本發(fā)明涉及一種固定系統(tǒng)。這種固定系統(tǒng)例如可固定在載體、如車身部件上。本發(fā)明還涉及一種用于制造固定系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)：

在接合技術(shù)領(lǐng)域中已知將螺栓接合到工件表面、如車身部件上。這例如涉及所謂的螺栓焊，在該螺栓焊中，將螺栓與工件表面焊接。替代的接合技術(shù)例如包括將螺栓粘接到工件表面上。

在汽車制造中主要使用焊接螺栓，其在焊接過程中被固定到車身部件上，焊接螺栓以其頭部焊接到車身部件上并且隨后借助螺母或夾子將構(gòu)件固定在焊接螺栓的桿上。焊接螺栓的凸緣在此構(gòu)成支座，設(shè)置在桿上的構(gòu)件支撐在該支座上。因此，凸緣的尺寸決定了圍繞桿的構(gòu)件開口的尺寸，因?yàn)楫?dāng)開口與凸緣尺寸相比過大時(shí)不再確保構(gòu)件在凸緣上的充分支撐。此外，待安裝構(gòu)件的圍繞桿的開口的尺寸也決定了構(gòu)件相對于焊接螺栓的允許具有的最大位置偏移。如果應(yīng)允許大的位置偏移，則這需要相應(yīng)大的開口和大的凸緣。文獻(xiàn)DE 102005017379A1公開了一種固定元件，在該固定元件中，為了增大支承面而設(shè)置墊圈，該墊圈不可松脫地連接在焊接螺栓桿的外螺紋和焊接螺栓頭之間。在制造這種固定元件時(shí)，借助冷成形由線材區(qū)段成形出具有頭和光滑的桿的焊接螺栓。接著將墊圈安裝到焊接螺栓的光滑的桿上并且之后在焊接螺栓的桿上軋制外螺紋。

尤其是在汽車工業(yè)中螺栓焊接過程常常自動(dòng)化地實(shí)施，在汽車工業(yè)中，大量焊接螺栓被接合到車輛金屬板中，以便提供用于固定裝置、襯板等的錨栓。螺栓在工件上的自動(dòng)化的接合例如由一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手完成，這些機(jī)械手分別具有一個(gè)接合頭。機(jī)械手的接合頭在此與供應(yīng)裝置連接，所述供應(yīng)裝置例如提供焊接電流和其它控制信號(hào)。此外優(yōu)選將螺栓自動(dòng)化地供應(yīng)至接合頭。這通常借助穿過供應(yīng)軟管的壓縮空氣進(jìn)行。供應(yīng)軟管的直徑在此通常只比螺栓的凸緣區(qū)段的直徑稍大，以便能實(shí)現(xiàn)螺栓的平穩(wěn)運(yùn)輸。尤其是當(dāng)在一個(gè)工件上使用多個(gè)焊接機(jī)械手時(shí)，螺栓可能僅以大約2.5mm的精度被置入并且不能達(dá)到通常所要求的小于1.5mm的精度。

因此，已知的固定元件具有下述缺點(diǎn)：這些固定元件要么具有相對小的支承面(所述相對小的支承面不適于補(bǔ)償公差)、要么例如在焊接螺栓具有不可松脫地連接的墊圈的情況下基于墊圈尺寸而不能再用于使用焊接機(jī)械手的全自動(dòng)化過程。這尤其是因?yàn)?，通常通往機(jī)械手接合頭的供應(yīng)軟管基于該供應(yīng)軟管直徑而不適于運(yùn)輸這種其上固定有墊圈的焊接螺栓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

至少一些實(shí)施方式的一個(gè)待解決任務(wù)是提供一種固定系統(tǒng)，該固定系統(tǒng)一方面具有用于待固定構(gòu)件的大面積支座并且另一方面也適于借助機(jī)械手的自動(dòng)化焊接過程。至少一些實(shí)施方式的另一任務(wù)是提供一種用于制造固定系統(tǒng)的方法。

所述任務(wù)通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的裝置和方法來解決。此外，技術(shù)方案的有利的實(shí)施方式和擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求、下述說明和附圖給出。

根據(jù)至少一種實(shí)施方式，固定系統(tǒng)包括可焊接到載體上的焊接螺栓。載體例如可以是車身或車身部件。焊接螺栓優(yōu)選具有用于將焊接螺栓焊接到載體上的焊接區(qū)段、凸緣和具有外螺紋的栓狀區(qū)段。焊接螺栓例如可以是所謂的可用于全自動(dòng)化焊接過程中的大凸緣螺栓。焊接螺栓優(yōu)選至少具有強(qiáng)度等級(jí)為6.8的強(qiáng)度。特別優(yōu)選的是，焊接螺栓具有強(qiáng)度等級(jí)為8.8的強(qiáng)度。焊接螺栓例如沿軸向方向可具有22mm的長度并且栓狀區(qū)段具有13mm的長度。

固定系統(tǒng)還包括固定在焊接螺栓上的墊圈，該墊圈具有開口。優(yōu)選的是，墊圈這樣固定在焊接螺栓上，使得所述墊圈借助其開口套到焊接螺栓上并且焊接螺栓的栓狀區(qū)段穿過該開口。此外優(yōu)選的是，墊圈的外徑大于焊接螺栓凸緣的直徑。由此可有利地增大焊接螺栓的支承面。栓狀區(qū)段具有設(shè)置在凸緣和外螺紋之間的無螺紋區(qū)域。該無螺紋區(qū)域因此從凸緣端部延伸至焊接螺栓外螺紋的起點(diǎn)。墊圈具有卡鎖裝置，該卡鎖裝置構(gòu)造用于使墊圈在外螺紋上推動(dòng)并且墊圈借助卡鎖裝置卡鎖在無螺紋區(qū)域中。

有利的是，可借助卡鎖在焊接螺栓無螺紋區(qū)域中的墊圈補(bǔ)償不希望的公差，該公差例如基于在一個(gè)載體上使用多個(gè)機(jī)械手而出現(xiàn)。墊圈在卡鎖于栓狀區(qū)段無螺紋區(qū)域中之后優(yōu)選至少這樣保持固定，使得所述墊圈不能被作用于墊圈且在其數(shù)量級(jí)方面大約等于墊圈重力的力拉出栓狀區(qū)段。由此例如可防止墊圈在載體旋轉(zhuǎn)時(shí)(所述載體旋轉(zhuǎn)例如可能在樞轉(zhuǎn)安裝中或陰極浸漆時(shí)出現(xiàn))從焊接螺栓上掉落。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，卡鎖裝置可變形。例如卡鎖裝置可彈性變形。這表示，卡鎖裝置在變形后可再次返回其初始狀態(tài)中。此外，卡鎖裝置也可至少部分地塑性變形。這表示，卡鎖裝置在變形后可至少部分保持在其變形狀態(tài)中。

墊圈開口例如具有介于5.0mm至7.0mm之間、優(yōu)選6.0mm的直徑。根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，外螺紋具有比墊圈開口大的直徑。尤其是，外螺紋沿徑向方向、即沿垂直于栓狀區(qū)段軸向方向的方向的最大延伸尺寸可大于墊圈開口的直徑。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，墊圈具有內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域。內(nèi)部區(qū)域優(yōu)選直接鄰接于墊圈開口。外部區(qū)域優(yōu)選直接鄰接于圍繞開口的內(nèi)部區(qū)域。優(yōu)選的是，墊圈的內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域具有互不相同的材料。例如，外部區(qū)域可含有金屬并且內(nèi)部區(qū)域可含有彈性材料。根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，內(nèi)部區(qū)域含有塑料材料并且外部區(qū)域含有金屬、如鋼。在此，墊圈內(nèi)部區(qū)域構(gòu)成墊圈的卡鎖裝置，墊圈借助該卡鎖裝置可卡鎖在無螺紋區(qū)域中。尤其是，墊圈借助含有塑料材料的內(nèi)部區(qū)域可在焊接螺栓的外螺紋上推動(dòng)并且之后固定保持在無螺紋區(qū)域中。根據(jù)一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式，內(nèi)部區(qū)域由塑料材料并且外部區(qū)域由金屬制成。內(nèi)部區(qū)域也可含有橡膠或由橡膠制成。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，墊圈由塑料材料制成。優(yōu)選的是，塑料材料可在最高200℃下耐溫至少30分鐘。此外，墊圈可由橡膠制成。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，墊圈具有朝向開口方向凸起狀的夾緊區(qū)段。夾緊區(qū)段在此構(gòu)成墊圈的卡鎖裝置。優(yōu)選的是，墊圈具有至少兩個(gè)凸起狀的夾緊區(qū)段，它們沿徑向方向伸向開口方向。此外，墊圈可具有正好兩個(gè)凸起狀的夾緊區(qū)段。優(yōu)選的是，墊圈具有三個(gè)凸起狀的夾緊區(qū)段。特別優(yōu)選的是，墊圈具有四個(gè)凸起狀的夾緊區(qū)段。此外，墊圈可具有多于四個(gè)凸起狀的夾緊區(qū)段。墊圈借助夾緊區(qū)段可在外螺紋上推動(dòng)并且卡鎖在栓狀區(qū)段的無螺紋區(qū)域中。

優(yōu)選的是，墊圈不具有螺紋區(qū)段，尤其是在墊圈開口區(qū)域中不具有螺紋區(qū)段。因此，墊圈優(yōu)選不是具有內(nèi)螺紋的螺母。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，焊接螺栓的焊接區(qū)段、凸緣和栓狀區(qū)段一體構(gòu)造。優(yōu)選的是，當(dāng)墊圈與焊接螺栓連接時(shí)，焊接螺栓完全制成，即焊接區(qū)段、凸緣和包括無螺紋區(qū)域的栓狀區(qū)段已完全形成。例如，焊接螺栓可含有鋼或由鋼制成并且被鍍鋅。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，無螺紋區(qū)域的長度大于或等于墊圈的厚度。也就是說，無螺紋區(qū)域沿軸向方向、即凸緣端部沿軸向方向至外螺紋起點(diǎn)的距離優(yōu)選大于或等于墊圈的厚度。例如，墊圈可(尤其是當(dāng)無螺紋區(qū)域沿軸向方向長于墊圈厚度時(shí))浮動(dòng)地支承在凸緣和外螺紋之間。換言之，墊圈這樣卡鎖在凸緣和外螺紋之間，使得所述墊圈可動(dòng)地設(shè)置在凸緣和外螺紋之間的無螺紋區(qū)域中。但此外，墊圈也可固定設(shè)置在凸緣和外螺紋之間的無螺紋區(qū)域中，例如當(dāng)無螺紋區(qū)域沿軸向方向的長度等于墊圈厚度時(shí)如此。墊圈厚度例如介于0.5mm至1.5mm之間、根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式為1.0mm。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，墊圈外徑與凸緣直徑的比值至少為1.5。根據(jù)另一種優(yōu)選實(shí)施方式，墊圈外徑與凸緣直徑的比值至少為1.7。由此可有利地實(shí)現(xiàn)固定系統(tǒng)用于待固定于其上的構(gòu)件的足夠大的支承面。優(yōu)選的是，墊圈外徑的尺寸匹配于待固定于載體上的安裝件的貼靠面。墊圈例如具有介于20mm至25mm之間的外徑。

此外，提出一種用于制造固定系統(tǒng)的方法。由此可制造或制造的固定系統(tǒng)可具有上述實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)特征。前面和下面所描述的用于固定系統(tǒng)的實(shí)施方式同樣也適用于用于制造固定系統(tǒng)的方法。

根據(jù)一種實(shí)施方式，為了制造固定系統(tǒng)，在第一種方法步驟中提供載體、焊接螺栓以及具有開口的墊圈，所述焊接螺栓包括凸緣和具有外螺紋的栓狀區(qū)段。載體尤其可以是車身部件。焊接螺栓例如可如上所述那樣構(gòu)造。接著借助焊接過程將焊接螺栓與載體固定。優(yōu)選借助全自動(dòng)化固定過程實(shí)現(xiàn)焊接螺栓與載體的固定，在所述全自動(dòng)化固定過程中例如使用焊接機(jī)械手，所述焊接機(jī)械手包括帶有供應(yīng)軟管的接合頭。在將焊接螺栓與載體固定后，將墊圈這樣安裝到焊接螺栓上，使得墊圈卡鎖在栓狀區(qū)段上并且保持在栓狀區(qū)段上。

根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，墊圈在被安裝到焊接螺栓上時(shí)在栓狀區(qū)段的外螺紋上推動(dòng)。因此優(yōu)選這樣構(gòu)造墊圈，使得該墊圈能夠以其開口在焊接螺栓栓狀區(qū)段的外螺紋上推動(dòng)。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，栓狀區(qū)段具有設(shè)置在凸緣和外螺紋之間的無螺紋區(qū)域。墊圈優(yōu)選具有卡鎖裝置，該卡鎖裝置構(gòu)造用于使墊圈在外螺紋上推動(dòng)并且使墊圈卡鎖在無螺紋區(qū)域中。尤其是，墊圈可具有如在上面結(jié)合固定系統(tǒng)已描述的卡鎖裝置。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，焊接螺栓在載體上的固定步驟自動(dòng)化地、尤其是全自動(dòng)化地進(jìn)行。在此例如可使用至少一個(gè)焊接機(jī)械手，該焊接機(jī)械手包括接合頭和連接的供應(yīng)裝置以及供應(yīng)軟管，該供應(yīng)軟管自動(dòng)化地供應(yīng)焊接螺栓。

附圖說明

在此所描述的固定系統(tǒng)的其它優(yōu)點(diǎn)和有利實(shí)施方式由下面結(jié)合圖1至5描述的實(shí)施方式給出。附圖如下：

圖1為根據(jù)一種實(shí)施例的焊接螺栓的示意性剖視圖；

圖2a和2b為根據(jù)一種實(shí)施例的墊圈的透視圖和側(cè)視圖；

圖3a至3c為根據(jù)三種不同實(shí)施例的具有卡鎖裝置的墊圈；

圖4為根據(jù)一種實(shí)施例的固定在載體上的固定系統(tǒng)；

圖5為根據(jù)另一種實(shí)施例的用于制造固定系統(tǒng)的方法示意圖。

具體實(shí)施方式

在實(shí)施例和附圖中相同或功能相同的構(gòu)件可設(shè)有相同附圖標(biāo)記。所示元件及其尺寸比例原則上不能被視為符合比例的。相反，為了更好地顯示和/或理解，各元件(如層、構(gòu)件和區(qū)域)可被夸張顯示得更厚或尺寸更大。

圖1示出可焊接在載體上的焊接螺栓2的示意性剖視圖。該焊接螺栓2具有用于將焊接螺栓2焊接到載體上的焊接區(qū)段21、凸緣22和栓狀區(qū)段23，該栓狀區(qū)段具有外螺紋231。在凸緣22和外螺紋231之間設(shè)有無螺紋區(qū)域235。凸緣22具有直徑221。無螺紋區(qū)域235沿軸向方向具有長度236，該長度等于凸緣22與外螺紋231沿軸向方向的距離。外螺紋231具有直徑232，該直徑構(gòu)成栓狀區(qū)段23沿徑向方向、即沿垂直于軸向方向的方向的最大直徑。

圖2a以透視圖示出具有開口31的墊圈3。圖2b以側(cè)視圖示出圖2a中的墊圈3。墊圈3具有厚度37。墊圈3開口31具有直徑311(也可稱為墊圈3的內(nèi)徑)和外徑32。

圖3a至3c以俯視圖示出墊圈3的不同實(shí)施例。墊圈3具有卡鎖裝置33，該卡鎖裝置適于使墊圈3在外螺紋231上推動(dòng)并且墊圈3借助該卡鎖裝置可卡鎖在焊接螺栓2的無螺紋區(qū)域235中。

在根據(jù)圖3a的實(shí)施例中，墊圈具有含有塑料材料的內(nèi)部區(qū)域34。該內(nèi)部區(qū)域34直接鄰接于墊圈3開口31。墊圈3開口31具有6.0mm的直徑311。作為替代方案，墊圈3可具有介于5.0mm至7.0mm之間的直徑。此外，墊圈3具有含有金屬的外部區(qū)域35。該外部區(qū)域35直接鄰接于內(nèi)部區(qū)域34。通過含有塑料材料的內(nèi)部區(qū)域34，墊圈3具有卡鎖裝置33，墊圈借助該卡鎖裝置可在焊接螺栓2的外螺紋231上推動(dòng)。在外螺紋231上推動(dòng)后，墊圈卡鎖在焊接螺栓2的無螺紋區(qū)域235中。

根據(jù)圖3b的實(shí)施例，墊圈3由塑料制成。因此，墊圈3可變形、尤其是可彈性變形。鄰接于開口的由塑料制成的區(qū)域作為如上所述的卡鎖裝置33起作用。

根據(jù)圖3c的實(shí)施例，墊圈3具有凸起的夾緊區(qū)段36，所述夾緊區(qū)段朝向開口31方向伸入開口31中。借助凸起狀的夾緊區(qū)段36，墊圈3可卡鎖在焊接螺栓2的無螺紋區(qū)域235中。因此，凸起狀的夾緊區(qū)段36構(gòu)成墊圈的卡鎖裝置33。

圖4示出一種固定系統(tǒng)100，該固定系統(tǒng)包括焊接螺栓2和與焊接螺栓2連接的墊圈3，并且該固定系統(tǒng)與載體1連接，所述載體例如可以是車身部件。在圖4中僅示出載體1的局部。優(yōu)選的是，墊圈3的外徑32大于凸緣22的直徑221。由此可為待固定到固定系統(tǒng)上的構(gòu)件提供大面積的支座。

在此描述的固定系統(tǒng)100的突出之處尤其是也在于：該固定系統(tǒng)可簡單且低成本地制成。

圖5示出一種用于制造固定系統(tǒng)100的方法的示意圖。該方法至少包括下面所描述的步驟a)至c)。在步驟a)中提供載體1、焊接螺栓2以及具有開口31的墊圈3。焊接螺栓2包括凸緣22和栓狀區(qū)段23，該栓狀區(qū)段具有外螺紋231。在方法步驟b)中，將焊接螺栓2借助焊接過程與載體1連接。優(yōu)選的是，焊接螺栓2具有焊接區(qū)段21，借助該焊接區(qū)段將焊接螺栓2與載體1焊接，從而焊接螺栓2被固定在載體1上并且從載體突起，使得焊接螺栓2適于將構(gòu)件固定在載體1上。在方法步驟b)之后的方法步驟c)中，墊圈3被安裝到焊接螺栓2上，使得墊圈3卡鎖在栓狀區(qū)段23上并且保持在栓狀區(qū)段23上。在此，墊圈3例如以其開口在外螺紋231上推動(dòng)。例如，墊圈3可根據(jù)需要引入車身制造或安裝中。

優(yōu)選的是，栓狀區(qū)段23具有無螺紋區(qū)域235，其設(shè)置在凸緣22和外螺紋231之間并且墊圈3具有卡鎖裝置33，該卡鎖裝置構(gòu)造用于使墊圈3在外螺紋231上推動(dòng)并且該卡鎖裝置用于使墊圈3卡鎖在無螺紋區(qū)域235中。由此，一方面可確保墊圈3在將已設(shè)有外螺紋231的焊接螺栓2固定于載體1上之后能夠以其開口31在外螺紋231上運(yùn)動(dòng)直至無螺紋區(qū)域235，并且另一方面墊圈3可卡鎖在無螺紋區(qū)域235中，使得墊圈3在載體1旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)從焊接螺栓2的栓狀區(qū)段23上掉落。

焊接螺栓2與載體1的固定步驟優(yōu)選自動(dòng)化、尤其是全自動(dòng)化進(jìn)行，例如可使用焊接機(jī)械手。墊圈3在焊接螺栓2上的安裝可手動(dòng)進(jìn)行。但也可想到，該方法步驟也自動(dòng)化進(jìn)行、例如通過另一機(jī)械手自動(dòng)化進(jìn)行。

在所示實(shí)施例中描述的特征也可根據(jù)其它實(shí)施例相互組合。替代或附加地，附圖中所示實(shí)施例可具有概括說明的實(shí)施方式的其它特征。附圖標(biāo)記列表

1 載體

100 固定系統(tǒng)

2 焊接螺栓

21 焊接區(qū)段

22 凸緣

221 凸緣直徑

23 栓狀區(qū)段

231 外螺紋

232 外螺紋直徑

235 無螺紋區(qū)域

236 無螺紋區(qū)域的長度

3 墊圈

31 開口

311 開口直徑

32 外徑

33 卡鎖裝置

34 內(nèi)部區(qū)域

35 外部區(qū)域

36 夾緊區(qū)段

37 墊圈厚度

a)、b)、c) 方法步驟