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具有可枢转电极的点焊组件的制作方法

2022-05-18 20:27:01 来源:中国专利 TAG:
具有可枢转电极的点焊组件1.相关申请的交叉引用2.本pct国际专利申请要求于2019年10月4日提交的、标题为“spotweldingassemblywithpivotableelectrodes(具有可枢转电极的点焊组件)”的序列号为62/910,605的美国临时专利申请的权益和优先权,该美国临时专利申请的全部公开内容通过参引并入本文中。
技术领域
:3.本主题公开总体上涉及焊接组件。更具体地,本主题公开涉及具有可枢转电极的点焊组件以用于适应工件的差异。
背景技术
::4.在本领域中已知点焊组件用于将第一工件和第二工件焊接至彼此。点焊组件通常包括用于支承基部电极的基部和用于支承枪电极的焊枪。在焊接操作期间,焊枪朝向基部移动,以便将第一工件和第二工件牵引至彼此抵靠。然后施加电流穿过基部电极和枪电极以及第一工件和第二工件,以便使第一工件和/或第二工件中的至少一者的区域熔融,从而在第一工件与第二工件之间形成焊接部。5.这种点焊组件的问题、特别是在使焊接过程自动化时、在于,电极是静态的,并且因此不能补偿工件放置的差异和/或工件之间的尺寸差异、特别是在工件未布置成与限定于第一电极与第二电极之间的焊接表面平行时。因此,第一工件和/或第二工件可能无法与电极充分接触,从而导致焊接不充分。在这些情况下,已知的是手动地调节焊枪和/或基部的取向以改善与工件的接触,然而,这种手动调节可能耗时且需要大量人工。6.鉴于上述情况,仍然需要对这种点焊组件进行改进。技术实现要素:7.根据本公开的一方面,提供了一种用于将第一工件焊接至第二工件的点焊组件。点焊组件包括基部。基部电极与基部联接,以用于支承第一工件。焊枪能够朝向基部移动以及能够移动远离基部。枪电极与焊枪联接,以用于支承第二工件以及用于在焊枪朝向基部移动时将第二工件定位成抵靠第一工件,以允许将第一工件和第二工件焊接至彼此。下述各者中的至少一者能够实现:基部电极能够相对于基部枢转;或者枪电极能够相对焊枪枢转。8.由于基部电极和/或枪电极中的一者或两者是可枢转的,电极能够快速地定向成贴靠工件,即使在工件未平行于基部电极和枪电极的原始平面、比如在工件未正确地放置或以不规则的方式定尺寸时、亦是如此。以这种方式使电极定向确保在焊接期间有足够的电传导性和热传导性,以使焊接充分。在自动焊接操作和手动焊接操作两者中均可以提供这种调节。9.本主题的点焊组件可以用于凸焊应用中,其中,工件中的至少一个工件具有与另一工件接合的至少一个凸出部,以用于使来自基部电极和枪电极的电流集中。附图说明10.本发明的其他优势将很容易理解,因为通过参照以下详细描述并在结合附图考虑时本发明变得更好理解,在附图中:11.图1是示例点焊组件的立体图;12.图2a至图2b是位于示例点焊组件的基部电极与枪电极之间的工件的前视立体图,其图示了沿不同方向枢转的基部电极和枪电极;13.图3a至图3d是示例点焊组件的基部电极和枪电极的前视局部视图,其图示了沿不同方向枢转的基部电极和枪电极;14.图4a至图4c是示例点焊组件的焊接销的俯视图、前视图和侧视图;15.图5a至图5c是示例点焊组件的上套环的俯视图、前视图和侧视图;16.图6a至图6c是示例点焊组件的枪电极的俯视图、前视图和侧视图;17.图7a至图7c是示例点焊组件的上转接件的俯视图、前视图和侧视图;18.图8a至图8c是示例点焊组件的基部电极的俯视图、前视图和侧视图;19.图9a至图9c是示例点焊组件的基部的俯视图、前视图和侧视图;20.图10a至图10c是示例点焊组件的保持套环的俯视图、前视图和侧视图;21.图11a至图11b是示例点焊组件的基部电极和枪电极的前视局部视图,其图示了在自动操作中位于基部电极与枪电极之间的第一工件和第二工件;22.图12a至图12b是示例点焊组件的基部电极和枪电极的前视局部视图,其图示了在手动操作中位于基部电极与枪电极之间的第一工件和第二工件;23.图13a至图13c是示例点焊组件的基部和基部电极的前视立体图,其图示了枢转到不同的位置的基部电极;24.图14是处于居中位置的示例点焊组件的枪电极的前视立体图;25.图15是示例点焊组件的前视立体图,其图示了将第一工件和第二工件固定在枢转位置中的基部电极和枪电极;26.图16a至图16c是示例点焊组件的枪电极的局部前视示意图,其图示了枢转到各个位置的枪电极;27.图17a至图17c是示例点焊组件的基部电极的局部前视示意图,其图示了枢转到各个位置的基部电极;以及28.图18是用于由示例点焊组件定位和焊接的示例第一工件和第二工件的俯视立体图。具体实施方式29.参照附图,其中,贯穿若干个视图,相似的附图标记指示对应的部分,总体示出了点焊组件10。参照图1,点焊组件10总体上具有用于支承基部电极14的基部12和用于支承枪电极18的焊枪16。如图12a至图12b中所示,在基部电极14与枪电极18之间定位有第一工件20和第二工件22。第一工件20由工装系统23支承。返回参照图1,焊枪16能够朝向基部12移动并且能够移动远离基部12,以使第一工件20和第二工件22彼此接合,在第一工件20和第二工件22彼此接合之后,施加电流穿过基部电极14和枪电极18以及第一工件20和第二工件22,以使第一工件20和/或第二工件22中的至少一者熔融而在第一工件20与第二工件22之间形成焊接部。根据示例实施方式,第一工件20是平坦板状件并且第二工件22是螺母,但也可以利用其他类型的工件。如示例实施方式中所呈现的,本主题的点焊组件10可以特别地是凸焊组件,其中,工件20、22中的至少一者具有一个或更多个突出部,所述一个或更多个突出部用于使来自基部电极14和枪电极18的电流聚集以便使焊接部对准特定区域。30.如图1以及图9a至图9c中所示,基部12具有底部部分24,该底部部分24构造成位于模具上。底部部分24可以具有各种形状,比如筒形形状(例如,图1至图2c)或长方体形状(例如,图9a至图9c)。如图9a至图9c中最佳所示,基部12还具有大体筒形形状的突出部分26,该突出部分26从底部部分24沿着轴线a向上延伸并且终止于顶表面28处。顶表面28限定轴向向下地凹入的第一半球形部分30。突出部分26限定邻近于底部部分24的多个第一螺纹32。多个第一导线通道34穿过突出部分26延伸至顶表面28以接纳用于将电流传输至基部电极14的一根或更多根导线。第一导线通道34间隔开并且定位成使得在基部电极14处于其整个运动范围内的任意位置的情况下第一导线通道34中的至少一个第一导线通道接触基部电极14的凸形的第二半球形部分36。31.如图3a至图3d以及图8a至图8c中所示,基部电极14定位成抵靠基部12的第一半球形部分30。根据示例实施方式,基部电极由2级铜材料制成,但也可以利用其他高传导性材料。基部电极14具有凸形的第二半球形部分36,第二半球形部分36与第一半球形部分30嵌套成使得第二半球形部分36能够相对于第一半球形部分30旋转360度以及枢转360度。基部电极14还具有筒形突出部38,该筒形突出部38从第二半球形部分36向上延伸至平坦表面以用于支承第一工件20。基部电极14还限定有轴向地延伸穿过该基部电极的通道40。32.如图3a至图3d以及图4a至图4c中所示,基部电极14的通道40接纳有焊接销42。根据示例实施方式,焊接销42由非磁性的不锈钢制成;然而,也可以利用其他非磁性材料。焊接销42从凸起端部44轴向地延伸至梢部46,该梢部46渐缩至位于通道40的轴向上的外侧的点。焊接销42的凸起端部44接合第一半球形部分30并且能够连同基部电极14的第二半球形部分36一起沿着第一半球形部分30枢转。焊接销42构造成通过由第二工件22和枪电极18(在下文中进一步详细论述的)的管状区段46接纳来辅助使第二工件22相对于第一工件20对准。焊接销42的尖状梢部46辅助将焊接销42导引到第二工件22和管状区段46中。替代性地或附加地,焊接销42可以构造成接触第一工件20。例如,焊接销42可以定位到第一工件20的通道中以辅助定位第一工件20。33.如图3a至图3d以及图10a至图10c中所示,总体具有管状形状的保持套环48接纳基部12的突出部分26。根据示例实施方式,保持套环48由非磁性的不锈钢材料制成;然而,也可以利用其他材料。保持套环48在底部端部50与顶部端部52之间轴向地延伸。邻近于底部端部50限定有多个第二螺纹54。第二螺纹54布置成与基部12的第一螺纹32螺纹连接以用于将保持套环48固定至基部12。第一凸缘56从顶部端部52径向向内延伸。第一凸缘56终止成径向上邻近于基部电极14的突出部38并且与基部电极14的突出部38轴向对准。第一凸缘56对基部电极14相对于基部12的第一半球形部分30的枢转运动进行限制。更具体地,如图17a至图17c中总体所示,根据示例实施方式,枢转在每个方向上均被限制至大约15度,然而,第一凸缘56可以定尺寸成将枢转限制至其他角度。除了对基部电极14的枢转运动进行限制之外,保持套环48还防止碎屑进入第一半球形部分30和第二半球形部分36的区域,以便长期使用焊接组件10。34.如图7a至图7c中最佳所示,上转接件58与焊枪16联接。根据示例实施方式,上转接件58由2级铜材料制成,然而,也可以利用其他高传导性材料。上转接件58在近端端部60与远端端部62之间轴向地延伸,其中,邻近于近端端部60限定有多个第三螺纹64,以用于将上转接件58以螺纹连接的方式固定至焊枪16。上转接件58的远端端部62限定凹入到远端端部62中的第三半球形部分66。上转接件58还限定邻近于远端端部62的第四螺纹68。多个第二导线通道70大体轴向地延伸穿过上转接件58并且终止于远端端部62处以用于接纳用于将电流传输至枪电极18的导线。第二导线通道70间隔开并且定位成使得在枪电极18处于其整个运动范围内的任意位置的情况下第二导线通道70中的至少一个第二导线通道接触枪电极18的凸形的第四半球形部分72。35.如图3a至图3d以及图6a至图6c中最佳所示,枪电极18定位成抵靠上转接件58。根据示例实施方式,枪电极18由2级铜材料制成,然而,也可以利用其他高传导性材料。枪电极18具有凸形的第四半球形部分72,第四半球形部分72与第三半球形部分66嵌套成使得凸形的第四半球形部分72能够相对于第三半球形部分66旋转360度以及枢转360度。枪电极18还包括管状区段74,该管状区段74从第四半球形部分72轴向地延伸并且终止于平坦端部处以用于接纳和定位第二工件22和焊接销42。36.如图3a至图3d以及图5a至图5c中最佳所示,总体上具有筒形形状的上套环76与上转接件58联接。根据示例实施方式,上套环76由非磁性的不锈钢制成;然而,也可以利用其他非磁性材料。上套环76在固定端部78与导引端部80之间轴向地延伸。邻近于固定端部78限定有第五螺纹82,以用于与上转接件58的第四螺纹68螺纹连接。上套环76还包括第二凸缘84,该第二凸缘84从导引端部80径向向内延伸以用于对枪电极18相对于上转接件58的枢转运动进行限制。更具体地,如图16a至图16c中总体上所示,在示例实施方式中,枢转在每个方向上均被限制至大约15度,然而,第二凸缘84可以定尺寸成将枢转限制至其他角度。除了对枪电极18的枢转运动进行限制之外,上套环76还防止碎屑进入第三半球形部分66和第四半球形部分72的区域,以便长期使用焊接组件10。37.在使用点焊组件10期间,基部电极14和枪电极18的枢转运动和旋转允许将基部电极14和枪电极18定向成贴靠第一工件20和第二工件22以提供与第一工件20和第二工件22抵靠的较大接触面积,即使在第一工件20和第二工件22并未放置成与原始平面平行时、比如在第一工件20和第二工件22未正确地安置或以不规则的方式定形状时、亦会如此,在基部电极14和枪电极18处于未枢转/居中位置时上述原始平面限定于基部电极14与枪电极18之间。较大的接触面积在焊接期间提供了足够的电传导性和热传导性,因此即使在非理想条件下也能确保成功焊接。例如,图2a示出了处于居中位置的基部电极14和枪电极18,其中,第一工件20大体沿着原始平面定位,图2b示出了处于向左倾斜位置且同时保持与第一工件20和第二工件22接触式贴靠(flatcontactagainst)的基部电极14和枪电极18,并且图2c示出了处于向右倾斜位置且同时保持与第一工件20和第二工件22接触式贴靠的基部电极14和枪电极18。38.如图1中所示,在操作期间,焊枪16从升高的位置开始,并且基部电极14和枪电极18处于其居中、未枢转的状态。第一工件20(在示例实施方式中为板状件)经由自动或手动加载定位在基部电极14上。此时,可以使基部电极14旋转并枢转以补偿由于第一工件20未沿着原始平面定位而引起的任何角度偏转,以确保基部电极14抵靠第一工件20的正确接触。具体地,可以使基部电极14旋转并枢转以匹配第一工件20的角度。一旦将第一工件20定位,则立即将第二工件22(在示例实施方式的情况下为突出紧固件)放置在焊接销42上。然后通过焊枪16使枪电极18朝向基部电极14降低。当第二工件22抵靠第一工件20接触时,枪电极18自动旋转并枢转以匹配基部电极14的角度,以提供第一工件20与第二工件22之间的充分接触(如图3d中所示)。然后向基部电极14和枪电极18供应电流,从而使第二工件22熔融至第一工件20,以在两者之间形成焊接部。应理解的是,第一工件20和第二工件22中的一者可以呈现一个或更多个突出部,所述一个或更多个突出部接合另一工件以用于使电流和焊接部聚集。39.除非另有定义,否则本技术中使用的术语“半球形”包括沿着球面的一部分延伸的任何表面。术语“半球形”并不仅限于球面形状的正好二分之一。40.前述描述并不是穷尽的或意在限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式,而是,在适用的情况下,即使没有具体示出或描述,也可进行互换并且可以在选定的实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征在许多方面也可以变化。这种变型不应被视为背离本公开,并且所有这种修改均旨在包括在本公开的范围内。当前第1页12当前第1页12
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