Приспособление для сборки велосипедной рамы под сварку

Данная полезная модель относится к сварочному оборудованию и более точно касается сварочной оснастки, а именно - приспособления, используемого для позиционирования и фиксации деталей велосипедных рам под сварку.
Сварка велосипедной рамы является одним из наиболее трудоемких и ответственных процессов в производстве велосипедов. Сварочные работы включают два основных этапа - сборку и скрепление деталей. При этом именно на сборку конструкции приходится большая часть затраченного на операцию сварки времени, поскольку для обеспечения требуемой надежности финальной конструкции необходимо строго соблюдать все требования к выбору, размерам и взаимному расположению свариваемых деталей. Размер зазоров между деталями играет очень важную роль. Если они будут превышать требуемую величину, это существенно скажется на прочности изделия, если же меньше, это может привести к неисправности движимых деталей. Также очень важно обеспечить стыковым соединениям пространство для допустимого смещения элементов.
Известно устройство для фиксации трубчатых конструкций, в частности деталей велосипедных рам, перед сваркой, описанное в патенте SU 1395372, опубл. 07.05.86. Это устройство содержит плоское основание, на котором размещают детали собираемой части велосипедной рамы. Кроме того, на этом же основании установлены средства предварительного базирования, взаимной ориентации и фиксации деталей рамы. К зафиксированным на основании деталям подводят сварочные горелки и производят многоэлементную прихватку деталей. После этого часть рамы с предварительно прихваченными деталями направляют на участок окончательной сварки.
Данное устройство позволяет осуществлять только предварительную прихватку переднего треугольника велосипедной рамы. Устройство не решает задачу сварки целой рамы за одну сборку, что приводит к потребности в дополнительных площадях для незавершенного производства, сопровождается значительными трудозатратами на выполнение последующих операций и межоперационными потерями.
Наиболее близким аналогом является приспособление для сборки велосипедных рам под сварку, раскрытое в патенте CN 104759816, опубл. 08.072015. Данное приспособление включает удлиненное основание, представляющее собой горизонтальную балку с канавкой по всей ее длине и пять опорных стоек, снабженных средствами позиционирования и фиксации, распределенных по длине балки и закрепленных на ней посредством выступов на опорных поверхностях стоек, заведенных в канавку с возможностью перемещения и поджатых к ней в требуемом положении.
Известное приспособление позволяет осуществлять предварительную сборку большей части деталей рамы для конкретной модели велосипеда. Благодаря возможности скольжения выступов стоек относительно канавки обеспечивается некоторая регулируемость положения стоек по длине балки, что делает возможным сборку нескольких размеров рамы выбранной модели. Однако данное приспособление не решает задачу сборки и сварки всех элементов велосипедной рамы за одну сборку, поскольку в нем не предусмотрено крепление для верхнего мостика рамы. Верхние перья сначала свариваются между собой посредством мостика, затем обрабатываются торцы, после чего, сваренный узел устанавливают в приспособление. Это требует дополнительных площадей для незавершенного производства, приводит к увеличению трудозатрат и продолжительности производственного цикла. Кроме того, закрепление фиксирующих опорных стоек на основании с помощью поджатых в канавке выступов не является достаточно надежным и не обеспечивает требуемой точности и однозначного позиционирования стоек друг относительно друга. Также в патенте не раскрыты средства крепления известного приспособления к балке сварочного позиционера, что является существенным для обеспечения высокого качества сварных швов.
В основу полезной модели поставлена задача создать усовершенствованное приспособление для сборки велосипедных рам под сварку, которое позволяло бы осуществлять полный цикл сварки всех деталей велосипедной рамы за одну сборку, без извлечения рамы из приспособления, имело бы средства для удобного и надежного крепления к балке поворотного позиционера, обеспечивало бы высокую точность и однозначность сборки и при этом не требовало бы существенных затрат на изготовление, было бы удобным в эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что в приспособлении для сборки велосипедной рамы под сварку, содержащем основание, установленные на основании последовательно одна за другой опорные стойки со средствами позиционирования и фиксации деталей велосипедной рамы, подлежащих сварке, согласно данной полезной модели основание выполнено в форме удлиненной плиты по существу прямоугольной формы, при этом опорные стойки скреплены с плитой посредством винтов, проходящих через сквозные отверстия, выполненные в опорных стойках, и резьбовые отверстия, выполненные в плите и расположенные попарно вдоль ее продольной оси в заданном с учетом геометрии рамы месте.
Для обеспечения возможности изготовления рамы складной модели велосипеда желательно, чтобы опорные стойки в количестве семи были выполнены в виде стойки фиксации головной трубы, стойки фиксации передней трубы, стойки фиксации замка, стойки фиксации нижней и верхней труб малого треугольника, стойки фиксации каретки, стойки фиксации подседельной трубы и стойки фиксации дропаутов.
Для возможности закрепления приспособления на балке позиционера целесообразно, чтобы плита была выполнена со сквозными отверстиями под установку винтов для присоединения плиты к сварочному позиционеру посредством фигурных гаек.
Целесообразно также, чтобы средства позиционирования и фиксации были выполнены в виде упоров и подвижных прижимов с возможностью обеспечения свободного извлечения сваренной рамы.
Технический результат при использовании предлагаемого приспособления достигается благодаря выполнению его основания в виде плиты с рядом парных резьбовых отверстий и закреплению фиксирующих опорных стоек проходящими через соответствующие сквозные отверстия в стойках, винтами, ввинченными в резьбовые отверстия в плите, что обеспечивает высокоточное и однозначное позиционирование стоек друг относительно друга. Приспособление по существу универсально, т.к. при смене модели свариваемой рамы необходимо лишь при изготовлении плиты изменить геометрию расположения пар крепежных отверстий в соответствии с геометрией новой модели рамы велосипеда.
В дальнейшем полезная модель поясняется описанием конкретных варианов ее осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает приспособление для сборки велосипедных рам под сварку, согласно настоящей полезной модели, вид боку;
фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, вид сверху;
фиг. 3 - то же, что и на фиг. 1, но с деталями велосипедной рамы, изометрия;
фиг. 4 - сварочный пост с двумя позиционерами и сварочным роботом, в рабочем положении, изометрия;
фиг. 5 - местное сечение по А-А на фиг. 4, увеличено.
Приспособление для сборки велосипедных рам, представленное на фиг. 1, 2 и 3 с зафиксированной в нем предназначенной для сварки велосипедной рамой, содержит основание 1 в виде удлиненной плиты по существу прямоугольной формы (в дальнейшем плиты 1), габаритный размер которой в продольном направлении по существу соответствует продольному габаритному размеру велосипедной рамы. В плите 1 вдоль ее продольной оси выполнен ряд парных резьбовых отверстий, расположенных в заранее рассчитанных с учетом геометрии свариваемой рамы местах. Приспособление содержит также по меньшей мере шесть, в описываемом примере семь опорных стоек, установленных по длине плиты 1 последовательно одна за другой - стойку 2 фиксации головной трубы (рулевого стакана), стойку 3 фиксации передней трубы, стойку 4 фиксации замка, стойку 5 фиксации нижней и верхней труб малого треугольника, стойку 6 фиксации каретки, стойку 7 фиксации подседельной трубы и стойку 8 фиксации дропаутов. Опорные стойки 2-8 на своих частях, прилегающих к плите 1, имеют сквозные отверстия, через которые проходят винты 9, посредством которых стойки 2-8 притянуты к плите 1 путем ввинчивания винтов 9 в соответствующие резьбовые отверстия в плите 1. Помимо этого плита 1 оснащена установочными штифтами (на чертежах условно не показаны), закрепленными в теле плиты 1 посадкой с натягом, служащими для обеспечения соосности сквозных отверстий в опорных стойках 2-8 и соответствующих резьбовых отверстий в плите 1.
При этом, благодаря тому, что оси резьбовых отверстий в плите 1 расположены строго в рассчитанных точках, положение стоек 2-8 и расстояние между ними строго и однозначно соответствует заданному положению соответствующих деталей свариваемой рамы.
Кроме того, в плите 1 предусмотрены гладкие сквозные отверстия 10 для проведения соответствующих винтов крепления приспособления к балке позиционера.
Опорные стойки 2-8 оснащены каждая средствами установочного позиционирования и фиксации соответствующих деталей велосипедной рамы.
В частности, стойка 2 фиксации головной трубы (рулевого стакана) выполнена в виде вертикального держателя, несущего скобу 11, на противолежащих концах которой соосно закреплены установочные пальцы 12, 13 неподвижный и подвижный соответственно. Подвижный палец 13 связан с прижимом 14, в качестве которого может быть использован, например, прижим Clamptek СН-36224М.
Стойка 3 фиксации передней трубы выполнена в виде вертикального держателя с закрепленной на его конце пластиной 15, на которой в свою очередь закреплены две опорные призмы 16 и прижим 14 с упорным пальцем 17.
Опорная стойка 4 фиксации замка выполнена в виде установленной перпендикулярно продольной оси плиты 1 скобы, на отогнутых концах которой установлены левый и правый упоры 18, связанные посредством скользящих штырей 19 с соответствующими прижимами 14.
На вертикальной опорной стойке 5 фиксации малого треугольника закреплены одна над другой, две призмы 20, в каждую из которых вмонтирован магнит, и прижим 14 с упорным пальцем 21. Упорные поверхности призм 20 ориентированы под углами, соответствующими требуемому наклону верхней и нижней труб, образующих малый треугольник велосипедной рамы.
Опорная стойка 6 фиксации каретки, также, как и стойка 4, имеет форму скобы, установленной перпендикулярно продольной оси плиты 1, и на ее концах друг напротив друга установлены два упорных пальца 22, связанные с соответствующими прижимами 14 и приспособленные для взаимодействия с торцами каретки.
Стойка 7 фиксации подседельной трубы имеет изогнутую фигурную форму с расположенными один над другим верхним и нижним концами. При этом на нижнем конце жестко закреплен вертикальный палец 23, являющейся опорой для нижнего конца подседельной трубы, на верхнем конце стойки установлен подвижный палец 24, связанный с прижимом 14, приспособленный для взаимодействия с верхним концом подседельной трубы, а от центральной части стойки 7 отходит лапа 25 с полукольцевым захватом на конце для фиксации центральной части подседельной трубы. Кроме того, в верхней отогнутой части стойки 7 укреплен кронштейн 26, несущий узел 27 пивотов, снабженный призматическими опорами 28 для позиционирования левого и правого верхних перьев и упором.29 верхнего мостика, связанным с прижимом 14. К нижней части стойки 7 прикреплен кронштейн 30 с пальцем 31, имеющим выступ для позиционирования нижнего мостика и установочными пальцами 32 для фиксации положения нижних перьев рамы.
Стойка 8 фиксации драпоутов включает в себя скобу 33 установленную перпендикулярно продольной оси плиты на подвижной в продольном направлении пластине 34, связанной с прижимом 14. На поверхности поперечной части скобы 33 имеются две проушины 35, напротив каждой из которых находится установочный палец 36 с бобышкой, связанный с прижимом 14, способным перемещать палец 36 в направлении к соответствующей проушине 35.
На фиг. 4 представлен сварочный пост, на котором установлены два одноосных поворотных позиционера 37 с закрепленными на их балках 38 приспособлениями 39, согласно данной полезной модели, с подготовленными для сварки велосипедными рамами. Между позиционерами 37 находится сварочный робот 40.
Приспособления 39 закреплены на балках 38 позиционеров 37 винтами 41, проходящими через предусмотренные для этого в плите 1 (фиг. 5) каждого приспособления отверстия 10 (фиг. 3) и взаимодействующими с фигурными (Т-образными) гайками 42 (фиг. 5), вставленными в паз 43 балки 38 соответствующего позиционера 37.
Описываемый вариант выполнения приспособления 39 предназначен для осуществления сборки и сварки складной велосипедной рамы, включающей следующие детали и узлы (см. фиг. 3):
головная труба - 44, передняя труба - 45, замок - 46, верхняя трубы - 47, нижняя труба - 48, каретка - 49, подседельная труба - 50, хомут - 51, левое и правое верхние перья - 52, верхний мостик - 53, левое и правое нижние перья - 54, нижний мостик - 55, левый и правый драпоуты - 56.
Сборку велосипедной рамы с использованием приспособления, согласно настоящей полезной модели, представленного на фиг. 1,2, 3, производят следующим образом.
Устанавливают головную трубу 44 на установочный палец 12. Поджимают пальцем 13 с помощью прижима 14. Затем устанавливают переднюю трубу 45, располагая ее на призмах 16 и поджимая к головной трубе 44 установочным пальцем 17 посредством прижима 14. Устанавливают замок 46, подведя посредством прижима 14 упор 18 левый, и затем поджимая упором 18 правым.
После этого устанавливают каретку 49, подведя посредством прижима 14 один установочный палец 22, и поджимая, с использованием прижима 14, другим пальцем 22.
После того, как каретка 49 зафиксирована устанавливают нижнюю трубу 48 на нижнюю призму 16, располагая ее в призме и упирая в зафиксированную каретку 49. Поджатие не требуется, труба 48 фиксируется за счет действия магнита, установленного в призме 16. Затем устанавливают подседельную трубу 50 на палец 23 и поджимают ее верхним пальцем 24 прижима 14, предварительно надев на подседельную трубу 50 хомут 51. После этого устанавливают верхнюю трубу 47 малого треугольника, располагая ее в верхней призме 16 и упирая в зафиксированную уже подседельную трубу 50. установленную трубу 47 поджимают соответствующим прижимом 14.
Далее устанавливают нижний мостик 55 на упор, надев его отверстием на выступ установочного пальца 31. После этого устанавливают левый дропаут 56, прорезью надев его на бобышку установочного пальца 36, и прижав к проушине 35 ходом прижима 14. Аналогичным способом устанавливают правый дропаут 56. На выступ установленного левого дропаута 56 надевают левое нижнее перо 54 и укладывают его на кронштейн между установочными пальцами 32. Таким же образом устанавливают правое нижнее перо 54. После этого соответствующим прижимом 14 подводят скобу 33 вперед до упора концов нижних перьев 54 в боковую поверхность каретки 49.
Левое и правое верхние перья 52 укладывают в призматические опоры 28, надевают их концы на выступы дропаутов 56 и поджимают к подседельной трубе 50 с помощью узла 27 пивотов.
Устанавливают верхний мостик 53 на упор 29 и поджимают его к верхним перьям 52 ходом прижима 14.
После того, как все детали и узлы велосипедной рамы зафиксированы с помощью прижимов 14 в приспособлении 39 (фиг. 4), а само приспособление с помощью винтов 41 надежно закреплено на балке 38 позиционера, на сварочной позиции с использованием робота 40 осуществляют сварку собранных элементов рамы. Благодаря выполнению крепления опорных стоек к основанию посредством расположенных винтов 9 удалось обеспечить высокую точность и однозначность фиксации деталей рамы при многократном использовании приспособления для сварки согласно данному техническому решению. При осуществлении описанного способа сборки рамы обеспечивается образование узлов сварки, в которых зазор между сопрягаемыми поверхностями свариваемых деталей не превышает 1 мм.
В приведенном выше примере осуществления предлагаемой полезной модели приспособление для сварки велосипедной рамы содержит семь опорных стоек, однако, согласно настоящей полезной модели, оно может содержать и шесть опорных стоек, например, в случае, когда рама не включает узла замка, или более, чем семь стоек, когда рама имеет более сложную конфигурацию, т.е. количество опорных стоек и их взаимное позиционирование определяется геометрией подлежащей сварке рамы.
Выполнение основания в форме плиты, скрепляемой с балкой позиционера посредством винтов и Т-образных гаек, расположенных в пазу позиционера, позволяет, с одной стороны, легко и надежно закреплять приспособление с зафиксированными деталями рамы на балке позиционера и осуществлять в процессе сварки вращение собранной рамы для лучшего доступа и более качественной обварки швов без нарушения взаимной ориентации и положения деталей рамы, и, с другой стороны, легко производить оперативную замену приспособления для сварки одной модели на приспособление для сварки рамы другой модели велосипеда.
Благодаря предложенной конструкции опорных стоек и закрепленных на них упоров и подвижных средств прижима деталей, для извлечения сваренной рамы из приспособления не требуется осуществлять демонтаж каких-либо частей самого приспособления, необходимо лишь освободить все прижимы 14 и отвести назад в исходное положение скобу 33 дропаутов и рама легко может быть извлечена.
После извлечения сваренной рамы приспособление полностью готово для сборки и фиксации деталей следующей рамы.