СВАРОЧНАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ СВАРКИ
WELDING UNIT AND METHOD OF WELDING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сварочной установке, предназначенной для сварки множества заготовок вместе, и к способу сварки, в котором используется сварочная установка.
Уровень техники
Заявитель по данной заявке в настоящее время находится в процессе разработки сварочной установки, которая в некоторых отношениях аналогична сварочной установке, раскрытой в патентном документе 1, указанном ниже, и в которой первая и вторая заготовки свариваются вместе посредством сварки встык, а затем третья заготовка приваривается к первой или второй заготовке или к обеим, то есть к первой и второй заготовкам, посредством сварки встык.
Кроме того, заявитель находится в процессе разработки сварочной установки, усовершенствованной по сравнению с установкой, раскрытой в патентном документе 1, в которой множество заготовок фиксируют в заданном положении на столе на станции позиционирования, после этого стол вместе с заготовками, зафиксированными на нем, перемещается к сварочной станции, на которой заготовки, зафиксированные на столе, свариваются вместе, и стол вместе с приваренными друг к другу заготовками, находящимися на нем, перемещается к станции разгрузки. В усовершенствованной сварочной установке технологические процессы на соответствующих станциях выполняются одновременно, в результате чего укорачивается время цикла сварки.
Заявитель в настоящее время разрабатывает лазерную сварочную установку, дополнительно усовершенствованную по сравнению с установкой, раскрытой в патентном документе 1, которая снабжена станцией позиционирования и сварочной станцией и в которой множество заготовок устанавливаются и фиксируются на столе на станции позиционирования, а затем стол, на котором заготовки установлены и зафиксированы, перемещается к сварочной станции, на которой заготовки подвергаются лазерной сварке. В данной усовершенствованной лазерной сварочной установке во время выполнения сварочной операции на сварочной станции установка и фиксация другого комплекта заготовок на другом столе одновременно выполняются на станции позиционирования для увеличения производительности лазерной сварочной установки, то есть для сокращения времени цикла сварки.
Патентный документ 1: публикация патента Японии № 08-29282
Раскрытие изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
При выполнении сварки встык вышеупомянутым образом иногда возникает ситуация, заключающаяся в том, что не обеспечивается надлежащее прилегание третьей заготовки ко второй заготовке вследствие погрешности размеров первой или второй заготовки или погрешности позиционирования второй заготовки относительно первой заготовки. В подобных случаях возникает проблема, состоящая в том, что не обеспечивается удовлетворительное качество сварного шва.
В том случае, когда станции сварочной установки расположены по прямой линии, требуется длинная линия возврата для возврата стола к первой станции после завершения технологической операции на последней станции. Также существует необходимость в том, чтобы с учетом цикла обработки отдельные столы перемещались с высокой скоростью вдоль линии возврата. Кроме того, поскольку столы должны перемещаться один за другим, сложные устройства, а также сложная система управления требуются для перемещения отдельных столов. В особенности в тех случаях, в которых число станций большое, например, когда предусмотрено множество сварочных станций с целью выполнения сварочной операции за несколько стадий, необходимость в сложных транспортных устройствах и в сложной системе управления накладывает существенные ограничения на сварочную установку.
Кроме того, в тех случаях, когда пластинчатые заготовки размещают встык друг с другом и их соприкасающиеся поверхности соединяют лазерной сваркой, необходимо, чтобы заготовки были установлены точно встык друг с другом и были зафиксированы в точном положении относительно лазерного сварочного устройства.
Таким образом, в сварочной установке вышеупомянутого типа важно, чтобы заготовки были точно установлены и зафиксированы на столе, а также, чтобы как можно меньше «препятствий», за исключением заготовок, имелось на столе с тем, чтобы гарантировать то, что подобные препятствия не будут сталкиваться с окружающими устройствами, включая сварочную головку, когда стол перемещается, или что лазерная сварка будет полностью выполнена посредством простого перемещения сварочной головки.
Настоящее изобретение было создано с учетом вышеприведенных обстоятельств, и его задача состоит в том, чтобы разработать сварочную установку, посредством которой первая, вторая и третья заготовки, которые должны быть подвергнуты сварке встык, могут быть надлежащим образом размещены встык друг с другом для обеспечения повышенного качества сварки, и разработать способ сварки, в котором используется сварочная установка.
В соответствии с настоящим изобретением разработана сварочная установка, которая не требует длинной линии возврата, подобной вышеупомянутой линии, и которая также обеспечивает возможность упрощения транспортных устройств для перемещения отдельных столов, а также системы управления подобным перемещением.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением разработана сварочная установка, которая выполнена так, что заготовки могут быть точно установлены и зафиксированы на столе, а также с такой конфигурацией, что как можно меньшее число препятствий, за исключением заготовок, имеется на столе.
Средства решения проблем
В соответствии с пунктом 1 формулы изобретения разработана сварочная установка для приваривания первой заготовки и второй заготовки друг к другу посредством сварки встык для образования узла из заготовок и последующего приваривания узла из заготовок и третьей заготовки друг к другу посредством сварки встык. Сварочная установка содержит: стол, на котором должны быть зафиксированы первая, вторая и третья заготовки; и множество станций, на которых должен быть установлен стол. Станции включают первую станцию позиционирования, на которой первая и вторая заготовки, размещенные на столе, устанавливаются посредством установки их встык друг с другом и затем фиксируются на столе, первую сварочную станцию, на которой первая и вторая заготовки, зафиксированные на столе, подвергаются сварке вместе в зоне их соприкасающихся поверхностей для образования узла из заготовок, станцию резки, на которой узел из заготовок подвергается резке для образования соприкасающейся поверхности с заданной формой, к которой должна прилегать третья заготовка, вторую станцию позиционирования, на которой устанавливается третья заготовка посредством размещения ее с прилеганием к соприкасающейся поверхности узла из заготовок и затем фиксируется на столе, в результате чего образуется агрегат из заготовок, и вторую сварочную станцию, на которой узел из заготовок и третья заготовка, образующие агрегат из заготовок, подвергаются сварке вместе в зоне их соприкасающихся поверхностей для образования готового изделия.
В соответствии с пунктом 2 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 1 формулы изобретения первая станция позиционирования, первая сварочная станция, станция резки, вторая станция позиционирования и вторая сварочная станция расположены в упомянутом порядке, стол размещается на каждой из станций, технологические процессы позиционирования, сварки и резки заготовок выполняются параллельно на соответствующих станциях, и когда технологические процессы на соответствующих станциях будут завершены, столы по отдельности перемещаются к следующим из станций.
В соответствии с пунктом 3 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 2 формулы изобретения после выгрузки готового изделия со стола стол перемещается на первую станцию позиционирования.
В соответствии с пунктом 4 формулы изобретения сварочная установка по пункту 3 формулы изобретения дополнительно содержит станцию разгрузки, расположенную между второй сварочной станцией и первой станцией позиционирования и предназначенную для выгрузки готового изделия.
В соответствии с пунктом 5 формулы изобретения разработан способ сварки, в котором используется сварочная установка по пункту 1 формулы изобретения, который включает: выполняемый на первой станции позиционирования этап установки и фиксации первой заготовки на столе, установки второй заготовки посредством размещения второй заготовки с прилеганием ее к первой заготовке и фиксации второй заготовки на столе; выполняемый на первой сварочной станции этап приваривания первой и второй заготовок друг к другу в зоне их соприкасающихся поверхностей для образования узла из заготовок; выполняемый на станции резки этап подвергания узла из заготовок резке для образования соприкасающейся поверхности с заданной формой, к которой должна прилегать третья заготовка; выполняемый на второй станции позиционирования этап установки третьей заготовки посредством размещения третьей заготовки с прилеганием к соприкасающейся поверхности узла из заготовок, и фиксации третьей заготовки на столе, в результате чего образуется агрегат из заготовок; и выполняемый на второй сварочной станции этап сварки узла из заготовок и третьей заготовки, образующих агрегат из заготовок, в зоне их соприкасающихся поверхностей для образования готового изделия.
Сварочная установка по пункту 6 формулы изобретения содержит: множество столов, предназначенных для перемещения на них множества заготовок, подлежащих свариванию вместе; поворотную платформу, на которой столы расположены по кругу с равным шагом; и множество станций, расположенных под поворотной платформой и включающих станцию позиционирования, предназначенную для позиционирования и фиксации заготовок, и множество рабочих станций, предназначенных для обработки заготовок, при этом станция позиционирования и множество рабочих станций расположены с шагом, равным шагу, с которым расположены столы, технологический процесс на станции позиционирования, предназначенный для фиксации заготовок в заданном положении на столе, и технологические процессы на множестве рабочих станций, предназначенные для обработки заготовок, выполняются параллельно, и после завершения технологических процессов на соответствующих станциях поворотная платформа поворачивается для перемещения столов последовательно к следующим из станций для обеспечения возможности обработки заготовок на следующих станциях.
В соответствии с пунктом 7 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 6 формулы изобретения поворотная платформа имеет отверстие в ее центре, так что поворотная платформа имеет форму, подобную тороиду на виде сверху, и каждая из рабочих станций снабжена наружной стойкой, установленной снаружи поворотной платформы, внутренней стойкой, установленной в отверстии поворотной платформы, направляющим элементом, продолжающимся между наружной и внутренней стойками, ползуном, выполненным с возможностью перемещения вдоль направляющего элемента, и лазерной головкой, опирающейся на ползун и выполненной с возможностью излучения лазерного луча на заготовки.
В соответствии с пунктом 8 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 7 формулы изобретения лазерная головка представляет собой одну из головок, а именно головки, выполненной с возможностью перемещения в вертикальном направлении, а также в направлении, пересекающемся с направлением перемещения ползуна, головки, выполненной с возможностью сварки заготовок, и головки, выполненной с возможностью резки заготовки.
В соответствии с пунктом 9 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 6 формулы изобретения каждый из столов включает в себя установочный упор, предназначенный для установки заготовки посредством обеспечения возможности входа заготовки в контакт с ним, толкающий элемент, предназначенный для толкания заготовки для ввода ее в контакт с установочным упором, и фиксирующее устройство, предназначенное для фиксации заготовки, установленной в заданном положении, на столе, а станция позиционирования включает в себя приводной механизм, выполненный с возможностью входа в контактное взаимодействие с толкающим элементом для приведения толкающего элемента в действие.
В соответствии с пунктом 10 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 9 формулы изобретения станция позиционирования включает в себя основание станции позиционирования, выполненное с возможностью перемещения вверх и вниз под столом, а приводной механизм зафиксирован на основании станции позиционирования. Когда основание станции позиционирования находится в поднятом положении, приводной механизм и толкающий элемент введены в контактное взаимодействие друг с другом, а когда основание станции позиционирования находится в опущенном положении, приводной механизм и толкающий элемент выведены из контактного взаимодействия друг с другом.
Кроме того, в сварочной установке по пункту 10 формулы изобретения установочный упор может быть выполнен с возможностью перемещения между рабочим положением, в котором установочный упор выступает над столом для того, чтобы заготовка могла упираться в него, и исходным положением, в котором установочный упор опущен ниже верхней поверхности стола, а станция позиционирования может быть снабжена приводным механизмом для упоров, выполненным с возможностью входа в контактное взаимодействие с установочным упором для перемещения установочного упора.
В соответствии с пунктом 11 формулы изобретения сварочная установка по пункту 6 формулы изобретения дополнительно содержит станцию разгрузки, расположенную по существу рядом со станцией позиционирования и множеством рабочих станций и предназначенную для выгрузки заготовок, на которых были выполнены технологические операции на соответствующих рабочих станциях.
В соответствии с пунктом 12 формулы изобретения сварочная установка по пункту 6 формулы изобретения дополнительно содержит дополнительную станцию позиционирования, расположенную между множеством рабочих станций и предназначенную для установки в заданном положении и фиксации заготовки, отличной от указанных заготовок.
В соответствии с пунктом 13 формулы изобретения разработана сварочная установка, предназначенная для установки первой заготовки и второй заготовки встык друг с другом и для сваривания первой и второй заготовок вместе в зоне их соприкасающихся поверхностей. Сварочная установка содержит: стол, на котором должны быть зафиксированы первая и вторая заготовки; и множество станций, на которых должен быть установлен стол. Станции включают станцию позиционирования, на которой первая и вторая заготовки устанавливаются посредством размещения их встык друг с другом и затем фиксируются на столе, и сварочную станцию, на которой соприкасающиеся поверхности первой и второй заготовок на столе, перемещенном со станции позиционирования, подвергаются лазерной сварке посредством сварочного устройства. Стол включает в себя установочный упор, выполненный с возможностью перемещения между рабочим положением, в котором установочный упор выступает над столом для обеспечения возможности прилегания соприкасающейся поверхности первой заготовки к нему, и исходным положением, в котором установочный упор опущен ниже верхней поверхности стола, первый толкающий элемент, предназначенный для толкания первой заготовки так, чтобы соприкасающаяся поверхность первой заготовки могла прилегать к установочному упору в рабочем положении, первый магнитный зажим, расположенный на столе и предназначенный для притягивания нижней поверхности первой заготовки, размещенной так, что она упирается в установочный упор, второй толкающий элемент, предназначенный для толкания второй заготовки, когда первая заготовка притягивается к первому магнитному зажиму при установочном упоре, перемещенном в исходное положение, так что соприкасающаяся поверхность второй заготовки может быть размещена с прилеганием к соприкасающейся поверхности первой заготовки, и второй магнитный зажим, расположенный на столе и предназначенный для притягивания нижней поверхности второй заготовки, размещенной встык с первой заготовкой.
В соответствии с пунктом 14 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 13 формулы изобретения сварочное устройство включает в себя лазерную головку, выполненную с возможностью перемещения вдоль соприкасающихся поверхностей первой и второй заготовок и излучения лазерного луча на соприкасающиеся поверхности.
В соответствии с пунктом 15 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 13 формулы изобретения один из первого и второго магнитных зажимов включает в себя множество магнитных зажимов.
В соответствии с пунктом 16 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 13 формулы изобретения третья заготовка, основная форма которой соответствует форме, представляющей собой зеркальное отображение формы первой заготовки, и четвертая заготовка, основная форма которой соответствует форме, представляющей собой зеркальное отображение формы второй заготовки, могут быть установлены встык друг с другом и зафиксированы на столе вместо первой и второй заготовок, а сварочное устройство выполнено с возможностью сваривания третьей и четвертой заготовок вместе в зоне их соприкасающихся поверхностей.
В соответствии с пунктом 17 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 16 формулы изобретения один из первого и второго магнитных зажимов, предусмотренных на столе, выполнен с возможностью притягивания части третьей или четвертой заготовки, а стол снабжен магнитным зажимом, отдельным от первого и второго магнитных зажимов и выполненным с возможностью притягивания третьей или четвертой заготовки.
В соответствии с пунктом 18 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 16 формулы изобретения соприкасающаяся поверхность третьей заготовки размещается с прилеганием к установочному упору или дополнительному установочному упору, предусмотренным на столе.
В соответствии с пунктом 19 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 18 формулы изобретения первый толкающий элемент или дополнительный толкающий элемент, предусмотренный на столе, толкает третью заготовку так, что соприкасающаяся поверхность третьей заготовки может быть размещена с прилеганием к установочному упору или дополнительному установочному упору.
В соответствии с пунктом 20 формулы изобретения в сварочной установке по пункту 18 формулы изобретения второй толкающий элемент или дополнительный толкающий элемент, предусмотренный на столе, толкает четвертую заготовку так, что соприкасающаяся поверхность четвертой заготовки может быть размещена с прилеганием к соприкасающейся поверхности третьей заготовки.
Предпочтительные эффекты изобретения
В сварочной установке в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения сначала на первой станции позиционирования первая и вторая заготовки фиксируются в заданном положении на столе. Затем на первой сварочной станции первая и вторая заготовки свариваются вместе для образования узла из заготовок. Далее, на станции резки узел из заготовок подвергается резке для образования соприкасающейся поверхности с заданной формой, встык с которой должна быть установлена третья заготовка. Соответственно, третья заготовка может быть установлена с высокой точностью встык с узлом из заготовок (с первой или второй заготовкой или как с первой, так и со второй заготовками) на второй станции позиционирования, несмотря на погрешности размеров первой и второй заготовок или погрешность, возникшую во время сварки встык первой и второй заготовок. Это обеспечивает возможность надлежащего сваривания вместе узла из заготовок и третьей заготовки на последующей второй сварочной станции, что создает возможность повышения качества сварки.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 2 формулы изобретения станции расположены в определенном порядке, и стол размещается на каждой из станций. Станции обеспечивают выполнение соответствующих технологических процессов параллельно, и когда технологические процессы на соответствующих станциях будут завершены, столы по отдельности перемещаются к соответствующим им, следующим станциям. Следовательно, время цикла обработки заготовок может быть сокращено.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 3 формулы изобретения после выгрузки готового изделия со стола стол возвращается на первую станцию позиционирования. Таким образом, каждый из столов циркулирует между станциями, так что число требуемых столов может быть минимизировано.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 4 формулы изобретения станция разгрузки, предназначенная для выгрузки готового изделия, расположена после второй сварочной станции. Поскольку станция разгрузки используется исключительно для процесса разгрузки, достаточное время может быть затрачено на выгрузку готового изделия.
В способе сварки в соответствии с пунктом 5 формулы изобретения сначала на первой станции позиционирования первая и вторая заготовки фиксируются в заданном положении на столе, и затем на первой сварочной станции первая и вторая заготовки свариваются вместе для образования узла из заготовок. Впоследствии, на станции резки узел из заготовок подвергается резке для образования соприкасающейся поверхности с заданной формой, встык с которой должна быть установлена третья заготовка. Таким образом, третья заготовка может быть установлена с высокой точностью встык с узлом из заготовок (с первой или второй заготовкой, или как с первой, так и со второй заготовками) на второй станции позиционирования, несмотря на погрешности размеров первой и второй заготовок или погрешность, возникшую во время сварки встык первой и второй заготовок. Это обеспечивает возможность надлежащего сваривания вместе узла из заготовок и третьей заготовки на последующей второй сварочной станции, в результате чего повышается качество сварки.
В способе сварки в соответствии с пунктом 6 формулы изобретения технологический процесс на станции позиционирования, предназначенный для фиксации заготовок в заданном положении на столе, и технологические процессы на соответствующих рабочих станциях, предназначенные для обработки заготовок, выполняются параллельно, и, следовательно, общая продолжительность цикла, начиная от установки заготовок до завершения конечного технологического процесса, может быть сокращена. Кроме того, поскольку станции расположены в виде круга, отсутствует необходимость в выполнении длинной линии возврата, предназначенной для возврата столов от последней станции к первой станции. Кроме того, столы расположены на поворотной платформе с шагом, равным шагу, с которым расположены станции, и после завершения технологических процессов на соответствующих станциях поворотная платформа поворачивается на угол, соответствующий шагу, так что столы перемещаются к соответствующим следующим станциям. Следовательно, существует возможность значительного упрощения транспортных устройств, предназначенных для перемещения столов, а также системы управления подобным перемещением.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 7 формулы изобретения поворотная платформа выполнена в виде тороида, и каждый направляющий элемент, служащий опорой для лазерной головки, опирается на противоположных концах на внутреннюю и наружную стойки так, что он продолжается от края до края стола для обработки заготовок. Поскольку направляющий элемент, таким образом, прочно опирается на противоположных концах, закрепленная с возможностью перемещения лазерная головка может быть точно перемещена вдоль заданной траектории без отклонения от данной траектории. Кроме того, даже в тех случаях, когда аналогичные лазерные головки используются на нескольких рабочих станциях, направляющие элементы не сталкиваются друг с другом.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 8 формулы изобретения лазерная головка выполнена с возможностью перемещения в вертикальном направлении, а также в направлении, пересекающемся с направлением перемещения ползуна. Следовательно, лазерная головка может излучать лазерный луч надлежащим образом и точно вдоль части заготовок, требующей облучения лазерным лучом.
Лазерная головка может представлять собой головку, выполненную с возможностью сваривания заготовок, и в данном случае лазерная головка выполнена с возможностью сваривания заготовок друг с другом.
В альтернативном варианте лазерная головка может представлять собой головку, выполненную с возможностью резки заготовки. В данном случае лазерная головка выполнена с возможностью резки заготовки.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 9 формулы изобретения каждый из столов снабжен установочным упором, который позволяет заготовке входить в контакт с ним и с толкающим элементом, предназначенным для толкания заготовки, а станция позиционирования снабжена приводным механизмом для приведения в действие толкающего элемента. Поскольку приводной механизм, предназначенный для приведения в действие толкающего элемента, необязательно должен быть предусмотрен для каждого из столов, число требуемых приводных механизмов может быть минимизировано.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 10 формулы изобретения станция позиционирования включает в себя основание станции позиционирования, выполненное с возможностью перемещения вверх и вниз под столом, и приводной механизм зафиксирован на основании станции позиционирования. Когда основание станции позиционирования находится в поднятом положении, приводной механизм и толкающий элемент входят в контактное взаимодействие друг другом, а когда основание станции позиционирования находится в опущенном положении, приводной механизм и толкающий элемент выведены из контактного взаимодействия друг с другом. Таким образом, при выполнении процесса позиционирования заготовок основание станции позиционирования поднимается, после чего приводной механизм становится готовым к приведению толкающего элемента в действие. После завершения установки заготовок, основание станции позиционирования опускается, после чего приводной механизм и толкающий элемент выходят из контактного взаимодействия друг с другом, что обеспечивает перемещение стола вместе с поворотной платформой.
Кроме того, заготовка может быть установлена посредством толкания ее толкающим элементом, так что заготовка может опираться на установочный упор в рабочем положении. После этого заготовка фиксируется на столе посредством фиксирующего устройства, и установочный упор перемещается в исходное положение. Таким образом, когда после этого стол переместится к рабочей станции, установочный упор уже будет опущен и не выступает над столом. Следовательно, на рабочей станции установочный упор не мешает процессу сварки или резки. Кроме того, поскольку приводной механизм для упоров, предназначенный для перемещения установочного упора, расположен на станции позиционирования, отсутствует необходимость в обеспечении приводного механизма для упоров для каждого из столов, что обеспечивает возможность минимизации числа требуемых приводных механизмов.
Сварочная установка в соответствии с пунктом 11 формулы изобретения дополнительно содержит станцию разгрузки, предназначенную для выгрузки заготовок, на которых технологические процессы на соответствующих рабочих станциях были выполнены. Станция позиционирования, рабочие станции и станция разгрузки расположены по кругу с равным шагом. Таким образом, технологический процесс на станции разгрузки, предназначенный для выгрузки готового изделия, может быть выполнен параллельно с технологическими процессами на станции позиционирования и рабочих станциях.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 12 формулы изобретения дополнительная станция позиционирования расположена между множеством рабочих станций и предназначена для установки и фиксации дополнительной заготовки, отличной от вышеуказанных заготовок. Следовательно, существует возможность установки и фиксации дополнительной заготовки относительно вышеуказанных заготовок и обработки заготовки на последующей рабочей станции.
На станции позиционирования в сварочной установке в соответствии с пунктом 13 формулы изобретения установочный упор перемещается в рабочее положение, затем первый толкающий элемент толкает первую заготовку так, что соприкасающаяся поверхность первой заготовки может быть размещена с прилеганием к установочному упору, и первая установленная заготовка, таким образом, притягивается первым магнитным зажимом. Впоследствии установочный упор отводится в исходное положение, затем второй толкающий элемент толкает вторую заготовку так, что соприкасающаяся поверхность второй заготовки может быть размещена с прилеганием к первой заготовке, и вторая установленная заготовка, таким образом, притягивается вторым магнитным зажимом. Таким образом, первая и вторая заготовки устанавливаются и фиксируются на столе.
Следовательно, поскольку первая и вторая заготовки устанавливаются и фиксируются на столе посредством использования соприкасающейся поверхности первой заготовки в качестве исходного положения, соприкасающиеся поверхности двух заготовок, подлежащих свариванию, могут быть установлены точно относительно стола. Кроме того, когда после этого стол будет перемещаться к рабочей станции, установочный упор уже переместился в исходное положение и не выступает над столом. Кроме того, поскольку две заготовки зафиксированы на столе соответственно посредством первого и второго магнитных зажимов, ни установочный упор, ни магнитные зажимы не мешают процессу сварки.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 14 формулы изобретения сварка встык выполняется на двух заготовках посредством использования лазерного луча, излучаемого лазерной головкой. Сварка лазерным лучом требует, чтобы заготовки были установлены встык друг с другом с очень высокой точностью, но поскольку две заготовки могут быть установлены в заданном положении с высокой точностью посредством использования соприкасающейся поверхности в качестве исходного положения, как указано выше, существует возможность значительного повышения качества лазерной сварки.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 15 формулы изобретения по меньшей мере одна из первой и второй заготовок фиксируется на столе посредством по меньшей мере одного из первого и второго магнитных зажимов. Таким образом, даже в тех случаях, когда по меньшей мере одна из первой и второй заготовок имеет большой размер, заготовки могут быть эффективно зафиксированы на столе магнитными зажимами.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 16 формулы изобретения стол может быть использован также для установки третьей и четвертой заготовок встык друг с другом вместо первой и второй заготовок и для сваривания третьей и четвертой заготовок вместе вдоль их соприкасающихся поверхностей, при этом третья заготовка имеет основную форму, соответствующую форме, представляющей собой зеркальное отображение формы первой заготовки, и четвертая заготовка имеет основную форму, соответствующую форме, представляющей собой зеркальное отображение формы второй заготовки. В частности, за счет выполнения стола с дополнительным установочным упором, дополнительным толкающим элементом и дополнительным магнитным зажимом для установки и фиксации третьей и четвертой заготовок третья и четвертая заготовки могут быть установлены и зафиксированы на столе без необходимости в подготовке отдельного стола исключительно для третьей и четвертой заготовок.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 17 формулы изобретения по меньшей мере часть третьей и четвертой заготовок притягивается по меньшей мере одним из первого и второго магнитных зажимов, предусмотренных на столе, и, кроме того, стол снабжен магнитным зажимом, выполненным с возможностью притягивания по меньшей мере одной из третьей и четвертой заготовок. Следовательно, существует возможность минимизации числа магнитных зажимов, которые должны быть дополнительно предусмотрены для фиксации третьей и четвертой заготовок на столе.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 18 формулы изобретения соприкасающаяся поверхность третьей заготовки размещается с прилеганием к по меньшей мере одному из установочного упора и дополнительного установочного упора, предусмотренных на столе. То есть соприкасающаяся поверхность третьей заготовки может быть размещена с прилеганием к установочному упору, который используется также первой заготовкой, или с прилеганием как к установочному упору, так и к дополнительному установочному упору, или с прилеганием только к дополнительному установочному упору в зависимости от форм первой и второй заготовок, форм третьей и четвертой заготовок и размера стола. Таким образом, существует возможность минимизации числа установочных упоров, которые необходимы для установки третьей заготовки в заданном положении.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 19 формулы изобретения по меньшей мере один из первого толкающего элемента и дополнительного толкающего элемента, предусмотренных на столе, толкает третью заготовку так, что соприкасающаяся поверхность третьей заготовки может быть размещена с прилеганием по меньшей мере к одному из установочного упора и дополнительного установочного упора. То есть толкание третьей заготовки может быть осуществлено посредством толкающего элемента, который используется также первой заготовкой, или посредством как толкающего элемента, так и дополнительного толкающего элемента, или посредством только дополнительного толкающего элемента в зависимости от форм первой и второй заготовок, форм третьей и четвертой заготовок и размера стола. Следовательно, существует возможность минимизации числа толкающих элементов, которые необходимы для толкания первой и третьей заготовок.
В сварочной установке в соответствии с пунктом 20 формулы изобретения по меньшей мере один из второго толкающего элемента и дополнительного толкающего элемента, предусмотренных на столе, толкает четвертую заготовку так, что соприкасающаяся поверхность четвертой заготовки может быть размещена с прилеганием к соприкасающейся поверхности третьей заготовки. То есть толкание четвертой заготовки может быть осуществлено посредством толкающего элемента, который используется также второй заготовкой, или посредством как толкающего элемента, так и дополнительного толкающего элемента, или посредством только дополнительного толкающего элемента в зависимости от форм первой и второй заготовок, форм третьей и четвертой заготовок и размера стола. Следовательно, существует возможность минимизации числа толкающих элементов, которые необходимы для толкания второй и четвертой заготовок.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сверху всей сварочной установки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой сечение сварочной установки, выполненное по линии II-II на фиг.1.
Фиг.3 представляет собой вид сверху стола, показанного на фиг.1.
Фиг.4 представляет собой сечение первой станции позиционирования, выполненное по линии IV-IV на фиг.1.
Фиг.5 представляет собой сечение, иллюстрирующее работу первой станции позиционирования.
Фиг.6 представляет собой сечение первой сварочной станции, выполненное по линии VI-VI на фиг.1.
Фиг.7 представляет собой сечение станции резки, выполненное по линии VII-VII на фиг.1.
Фиг.8 представляет собой сечение второй станции позиционирования, выполненное по линии VIII-VIII на фиг.1.
Фиг.9 представляет собой сечение второй сварочной станции, выполненное по линии IX-IX на фиг.1.
Фиг.10 представляет собой вид сверху стола в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11 представляет собой вид сверху всей сварочной установки в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.12 представляет собой вид сверху всей сварочной установки в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.13 иллюстрирует станцию позиционирования, если смотреть в направлении, указанном стрелкой X на фиг.12.
Фиг.14 представляет собой увеличенный вид установочного упора, показанного на фиг.13.
Фиг.15 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий операцию на станции позиционирования.
Фиг.16 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий следующую операцию на станции позиционирования.
Фиг.17 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий последующую операцию на станции позиционирования.
Фиг.18 иллюстрирует сварочную станцию, если смотреть в направлении, указанном стрелкой XI на фиг.12.
Фиг.19 представляет собой вертикальное сечение стола сварочной установки в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.20 представляет собой вид сверху стола сварочной установки в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.21 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий модификацию стола, показанного на фиг.20.
Вариант осуществления изобретения
Наилучший вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи.
Как показано на фиг.1, сварочная установка содержит первую станцию 2 позиционирования, первую сварочную станцию 4, станцию 6 резки, вторую станцию 8 позиционирования, вторую сварочную станцию 10 и станцию 12 разгрузки. Данные шесть станций 2, 4, 6, 8, 10 и 12 расположены по кругу с равным шагом. Поворотная платформа 18 расположена над станциями и опирается с возможностью поворота на основание 14, при этом подшипники 16 расположены между поворотной платформой 14 и основанием 18.
Шесть столов 20, число которых равно числу станций, расположены на поворотной платформе 18 с шагом, равным шагу, с которым расположены станции. Поворотная платформа 18 может быть повернута посредством непоказанного приводного устройства в направлении, указанном стрелкой 22. В частности, поворотная платформа 18 поворачивается на угол, соответствующий вышеуказанному шагу, за раз, так что столы 20 могут последовательно останавливаться на соответствующих станциях. Поворотная платформа 18 имеет форму тороида с отверстием в ее центре.
Каждый стол 20 выполнен с такой конфигурацией, чтобы он был пригодным для сварки встык, выполняемой для первой заготовки В1 и двух вторых заготовок В2, каждая из которых представляет собой пластинчатую металлическую панель в качестве обрабатываемой детали, а также для сварки встык, выполняемой для вторых заготовок В2 и третьей заготовки В3. Более конкретно, как показано на фиг.3, стол 20 имеет установочные упоры 24, к которым должна прилегать соприкасающаяся поверхность В1а первой заготовки В1, первые толкающие элементы 26, предназначенные для толкания первой заготовки В1 для обеспечения прилегания соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1 к установочным упорам 24, первые направляющие элементы 27, предназначенные для установки первой заготовки В1 в направлении ее ширины, то есть в направлении, перпендикулярном направлению, в котором первые толкающие элементы 26 толкают первую заготовку В1, и магнитные зажимы 28 в качестве первого фиксирующего устройства, предназначенного для фиксации первой заготовки В1 на столе 20.
Кроме того, стол 20 имеет вторые толкающие элементы 30, предназначенные для толкания соответствующих вторых заготовок В2 для обеспечения прилегания соприкасающихся поверхностей В2а вторых заготовок В2 к соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1, зафиксированной на столе 20, вторые направляющие элементы 31, предназначенные для установки вторых заготовок В2 в направлении их ширины, то есть в направлении, перпендикулярном направлению, в котором вторые толкающие элементы 30 толкают вторые заготовки В2, и магнитные зажимы 32 в качестве второго фиксирующего устройства, предназначенного для фиксации вторых заготовок В2 на столе 20.
Кроме того, стол 20 имеет третьи толкающие элементы 34, предназначенные для толкания третьей заготовки В3 для обеспечения прилегания соприкасающейся поверхности В3а третьей заготовки В3 к соприкасающимся поверхностям В2а соответствующих вторых заготовок В2, зафиксированных на столе 20, третьи направляющие элементы 35, предназначенные для установки третьей заготовки В3 в направлении ее ширины, то есть в направлении, перпендикулярном направлению, в котором третьи толкающие элементы 34 толкают третью заготовку В3, и магнитные зажимы 36 в качестве третьего фиксирующего устройства, предназначенного для фиксации третьей заготовки В3 на столе 20.
Каждый установочный упор 24 опирается на направляющую 38 стола 20 так, что установочный упор 24 может перемещаться между рабочим положением, показанным на фиг.5, в котором установочный упор 24 выступает от верхней поверхности стола 20 для того, чтобы первая заготовка В1 могла упираться в него, и исходным положением, показанным на фиг.4 и 6-9, в котором установочный упор 24 опущен ниже верхней поверхности стола 20. Обычно установочный упор 24 размещается в исходном положении, показанном на фиг.4, под действием его собственного веса или под действием усилия, создаваемого непоказанной пружиной.
Каждый из первых толкающих элементов 26 опирается на направляющую 40 стола 20 для толкания первой заготовки В1 на столе 20 и имеет входящую в контактное взаимодействие часть 26А, выступающую вниз от стола 20.
Каждый из вторых толкающих элементов 30 опирается на направляющую 42 для толкания соответствующей второй заготовки В2 на столе 20 и имеет входящую в контактное взаимодействие часть 30А, выступающую вниз от стола 20. Кроме того, каждый второй толкающий элемент 30 опирается на вертикальную направляющую 44, которая, в свою очередь, опирается на направляющую 42, так что второй толкающий элемент 30 может перемещаться между рабочим положением, в котором второй толкающий элемент 30 выступает над столом 20, как показано на фиг.5, и исходным положением, в котором второй толкающий элемент 30 опущен ниже верхней поверхности стола 20, как показано на фиг.4. Обычно второй толкающий элемент 30 размещается в исходном положении под действием его собственного веса или под действием усилия, создаваемого непоказанной пружиной.
Каждый из третьих толкающих элементов 34 опирается на направляющую 46 для толкания третьей заготовки В3 на столе 20 и имеет входящую в контактное взаимодействие часть 30А, выступающую вниз от стола 20. Первые толкающие элементы 26, вторые толкающие элементы 30 и третьи толкающие элементы 34 поджимаются непоказанными пружинами, расположенными между столом 20 и соответствующими толкающими элементами 26, 30 и 34 для возврата в соответствующие заданные положения относительно направляющих 40, 42 и 46.
Каждый из первых, вторых и третьих направляющих элементов 27, 31 и 35 может перемещаться между рабочим положением, в котором направляющие элементы 27, 31 и 35 находятся в контакте соответственно с первой, вторыми и третьей заготовками В1, В2 и В3, и нерабочим положением, в котором направляющие элементы 27, 31 и 35 перемещены назад из рабочего положения. Направляющие элементы 27, 31 и 35, а также толкающие элементы 26, 30 и 34 перемещаются посредством соответствующих непоказанных приводных механизмов, которые предусмотрены на первой и второй станциях 2 и 8 позиционирования.
Магнитные зажимы 28, 32 и 36 расположены по существу вровень с верхней поверхностью стола 20 и создают магнитную силу для притягивания нижних поверхностей соответственно первой, вторых и третьей заготовок В1, В2 и В3, в результате чего обеспечивается фиксация заготовок В1, В2 и В3 на столе 20. Каждый из магнитных зажимов 28, 32 и 36 снабжен обычным постоянным магнитом, магнитом, полярности которого являются обратимыми, и катушкой для изменения полярностей магнита на противоположные. За счет подачи питания на катушку можно переключать режимы работы магнита между режимом, в котором магнитная сила будет создаваться на поверхности магнитного зажима, и режимом, в котором магнитная сила будет отсутствовать на поверхности магнитного зажима. Для обеспечения переключения режима работы магнитных зажимов 28, 32 и 36 на первой и второй станциях 2 и 8 позиционирования и на станции 12 разгрузки необходимо, чтобы электрический ток подавался к катушкам, взаимодействующим с соответствующими магнитными зажимами. Для этого станции 2, 8 и 12 снабжены непоказанными блоками питания бесконтактного типа, предназначенными для подачи регулируемых токов к магнитным зажимам 28, 32 и 36 на столе 20.
Каждый стол 20 точно фиксируется в заданном положении на поворотной платформе 18 посредством установочных штифтов 50, выступающих от поворотной платформы 18.
Как показано на фиг.4 и 5, первая станция 2 позиционирования снабжена основанием 54 станции позиционирования, которое может быть перемещено вверх и вниз посредством подъемных приводных механизмов 52. Основание 54 станции позиционирования снабжено приводным механизмом 56 для упоров, предназначенным для толкания установочных упоров 24 вверх в их рабочее положение, приводным механизмом 58 для первых толкающих элементов, предназначенным для приведения в действие первых толкающих элементов 26, и приводным механизмом 60 для вторых толкающих элементов, предназначенным для приведения в действие вторых толкающих элементов 30.
Когда основание 54 первой станции 2 позиционирования опущено, как показано на фиг.4, приводной механизм 56 для упоров и приводные механизмы 58 и 60 для первых и вторых толкающих элементов также опущены и не сталкиваются ни с какими окружающими компонентами, даже если стол 20 перемещается вместе с поворотной платформой 18. С другой стороны, когда основание 54 первой станции 2 позиционирования поднято, как показано на фиг.5, установочные упоры 24 могут быть перемещены в их рабочее положение приводным компонентом 56А приводного механизма 56 для упоров. Кроме того, приводные компоненты 58А и 60А приводных механизмов 58 и 60 входят в контактное взаимодействие с соответствующими входящими в контактное взаимодействие частями 26А и 30А толкающих элементов 26 и 30, так что приводные механизмы 58 и 60 будут находиться в состоянии готовности к толканию соответствующих толкающих элементов 26 и 30. Когда основание 54 поднимается, приводной компонент 60А приводного механизма 60 толкает своей верхней поверхностью вторые толкающие элементы 30 вверх так, чтобы они выступали от стола 20, как показано.
Первая сварочная станция 4 снабжена лазерным сварочным устройством 62. Лазерное сварочное устройство 62 включает в себя наружную стойку 64, установленную на сварочной станции 4 и расположенную в радиальном направлении снаружи поворотной платформы 18, внутреннюю стойку 66, установленную в центральном пространстве в радиальном направлении внутри по отношению к поворотной платформе 18, направляющий элемент 68 или направляющую, продолжающийся/продолжающуюся между наружной и внутренней стойками 64 и 66, ползун 70, выполненный с возможностью перемещения вдоль направляющего элемента 68, и лазерную головку 72, опирающуюся на ползун 70 и выполненную с возможностью излучения лазерного луча. Лазерная головка 72 опирается на ползун 70 таким образом, что лазерная головка 72 может перемещаться в вертикальном направлении, а также в направлениях, перпендикулярных направлению перемещения ползуна 70. Непоказанное управляющее устройство управляет позиционированием ползуна 70 относительно направляющего элемента 68 и позиционированием лазерной головки 72 относительно ползуна 70 в соответствии с положением заготовок при сварке.
Станция 6 резки снабжена устройством 74 для лазерной резки. Устройство 74 для лазерной резки, которое аналогично лазерному сварочному устройству 62, описанному выше, включает в себя наружную стойку 76, установленную на станции 6 резки и расположенную в радиальном направлении снаружи поворотной платформы 18, внутреннюю стойку 78, установленную в центральном пространстве в радиальном направлении внутри по отношению к поворотной платформе 18, направляющий элемент 80 или направляющую, продолжающийся/продолжающуюся между наружной и внутренней стойками 76 и 78, ползун 82, выполненный с возможностью перемещения вдоль направляющего элемента 80, и лазерную головку 84, опирающуюся на ползун 82 и выполненную с возможностью излучения лазерного луча. Лазерная головка 84 опирается на ползун 82 таким образом, что лазерная головка 84 может перемещаться в вертикальном направлении, а также в направлениях, перпендикулярных направлению перемещения ползуна 82. Непоказанное управляющее устройство управляет позиционированием ползуна 82 относительно направляющего элемента 80 и позиционированием лазерной головки 84 относительно ползуна 82 в соответствии с положением заготовок при резке.
Задача резки на станции 6 резки состоит в спрямлении соприкасающихся поверхностей B2b вторых заготовок В2, которые были приварены к первой заготовке В1 на первой сварочной станции 4. Существует возможность того, что возникнет «рассогласование» между соприкасающимися поверхностями B2b вторых заготовок В2, приваренных к первой заготовке В1, и заданными расчетными размерами/размерами по чертежу, вызванное погрешностями изготовления первой и вторых заготовок В1 и В2 или погрешностью, возникшей во время сваривания заготовок В1 и В2 вместе. Таким образом, резка выполняется для повышения точности стыкования вторых и третьей заготовок В2 и В3. Если соприкасающиеся поверхности B2b вторых заготовок В2, приваренных к первой заготовке В1, не имеют погрешностей, на станции 6 резки не выполняется по существу никакой резки, несмотря на то, что лазерный луч излучается из лазерной головки 84. То есть резка может быть опущена в зависимости от конкретных обстоятельств.
Как показано на фиг.8, вторая станция 8 позиционирования снабжена основанием 90 станции позиционирования, которое может быть перемещено вверх и вниз посредством подъемных приводных механизмов 88. Основание 90 станции позиционирования снабжено приводным механизмом 92 для третьих толкающих элементов, предназначенным для приведения в действие третьих толкающих элементов 34.
Когда основание 90 второй станции 8 позиционирования опущено, приводной механизм 92 для третьих толкающих элементов также опущен и не сталкивается ни с какими окружающими компонентами, даже если стол 20 перемещается вместе с поворотной платформой 18, как видно на фиг.8. С другой стороны, когда основание 90 второй станции 8 позиционирования поднято, приводной компонент 92А приводного механизма 92 входит в контактное взаимодействие с входящей в контактное взаимодействие частью 34А толкающих элементов 34, так что приводной механизм 92 будет находиться в состоянии готовности к толканию толкающих элементов 34.
Вторая сварочная станция 10 снабжена лазерным сварочным устройством 94. Лазерное сварочное устройство 94, которое по существу идентично по конструкции вышеупомянутому лазерному сварочному устройству 62, включает в себя наружную стойку 96, установленную на сварочной станции 10 и расположенную в радиальном направлении снаружи поворотной платформы 18, внутреннюю стойку 98, установленную в центральном пространстве в радиальном направлении внутри по отношению к поворотной платформе 18, направляющий элемент 100 или направляющую, продолжающийся/продолжающуюся между наружной и внутренней стойками 96 и 98, ползун 102, выполненный с возможностью перемещения вдоль направляющего элемента 100, и лазерную головку 104, опирающуюся на ползун 102 и выполненную с возможностью излучения лазерного луча. Лазерная головка 104 опирается на ползун 102 таким образом, что лазерная головка 104 может перемещаться в вертикальном направлении, а также в направлениях, перпендикулярных направлению перемещения ползуна 102. Непоказанное управляющее устройство управляет позиционированием ползуна 102 относительно направляющего элемента 100 и позиционированием лазерной головки 104 относительно ползуна 102 в соответствии с положением заготовок при сварке.
Если в данном варианте осуществления основание 14 не имеет центрального отверстия, вырезанного в нем, внутренняя стойка 66 сварочного устройства 62, внутренняя стояка 78 устройства 74 для резки и внутренняя стойка 98 сварочного устройства 94 могут быть установлены на основании 14.
Склад 110, где хранятся заготовки В1, В2 и В3, еще не подвергшиеся сварке, и загрузочный робот 112 расположены вблизи первой станции 2 позиционирования. Робот 112 имеет притягивающее устройство 114, прикрепленное к дистальному концу его руки и выполненное с возможностью притягивания заданной заготовки из заготовок В1, В2 и В3 на складе 110 и перемещения притянутой заготовки в заданное место на столе 20, в этом случае расположенном на станции 2 позиционирования. Сварочная установка также снабжена складом 116, где хранятся готовые изделия С, каждое из которых получено посредством сваривания заготовок В1, В2 и В3 вместе, и разгрузочным роботом 118. Робот 118 имеет притягивающее устройство 120, прикрепленное к дистальному концу его руки и выполненное с возможностью притягивания готового изделия С, находящегося на столе 20, в данном случае расположенном на станции 12 разгрузки, и перемещения притянутого готового изделия С в заданное место склада 116.
Далее будет описана работа сварочной установки. Сначала, как показано на фиг.1, загрузочный робот 112 последовательно притягивает заготовки В1, В2 и В3, хранящиеся на складе 110, и перемещает заготовки в соответствующие заданные места загрузки на столе 20, в этом случае расположенном на первой станции 2 позиционирования. Необязательно обеспечивать высокую точность положений при загрузке, но данные положения должны гарантировать, что когда необходимо будет точно установить заготовки В1, В2 и В3 в заданные положения, будет обеспечена возможность входа установочных упоров 24, толкающих элементов 26, 30 и 40 или направляющих элементов 27, 31 и 35 в контакт с соответствующими заготовками В1, В2 и В3.
На первой станции 2 позиционирования основание 54 поднимается посредством подъемных приводных механизмов 52, как показано на фиг.5, и затем установочные упоры 24 перемещаются посредством приводного механизма 46 для упоров в их рабочее положение, в котором установочные упоры 24 выступают от стола 20. После того как установочные упоры 24 будут перемещены в их рабочее положение при поднятом основании 54, заготовки В1, В2 и В3 могут быть загружены на стол 20. Впоследствии первые толкающие элементы 26, приводимые в действие приводным механизмом 58 для первых толкающих элементов, толкают первую заготовку В1 так, чтобы соприкасающаяся поверхность В1а первой заготовки В1 могла прилегать к установочным упорам 24. Одновременно первая заготовка В1 устанавливается в заданное положение в направлении ширины посредством первых направляющих элементов 27, приводимых в действие непоказанными приводными механизмами, после чего установка первой заготовки В1 в заданное положение будет завершена. Затем первая заготовка В1 фиксируется на столе 20 магнитными зажимами 28.
После этого установочные упоры 24 опускаются посредством приводного механизма 56 из положения, показанного на фиг.5, для размещения их ниже верхней поверхности стола 20. Впоследствии вторые толкающие элементы 30, приводимые в действие приводным механизмом 60 для вторых толкающих элементов, толкают вторые заготовки В2 так, чтобы соприкасающиеся поверхности В2а вторых заготовок В2 могли прилегать к соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1, а также вторые заготовки В2 устанавливаются в направлении ширины посредством вторых направляющих элементов 31, приводимых в действие непоказанными приводными механизмами, после чего установка вторых заготовок В2 будет завершена. Затем вторые заготовки В2 фиксируются на столе 20 магнитными зажимами 32.
Когда вышеуказанный технологический процесс на первой станции 2 позиционирования будет завершен, поворотная платформа 18 поворачивается на угол, соответствующий вышеупомянутому шагу, и процесс сварки выполняется на первой сварочной станции 4. На первой сварочной станции 4 лазерный луч излучается из лазерной головки 72 на стыковое соединение первой и вторых заготовок В1 и В2, зафиксированных на столе 20, как показано на фиг.6, для приваривания заготовок В1 и В2 друг к другу. Первая и вторые заготовки В1 и В2, приваренные таким образом друг к другу, названы в данном описании узлом из заготовок.
По завершении технологического процесса на первой сварочной станции 4 поворотная платформа 18 поворачивается на угол, соответствующий вышеупомянутому шагу, и процесс резки выполняется на станции 6 резки. На станции 6 резки лазерный луч излучается из лазерной головки 84, как показано на фиг.7, и перемещается вдоль соприкасающихся поверхностей B2b вторых заготовок В2, приваренных к первой заготовке В1, для «выпрямления» соприкасающихся поверхностей B2b так, чтобы они имели заданную форму.
Когда процесс резки на станции 6 резки будет завершен, поворотная платформа 18 поворачивается на угол, соответствующий вышеупомянутому шагу, и процесс установки выполняется на второй станции 8 позиционирования. На второй станции 8 позиционирования основание 90 поднимается посредством подъемных приводных механизмов 88, как показано на фиг.8, и затем третьи толкающие элементы 34, приводимые в действие приводным механизмом 92 для третьих толкающих элементов, толкают третью заготовку В3 так, чтобы соприкасающаяся поверхность В3а третьей заготовки В3 могла прилегать к соприкасающимся поверхностям B2b вторых заготовок В2. Одновременно третья заготовка В3 устанавливается в направлении ширины посредством третьих направляющих элементов 35, приводимых в действие непоказанными приводными механизмами, после чего установка третьей заготовки В3 будет завершена. Затем третья заготовка В3 фиксируется на столе 20 магнитными зажимами 36. Узел из заготовок и третья заготовка В3, установленная таким образом в данном положении относительно узла из заготовок, образуют агрегат из заготовок.
После завершения процесса установки на второй станции 8 позиционирования поворотная платформа 18 поворачивается на угол, соответствующий вышеупомянутому шагу, и процесс сварки выполняется на второй сварочной станции 10. На второй сварочной станции 10 лазерный луч излучается из лазерной головки 104 на стыковые соединения между вторыми заготовками В2 и третьей заготовкой В3, как показано на фиг.9, для сваривания заготовок В2 и В3 вместе. Это обеспечивает завершение сварки встык заготовок В1, В2 и В3.
Когда процесс сварки на второй сварочной станции 10 будет завершен, поворотная платформа 18 поворачивается на угол, соответствующий вышеупомянутому шагу, и процесс разгрузки выполняется на станции 12 разгрузки. На станции 12 разгрузки заготовки В1, В2 и В3 освобождаются от воздействия фиксирующего усилия, действующего со стороны магнитных зажимов 28, 32 и 36. Затем, как показано на фиг.1, разгрузочный робот 118 притягивает готовое изделие С, на котором была выполнена сварка встык, и перемещает изделие С на склад 116 для готовых изделий.
Как описано выше, сварочная установка по данному варианту осуществления снабжена шестью столами 20, число которых равно числу станций. На станцию 2 загрузки последовательно загружаются новые заготовки В1, В2 и В3, и готовые изделия С выгружаются одно за другим со станции 12 разгрузки. Таким образом, сварочная установка выполнена с такой конфигурацией, что соответствующие технологические процессы выполняются на станциях 2, 4, 6, 8, 10 и 12 одновременно.
Предпочтительные эффекты сварочной установки будут описаны ниже. Как описано выше, на первой станции 2 позиционирования в сварочной установке первая и вторые заготовки В1 и В2 фиксируются в заданном положении на столе 20, затем на первой сварочной станции 4 первая и вторые заготовки В1 и В2 привариваются друг к другу, и на станции 6 резки соприкасающиеся поверхности B2b вторых заготовок В2, к которым должна прилегать третья заготовка В, подвергаются резке до заданной формы. Соответственно, на второй станции 8 позиционирования вторые и третья заготовки В2 и В3 могут быть установлены с высокой точностью встык друг с другом, несмотря на размерные погрешности первой и вторых заготовок В1 и В2 или погрешности, вызванные сваркой встык первой и вторых заготовок В1 и В2. Следовательно, на последующей второй сварочной станции 10 удовлетворительная сварка встык может быть выполнена на вторых и третьей заготовках В2 и В3, так что качество сварки повышается.
Станции 2, 4, 6, 8, 10 и 12 расположены в определенном порядке, и все станции обеспечиваются соответствующими столами 20. Кроме того, множество технологических процессов выполняется параллельно на соответствующих станциях, и когда технологические процессы на соответствующих станциях будут завершены, все столы 20 перемещаются к соответствующим им, следующим станциям. Это обеспечивает сокращение времени цикла обработки обрабатываемых деталей, а именно заготовок. Кроме того, стол 20, с которого готовое изделие было выгружено на станции 12 разгрузки, возвращается снова на первую станцию 2 позиционирования. Таким образом, отдельные столы 20 циркулируют между станциями, в результате чего число требуемых столов может быть минимизировано.
Кроме того, сварочная установка выполнена с такой конфигурацией, что на шести станциях 2, 4, 6, 8, 10 и 12 соответствующие технологические процессы выполняются одновременно, в результате чего цикл обработки может быть сокращен. Кроме того, поскольку станции расположены по кругу, отсутствует необходимость в выполнении длинной линии возврата, предназначенной для возврата стола 20 от последней станции 12 к первой станции 2. Столы 20 расположены на поворотной платформе 18 с таким же шагом, что и шаг станций, и когда технологические процессы на соответствующих станциях будут завершены, поворотная платформа 18 поворачивается на угол, соответствующий шагу, в результате чего столы 20 перемещаются к соответствующим им, следующим станциям. Следовательно, транспортное устройство, предназначенное для перемещения отдельных столов 20, а также система управления подобным перемещением могут быть значительно упрощены.
Кроме того, поворотная платформа 18 выполнена с формой, подобной тороиду, и направляющие элементы 68, 80 и 104, служащие опорой для лазерных головок 72, 84 и 104, опираются на обоих концах соответственно на наружные стойки 64, 76 и 96 и внутренние стойки 66, 78 и 98 для обеспечения перемещения лазерных головок 72, 84 и 104 от края до края стола 20 для сварки или резки заготовок. Поскольку каждый из направляющих элементов 68, 80 и 104 может надежно опираться на обоих концах, лазерные головки 72, 84 и 104, опирающиеся на данные направляющие элементы с возможностью перемещения, могут точно следовать по заданной для них траектории без отклонения, вызывающего нестабильность. Несмотря на то, что три станции 4, 6 и 10 оснащены соответственно сварочным устройством 62, устройством 74 для резки и сварочным устройством 94, направляющие элементы 68, 80 и 104 не сталкиваются друг с другом, в результате чего значительно повышается гибкость размещения сварочных устройств и устройства для резки. С учетом гибкости расположения в том случае, когда поворотная платформа 18 не выполнена с формой, подобной тороиду, и имеет круглую форму без центрального отверстия в ней, достаточная механическая прочность может быть обеспечена, если направляющие элементы сварочных устройств и устройств для резки будут выполнены с такой конфигурацией, что они будут продолжаться через всю поворотную платформу 18. Однако в данном случае возникает проблема, связанная с тем, что направляющие элементы сталкиваются друг с другом.
Сварочная установка по данному варианту осуществления требует шести столов 20, но каждый стол 20 должен быть снабжен только установочными упорами 24, толкающими элементами 26, 30 и 34 и направляющими элементами 27, 31 и 35 для установки заготовок В1, В2 и В3. Приводные механизмы 56, 58, 60 и 92, предназначенные для приведения данных элементов в действие, расположены на основаниях 54 и 90 первой и второй станций 2 и 8 позиционирования. Поскольку приводные механизмы необязательно должны быть предусмотрены на каждом столе 20, существует возможность предотвращения увеличения размеров столов 20, а также минимизации числа приводных механизмов, в результате чего общие затраты могут быть уменьшены.
Когда на первой станции 2 позиционирования основание 54 поднимается, приводной компонент 56А приводного механизма 56 для упоров входит в контактное взаимодействие с установочными упорами 24 и обеспечивает подъем установочных упоров 24. Кроме того, приводной компонент 58А приводного механизма 58 для толкающих элементов входит в контактное взаимодействие с входящей в контактное взаимодействие частью 26А первых толкающих элементов 26 и становится готовым к толканию толкающих элементов 26, а приводной компонент 60А приводного механизма 60 для толкающих элементов обеспечивает выступание вторых толкающих элементов 30 над столом 20 и входит в контактное взаимодействие с входящей в контактное взаимодействие частью 30А для обеспечения его готовности к толканию толкающих элементов 30. С другой стороны, когда процесс установки в заданное положение на первой станции 2 позиционирования будет завершен, контактное взаимодействие приводного механизма 56 для упоров с установочными упорами 24 и контактное взаимодействие приводных механизмов 58 и 60 для толкающих элементов с соответствующими толкающими элементами 26 и 30 автоматически прекращаются, как только основание 54 опустится. Таким образом, отдельные приводные механизмы могут легко входить в контактное взаимодействие и выходить из контактного взаимодействия с соответствующими элементами.
Аналогичным образом, когда на второй станции 8 позиционирования основание 90 поднимается, приводной компонент 92А приводного механизма 92 для толкающих элементов входит в контактное взаимодействие с входящей в контактное взаимодействие частью 34А третьих толкающих элементов 34 и становится готовым к толканию толкающих элементов 34. Данное контактное взаимодействие приводного механизма 92 для толкающих элементов с толкающими элементами 34 автоматически прекращается, когда основание 90 опускается. В данном случае приводной механизм также может легко входить в контактное взаимодействие и выходить из контактного взаимодействия с соответствующими элементами.
Заготовки В1, В2 и В3 зафиксированы на столе 20 за счет того, что их нижние поверхности притягиваются к магнитным зажимам 28, 32 и 36. Фиксирующие устройства не имеют частей, которые выступают над столом 20, когда заготовки В1, В2 и В3 зафиксированы. Следовательно, можно избежать ситуации, в которой подобные выступающие части мешают процессу сварки или перемещению стола 20.
Первая и вторые заготовки В1 и В2 устанавливаются следующим образом. Сначала обеспечивается прилегание соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1 к установочным упорам 24, находящимся в рабочем положении, для установки первой заготовки В1 в заданном положении, и после фиксации первой заготовки В1 установочные упоры 24 перемещаются в исходное положение. Впоследствии обеспечивается прилегание соприкасающихся поверхностей В2а вторых заготовок В2 к соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1 для установки вторых заготовок В2. Соответственно, соприкасающиеся поверхности В1а и В2а заготовок В1 и В2, подлежащих свариванию вместе, могут быть точно размещены относительно стола 20, и, кроме того, существует возможность предотвращения ситуации, при которой установочные упоры 24 мешают процессу сварки при сваривании заготовок В1 и В2 вместе в зоне их соприкасающихся поверхностей.
Кроме того, соприкасающиеся поверхности вторых заготовок В2, которые были приварены к первой заготовке В1 на первой сварочной станции 4, подвергают резке для «выпрямления» на последующей станции 6 резки. Следовательно, точность стыкового соединения между вторыми и третьей заготовками В2 и В3 может быть повышена, что обеспечивает возможность повышения качества сварки.
В то время как вариант осуществления настоящего изобретения был описан выше, любая подходящая модификация может быть выполнена для него. Например, сварочная установка может быть выполнена с такой конфигурацией, что она будет включать в себя всего пять станций, при этом первая станция 2 позиционирования и станция 12 разгрузки будут объединены в одну станцию. В этом случае одна станция будет использоваться таким образом, что после выгрузки готового изделия С со стола 20 заготовки В1, В2 и В3 будут загружаться на стол 20.
Далее со ссылкой на фиг.10 будет описан другой вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг.10 аналогичные ссылочные позиции используются для обозначения элементов, по существу идентичных соответствующим элементам варианта осуществления, показанного на фиг.1-9, и подробное описание подобных элементов опущено. В данном варианте осуществления стол 20А используется вместо стола 20. Стол 20А предназначен для процесса сварки, в котором первая заготовка В1, имеющая Г-образную форму, и вторая заготовка В2 привариваются друг к другу, а затем третья заготовка В3 приваривается к первой и второй заготовкам В1 и В2. Более конкретно, Г-образная первая заготовка В1 устанавливается на столе 20А по фиг.10 посредством установочных упоров 24, первых толкающих элементов 26 и направляющих элементов 27 и затем фиксируется первыми магнитными зажимами 28. Вторая заготовка В2 устанавливается относительно первой заготовки В1 посредством второго толкающего элемента 30 и направляющих элементов 31 и затем фиксируется вторыми магнитными зажимами 32. Третья заготовка В3 устанавливается относительно первой и второй заготовок В1 и В2, приваренных друг к другу, посредством третьих толкающих элементов 34 и направляющих элементов 35 и затем фиксируется третьими магнитными зажимами 36.
Таким образом, вариант осуществления, показанный на фиг.10, отличается от варианта осуществления, показанного на фиг.1-9, тем, что третья заготовка В3 приваривается также к первой заготовке В1. Однако с той точки зрения, что вышеупомянутый узел из заготовок и третья заготовка В3 привариваются друг к другу, вариант осуществления, показанный на фиг.10, по существу идентичен варианту осуществления, показанному на фиг.1-9, поскольку узел из заготовок образован из первой и второй заготовок В1 и В2, и приваривание третьей заготовки В3 к узлу из заготовок означает приваривание третьей заготовки В3 к первой заготовке В1, или ко второй заготовке В2, или к обеим заготовкам.
В данном варианте осуществления вторая заготовка В2 приваривается к первой заготовке В1 на первой сварочной станции 4. На станции 6 резки не только соприкасающаяся поверхность B2b второй заготовки В2, но и соприкасающаяся поверхность B1b первой заготовки В1, к которым должна прилегать соприкасающаяся поверхность В3а третьей заготовки В3, подвергаются резке до заданной формы посредством устройства 74 для резки. После этого на второй станции 8 позиционирования третья заготовка В3 устанавливается относительно первой и второй заготовок В1 и В2. На второй сварочной станции 10 третья заготовка В3 приваривается к первой и второй заготовкам В1 и В2.
Следовательно, данный вариант осуществления может обеспечить предпочтительные эффекты, по существу идентичные эффектам, достигаемым посредством варианта осуществления, показанного на фиг.1-9.
На фиг.11 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг.11 аналогичные ссылочные позиции используются для обозначения элементов, по существу идентичных соответствующим элементам вариантов осуществления, показанных на фиг.1-10, и подробное описание подобных элементов опущено. Данный вариант осуществления отличается от вариантов осуществления, показанных на фиг.1-10, тем, что станции 2, 4, 6, 8, 10 и 12 расположены по прямой линии. В частности, как показано на фиг.11, направляющие рельсы 122 уложены так, что они проходят через станции 2, 4, 6, 8, 10 и 12 так, что каждый стол 20В может последовательно перемещаться от одной станции к другой. Стол 20В, который в основном идентичен по конструкции столу 20, имеет непоказанные колеса для перемещения стола 20В вдоль направляющих рельсов 122.
Склад 100 и загрузочный робот 112 расположены вблизи первой станции 2 позиционирования, и склад 116 для готовых изделий и робот 118 расположены вблизи станции 12 разгрузки. Кроме того, направляющие рельсы 124 расположены так, что они проходят от некоторого места с одной стороны станции 12 разгрузки до некоторого места с той же стороны первой станции 2 позиционирования. Стол 20В, с которого готовое изделие было выгружено на станции 12 разгрузки, перемещается на направляющие рельсы 124 с указанной стороны станции 12 разгрузки посредством непоказанного транспортера или тому подобного и затем перемещается вдоль направляющих рельсов 124 до положения 126 готовности с той же стороны первой станции 2 позиционирования.
Стол 20В, находящийся в положении 126 готовности, снова перемещается на первую станцию 2 позиционирования посредством непоказанного транспортера или тому подобного.
Данный вариант осуществления также может обеспечить предпочтительные эффекты, по существу идентичные тем эффектам, которые достигаются посредством варианта осуществления, показанного на фиг.1-9. Однако каждый из столов 20В должен быть снабжен транспортным устройством, предназначенным для перемещения стола 20В от одной станции до следующей станции, а также управляющим устройством для транспортного устройства. Кроме того, длинные направляющие рельсы 124 должны быть уложены рядом с выровненными по одной линии станциями для возврата стола 20В от станции 12 разгрузки к первой станции 2 позиционирования, в результате чего требуется место для размещения направляющих рельсов 124.
В данном варианте осуществления может быть предусмотрен один дополнительный стол 20В с тем, чтобы во время выполнения технологических процессов на соответствующих станциях один из столов 20В мог быть в резерве в положении126 готовности.
Далее будет описана сварочная установка в соответствии с дополнительным вариантом осуществления.
Как показано на фиг.12, сварочная установка по данному варианту осуществления содержит станцию 502 позиционирования, рабочую или сварочную станцию 504 и станцию 506 разгрузки, соединенные друг с другом направляющими рельсами 510. Каждый стол 508, на котором фиксируются заготовки, выполнен с возможностью последовательно перемещаться на станции 502, 504 и 506 по порядку. Направляющие рельсы 512 уложены так, чтобы они проходили от некоторого места с одной стороны станции 506 разгрузки до некоторого места с той же стороны станции 502 позиционирования. Стол 508, с которого готовое изделие было выгружено на станции 506 разгрузки, перемещается на направляющие рельсы 512 с указанной стороны станции 506 разгрузки посредством непоказанного транспортера или тому подобного и затем перемещается дальше по направляющим рельсам 512 к положению 514 готовности с той же стороны станции 502 позиционирования. Стол 508, находящийся в положении готовности, снова перемещается на станцию 502 загрузки посредством непоказанного транспортера или тому подобного. Каждый стол 508 снабжен колесами W для качения по направляющим рельсам 510 и 512. Сварочная установка по данному варианту осуществления снабжена всего четырьмя столами 508 с идентичными техническими характеристиками.
Каждый стол 508 имеет конструкцию, почти идентичную конструкции вышеупомянутого стола 20. Таким образом, нижеприведенное описание будет сфокусировано на различиях и деталях определенных элементов, хотя возможно, что некоторая часть разъяснений уже была сделана. Стол 508 выполнен с такой конфигурацией, чтобы он подходил для сварки встык первой и второй заготовок В1 и В2. Первая заготовка В1 имеет толщину, которая больше толщины второй заготовки В2.
Каждый из первых толкающих элементов 26, которые входят в контакт с первой заготовкой В1, имеет конструкцию, подобную показанной на фиг.14, так что контактный элемент 26С, опирающийся на пружину 26В, входит в контакт с заготовкой В1. Подобно первым толкающим элементам 26, каждый из вторых толкающих элементов 30, которые входят в контакт со второй заготовкой В2, имеет такую конструкцию, что контактный элемент, опирающийся на пружину, входит в контакт с заготовкой В2. Как показано на фиг.13, первые и вторые толкающие элементы 26 и 30 поджимаются соответствующими пружинами 534 и 536, расположенными между столом 508 и соответствующими толкающими элементами, для возврата в их исходное положение.
Каждый стол 508 имеет цилиндрические входящие в контактное взаимодействие элементы 540, прикрепленные к его нижней поверхности. Входящие в контактное взаимодействие элементы 540 имеют соответствующие отверстия 538, направленные вниз.
Основание 54, с другой стороны, имеет входящие в контактное взаимодействие элементы 552, образованные на нем. Каждый из входящих в контактное взаимодействие элементов 552 имеет часть с формой усеченного конуса, направленную вверх и выполненную с возможностью введения в отверстие 538 соответствующей входящей в контактное взаимодействие части 540, прикрепленной к столу 508.
Когда основание 54 станции 502 позиционирования опущено, как показано на фиг.13, приводной механизм 56 для упоров, приводные механизмы 58 и 60 для первых и вторых толкающих элементов и входящие в контактное взаимодействие элементы 552 не сталкиваются ни с какими окружающими компонентами, даже если стол 508 перемещается вдоль направляющих рельсов 510. С другой стороны, когда основание 54 станции 502 позиционирования поднято, как показано на фиг.15, имеющие форму усеченного конуса части входящих в контактное взаимодействие элементов 552 входят во взаимодействие с отверстиями 538 соответствующих входящих в контактное взаимодействие элементов 540, в результате чего горизонтальное положение стола 508 относительно основания 54 корректируется до нормального положения.
Как показано на фиг.12, рабочая станция 504 снабжена лазерным сварочным устройством 560. Лазерное сварочное устройство 560 включает в себя две направляющие 562, проходящие рядом с соответствующими противоположными сторонами рабочей станции 506 параллельно направляющим рельсам 510, две стойки 564, направляемые посредством соответствующих направляющих 562, направляющую 566, соединяющую две стойки 564 и проходящую перпендикулярно направляющим 562, ползун 568, направляемый посредством направляющей 566, и сварочную головку 570, опирающуюся на ползун 568 и выполненную с возможностью излучения лазерного луча. Непоказанное управляющее устройство управляет позиционированием стоек 564 относительно направляющих 562 и позиционированием ползуна 568 относительно направляющей 566 в соответствии с положением при сварке. Таким образом, сварочная головка 570 может перемещаться вдоль стыкового соединения заготовок В1 и В2, как описано ниже.
Кроме того, как показано на фиг.18, рабочая станция 504 снабжена основанием 574 рабочей станции, которое может перемещаться вверх и вниз посредством подъемных приводных механизмов 572. Основание 574 имеет входящие в контактное взаимодействие элементы 576, выступающие от него. Каждый входящий в контактное взаимодействие элемент 576 имеет часть с формой усеченного конуса, направленную вверх и выполненную с возможностью введения в отверстие 538 соответствующего входящего в контактное взаимодействие элемента 540, прикрепленного к столу 508, и часть с большим диаметром, расположенную ближе к основанию, чем часть с формой усеченного конуса, и имеющую больший диаметр, чем отверстие 538. Когда основание 574 поднято посредством подъемных приводных механизмов 572, как показано на фиг.18, имеющие форму усеченного конуса части входящих в контактное взаимодействие элементов 576 сначала входят во взаимодействие с отверстиями 538 соответствующих входящих в контактное взаимодействие элементов стола 508, так что горизонтальное положение стола 508 относительно основания 574 будет скорректировано до нормального положения. Когда основание 574 поднимается дальше посредством подъемных приводных механизмов 572, имеющие большой диаметр части входящих в контактное взаимодействие элементов 576 упираются в края отверстий 538 соответствующих входящих в контактное взаимодействие элементов 540, в результате чего стол 508 может быть поднят вместе с основанием 574.
Далее будет описана работа сварочной установки по данному варианту осуществления. Когда стол 508 перемещается из положения 514 готовности на станцию 502 позиционирования, как показано на фиг.15, сначала основание 54 поднимается посредством подъемных приводных механизмов 52. Таким образом, входящие в контактное взаимодействие элементы 552 входят в контактное взаимодействие с соответствующими входящими в контактное взаимодействие элементами 538 стола 508, так что стол 508 устанавливается в заданном горизонтальном положении относительно станции 502 позиционирования. Когда стол 508 находится в данном состоянии, колеса W находятся в контакте с верхними поверхностями соответствующих направляющих рельсов 510. Впоследствии установочные упоры 24 перемещаются посредством приводного механизма 56 для упоров в их рабочее положение, в котором установочные упоры 24 выступают от стола 508. После этого посредством использования непоказанного загрузочного устройства, такого как робот, первая заготовка В1 размещается на части стола 508 между упорами 24 и первыми толкающими элементами 26, а вторая заготовка В2 размещается на части стола 508 между упорами 24 и вторыми толкающими элементами 30. Размещение заготовок В1 и В2 на столе 508 и перемещение установочных упоров 24 в рабочее положение могут выполняться в обратном порядке.
Впоследствии, как показано на фиг.16, первые толкающие элементы 26, приводимые в действие приводным механизмом 58 для первых толкающих элементов, толкают первую заготовку В1 для обеспечения прилегания соприкасающейся поверхности В1а заготовки В1 к установочным упорам 24, после чего установка первой заготовки В1 завершается. После этого первая заготовка В1 фиксируется на столе 508 магнитным зажимом 28.
Далее, как показано на фиг.17, установочные упоры 24 перемещаются посредством приводного механизма 56 для отвода их от верхней поверхности стола 508. После этого вторые толкающие элементы 30, приводимые в действие приводным механизмом 60 для вторых толкающих элементов, толкают вторую заготовку В2 для обеспечения прилегания соприкасающейся поверхности В2а второй заготовки В2 к соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1, после чего установка второй заготовки В2 завершается. После этого вторая заготовка В2 фиксируется на столе 508 магнитным зажимом 32.
Когда процесс установки в заданное положение на станции 502 позиционирования будет завершен, основание 54 опускается посредством подъемных приводных механизмов 52 для вывода входящих в контактное взаимодействие элементов 552 и 540 из контактного взаимодействия друг с другом, так что стол 508 может быть перемещен со станции 502 позиционирования.
Впоследствии стол 508, имеющий заготовки В1 и В2, зафиксированные на его верхней поверхности, перемещается на рабочую станцию 504 вдоль направляющих рельсов 510 посредством непоказанного транспортного устройства. На рабочей станции 504 основание 574 поднимается посредством подъемных приводных механизмов 572, как показано на фиг.18, для обеспечения входа входящих в контактное взаимодействие элементов 576 в контактное взаимодействие с соответствующими входящими в контактное взаимодействие элементами 538 стола 508, в результате обеспечивается установка стола 508 в горизонтальном положении относительно рабочей станции 504. Когда основание 574 поднимается дальше посредством подъемных приводных механизмов 572, имеющие большой диаметр части входящих в контактное взаимодействие элементов 576 упираются в края отверстий 538 соответствующих входящих в контактное взаимодействие элементов 540, и затем посредством подъема стола 508 вместе с основанием 574 обеспечивается регулирование вертикального зазора между сварочной головкой 570 лазерного сварочного устройства 560 и заготовками В1 и В2 на столе 508.
Затем сварочная головка 570 перемещается так, что лазерный луч, излучаемый из нее, может «следовать» вдоль стыкового соединения заготовок В1 и В2, в результате чего обеспечивается сварка стыкового соединения. Когда сварка будет завершена, притягивающая сила, действующая на заготовки В1 и В2 со стороны магнитных зажимов 28 и 32, снимается.
Когда процесс сварки на рабочей станции 504 будет закончен, основание 574 опускается посредством подъемных приводных механизмов 572, как показано штрихпунктирной линией 574А, для вывода входящих в контактное взаимодействие элементов 576 и 540 из контактного взаимодействия друг с другом, так что стол 508 может быть перемещен от рабочей станции 504.
Впоследствии стол 508, на котором размещены заготовки В1 и В2, приваренные друг к другу (в дальнейшем называются готовым изделием), перемещается вдоль направляющих рельсов 510 на разгрузочную станцию 506 посредством непоказанного транспортного устройства. На станции разгрузки готовое изделие снимается со стола посредством непоказанного разгрузочного устройства, такого как робот. После выгрузки готового изделия стол 508 возвращается в позицию готовности, как указано выше.
Как описано выше, сварочная установка по данному варианту осуществления снабжена четырьмя столами 508 и выполнена с такой конфигурацией, что на трех станциях 502, 504 и 506 соответствующие технологические процессы могут выполняться одновременно. То есть сварочная установка выполнена с такой конфигурацией, что загрузка, установка и фиксация заготовок В1 и В2 на станции 502 позиционирования, сварка заготовок В1 и В2 на рабочей станции 504 и выгрузка готового изделия на станции 506 разгрузки выполняются одновременно.
Сварочная установка по данному варианту осуществления имеет следующие предпочтительные эффекты: В данном варианте осуществления сварочная установка выполнена с такой конфигураций, что соответствующие технологические процессы выполняются на трех станциях 502, 504 и 506 одновременно, как указано выше, и, следовательно, цикл обработки может быть сокращен. В данной конфигурации требуются четыре стола, но каждый стол 508 должен быть снабжен только установочными упорами 24, подлежащими размещению в контакте с первой заготовкой В1, и первыми и вторыми толкающими элементами 26 и 30, предназначенным для толкания соответственно первой и второй заготовок В1 и В2. Приводной механизм 56 для упоров, предназначенный для приведения в действие установочных упоров 24, и приводные механизмы 58 и 60, предназначенные для приведения в действие первых и вторых толкающих элементов 26 и 30, установлены на основании 54 станции 502 позиционирования. Таким образом, поскольку отсутствует необходимость в установке приводных механизмов на каждом столе 508, существует возможность предотвращения увеличения размеров стола 508, а также минимизации числа требуемых приводных механизмов, в результате чего общие затраты могут быть уменьшены.
На станции 504 позиционирования основание 54 поднимается. Данный подъем основания 54 позволяет входящим в контактное взаимодействие элементам 552, предусмотренным на основании 54, входить в контактное взаимодействие с соответствующими входящими в контактное взаимодействие элементами 540 стола 508, что обеспечивает надежную установку стола 508, а также позволяет приводным компонентам 58А и 60А приводных механизмов 58 и 60 для толкающих элементов входить в контактное взаимодействие с входящими в контактное взаимодействие частями 26А и 30А соответствующих толкающих элементов 26 и 30. С другой стороны, когда технологический процесс на станции 504 позиционирования будет завершен, входящие в контактное взаимодействие элементы 552 могут быть выведены из контактного взаимодействия с соответствующими входящими в контактное взаимодействие элементами 540 стола 508, а также контактное взаимодействие приводных механизмов для толкающих элементов с соответствующими толкающими элементами может быть прекращено посредством простого опускания основания 54.
Далее со ссылкой на фиг.19 будет описан дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления, показанном на фиг.12-18, приводной механизм 56 для упоров и приводные механизмы 58 и 60 для первых и вторых толкающих элементов, предназначенные для приведения в действие соответственно установочных упоров 24 и первых и вторых толкающих элементов 26 и 30, предусмотренных на столе 508, расположены все на основании 54 станции 502 позиционирования. С другой стороны, вариант осуществления, показанный на фиг.19, выполнен с такой конфигурацией, что приводные механизмы 56, 58 и 60 также предусмотрены на столе. На фиг.19 аналогичные ссылочные позиции используются для обозначения элементов, по существу идентичных элементам по варианту осуществления, показанному на фиг.12-18.
В данном варианте осуществления используется стол 590 вместо стола 508, используемого в вышеуказанном варианте осуществления. Стол 590, на котором размещены заготовки В1 и В2, имеет конструкцию, в основном идентичную конструкции стола 508 по вышеуказанному варианту осуществления. В частности, стол 590 включает в себя установочные упоры 24, к которым может прилегать соприкасающаяся поверхность В1а первой заготовки В1, первые толкающие элементы 26, предназначенные для толкания первой заготовки В1 так, чтобы соприкасающаяся поверхность В1а первой заготовки В1 могла прилегать к установочным упорам 24, и первый магнитный зажим 28, предназначенный для фиксации первой заготовки В1 на столе 590. Кроме того, стол 590 включает в себя вторые толкающие элементы 30, предназначенные для толкания второй заготовки В2 так, чтобы соприкасающаяся поверхность В2а второй заготовки В2 могла прилегать к соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1, зафиксированной на столе 590, и второй магнитный зажим 32, предназначенный для фиксации второй заготовки В2 на столе 590.
Стол 590 зафиксирован на основании 592, которое имеет колеса W для обеспечения возможности его перемещения по направляющим рельсам 510. Основание 592 имеет конструкцию, в основном идентичную конструкции основания 54 по вышеуказанному варианту осуществления. В частности, основание 592 снабжено приводным механизмом 56 для упоров, предназначенным для толкания установочных упоров 24 вверх в рабочее положение, приводным механизмом 58 для первых толкающих элементов, предназначенным для приведения в действие первых толкающих элементов 26, и приводным механизмом 60 для вторых толкающих элементов, предназначенным для приведения в действие вторых толкающих элементов 30. Приводной компонент 56А приводного механизма 56 для упоров может быть заранее соединен с установочными упорами 24. Аналогичным образом, приводной компонент 58А приводного механизма 58 для толкающих элементов может быть заранее соединен с входящей в контактное взаимодействие частью 26А первых толкающих элементов 26, и приводной компонент 60А приводного механизма 60 для толкающих элементов может быть заранее соединен с входящей в контактное взаимодействие частью 30А вторых толкающих элементов 30.
Поскольку в данном варианте осуществления стол 590 снабжен приводными механизмами 56, 58 и 60, отсутствует необходимость в том, чтобы станция 502 позиционирования была снабжена основанием 54, выполненным с возможностью перемещения в вертикальном направлении. Однако поскольку стол 590 не может быть перемещен в вертикальном направлении на сварочной станции 504, сварочная головка 570 сварочного устройства 560 предпочтительно опирается/закреплена так, что ее вертикальное положение относительно ползуна 568 может быть регулируемым.
Кроме того, в варианте осуществления, показанном на фиг.19, установка выполняется так же, как в варианте осуществления, показанном на фиг.12-18. В частности, на станции 502 позиционирования обеспечивается прилегание соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1 к установочным упорам 24, находящимся в рабочем положении, для установки первой заготовки В1, и после фиксации первой заготовки В1 установочные упоры 24 перемещаются в исходное положение. Впоследствии обеспечивается прилегание соприкасающейся поверхности В2а второй заготовки В2 к соприкасающейся поверхности В1а первой заготовки В1 для установки второй заготовки В2. Таким образом, в данном варианте осуществления соприкасающиеся поверхности В1а и В2а заготовок В1 и В2, подлежащие привариванию друг к другу, также могут быть точно размещены относительно стола 590 на станции 502 позиционирования. Также существует возможность предотвращения ситуации, при которой установочные упоры 24 мешают сварочной операции, когда соприкасающиеся поверхности заготовок В1 и В2 привариваются друг к другу на сварочной станции 504.
Еще один вариант осуществления будет описан далее со ссылкой на фиг.20. В сравнении с вышеприведенными вариантами осуществления стол, используемый в данном варианте осуществления, выполнен с такой конфигурацией, чтобы он был подходящим не только для процесса установки и сварки первой и второй заготовок, но также для технологического процесса, в котором третья и четвертая заготовки, основные формы которых соответствуют формам, представляющим собой зеркальное отображение форм соответственно первой и второй заготовок, стыкуются друг с другом и свариваются вместе по их соприкасающимся поверхностям.
В частности, как показано на фиг.20, стол 600 включает в себя установочные упоры 616, к которым может прилегать соприкасающаяся поверхность С1а первой заготовки С1, первый толкающий элемент 620, предназначенный для толкания первой заготовки С1 так, чтобы соприкасающаяся поверхность С1а первой заготовки С1 могла прилегать к установочным упорам 616, и два первых магнитных зажима 622, предназначенных для фиксации первой заготовки С1 на столе 600. Стол 600 дополнительно включает в себя второй толкающий элемент 624, предназначенный для толкания второй заготовки С2 так, чтобы соприкасающаяся поверхность С2а второй заготовки С2 могла прилегать к соприкасающейся поверхности С1а первой заготовки С1, зафиксированной на столе 600, и два вторых магнитных зажима 626, предназначенных для фиксации второй заготовки С2 на столе 600. Аналогично вышеприведенным вариантам осуществления, показанным на фиг.12-19, установочные упоры и первые и вторые толкающие элементы приводятся в действие соответствующими непоказанными приводными механизмами. Кроме того, стол 600 снабжен направляющими элементами 680, предназначенными для установки первой заготовки С1 в направлении ширины, и направляющими элементами 682, предназначенными для установки второй заготовки С2 в направлении ширины. Направляющие элементы 680 и 682 могут быть перемещены посредством соответствующих непоказанных приводных механизмов между рабочим положением, в котором направляющие элементы 680 и 682 входят в контакт с соответствующими заготовками С1 и С2, и нерабочим положением, в котором направляющие элементы 680 и 682 размещены на расстоянии от соответствующих рабочих положений.
Кроме того, стол 600 выполнен с такой конфигурацией, чтобы он был пригоден для операции стыкования, на которой третья заготовка С3, основная форма которой соответствует форме, представляющей собой зеркальное отображение формы первой заготовки С1, и четвертая заготовка С4, основная форма которой соответствует форме, представляющей собой зеркальное отображение формы второй заготовки С2, стыкуются друг с другом. В частности, стол 600 включает в себя толкающий элемент 628, предназначенный для толкания третьей заготовки С3 так, чтобы соприкасающаяся поверхность С3а третьей заготовки С3 могла прилегать к установочным упорам 616, и магнитный зажим 630, предназначенный для фиксации третьей заготовки С3 на столе 600. Кроме того, стол 600 включает в себя толкающий элемент 632, предназначенный для толкания четвертой заготовки С4 так, чтобы соприкасающаяся поверхность С4а четвертой заготовки С4 могла прилегать к соприкасающейся поверхности С3а третьей заготовки С3, и магнитный зажим 634, предназначенный для фиксации четвертой заготовки С4 на столе 600. Таким образом, третья заготовка С3 фиксируется на столе 600 одним из первых магнитных зажимов 622 и магнитным зажимом 630, а четвертая заготовка С4 фиксируется на столе 600 одним из вторых магнитных зажимов 626 и магнитным зажимом 634. Направляющие элементы 680 и 682 также используются для установки соответственно третьей и четвертой заготовок С3 и С4 в направлении их ширины.
В соответствии с данным вариантом осуществления стол 600 может быть использован для установки и фиксации не только первой и второй заготовок С1 и С2, но и третьей и четвертой заготовок С3 и С4, в результате чего будет отсутствовать необходимость в подготовке отдельного стола исключительно для третьей и четвертой заготовок. Соответственно, затраты времени и труда, необходимые для замены столов сварочной установки, могут быть устранены, что также обеспечивает возможность уменьшения затрат в денежном выражении. В частности, в данном варианте осуществления установочные упоры 616 и направляющие элементы 680 и 682 используются также для установки третьей и четвертой заготовок С3 и С4, и один из первых магнитных зажимов 622 и один из вторых магнитных зажимов 626 используются для фиксации соответственно третьей и четвертой заготовок С3 и С4. Следовательно, существует возможность минимизации числа магнитных зажимов, которые должны быть дополнительно предусмотрены для установки и фиксации третьей и четвертой заготовок С3 и С4.
Нижеизложенное представляет собой дополнительное разъяснение вышеупомянутых основных форм, соответствующих формам, представляющим собой зеркальные отображения. Выражение «основные формы, соответствующие формам, представляющим собой зеркальные отображения» используется в настоящем описании не для обозначения того, что заготовки, основные формы которых соответствуют формам, представляющим собой зеркальное отображение форм других заготовок, являются строго и точно симметричными относительно других заготовок в отношении всех их частей. В случае панелей, образующих стороны кузова механического транспортного средства/автомобиля, например, левая сторона и правая сторона являются идентичными по основной форме, но могут частично отличаться друг от друга вследствие различия по дизайну/конструкции или из-за компонентов, присоединенных только к левой или к правой стороне. Даже в подобных случаях данный вариант осуществления может применяться с равным успехом, как будет очевидно из вышеприведенного разъяснения. В случае автомобильных панелей панели с разной толщиной часто стыкуют друг с другом для сварки, так что сваренные панели будут иметь лицевую открытую сторону и обратную скрытую сторону. По этой причине заготовки С3 и С4 должны быть установлены и зафиксированы на столе 600 при одновременном сохранении их форм, представляющих собой зеркальные отображения, без переворачивания и приварены друг к другу.
Вариант осуществления, показанный на фиг.20, может быть модифицирован разными способами для обеспечения его соответствия формам заготовок. Например, стол может быть модифицирован, как показано на фиг.21. Стол 700 включает в себя установочные упоры 616, к которым должна прилегать соприкасающаяся поверхность D1a первой заготовки D1, первый толкающий элемент 620, предназначенный для толкания первой заготовки D1, два первых магнитных зажима 622, предназначенных для фиксации первой заготовки D1, второй толкающий элемент 624, предназначенный для толкания второй заготовки D2 так, чтобы соприкасающаяся поверхность D2a второй заготовки D2 могла прилегать к соприкасающейся поверхности D1a первой заготовки D1, два вторых магнитных зажима 626, предназначенных для фиксации второй заготовки D2, и направляющие элементы 680 и 682, предназначенные для установки соответственно первой и второй заготовок D1 и D2 в направлении их ширины. Кроме того, для того чтобы третья и четвертая заготовки D3 и D4, основные формы которых соответствуют формам, представляющим собой зеркальное отображение форм соответственно первой и второй заготовок D1 и D2, могли быть установлены и зафиксированы, стол 700 дополнительно включает в себя установочные упоры 636, к которым должна прилегать соприкасающаяся поверхность D3a третьей заготовки D3, толкающий элемент 638, предназначенный для толкания третьей заготовки D3, магнитный зажим 640, предназначенный для фиксации третьей заготовки D3, толкающий элемент 642, предназначенный для толкания четвертой заготовки D4 так, чтобы соприкасающаяся поверхность D4a четвертой заготовки D4 могла прилегать к соприкасающейся поверхности D3a третьей заготовки D3, магнитный зажим 644, предназначенный для фиксации четвертой заготовки D4, и направляющие элементы 646 и 648, предназначенные для установки соответственно третьей и четвертой заготовок D3 и D4 в направлении их ширины. Т.е. два направляющих элемента 680 и 682, которые расположены в центре стола 700, выполнены с такой конфигурацией, чтобы они могли перемещаться вверх из их показанных положений, как видно на чертеже, так что третья и четвертая заготовки D3 и D4 могут быть установлены в направлении их ширины.
Помимо вышеуказанной модификации вариант осуществления может быть модифицирован различными другими способами, например посредством соответствующего размещения толкающих элементов, предназначенных для толкания первой и второй заготовок, и в том случае, если множество толкающих элементов толкают каждую из первой и второй заготовок, использования некоторых из толкающих элементов для толкания также третьей и четвертой заготовок так, чтобы заготовки с разными формами могли быть обработаны соответствующим образом.
Несмотря на то, что разные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше, следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено только вышеприведенными вариантами осуществления. Например, каждый из вышеприведенных вариантов осуществления может быть предусмотрен с элементом или элементами для предотвращения вертикального смещения состыкованных концов заготовок с тем, чтобы в том случае, когда первая и вторая заготовки или третья и четвертая заготовки соединены встык друг с другом посредством толкающих элементов, одна из заготовок не могла заходить на другую по той или иной причине. Кроме того, в вышеприведенных вариантах осуществления после завершения сварки встык первой и второй заготовок еще одна заготовка может быть приварена по меньшей мере к одной из первой и второй заготовок посредством сварки встык.
Перечень ссылочных позиций
2: первая станция позиционирования
4: первая сварочная станция
6: станция резки
8: вторая станция позиционирования
10: вторая сварочная станция
12: станция разгрузки
18: поворотная платформа
20, 20А, 20В: стол
24: установочный упор
26, 30, 34: толкающий элемент
28, 32, 36: магнитный зажим
56: приводной механизм для упоров
58, 60, 92: приводной механизм для толкающих элементов
62, 94: сварочное устройство
72: устройство для резки
502: станция позиционирования
504: рабочая станция
508: стол
540: входящий в контактное взаимодействие элемент
560: сварочное устройство
570: сварочная головка
В1, С1, D1: первая заготовка
В2, С2, D2: вторая заготовка
С3, D3: третья заготовка
С4, D4: четвертая заготовка