CN103567916A - 用于将标记透镜精确定位到外边框的弹性管对准系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将标记透镜精确定位到外边框的弹性管对准系统。用于利用弹性平均原理将标记透镜配合到外边框的弹性管对准系统。多个几何分开的弹性管(阳型)对准特征被设置在标记透镜的第一侧上,而多个一一对应的小孔(阴型)对准特征被提供在外边框内。在配合期间,每个弹性管和其相应的小孔提供了弹性变形,该弹性变形平均来说精确地对准了标记透镜和外边框。

Description

用于将标记透镜精确定位到外边框的弹性管对准系统

[0001] 相关申请的交叉引用

本专利申请是2011年7月21日提交的美国专利申请13/187675的部分继续专利申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及用于在配合操作期间对准部件的位置特征。更具体地,本发明涉及标记透镜的多个互相间隔开的弹性管对准特征,这些对准特征在被配合到外边框的接收小孔对准特征时平均弹性变形,从而由此在配合操作过程中精确地对准第一和第二部件。

背景技术

[0003] 当前,在制造过程中要被配合在一起的部件通过2位和/或4位阳型对准特征相对于彼此相互定位,该特征通常是直立的凸台,并且被接收在对应的阴型对准特征中,通常是孔或狭槽形式的小孔。在阳型对准特征和它们的相应的阴型对准特征之间存在间隙,该间隙是预定的以匹配阳型和阴型对准特征由于制造(或建造)变化而产生的预期的大小和位置变化公差。由于该间隙,会在配合的第一和第二部件之间出现显著的位置变化,这是出现在它们之间的不可取的大且变化的缺口以及其它方式的较差配合的原因之一。

[0004] 根据用于在标记透镜和外边框被相互配合时将标记透镜对准到外边框的现有技术定位形态,标记透镜被定位在外边框的穴内。穴侧壁被构造成尺寸相对于标记透镜的周长来说更大,使得在它们之间的每一处都有间距。提供在穴侧壁和对应的标记透镜的周长之间的这种间隙是为了容纳在这两个部件之间的在它们被配合到彼此时的制造变化。问题是,在标记透镜和穴之间的这种间隙允许在标记透镜和外边框之间的位置变化,并且在标记透镜被附接到外边框之后,例如通过两侧胶带或标记粘合剂,对准的任何不适合都可使该配合不为A级最后精细加工所接受。

[0005] 因此,本领域一直需要以某种方式提供用于部件的配合的对准形态,尤其是标记透镜相对于外边框的对准,其中当配合被完成时,在它们之间没有游隙并且对准是精确的。

发明内容

[0006] 本发明是用于两个部件的精确配合的弹性管对准系统,尤其用于标记透镜相对于外边框的配合,其中当配合完成时,在阳型和阴型对准特征之间没有浮动(或游隙),从而提供了带有硬挺位置约束的精确对准。

[0007] 根据本发明的弹性管对准系统以如在2011年7月21日提交的、名称为“ElasticTube Alignment System for Precisely Locating Components,,、发明人为 Steven E.Morris且转让给本申请的受让人的美国专利申请13/187,675中讨论的弹性平均原理工作,该文献的公开内容通过引用全部并入本文。

[0008] 多个几何地分开的弹性管(阳型)对准特征被设置在第一部件、标记透镜上,而多个一一对应的小孔(阴型)对准特征被提供在第二部件、外边框上,其中弹性管对准特征具有的直径超过了小孔对准特征的截面。在标记透镜与外边框的配合过程中,每个弹性管对准特征分别接合其对应的小孔对准特征。当弹性管对准特征被接收在小孔对准特征中时,在弹性管和小孔对准特征的位置和大小方面的任何制造变化都被在弹性管和小孔对准特征之间的界面处的平均弹性变形容纳。在多个弹性管和小孔对准特征之中的这种弹性平均提供了当标记透镜和外边框被相对彼此配合时标记透镜和外边框之间的精确对准,并且配合还平滑地且容易地进行。

[0009] 根据本发明,弹性平均提供了部件在变化X’内的精确对准,由X' XiN定义,其中X是弹性管对准特征和小孔对准特征的平均制造变化,并且N是它们的数量。因此,通过本发明可消除现有技术的阳型和阴型对准特征所需的间隙。

[0010] 根据本发明,弹性管对准特征可由弹性管的管壁的弹性压缩而弹性变形,这种变形优选是弹性可逆的。在本发明的示例性应用中,弹性管对准特征被连接(通常一体地)到标记透镜的第一(或后)侧,并与该侧成直立的、垂直关系(第一侧具有B级最后精加工,不打算让其可见,其中相对的第二 (或前)侧,打算让其可见并且具有A级最后精加工)。另外,根据本发明,可能地,但不是被要求的,小孔对准构件可由小孔的小孔壁的弹性膨胀弹性变形,这种变形优选是弹性可逆的。在本发明的示例性应用中,小孔对准特征被设置在外边框内,通常作为其内的狭槽或孔,其中弹性管对准特征的直径超过了小孔对准特征的截面,并且由此弹性变形在每个弹性管对准特征被接收在其对应的小孔对准特征时发生。具有精确对准的配合过程是平滑的且容易执行的。这通过弹性管对准特征的逐渐变窄(随着高度增加而直径变小)来增强,从而有利于它们初始进入小孔对准特征,并且通过小孔对准特征的小孔壁的斜面来增强,从而局部地给出在小孔壁与管壁的界面处的弹性变形。

[0011] 在操作中,当标记透镜和外边框被配合在一起时,它们之间的初始接触是在多个几何间隔开的弹性管对准构件进入它们的一一对应的小孔对准特征时。由于弹性管对准特征的直径相对于小孔对准特征的截面的更大尺寸,在它们的界面处发生弹性变形,并且这种变形是在多个弹性管对准特征的几何分布上被平均。该对准在标记透镜和外边框完全配合时变得精确,因为弹性管对准特征的逐渐变窄在第一和第二部件已经到达最后配合时提供了最大直径给小孔对准特征的截面。当实施附接形态时,例如标记粘合剂,精确对准变得明显,并且在标记透镜和外边框之间的可视连接处是完美的A级最后精加工。

[0012] 因此,本发明的目的是提供一直用于配合标记透镜和外边框的弹性管对准形态,其中当配合被完成时,在弹性管和小孔对准特征之间没有游隙,从而由此提供了精确对准,不过,配合平滑地且不费力地进行。

[0013] 通过下面对优选实施例的说明能更清楚本发明的这个和其它的目的、特征和优点。

[0014] 本发明还提供了如下方案:

方案1.一种用于相对于外边框对准标记透镜的弹性管对准系统,包括:

具有标记第一侧的标记透镜;

具有边框第一侧的外边框;

被连接到所述标记第一侧的多个直立弹性管;

形成在所述外边框中的多个小孔,每个小孔具有小孔壁;

其中所述多个小孔以与所述多个弹性管的几何分布成协作关系地被几何分布,使得每个弹性管都可接收在对应的小孔内; 其中当每个所述弹性管被接收在其相应的小孔内时,弹性变形发生在管壁和小孔壁之间的界面处,其中所述弹性变形响应于每个所述管壁具有比其相应的小孔的截面更大的直径;以及

其中,所述弹性变形在所述多个弹性管上被弹性平均,使得所述第一部件被相对于所述第二部件精确地定位。

[0015] 方案2.如方案I所述的弹性管对准系统,其中,每个所述管壁限定了中空的圆柱体。

[0016] 方案3.如方案I所述的弹性管对准系统,其中,所述弹性变形包括每个所述管壁的弹性可逆弹性变形。

[0017] 方案4.如方案3所述的弹性管对准系统,其中,所述弹性变形还包括每个所述小孔壁的弹性弹性变形。

[0018] 方案5.如方案3所述的弹性管对准系统,其中,每个所述管壁是逐渐变窄的,其中所述逐渐变窄提供了远离第一表面的最小的直径。

[0019] 方案6.如方案5所述的弹性管对准系统,其中,每个所述小孔具有在所述截面处的带斜面的小孔壁。

[0020] 方案7.如方案6所述的弹性管对准系统,其中,每个所述小孔沿着拉长轴线相对于所述截面被拉长。

[0021] 方案8.如方案7所述的弹性管对准系统,其中,当所述标记透镜被配合到所述外边框时形成连接部,其中每个所述小孔的所述拉长轴线被取向为与响应于所述连接部的预定方向成平行关系,其中所述小孔的所述截面被取向为与所述拉长轴线成大致垂直关系。

[0022] 方案9.如方案4所述的弹性管对准系统,其中,每个所述小孔具有在所述截面处的带斜面的小孔壁。

[0023] 方案10.如方案10所述的弹性管对准系统,其中,每个所述小孔沿着拉长轴线相对于所述截面被拉长。

[0024] 方案11.如方案10所述的弹性管对准系统,其中,当所述标记透镜被配合到所述外边框时形成连接部,其中每个所述小孔的所述拉长轴线被取向为与响应于所述连接部的预定方向成平行关系,其中所述小孔的所述截面被取向为与所述拉长轴线成大致垂直关系O

[0025] 方案12.如方案4所述的弹性管对准系统,其中,每个所述管壁限定了中空的圆柱体。

[0026] 方案13.如方案4所述的弹性管对准系统,其中,所述弹性变形提供了在所述第一和第二部件被相互配合时所述第一和第二部件的硬挺的组件。

[0027] 方案14.一种用于在配合操作中精确对准标记透镜和外边框的方法,所述方法包括以下步骤:

提供具有标记第一侧的标记透镜;

提供外边框,其中在所述提供步骤中,所述第一标记侧设有多个直立的弹性管并且多个小孔被形成在所述外边框中,其中所述多个小孔以与所述多个弹性管的几何分布成协作关系地被几何分布,使得每个弹性管可接收在相应的小孔内;

将标记透镜配合到外边框,在此过程中,标记透镜通过每个所述弹性管被接收在其相应的小孔内而被与外边框对准;

弹性变形在每个弹性管和其相应的小孔之间的界面;以及

在所述多个弹性管上弹性平均所述弹性变形,使得在配合时,标记透镜相对于外边框精确定位。

[0028] 方案15.如方案14所述的方法,其中,所述弹性变形步骤包括每个弹性管的弹性可逆弹性变形。

[0029] 方案16.如方案15所述的方法,其中,所述配合步骤形成所述标记透镜和所述外边框之间的连接部,其中每个所述小孔的拉长轴线被取向为与响应于所述连接部的预定方向成平行关系,其中所述小孔的所述截面被取向为与所述拉长轴线成大致垂直关系。

[0030] 方案17.如方案16所述的方法,其中,在所述提供步骤中,发生弹性管和小孔的大小和位置的制造变化,其中该制造变化具有平均长度X;并且其中所述弹性平均步骤提供减小的制造变形,其长度为X’,其中Χ、Χ1Ν,其中N是弹性管的数量。

附图说明

[0031] 图1是透视、分解视图,其示出了具有多个弹性管对准特征的标记边框和具有多个小孔对准特征的外边框,其中标记透镜和外边框被描述为处于仅在根据本发明的相互配合之前。

[0032] 图2是图1的标记透镜和外边框的透视图,现在示出的是它们处于完全配合状态。

[0033] 图3是沿图2的线3-3看到的截面图。

[0034] 图4是如图3中的截面图,其中现在根据本发明的图1的具有多个弹性管对准特征的标记外框正要被配合到图1的具有多个小孔对准特征的外边框。

[0035] 图5是图4中的截面图,其中现在根据本发明的标记边框处于与外边框的配合的中间阶段。

[0036] 图6是完全配合的标记透镜和外边框的后面平面图,示出了根据本发明的与小孔对准特征界面连接的弹性管对准特征。

[0037] 图7是详细图,如在图6的圈7所见。

具体实施方式

[0038] 现在参照附图,图1-7描绘了根据本发明的弹性管对准系统100在其被应用到标记透镜106相对于外边框114的配合时的结构和功能的公共方面,其中弹性管对准系统以弹性平均原理工作。

[0039] 多个相互分开的弹性管对准特征(用作阳型对准特征)102 (此后简称为“弹性管”)被设置在标记透镜的第一侧104,其中通常,第一侧是B级完成侧,不打算让其可见(相反侧具有A级最后精加工,打算让其可见)。如图4中最佳所见,弹性管102相对于第一侧104成正交关系地直立,其中一对相互分开的弹性管被示出为被设置成基本上邻近周长108。弹性管102中的每一个都是管形的,具有管壁1021。优选地,管壁1021限定了中空的圆柱体。管壁1021是弹性的,优选是硬挺地弹性的,其中该形状响应被施加到其上的压缩力是弹性可逆的。优选的塑料材料是具有塑性性质的塑料材料,使得其变形而不破裂,一种非限定性示例是丙烯晴丁二烯苯乙烯(ABS)。[0040] 多个小孔对准特征(用作阴型对准特征)110 (此后简称为“小孔”)被设置在外边框114的第一侧112,被定位成与多个弹性管102成一一对应关系;8卩,对于每个弹性管都有对应的小孔,其可被接收在该小孔内。因此,多个小孔以与多个弹性管的几何分布成协作关系地被几何分布,使得每个弹性管都可接收在其对应的小孔内。如图7中最佳所示,小孔110具有与拉长轴线142平行的小孔拉长140和被取向为与拉长轴线垂直的小孔截面132,其中小孔拉长要长于小孔截面,以实现对准,这将在下面被具体讨论。小孔壁116限定了小孔110的周长,并且优选地被倾斜1161 (见图4),为了下面讨论的目的。其中设置有小孔110的第二部件114的优选塑性材料是具有塑性性质的材料,使得变形而没有断裂,例如丙烯晴丁二烯苯乙烯(ABS)。虽然优选的是标记透镜106和外边框114是机动车部件,但这不是必要条件。

[0041] 如在图1和2中大致所示,弹性管102在标记透镜106的第一侧104的几何分布(以及,因此,小孔Iio在外边框114的第一侧112的分布)被相对于标记透镜的周长118的形状预先确定。例如在图2的描述中,标记透镜具有由带有截短竖直矩形122的细长的水平四角形120限定的“蝴蝶结”形,优选是邻近截短竖直矩形的每一个端1221放置三个弹性管102,其中最中间的弹性管相比其任一侧上的弹性管被进一步相互分开,并且在邻近细长的水平四角形120的每一端1201等分地放置一个弹性管102 ;外边框具有小孔110的与弹性管102 —一对应的分布。根据前面的教导,本领域技术人员可提供其它几何分布给其它形状的周长。

[0042] 如图4中所描述的,弹性管102的管直径130超过了小孔110的小孔截面132,由此在每个弹性管被接收在其相应的小孔内时发生弹性变形。如在图3中所示,管壁1021的弹性变形被局部地产生,这是由于小孔壁116的斜面1161,其中提供了在小孔壁接触表面1162之间的相对小的接触面积并且管壁1021被与标记透镜的第一侧104间隔开,这有利于在没有第一侧面影响下的弹性响应。因为在小孔壁和管壁之间的压缩力被限制在小孔壁接触表面1162的更小表面面积上,提供了更高的压缩压强,例如见图2和5示出的弹性变形136。

[0043] 将标记透镜106配合到外边框114的过程被平滑地且容易地执行,这通过随着高度的增加而逐渐变窄(变小)的直径促进该过程,如在图4中由管壁1021的管直径130的远端和近端1022、1023的远端和近端直径1301和1302比较所示。在这方面,弹性管的逐渐变窄在标记透镜和外边框已经到达最终配合,即,完全配合状态时,在小孔的截面处给出了最大直径1302 ;而且,逐渐变窄可给出在远端1022处的管壁的最小直径1301,从而使弹性管最初进入小孔更容易。

[0044] 如上所述,小孔110被沿着拉长轴线142拉长。因为在弹性管102和小孔110之间的弹性变形发生在小孔截面132处而不是在小孔拉长140处(其比管直径130更长),所以提供了标记透镜和外边框的局部方向对准。例如,如图6最佳所示,四个弹性管102相对于具有平行于车辆横向轴线146的拉长轴线的小孔110弹性变形,并且四个弹性管102相对于具有平行于上下轴线148的拉长轴线的小孔110弹性变形。拉长轴线的取向是预先确定的以提供弹性变形,该弹性变形是由小孔沿垂直于拉长轴线的方向向弹性管施加的压缩力引起的,这确保了在可见连接处124的A级配合。

[0045] 在标记透镜106到外边框114的配合过程中,每个弹性管102相应地接合其对应的小孔110,其中当弹性管进入小孔时,在其位置和大小方面的任何制造变化都由多个弹性管和小孔的平均弹性变形容纳。这种在多个弹性管和小孔102、110上的弹性平均在标记透镜106和外边框114相对于彼此处于完全配合状态时提供了在标记透镜106和外边框114之间的精确对准。

[0046] 根据本发明,弹性平均提供了在多个几何分布的弹性管对准特征102和小孔对准特征110之间的界面的弹性变形,其中平均变形提供了精确对准,制造辨别被最小化为X’,其由X' HN定义,其中X是弹性管和小孔对准特征的制造变化,而N是它们的数量。

[0047] 另外,根据本发明,可能地,但不是被要求的,小孔对准构件110也可由小孔侧壁的弹性膨胀而可弹性变形,这种变形优选是弹性可逆的。

[0048] 现在参照图2-7,将具体描述根据本发明的弹性管对准系统100的操作。

[0049] 如在图4中所见,标记透镜106和外边框114被放置为处近距离以接近对准。接着参照图5,当标记透镜106和外边框114配合在一起时,它们之间的初始接触是通过多个几何间隔开的弹性管102进入它们一一对应的小孔110,在此过程中,标记透镜和外边框彼此对准。在图2、3、6中对准是精确的,其中标记透镜106和外边框114现在处于完全对准状态。之所以对准是精确的,是因为弹性管的相对小孔的小孔截面的(最大尺寸)直径导致了弹性变形,并且这种弹性变形是在多个几何分布的弹性管上弹性平均的。当实施附接形态时,例如两侧胶带或标记粘合剂等,精确对准变得明显,并且在标记透镜和外边框之间的可见连接处124是完美的A级最后精加工。

[0050] 从前面的描述应当理解,本发明有若干值得注意的方面。本发明:I)消除了与现有技术的2位和4位定位方案所需的间隙相关联的制造变化;2)通过弹性平均位置变化减小了制造变化;3)消除了在标记透镜和外边框之间的浮动,这出现在现有技术中的周长对穴侧壁的浮动中;4)提供了过约束条件,其通过平均每个定位特征变化而减少了位置变化,并且还使连接部硬挺,从而减少了所需紧固件的数量;5)提供了标记透镜和外边框的更精确的定位;和6)提供了配合的标记透镜和外边框的硬挺的组件,消除了在相对于彼此弹性变形中在部件之间的喀哒声。

[0051] 对于本发明所属领域的本领域技术人员来说,上面描述的优选实施例可进行改变或改进。这种改变或改进可被实施,而不脱离本发明的范围,该范围仅由所附权利要求的范围限定。

Claims (10)

1.一种用于相对于外边框对准标记透镜的弹性管对准系统,包括: 具有标记第一侧的标记透镜; 具有边框第一侧的外边框; 被连接到所述标记第一侧的多个直立弹性管; 形成在所述外边框中的多个小孔,每个小孔具有小孔壁; 其中所述多个小孔以与所述多个弹性管的几何分布成协作关系地被几何分布,使得每个弹性管都可接收在对应的小孔内; 其中当每个所述弹性管被接收在其相应的小孔内时,弹性变形发生在管壁和小孔壁之间的界面处,其中所述弹性变形响应于每个所述管壁具有比其相应的小孔的截面更大的直径;以及 其中,所述弹性变形在所述多个弹性管上被弹性平均,使得所述第一部件被相对于所述第二部件精确地定位。
2.如权利要求1所述的弹性管对准系统,其中,每个所述管壁限定了中空的圆柱体。
3.如权利要求1所述的弹性管对准系统,其中,所述弹性变形包括每个所述管壁的弹性可逆弹性变形。
4.如权利要求3所述的弹性管对准系统,其中,所述弹性变形还包括每个所述小孔壁的弹性弹性变形。
5.如权利要求3所述的弹性管对准系统,其中,每个所述管壁是逐渐变窄的,其中所述逐渐变窄提供了远离第一表面的最小的直径。
6.如权利要求5所述的弹性管对准系统,其中,每个所述小孔具有在所述截面处的带斜面的小孔壁。
7.如权利要求6所述的弹性管对准系统,其中,每个所述小孔沿着拉长轴线相对于所述截面被拉长。
8.如权利要求7所述的弹性管对准系统,其中,当所述标记透镜被配合到所述外边框时形成连接部,其中每个所述小孔的所述拉长轴线被取向为与响应于所述连接部的预定方向成平行关系,其中所述小孔的所述截面被取向为与所述拉长轴线成大致垂直关系。
9.如权利要求4所述的弹性管对准系统,其中,每个所述小孔具有在所述截面处的带斜面的小孔壁。
10.一种用于在配合操作中精确对准标记透镜和外边框的方法,所述方法包括以下步骤: 提供具有标记第一侧的标记透镜; 提供外边框,其中在所述提供步骤中,所述第一标记侧设有多个直立的弹性管并且多个小孔被形成在所述外边框中,其中所述多个小孔以与所述多个弹性管的几何分布成协作关系地被几何分布,使得每个弹性管可接收在相应的小孔内; 将标记透镜配合到外边框,在此过程中,标记透镜通过每个所述弹性管被接收在其相应的小孔内而被与外边框对准; 弹性变形在每个弹性管和其相应的小孔之间的界面;以及 在所述多个弹性管上弹性平均所述弹性变形,使得在配合时,标记透镜相对于外边框精确定位。
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