CN105643243A - 用于将紧固部件压接到支撑件上的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种紧固部件(5)在支撑件(6)上的压接系统(1)，包括：-压接工具(2)，包括外壳(13)和牵引杆(12)，牵引杆(12)构造为与紧固部件(5)配合，以当牵引杆(12)的平移发生在外壳(13)中时，变形紧固部件(5)，-流体源(3)，连接到外壳(13)，在压力下供给流体以移动牵引杆(12)，-测量工具(30)，测量牵引杆(12)的移动值，以及-检测工具(31)，提供外壳(13)中流体的增压信息，和控制单元(4)，构造为接收外壳(13)中移动的测量值和增压信息的曲线。

Description

用于将紧固部件压接到支撑件上的系统和方法
技术领域
本发明涉及紧固部件在支撑件上的压接。
背景技术
要压接的紧固部件是固定另一个部件到支撑件上的组装元件，例如螺钉、螺母或板材。特别地，要压接的紧固部件包括头部和可变形主体，形成压接珠状部(bead)以固定部件到支撑件上，压接珠状部被设计为以部件的头部楔入支撑件。部件可以是螺母或者铆钉。螺母是攻丝的中空部件，即它包括设计为固定到另一个螺纹部件的内螺纹。铆钉是用于进行扁平部件组装的组装元件。通常，在最终组装之前所述固定部件被压接到支撑件上。
目前，固定部件借助于可以是手动操作或安装在机器人上的压接工具压接。特别地，某种部件组装线不能装配有机器人，那么必须使用手动操作的压接工具。某种组装线是模块化的，能使用于复杂组装的更好的灵活性，和更少的自动化。例如其中操作人员必须随着组装的进程以进行他的压接操作就是这种情况。
可以引用欧洲专利申请EP0995518，其公开了用于设置有芯轴的铆钉机，装配有在铆钉机的一个端部以自动方式供给铆钉的装置，和在铆接操作之后收集损坏的芯轴的盒子。此外，铆钉机包括用于操控铆钉循环的装置。特别地，所述铆钉机包括位于外壳内并且连接到夹爪的液压活塞，夹爪能够取得铆钉的芯轴，活塞能够平移移动以施加拉动在芯轴上并且使铆钉变形。铆钉机进一步包括通过液压通道连接到外壳的液压源，通道中液压压力的检测机构，和连接到检测机构并且当液压压力降到指示芯轴中断的预定水平以下时能够中断液压源的控制器。铆钉机进一步包括用于检测芯轴在盒子中通过的装置和当在后面的中断检测之后已经经过一定时间时且当芯轴的通过检测不到时停止铆钉机的控制器。但是该自动系统是复杂的，并且它仅涉及装配有芯轴的铆钉。特别地，不适用于要压接的螺母，为此，螺纹牵引杆被用来使所述螺母变形，螺母不包括芯轴。
可以引用欧洲专利申请EP0738550，其公开了用于设置盲孔铆钉和评估该设置的可接受性的系统，包括设计为占用铆钉芯轴杆以拉动后者的机构，测量在设置期间施加在铆钉上的力的第一传感器，测量牵引机构的移动的第二传感器，以及控制电路，该控制电路从测量的移动和力确定在设置铆钉期间使用的总能量，并且将它与预期的预定值进行比较。但是该系统也是复杂的并且不适用于压接不包括芯轴的螺母。
发明内容
本发明的目的在于缓解前述中阐述的缺点，并且特别是在提供简单工具用于监视紧固部件压接到支撑件上，以确保部件良好的设置条件。
根据本发明的一个特征，提出一种紧固部件在支撑件上的压接系统，包括：
-压接工具，包括外壳和牵引杆，牵引杆构造为与紧固部件配合，以当牵引杆的平移发生在外壳中并且沿着压接工具的纵轴时变形紧固部件，
-流体源，连接到外壳，在外壳中在压力下供给流体以移动牵引杆，和
-测量工具，测量牵引杆的移动。
压接系统包括检测工具，提供外壳中流体的增压信息；以及控制单元，构造为接收移动测量值和增压信息，并且当牵引杆产生平移时，记录外壳中流体的测量到的移动值和增压信息的曲线。
提出的系统是特别简单的，由于它能使最少数量的有用信息被提供用于监视支撑件上紧固部件的组装质量。此外，这个系统适用于装配有芯轴的铆钉的压接，还适用于通过螺纹牵引杆拉动螺母的压接。
控制单元可以构造为，当牵引杆移动的测量值是完全正值并且增压信息为零时，停止流体源。
控制单元可以构造为，当牵引杆移动的测量值为零并且增压信息是完全正值时，停止流体源。
控制单元还可以构造为，当牵引杆移动的测量值高于最大阈值时，停止流体源。
控制单元可进一步构造为，当牵引杆移动的测量值的最大值低于最小移动阈值或高于最大移动阈值时，停止流体源。
流体源可以是液压或气压源。
根据另一个特征，提出一种用于将紧固部件压接在支撑件上的方法，包括具有外壳和牵引杆的压接工具，牵引杆构造为与紧固部件配合，以当牵引杆的平移发生在外壳中并且沿着压接工具的纵轴时变形紧固部件，方法包括以下步骤：
-在外壳中压力下供给流体以移动牵引杆，和
-测量牵引杆的移动。
所述方法进一步包括以下步骤：
-检测外壳中流体的增压，和
-当牵引杆产生平移时，记录测量到的移动值和外壳中流体增压信息的曲线。
该方法可以包括供给流体的源，和当牵引杆的移动的测量值是完全正值并且增压信息为零时，流体源的停止步骤。
该方法可进一步包括当牵引杆移动的测量值为零并且增压信息是完全正值时，流体源的停止步骤。
该方法还可以包括当牵引杆移动的测量值高于最大阈值时，流体源的停止步骤。
该方法还可以包括当牵引杆移动的测量值的最大值低于最小移动阈值或高于最大移动阈值时，流体源的停止步骤。
附图说明
从以下仅为了非限制性示例目的给出并示出在附图中的本发明的具体实施例的描述，其他优点和特征将会变得更加明显，在附图中：
-图1示意性地示出了用于压接紧固部件的系统的实施例的横截面图；
和
-图2示意性地示出了压接工具的牵引杆的移动与时间的曲线图。
具体实施方式
图1中，已被表示的压接系统1包括压接工具2，流体源3，和控制单元4。压接系统1能使紧固部件5压接在支撑件6上。紧固部件5可以是设置有芯轴的铆钉，或是螺母。优选的，紧固部件5是螺母，包括支撑头7和可变形主体8，可变形主体8包括内螺纹9。压接工具2包括沿着纵轴A纵向延伸的主体10，和位于主体10一端的设置鼻部11。压接工具2进一步包括位于工具2的主体10的外壳13内的牵引杆12。牵引杆12构造为与紧固部件5机械耦连。根据优选实施例，牵引杆12包括设置有外螺纹14的部分，该外螺纹构造为与螺母型的紧固部件5的内螺纹9配合。根据另一个实施例，牵引杆12包括夹爪，该夹爪设计为与铆钉型的紧固部件5的芯轴配合。
在优选实施例中，杆12的螺纹部分14拧入螺母5的内螺纹9，从而由牵引杆12导致的移动和施加的作用力传递到紧固部件5。牵引杆12进一步包括后端15，与包括螺纹部分14的端部相反，机械耦连到驱动轴16。驱动轴16和牵引杆12被布置在外壳13中。驱动轴16通过驱动机构17相对于纵轴A驱动旋转和平移。驱动机构17包括流体源3，外壳13和连接外壳13到流体源3以在外壳中压力下输送流体的管18。流体源3可以是任何液压源，在外壳13中的压力下供给液体，例如油。作为变体，流体源3可以是气动源，在外壳13中供给压缩气体，例如空气。当驱动轴16驱动旋转，它使牵引杆12围绕纵轴A旋转，特别是将杆12拧入螺母5。当驱动轴16驱动平移时，它导致牵引杆12沿着纵轴A平移，或者向后，即在与设置鼻部11相反方向上，或向前移动牵引杆12回到他的初始位置。牵引杆12的向后平移能使紧固部件5被拉动，以使其变形形成压接珠状部，其能使压接操作被进行。为了引起紧固部件5的变形，设置鼻部11接触紧固部件5的支撑头7，并且当杆12产生向后牵引时，可变形主体8的内螺纹9朝向部件5的支撑头7移动，并且可变形主体8变形以形成压接珠状部。螺母5的变形导致压接珠状部抵靠支撑件6的形成，以通过支撑头7楔入后者。牵引杆12随后松开并且部件5保持固定到支撑件6。
流体源3由控制单元4控制，控制单元4构造为响应由操作员在压接工具2的触发器19上的压力启动或停止流体源3。压接工具2可进一步包括手柄20以承载工具2，当工具是便携式时。作为变体，工具的主体10安装在机器人的臂上。
压接工具2进一步包括测量工具30，用于测量牵引杆12的移动值C，和检测工具31，提供外壳13中流体的增压信息。当牵引杆12在初始位置时，牵引杆的移动值C被认为是零。当杆12在初始位置后面的位置(无论杆12在设置鼻部11的方向上向前或在相反方向上向后被驱动平移)时，移动被认为是完全正值的并且移动的值对应于后端15相对其初始位置的位置。移动的值的意义是测量到的牵引杆12移动的值。移动测量工具30可以是位置传感器，例如感应或电容传感器。在压接操作期间测量工具30实时测量牵引杆12的位置，即杆12的位置信息连续提供给控制单元4。
检测工具31可以是压力开关，当流体在外壳13中在压力下时其被启动。压力开关设计为检测何时流体的压力超出预定值。检测工具31能使外壳13中流体的增压信息被提供到控制单元4。这个信息是二进制的，其简化了压接系统1。实际上，不同于传感器，例如移动测量装置30，检测装置31仅指示流体的压力是否已经超过确定压力阈值。特别是，确定的压力阈值高于杆12的牵引所需要的压力，没有压接的紧固部件5的存在，即当牵引杆12没有拧入到任何螺母中时，或当牵引杆12的夹爪没有抓取任何芯轴时。优选的，确定的压力阈值也低于要求最小力的压接紧固部件5所需要的压力。流体增压信息P能使指示被给予控制单元4：压接循环在进行中，换而言之驱动机构17在压力下。例如，检测装置31包括由管18中存在流体致动的活塞32，和电接触器33。电接触器33检测外壳13中高于确定压力阈值的压力。此外，复位弹簧34能使活塞32保持在初始位置，在此电接触器被打开并且外壳13中流体的增压信息P为零。当流体的压力增加时，活塞32移动并且按压复位弹簧34。那么，当流体的压力超过确定压力阈值时，这与弹簧34的刚性成比例，活塞32关闭电接触器33。复位弹簧34进一步能使活塞32回到它的初始位置，当流体的压力减小并且变得低于确定压力阈值时。
控制单元4构造为接收牵引杆12的移动测量值C以及由测量工具30和检测工具31提供的流体增压信息P。牵引杆12的移动特征为紧固部件5的变形。此外，控制单元4构造为监视牵引杆12的移动值C和牵引杆12移动曲线的有效性。换而言之，控制单元4检查压接操作是否是适当的(compliant)。移动的曲线由压接操作期间的移动值构建。控制单元4还记录流体增压信息P的值。
控制单元4可以包括指示工具35，指示压接操作是否是适当的，例如相对于参考曲线。此外，控制单元4记录在压接操作期间牵引杆12的移动值和流体增压信息P的值随着时间推移的曲线。
如果所有以下条件是有效的，则认为压接操作是适当的：
-在外壳中流体增压(P＝0)之前牵引杆没有移动(C＝0)；
-在已经获得外壳中流体增压信息(P＝1)以后牵引杆移动(C＞0)；
-牵引杆12的移动的测量低于最大移动阈值Cmax；
-测量到的牵引杆12的移动值C的最大值MAX_C被包括在最小移动阈值Cmin和最大移动阈值Cmax之间；
-在与参考曲线对比之后牵引杆12的移动的曲线是适当的。
标记C对应于牵引杆12的移动；标记P对应于流体增压信息。此外，当牵引杆12在它的初始位置时(即，当牵引杆12的后端15在初始位置时)，杆12的移动值C为零，当牵引杆12的后端15在后端15初始位置后面的位置时，即在设置鼻部11相反方向上，移动值C是完全正值的，并且当牵引杆12的后端15在后端15的初始位置前方的位置时，即当牵引杆12的后端15位于后端15的初始位置和设置鼻部11之间时，移动值C完全是完全负值的。当流体的压力低于或者等于确定压力阈值时，流体增压信息P是零，并且当流体压力完全高于确定的压力阈值时，它等于“一”。
控制单元4记录牵引杆12的移动的曲线。在压接操作期间可进一步确定牵引杆12移动的测量值的最大值MAX_C。例如，控制单元4可以对比测量移动的值和最大移动阈值Cmax以及最小移动阈值Cmin。根据紧固部件5的类型建立阈值Cmax、Cmin的值。此外，当压接操作终止时，控制单元4可以比较记录的曲线与参考曲线。当记录曲线和参考曲线作出比较时，当测量值相对于参考曲线的值的偏差是适当的时候，移动的曲线被看做是适当的，即测量被包括在确定范围内。当前述列出的压接操作的所有适当的条件是有效的时候，通过指示工具35，控制单元4可以发出适当的压接信号。
在图2中，已经表示出牵引杆12的移动值C的适当的曲线40。在适当的压接操作期间流体增压信息P的曲线41也已经表示在图2中。需要注意的是在适当的压接操作期间，牵引杆12在向后方向平移，并且移动值C是完全正值的而且增加，那么在压接珠状部形成以后，牵引杆12松开并且杆回到它的初始位置，移动值C保持正值而且减小直到它达到零值。在适当的压接操作中，外壳13中流体的增压P在测量到正向移动的时刻被检测。随后移动改变并且曲线在操作结束处被记录。当流体增压信息P从值“一”到零值时，压接操作的结束被确定。当压接操作的结束被检测到时，控制单元4记录曲线40、41。在压接操作期间，控制单元4比较移动曲线40的值与最大移动阈值Cmax和最小移动阈值Cmin。更特别地，控制单元4比较移动曲线40的最大值MAX_C和移动阈值Cmax、Cmin，并且指示循环是否是适当的，特别地借助于指示工具35。
相反，至少一个以下条件是有效的，压接操作被认为是不适当的：
-在外壳中流体增压(P＝0)之前存在牵引杆的移动(C＞0)；
-在已经获得外壳中流体增压信息(P＝1)以后不存在牵引杆的移动(C＝0)；
-牵引杆12的移动的测量值高于最大移动阈值Cmax；
-牵引杆12的测量到的移动值C的最大值MAX_C低于最小移动阈值Cmin或者高于最大移动阈值Cmax；
-在与参考曲线对比之后牵引杆12的移动的曲线是不适当的。
当指示不适当压接操作的至少一个条件是有效的时候，控制单元4停止流体源3，特别是停止压接工具2以避免任何损坏的风险。在外壳中流体增压(P＝0)之前牵引杆有移动(C＞0)的情况中，检测出压接是不完全的，或者没有紧固部件机械耦连到杆12产生压接操作，或牵引杆12在压接操作的开端损坏。在已经获得外壳中流体增压信息(P＝1)以后牵引杆没有移动(C＝0)的情况中，存在驱动机构17的操作故障。
当牵引杆12移动的测量值高于最大移动阈值Cmax时，也认为压接操作是不适当的，这个情况中压接是过度的。此外，当牵引杆12的测量移动值C的最大值MAX_C低于最小移动阈值Cmin时，压接操作是不适当的，在这个情况中压接是不足够的。当移动值C的测量值在确定范围之外时，也认为移动的曲线是不适当的，即测量的偏差是不适当的。
压接方法可以通过前述的压接系统1实施，该方法包括以下步骤：
-通过流体源3，在外壳中压力下供给流体来移动牵引杆12，
-通过测量工具30测量牵引杆12的移动，
-通过检测工具31检测外壳中流体的增压，和
-当牵引杆的平移通过控制单元4执行时记录测量到的移动和外壳中流体增压信息的曲线。
该方法进一步包括以下步骤：
-当牵引杆的移动的测量值是完全正值并且流体增压信息是零时，停止流体源，和/或
-当牵引杆的移动的测量值为零并且增压信息是完全正值时，停止流体源。
该方法还可以包括比较记录曲线和参考曲线的步骤，和当记录曲线是不适当的时流体源的停止步骤。作为变体，当牵引杆移动的测量值的最大值MAX_C低于最小阈值或高于最大阈值时，流体源可以被停止。
压接系统和压接工具的控制方法是特别简单的并且适用于任何类型的固定部件，特别是用于螺母和铆钉。

Claims (12)

1.一种紧固部件(5)在支撑件(6)上的压接系统(1)，包括：
-压接工具(2)，包括外壳(13)和牵引杆(12)，牵引杆(12)构造为与所述紧固部件(5)配合，以当牵引杆(12)的平移发生在外壳(13)中并且沿着所述压接工具(2)的纵轴(A)时，变形所述紧固部件(5)，
-流体源(3)，连接到外壳(13)，以在外壳(13)中的压力下供给流体以移动所述牵引杆(12)，和
-测量工具(30)，测量牵引杆(12)的移动值。
其特征在于，它包括检测工具(31)，以提供外壳(13)中的流体的增压信息，以及控制单元(4)，该控制单元构造为接收移动测量值和增压信息，并且当牵引杆(12)的平移发生时，记录测量到的移动值和外壳(13)中的流体的增压信息的曲线。
2.根据权利要求1所述的系统，其中控制单元(4)构造为当牵引杆(12)的移动的测量值是完全正值并且增压信息是零时，停止流体源(3)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中控制单元(4)构造为当牵引杆(12)的移动的测量值为零并且增压信息是完全正值时，停止流体源(3)。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中控制单元(4)构造为当牵引杆(12)的移动的测量值高于最大阈值时，停止流体源(3)。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其中控制单元(4)构造为当牵引杆(12)的移动的测量值的最大值低于最小移动阈值(Cmin)或高于最大移动阈值(Cmax)时，停止流体源(3)。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其中流体源(3)是液压源。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其中流体源(3)是气压源。
8.一种用于将紧固部件(5)压接在支撑件(6)上的方法，包括具有外壳(13)和牵引杆(12)的压接工具(2)，牵引杆(12)构造为与所述紧固部件(5)配合，以当牵引杆(12)的平移发生在外壳(13)中并且沿着压接工具(2)的纵轴(A)时变形所述紧固部件(5)，该方法包括以下步骤：
-在外壳(13)中的压力下供给流体以移动所述牵引杆(12)，和
-测量所述牵引杆(12)的移动值。
其特征在于，它进一步包括以下步骤：
-检测在外壳(13)中的流体的增压，和
-当牵引杆(12)的平移发生时，记录测量到的移动值和外壳(13)中的流体增压信息的曲线。
9.根据权利要求8所述的方法，包括供给流体的源(3)，和当牵引杆(12)移动的测量值是完全正值并且增压信息为零时的流体源(3)的停止步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，包括当牵引杆(12)的移动的测量值为零并且增压信息是完全正值时，流体源(3)的停止步骤。
11.根据权利要求9或10所述的方法，包括当牵引杆(12)的移动的测量值高于最大阈值时，流体源(3)的停止步骤。
12.根据权利要求9或10所述的方法，包括当牵引杆(12)的移动的测量值的最大值低于最小移动阈值(Cmin)或高于最大移动阈值(Cmax)时的流体源(3)的停止步骤。
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