CN106062539A - 用于检测中等长度支撑的转向柱组件的设备和方法 - Google Patents

用于检测中等长度支撑的转向柱组件的设备和方法 Download PDF

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CN106062539A CN201580007263.8A CN201580007263A CN106062539A CN 106062539 A CN106062539 A CN 106062539A CN 201580007263 A CN201580007263 A CN 201580007263A CN 106062539 A CN106062539 A CN 106062539A
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泰·艾伦·布朗
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Abstract

一种用于检查转向柱组件(10)的设备(110)(和相关的方法)，包括至少一个电动滚轮支撑组件(118)，其适合于至少部分地沿着转向柱组件的长度来旋转地支撑所述转向柱组件；以及至少一个光学扫描装置(158)，其适合于在转向柱组件的轴旋转时光学地扫描转向柱组件的感兴趣的特征，以用于获得数据，用于识别与用于感兴趣的特征的一个或多个预定值的一个或多个偏离。

Description

用于检测中等长度支撑的转向柱组件的设备和方法
要求申请日和优先权的权益
本申请要求于2014年2月4日提交的美国申请号61/935,419的申请日的权益，且以该申请为优先权，将该申请的全部内容通过引用并入本文中。本申请还涉及于2014年2月4日提交的美国申请号61/935,421，将该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
通常，本发明涉及在安装到运输车辆中之前用于对转向柱组件进行检查的设备和方法。更具体地，本发明涉及用于机动车辆的转向柱组件的非接触检查的设备和方法，而该转向柱组件至少部分地沿其长度被可旋转地支撑。
背景技术
在转向柱组件的制造中，经常存在多个需要相互组装的子组件或部件。为了适当操作，许多子组件或部件在其被安装到其有意向的车辆中时适于绕着纵向轴旋转。在转向柱组件的制造中，重要的是，各个子组件或部件彼此适当地附接。这通常通过一个或多个压接、铆接或其他塑性变形操作来实现，通过这些操作，套筒、管、盘或一些其他通常为圆柱形且中空的物体绕着轴或一些其他通常为圆柱形的部件连接，使得连接的部分能抵抗纵向分开、抵抗径向位移，或两者。尽管对于装配线工作人员来说，可以进行可视的和/或手动检查来质量保证，但是这样的检查留下了从一个工作人员到另一个工作人员的一些主观性的可能，并且可能导致潜在的不一致的结果。
在将相同的转向柱组件安装到车辆中之前，需要检查转向柱组件(如这里所使用的“转向柱组件”预期的不仅是适合于安装到车辆中的最终转向柱组件而且还是结合到最终转向柱组件中的子组件)的自动化方法。对检查转向柱组件(例如，组件的部件之间的接头)的非接触方法存在特别的需要，通过该方法，进行该检查的装置如此操作而无需在检查时与转向柱组件相接触。对允许旋转转向柱组件的转向柱组件的方法也存在需要，但是该方法避免以一种会潜在地损害转向柱组件的方式来接触转向柱组件的部件。对管理被制造和检查的存货也存在需要，以帮助确保未能满足某些标准的组件与那些确实满足这种标准的组件相隔离。
以下美国专利文件可能涉及本发明，已公开的美国专利申请号：20020101595和20130170734；以及美国专利号：5,162,659、5,267,381、和5,426,309；出于所有目的在此引入这些文献作为参考。
发明内容
本申请利用简单且精制的方法来对转向柱组件进行非接触检查，通过该方法，转向柱组件至少部分地沿着其长度可旋转地支撑，并且绕着纵向轴线旋转，使得关于感兴趣的特征的数据(例如，简档数据)通过光学检测装置可被收集，并且用来确保感兴趣的特征的存在和/或用来确定该感兴趣的特征是否能满足某些预定标准。如由以下将发现的，本发明预期用于检查转向柱组件的设备(和相关联的方法)，该转向柱组件包括至少一个电动滚轮支撑组件(电动辊支撑组件)，其适合于至少部分地沿着其整个可伸缩地延伸的长度可旋转地支撑转向柱组件(例如，它适合于支撑转向柱组件的长度的至少约2％、5％，10％，20％或更长，或者可能是小于约50％、35％或25％)。至少一个光学扫描装置(在检测中，该装置期望地与转向柱组件相隔开)适合于在转向柱的轴旋转时来光学地扫描转向柱组件的感兴趣的特征(例如，通过发射光束，例如激光束(例如，蓝色激光束)，其可漫反射至位于转向柱组件的一个或多个位置处，在该位置处，感兴趣的特征被假定是且检查来自转向柱组件的反射(例如，使用固态检测器，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器)))，用于收集数据以识别与感兴趣的特征的一个或多个预定值的一个或多个偏离。
在一个方面，本发明通常涉及用于检测转向柱组件的设备，该转向柱组件具有一长度、第一端、第二端和纵向轴线。该设备包括至少一个具有纵向轴线的支撑结构。该设备还具有至少一个电动滚轮支撑组件，其包括工件驱动马达，以及一个或多个适合于由工件驱动马达驱动的滚轮。该至少一个电动滚轮支撑组件可以承载在至少一个支撑结构上。该至少一个电动滚轮支撑组件适于在第一端与第二端之间的位置处在转向柱组件的长度的部分上支撑转向柱组件，以及用于旋转转向柱组件。该设备还包括至少一个适合于在转向柱组件旋转时光学地扫描转向柱组件的感兴趣的特征的光学扫描装置，以收集数据，以识别一个或多个与感兴趣的特征的一个或多个预定值的偏离。例如，至少一个光学扫描装置可发射光束并且至少一个光学扫描装置可被定向，使得光束目的照射在转向柱组件的感兴趣的特征，且对感兴趣的特征的光束的反射光能够被至少一个光学扫描装置检测到(例如，使用固态或其他检测器，该检测器能够基于其接收的反射光来发出信号)。一旦在转向柱组件的第一端与第二端之间接收到转向柱组件，使至少一个工件驱动马达运行来旋转一个或多个滚轮，从而能够使转向柱组件绕着其纵向轴线旋转，以使得其可以被至少一个光学扫描装置扫描到。
如由这里的教导显然的是，其他特征可构成设备的部分。例如，至少一个光学扫描装置和至少一个电动滚轮组件均可承载在公共支撑结构上。该设备可以包括至少一个标记装置，基于检查的结果，该标记装置适于在转向柱组件的表面上标记可视指示剂；该至少一个标记装置可以包括适合于将可视指示剂喷涂到方向盘组件的预定位置上的流体喷嘴。该至少一个标记装置还可与至少一个电动滚轮支撑组件和/或至少一个光学扫描装置一起承载在公共支撑结构上。该至少一个电动滚轮支撑组件可以包括马达，该马达驱动至少两个相对滚轮(两个相对滚轮可彼此相互间隔开，例如，间隔开约1至约15mm，或甚至约2至约10mm)，并且可适合于转动转向柱组件的大致圆柱状部分，同时还在转向柱组件的至少部分上来支撑转向柱组件。
该设备可以包括惰轮滚轮组件(例如，轴向地与至少一个电动滚轮支撑组件的纵向轴线相对齐且因而与转向柱组件的旋转轴线大致相平行的惰轮滚轮组件)，该惰轮滚轮组件适合于接收转向柱组件的至少一部分，以响应于电动滚轮支撑组件的旋转来转动转向柱组件。该设备可以包括至少一个控制器，该控制器适合于利用关于转向轮子组件的感兴趣的特征的期望的表面轮廓的数据被编程，并且适合于比较从至少一个三维扫描器获得的检测值，且基于该比较，其适合于发出一信号，该信号可能进而触发视觉和/或听觉警报，和/或发出用于引起至少一个标记装置来将标记施加在转向柱组件上的信号。
如在本文中将进一步看到的，设备是这样一种设备，至少一个电动支撑组件和任何惰轮滚轮组件适合于从转向柱组件的纵向轴线上或其下面的位置处单独地支撑转向柱组件。就这一点而言，至少一个电动支撑组件和任何滚轮组件可以是将转向柱组件支撑在设备上的单独的装置。此外，至少一个电动支撑组件和任何惰轮滚轮组件可以被配置成支撑转向柱组件，使得转向柱组件的第一端和第二端中的一个或两个与任何支撑结构没有接触。
在另一个方面，本申请还预期转向柱组件的非接触检查的方法。该方法可采用使用根据本发明的设备。例如，该方法可以包括以下步骤：从转向柱组件的纵向轴线的下方位置处支撑转向柱组件。该方法可以包括以下步骤：绕着转向柱组件的纵向轴线旋转转向柱组件，同时利用至少一个光学扫描装置来扫描转向柱组件以获得转向柱组件的一个或多个感兴趣的特征。可采用这样的步骤：将获得的关于一个或多个扫描到的感兴趣的特征的数据与一个或多个扫描到的感兴趣的特征的预定值进行比较。基于该比较步骤，还存在以下步骤：识别转向柱组件是否与预定值相符合。
根据本发明的方法可以包括以下步骤：提供转向柱组件，该转向柱组件包括上部轴子组件和下部轴子组件，它们利用至少一个桩结合在一起，其中，该桩可选地可为细长的且被定向成相对于转向柱组件的纵向轴线大致横向；绕着转向柱组件的纵向轴线旋转转向柱组件，且利用至少一个光学扫描装置来扫描以确定关于至少一个桩的数据；将获取的关于至少一个桩的数据与至少一个桩的预定值进行比较；以及基于该比较步骤，识别转向柱组件是否与预定值相符合。
可以采用以下步骤：基于比较步骤的结果，将标记施加至转向柱组件。可采用以下步骤：检测标记是否已经被施加至转向柱组件，以及基于这样的检测步骤中断另外的组件运行。可采用以下步骤：扫描参考转向柱组件，以获得关于至少一个感兴趣的特征的相对位置的定性信息，而无需考虑任何这种特征的尺寸，供在此后的比较步骤中使用。根据本发明的方法可以包括重复用于多个转向柱组件的步骤，每个转向柱组件被设计成具有相同的特征，且基于识别步骤，将与预定值相符合的一个或多个转向柱组件从与预定值不相符合的一个或多个转向柱组件中分开。
本发明提供许多技术益处，包括但不限于：一贯地且可再现地检查转向柱组件的能力，以确保组件满足预定标准；最小化用于确保处于检查之下的转向柱被合适地支撑的运行的能力；在将转向柱组件安装到车辆中之前对转向柱组件进行检查的能力(例如，制造或储存的位置)；在执行附加的成本较高的组件步骤以及因而有助于降低昂贵组件的废品率之前识别不符合要求的转向柱组件的能力；或者前述能力的任何组合。
附图说明
图1A是根据本申请的可被检查的示意性转向柱组件的侧视剖视图。
图1B是示意性桩的期望设计的放大视图，该示意性桩可以是根据本发明的检查对象。
图2A是根据本发明的示意性设备的透视图。
图2B是为了说明的图2A的设备的侧面剖视图，其中在该设备上装载有转向柱组件。
图2C是用于图2A的设备的电动滚轮支撑组件的透视图。
图3是包括本发明的设备的示意性组件的示意图。
具体实施方式
根据需要，此处公开了本发明的详细实施例；然而，应当理解的是，公开的实施例仅仅是本发明的示意性说明，且其体现在不同且可替换的形式中。附图并不需要是按比例绘制的；一些特征可能被放大或缩小以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，其仅仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。
通常地，并且如从以下的说明中将可理解的是，本发明涉及转向柱组件的先于车辆安装的质量检查，以确保待检查的组件具有有意向的设计特征且满足有意向的设计标准。转向柱组件通常可被预见具有有意向的设计，以使得该组件具有可伸缩轴组件。因而，本发明通常涉及用于检查转向柱组件(例如，内部轴组件)的设备和方法，该转向柱组件具有纵向轴线、第一端、从第一端沿着从第一端的纵向轴线延伸的第一端部、第二端、从第二端沿着纵向轴线朝向第一端延伸的第二端部。因而，本发明的一个目的在于帮助确保待检查的转向柱组件具有有意向的设计特征，例如以上通常说明的特征，且在此更特别地提及，和/或有意向的设计特征被可接受地定位，或者具有可接受的几何形状，具有可接受的表面外观，和/或具有可接受的尺寸。
更具体地，本发明通常涉及用于检查内部转向柱轴组件的设备和方法，该内部转向柱轴组件被采用以形成具有纵向轴线的可伸缩转向柱组件。特别地，检查用于接合转向柱组件的部件(例如，邻接内部转向柱轴组件的的纵向延伸的部件)的一个或多个桩。内部转向柱轴组件具有第一端、第一端部、第二端、和第二端部。第一端部由上部轴子组件来限定，并且第二端部由下部轴子组件来限定。上部轴子组件与下部轴子组件可收缩地相连接。例如，通过与上部轴子组件或下部轴子组件相关联的花键轴以及与上部轴子组件或下部轴子组件的另一个子组件相关联的配合耦接的管花键，上部轴子组件可被可伸缩地装配至下部轴子组件。上部轴子组件可以包括方向盘接口轴，其延伸至且包括转向柱组件的第一端部。其可以被一个或多个包含在所得组件中的外部柱管内的轴承可旋转地支撑。下部轴子组件可以包括朝向组件的第二端部延伸的且包括该第二端部的中间轴接口轴，其适合于与中间轴相耦接，后者进而可与齿条和齿轮组件相耦接。中间轴接口轴可被可旋转地支撑(例如，通过一个或多个合适的轴承)在柱管之内(例如，在接近柱管的前端的位置处)。中间轴接口轴可通过合适的桩与花键轴或花键管中的一个相耦接。
如所示出的，在该组件的制造中，可形成一个或多个桩以机械地将两个或多个部件固定在一起。该桩典型地包括外部结构(例如，管)的塑性变形区域，以将其带入到与内部结构(例如，轴)的固定接合接触。尽管可以采用任何合适的几何形状的桩，但是在一个示意性方面，该几何形状通常是细长的，并且通常可以是矩形的。该桩可以具有宽度(Ws)和长度(Ls)。长度可以在一方向上定向，该方向通常横向于转向柱组件的纵向轴线。它还可相对于转向柱组件的纵向轴线对角地或平行地定向。该桩可以具有一宽度，该宽度可在从约1至约10mm(例如，约2至约7mm)的范围内。该桩可以具有一长度，该长度可以在从约5至约25mm(例如，约8至约20mm)的范围内。
在本申请的示意性实施例中，存在至少一个桩，并且可以存在两个桩(例如，仅有两个桩)。桩可被定位以直接地将方向盘接口轴与花键轴或花键管中的一个相结合。桩可被定位以将中间轴接口轴与配合花键轴或花键管中的另一个相结合。
在本发明的一个通常的方面，因而，存在预见的一个或多个用于结合管结构中的管、和/或管结构中的轴的桩的检查。本申请还可适合于被采用以检查一个或多个卷曲和/或凹坑，和/或用于在管中结合管和/或在管结构中结合轴的其他塑性变形。
根据本发明的设备，在一个方面，本发明通常涉及包括至少一个具有纵向轴线的支撑结构的设备。该设备期望地具有第一端和第二端以及纵向轴线。该设备还具有至少一个电动滚轮支撑组件，其包括工件驱动马达，以及一个或多个适合于由工件驱动马达驱动的滚轮。合适的马达的实例为伺服马达，例如具有从Omron(例如，序列号为R88M-K0030LS2)市场上可买到的马达的特征的马达。至少一个电动滚轮支撑组件可承载在至少一个支撑结构上(例如，位于通常为平面的支撑结构的上表面上)。至少一个电动滚轮支撑组件适合于在转向柱组件长度的部分(例如，仅仅在其长度的部分之上，例如，在小于其全部可伸缩地延伸长度的一半的长度之上)之上的其第一端与其第二端之间的位置处支撑转向柱组件，且用于旋转该转向柱组件。因而，电动滚轮支撑组件的滚轮(该滚轮壳彼此相互以相对的关系相隔开)可以位于沿着在其上被检查的转向柱组件的长度方向上的中间位置处。例如，如果当转向柱组件被放置在设备上时被分成相等的三份，则滚轮可位于通常地相应于转向柱组件的中间三分之一的区域中，尽管其他的区域也可以。
至少一个电动滚轮支撑组件可以包括一个或多个(例如，至少一对)滚轮，该滚轮适合于由工件驱动马达来驱动(例如，通过直接地或经由一个或多个中间齿轮(例如，通过驱动与一个或多个滚轮相关联的齿轮的惰轮)将工件驱动马达的输出轴附接至滚轮)；滚轮或类似物可操作地与工件驱动马达的输出轴相连接。任何这种齿轮可绕着平行旋转轴线和/或通常地位于彼此相互之间公共平面或平行平面内旋转。至少一个电动滚轮支撑组件被配置成使得转向柱组件能够安置在其上(例如，从其上)，且绕着转向柱组件的纵向轴线转动。滚轮中的一个或多个具有通常地与在其上安置的转向柱组件的纵向轴线平行的纵向轴线。每个滚轮可以具有沿着其纵向轴线的用于接触转向柱组件的长度。例如，滚轮可以具有的长度为约20至约100mm、约30至约80mm、或者甚至约40至约60mm(例如，约50mm)。相对的滚轮可以是相同的或不同的长度。滚轮彼此之间可以是相互交错的关系，并且因而没有必要在它们长度的一些或全部上直接地彼此相对。转向柱与滚轮接触的总长度可以为转向柱组件在其完全可伸缩地延伸位置处的长度的至少2％、5％、10％、20％或更多。转向柱与滚轮相接触的总长度可以低于转向柱组件在其完全可伸缩地延伸位置处的长度的约50％、40％或30％。为了进行这种测量，如果采用两个相对的滚轮，则仅仅使用与最长的滚轮接触的长度。因而，如果两个滚轮均具有与转向柱组件相接触的5cm的长度，然后转向柱组件与滚轮相接触的长度仅仅为5cm，不为10cm。
滚轮通常可以为圆柱形，使得它们与其上放置的转向柱组件以大致线接触的方式接触。还可能的是，滚轮可以包括一个或多个适合于以大致点接触的方式接触转向柱组件的滚轮。
该滚轮可被支撑在合适的驱动滚轮壳体中以用于进行旋转，该壳体还可容纳工件驱动马达。该壳体可从设备的支撑结构向上突出。该壳体可以具有纵向定向的井(well)。该井可从壳体的第一端延伸至壳体的第二端，并且具有一宽度，该宽度足够大以使得转向柱组件可以被设置到井中而无需接触壳体，并且与一个或多个滚轮静止接触。
该设备可以包括至少一个惰轮滚轮组件(惰棍组件)(例如，轴向地与至少一个电动滚轮支撑组件的纵向轴线相对齐且因而与转向柱组件的旋转轴线大致相平行的惰轮滚轮组件)，该惰轮滚轮组件适合于接收转向柱组件的至少一部分，以响应于电动滚轮支撑组件的旋转来转动转向柱组件。例如，一个或多个惰轮滚轮可被支撑在合适的惰轮滚轮壳体中以用于进行旋转，该壳体可以不具有任何马达。像驱动滚轮壳体一样，惰轮滚轮壳体可从设备的支撑结构向上突出。该壳体可以具有纵向地定向的井。这种井可从壳体的第一端延伸至壳体的第二端。该井可以具有一宽度，该宽度足够大以使得转向柱组件可以被放置到井中而无需接触壳体，且与一个或多个惰轮滚轮静止接触。惰轮滚轮可以具有用于接触转向柱组件的长度。例如，滚轮可以具有的长度为约10至约80mm、约15至约60mm、或者甚至约20至约40mm(例如，约30mm)。
该设备可以包括一个或多个端板，其用于帮助将转向柱组件定位在设备中和/或用于帮助在检查过程中限制转向柱组件的纵向平移。任何这种端板可以具有一高度，该高度至少与安置在设备上的转向柱组件的纵向轴线的位置一样高。作为实例，可以存在被定位在设备的第一端上的端板。
本发明的设备可选地还可以包括至少一个合适的标记装置，基于检查结果，该标记装置可适合于在已经被检查的转向柱组件的表面标记可视指示剂。例如，如果转向柱组件没有通过检查，则标记装置可被致动以标记转向柱组件。可替换地，如果转向柱组件通过检查，则标记装置可被致动以标记转向柱组件。至少一个标记装置可以包括涂层喷涂装置，该涂层喷涂装置包括喷涂喷嘴，该喷涂喷嘴与流体涂层(例如，染料、着色剂、或一些其他涂层)源流体连通，当转向柱组件定位在本发明的设备上时，该喷涂喷嘴朝向转向柱组件对准。例如，合适的支架可安装至支撑结构，该支撑结构承载有与待检查的转向柱组件的轴成相对关系的喷涂喷嘴，使得该喷涂喷嘴适合于利用液体涂层至少部分地沿着相对轴的长度来喷涂轴。喷涂喷嘴还可适合于喷涂转向柱组件的端部。作为实例，至少一个标记装置可位于接近设备的第二端部的位置处。该至少一个标记装置还可与至少一个电动滚轮支撑组件承载在公共支撑结构上。
该设备还包括至少一个可适合于在转向柱组件旋转时光学地扫描转向柱组件的感兴趣的特征的光学扫描装置(光学扫描装置还可与至少一个标记装置和至少一个电动滚轮支撑组件一起承载于公共支撑机构中)，以收集数据，以用于识别一个或多个与感兴趣的特征的一个或多个预定值的偏离。例如，至少一个光学扫描装置可发射光束且至少一个光学扫描装置可被定向，使得光束目的照射在转向柱组件的感兴趣的特征，且对感兴趣的特征的光束的反射光可以通过至少一个光学扫描装置检测。一旦在转向柱组件的第一端部与第二端部之间接收到转向柱组件，至少一个工件驱动马达运行来旋转一个或多个滚轮，从而能够使转向柱组件绕着其纵向轴线旋转，使得它可以通过至少一个光学扫描装置扫描。
根据本文的示意性实施例，可以存在一个或多个光学扫描装置，该光学扫描装置可被定位成通常与转向柱组件中的每个桩的位置相对。例如，如果存在两个桩，则可以存在两个光学扫描装置，该装置相对于安置在设备上的用于检测的转向柱组件的任何桩的有意向的或期望的位置被定位。任何这种光学扫描装置可定位于转向柱组件下方的位置处。任何这种光学扫描装置可与转向柱组件间隔开。例如，该间隔开的距离可以为约1厘米(cm)至约20厘米(例如，约3cm至约15cm)。
至少一个光学扫描装置可以为合适的内嵌轮廓测量装置。至少一个光学扫描装置可以包括光束发射器(例如，激光束发射器)，其可适合于发射大致漫发射的光束(例如，光束可被发射，使得在它反射离开转向柱组件的位置处，一线性段(例如，蓝色线性段)是可见的)。例如，它可以包括蓝色激光光束发射器(例如，它发射波长为约360至约480nm(例如，为约405nm)的蓝色光)。至少一个光学扫描装置可以包括合适的检测器，该检测器相对于光束发射器被定位，用于检测来自待检查的转向柱组件的表面的反射。检测器可以包括固态检测器，例如互补金属氧化物半导体检测器。至少一个光学扫描装置可以包括一个或多个用于聚焦来自发射器源的光的透镜(例如，至少一个圆柱形透镜)，和/或用于接收从转向柱组件反射的光的至少一部分的二维透镜装置(例如，可以包括一个或多个能够将从各个角度进入其中的光聚集成单个点的透镜，例如Ernostar透镜)。至少一个光学扫描装置可以包括合适的处理器，该处理器适合于获取来自检测器的数据以及将这种数据输出至合适的显示装置。该处理器(或另一处理器)可被合适地编程以执行从检查转向柱组件获取的数据与预定值(例如，存储在与执行该比较的处理器相关的储存器中的值)或其他关于已知参考转向柱组件的数据进行比较。该处理器可被合适地编程以输出转向柱组件的检查结果。就这一点而言，如果转向柱组件通过或未通过检查，则该处理器可被合适地编程以引起发出听觉警告、视觉警告或这两种警告。该处理器可被合适地编程以识别一个或多个感兴趣的特征，该特征未能满足这种特征的预定标准。合适的光学扫描装置的实例具有从市场上可买到的光学扫面装置的特征，例如可从美国Keyence公司买到的型号为LJ-V7080的光学扫描装置。
该设备可以包括至少一个适合于控制工件驱动马达、至少一个光学扫描装置或两者的控制器。例如，控制器可被编程以引起工件驱动马达旋转，同时至少一个光学扫描装置执行扫描且获得数据。
如在此将进一步示出的，设备是这样一种设备，至少一个电动支撑组件和任何惰轮滚轮组件适合于从转向柱组件的纵向轴线上或其下的位置处单独地支撑转向柱组件。就这一点而言，至少一个电动支撑组件和任何滚轮组件可以是将转向柱组件支撑在设备上的单独的装置。此外，至少一个电动支撑组件和任何惰轮滚轮组件可以被配置成支撑转向柱组件，以使得转向柱组件的第一和第二端部与任何支撑结构没有接触。
该设备还可以是组件的一部分，其包括壳体。该壳体可以是大致封闭的壳体。设备、壳体或两者可以具有用于提供给操作员来自检查的可视结果的相关联的显示装置。可以存在一个或多个合适的输入装置，以允许操作员控制机器的运行。可以存在一个或多个箱，以收集通过或未通过检查的转向组件。可以存在一个或多个与收集箱设备相关联的测压元件，其与识别转向柱组件是否通过或未通过检查的处理器电信号连通。以这种方式，测压元件可以确保通过或未通过检查的转向柱组件被安置在合适的收集箱中。可以存在其他合适的硬件来确保操作员已经合适地隔离检查过的转向柱组件，以将未通过的组件与通过的组件相分离。该设备可以包括能够光学地分析涂层是否已经被施加至转向柱组件的装置(例如，光学检测器)。可以存在在检查之前和/或之后支撑转向柱组件的齿条。可以存在位于壳体内部或外部的一个或多个附加的装配台。
设备可以是组件的一部分，其包括光学壳体、输出显示器、收集箱、用于检测组件存在于收集箱中的测压元件、用于控制设备的一种或多种运行的合适的处理器、用于输入运行命令的用户界面、或用于检测来自喷涂装置的涂层的存在或不存在的光学检测器中的一种或任何组合。可以存在在检查之前和/或之后支撑转向柱组件的齿条。可以存在位于壳体内部或外部的一个或多个附加的装配台。
如由以上可理解的，本发明的设备的使用可以包括将转向柱组件支撑地定位在设备上的通常步骤。转向柱组件可从设备的上方被安置在设备上。当转向柱组件被设置在设备上时，设备可能不具有任何防止转向柱组件向上移动的机构。设备可支撑转向柱组件，以使得转向柱组件的第一端和第二端中的一个或两个自由地悬挂或以其他形式不与任何结构接触。转向柱组件可被安置在设备上，以使得它仅仅在至少一个电动滚轮支撑组件处和在任何惰轮滚轮组件处接触设备。一旦接触至少一个电动滚轮支撑组件，则可以存在以下步骤：绕着转向柱组件的纵向轴线来旋转转向柱组件，例如，通过绕着一个或多个滚轮的纵向轴线来可旋转地驱动一个或多个滚轮，以使得滚轮能够接合转向柱组件的外表面，且引起转向柱组件绕着其纵向轴线旋转。在旋转步骤期间，可连续地获取关于感兴趣的区域的周边的数据，可间隔地获取关于感兴趣的区域的周边的数据，或者两者。例如，在转向柱组件每次绕着其纵向轴线旋转中，可以以预定的间隔进行多次扫描(例如，5次或更多，10次或更多，20次或更多，30次或更多，40次或更多，360次或更少，180次或更少，90次或更少，或其他次数)。为了执行检查，可进行一次或多次关于纵向轴线的旋转。
当转向柱组件绕着其纵向轴线旋转时，可光学地分析感兴趣的表面特征。例如，可执行光学地扫描感兴趣的特征(例如，感兴趣的表面特征)的步骤。该光学扫描可以是用于分析感兴趣的特征的存在或不存在，和/或分析感兴趣的特征的一个或多个特征，该感兴趣的特征选自桩位置、桩定向、桩的与另一特征相比的相对位置、桩几何形状、桩深度、桩长度、桩宽度、桩的一些其他尺寸、或以上所述特征的任何组合。
可以执行以下步骤：将从扫描获得的数据与已知的参考值进行比较。例如，可以执行以下步骤：扫描满足预定的期望质量标准的转向柱组件。从这种扫描中获得的数据可在比较步骤中储存和使用。比较步骤的一种方法包括将感兴趣的特征的相对位置与相对位置的预定值进行比较，而不考虑尺寸的测量。
通过扫描具有感兴趣的特征的部分可获得预定参考，该感兴趣的特征被已知用来满足预定的质量标准。这种数据可被存储在存储器中，且当执行比较步骤时这种数据可以被调回使用。可能的是该参考数据将包括：两个或多个表面特征的相对位置，与一个或多个特征相关联的一个或多个尺寸，用于一个或多个特征的表面形貌，或它们的任何组合。在一种方法中，可以预见的是，比较步骤仅仅比较已知参考部分的特征与待检测组件的特征之间的两个或多个特征的相对位置。也就是说，表面特征被进行定性比较，而不考虑关于该特征的任何定量数据。可以存在以下步骤：将光学可检测的涂层(例如，料涂、染料、或其他类型)施加至转向柱组件，以指示组件是否已经通过检查。可以存在以下步骤：基于检查结果，将另一部件装配到转向柱组件上。例如，在已经检查过内部转向柱组件之后，可以将外部管装配到转向柱组件上，以确保其满足预定标准，例如用于确保已经制作的令人满意的桩。
可以存在以下一个或多个步骤：将涂层施加到通过或未通过检查的转向柱组件上。该方法可以包括步骤：如果待检查的转向柱组件未满足特定标准，则发出警报信号(例如，听觉和/或视觉信号)；或可替换地，如果转向柱满足特定标准，则发出警报信号(例如，听觉和/或视觉信号)。例如，可以存在以下步骤：如果已经施加光学地可检测的涂层，则光学地分析(例如，使用自动光学扫描装置)，且此后基于光学地分析步骤的结果发出警报信号。
基于警报信号的存在或不存在，操作员可以将转向柱组件放置到收集箱中。例如，可以存在用于通过检查的转向柱组件的收集箱，用于未通过检查的转向柱组件的收集箱，或者两者。基于检查的结果，可以存在一个或多个以下步骤：将通过检查的转向柱组件与那些未通过检查的转向柱组件隔离。该隔离可以包括将一个或多个转向柱组件定位到合适的收集箱中。可以存在以下步骤：感测(例如，使用测压元件、移动传感器，或其他类型)操作员是否按照指引已经将转向柱组件放置到收集箱中。
可以采用一个或多个其他步骤，例如用于控制本发明的设备的运行。例如，可以存在一个或多个被采用以确保只有授权操作员使用该设备的安全步骤。例如，可以存在以下步骤：检测关于操作员指纹的数据，以及将该数据与储存在存储器中的关于授权操作员的指纹的数据进行比较。
现参考图1A和1B，这里示出了示意性的根据本发明可被检查的转向柱组件10的有意向的设计。该转向柱组件具有纵向轴线(LA1)并且具有外部管12，其部分地围绕且封闭内部转向柱轴组件14。内部转向柱轴组件14具有第一端16、由上部轴子组件18限定的第一端部、第二端20、以及由下部轴子组件22限定的第二端部。上部轴子组件18与下部轴子组件22在连接区域24(即组件的两个子组件彼此配合地接合的长度)上可伸缩地相连接。例如，上部轴子组件18可通过配合地可滑动的管被可伸缩地装配至下部轴子组件22，例如通过与上部轴子组件相关联的花键轴26(在其外表面上具有多个纵向延伸的花键)和与下部轴子组件22相关联的配合耦接的花键管28(在其内壁上具有多个纵向延伸的花键)。上部轴子组件18可以包括方向盘接口轴30，其延伸至且包括转向柱组件10的第一端16。下部轴子组件22可以包括朝向组件的第二端延伸的且包括该第二端的中间轴接口轴32，其适合于与中间轴(未示出)相耦接，后者进而可与齿条和齿轮组件相耦接。中间轴接口轴32可被可旋转地支撑(例如，通过一个或多个合适的轴承34a和34b)在柱管之内(例如，在接近柱管的前端的位置处)。中间轴接口轴32可以借助于合适的桩36与花键管28相耦接。方向盘接口轴30可以通过另一桩36与花键轴26相耦接。
参考图1B，在该组件的制造中，通过相对于另一个部件对一个部件进行塑性变形来形成桩，使得两个部件被摩擦地和/或以其他方式机械地接合，以便将两个或更多个部件机械地固定在一起。在示出的实施例中，桩36的几何形状大致为细长的，并且可以大致为矩形。该桩可以具有宽度(Ws)和长度(Ls)。长度可以在一方向上定向，该方向通常横向于转向柱组件的纵向轴线。例如，桩可以具有约2mm的宽度以及约12mm的长度。
参考图2A-2C，这里能看到，通过使用本发明的设备110如何检测示意性转向柱组件，例如(图1的)转向柱组件10。
设备110包括至少一个具有纵向轴线(LA2)的支撑结构112。该设备期望地具有第一端114和第二端116以及纵向轴线(LA3)，该轴线被示出为与支撑结构112的纵向轴线以及在其上检测的转向柱组件的纵向轴线相大致平行。该设备还具有电动滚轮支撑组件118，其包括工件驱动马达120和一对适合于由工件驱动马达120的输出轴驱动的相对滚轮122，且该滚轮被分隔开(例如，隔开大约3mm)。电动滚轮支撑组件118可被承载在支撑结构112的上表面124上。如所示出的，电动滚轮支撑组件118适合用于在转向柱组件的长度的部分上的第一端114与第二端116之间的位置处支撑转向柱组件，以及用于旋转转向柱组件。
电动滚轮支撑组件118的滚轮122是细长的，圆柱形的且具有的长度为转向柱组件在其完全伸缩地延伸位置处的长度的约2％与约20％(例如，约4％至约8％)之间。滚轮可以具有的长度为约20至约100mm、约30至约80mm、或者甚至约40至60mm(例如，约50mm)。滚轮可能定位在沿着在其上检查的转向柱组件的长度的中间位置。例如，如果当转向柱组件被安置在设备上时被分成相等的三份，则滚轮位于通常地相应于转向柱组件的中间三分之一区域处。如在图2B和2C中所示，至少一个滚轮可驱动地耦接至工件驱动马达120的输出轴126，例如通过中间旋转构件、以及特别地是通过惰轮128a，该惰轮由输出轴齿轮128b驱动且其反过来驱动滚轮齿轮128c(例如，与滚轮一起安装在公共轴上的齿轮，而且在这里可设置合适的滚轮轴承)，后者部件被容纳在驱动滚轮壳体130内，其可以包括如在图2C中示出的隧道。如在图2C中还可以看到，齿轮可绕着平行的旋转轴线且通常地在公共平面内旋转。合适的马达的实例为伺服马达，例如具有从市场上可买到的来自Omron的马达特征的伺服马达(例如，序列号为R88M-K0030LS2)。对于示出的实施例，当转向柱组件安置在滚轮上时，转向柱组件与滚轮相接触的整个长度低于转向柱组件位于完全收缩地延伸位置处的长度的约20％。例如，它可以是转向柱组件位于完全收缩地延伸位置处的长度的约10％。
驱动滚轮壳体130从设备110的支撑结构112向上突出。壳体130具有从壳体的第一端134延伸至壳体的第二端136的纵向定向井132，且具有足够大的宽度(WH)，以使得转向柱组件能够安置进井中，且能够与一个或多个滚轮静止接触。
设备110包括与电动滚轮支撑组件118的纵向轴线轴相对齐的惰轮滚轮组件138，且因而当安置上转向柱组件时，与转向柱组件的旋转轴线大致相平行。惰轮滚轮组件138适合于接收转向柱子组件的至少一部分，以响应于电动滚轮支撑组件118的旋转来转动转向柱组件。例如，多个大致圆柱形的惰轮滚轮140被支撑以在惰轮滚轮壳体142内旋转，该壳体中没有任何马达。像驱动滚轮壳体130一样，惰轮滚轮壳体142从设备110的支撑结构112向上突出。惰轮滚轮壳体142还具有从惰轮滚轮壳体的第一端146向惰轮滚轮壳体142的第二端148延伸的纵向定向井144。
如所示出的设备110具有向上突起的端板150，用于帮助将转向柱组件定位在设备中和/或用于帮助在检查过程中限制转向柱组件的纵向平移。
设备110还可以包括向上对准的标记装置152，基于检测结果，该标记装置适合于在已经被检查的转向柱组件的表面上标记可视指示剂。标记装置152具有喷涂喷嘴154，该喷涂喷嘴与流体涂层(例如，染料、着色剂、或一些其他涂层)源流体连通，当转向柱组件设置在本发明的设备上时，该喷涂喷嘴朝向转向柱组件对准。例如，支架156支撑与待检查的转向柱组件的轴成相对关系的喷涂喷嘴154，以使得该喷涂喷嘴适合于利用液体涂层至少部分地沿着相对轴的长度来喷涂轴。
设备110还包括一对适合于光学地扫描转向柱组件的感兴趣的特征(例如，一对纵向间隔的桩)的光学扫描装置158，且转向柱组件旋转以收集数据，该数据用于识别一个或多个与感兴趣的特征的一个或多个预定值的偏离。在市场上可买到的光学扫描装置的实例是可从美国Keyence公司买到的型号为LJ-V7080的光学扫描装置。
参考图3，设备110可以是组件的一部分，其包括光学壳体160、输出显示器162、收集箱164、用于检测组件存在于收集箱164中的测压元件166、用于控制设备的一种或多种运行的合适的处理器168、用于输入运行命令的用户界面170、或用于检测从标记装置152的涂层的存在或不存在的光学检测器中的一种或任何组合。可以存在在检查之前和/或之后支撑转向柱组件的齿条174。可以存在位于壳体160内部或外部的一个或多个附加的装配台176。
如可从以上理解的是，本发明的示出的设备110的使用可以包括通常的步骤：支撑地将在图1A中示出的转向柱组件10定位在设备110上，使得转向柱组件10的至少第二端20被悬挂且与设备不相接触。就这点而言，可以执行以下步骤：将转向柱组件支撑定位在转向柱组件的长度的仅仅一部分之上。可以存在以下步骤：定位转向柱组件，使得它的第一端16可邻接端板150。
可以执行以下步骤：致动工件驱动马达120以引起滚轮122旋转，由此引起在其上安置的转向柱组件旋转，同时光学扫描装置158扫描转向柱组件(例如，用于获得关于桩36的存在与不存在、桩定向、桩的与另一特征相比的相对位置、桩几何形状、桩深度、桩长度、桩宽度、桩的一些其他尺寸、或以上所述特征的任何组合的数据)。
可以执行以下步骤：将从扫描获得的数据与已知参考值进行比较。例如，可以执行以下步骤：扫描满足预定的期望质量标准(例如，针对桩)的转向柱组件。从这种扫描获得的数据可以在比较步骤中储存和使用。比较步骤的一种方法包括将感兴趣的表面特征的相对位置与相对位置的预定值进行比较，而不考虑尺寸的测量。基于检查的结果，可以存在一个或多个步骤：将通过检查的转向柱组件与那些未通过检查的转向柱组件隔离。该隔离可以包括将一个或多个转向柱组件定位到收集箱中。可以存在一个或多个步骤：将涂层施加到通过或未通过检查的转向柱组件上。例如，喷涂喷嘴154可以将染料或其他可检测涂层的涂层分配到转向柱组件上。可以存在以下一个或多个步骤：分析(例如，光学地，例如使用光学检测器，或手动地)转向柱组件在将转向柱组件安装进车辆中时是否已经具有施加至其上的涂层。
例如，可以使用光学检测装置或扫描装置158来执行扫描转向柱组件的步骤。基于扫描步骤，可采用以下步骤：指示涂层是否可以被施加。读出装置(输出显示器)162可以将结果和/或指令显示给操作员。作为示例，但不限于，读出显示器可以发出读出信息，该读出信息指示操作员将故障转向柱组件装载到收集箱164中。可以执行以下步骤：感测转向柱组件是否已经被装载到箱中，例如通过测压元件166。如果方向盘组件还未被装载，则设备可暂时停止运行直至这样的装载已发生。还可以存在以下步骤：确保装载进箱中的转向柱组件不会被移除，除了预定操作员之外，例如已经进入合适的安全代码或已经满足一些其他安全标准的操作员。如果检查显示转向柱组件满足了用于可接受的组件的期望的标准，则可执行将外部柱管装配到组件上的步骤。因而，本文的教导还预见，优选地在转向柱组件安装进车辆中之前，使用用于转向柱组件的组件的检查设备和方法。
尽管以上描述了示意性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地说，在说明书中使用的词汇是描述性的词汇而不是限制性的词汇，并且应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围下，可以进行各种变化。此外，可以组合各种示意性实施例的特征来形成本发明的其他实施例。
如可以理解的是，可采用在以上教导的变型。例如，可以采用一个或多个马达以在转向柱组件的第二端附近和/或在一些中间位置处旋转转向柱组件。
在此列举的任何数值包括以一个单位的增量从较低值到较高值的全部数值，假定在任何较低和较高值之间存在至少两个单位的间隔。作为实例，如果声称部件的数量或工艺变量例如，例如，温度、压力、时间等的数值是例如从1至90、优选地从20至80、更优选地从30到70，应当意识到的是，数值例如15至85、22至68、43至51、30至32等被明确地列举在该说明书中。对于小于1的数值，可以适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01或0.1。这些只是明确意图的实例，而且认为所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能的组合在本申请中可以以相似的方式被明确地陈述。
除非另外声明，所有的范围包括端点以及位于端点之间所有的数。与范围一起使用的“约”或“近似”适用于范围的两个端点。因而，“约20至30”意图覆盖“约20至约30”，包括至少指定的端点在内。
为了所有的目的，包括专利申请和公开文献的所有文章以及参考文献的公开内容通过参考并入本文。用于描述组合的术语“基本上由……组成”应当包括标识的要素(元件)、成分、部件或步骤，以及本质上不影响该组合的基本的和新颖特征的这样的其他的要素成分、部件或步骤。在此用于描述要素、成分、部件或步骤的组合的术语“包括”或“包含”的使用还包括基本上由或甚至由要素、成分、部件或步骤组成的实施例。
可以由单个集成要素、成分、部件或步骤来提供多个要素、成分、部件或步骤。可选地，单个集成要素、成分、部件或步骤可被分成分开的多个要素、成分、部件或步骤。用于描述要素、成分、部件或步骤的“一”或“一个”的公开内容并不意图来排除附加的要素、成分、部件或步骤。
在此，图中所示的要素的相对位置关系是本文教导的一部分，即使没有字面描述。而且，在图中示出的几何形状(尽管并非进行限制)也在本发明的范围之内，即使没有字面描述。

Claims (16)

1.一种用于执行具有一长度、第一端、第二端和纵向轴线的转向柱组件的检查的设备，包括：
a.具有纵向轴线的至少一个支撑结构；
b.至少一个电动滚轮支撑组件，承载在所述至少一个支撑结构上并且包括至少一个工件驱动马达和适于由所述至少一个工件驱动马达驱动的一个或多个滚轮，所述至少一个电动滚轮支撑组件适合用于在所述转向柱组件的第一端与其第二端之间的位置处在所述转向柱组件的长度的至少一部分上支撑所述转向柱组件，并且用于绕着所述转向柱组件的纵向轴线来旋转所述转向柱组件；
c.至少一个光学扫描装置，适合于在旋转所述转向柱组件时光学地扫描所述转向柱组件的感兴趣的特征，用于收集数据以识别与用于所述感兴趣的特征的一个或多个预定值的一个或多个偏离；其中，所述至少一个光学扫描装置发射光束并且所述至少一个光学扫描装置被定向，使得所述光束对准所述转向柱组件的所述感兴趣的特征，并且所述感兴趣的特征对所述光束的反射光能够通过所述至少一个光学扫描装置检测；其中，一旦在所述转向柱组件的第一端与其第二端之间的位置处接收所述转向柱组件，所述至少一个工件驱动马达运行来旋转所述一个或多个滚轮，由此使所述转向柱组件绕着其纵向轴线旋转，使得所述转向柱组件能够通过所述至少一个光学扫描装置扫描。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个光学扫描装置和所述至少一个电动滚轮支撑组件均被承载在公共支撑结构上。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备包括至少一个标记装置，所述标记装置适于基于检查的结果将可视指示剂标记到所述转向柱组件的表面上，并且其中，所述至少一个标记装置包括流体喷嘴，所述流体喷嘴适于将所述可视指示剂喷涂到所述转向柱组件的预定位置上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述至少一个光学扫描装置、所述至少一个电动滚轮支撑组件以及任何标记装置被承载在公共支撑结构上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述至少一个电动滚轮支撑组件包括驱动至少两个间隔开的相对滚轮的马达，并且适于转动所述转向柱组件的大致圆柱形部分，同时还在所述转向柱组件的长度的至少约2％但小于其长度的约50％上支撑所述转向柱组件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述设备还包括适于接收所述转向柱组件的至少一部分的惰轮滚轮组件，用于响应于所述至少一个电动滚轮支撑组件的旋转来转动所述转向柱组件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，所述设备包括至少一个控制器，所述控制器适于利用关于所述转向柱组件的所述感兴趣的特征的期望表面轮廓的数据被编程，并且适于比较从所述至少一个光学扫描装置获得的检测值，且基于所述比较适于发出导致至少一个标记装置将标记施加在所述转向柱组件上的信号。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，所述至少一个电动滚轮支撑组件和任何惰轮滚轮组件适于仅从所述转向柱组件的所述纵向轴线处或下方的位置支撑所述转向柱组件。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述至少一个电动滚轮支撑组件和任何惰轮滚轮组件是将所述转向柱组件支撑在所述设备上的唯一的装置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中，所述至少一个电动滚轮支撑组件和任何惰轮滚轮组件被配置成支撑所述转向柱组件，使得在所述转向柱组件被光学地扫描时，所述转向柱组件的所述第一端和第二端不与任何支撑结构接触。
11.一种使用根据权利要求1至10中任一项所述的设备的方法，其中，所述方法包括以下步骤：提供至少一个转向柱组件；绕着所述转向柱组件的纵向轴线来旋转所述转向柱组件，同时利用所述至少一个光学扫描装置来扫描所述转向柱组件的一个或多个感兴趣的特征；将获得的关于扫描到的所述一个或多个感兴趣的特征的数据与用于扫描到的所述一个或多个感兴趣的特征的预定值进行比较；以及基于比较步骤，识别所述转向柱组件是否与所述预定值相符合。
12.一种使用根据权利要求1至10中任一项所述的设备的方法，其中，所述方法包括以下步骤：提供转向柱组件，所述转向柱组件包括利用至少一个桩结合在一起的上部轴子组件和下部轴子组件，所述桩可选地能是细长的并且被定向成相对于所述转向柱组件的所述纵向轴线大致横向；绕着所述转向柱组件的纵向轴线来旋转所述转向柱组件，同时利用所述至少一个光学扫描装置来扫描以确定关于所述至少一个桩的数据；将获得的关于所述至少一个桩的数据与用于所述至少一个桩的预定值进行比较；以及基于比较步骤，识别所述转向柱组件是否与所述预定值相符合。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中，采用以下步骤：基于所述比较步骤的结果，将标记施加至所述转向柱组件。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，采用以下步骤：检测标记是否已经被施加至所述转向柱组件，并且基于这样的检测步骤来中断另外的组件运行。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：扫描参考转向柱组件以获得关于至少一个感兴趣的特征的相对位置的定性信息而不考虑任何所述特征的尺寸，以随后用于所述比较步骤中。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：针对多个转向柱组件重复所述步骤，每个所述转向柱组件均被设计成具有相同的特征；以及基于识别步骤，将与所述预定值相符合的一个或多个转向柱组件与不符合所述预定值的一个或多个转向柱组件分开。
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