螺柱夾具和螺柱的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于使螺柱（2）在底材上定向和用于檢測與底材材料配合地連接的螺柱（2）的強度的螺柱夾具（1），其包括至少兩個借助至少一個馬達(dá)（3）可鎖閉的和可打開的、用于接納和釋放以及用于夾緊所述螺柱（2）的卡爪（4），其中卡爪（4）圍繞旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在借助馬達(dá)（3）可旋轉(zhuǎn)地支承的裝置（5）上以及所述螺柱（2）能夠在裝置（5）的旋轉(zhuǎn)軸線上居中地定向在底材上。本實用新型還提供了一種螺柱（2）。本實用新型的螺柱夾具能使螺柱在底材上準(zhǔn)確定向并能對與底材連接的螺柱進(jìn)行扭矩檢查，這樣車身上的所有螺柱能夠在其定向和強度方面得到檢測。
【專利說明】螺柱夾具和螺柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于使螺柱定向的螺柱夾具，一種在所述螺柱夾具內(nèi)使用的螺柱以及一種利用所述螺柱夾具的定向方法和測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車工業(yè)中，在機(jī)動車制造中機(jī)械的螺柱夾具應(yīng)用在生產(chǎn)線上，這些螺柱夾具將螺柱裝配在車身上，其中這些螺柱然后與車身焊接在一起(螺柱焊接)?？偠灾c所制造的車輛類型相關(guān)地，例如，將60至150個螺柱在底部的上側(cè)和下側(cè)上、在座艙的前圍板上和在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)與車身焊接在一起。根據(jù)要求，使用各種尺寸和規(guī)格的螺栓或光滑的螺柱。與此同時會出現(xiàn)螺柱由于焊接缺陷失去其與車身的接觸并從這個車身上脫落的情況。另夕卜，會出現(xiàn)將錯誤的螺柱焊接在車身上的情況，這樣在機(jī)動車組裝過程中在總裝時會出現(xiàn)車身與機(jī)動車的安裝件之間的配合問題。另外的問題在于:機(jī)械的螺柱夾具可能具有在焊接過程中未被識別出的缺陷，因此在傾斜位置中對螺柱進(jìn)行定向或螺柱被錯位裝配，這樣在機(jī)動車總裝過程中又導(dǎo)致與安裝件之間的配合問題。最后會出現(xiàn)有缺陷的螺柱或其與車身的有缺陷的連接導(dǎo)致在總裝過程中螺柱斷裂，即其與車身的連接點的強度達(dá)不到總裝的要求。
[0003]為了消除機(jī)動車制造過程中的所述故障，需要在生產(chǎn)過程中在為此特殊設(shè)定的檢驗區(qū)域內(nèi)進(jìn)行檢查。檢驗區(qū)域內(nèi)的人員利用手持工具手動地隨機(jī)對螺柱及其與車體的連接進(jìn)行檢查。例如也借助對工作人員的機(jī)械輔助實施檢查，例如通過鑒別螺柱存在的自動照相鑒定系統(tǒng)。如果缺少一個螺柱的話，隨即便導(dǎo)致修理區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)“停止”直到得到應(yīng)答為止。如果沒有自動照相鑒定系統(tǒng)的話，人員利用粉筆手動地標(biāo)出有缺陷的或者缺少的螺柱。在機(jī)械鑒定的情況中，當(dāng)螺柱焊接控制系統(tǒng)識別出有缺陷的焊接測量值時，在螺柱焊接設(shè)備中利用白堊粉自動進(jìn)行標(biāo)記并且通過螺柱焊接控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。在手動檢查的情況中，需要以一定的間隔時間利用定位工具和檢查工具分兩次對螺柱進(jìn)行檢查。同樣眾所周知:有缺陷的車身在它到達(dá)檢驗區(qū)域之前被自動剔出并發(fā)往修理區(qū)域，其中圖示出缺陷位置。只有在“缺陷”車身經(jīng)過修理區(qū)域之后，這些車身才進(jìn)入檢驗區(qū)域。這個方法也作為“離線修理”法(offline Repair)為眾人所知。
[0004]由于螺柱的數(shù)量及其與由于生產(chǎn)線的運行優(yōu)化的定時的原因所產(chǎn)生的時間緊迫相關(guān)聯(lián)的不易看見的焊接點的原因，經(jīng)常無法進(jìn)行完全的檢查，因此未經(jīng)檢查的、具有缺陷的螺柱在總裝時會導(dǎo)致問題。如果這些問題在總裝中不能被排除的話，缺陷必須在一個為此特殊設(shè)置的修理區(qū)域內(nèi)得到修理，這些由于定位不準(zhǔn)確的螺柱、焊接缺陷和由此傾斜站立的螺柱、錯誤或脫落的螺柱而產(chǎn)生的缺陷在車輛總裝時將導(dǎo)致問題。如果這些缺陷嚴(yán)重到不能在確定用于修理區(qū)域或總裝區(qū)域的作業(yè)單元中得以修復(fù)，可能會使整個生產(chǎn)線停止運轉(zhuǎn)。
[0005]為了保障無缺陷的總裝，與機(jī)動車的車身焊接在一起的螺柱用的檢查裝置和定位裝置已經(jīng)是眾所周知的。[0006]EP I 259 351 BI介紹了一種具有線性驅(qū)動的螺柱焊接頭，所述線性驅(qū)動沿焊接軸的移動方向與一個電磁長度測量系統(tǒng)連接。在焊接頭接近工件，例如接近機(jī)動車鋼板時，焊接軸沿進(jìn)給方向移動直到焊接頭的頂端與工件表面接觸為止。在這個位置中可以測出工件的位置以及這樣可以將螺柱精確地定位在工件上并且與這個工件焊接在一起。
[0007]由DE 100 04 720 Cl公知了一種用于檢查具有外螺紋的螺柱的固定位置的抗扭強度的裝置和方法。該裝置在用于螺柱的外螺紋的收納殼體的區(qū)域內(nèi)具有一個擺動件，該擺動件在將螺柱從固定位置上分離時可以旋轉(zhuǎn)以及這樣被分離的螺柱可以迅速而容易地從裝置中移離。該公知的方法介紹了用于檢查螺柱的固定位置，特別是焊接螺柱的焊接點的抗扭強度的裝置的應(yīng)用。
[0008]最后由DE 10 2004 054 675 Al公知了一種用于與板材部件焊接的螺柱的位置檢查和強度檢驗的自動檢查裝置，在該檢查裝置中一個機(jī)器人根據(jù)位置參數(shù)在使用不同的工具的情況下反復(fù)地駛近螺柱的位置。所述工具涉及的是位置探頭和形式為扭矩檢測套筒的強度測頭，該扭矩檢測套筒對經(jīng)由位置探頭檢查認(rèn)定位置合格的螺柱在板材部件上的固定位置的額定抗拉強度進(jìn)行檢查。
實用新型內(nèi)容
[0009]本實用新型的目的在于，提供一種螺柱夾具，該螺柱夾具不但使螺柱在底材上準(zhǔn)確定向而且還分別對與底材連接的螺柱進(jìn)行扭矩檢查，這樣車身上的所有螺柱能夠在其定向和強度方面得到檢測。另外，本實用新型的目的在于，提供一種在本實用新型的螺柱夾具中使用的螺柱。最后，本實用新型的目的在于，提供一種使用螺柱夾具的方法，在該方法中螺柱在工序中在底材上準(zhǔn)確定向、與這個底材在準(zhǔn)確定向的位置中焊接在一起以及其強度，即焊接連接的強度得到檢查。
[0010]這個目的通過根據(jù)本實用新型的螺柱夾具、通過根據(jù)本實用新型的螺柱或通過根據(jù)本實用新型的方法得以實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中對本實用新型的有益的構(gòu)造和發(fā)展設(shè)計加以闡述。
[0011]根據(jù)本實用新型的第一個方面，提供了用于使螺柱在底材上定向和用于檢測與底材材料配合地連接的螺柱的強度的螺柱夾具，其包括至少兩個借助至少一個馬達(dá)可鎖閉的和可打開的、用于接納和釋放以及用于夾緊螺柱的卡爪，其中，卡爪圍繞旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在借助馬達(dá)可旋轉(zhuǎn)地支承的裝置上，并且螺柱能夠在裝置的旋轉(zhuǎn)軸線上居中地定向在底材上。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，通過使裝置和卡爪旋轉(zhuǎn)能夠?qū)⑴ぞ貍鬟f到被夾緊在卡爪之間的和與底材材料配合地連接的螺柱上。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，可旋轉(zhuǎn)的裝置借助導(dǎo)向裝置沿旋轉(zhuǎn)方向被導(dǎo)向。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，在裝置的旋轉(zhuǎn)方向內(nèi)的至少一個位置中電流從焊接頭殼體通過裝置流向卡爪。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個實施例，能夠通過馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)計算出螺柱的大小和類型，馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)是從起始位置到螺柱夾緊為止為了鎖閉卡爪所需要的馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)。
[0016]根據(jù)本實用新型的第二個方面，提供了一種螺柱，其包括頭部和底腳以及至少部分地構(gòu)造在頭部與所述底腳之間的螺紋，特別是用于根據(jù)本實用新型的第一個方面中的螺柱夾具，其中，在頭部與底腳之間作為對螺紋的補充構(gòu)造有至少一個夾緊區(qū)域。[0017]根據(jù)本實用新型的一個實施例，夾緊區(qū)域構(gòu)造成有齒的、有細(xì)槽的和/或有棱角的，并且在直徑方面構(gòu)造得小于螺紋區(qū)域。
[0018]根據(jù)本實用新型的第三個方面，提供了定向方法和測試方法，特別是利用根據(jù)本實用新型第一個方面的螺柱夾具，其中在工序中在第一步驟中螺柱被插入預(yù)緊的卡爪內(nèi)并且卡爪借助馬達(dá)被置入鎖閉位置內(nèi)直到螺柱被夾緊為止，在第二步驟中在裝置的旋轉(zhuǎn)軸線上定向的螺柱進(jìn)入與底材接觸的狀態(tài)，在第三步驟中螺柱與底材材料配合地連接以及在第四步驟中在卡爪的鎖閉位置中通過使裝置旋轉(zhuǎn)而在螺柱上形成扭矩。
[0019]根據(jù)本實用新型的一個實施例，通過馬達(dá)在使裝置旋轉(zhuǎn)時的功率消耗求出螺柱上的扭矩。
[0020]需要指出的是:在下文的說明中單獨解釋的特征可以以任意的、在技術(shù)上有意義的方式相互組合并揭示本實用新型的進(jìn)一步的構(gòu)造。特別是該說明附加地與附圖相結(jié)合地表示本實用新型的特性并加以詳細(xì)說明。
[0021]根據(jù)本實用新型，用于使螺柱在底材上定向的和用于檢查需與所述底材材料配合地鎖合地連接的螺柱的強度的螺柱夾具構(gòu)造有至少兩個借助一個馬達(dá)可鎖閉和開啟的、用于收納、釋放和夾緊螺柱的卡爪，其中，所述卡爪圍繞旋轉(zhuǎn)平面設(shè)置在一個借助馬達(dá)可旋轉(zhuǎn)地支承的裝置上并且所述螺柱能夠在裝置的旋轉(zhuǎn)軸線上居中地在底材上定向。通過將卡爪設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)地支承的裝置上，所述卡爪能夠在其鎖閉位置中，即連同在裝置的旋轉(zhuǎn)軸線上居中地被夾緊在所述卡爪之間的螺柱，沿裝置的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，以便這樣將扭矩傳遞到螺柱上和特別是傳遞到螺柱與底材之間的連接點上。由于是通過馬達(dá)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，可以通過馬達(dá)的消耗功率消耗計算出扭矩或者這個扭矩可以通過馬達(dá)或通過一個與馬達(dá)相連接的扭矩傳動(Drehmom entgetriebe)進(jìn)行單獨調(diào)節(jié)。與此同時例如可以通過直流電機(jī)的電流消耗測定扭矩。在這種情況下，使用相同的本實用新型的工具，即事先將螺柱在底材上準(zhǔn)確定向的螺柱夾具施加扭矩，就是說進(jìn)行螺柱與焊機(jī)之間的連接點的強度試驗。為此螺柱夾具具有至少兩個卡爪，這些卡爪構(gòu)造如下，即這些卡爪適宜于夾緊帶有螺紋面?zhèn)鹊穆葜?。如果螺柱具有一個夾緊區(qū)域的話，例如一個端部構(gòu)造成棱角狀的凸緣，卡爪在其空心圓筒狀的和半圓筒狀的縱向部件的下端部上具有一個用于有棱角的凸緣的、帶有與其連接的徑向變細(xì)的開口。通過卡爪的這種結(jié)構(gòu)，螺柱可以例如借助一個螺柱裝載銷被插入卡爪之間的逐漸變細(xì)的空心圓筒狀的和半圓筒狀的收納件(AufnahmeteiI)的開口之間直到到達(dá)有棱角的凸緣的止擋為止，所述收納件由預(yù)緊的卡爪的至少兩個空心圓筒狀的和半圓筒狀的縱向部件構(gòu)成。在裝載螺柱之后，卡爪借助馬達(dá)進(jìn)入其鎖閉位置中。在這種情況下，馬達(dá)驅(qū)動鎖閉卡爪具有如下優(yōu)點:借助在螺柱裝載的情況下用于將鎖閉卡爪閉合至直到在其端部將螺柱夾緊為止所需的馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)可以推導(dǎo)出螺柱的類型和尺寸以及這個螺柱可以這樣被自動地和主動地夾緊。因此如果在不同的螺柱上構(gòu)造有不同的夾緊區(qū)域的話，例如具有不同尺寸的有齒的凸緣或有棱角的凸緣，這一點是有益的，這樣卡爪的不同的移動行程提供關(guān)于螺柱的大小和類型的信息。但是螺柱的夾緊區(qū)域同樣可以是已經(jīng)周知的螺柱的一個螺紋部段。在這種情況下需要注意的是:在通過卡爪夾緊螺柱時不要損壞螺紋。這樣夾緊的螺柱如下地沿裝置的旋轉(zhuǎn)軸線居中地位于卡爪之間，即保障了螺柱在底材上的準(zhǔn)確的定向。
[0022]在一個特別有益的實施方式中，可旋轉(zhuǎn)的裝置借助一個導(dǎo)向裝置沿該裝置的旋轉(zhuǎn)方向被如下地導(dǎo)向，即排除旋轉(zhuǎn)裝置的偏移，例如傾斜，這樣被夾緊在卡爪中的螺柱總是沿裝置的旋轉(zhuǎn)軸線居中地和垂直于底材矗立地定向在底材上。由此可以排除螺柱的非預(yù)期的傾斜位置。
[0023]在螺柱夾具的一個特別有益的設(shè)計中，導(dǎo)向裝置與焊接機(jī)的焊接頭殼體固定連接，因此排除了在該導(dǎo)向裝置中被導(dǎo)向的可旋轉(zhuǎn)裝置相對所述焊接頭殼體的傾斜或偏移。焊接頭殼體在旋轉(zhuǎn)裝置的上方設(shè)置在螺柱接受器的凸緣上，該螺柱接受器的圓筒形的殼體位于可旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸線上的縱向方向上，因此焊接軸與旋轉(zhuǎn)軸線重合。由此得出結(jié)論:沿旋轉(zhuǎn)軸線居中地被夾緊在卡爪之間的螺柱同樣沿焊接軸居中地定向。其導(dǎo)向裝置與螺柱焊接機(jī)的焊接頭殼體相連接的螺柱夾具的這個結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點:由于從螺柱接受器的凸緣起經(jīng)過可旋轉(zhuǎn)的裝置到卡爪和螺柱形成一個足夠使螺柱的凸緣與底材焊接在一起(螺柱焊接法)的焊接電流，所以被所述卡爪夾緊的螺柱在被定位在底材上，例如板材部件上之后能夠直接與該底材焊接在一起。電流只在卡爪的一定的位置中，就是說在可旋轉(zhuǎn)裝置的一定的位置中流動以及導(dǎo)向裝置與電流消耗隔絕是有益的。這一點可以通過如下方式得以實現(xiàn):例如在螺柱接受器的固定的凸緣上設(shè)置觸點，這些觸點與可旋轉(zhuǎn)裝置的觸點在一個確定的位置中接觸。在焊接過程之后，即通過使裝置旋轉(zhuǎn)使觸點斷開連接而切斷電流，可以利用仍然保持夾緊螺柱和設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)裝置上的卡爪的轉(zhuǎn)動來檢查焊接點的強度。就是說，在一個工序中可以通過將卡爪旋轉(zhuǎn)進(jìn)入鎖閉位置中來檢查螺柱在底材上準(zhǔn)確定向，螺柱與底材的焊接以及焊接點的強度，而無需更換工具。另外，能夠主動獲取所有數(shù)值，諸如螺柱的準(zhǔn)確的定向、螺柱的類型和尺寸以及焊接點的抗扭強度并且能夠作為用于進(jìn)一步的措施的故障報告得到分析處理。
[0024]用于確定抗扭強度的、被規(guī)定的扭矩的調(diào)整例如在輕金屬焊接螺柱的情況下可以為5Nm和在由鋼材構(gòu)成的焊接螺柱的情況下可以在8至IONm之間。當(dāng)然所述數(shù)值僅僅是范例性的。
[0025]當(dāng)然，利用本實用新型的螺柱夾具同樣可以對例如鉚釘連接、焊接連接、粘接連接、壓裝連接或捆綁連接(Cinchverbindung)的螺柱固定位置進(jìn)行固定位置的最大的、螺柱即將裂開前的抗扭強度的測定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下文將借助附圖中示出的實施例對本實用新型的其他的有益的細(xì)部及作用進(jìn)一步加以闡述。其中:
[0027]圖1是螺柱夾具的透視側(cè)視圖；
[0028]圖2是圖1所示出的螺柱夾具無導(dǎo)向裝置的、沿線B-B的俯視圖；
[0029]圖3沿圖1中的線B-B的仰視圖；
[0030]圖4是圖1所示出的螺柱夾具連同導(dǎo)向裝置的、沿線C-C的俯視圖；
[0031]圖5是圖1所示出的螺柱夾具沿線A-A的縱剖視圖；
[0032]圖6和圖7是圖5所示出的螺柱的細(xì)部視圖；以及
[0033]圖8和圖9是圖6和圖7所示出的螺柱的俯視圖。
[0034]在不同的附圖中相同的部件始終標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，因此對這些部件通常也僅僅進(jìn)行一次說明?！揪唧w實施方式】
[0035]圖1示出的是螺柱夾具I。圖1中示出的螺柱夾具I具有例如，螺柱接受器14，該螺柱接受器與焊接頭殼體7 (參照圖5)連接。焊接頭殼體7與未示出的焊接控制系統(tǒng)相連接。通常通過該焊接控制系統(tǒng)提供負(fù)載電路、控制電路和氣動控制系統(tǒng)。
[0036]用于引導(dǎo)可旋轉(zhuǎn)的裝置5的導(dǎo)向裝置6與焊接頭殼體7固定連接。同時，柱狀的或銷釘狀的元件8從導(dǎo)向裝置6的底側(cè)伸出插入可旋轉(zhuǎn)的裝置5中的槽口 9 (參照圖2)內(nèi)。槽口 9徑向地排列在可旋轉(zhuǎn)的裝置5的外周上并且分別具有兩個止動點10和11，通過這些止動點可以調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)的裝置5的位置與設(shè)置在其上的卡爪4的位置。
[0037]槽口 9也可以被稱為連桿導(dǎo)軌。如在圖2中可以看到的那樣，設(shè)置有兩個槽口 9，這些槽口構(gòu)造得彼此相同并彼此相對地設(shè)置。槽口 9優(yōu)選可以具有光滑的內(nèi)壁，其中在圖2中由于制圖的原因可以看到似乎分級的形狀，該形狀當(dāng)然也是可以存在的。
[0038]在圖1和圖4中示出的位置中，螺柱接受器14處于接觸位置中，就是說，卡爪4的觸點12與設(shè)置在螺柱接受器14上的觸點13保持接觸。在圖1中，觸點13例如通過一個共同的環(huán)27相互連接，該環(huán)具有徑向相對的，優(yōu)選加厚的、用于構(gòu)造成板狀的觸點13的支座28。觸點13以其自由端部如此地定向，即這些觸點僅僅在裝置5的旋轉(zhuǎn)位置中能夠與卡爪4的觸點12接觸。因此只有在卡爪4處于鎖閉狀態(tài)時，就是說，螺柱2被夾緊在卡爪4之間時才實現(xiàn)觸點12與觸點13或環(huán)形觸點之間的接觸位置。
[0039]在可旋轉(zhuǎn)的裝置5上設(shè)置有扭矩機(jī)構(gòu)15，扭矩通過該扭矩機(jī)構(gòu)可以通過驅(qū)動軸16從馬達(dá)3傳遞到卡爪4上和被夾緊在其內(nèi)的螺柱2上。
[0040]在圖1和圖4中示出卡爪4位于輕微預(yù)緊的打開位置中，其中卡爪4的空心圓筒狀的或半圓筒狀的縱向部件17和18 (參照圖1)沿著旋轉(zhuǎn)軸線A-A在打開位置中相對而立。在這個位置中卡爪4最大程度地打開并且可以從這個位置轉(zhuǎn)入能夠?qū)⒙葜?夾住的輕微預(yù)緊的位置中。為此，螺柱2通過未示出的螺柱裝載銷被插入卡爪4之間。如在圖1和圖4中可以看出的那樣，驅(qū)動軸16從附圖平面內(nèi)的上部區(qū)域起穿過導(dǎo)向裝置6—直延伸到支承在可旋轉(zhuǎn)的裝置5上的扭矩機(jī)構(gòu)15為止。
[0041]可以在圖2的沿圖1中的線B-B的俯視圖中看到槽口 9的以及其用于導(dǎo)向裝置6的未示出的、柱狀的或銷釘狀的元件8的止動點10和11的位置和形狀，所述元件插入槽口9或穿過這些槽口伸出。止動點10和11界定螺柱夾具I的最大可能的旋轉(zhuǎn)運動。由于在止動點10和11前已經(jīng)達(dá)到最大扭矩，所以在卡爪4鎖閉過程中和在施加扭矩過程中這些止動點10和11在理想狀態(tài)中不被觸碰。觸點13處于與卡爪4的觸點12的接觸位置中。同時，在卡爪4將螺柱2夾緊過程中觸點12和13保持接觸直到卡爪4重新打開。這樣卡爪4具有電連接。如果卡爪4鎖合的話，就是說如果卡爪4例如夾緊螺柱的話，構(gòu)成使電路閉合的機(jī)械接觸。在另一個可能的設(shè)計中，由止動點10和11界定的、可旋轉(zhuǎn)的裝置5的位置可以用于附加地控制從焊接頭殼體7和可旋轉(zhuǎn)的裝置5到卡爪4和被夾緊在其中的螺柱2的傳導(dǎo)電流，這例如可以是這種情況:最大的扭矩超出由止動點10和11界定的位置以及在止動點10和11界定的位置的區(qū)域內(nèi)在焊接頭殼體7與卡爪4之間產(chǎn)生接觸位置，其中止動點10和11保持無接觸狀態(tài)。
[0042]可以在圖3的沿圖1中的線B-B的仰視圖中看到槽口 9的以及其用于導(dǎo)向裝置6的所示出的柱狀的或銷釘狀的元件8的止動點10和11的位置和形狀,所述元件穿過槽口9伸出。另外，在圖3中可以看到可旋轉(zhuǎn)的裝置5的底側(cè)上的卡爪4的構(gòu)造，其半圓筒狀的和空心圓筒狀的縱向部件17和18在開啟位置中彼此相對。
[0043]圖4在沿圖1中的線C-C的俯視圖中示出:在與焊接頭殼體7固定連接的導(dǎo)向裝置6中在扭矩機(jī)構(gòu)15用的、穿過導(dǎo)向裝置6延伸到馬達(dá)3的驅(qū)動軸16的區(qū)域內(nèi)構(gòu)造有槽口 19，以便能夠使可旋轉(zhuǎn)的裝置5連同與其相連接的扭矩機(jī)構(gòu)15 —同相對導(dǎo)向裝置6旋轉(zhuǎn)。在沒有這樣的用于驅(qū)動軸16的槽口 19的情況下，要么在裝置5旋轉(zhuǎn)時被驅(qū)動軸16卡住，要么驅(qū)動軸16在超過一定的扭矩時會折斷，總之這會導(dǎo)致螺柱夾具I的功能損失。槽口 19如槽口 9 一樣以圓弧軌的形式作為開口置入相關(guān)的元件內(nèi)。因此槽口 19用于給予驅(qū)動軸16 —定的空間。因此槽口 19也可以是在可旋轉(zhuǎn)的裝置5內(nèi)圍繞驅(qū)動軸16的孔或者其他形式的槽口。
[0044]從圖5中可以看到螺柱夾具I的結(jié)構(gòu)沿圖1中的線A-A的截面。在焊接頭殼體7上設(shè)置有馬達(dá)3，該馬達(dá)的驅(qū)動軸16穿過導(dǎo)向裝置6延伸至扭矩機(jī)構(gòu)15為止，該扭矩機(jī)構(gòu)構(gòu)造成既用于打開和鎖閉卡爪4也用于使可旋轉(zhuǎn)的裝置5旋轉(zhuǎn)。
[0045]在焊接頭殼體7上固定有導(dǎo)向裝置6，從該導(dǎo)向裝置起兩個柱狀的或銷釘狀的元件8延伸穿過可旋轉(zhuǎn)的裝置5，裝置5和設(shè)置在該裝置5上的卡爪4在這些元件上沿裝置5的旋轉(zhuǎn)方向被導(dǎo)向。
[0046]在卡爪4的在附圖平面中的下部端部20上構(gòu)造有用于收納形式為螺柱2的有棱角法蘭的夾緊區(qū)域23的開口 21。開口 21沿縱向方向向上徑向(徑向變細(xì)位置22)變細(xì)。在螺柱2利用壓縮空氣通過未示出的供給軟管到達(dá)螺柱接受器14之后，螺柱裝載銷(未示出)立刻使該螺柱2移動穿過卡爪4直到該螺柱2 (首先以其底腳25)從這些卡爪中伸出約2/3為止。在這個位置中卡爪4將無螺紋的或有棱角的或有齒的夾緊區(qū)域23(螺柱2的底腳區(qū)域與頭部區(qū)域之間的可變成任意形狀的螺柱凸緣，該螺柱凸緣提供扭矩作用點以及不會由于夾緊而損傷螺柱螺紋)夾住。由于通過螺柱2的夾緊區(qū)域23實施夾緊，所以該夾緊的實現(xiàn)與什么類型的和什么尺寸的螺柱在卡爪4內(nèi)被夾緊無關(guān)。通過將螺柱2夾緊和收納在卡爪4之間，這個螺柱在旋轉(zhuǎn)軸線A-A上居中地定向，其中旋轉(zhuǎn)軸線A-A同時也是焊接軸。通過這種方式，在將螺柱2定向和焊接在底材上的過程中不會導(dǎo)致出現(xiàn)螺柱2在底材上的傾斜位置。
[0047]如已經(jīng)介紹的那樣且如在圖4中在本實用新型的螺柱夾具I的一個優(yōu)選的設(shè)計中可以看到的那樣，對于焊接所需的傳導(dǎo)電流來說，卡爪4處于其夾緊螺柱2的鎖閉位置中是絕對必要的，因為否則觸點12和13處于非接觸狀態(tài)。就是說:只有在卡爪4處于其鎖閉位置中時和在螺柱夾具I的另一個優(yōu)選的設(shè)計中可旋轉(zhuǎn)的裝置5處于界定的接觸位置中時，焊接電流才能夠得以實現(xiàn)。
[0048]圖6和7示出的是在圖5中示出的螺柱2的細(xì)部視圖，以及在圖8和9中示出的是螺柱2的頭部24的俯視圖。在螺柱2的下端部上構(gòu)造有底腳25，該底腳以其與螺柱2的螺紋部分相反的面與底材焊接在一起并且這樣構(gòu)成相對底材的焊接面和接觸面。在底腳的上方，即螺柱2的與焊接面和接觸面相反的部分，構(gòu)造有具有螺紋26的螺紋區(qū)域。螺紋26用于在底材上安裝附件。在螺柱2的上端部上，即在螺柱2的頭部24上構(gòu)造有夾緊區(qū)域23，該夾緊區(qū)域位于螺紋區(qū)域上方并且其直徑小于螺紋區(qū)域的或螺紋26的直徑。當(dāng)然夾緊區(qū)域23也可以構(gòu)造在螺柱2的螺紋區(qū)域中或下方。這個設(shè)計會需要卡爪4變動。如從圖6和圖7以及圖8和圖9中的螺柱2的俯視圖中可以看到的那樣，夾緊區(qū)域23構(gòu)造成有齒的或有細(xì)槽的(圖6和圖8)或者形狀為正方形、三角形或六角形的有棱角的(圖7和圖9)，其中夾緊區(qū)域23的外棱角處于螺柱2的螺紋26的直徑以內(nèi)。在夾緊區(qū)域23的不同設(shè)計中，通過卡爪4直到其鎖閉位置為止的移動行程可以自動獲得被夾緊在卡爪4之間的夾緊區(qū)域的形狀或大小，并且由此給出關(guān)于螺柱2的類型和種類的情況。
[0049]本實用新型的螺柱夾具的工作原理現(xiàn)例舉如下(圖1至圖5):
[0050]螺柱夾具I的卡爪4在工序開始時鎖閉，其中卡爪彼此接觸。在這種情況下，卡爪4通過馬達(dá)3以微弱的力保持鎖閉狀態(tài)，因此它們還可以松開以適宜于夾持螺柱2。
[0051]在螺柱2利用壓縮空氣通過供給軟管到達(dá)螺柱接受器14之后，螺柱裝載銷(未示出)立刻使該螺柱2移動穿過卡爪4直到該螺柱2 (首先以其底腳25)從這些卡爪4中伸出約2/3為止?？ㄗ?現(xiàn)在僅僅夾住螺柱2的無螺紋的或有棱角的或有齒的夾緊區(qū)域23(可變成任意形狀的螺柱凸緣，該螺柱凸緣提供扭矩作用點以及不會由于夾緊而損傷螺柱螺紋)。然后卡爪4被馬達(dá)3置入其將螺柱2夾緊的鎖閉位置中。在這種情況下，為了使卡爪4鎖閉，由馬達(dá)3施加的力大于為了必要地測試扭矩而施加的力。在使用步進(jìn)馬達(dá)的情況下，通過馬達(dá)3的轉(zhuǎn)數(shù)或步進(jìn)數(shù)測定卡爪4直到螺柱2被夾緊為止的移動行程，即卡爪4彼此之間的間距，并且提供關(guān)于螺柱2的類型和種類的情況。如果觸點12和13彼此進(jìn)入接觸狀態(tài)的話，電流通過可旋轉(zhuǎn)的裝置5流向卡爪4，該電流受焊接控制系統(tǒng)控制，該焊接控制系統(tǒng)與螺柱接受器14相連接。與此同時所有的金屬部件獲得正極性(直流)并且導(dǎo)向裝置6同時保持完全絕緣。螺柱夾具I的不用于夾緊或焊接過程的電流流動的其他的移動部件要么同樣絕緣，要么阻抗配置得特別低，以防止非預(yù)期的電流和由此防止移動部件之間的非預(yù)期的、可能的焊接連接。
[0052]實施眾所周知的螺柱焊接方法(接觸階段(Kontaktphase )、升高和預(yù)加電流階段(Hub-und Vorstromphase)、焊接階段(Schweissphase)、浸潤階段(Eintauchphase))。在焊接之后，即在一定的時延后，為了保障制成的焊接連接獲得必要的強度特性，仍然處于鎖閉位置中的卡爪4由可旋轉(zhuǎn)的裝置5借助馬達(dá)3旋轉(zhuǎn)，通過這種方式在螺柱2與底材的焊接點上形成一個事先規(guī)定的、對于焊接連接重要的扭矩。更加確切地說，通過張緊的卡爪4可旋轉(zhuǎn)的裝置5被鎖閉，因此這個裝置能夠圍繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，間接地通過馬達(dá)3的電流消耗測定扭矩，直到達(dá)到事先規(guī)定的扭矩為止。這樣還可以通過馬達(dá)3借助獨立的控制系統(tǒng)或者與馬達(dá)3相連接的扭矩傳動為每個螺柱2調(diào)整個別的、必要的扭矩。如果焊接連接承受得住所施加的、事先規(guī)定的扭矩，便可以利用正確定向的螺柱開始進(jìn)行規(guī)定的螺柱焊接連接。
[0053]附圖標(biāo)記列表
[0054]I本實用新型的螺柱夾具
[0055]2 螺柱
[0056]3卡爪和裝置用的馬達(dá)
[0057]4 卡爪
[0058]5可旋轉(zhuǎn)的裝置
[0059]6可旋轉(zhuǎn)裝置用的導(dǎo)向裝置
[0060]7焊接頭殼體[0061]8柱狀的或銷釘狀的元件
[0062]9裝置5內(nèi)的槽口
[0063]10柱狀的或銷釘狀的元件用的止動點(接觸位置)
[0064]11柱狀的或銷釘狀的元件用的止動點(非接觸位置)
[0065]12卡爪的觸點
[0066]13螺柱接受器的凸緣上的觸點
[0067]14螺柱接受器
[0068]15扭矩機(jī)構(gòu)
[0069]16驅(qū)動軸
[0070]17卡爪的空心圓筒狀的和半圓筒狀的縱向部件
[0071]18卡爪的空心圓筒狀的和半圓筒狀的縱向部件
[0072]19驅(qū)動軸用的導(dǎo)向裝置內(nèi)的槽口
[0073]20卡爪的下端部
[0074]21用于收納螺柱的夾緊區(qū)域23的卡爪內(nèi)的開口
[0075]22卡爪的徑向變細(xì)的位置
[0076]23螺柱的夾緊區(qū)域
[0077]24螺柱的頭部
[0078]25螺柱的底腳
[0079]26螺柱的螺紋
[0080]27環(huán)
[0081]28支座
【權(quán)利要求】
1.一種用于使螺柱(2)在底材上定向和用于檢測與底材材料配合地連接的螺柱(2)的強度的螺柱夾具(1)，其包括至少兩個借助至少一個馬達(dá)(3)可鎖閉的和可打開的、用于接納和釋放以及用于夾緊所述螺柱(2)的卡爪(4)，其特征在于:所述卡爪(4)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在借助所述馬達(dá)(3)可旋轉(zhuǎn)地支承的裝置(5)上，并且所述螺柱(2)能夠在所述裝置(5)的旋轉(zhuǎn)軸線上居中地定向在底材上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺柱夾具(1)，其特征在于:通過使所述裝置(5)和所述卡爪(4)旋轉(zhuǎn)能夠?qū)⑴ぞ貍鬟f到被夾緊在所述卡爪(4)之間的和與底材材料配合地連接的螺柱(2)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺柱夾具(1)，其特征在于:可旋轉(zhuǎn)的所述裝置(5)借助導(dǎo)向裝置(6)沿旋轉(zhuǎn)方向被導(dǎo)向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺柱夾具(1)，其特征在于:在所述裝置(5)的旋轉(zhuǎn)方向內(nèi)的至少一個位置中電流從焊接頭殼體(7 )通過所述裝置(5 )流向所述卡爪(4 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺柱夾具(1)，其特征在于:能夠通過所述馬達(dá)(3)的轉(zhuǎn)數(shù)計算出所述螺柱(2)的大小和類型，所述馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)是從起始位置到所述螺柱(2)夾緊為止為了鎖閉所述卡爪(4)所需要的馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)。
6.一種螺柱(2 )，其包括頭部(24 )和底腳(25 )以及至少部分地構(gòu)造在所述頭部(24 )與所述底腳(25)之間的螺紋(26)，用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的螺柱夾具(1)，其特征在于:在所述頭部(24)與所述底腳(25)之間作為對所述螺紋(26)的補充構(gòu)造有至少一個夾緊區(qū)域(23)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的螺柱(2)，其特征在于:所述夾緊區(qū)域(23)構(gòu)造成有齒的、有細(xì)槽的和/或有棱角的，并且在直徑方面構(gòu)造得小于螺紋區(qū)域。
【文檔編號】B23K37/053GK203791920SQ201420051451
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月29日
【發(fā)明者】約恩·奧彭豪斯 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司