申請(qǐng)人:陳仁泰