CN106001370A - 用于自冲铆接系统的框架 - Google Patents

Abstract

用于自冲铆接系统的框架。自冲铆接系统设有在其上部部分的冲压器单元及在其下部部分的对应冲压器单元的砧单元，用于自冲铆接系统的框架包括：通过由多个肋状物连接内部半圆本体和外部半圆本体形成的外部框架部分，外部半圆本体具有与内部半圆本体不同的半径和中心位置；在外部框架部分内侧通过将弯曲本体的两端连接至内部半圆本体的两端形成的内部框架部分；从内部框架部分上端延伸的上部内延伸部；从外部框架部分上端延伸的上部外延伸部；从内部框架部分下端延伸的下部内延伸部；从外部框架部分下端延伸的下部外延伸部；整体形成在上部内延伸部和上部外延伸部的前端的冲压器安装端部；整体形成在下部内延伸部和下部外延伸部的前端的砧安装端部。

Description

用于自冲铆接系统的框架

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月12日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0179671号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于自冲铆接系统(self-piercing rivet system)的框架。具体而言，本发明涉及一种用于自冲铆接系统的框架，所述自冲铆接系统可以提供用于通过利用砧模具(anvil die)和冲压器单元(punch unit)将铆钉连接至板的承载能力。

背景技术

汽车行业关心环境问题，并且将铝合金和塑料材料应用至车身以便减轻车身的重量并且作为改进环境问题的解决方案之一来改进燃料消耗。

为了这个目的，已研发出了代替利用常规的点焊的用于组装车身的连接方法。

目前，已越来越多地使用利用自冲铆接系统的自冲铆钉。

根据常规的铆接技术，通过在钻出铆接孔并且将铆钉插入铆接孔内之后形成头部部分来连接诸如钢片的连接物体。

然而，根据自冲铆接技术，铆钉通过液压或气压被压配至连接物体内，而不形成铆接孔。此时，铆钉被塑性变形并且连接这些连接物体。

如图1所示，自冲铆接系统包括C-形框架101、冲压器单元103和砧单元105，C-形框架101安装于机器人的臂(未示出)的前端上，冲压器单元103形成于框架101的上部部分处，且砧单元105对应于冲压器单元103形成于框架101的下部部分处。

此外，冲压器单元103包括冲压器气缸111和冲压器外壳113，并且通过冲压器外壳113被安装在框架101上。冲压器外壳113包括由冲压器气缸111的操作杆操作的冲头(未示出)和冲压器外壳113内部的夹持器115。

砧单元105包括砧模具117，并且通过安装杆被安装在框架101的下部部分上。

如上所述的自冲铆接系统经由安装于机器人的臂(未示出)上的框架101通过操作机器人来执行自冲铆接。

本文中，冲压器单元103的操作力被靠近砧单元105传递至常规C-形框架101的下部部分，因此大的负载被施加至常规框架101。因此，常规的框架101应当由钢材料制成以便保持刚性并承受负载。

然而，常规的框架可能变得更重，这是因为其由钢材料制成。因此，可能需要更多的功率来操作机器人，并且可能降低机器人的操作响应性。

本背景部分中所公开的上述信息仅用于增强本发明的背景的理解并且因此其可以包含不形成在本国对本领域普通技术人员已经已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于提供一种用于自冲铆接系统的框架，其通过被形成有外部框架部分和内部框架部分而具有优异的结构刚性和轻重量的优势。

此外，本发明的示例性实施方式提供一种用于自冲铆接系统的框架，其可以防止不对称的负载发生并且通过应力分配部来分配应力。

本发明的示例性实施方式提供一种用于自冲铆接系统的框架，所述自冲铆接系统设置有在其上部部分上的冲压器单元以及在其下部部分上的对应于冲压器单元的砧单元，所述框架可以包括：外部框架部分，所述外部框架部分通过由多个肋状物连接内部半圆本体和外部半圆本体来形成，所述外部半圆本体具有与内部半圆本体不同的半径和中心位置；内部框架部分，所述内部框架部分在外部框架部分的内侧处通过将弯曲本体的两端连接至所述内部半圆本体的两端来形成；上部内延伸部，其从所述内部框架部分的上端延伸；上部外延伸部，其从所述外部框架部分的上端延伸；下部内延伸部，其从所述内部框架部分的下端延伸；下部外延伸部，其从所述外部框架部分的下端延伸；冲压器安装端部，其整体地形成在所述上部内延伸部和所述上部外延伸部的前端处；和砧安装端部，其整体地形成在所述下部内延伸部和所述下部外延伸部的前端处。

框架还可以包括应力分配部，所述应力分配部通过形成有在上部外延伸部和下部外延伸部的外周表面上的至少一个弯曲凹槽而分配施加至冲压器安装端部和砧安装端部的应力。

外部框架部分可以包括：内部半圆本体，所述内部半圆本体具有恒定半径；外部半圆本体，所述外部半圆本体具有比内部半圆本体大的半径，所述外部半圆本体通过将其中心在水平中心线上邻近于内部半圆本体的中心安置而安置在内部半圆本体的外侧，并且通过每个连接端部使外部半圆本体的上端和下端与内部半圆本体的上端和下端连接；以及多个肋状物，所述多个肋状物通过使内部半圆本体的外周表面与外部半圆本体的内周表面连接而在内部半圆本体和外部半圆本体之间形成多个闭合空间。

该多个闭合空间可以在参照水平中心线的上部部分和下部部分中形成有相同数量，且由内部半圆本体、外部半圆本体、每个连接端部和肋状物分开的两个闭合空间具有在其内部的在厚度方向上在中心处的屏障。

内部半圆本体和外部半圆本体之间的宽度可以在从水平中心线后退时逐渐变小。

上部外延伸部和下部外延伸部可以沿着外部半圆本体的相同半径从外部半圆本体的上端和下端延伸。

内部框架部分可以包括：垂直部分，弯曲本体对应于内部半圆本体的内周表面在垂直方向上由所述垂直部分形成；上部弯曲端部和下部弯曲端部，所述上部弯曲端部和所述下部弯曲端部通过沿着内部半圆本体的内周表面从垂直部分被弯曲并且向上和向下延伸而连接至内部半圆本体的两端。

弯曲本体可以具有在内部半圆本体和弯曲本体之间在厚度方向上在中心处形成的屏障，并且上部内部延伸部和下部内部延伸部从弯曲本体的上部弯曲端部和下部弯曲端部与水平中心线平行地延伸。

上部内延伸部和上部外延伸部可以通过被连接至冲压器安装端部、内部框架部分和外部框架部分而形成闭合空间。

下部内延伸部和下部外延伸部可以通过被连接至砧安装端部、内部框架部分和外部框架部分而形成闭合空间。

外部框架部分可以在外部半圆本体的厚度方向上形成有多个安装孔。

本发明的示例性实施方式可以形成有外部框架部分和内部框架部分，所述外部框架部分通过由多个肋状物连接内部半圆本体和外部半圆本体而以C-形形成，所述外部半圆本体具有与内部半圆本体不同的半径和中心位置，所述内部框架部分在外部框架部分的内侧处通过将弯曲本体的两端连接至内部半圆本体的两端而形成，因此该框架可以具有轻重量并且由于结构稳定性而具有优异的结构刚性。

此外，根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架可以形成有冲压器安装端部、砧安装端部和应力分配部，因此其可以防止不对称负载发生并且通过应力分配部分配集中于冲压器安装端部和砧安装端部上的应力。

因此，根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架可以确保结构刚性，尽管其具有轻重量，因此可以减少用于操作机器人的功率并且可以增大机器人的操作响应性。

附图说明

图1是常规的自冲铆接系统的示意性侧视图。

图2是根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架被应用至其的自冲铆接系统的透视图。

图3是根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架的侧视图。

图4是是根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架的前视图。

图5是用于解释根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架的图。

具体实施方式

下文中将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。

附图中所示的部件的大小和厚度可以与部件的实际大小和实际厚度不同，以用于更好地理解并且易于描述，并且一些部分和区域的厚度按放大的比例绘制。此外，将省略对于解释本发明不必要的部件的描述。

在本发明的示例性实施方式的描述中，为了便于描述，在图3中左部被界定为“前方”且右部被界定为“后方”。

图2是根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架被应用至其的自冲铆接系统的透视图。

参照图2，根据本发明的示例性实施方式的框架10被应用至其的自冲铆接系统1被形成为C-形，并且包括安装于自冲铆接系统1的上部部分的前端处的冲压器单元3以及安装于自冲铆接系统1的下部部分的前端处的对应于冲压器单元3的砧单元5。

换言之，用于自冲铆接系统的框架10形成为C-形，其中冲压器单元3和砧单元5面向彼此。用于自冲铆接系统的框架10基本地包括外部框架部分20和内部框架部分30，并且还包括上部内延伸部41、上部外延伸部51、下部内延伸部43、下部外延伸部53、冲压器安装端部60、砧安装端部70和应力分配部80。

下文中，将参照图3至图5来描述根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架的详细构造。

图3是根据本发明的示例性实施方式的自冲铆接系统的框架的侧视图，图4是根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架的前视图，且图5是根据本发明的示例性实施方式的用于解释用于自冲铆接系统的框架的图。

外部框架部分20通过由多个肋状物25连接内部半圆本体21和外部半圆本体23来形成。具有半径r1的内部半圆本体21和具有半径r2的外部半圆本体23安置在水平中心线L1上，且内部半圆本体的中心位置SP1邻近于外部半圆本体的中心位置SP2。

换言之，外部框架部分20包括具有半径r1的内部半圆本体21和具有比半径r1大的半径r2的外部半圆本体23。

外部半圆本体23安置在内部半圆本体21的外部。换言之，外部半圆本体的中心位置SP2在水平中心线L1上安置在在内部半圆本体的中心位置SP1的后方。外部半圆本体23的上端和下端通过连接端部27被连接至内部半圆本体21的上端和下端。

本文中，内部半圆本体21和外部半圆本体23之间的宽度G在从水平中心线L1后退时逐渐变小。

此外，肋状物25通过连接内部半圆本体21的外周表面和外部半圆本体23的内周表面而在内部半圆本体21和外部半圆本体23之间形成多个闭合空间S。

本文中，由内部半圆本体21、外部半圆本体23、每个连接端部27和肋状物25分开的两个闭合空间在其内部在厚度方向上在中心处形成有屏障W1。

在本发明的示例性实施方式中，八个闭合空间S和两个屏障W1通过七个肋状物25和两个连接端部27来形成，但是其不限于此。闭合空间S的数量可以通过肋状物的数量来调节。

而且，多个闭合空间S可以在参照水平中心线L1的上部部分和下部部分中形成有相同数量。

外部框架部分20在外部半圆本体23的厚度方向上形成有四个安装孔H。因此，框架1可以安装在机器人的臂(未示出)处。

内部框架部分30在外部框架部分20的内侧处通过将弯曲本体31的两端连接至内部半圆本体21的两端来形成。

换言之，内部框架部分30包括垂直部分33、上部弯曲端部35和下部弯曲端部37，弯曲本体由垂直部分33在垂直方向上对应于内部半圆本体21的内周表面形成，上部弯曲端部35通过从垂直部分33被弯曲并且向上延伸而连接至内部半圆本体21的上端，下部弯曲端部37通过从垂直部分33被弯曲并且向下延伸而连接至内部半圆本体21的下端。

本文中，弯曲本体31在内部半圆本体21和弯曲本体31之间在厚度方向上在中心处形成有屏障W2，并且弯曲本体31通过屏障W2被连接至内部半圆本体21。

上部内延伸部41和上部外延伸部51从内部框架部分30和外部框架部分20的上端延伸。另外，下部内延伸部43和下部外延伸部53从内部框架部分30和外部框架部分20的下端延伸。

换言之，上部外延伸部51和下部外延伸部53沿着与外部半圆本体23的半径r2相同的半径从外部半圆本体23的上端和下端延伸。

此外，上部内延伸部41和下部内延伸部43从弯曲本体31的上部弯曲端部35和下部弯曲端部37与水平中心线L1平行地延伸。

本文中，上部内延伸部41和上部外延伸部51可以通过被连接至冲压器安装端部60、内部框架部分30和外部框架部分20而形成闭合空间S。另外，下部内延伸部43和下部外延伸部53可以通过被连接至砧安装端部70、内部框架部分30和外部框架部分20而形成闭合空间S。

冲压器安装端部60整体地形成在上部内延伸部41和上部外延伸部51的前端处，具有正方形块状形状。而且，冲压器安装端部60包括垂直方向上的安装孔61以安装冲压器单元3。

砧安装端部70整体地形成在下部内延伸部43和下部外延伸部53的前端处，具有尖锐的块状形状，以将砧单元5安装在其上部表面上。

应力分配部80形成有在上部外延伸部51和下部外延伸部53的外周表面上的至少一个弯曲凹槽81。

参照图5，当通过操作自冲系统将弯曲负载F在使框架10变宽的方向上施加至框架10时，弯曲凹槽81可以分配施加至冲压器安装端部60和砧安装端部70的应力。

应力分配部80形成有形成波形的三个或四个弯曲凹槽81。

在本发明的示例性实施方式中，应力分配部80可以形成有在上部外延伸部51上的三个弯曲凹槽81和在下部外延伸部53上的四个弯曲凹槽81，但是其不限于此。

弯曲凹槽81的数量可以经由测试或模拟由应力分配来确定。换言之，弯曲凹槽81的数量可以被确定以防止当操作冲压器单元3时根据弯曲负载F的自冲铆接系统的不对称负载发生。

根据如上所述的本发明的示例性实施方式，用于自冲铆接系统的框架10通过利用外部半圆本体23和内部半圆本体21而形成有外部框架和内部框架，因此，虽然其具有轻重量但是其仍具有优异的结构刚性。

如果内部半圆本体的中心位置SP1与外部半圆本体的中心位置SP2相同，那么对于自冲铆接系统可能发生不对称负载，这是因为应力集中在砧安装端部70上。

然而，如果根据本发明的示例性实施方式，外部半圆本体的中心位置SP2安置在内部半圆本体的中心位置SP1的后方，则因为连接内部半圆本体21和外部半圆本体23的多个肋状物25可以吸收施加至砧安装端部70的应力，因此可以确保结构刚性。

此外，根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架10可以防止不对称负载发生并且通过应力分配部80分配集中于冲压器安装端部60和砧安装端部70上的应力。因此，防止自冲铆接系统的缺陷是可能的。

此外，根据本发明的示例性实施方式的用于自冲铆接系统的框架10具有轻重量，因此，可以减少用于操纵机器人的功率并且可以增大机器人的操作响应性。

虽然已结合目前认为是实用的示例性实施方式描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是，相反地，其意图覆盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (19)

1.一种用于自冲铆接系统的框架，所述自冲铆接系统设置有在其上部部分上的冲压器单元以及在其下部部分上的对应于所述冲压器单元的砧单元，所述框架包括：

外部框架部分，所述外部框架部分通过由多个肋状物连接内部半圆本体和外部半圆本体来形成，所述外部半圆本体具有与所述内部半圆本体不同的半径和中心位置；

内部框架部分，所述内部框架部分在所述外部框架部分的内侧处通过将弯曲本体的两端连接至所述内部半圆本体的两端来形成；

上部内延伸部，其从所述内部框架部分的上端延伸；

上部外延伸部，其从所述外部框架部分的上端延伸；

下部内延伸部，其从所述内部框架部分的下端延伸；

下部外延伸部，其从所述外部框架部分的下端延伸；

冲压器安装端部，其整体地形成在所述上部内延伸部和所述上部外延伸部的前端处；和

砧安装端部，其整体地形成在所述下部内延伸部和所述下部外延伸部的前端处。

2.如权利要求1所述的框架，还包括应力分配部，所述应力分配部通过形成有在所述上部外延伸部和所述下部外延伸部的外周表面上的至少一个弯曲凹槽而分配施加至所述冲压器安装端部和所述砧安装端部的应力。

3.如权利要求1所述的框架，其中所述外部框架部分包括：

内部半圆本体，其具有恒定半径；

外部半圆本体，其具有比所述内部半圆本体大的半径，所述外部半圆本体通过将其中心在水平中心线上邻近于所述内部半圆本体的中心安置而安置在所述内部半圆本体的外侧并且通过每个连接端部使所述外部半圆本体的上端和下端与所述内部半圆本体的上端和下端连接；和

多个肋状物，所述多个肋状物通过使所述内部半圆本体的外周表面与所述外部半圆本体的内周表面连接而在所述内部半圆本体和所述外部半圆本体之间形成多个闭合空间。

4.如权利要求3所述的框架，其中，所述多个闭合空间在参照所述水平中心线的上部部分和下部部分中形成有相同数量，且由所述内部半圆本体、所述外部半圆本体、每个连接端部和所述肋状物分开的两个闭合空间具有在其内部的在厚度方向上在中心处的屏障。

5.如权利要求3所述的框架，其中，所述内部半圆本体和所述外部半圆本体之间的宽度在从所述水平中心线后退时逐渐变小。

6.如权利要求3所述的框架，其中所述上部外延伸部和所述下部外延伸部沿着所述外部半圆本体的相同半径从所述外部半圆本体的上端和下端延伸。

7.如权利要求1所述的框架，其中所述内部框架部分包括：

垂直部分，所述弯曲本体对应于所述内部半圆本体的内周表面在垂直方向上由所述垂直部分形成；和

上部弯曲端部和下部弯曲端部，所述上部弯曲端部和所述下部弯曲端部通过沿着所述内部半圆本体的所述内周表面从所述垂直部分被弯曲并且向上和向下延伸而连接至所述内部半圆本体的两端。

8.如权利要求7所述的框架，其中所述弯曲本体具有在所述内部半圆本体和所述弯曲本体之间在厚度方向上在中心处形成的屏障，

并且所述上部内延伸部和所述下部内延伸部从所述弯曲本体的所述上部弯曲端部和所述下部弯曲端部与所述水平中心线平行地延伸。

9.如权利要求1所述的框架，其中所述上部内延伸部和所述上部外延伸部通过被连接至所述冲压器安装端部、所述内部框架部分和所述外部框架部分而形成闭合空间。

10.如权利要求1所述的框架，其中所述下部内延伸部和所述下部外延伸部通过被连接至所述砧安装端部、所述内部框架部分和所述外部框架部分而形成闭合空间。

11.如权利要求1所述的框架，其中所述外部框架部分在所述外部半圆本体的厚度方向上形成有多个安装孔。

12.一种用于自冲铆接系统的框架，所述自冲铆接系统设置有在其上部部分上的冲压器单元以及在其下部部分上的对应于所述冲压器单元的砧单元，所述框架包括：

外部框架部分，其包括具有恒定半径的内部半圆本体、具有比所述内部半圆本体大的半径的外部半圆本体，和多个肋状物，所述外部半圆本体通过将其中心在水平中心线上邻近于所述内部半圆本体的中心安置而安置在所述内部半圆本体的外侧，并且通过每个连接端部使所述外部半圆本体的上端和下端与所述内部半圆本体的上端和下端连接，所述多个肋状物通过使所述内部半圆本体的外周表面与所述外部半圆本体的内周表面连接而在所述内部半圆本体和所述外部半圆本体之间形成多个闭合空间；

内部框架部分，所述内部框架部分形成为弯曲本体，所述内部框架部分包括垂直部分以及上部弯曲端部和下部弯曲端部，所述垂直部分对应于所述内部半圆本体的内周表面在垂直方向上形成，所述上部弯曲端部和所述下部弯曲端部通过沿着所述内部半圆本体的所述内周表面从所述垂直部分被弯曲并且向上和向下延伸而连接至所述内部半圆本体的两端，并且通过屏障连接至所述内部半圆本体，所述屏障在所述内部半圆本体和所述弯曲本体之间在厚度方向上在中心处形成；

上部内延伸部，其从所述上部弯曲端部延伸；

上部外延伸部，其从所述外部半圆本体的上端延伸；

下部内延伸部，其从所述下部弯曲端部延伸；

下部外延伸部，其从所述外部半圆本体的下端延伸；

冲压器安装端部，其整体地形成在所述上部内延伸部和所述上部外延伸部的前端处；和

砧安装端部，其整体地形成在所述下部内延伸部和所述下部外延伸部的前端处。

13.如权利要求12所述的框架，还包括应力分配部，所述应力分配部通过形成有在所述上部外延伸部和所述下部外延伸部的外周表面上的至少一个弯曲凹槽而分配施加至所述冲压器安装端部和所述砧安装端部的应力。

14.如权利要求12所述的框架，其中，所述多个闭合空间在参照所述水平中心线的上部部分和下部部分中形成有相同数量，且由所述内部半圆本体、所述外部半圆本体、每个连接端部和所述肋状物分开的两个闭合空间具有在其内部的在厚度方向上在中心处的屏障。

15.如权利要求12所述的框架，其中所述上部外延伸部和所述下部外延伸部沿着所述外部半圆本体的相同半径从所述外部半圆本体的上端和下端延伸。

16.如权利要求12所述的框架，其中所述上部内延伸部和所述下部内延伸部从所述弯曲本体的所述上部弯曲端部和所述下部弯曲端部与所述水平中心线平行地延伸。

17.如权利要求12所述的框架，其中所述上部内延伸部和所述上部外延伸部通过被连接至所述冲压器安装端部、所述内部框架部分和所述外部框架部分而形成闭合空间。

18.如权利要求12所述的框架，其中所述下部内延伸部和所述下部外延伸部通过被连接至所述砧安装端部、所述内部框架部分和所述外部框架部分而形成闭合空间。

19.如权利要求12所述的框架，其中所述外部框架部分在所述外部半圆本体的厚度方向上形成有多个安装孔。