鉚釘設置機器的制造方法
【專利說明】
[0001]【背景技術(shù)】和

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]一般而言，本公開涉及鉚釘設置，更具體地，本公開涉及鉚釘設置機器內(nèi)的線性位移檢測。
[0003]已知自動的和機械性移動的鉚釘設置機器。在下列美國專利中公開了使用自沖鉚釘?shù)氖纠詸C器:8，146，240，名稱為“用于形成鉚接的鉚接系統(tǒng)和工藝(Riveting Systemand Process for Forming a Riveted Joint) ”,其于 2012 年 4 月 3 日頒發(fā)給 Mauer 等；7，559，133，名稱為“鉚接系統(tǒng)(Riveting System) ”，其于2009年7月14曰頒發(fā)給Chitty等；以及6，789，309，名稱為“自沖鉚接系統(tǒng)機器人(Self-Piercing Robotic RivetSetting System) ”,其于2004年9月14日頒發(fā)給Kondo。所有這些申請通過引用被并入本申請中。雖然這些在先的專利在該領域中具有顯著進步，但是對于一些更簡單的鉚釘設置情形，并不總是需要它們的復雜的自動控制。例如，由于許多動作被檢測和比較，例如利用測力傳感器檢測力，以及檢測馬達電流和/或電壓，因此這些在先的自動控制系統(tǒng)并不總是如有時針對每個鉚釘設置循環(huán)所期望的那么快。
[0004]在2005年10月4日頒發(fā)給Clew等的名稱為“緊固件插入裝置和方法(FastenerInsert1n Apparatus and Method) ”的美國專利N0.6，951，052 中公開了另一種傳統(tǒng)設備，其通過引用將該申請并入本申請中。值得注意的是，Clew專利的第9欄、第20-25行聲明“維持線性驅(qū)動器的圓柱部分的速度以向鉚釘插入過程傳送預定量的能量而不依賴于位置或力傳感器的本方法消除了那些控制問題”。從而，Clew教導了遠離使用位置傳感器而是使用角速度編碼器，由于這是基于馬達控制的間接測量，因此其增加了不同級別的復雜性，包括與其滑輪、皮帶、軸、柱塞等關(guān)聯(lián)的所有組件容差變化和組件反彈間隔，從而導致了不準確。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種鉚釘設置機器。在另一方面，線性位移傳感器直接感知并檢測鉚釘設置沖頭相對于鉚釘設置機器的端件的位置。另外的方面提供了一種通過可編程控制器使用的用于檢測沖頭和端件的相對位置以在不使用力傳感器、馬達電流/電壓傳感器、或旋轉(zhuǎn)傳感器的情況下確定和監(jiān)控鉚釘設置位置的控制系統(tǒng)和軟件指令。還提供了一種操作鉚釘設置機器的方法。
[0006]本發(fā)明的鉚釘設置機器優(yōu)于傳統(tǒng)設備。例如，在一方面，由于需要更少的復雜的檢測值和計算，所以本發(fā)明的機器、系統(tǒng)和方法允許快得多的鉚釘設置循環(huán)時間。此外，由于使用了直接的線性位移測量，所以本發(fā)明的機器、系統(tǒng)和方法有利地更準確。另一方面有利地將線性位移傳感器毗鄰端件安裝，這通過避免多個組件容差和移動變化改善了直接測量和準確性；這提供了當確定和/或改變鉚釘頭到工件的齊平情況時，相對于被端件夾緊的工件的直接沖頭位置測量。根據(jù)下文結(jié)合附圖的描述和權(quán)利要求書，本發(fā)明另外的優(yōu)點和特征將顯而易見。
【附圖說明】
[0007]圖1表示示出本發(fā)明的鉚釘設置機器的機械式實施例的透視圖；
[0008]圖2表示沿圖1的線2-2截取的示出鉚釘設置機器的剖視圖；
[0009]圖3表示也是沿圖1的線2-2截取的示出在第一位置處的鉚釘設置機器的放大的首丨J視圖;
[0010]圖4表示也是沿圖1的線2-2截取的示出在第二位置處的鉚釘設置機器的放大的首丨J視圖;
[0011]圖5表示示出鉚釘設置機器的手持實施例的剖視圖；
[0012]圖6表示示出在任一實施例的鉚釘設置機器中使用的磁性線性位移傳感器的圖解視圖；
[0013]圖7A-C表示示出任一實施例的鉚釘設置機器所使用的用于在工件中設置自沖鉚釘?shù)倪\動的一系列剖視圖解視圖；
[0014]圖8表示針對在任一實施例的鉚釘設置機器中使用的軟件指令的邏輯流程圖；以及
[0015]圖9表示示出在任一實施例的鉚釘設置機器中使用的替代限位開關(guān)、線性位移傳感器的電氣示意圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1-4描繪了鉚釘設置機器11的第一實施例，其包括殼體13、C型框架15、驅(qū)動器17、可編程控制器19、鉚釘饋送器21和23、以及自動可移動和鉸接式機械手25。C型框架15通過一個或多個線性滑動機構(gòu)27耦合到鉸接式機械手25的一個臂。繼而，C型框架15的一端安裝到殼體13，而C型框架15的相對端保持沖模29。殼體13包括一個或多個外保護罩。
[0017]優(yōu)選地，驅(qū)動器17是用于旋轉(zhuǎn)能量傳動裝置47的一組齒輪41、43和45的馬達。齒輪45的旋轉(zhuǎn)用于通過齒輪45 (也稱為螺母)與主軸49之間的螺紋接口線性地驅(qū)動縱向延伸的主軸49去往或遠離沖模29。此外，接收器桿51耦合到主軸49的前端，其繼而具有耦合到其前端的、也被稱為撞錘的沖桿53。從而，當由電動馬達驅(qū)動器17提供能量時，沖頭53與接收器桿51和主軸49 一起在縱向方向上線性地前進和縮進。在鉚釘設置期間，輕的螺旋壓縮彈簧55和更強勁的螺旋壓縮彈簧57用于使端件61前進以將片狀金屬工件63和65夾在沖模29的上表面。工件63和65優(yōu)選的是鋁合金汽車板，但是或者可以鋼。
[0018]一組單獨饋送的自沖鉚釘81被氣動地從振動碗饋送器21和23推動通過細長的軟管或其他的管線83，以用于在端件61的橫向通道內(nèi)的接收。每一自沖鉚釘81橫向地移動經(jīng)過轉(zhuǎn)動的指狀物87，該指狀物87被壓縮彈簧和彈性緩沖器89偏移以避免每一鉚釘81在其被保持在與沖頭53對齊的饋送位置處之后反轉(zhuǎn)方向，如在圖3的所饋送的鉚釘和縮進的沖頭位置中所觀測到的。連接到控制器19的接近傳感器指示在該饋送位置中是否已經(jīng)接收到鉚釘。此后，在控制器19的非暫態(tài)RAM、ROM或可移動存儲器中存儲的軟件指令93在微處理器中運行以提高電動馬達驅(qū)動器17的通電。因此，沖頭53將鉚釘81的頭部推向工件63和65以及沖模29。
[0019]現(xiàn)在參考圖3、4和6，線性位移傳感器101毗鄰端件61安裝以直接檢測和感知沖頭53相對于端件61的線性位置。利用該單個傳感器101完成了該測量和檢查，無需額外地通過傳統(tǒng)的力檢測負載單元、電動馬達電流和/或電壓傳感器、對遠程設置的傳輸組件的旋轉(zhuǎn)檢測、或甚至加速度檢測來進行檢測。此外，線性位移傳感器101優(yōu)選的是磁性長度傳感器，其中第一傳感器子組件103被安裝到腔內(nèi)或端件61的表面，而第二傳感器子組件105被安裝到腔外或沖頭53的表面。如在本申請中所使用的，“傳感器”或“檢測器”意在包括組件103和105兩者。此外，本申請中所使用的“端件”意在包括橫向接收所饋送的鉚釘、在沖頭前進之前保持鉚釘且將其直接夾在工件的上表面的一個或多個組裝組件。
[0020]更具體地，傳感器組件103優(yōu)選地包括一對磁阻惠斯通橋，通過橫向偏移產(chǎn)生兩個相移信號，其中它們的極條滿足它們的設計極距。此外，傳感器組件105是縱向拉長的磁尺，其具有交替的部分，在交替的部分之間具有相反方向的磁場。沿組件105的滑動組件103 (例如，通過相對于端件前進或縮進沖頭)產(chǎn)生作為它們之間的位置函數(shù)的正弦和余弦輸出信號。理想地，組件105與組件103的邊緣之間的空氣間隙不超過極距的一半。由于傳感器操作原理是基于各向異性磁電阻效應的，所以信號幅度幾乎獨立于磁場強度，且從而空氣間隙的變化對準確性沒有較大的影響。組件103檢測電磁輻射場并從而對均質(zhì)雜散場不敏感。通過使用正弦/余弦解碼器將對精確的位移值存檔。傳感器組件103操作性地向可編程控制器19 (參見圖1)發(fā)送指示沖頭53對端件61的相對線性位置的輸出信號。可以從漢普頓、弗吉尼亞州的測量專業(yè)公司獲得一個這樣的磁長度傳感器組件。還應當明白的是，雖然組件105被示出安裝到?jīng)_頭53且傳感器組件103被示出安裝到端件61，但是根據(jù)在鉚釘設置機器中可用的包裝空間以及連接電路的易使用性，它們可以被相反地安裝。
[0021]可替代的實施例的傳感器組件101使用光學編碼器模塊，該光學編碼器模塊包括安裝到端件61的一部分的單個發(fā)光二極管(LED)、以及固定到端件61的相對的部分的集成的檢測器電路，其中，線性編碼條在發(fā)射器和檢測器之間移動。編碼條從與其線性移動的沖頭的一側(cè)橫向突出。LED發(fā)射的光通過直接設置在LED上的單個透鏡最終形成平行光束。此外，集成的檢測器電路包括多個