專利名稱：用于車身鑲板和鉚釘螺母固定的可編程裝置和方法
用于車身鑲板和鉚釘螺母固定的可編程裝置和方法 相關(guān)申請的交叉參考
本申請是MarkA. Savoy的未決美國申請No. 10/329,893的部分 繼續(xù)申請，該申請于2002年12月26日提交并且轉(zhuǎn)讓給其受讓人。
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背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及將第一元件精確地固定到第二元件，并且提供了用 于根據(jù)第二元件相對于預(yù)定最終基準(zhǔn)位置(net reference position)的 實(shí)際位置將第二元件重新成形一個可變程度的方法和裝置。本發(fā)明 具體地涉及將汽車的外車身鑲板元件精確地固定到內(nèi)車身鑲板結(jié) 構(gòu)的非精確定位的元件上。本發(fā)明還具體地涉及將緊固件精確地固 定到車身鑲板元件以及新穎的施力設(shè)備。
背景技術(shù)：
在汽車工業(yè)中，車輛的裝配涉及將外車身鑲板固定到內(nèi)車身鑲 板或車身結(jié)構(gòu)。因此重要的是將內(nèi)車身鑲板固定位置相對于預(yù)定的 三維坐標(biāo)精確地定位以使得其變形不會通過外車身鑲板的固定而 移動以致于用戶能看到。
W. S. Zaydel等的美國專利No. 4, 438， 971描述了一種在精確的位置將塑料的汽車車身鑲板固定到內(nèi)車身鑲板結(jié)構(gòu)上相對不精確 定位的元件上的方法和裝置。根據(jù)該專利的教導(dǎo)，塑料填充的金屬 固定塊或墊在選定的位置處被焊接到內(nèi)車身鑲板結(jié)構(gòu)。然后將內(nèi)車 身鑲板結(jié)構(gòu)放置在定位和加工夾具內(nèi)，并且每個塑料填充固定塊被 銑削到精確位置，內(nèi)車身鑲板結(jié)構(gòu)和塑料填充固定塊的銑削面之間 的距離隨著內(nèi)車身鑲板結(jié)構(gòu)的位置而變化。隨后在塑料填充固定塊 上鉆出孔以容納固定到塑料外車身鑲板元件內(nèi)部的螺紋緊固件或 緊固件之后，將塑料外車身鑲板元件固定到塑料填充固定塊的銑削 面。通過這種方法和裝置，每個這種塑料外車身鑲板元件安裝在精 確確定的表面上，并且與每個相鄰的塑料鑲板精確地表面對準(zhǔn)。
前述美國專利No. 4， 438, 971的方法和裝置沒有得到塑料外車 身鑲板與相對不精確定位的汽車內(nèi)車身鑲板結(jié)構(gòu)的定位精度，這就 使得在將塑料填充的固定塊固定到內(nèi)車身鑲板結(jié)構(gòu)時增加了材料 和處理成本。另外，隨后對塑料填充的固定塊的銑削產(chǎn)生了碎屑， 碎屑是金屬和塑料填充物材料的混合物并且為了以在環(huán)境上可接 受的方式處理碎屑，就涉及到了額外的花費(fèi)，并且在所有情況下， 塑料填充的固定塊的銑削產(chǎn)生了主要相應(yīng)于塑料填充物成本的灰 塵。這在環(huán)境和工作場所健康和安全范圍上是有害的，除非在對塑 料填充的固定塊執(zhí)行銑削和鉆孔之后進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)防措施。
從現(xiàn)有技術(shù)中還已知，相對不精確地定位的汽車內(nèi)車身鑲板元 件能被建立來通過將一個或多個金屬墊片固定到內(nèi)車身鑲板元件 上將要在其上固定外車身元件的表面上而使得外車身鑲板元件能 在更精確確定的位置固定到其上，這種要固定的墊片的數(shù)目基于內(nèi) 車身鑲板元件的初始位置。然而，這是耗時且昂貴，并且這種墊片 的固定增加了車輛的重量，并且?guī)砹艘粋€不希望的特點(diǎn)，具體地 說，由此降低了燃料效率。Dacey, Jr.的美國專利4,760, 633和4,884, 431公開了一種用于 車身鑲板固定的方法和裝置，其將內(nèi)鑲板元件的一部分重新成形到 精確的定位。這種方法和裝置采用了被移動入已知位置的砧臺，所 述已知位置限定了內(nèi)鑲板固定表面期望的精確定位。浮動支撐元件 接合并且從而定位內(nèi)鑲板，并且隨后被鎖定在固定的位置。
液力壓頭被致動來在相對于內(nèi)鑲板的力之下移動安裝在其上的 墊片成形元件以將內(nèi)鑲板介于浮動支撐元件之間的部分變形為與 砧臺相接合。這樣就會在內(nèi)鑲板上形成固定墊片，其表面定位在期 望固定到另一元件(比如外車身鑲板)的精確位置處。在墊片成形 元件仍然與砧臺相接合時，進(jìn)行沖壓操作來在墊片中形成孔。 一個 沖頭由分離的液壓缸移動穿過墊片來形成該孔。
雖然Dacey, Jr.的確提供了將外車身鑲板精確地裝配到不精確 定位的內(nèi)車身鑲板的可選方法，但是這兩個專利都依賴于壓頭和沖 頭的液壓傳動。液壓裝備通常具有成本顯著增大和需要維修、操作 緩慢以及需要輔助冷卻的缺點(diǎn)。另外，液壓設(shè)備包括加壓流體(通 常是油)，在裝配操作環(huán)境內(nèi)偶爾會由于長時間使用而泄漏。液壓 泄漏很臟、致癌、在環(huán)境上不可接受、并且具有嚴(yán)重的火災(zāi)危險。 最后，還必須考慮液壓流體的加熱和由此導(dǎo)致的膨脹以精確地控制 液力壓頭設(shè)備的可變速度和/或可變行程。
Jackson的美國專利5,133,206公開了用于將一部分鑲板元件成 形到預(yù)定基準(zhǔn)位置的方法和裝置。這種裝置包括有定位鑲板元件實(shí) 際位置的傳感設(shè)備。接著， 一個可伸縮的桿將包括第一和第二對臂 的保持裝置定位在利用傳感設(shè)備建立的鑲板元件的實(shí)際定位位置。 隨后致動驅(qū)動裝置來將第一和第二對臂移動使之與鑲板元件相接 合，以保持鑲板元件待重新成形到預(yù)定基準(zhǔn)位置的部分的相鄰側(cè) 面。
ii在將鑲板元件定位并保持之后， 一個包括第四對臂的成形裝置 被移動而迫使成形元件進(jìn)入鑲板元件，以將鑲板元件的該部分重新 成形到預(yù)定基準(zhǔn)位置?？蛇x地通過隨后迫使安裝在第三對臂端部上 的穿孔銷進(jìn)入鑲板元件的已重新變形部分來在其中穿刺出孔。
Jackson所公開的發(fā)明還包括以下步驟在第一和第二位置之間 凸輪轉(zhuǎn)動第一和第二對臂，以及將第三和第四對臂從與鑲板元件間 隔開的第一位置凸輪轉(zhuǎn)動到第二位置，以使得成形元件和穿孔銷接 合鑲板元件。在啟動凸輪轉(zhuǎn)動成形裝置之前，啟動將保持裝置從第 一位置凸輪轉(zhuǎn)動到第二位置的步驟，以在成形裝置接合鑲板元件之 前將保持裝置帶入與鑲板元件的接合。
Jackson的發(fā)明認(rèn)識到Dacey， Jr.所提及的同樣問題，并且教導(dǎo) 了一種適于提供與Dacey， Jr.的教導(dǎo)相同的解決方案的裝置。盡管 Jackson的發(fā)明聲稱了一種改進(jìn)的裝置，但是提供來支持這種聲明 的只是該裝置采用了用于將內(nèi)車身鑲板保持在固定位置處的單一 致動設(shè)備。然而，Jackson的發(fā)明仍然是有問題的，原因如下。
Jackson的發(fā)明所教導(dǎo)的裝置非常復(fù)雜并且因而導(dǎo)致不必要的 昂貴并且易于出現(xiàn)故障。更具體地，Jackson的發(fā)明結(jié)合了很多移 動部件，包括具有可伸縮的桿的定位裝置，響應(yīng)于傳感設(shè)備輸岀的 液壓或氣動驅(qū)動裝置，以及四對可調(diào)節(jié)的臂，每對臂都具有凸輪設(shè) 備，其中每個移動部件帶來了另外的故障模式。
此外，Jackson的發(fā)明公幵了一種復(fù)雜的傳感器設(shè)備，其適于定 位鑲板元件并且將相應(yīng)的輸出信號傳遞到由此受控的驅(qū)動裝置。這 種傳感器設(shè)備是該發(fā)明的關(guān)鍵特點(diǎn)，由此其任何不精確都會被按比 例地傳遞到形成于內(nèi)車身鑲板上的固定墊片，并且潛在地帶來了與 外車身鑲板可見的不對準(zhǔn)。由于期望Jackson的裝置的作用在很多 次循環(huán)之后仍然保持傳感器設(shè)備的高精度，該設(shè)備就變得非常昂貴。最后，Jackson的發(fā)明沒有公開用于分析傳感器設(shè)備精度以進(jìn) 行誤差驗(yàn)證的設(shè)備，從而其精度損失很可能會在能識別和注意到之 前就已經(jīng)導(dǎo)致了很多有缺陷地裝配的汽車。
Copeman的美國專利5,440,912公開了一種適于將工件成形到 最終位置并在工件中穿出孔的裝置。該裝置通常包括有內(nèi)和外滑動 組件。外滑動組件包括可滑動地安裝到基部的成形液壓缸，該成形 液壓缸具有通過一對外滑軌安裝到其上的成形沖頭。內(nèi)滑動組件包 括具有成形支撐的穿孔液壓缸，并且通過液壓缸安裝塊延伸部分結(jié) 合到成形液壓缸桿端部。
工件被定位在內(nèi)滑動組件的成形支撐和外滑動組件的成形沖頭 之間。成形液壓缸的致動迫使液壓缸安裝塊延伸部分連同整個內(nèi)滑 動組件一起朝著工件運(yùn)動直到成形支撐接觸到工件。連接到內(nèi)滑動 組件的從動缸可裝配有 一 個單向閥以使得當(dāng)內(nèi)滑動組件的成形支 撐接觸到工件時從動缸將成形支撐鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 成形液壓缸繼續(xù)推動成形液壓缸桿端部從而將通過外滑軌連接 的成形沖頭和砧臺朝著工件推動。成形液壓缸延伸一個預(yù)定的量以 將工件模壓到最終位置。在已經(jīng)模壓了工件之后，內(nèi)滑動組件的穿 孔液壓缸致動沖頭以在工件中穿出孔。Copeman的發(fā)明中液壓缸的 使用對于這種設(shè)備來說具有與Dacey,Jr.設(shè)備相同的缺點(diǎn)。
Dacey， Jr.、 Jackson禾B Copeman的發(fā)明公開了類似的設(shè)備。 Jackson聲稱比Dacey, Jr.需要更少的步驟，Copeman聲稱更緊湊， 然而，這些設(shè)備以大致相同的方式實(shí)現(xiàn)同樣的目標(biāo)。Dacey， Jr.、 Jackson和Copeman的發(fā)明的一個共同特點(diǎn)包括具有恒定速度和行 程的致動設(shè)備。由于下文中詳細(xì)描述的很多原因，更復(fù)雜編程的沖 壓和成形動作(包括可變速度和行程)是有利的。
可變速度的沖壓和成形設(shè)備通過在循環(huán)中將壓頭的速度改變?yōu)閴侯^快速地前進(jìn)和回縮并且當(dāng)工件接近時和在實(shí)際沖壓或成形期 間速度較慢來降低循環(huán)時間。可變的速度允許了更寬的工作范圍， 因?yàn)橐粏蝹€致動設(shè)備能適應(yīng)很多不同尺寸的模具和/或沖頭，并且能 成形和/或沖壓很多不同的材料和材料構(gòu)造。
可變行程的成形設(shè)備允許已成形零件的正深度控制?？勺冃谐?的成形設(shè)備能用一單個刀具制成很多不同尺寸和形狀的孔。這例如 通過提供具有主切割面和與之相距預(yù)定軸向距離的輔切割面的刀 具來實(shí)現(xiàn)，其中輔接合面的有效直徑必須大于主接合面的有效直 徑。具有這種刀具的可變行程的設(shè)備能利用短的行程來成形小孔以 使得輔切割面不與待沖壓的材料相接觸。同樣的設(shè)備液能利用長的 行程來成形較大的孔以使得主和輔切割面都穿過待沖壓的材料。
最后，具有可編程沖壓動作并結(jié)合有線性換能器的裝置提供了 工藝的自動誤差驗(yàn)證以確保已經(jīng)沖壓出孔。如同現(xiàn)有技術(shù)中所公知 的，由線性換能器提供的電流信號表示了沖頭,/金屬阻力，因?yàn)闆_頭 所遇到的阻力在與金屬鑲板接合過程中大大地增加，這樣就產(chǎn)生了 電流尖脈沖。于是，電流尖脈沖就表示成功的沖壓操作，并且相反 地沒有出現(xiàn)電流尖脈沖則表示沒有執(zhí)行期望的沖壓操作(即沖頭破 裂并且沒有與鑲板接合)。
已經(jīng)公開了各種用于施力以鎖定工件支架設(shè)備的各種裝置，所 述工件支架設(shè)備被結(jié)合入更大的整體設(shè)備，比如焊接機(jī)、夾鉗和金 屬成形設(shè)備。這種裝置通常不可伸展以適應(yīng)各種力需求，但是卻非 常復(fù)雜并且因而不必要地昂貴并且會帶來新的故障模式。
例如，F(xiàn)olmer的美國專利2,661,599教導(dǎo)了使用氣動操縱的焊 接機(jī)頭。這種焊接機(jī)頭包括均勻薄壁的氣缸，其在一端用接頭封閉 并且在相反端用襯套封閉。該氣缸包括具有擴(kuò)口部的內(nèi)徑，其由臺 階或臺肩限定在氣缸壁中。 一個套筒在臺肩和襯套之間被保持在內(nèi)徑擴(kuò)口部分內(nèi)，以將氣缸內(nèi)徑分隔成兩個小室。提供兩個分別布置 在兩個小室中的活塞，并且由一個延伸穿過套筒隔板的桿連接起來 以使活塞一起運(yùn)動。該桿包括貫穿其中延伸的軸向通道以及橫截該 軸向通道的徑向通道。當(dāng)兩個活塞都完全回縮時，徑向通道被套筒 封閉。不幸地，這種氣缸不夠緊湊并且不易于用于更大或更小的焊 接機(jī)頭應(yīng)用。而且，這種氣缸要求深的內(nèi)徑以獲得臺階狀的放大孔 徑。類似地，套筒也要求其內(nèi)徑相對較深。這種鉆孔操作必須精確 以使活塞能在孔內(nèi)平穩(wěn)地運(yùn)動并且這種鉆孔難以控制并且因此非
常耗時且成本很高。Grimes的3,457,840， Ott等的3,485,141和 Retterer的6,314,862等美國專利也描述了同樣復(fù)雜的設(shè)備。
Sedoff的美國專利2,983,256教導(dǎo)了使用多個活塞的橢圓形流 體液壓缸來驅(qū)動其它設(shè)備。Seeloff的這個專利公開了由多個壁元件 和間隔元件裝配的液壓缸。該液壓缸通過使用系桿來完成，所述系 桿延伸貫穿壁和間隔元件并且緊固到液壓缸相對端上的前頭和后 頭。壁和間隔元件被中心地開孔以容納貫穿其中的活塞桿。前頭和 后頭以及壁和間隔元件在其間限定了流體腔，流體腔包括布置在其 中并且利用卡環(huán)固定到活塞桿的活塞。在活塞桿和活塞或間隔元件 之間以及在活塞和壁元件之間需要多個O形密封環(huán)。類似于Fdlmer
專利，Seeloff的發(fā)明并不緊湊并且不易于適于很多不同應(yīng)用。類似 地，Seeloff的發(fā)明需要過多的部件，其中絕大多數(shù)需要精確加工和 裝配，并且很多是代表流體泄漏故障模式的密封件。
從上面能理解到，通過將第二元件的一部分成形到預(yù)定最終基 準(zhǔn)位置來將第一元件精確地定位和固定到一個不精確定位的第二 元件上的現(xiàn)有技術(shù)方法和裝置并沒有完全地優(yōu)化。而且，現(xiàn)有技術(shù) 的施力設(shè)備也沒有被優(yōu)化來降低復(fù)雜性和成本并且增加可靠性和 性能。因此，需要一種具有可變速度和行程的成形、沖壓和鉚釘螺
15母固定裝置，其無需依賴于液壓致動、簡單可靠、成本低廉并且從 環(huán)境上說是可接受的。還需要一種施力設(shè)備，其更緊湊可靠、成本 更低并且易于與具有不同力需求的寬范圍設(shè)備一起使用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于將工件可編程地重 新變形一定程度以使其表面或一個或多個選定部分定位在讓一個 互補(bǔ)元件固定在其上的精確位置的方法和裝置。這種方法和裝置特 別適于重新變形內(nèi)車身鑲板的一部分，以在一個位置處接收外車身 鑲板，所述位置比該內(nèi)車身鑲板的原始位置更精確地定位。
一單個這種裝置可以構(gòu)造來在工件上的特定位置處形成一個或 多個固定墊片，以使得每個固定墊片的外表面在可接受的誤差范圍 內(nèi)精確地定位在預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置而與工件的初始位置無關(guān)，并 且此后可選地在每個固定墊片中沖出孔或槽。對于不同的車輛，每 個特定位置的預(yù)定最終基準(zhǔn)位置保持在固定的位置。然而，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員能認(rèn)識到，這個固定的位置可以隨著位置的不同而變 化，因?yàn)椴煌喞幕パa(bǔ)元件被固定到工件。
本發(fā)明的裝置包括布置在固定砧臺的中空部內(nèi)的沖頭，所述中 空部又由面板通道限定，以使得沖頭、固定砧臺的中空部以及面板 通道同軸地對準(zhǔn)。沖頭具有位于其端部的主切割面和與之相距預(yù)定 軸向距離的輔切割面，輔切割面的輪廓包圍主切割面的輪廓。固定 砧臺具有墊片接觸面，墊片接觸面提供了固定的最終位置阻擋器以 在固定墊片的成形過程中定位和支撐其外表面。面板包括支撐面和 貫穿其中的通道。沖頭可以在朝向或遠(yuǎn)離工件被接合部分的方向上 平移穿過固定砧臺的中空部。面板在遠(yuǎn)離固定砧臺的方向上被偏置 以相對于內(nèi)車身鑲板定位并且在固定砧臺被移動到預(yù)定的最終基 準(zhǔn)位置以具體定位時與內(nèi)車身鑲板相比被可滑動地回縮。面板在完全伸展的位置上被偏置，以使得支撐面在固定砧臺的 墊片接觸面之上軸向地突出。墊片接觸面最初定位為距離工件一個 足以保證面板的支撐面不會過早地接合工件的量。此后，本發(fā)明的 裝置沿著固定砧臺的軸線在大致與其正交的方向上朝著工件移動。 在墊片接觸面靠近具體位置的預(yù)定最終基準(zhǔn)位置時，完全伸展的端 面的支撐面就與工件相接觸。墊片接觸面朝著預(yù)定最終基準(zhǔn)位置的 額外前進(jìn)超越了面板完全伸展時的偏置位置，這就相對于固定砧臺 的墊片接觸面有效地回縮面板的支撐面。
本發(fā)明的裝置通過將固定砧臺的墊片接觸面的所有三個軸定位 在具體位置的預(yù)定最終基準(zhǔn)位置來"發(fā)現(xiàn)"工件，以使得支撐面和 墊片接觸面之間的軸向距離表示工件的最初位置和其精確定位的 預(yù)定最終基準(zhǔn)位置之間的差。在將固定砧臺定位在具體工件位置的 預(yù)定最終基準(zhǔn)位置之后，面板被氣動地鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢靡允沟妹?板的支撐面仍然與工件接觸。氣動地致動的鎖定機(jī)構(gòu)有利地替換常 規(guī)的液動地致動的設(shè)備從而避免上述相關(guān)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的裝置還包括成形壓頭，其優(yōu)選地由滾珠絲杠設(shè)備和可 逆伺服電機(jī)驅(qū)動以使得壓頭的速度、加速度和行程長度可編程。另 外，壓頭的電動致動避免了與上述類似的液壓致動相關(guān)的缺點(diǎn)。一 個具有中空部的成形模具安裝到成形壓頭從而成形壓頭的致動就 在成形模具和固定砧臺的墊片接觸面之間成形工件。面板的支撐面 將表面金屬的位置保持在成形模具周圍，這就導(dǎo)致了凸起墊片的成 形。
于是，只要工件最初處于可接受的誤差范圍內(nèi)，就會形成精確 定位在預(yù)定最終基準(zhǔn)位置處的具有外表面的固定墊片。每個這種墊 片的高度根據(jù)一個具體位置處預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置和該具體位置 處工件的最初位置之間的差而變化。每個根據(jù)本發(fā)明方法成形的墊片可用來將一個互補(bǔ)元件固定到其上而無需任何進(jìn)一步處理或最 終手工裝配來建立其最終固定位置。
本發(fā)明的裝置可選地適于在成形的墊片中提供孔或異形槽來接 受緊固件并且從而便于將一個互補(bǔ)元件固定到其上。為此，類似于 上述公開的第二滾珠絲杠設(shè)備或伺服電機(jī)用來致動沖頭。在成形模 具仍然與固定墊片相接合并且從而支撐其內(nèi)表面時，沖頭前進(jìn)穿過 工件并進(jìn)入成形模具的中空部。 一個孔可以通過限制沖突的行程長 度以使得只是主切割面接合工件來形成，而延伸行程長度以使得主 和輔切割面都穿過工件則提供了異形槽。
最后，如同現(xiàn)有技術(shù)中公知的，這里公開的可編程沖壓動作提 供了自動誤差驗(yàn)證以確保的確沖出了孔?？删幊虥_頭所產(chǎn)生的電流 信號表示阻力，并且當(dāng)沖頭所遇到的阻力在與工件接合過程中大大 地增大時，就產(chǎn)生了電流尖脈沖。電流尖脈沖表示成功的沖壓操作， 并且相反地沒有出現(xiàn)電流尖脈沖則表示沒有正確地執(zhí)行期望的操 作(即沖頭破裂并且沒有接合工件)。
根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明還包括用于將一個部件固定到固定墊 片的裝置。具體地， 一個成形模具用來讓鉚釘螺母安裝到其上，從 而成形模具與固定砧臺相互配合，并且工件位于它們之間，從而成 形固定墊片并且同時或幾乎同時地將鉚釘螺母鉚釘?shù)焦潭▔|片。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了具有多個串聯(lián)布置的獨(dú)立活 塞模塊的施力設(shè)備。所述多個獨(dú)立活塞模塊包括其中具有空間的殼 體，并且包括安裝在殼體的空間內(nèi)的活塞?；钊◤膭用婧突?上與從動面相對的驅(qū)動面，其中活塞適于相對于從動面接受流體壓 力來在前進(jìn)方向上驅(qū)動活塞，以使得活塞的驅(qū)動面鄰接所述多個獨(dú) 立活塞模塊中其它模塊的其它從動面。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于將第一元件精確地定位和固定到不精確定位的第二元件上的方法和裝置，其中該裝置包括具 有可變速度和行程的沖壓和成形設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將第一元件精確地定位和固 定到不精確定位的第二元件上的方法和裝置，其中該裝置不是液壓 地致動并且因此不會受到上述相關(guān)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種簡單可靠且成本低廉的方法和裝 置，用于將第一元件精確地定位和固定到不精確定位的第二元件 上。
本發(fā)明的再一 目的是提供一種用于將鑲板元件的一部分成形為 預(yù)定最終基準(zhǔn)位置的方法和裝置，其循環(huán)時間減小。
本發(fā)明的又一 目的是提供一種用于將鑲板元件的一部分成形為 預(yù)定最終基準(zhǔn)位置并且在鑲板元件的成形部分中沖出孔的方法和 裝置，其中該裝置具有廣泛的工作范圍，因?yàn)橐粏蝹€致動設(shè)備能適 用于不同尺寸的成形模具和沖頭，并且能成形或沖壓很多不同的材 料和材料構(gòu)造。
本發(fā)明的又一 目的是提供一種能用一單個刀具制造出很多不同 大小和形狀的孔的裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于對沖壓操作進(jìn)行誤差驗(yàn)證從 而使沖壓操作不成功變得很明顯的方法和裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于氣動地致動和維持工件支架 設(shè)備的內(nèi)鎖定機(jī)構(gòu)的裝置。
本發(fā)明的又一目的是避免汽車工作環(huán)境中與液壓相關(guān)的費(fèi)用。
本發(fā)明的又一 目的是避免汽車工作環(huán)境與液壓油相關(guān)的環(huán)境和 安全危險。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于最終位置固定部件(比如尾 燈、緩沖器、儀表板、前燈、加油門等)的方法和裝置。本發(fā)明的又一目的是提供一種用于將一個元件精確地定位和固 定到另一部件的方法和裝置，其中該裝置包括具有可變速度和行程 的成形和鉚釘設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將一個元件精確地定位和固 定到另一部件的方法和裝置，其中該裝置不是液壓地致動并且因此 不會受到上述相關(guān)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種簡單可靠且成本低廉的方法和裝 置，用于將一個元件精確地定位和固定到一個緊固件上。
在閱讀下述詳細(xì)描述、所附權(quán)利要求以及附圖之后，本發(fā)明的 這些目的和其它特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將會更加明顯。


圖l是根據(jù)本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖，示出為固 定到機(jī)械手；
圖2是圖l裝置的立體圖3是圖2裝置的側(cè)面剖視圖4是沿著圖2中4一4線截取的截面；
圖5是示出圖2裝置的成形和鉚釘部件細(xì)節(jié)的分解視圖； 圖6a是示出本發(fā)明利用圖2裝置的方法中一個步驟的局部示意
圖6b是類似于圖6a的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個后續(xù)步
驟；
圖6c是類似于圖6a—6b的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個后 續(xù)步驟；
圖6d是類似于圖6a—6c的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個后 續(xù)步驟；
圖6e是類似于圖6a—6d的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個后續(xù)步驟；
圖7是局部立體圖，示出了用根據(jù)圖6a—6e的方法由圖2的裝 置成形和沖壓的內(nèi)車身鑲板；
圖8a是圖2所示裝置的工件支架和氣動工件支架致動器的分解 立體圖8b是圖8a所示氣動工件支架致動器的肘節(jié)鎖定設(shè)備的立體
圖8c是圖8a所示氣動工件支架致動器的殼體的立體圖； 圖9是圖8a所示工件支架和氣動工件支架致動器的側(cè)視圖； 圖10是圖8a所不工件支架和氣動工件支架致動器的平面圖； 圖11是沿著圖10中11-11線截取的剖面圖，示出了圖8b的肘
節(jié)鎖定設(shè)備處于鎖定位置；
圖12是沿著圖10中11-11線截取的剖面圖，示出了圖8b的肘
節(jié)鎖定設(shè)備處于解鎖位置；
圖13是根據(jù)本發(fā)明裝置的一個可選實(shí)施例的側(cè)視圖，示出為固
定到機(jī)械手；
圖14是圖13裝置的立體圖15是圖14裝置的側(cè)面剖視圖16是沿著圖14中16-16線截取的截面；
圖17是示出圖14裝置的成形和鉚釘部件細(xì)節(jié)的分解視圖18a是示出本發(fā)明利用圖14裝置的方法中一個步驟的局部示
意圖18b是類似于圖18a的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個后續(xù) 步驟；
圖18c是類似于圖18a-18b的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個 后續(xù)步驟；
21圖18d是類似于圖18a-18c的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個 后續(xù)步驟；
圖18e是類似于圖18a-18d的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個 后續(xù)步驟；
圖18f是類似于圖18a-18e的視圖，示出了本發(fā)明方法中一個 后續(xù)步驟；
圖19是局部立體圖，示出了用根據(jù)圖18a-18e的方法由圖14
的裝置成形和鉚釘?shù)膬?nèi)車身鑲板；
圖20是圖14所示裝置的工件支架和施力設(shè)備的分解立體圖21是圖20a所示工件支架和施力設(shè)備的立體圖22是圖20所示工件支架和施力設(shè)備的頂視圖23a是沿著圖20中23-23線所截取的橫截面或四分截面視
圖，示出了圖20中施力設(shè)備處于內(nèi)縮位置；
圖23b是類似于圖23a的橫截面視圖，示出了施力設(shè)備處于內(nèi)
縮位置；
圖24是圖23a中一個活塞的平面圖；
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)地參考附圖，圖l和2示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的墊片 成形設(shè)備10形式的最終位置定位設(shè)備。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例， 一個或 多個可編程的機(jī)械手11將墊片成形設(shè)備10移動進(jìn)出與工件WP的 工作接合，以及墊片成形設(shè)備10相對于工件WP上特定位置的精 確定位。墊片成形設(shè)備10適于在工件WP上一個或多個特定位置 處形成固定墊片P (如圖7所示)，以使得每個固定墊片P的外表面 被精確地定位在預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置(對于每個位置來說獨(dú)立地限 定)，并且此后在固定墊片P中沖出孔H (如圖7所示)或槽(未 示出)。只要工件WP在可接受的誤差范圍內(nèi)，就提供了外表面精確地定位在預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置處的固定墊片，并且一個互補(bǔ)元件 可在無需任何處理或調(diào)整的情況下固定到其上。
在對于優(yōu)選實(shí)施例的下述詳細(xì)描述中，工件WP應(yīng)當(dāng)視為表示 內(nèi)車身鑲板，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，工件WP還應(yīng)當(dāng)涵蓋其它情況下 的其它結(jié)構(gòu)元件。此外，盡管這里公開的優(yōu)選實(shí)施例涉及外車身鑲 板的最終位置固定，但是本發(fā)明同樣適于比如尾燈、緩沖器、儀表 板、前燈、加油門之類的其它部件的最終位置固定。最后，相對性
的詞語(比如前、后、上、下等)應(yīng)用到如圖2所示的墊片成形設(shè) 備10，其中模板130限定了前面，伺服電機(jī)140、 140'限定了后面。
如圖2 — 4所示，墊片成形設(shè)備10包括有大致矩形的電機(jī)板12， 其具有位于孔12b下面的孔12a。伺服電機(jī)140、 140'分別與孔12a、 12b對準(zhǔn)，并且此后如同以下將更完整地解釋那樣安裝到電機(jī)板12。 墊片成形設(shè)備IO還包括彼此間隔開且大致平行的側(cè)板14、 16，它 們與伺服電機(jī)140、 140'相對地固定到電機(jī)板12并且由此在向前方 向上延伸。側(cè)板14、 16分別具有凹陷部14a (未示出)、16a，它們 限定了大致平行于電機(jī)板12的臺肩14b (未示出)、16b。應(yīng)當(dāng)理解 的是，側(cè)板14和16大致相同并且雖然凹陷部14a和臺肩14b在附 圖中未標(biāo)識出，但是它們分別類似于凹陷部16a和臺肩16b。
具有在前后方向上貫穿延伸的通道17a的保持塊17安裝到側(cè)板 14、 16以使得保持塊17在前后方向上由臺肩14b、 16b支撐，并且 在上下方向上剛性地固定到凹陷部14a、 16a。適于為保持塊17提 供上下調(diào)整的間隔物19布置在保持塊17和凹陷部14a、 16a之間， 并且在保持塊17之上在向前方向上伸展。如同現(xiàn)有技術(shù)中公知的， 間隔物19最初在上下方向上超尺寸，并且相應(yīng)地保持塊17最初處 于調(diào)整的上端，此后間隔物19被磨削一定程度以便將保持塊17降 低到上下方向上的對準(zhǔn)位置。具有腿部25a和腳部25b的L形隔離物25布置在側(cè)板14、 16 之間并且固定到其上以使得腿部25a定位在凹陷部14a、 16a下面并 且腳部25b在側(cè)板14、 16的凹陷部14a、 16a之上伸展?，F(xiàn)在參考 圖4和5，具有前表面20、后表面22以及貫穿通道24的滑塊18 定位在保持塊17的前面以使得通道17a與通道24對準(zhǔn)?；瑝K18 適于在前后方向上移動、在延伸穿過通道24的固定砧臺36周圍導(dǎo) 向、并且與腳部25b的最上表面相接合，所述最上表面構(gòu)造為導(dǎo)向 滑塊18和防止其旋轉(zhuǎn)?；瑝K18的上下位置可以以類似于以上公開 的保持塊17的方式來調(diào)整，其具體地涉及磨削L形間隔物25的腳 部25b—定程度以將滑塊18降低到對準(zhǔn)的上下位置?；瑝K18包括 由此在向下方向上伸展的突起18a，其適于通過在行程的前端與L 形間隔物25的腳部25b相接合以及在行程后端與間隔物19相接合 來限制運(yùn)動范圍。
具有支撐面30和貫穿其中的通道28的面板26被安裝到滑塊 18的前表面20以使得面板26的通道28和滑塊18的通道24相對 準(zhǔn)。固定砧臺36布置在保持塊17的通道17a內(nèi)并且剛性地固定到 其上以使得固定砧臺36延伸穿過滑塊18的通道24并且進(jìn)入面板 26的通道28，并且在那里終止于墊片接觸面40。固定砧臺36的墊 片接觸面40在墊片的成形期間支撐固定墊片P (如圖7所示)的外 部，并且因此受到在沖擊期間產(chǎn)生的合力。應(yīng)當(dāng)理解的是，電機(jī)板 12、側(cè)板14、 16以及保持塊17被構(gòu)造來吸收在向后方向上作用在 固定砧臺36的墊片接觸面40上的這種力。具有主切割面34a和輔 切割面34b的沖頭34適于在前后方向上移動穿過固定砧臺36的中 空部38、保持塊17的通道17a、滑塊18的通道24以及面板26的 通道28。
參考圖6a—6e，滑塊18將會像如下將詳細(xì)描述的那樣在完全伸展的位置偏置。于是，面板26的支撐面30在固定砧臺36的墊 片接觸面40之上軸向地突出一個程度，所述程度相當(dāng)于特定應(yīng)用 的最大許可墊片深度，并且L形間隔物25與突出18a相接合。機(jī) 械手11和相關(guān)的可編程運(yùn)動控制設(shè)備迅速地將墊片成形設(shè)備IO(如 圖1所示)移動入相對于工件WP的位置，以使得固定砧臺36以 公知的距離定位在工件W附近?？删幊痰倪\(yùn)動控制設(shè)備隨后將墊片 形成設(shè)備10移動入最終位置(通過沿著固定砧臺36的軸線在大致 垂直于工件WP的方向上移動該設(shè)備)以使得固定砧臺36的墊片 接觸面40的X、 Y和Z軸相對于工件WP上將要進(jìn)行作業(yè)的特定 位置的預(yù)定最終基準(zhǔn)位置的X、 Y和Z軸精確地定位。
如圖6a所示，墊片接觸面40最初與預(yù)定的基準(zhǔn)位置對準(zhǔn)并且 定位為距離工件WP —定程度，其程度足以保證面板26的支撐面 30不會過早地接合工件WP。此后，機(jī)械手11沿著固定砧臺36的 軸線將墊片成形設(shè)備10 (如圖1所示)朝著工件WP在大致垂直于 工件的方向上移動，以將墊片接觸面40的X、 Y和Z軸帶入與預(yù) 定最終基準(zhǔn)位置的X、 Y和Z軸對準(zhǔn)。在墊片接觸面40接近工件 WP時，面板26完全伸展的支撐面30就與工件WP相接觸(如圖 6b所示)。墊片接觸面40朝著工件WP的額外前進(jìn)超越了滑塊18 完全伸展時的偏置位置，這有效地相對于固定砧臺36的墊片接觸 面40回縮了面板26的支撐面30直到固定砧臺36達(dá)到了預(yù)定的最 終基準(zhǔn)位置。
如圖6c所示，墊片成形設(shè)備10通過將墊片接觸面40的所有三 個軸定位在預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置"發(fā)現(xiàn)"工件WP以使得支撐面30 和墊片接觸面40之間的軸向距離表示內(nèi)車身鑲板固定位置的最初 不精確位置和精確定位的預(yù)定最終基準(zhǔn)位置之間的差。在"發(fā)現(xiàn)" 工件WP之后，滑塊18被鎖定入固定位置，如同以后將要詳細(xì)描述的那樣，以使得面板26的支撐面30保持與工件WP的接觸。墊 片成形設(shè)備IO現(xiàn)在就處于適當(dāng)?shù)奈恢靡猿尚螇|片P和沖出孔H。
如圖6d所示， 一旦墊片成形設(shè)備10已經(jīng)"發(fā)現(xiàn)"工件WP并 且滑塊18己經(jīng)鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢茫敲垂ぜP徑向地位于面板 26的支撐面30內(nèi)的部分就被向外變形直到其與固定砧臺36的墊片 接觸面40相接觸以成形固定墊片P。如圖5中最佳地示出，這個變 形是在由具有貫穿中空中心部128的成形模具126所施加的負(fù)荷之 下完成。參考圖6e，在成形模具126與工件WP相接觸時，沖頭34 穿過固定墊片P徑向地位于成形模具126內(nèi)并且因此不被其支撐的 部分，并且進(jìn)入其中空的中心部128以沖出孔H。
再次參考圖2，滑塊18的往復(fù)運(yùn)動由已知類型的第一和第二液 壓工件支架設(shè)備42、 42，(即Hytec液壓工件支架No. 100998彈簧 前進(jìn)型工件支架)所致動，所述設(shè)備以常規(guī)的方式分別固定到第一 和第二側(cè)板14、 16。 Solie等名下的美國專利3， 938， 798提供了對 于類似工件支架設(shè)備的詳細(xì)公開并且于是其全部內(nèi)容以參考的方 式結(jié)合于此。
為了清楚起見，將只是公開第一工件支架42的組成和操作，然 而應(yīng)當(dāng)理解的是，墊片成形設(shè)備10的優(yōu)選實(shí)施例包括第二個同樣 的工件支架42'。如圖8a所示，工件支架42包括有可移置地安裝 在其中并終止于墊片46的柱塞或活塞桿44。柱塞44由內(nèi)彈簧(未 示出)正常地偏置到完全伸展的位置。工件支架42適于通過收縮 內(nèi)套筒或夾頭(未示出)以在其前進(jìn)位置將柱塞44的周邊部分(未 示出)鎖定地夾緊從而將柱塞44鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?。參考圖9和 10，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括氣動工件支架致動器60、 60'，其適 于氣動地致動工件支架42、 42'的鎖定機(jī)構(gòu)以使得無需液壓裝備來 操作墊片成形設(shè)備10。
26再次參考圖8a，通過向工件支架42的氣缸48內(nèi)的可移動活塞 (未示出)施加力來使內(nèi)套筒(未示出)回縮從而鎖定柱塞44。盡 管施加到可移動活塞的力常規(guī)地是通過液壓力來施加，應(yīng)當(dāng)理解的 是，工件支架鎖定機(jī)構(gòu)可以相應(yīng)于由適于此目的的可選來源所施加 的力而被致動。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然這種致動只需足夠大的 力來克服標(biāo)稱預(yù)負(fù)荷，但是將工件支架保持在鎖定狀態(tài)下所必需的 大小與預(yù)負(fù)荷和任何從外面施加到柱塞的相反力的組合成比例。為 此，受到較大外力的工件支架通常需要液壓致動，因?yàn)榭諝獾目蓧?縮性使得氣動設(shè)備是不實(shí)用的。
再次為了清楚起見，將只是公開第一氣動工件支架致動器60 的組成和操作，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，墊片成形設(shè)備10包括有第二 個同樣的氣動工件支架致動器60'，其構(gòu)造來致動第二工件支架 42，。如圖8a—8c所示，氣動工件支架致動器60致動肘節(jié)鎖定設(shè)備 94，肘節(jié)鎖定設(shè)備適于致動工件支架的內(nèi)鎖定機(jī)構(gòu)(未示出)，從 而將柱塞鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑶掖撕髾C(jī)械地抵抗從外面施加到柱 塞上的相反力，從而氣動工件支架致動器60能抵抗比至今為此用 常規(guī)氣動設(shè)備所能抵抗的力大得多的力。
氣動工件支架致動器60包括具有進(jìn)口端64和開口式出口端66 的殼體62。殼體的開口式出口端66以常規(guī)的方式(比如如圖8a所 示的有頭螺釘)固定到工件支架氣缸48。托架76、 78類似地固定 到殼體62進(jìn)口端64附近的相對側(cè)68、 70，并且在遠(yuǎn)離殼體62進(jìn) 口端64的方向上伸展。已知類型的氣動缸80 (即Bimba型號 FM-1740-2FMT)在殼體62的進(jìn)口端64附近樞軸地布置在托架76、 78之間并固定到其上。氣動缸80包括主體82、響應(yīng)于氣動壓力可 伸展和回縮的活塞桿84、以及固定到活塞桿84外露端的結(jié)合元件 86。具有大致平面90和其中具有槽段92的相對面的固定間隔塊88布置在殼體62內(nèi)并固定在其上，以使得平面90由有頭螺釘安裝到 進(jìn)口端64的內(nèi)部并且槽段92在殼體的相對側(cè)68、 70之間伸展。
氣動工件支架致動器60的肘節(jié)鎖定部94布置在殼體內(nèi)并且優(yōu) 選地包括第一鏈接元件96和第二鏈接元件104。鏈接元件96、 104 呈具有互補(bǔ)徑向端部的大致矩形。第一鏈接元件96包括有樞軸地 接合在固定間隔塊88的槽段92內(nèi)的凸端98、適于容納第二鏈接元 件104的相對凹端100、以及樞軸地固定到氣動缸80的結(jié)合元件 86上的整體杠桿臂102。第二鏈接元件104包括有適于分別樞軸地 接合第二鏈接元件96和活塞接合元件110的相對凸端106、 108。 活塞接合元件110包括具有適于容納第二鏈接元件104的槽段112 的表面和適于接合工件支架42的可動活塞(未示出)的相對平面 114。支撐銷116插入穿過殼體下部72中的孔73以使得支撐銷116 的點(diǎn)接合端118支撐肘節(jié)鎖定設(shè)備94以防止其超行程。布置在支 撐銷116的頭部120和殼體62的下部72之間的間隔元件122優(yōu)選 地被磨削到一個寬度，所述寬度精確地限制支撐銷116的點(diǎn)接合端 118的插入以使得當(dāng)肘節(jié)鎖定設(shè)備94因此被支撐時鏈接元件96、 104處于±3°的共面對準(zhǔn)。固定到殼體62另外開口上部74的頂板 124 (優(yōu)選地具有有頭螺釘)將鏈接元件96、 104保持在殼體62內(nèi) 并且還防止了肘節(jié)鎖定設(shè)備94的超行程。
氣動缸活塞桿84以及間接固定到其上的杠桿臂102的延伸繞著 第一鏈接元件的凸端98施加一個轉(zhuǎn)動慣量，傾向于對準(zhǔn)鏈接元件 96、 104并且從而接合肘節(jié)鎖定設(shè)備94，所述凸端樞軸地接合在固 定間隔塊88的槽段92中。相反地，活塞桿84的回縮施加相對的 轉(zhuǎn)動慣量，傾向于使鏈接元件96、 104不對準(zhǔn)從而使肘節(jié)鎖定設(shè)備 94脫離。圖11和12分別示出了肘節(jié)鎖定設(shè)備94的鎖定和解鎖位 置。再次參考圖8a—8c，當(dāng)氣動缸活塞桿84伸展時，鏈接元件96、 104的相應(yīng)對準(zhǔn)具有使活塞接合元件110前進(jìn)進(jìn)入工件支架42的氣 缸48以致于一個力施加到可動活塞(未示出)上的作用，工件支 架42的內(nèi)套筒(未示出)回縮并且工件支架柱塞44被鎖定。當(dāng)肘 節(jié)鎖定設(shè)備94被接合時，其能機(jī)械地抵抗沿著其對準(zhǔn)軸線施加的 絕大部分力，如同外力施加到工件支架柱塞44那樣，因?yàn)槿魏芜@ 樣的力被沿著其對準(zhǔn)軸線傳遞穿過可動活塞并且傳遞到肘節(jié)鎖定 設(shè)備94。這樣，氣動工件支架致動器60能在比至今為止專門依賴 于氣動壓力的設(shè)備大得多的負(fù)荷之下將工件支架42保持在鎖定狀 態(tài)下。
再次參考圖6d，在墊片成形設(shè)備10已經(jīng)如上所述那樣"發(fā)現(xiàn)" 工件WP之后，工件WP徑向地位于面板26的支撐面30內(nèi)的部分 就被向外變形直到其與固定砧臺36的墊片接觸面40相接觸。如圖 2 — 5中最佳地示出，這個變形是在由固定到模塊130的成形模具 126所施加的負(fù)荷之下完成。模塊130由成形壓頭132驅(qū)動在圖4 所示的虛線位置和實(shí)線位置之間往復(fù)運(yùn)動，所述成形壓頭由以后詳 細(xì)描述的滾珠絲杠設(shè)備134驅(qū)動。
如圖4中最佳地示出，可逆的伺服電機(jī)140與孔12a對準(zhǔn)地安 裝到電機(jī)板12的背面以驅(qū)動地接合適于將伺服電機(jī)140的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變成平移運(yùn)動的滾珠絲杠設(shè)備134。滾珠絲杠設(shè)備134包括螺旋元 件136、螺旋在其上的螺母元件138、以及多個介于它們支架的滾 珠(未示出)。滾珠絲杠設(shè)備134布置為大致平行于第一和第二側(cè) 板14、 16并位于它們之間、在第一方向上延伸穿過電機(jī)板12的孔 12a以接合伺服電機(jī)140、并且在相反的方向上延伸為與成形壓頭 132相接合。螺母元件138布置在成形壓頭132的中空接合部132a (未示出)內(nèi)并固定到其上，并且響應(yīng)于伺服電機(jī)140沿著螺旋元件136的長度在前后方向上平移。伺服電機(jī)140的致動由可編程的 控制設(shè)備(未示出)控制，所述控制設(shè)備通常是公知的并且可采取 任何適當(dāng)?shù)目删幊涛⑻幚砥鞯男问健?br> 工作地連接到成形壓頭132的線性換能器(未示出)產(chǎn)生由可 編程的控制設(shè)備使用的位置反饋信號以獲得成形模具126期望的位 置和運(yùn)動。于是，伺服電機(jī)140由可編程控制設(shè)備操縱來驅(qū)動成形 壓頭132經(jīng)歷各種行程模式，在各種行程模式中可以編程來在行程 過程中改變壓頭位置、速度和加速度并且同時進(jìn)行監(jiān)視。以上公開 的更復(fù)雜的可編程成形運(yùn)動增加了靈活性以使得一單個墊片成形 設(shè)備IO能適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。例如， 一單個墊片成形設(shè)備10可 利用較慢的行程速度在工件WP相對薄的部分形成第一墊片P，并 且此后利用較快的行程速度在工件WP相對厚的部分形成第二墊片 P。作為另一個例子，在快速的壓頭前進(jìn)和回縮并結(jié)合實(shí)際成形和/ 或穿刺過程中緩慢速度的情況下，能通過改變成形循環(huán)期間成形壓 頭的速度來減小循環(huán)時間。
在己經(jīng)以上述方式成形固定墊片P (如圖7所示)之后并且在 伸展成形壓頭132以將成形模具126從工件WP回縮之前，通常希 望通過切出開口、沖出棒條或者通過穿刺來在凸起的固定墊片P中 形成孔從而提供適于方便外車身鑲板后續(xù)固定步驟的固定孔，比如 孔H (如圖7所示)。凸起的固定墊片P的切割、沖壓或穿刺可以 用墊片成形設(shè)備IO在其從工件WP撤回之前最方便地進(jìn)行。為此， 第二滾珠絲杠設(shè)備134，提供來以類似于滾珠絲杠設(shè)備134驅(qū)動成形 模具126的方式來驅(qū)動沖頭34。第二個可逆伺服電機(jī)140'與孔12b 對準(zhǔn)地安裝到電機(jī)板12的背面以驅(qū)動地接合第二滾珠絲杠設(shè)備 134'。第二滾珠絲杠設(shè)備134'布置為大致平行于第一和第二側(cè)板 14、 16并位于它們之間、在第一方向上延伸穿過電機(jī)板12的孔12b以接合第二伺服電機(jī)140，、并且在相反的方向上延伸為與成形壓頭 142相接合。第二滾珠絲杠設(shè)備134，的螺母元件138，布置在成形壓 頭142的中空接合部142a (未示出)內(nèi)并固定到其上，并且響應(yīng)于 伺服電機(jī)140，沿著螺旋元件136，的長度在前后方向上平移。支架 146安裝到?jīng)_頭壓頭142并且由此在向上方向上延伸。支持件148 安裝到支架146以使得沖頭134被可移除地固定在它們之間。于是， 如圖6e所示，第二伺服電機(jī)140'的致動就驅(qū)動沖頭34穿過凸起的 固定墊片P徑向地位于成形模具126內(nèi)并且因此不被其支撐的部 分，并且進(jìn)入其中空的中心部分128以沖出孔H (如圖7所示)。
工作地連接到成形壓頭142的第二線性換能器(未示出)產(chǎn)生 由可編程的控制設(shè)備使用的位置反饋信號以獲得沖頭34期望的位 置和運(yùn)動。第二伺服電機(jī)140'由可編程控制設(shè)備操縱來驅(qū)動成形壓 頭142經(jīng)歷各種行程模式，在各種行程模式中可以編程來在一單個 行程過程中改變壓頭位置、速度和加速度。由于沖頭34的行程長 度是可變的， 一單個墊片成形設(shè)備10可被構(gòu)造來為不同的應(yīng)用沖 出各種孔尺寸和/或形狀。為此，如圖5所示，沖頭34包括位于其 端部的主切割面34a和定位為距離其端部預(yù)定軸向距離的輔切割面 34b。在一個例子中，主切割面34a限定了圓而輔切割面34b限定 了橢圓，所述橢圓徑向地包圍由主切割面34a所限定的圓。能通過 限制沖頭34的行程長度以使得只是輔切割面34b接合工件WP來 形成圓孔，而延伸形成長度以使得主和輔切割面34a、 34b都穿過 工件WP就提供了細(xì)長的槽。
另外，第二線性換能器能被構(gòu)造來為沖頭34提供電流信號，其 如同現(xiàn)有技術(shù)中公知的那樣能用來驗(yàn)證沖壓工藝中的誤差。與工件 WP接合期間的沖壓抗力產(chǎn)生了表示成功操作的電流尖脈沖，并且 相反地沒有出現(xiàn)電流尖脈沖表示沒有正確地執(zhí)行期望的操作(即沖頭破裂并且沒有接合工件WP)。因此，墊片成形設(shè)備IO能被編程
來在沖壓操作第一次不成功時自動地關(guān)閉并警告操作者，并且能即 時地處理任何相關(guān)問題。
現(xiàn)在參考一個可選實(shí)施例，圖13和14示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造 的最終位置定位設(shè)備或成形和鉚釘設(shè)備210。成形和鉚釘設(shè)備210 的很多子組件和部件都與前述實(shí)施例的子組件和部件相同。因而， 用于描述本實(shí)施例的很多附圖標(biāo)記都與前述實(shí)施例所用的相同。
一個或多個可編程的機(jī)械手11將成形和鉚釘設(shè)備210移動進(jìn)出 與工件WP的工作接合，以及成形和鉚釘設(shè)備210相對于工件WP 上特定位置的精確定位。成形和鉚釘設(shè)備210適于在工件WP上一 個或多個特定位置處形成固定墊片P (如圖19所示)，以使得每個 固定墊片P的外表面S被精確地定位在預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置(對于 每個位置來說獨(dú)立地限定)，并且此后將螺母N (如圖19所示)鉚 釘?shù)焦潭▔|片P。只要工件WP在可接受的誤差范圍內(nèi)，就提供了 外表面S精確地定位在預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置處的固定墊片，并且一 個互補(bǔ)元件可在無需任何處理或調(diào)整的情況下固定到其上。
再次，工件WP應(yīng)當(dāng)視為表示車身鑲板，然而應(yīng)當(dāng)理解的是， 工件WP還應(yīng)當(dāng)涵蓋其它情況下的其它結(jié)構(gòu)元件。此外，盡管這里 公開的實(shí)施例涉及緊固件與車身鑲板的最終位置固定，但是本發(fā)明 同樣適于比如鉸鏈、栓鎖等其它部件的最終位置固定以及比如尾 燈、緩沖器、儀表板、前燈、加油門之類的其它部件的最終位置固 定。最后，相對性的詞語(比如前、后、上、下等)應(yīng)用到如圖14 所示的成形和鉚釘設(shè)備210，其中模板130限定了前面，伺服電機(jī) 140、 140'限定了后面。
現(xiàn)在整體地參考圖14一16，成形和鉚釘設(shè)備210包括大致矩形 的電機(jī)板12,所述電機(jī)板具有孔12a (參見圖16)。伺服電機(jī)140相應(yīng)地與孔12a對準(zhǔn)并且此后安裝到電機(jī)板12，如同以下將更完全 地解釋那樣。成形和鉚釘設(shè)備210還包括有間隔開且大致平行的側(cè) 板14、 16，它們與伺服電機(jī)140相對地固定到電機(jī)板12，并且由 此在向前方向上延伸。側(cè)板14、 16分別具有凹陷部(例如16a)， 它們限定了大致平行于電機(jī)板12的臺肩(例如16b)。應(yīng)當(dāng)理解的 是，側(cè)板14和16大致相同并且雖然側(cè)板14的凹陷部和臺肩在附 圖中未標(biāo)識出，但是它們分別類似于凹陷部16a和臺肩16b。
保持塊17安裝到側(cè)板14、 16以使得保持塊17在前后方向上由 臺肩16b支撐，并且在上下方向上剛性地固定到凹陷部16a。如圖 16中最佳地示出，保持塊17包括有位于其中的通道17a。保持塊 17因而被剛性地固定到側(cè)板14、 16并且提供來保持該處的固定砧 臺36'，比如通過如圖所示的固定螺釘設(shè)備。
具有腿部25a和腳部25b的L形隔離物25布置在側(cè)板14、 16 之間并且固定到其上以使得腿部25a定位在凹陷部14a、16a下面并 且腳部25b在側(cè)板14、 16的凹陷部14a、 16a之上伸展。參考圖16 和17，滑塊18，包括前表面20'、后表面22'、貫穿通道24'以及外 部凹槽23'。滑塊18'可相對于剛性固定的保持塊17自由地移動， 并且適于在前后方向上移動。而且，滑塊18'在延伸穿過通道24' 的固定砧臺36，周圍導(dǎo)向，并且通過腳部25b的最上表面接合在外 部凹槽23，內(nèi)，所述最上表面構(gòu)造為導(dǎo)向滑塊18'并防止其旋轉(zhuǎn)?；?塊18'的上下位置可以調(diào)整，這具體地涉及磨削L形間隔物25的腳 部25b —定程度以將滑塊18，降低到對準(zhǔn)的上下位置?；瑝K18，包括 形成于其中的環(huán)形凹槽23'，其適于通過在行程的前端與L形間隔 物25的腳部25b的一面相接合以及在行程后端與腳部25b的另一 面來限制滑塊18'的運(yùn)動范圍。
類似于前面所公開的實(shí)施例，具有支撐面30'和貫穿其中的通道28，的面板26'被安裝到滑塊18，的前表面20，以使得面板26'的通 道28，和滑塊18'的通道24'相對準(zhǔn)。固定砧臺36'布置在保持塊17' 的通道17a，內(nèi)并且剛性地固定到其上以使得固定砧臺36，延伸穿過 滑塊18，的通道24'并且進(jìn)入面板26，的通道28'，并且在那里終止于 墊片接觸面40'(如圖18a所示)。固定砧臺36'的墊片接觸面40' 在墊片的成形期間支撐固定墊片P (如圖19所示)的表面S，并且 因此受到在沖擊期間產(chǎn)生的合力。應(yīng)當(dāng)理解的是，電機(jī)板12、側(cè)板 14、 16以及保持塊17被構(gòu)造來吸收在向后方向上作用在固定砧臺 36'的墊片接觸面40'上的這種力。鉚釘螺母固定裝置由保持螺母N 的成形模具32來限定。成形模具32包括縱向地延伸貫穿其中的通 孔33。
如圖16中最佳地示出，可逆的伺服電機(jī)140與孔12a對準(zhǔn)地安 裝到電機(jī)板12的背面以驅(qū)動地接合適于將伺服電機(jī)140的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變成平移運(yùn)動的滾珠絲杠設(shè)備134。滾珠絲杠設(shè)備134包括螺旋元 件136、螺旋在其上的螺母元件138、以及多個介于它們支架的滾 珠(未示出)。滾珠絲杠設(shè)備134布置為大致平行于第一和第二側(cè) 板14、 16并位于它們之間、在第一方向上延伸穿過電機(jī)板12的孔 12a以接合伺服電機(jī)140、并且在相反的方向上延伸為與成形壓頭 132相接合。螺母元件138布置在成形壓頭132的中空接合部132 (未示出)內(nèi)并固定到其上，并且響應(yīng)于伺服電機(jī)140沿著螺旋元 件136的長度在前后方向上平移。伺服電機(jī)140的致動由可編程的 控制設(shè)備(未示出)控制，所述控制設(shè)備通常是公知的并且可采取 任何適當(dāng)?shù)目删幊涛⑻幚砥鞯男问健?br> 工作地連接到成形壓頭132的線性換能器(未示出)產(chǎn)生由可 編程的控制設(shè)備使用的位置反饋信號以獲得成形模具32期望的位 置和運(yùn)動。于是，伺服電機(jī)140由可編程控制設(shè)備操縱來驅(qū)動成形壓頭132經(jīng)歷各種行程模式，在各種行程模式中可以編程來在行程 過程中改變壓頭位置、速度和加速度并且同時進(jìn)行監(jiān)視。以上公開 的更復(fù)雜的可編程成形運(yùn)動增加了靈活性以使得一單個成形和鉚 釘設(shè)備210能適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。例如， 一單個成形和鉚釘設(shè)備 210可利用較慢的行程速度在工件WP相對薄的部分形成第一墊片 P,并且此后利用較快的行程速度在工件WP相對厚的部分形成第 二墊片P。作為另一個例子，在快速的壓頭前進(jìn)和回縮并結(jié)合實(shí)際 成形和/或穿刺過程中緩慢速度的情況下，能通過改變成形循環(huán)期間 成形壓頭132的速度來減小循環(huán)時間。
參考圖18a—18e，滑塊18'將會像如下將詳細(xì)描述的那樣在完 全伸展的位置由工件支架42、 42'(如圖14所示)所偏置。于是， 面板26，的支撐面30，在固定砧臺36，的墊片接觸面40'之上軸向地突 出一個程度，所述程度相當(dāng)于特定應(yīng)用的最大許可墊片深度，并且 L形間隔物25與外部凹槽23'相接合。機(jī)械手11和相關(guān)的可編程運(yùn) 動控制設(shè)備迅速地將成形和鉚釘設(shè)備210 (如圖13所示)移動入相 對于工件WP的位置。如圖18a所示，這種運(yùn)動以使得固定砧臺36' 以公知的距離定位在工件W附近。機(jī)械手隨后將形成和鉚釘設(shè)備 210移動入最終位置(通過沿著固定砧臺36'的軸線在大致垂直于工 件WP的方向上移動設(shè)備210)以使得固定砧臺36'的墊片接觸面 40，的X、 Y和Z軸相對于工件WP上將要進(jìn)行作業(yè)的特定位置的預(yù) 定最終基準(zhǔn)位置的X、 Y和Z軸精確地定位。
如圖18a所示，墊片接觸面40'最初與預(yù)定的基準(zhǔn)位置對準(zhǔn)并 且定位為距離工件WP —定程度，其程度足以保證面板26，的支撐 面30，不會過早地接合工件WP。此后，機(jī)械手11沿著固定砧臺36' 的軸線將成形和鉚釘設(shè)備210(如圖13所示)朝著工件WP在大致 垂直于工件的方向上移動，以將墊片接觸面40'的X、 Y和Z軸帶
35入與預(yù)定最終基準(zhǔn)位置的X、 Y和Z軸對準(zhǔn)。在墊片接觸面40'接 近工件WP時，面板26'完全伸展的支撐面30'就與工件WP相接觸， 如圖18b所示。
如圖18c所示，墊片接觸面40'朝著工件WP的額外前進(jìn)超越 了滑塊18'完全伸展時的偏置位置，這有效地相對于固定砧臺36' 的墊片接觸面40'回縮了面板26'的支撐面30'直到固定砧臺36'達(dá)到 了預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置。從圖18c中能看出，成形和鉚釘設(shè)備210 通過將墊片接觸面40，的所有三個軸定位在預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置來 "發(fā)現(xiàn)"工件WP以使得支撐面30，和墊片接觸面40，之間的軸向距 離表示內(nèi)車身鑲板固定位置的最初不精確位置和精確定位的預(yù)定 最終基準(zhǔn)位置之間的差。在"發(fā)現(xiàn)"工件WP之后，滑塊18'被鎖 定入固定位置，如同以后將要詳細(xì)描述的那樣，以使得面板26'的 支撐面30'仍然與工件WP相接觸。成形和鉚釘設(shè)備210現(xiàn)在就處 于成形墊片P和鉚釘螺母N的開始位置。螺母被保持在形成模具的 凹穴內(nèi)并且工件WP平放在砧臺36，的墊片接觸面40'上。
參考圖18d，在成形和鉚釘設(shè)備210如上所述那樣已經(jīng)"發(fā)現(xiàn)" 工件WP之后，模塊朝著工件WP撞擊。于是，螺母N就與工件 WP相接觸并且如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣，螺母N的凸起在工件 WP中沖出一個孔，從而生產(chǎn)出坯料(未示出)。這種鉚釘螺母可以 從ARNOLD & SHINJO GmbH & Co. KG買到。坯料落下穿過成形 模具32的通孔33?？蛇x的，坯料能夠落下穿過砧臺36'的中空部 38，，在這種情況下，能夠在保持塊17中提供與砧臺36，的中空部 38，同心的脫離通道(未示出)。在螺母N沖壓工件WP時，墊片接 觸面40，將工件WP的環(huán)形部分變形為與螺母N內(nèi)的環(huán)形通道相互 接合地鎖定。與已知的螺母鉚釘技術(shù)相結(jié)合，本發(fā)明獨(dú)特地使工件 WP徑向地位于面板26'的支撐面30'內(nèi)的部分向外地變形直到其與固定砧臺36，的墊片接觸面40，相接觸。如圖14一17中最佳地示出， 這個變形是在由固定到模塊130'的成形模具126'所施加的負(fù)荷之 下完成。模塊130，由成形壓頭132驅(qū)動在圖16所示的虛線位置和 實(shí)線位置之間往復(fù)運(yùn)動，所述成形壓頭由前面詳細(xì)描述的滾珠絲杠 設(shè)備134驅(qū)動。
現(xiàn)在參考圖18e和18f，模塊130回縮，并且隨后機(jī)械手11將 整個成形和鉚釘設(shè)備210回縮遠(yuǎn)離工件WP以完成整個工藝。
再次參考圖14，滑塊18'的往復(fù)運(yùn)動由第一和第二液壓工件支 架設(shè)備42、 42，所致動，所述設(shè)備可部分地包括Hytec液壓工件支 架No. 100998彈簧前進(jìn)型工件支架，并且以常規(guī)的方式分別固定到 第一和第二側(cè)板14、 16。 Solie等名下的美國專利3, 938, 798提供 了對于類似工件支架設(shè)備的詳細(xì)公開并且于是其全部內(nèi)容以參考 的方式結(jié)合于此。
為了清楚起見，將只是公開第一工件支架42'的組成和操作， 然而應(yīng)當(dāng)理解的是，成形和鉚釘設(shè)備210的優(yōu)選實(shí)施例包括第二個 同樣的工件支架42。如圖20所示，工件支架42'包括有可移置地安 裝在其中并終止于墊片46'的柱塞或活塞桿44'。柱塞44'由內(nèi)彈簧 (未示出)或如圖所示的外彈簧45'正常地偏置到完全伸展的位置。 如圖14所示，工件支架42'的柱塞墊片46'被逆著滑塊18'的后表面 22'偏置以將滑塊18'偏置到前進(jìn)位置。
工件支架42'適于通過收縮內(nèi)套筒或夾頭(未示出)以在其前 進(jìn)位置將柱塞44'的周邊部分(未示出)鎖定地夾緊從而將柱塞44' 鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?。參考圖21和22，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括施 力設(shè)備410，其適于氣動地致動工件支架42'的鎖定機(jī)構(gòu)以使得無需 液壓裝備來操作成形和鉚釘設(shè)備210。
再次參考圖20，通過向工件支架42的氣缸48內(nèi)的可移動活塞(未示出)施加力來使工件支架42的內(nèi)套筒(未示出)在一部分 柱塞44，周圍回縮從而鎖定柱塞44'。盡管施加到可移動活塞的力常 規(guī)地是通過液壓力來施加，應(yīng)當(dāng)理解的是，工件支架鎖定機(jī)構(gòu)可以 相應(yīng)于由適于此目的的可選來源所施加的力而被致動。另外，應(yīng)當(dāng) 理解的是，雖然這種致動只需足夠大的力來克服標(biāo)稱預(yù)負(fù)荷，但是 將工件支架保持在鎖定狀態(tài)下所必需的大小與預(yù)負(fù)荷和任何從外 面施加到柱塞的44，相反力的組合成比例。過去，工件支架由液壓 單元幾乎均勻地致動，所述液壓單元提供高的力輸出。以前認(rèn)為氣 動致動是不適用的，因?yàn)橛脷鈩釉O(shè)備只能得到相對低的力輸出。
再次為了清楚起見，將只是公開第一施力設(shè)備410的組成和操 作，因?yàn)槠渑c工件支架42'相關(guān)，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，成形和鉚釘 設(shè)備210包括有第二個同樣的施力設(shè)備(未示出)，其構(gòu)造來致動 另一工件支架42。如圖20 — 22所示，施力設(shè)備410致動多個獨(dú)立 的活塞組件或模塊412,所述活塞組件或模塊適于致動工件支架42 的內(nèi)鎖定機(jī)構(gòu)(未示出)，從而將柱塞46'鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑶?此后機(jī)械地抵抗從外面施加到柱塞46，上的相反力，從而施力設(shè)備 410能抵抗比至今為此用常規(guī)氣動設(shè)備所能抵抗的力大得多的力。
施力設(shè)備410通常包括下述子部件用于緊固到工件支架的止 動模塊或適配器模塊414;多個用于產(chǎn)生要施加到工件支架的驅(qū)動 力的活塞模塊412;端蓋止動模塊416，其與止動模塊414相對地 布置用于在其間保持蓋多個活塞模塊412;中心地布置穿過模塊 412、 414、 416以將流體供應(yīng)到活塞模塊412的軸(未示出)；用于 將壓力從活塞模塊412傳遞到工件支架42'的工件支架驅(qū)動元件(未 示出)；以及四個延伸穿過模塊412、 414、 416的系桿或止動螺釘 418，所述系桿或止動螺釘螺旋到四個止動螺母420以將模塊412、 414、 416夾持起來?，F(xiàn)在參考圖23a和23b，其中示出了呈四分截面的施力設(shè)備， 其中為了清楚起見省略了交叉影線。適配器模塊414由四個有頭螺 釘424緊固到工件支架42'，并且其間具有間隔塊422。適配器模塊 414優(yōu)選地呈矩形形狀并且包括有用于容納止動螺釘418的貫穿螺 栓通道426。適配器模塊414包括扁平地安裝到間隔塊422的第一 表面428，并且包括與第一表面相對地布置的第二表面430。通孔 432中心地布置在第一和第二表面之間；并且沉孔434布置在第二 表面中以給有頭螺釘424提供離隙。如圖所示，通孔432和沉孔434 限定了臺肩436，用于安裝到工件支架42'。環(huán)形舌鍵或凸起438 在軸向地遠(yuǎn)離第二表面430的方向上延伸，并且環(huán)形密封凹槽440 布置在相對于環(huán)形凸起450直徑上的外側(cè)并且與之同心。 一個密封 件(比如0形環(huán)422)布置在環(huán)形密封凹槽內(nèi)。
活塞模塊412包括三個相同的模塊412a和一個基部活塞模塊 412b。相同的活塞模塊412a以同軸串聯(lián)的布置疊置以使得模塊412a 彼此直接接觸并且實(shí)際上彼此相互接合。類似于適配器模塊414， 相同的模塊412優(yōu)選地呈矩形形狀并且包括貫穿的螺栓通道426。
相同的模塊412包括相同的殼體444并且具有貫穿的螺栓通道 426。每個殼體444包括第一表面446，所述第一表面扁平地安裝到 相鄰模塊并且相對于相鄰模塊的O形環(huán)454密封。每個殼體444包 括與第一表面446相對地布置的第二表面448。環(huán)形舌鍵或凸起450 在軸向地遠(yuǎn)離第二表面448的方向上延伸，并且環(huán)形密封凹槽452 布置在相對于環(huán)形凸起450直徑上的外側(cè)并且與之同心。O形環(huán)454 布置在環(huán)形密封凹槽452內(nèi)。第一表面446包括形成于其中的環(huán)形 凹槽451,用于容納相鄰模塊的環(huán)形凸起450或與之相互接合。一 個孔或通孔456中心地布置在第一和第二表面446和448之間，并 且一個孔或沉孔458布置在第二表面448中。徑向密封凹槽457形成于殼體444中的通孔456內(nèi)，并且環(huán)形密封455布置在其中。
相同的模塊412包括布置在殼體444內(nèi)的工件元件或活塞460。 每個活塞460包括盤部462和軸向地遠(yuǎn)離盤部462延伸的輪轂部 464。活塞460包括與驅(qū)動面468相對地布置的從動面466，以及在 它們之間延伸的通孔470。如圖24所示，從動面466包括徑向外環(huán) 部472和徑向內(nèi)盤部474，所述徑向內(nèi)盤部包括四個形成于其中的 徑向延伸凹槽476以向活塞460的減輕部473供應(yīng)流體。再次參考 圖23a，盤部462包括位于其徑向周邊中的環(huán)形密封凹槽478，其 中容納有刮油或環(huán)形密封480?；炕钊K412b幾乎與其它模塊 412a相同，除了以下不同之處工件元件或活塞460'布置殼體444 內(nèi)并且與其它活塞相同，除了活塞460'還包括有階梯部463之外， 所述階梯部具有與其它活塞460的通孔470相比減小的內(nèi)徑。
數(shù)個流體腔482限定在活塞460、 460'的從動面466和各個模 塊的第一表面446、 504之間。此外，排氣腔484限定在殼體444 和活塞460、 460'之間。如同以下更詳細(xì)地描述，在這些流體腔482 中形成流體壓力以使活塞460、 460'從如圖所示的原始位置前進(jìn)到 如圖23b所示的前進(jìn)位置?；钊K412設(shè)有排氣口 485 (如圖20 所示)，所述排氣口將大氣壓力與各個排氣腔484相通，從而使活 塞460、 460'很容易地前進(jìn)和撤回。
端蓋止動模塊416優(yōu)選地呈矩形形狀并且由四個螺栓418和螺 母420緊固到適配器模塊414，從而將活塞模塊412保持在其間。 止動模塊416包括第一表面504和相對地布置的第二表面506。第 一表面504用來相對于基部活塞模塊412b的O形環(huán)454進(jìn)行密封 并且包括有位于其中的環(huán)形凹槽508，所述環(huán)形凹槽用于與基部活 塞模塊412b的環(huán)形凸起450相互接合。第二表面506軸向地終止 輪轂部510，所述輪轂部被內(nèi)螺旋以適應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)管配件512緊固到其上。第一表面中的沉孔514將流體傳遞到基部活塞460，后面的流 體腔482并且為螺母487和軸486減小的直徑488提供了間隙同時 通孔516限定了端蓋止動模塊416的進(jìn)口端。
參考圖23a，軸486被中心地和縱向地布置穿過活塞460、460'。 軸486被一個螺母487保持在活塞模塊412的組件內(nèi)，所述螺母螺 旋到軸486上減小的直徑部488。該軸包括外徑489，其與減小的 直徑488 —起限定了臺肩490。減小的直徑488延伸穿過基部活塞 模塊412b的階梯部463并且臺肩490軸向地鄰接階梯部463。通孔 492設(shè)在軸486中以讓流體貫穿其中流過。多個環(huán)形凹槽(未示出) 形成于軸486的外徑中。同樣地，多個徑向孔494與軸486的縱軸 橫向地形成、與軸4S6的環(huán)形凹槽相通、并且與通孔492相通。環(huán) 形凹槽和徑向孔494軸向地間隔開以便于與各個流體腔482對準(zhǔn)。
工件支架驅(qū)動元件496包括螺旋入軸486端部的有頭螺釘498、 被保持在相同活塞460中第一個的驅(qū)動面468和繞著有頭螺釘498 螺旋的螺母502之間的止動板500。于是，可以松開螺母502、轉(zhuǎn) 動有頭螺釘498、然后再緊固螺母502以調(diào)節(jié)工件支架驅(qū)動元件496 的長度。
首先，每個活塞模塊421a-b被分開地裝配。0形環(huán)454和密封 455、 480布置在殼體444中和活塞460、 460'中相應(yīng)的凹槽452和 457、 478。然后活塞460、 460，被裝配到相應(yīng)的殼體444。軸486 隨后插入到第一活塞460中并且緊固到工件支架驅(qū)動元件496，從 而將活塞460保持在它們之間。第二、第三和第四活四模塊412接 連地彼此裝配，確保環(huán)形凸起450方形地配合在相應(yīng)的凹槽451內(nèi)。 軸486隨后插入穿過第二、第三和第四活塞模塊412以使得軸486 減小的直徑488在第四活塞模塊412a之上軸向地延伸。同時，第 一活塞模塊412a的環(huán)形凸起450方形地插入第二活塞模塊412a的環(huán)形凹槽451內(nèi)。止動螺母487隨后螺旋到軸486減小的直徑488 從而完成活塞模塊子裝配步驟。接著，0形環(huán)442被裝配到適配器 模塊414，隨后用四個有頭螺釘424將適配器模塊緊固到工件支架 42'，并且它們之間具有間隔塊422。然后，裝配好的活塞模塊412 與適配器模塊414相配合以使得適配器模塊414的環(huán)形凸起438與 第一活塞模塊412a的環(huán)形凹槽451相互接合并且使得工件支架驅(qū) 動元件496的有頭螺釘498延伸入工件支架421的內(nèi)部。止動模塊 416隨后配合到裝配好的活塞模塊412以使得第四活塞模塊412b的 環(huán)形凸起450與止動模塊416的環(huán)形凹槽508相互接合。最后，四 個螺栓418插入到螺栓孔426內(nèi)并且螺母420被緊固到螺栓418上 以完成裝配。
在操作中，流體壓力通過管接頭512供應(yīng)到施力設(shè)備410并且 被流體地傳遞到止動模塊416的沉孔514以及軸486的通孔492。 流體壓力優(yōu)選地是由所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的任何裝 置供應(yīng)和控制的氣動壓力。流體流動穿過軸486的通孔492、流出 徑向孔494、沿著軸486的通孔492并傳遞到各個流體腔482。同 樣，流體在止動模塊416的沉孔514中形成，流動穿過活塞460的 徑向凹槽476并進(jìn)入流體腔482。于是，流體壓力在流體腔482中 形成并且作用在活塞460、 460，的從動面466上以將活塞460、 460' 從如圖23a所示的位置推進(jìn)到如圖23b所示的位置。圖23b還示出 了工件支架驅(qū)動元件496的螺母502，其在適配器模塊414的臺肩 436上穩(wěn)定在最低點(diǎn)。施力設(shè)備410的力輸出是活塞460、 460'的從 動面466的表面積的函數(shù)，并且本發(fā)明提供了用于獲取多個活塞合 力的新穎且非顯而易見的布置，其中活塞彼此串聯(lián)地疊置以將合力 傳遞到輸出元件496上，而不只是傳遞到共同的載體(比如軸)上。
當(dāng)活塞460、460'由流體壓力致動時，它們推進(jìn)以使得活塞460、
42460'的各個驅(qū)動面458接合或鄰接相鄰活塞460的從動面466。于 是，流體壓力對每個活塞單獨(dú)地起作用并且通過驅(qū)動和從動面466、 468的鄰接而一起對活塞460、 460'起作用。因而，單獨(dú)和集合的力 最終導(dǎo)致了一個力，該力通過工件支架驅(qū)動元件的止動板500和螺 母502被轉(zhuǎn)移到工件支架驅(qū)動元件496的有頭螺釘498。所述單獨(dú) 和集合的力能移置活塞460、 460'和工件支架驅(qū)動元件496,如圖 23b所示。當(dāng)工件支架驅(qū)動元件496被延伸入工件支架42'的氣缸 48'時，合力就施加到工件支架42'的可動活塞(未示出)，以使得 工件支架42'的內(nèi)套筒(未示出)收縮并且工件支架柱塞44'被鎖定。 當(dāng)施力設(shè)備410被氣動壓力致動時，施力設(shè)備410能機(jī)械地抵抗沿 著起對準(zhǔn)軸線施加的絕大部分力。因此，當(dāng)外力施加到工件支架柱 塞44，時，該力被轉(zhuǎn)移通過工件支架42，的可動活塞(未示出)并且 沿著起對準(zhǔn)軸線轉(zhuǎn)移到施力設(shè)備410。
本發(fā)明的施力設(shè)備410優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的施力設(shè)備。首先，施力 設(shè)備410能在比現(xiàn)有技術(shù)中類似大小的氣動設(shè)備大得多的負(fù)荷下將 工件支架42，維持在鎖定狀態(tài)。其次，活塞模塊是獨(dú)立的，因此無 需較大的分離殼體或氣缸來容納活塞。如同現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備那 樣，用于容納活塞的分離氣缸必須是相對長的部件并且因而難以加 工出活塞所需的精確孔徑。于是，每個活塞包含在其自身易于加工 的殼體內(nèi)。第三，在活塞模塊具有獨(dú)立屬性的情況下，本發(fā)明給其 自身帶來了靈活性和模塊化。換言之，在給定應(yīng)用需要更大的力時， 可以容易地將活塞模塊增加到整體的施力設(shè)備410。例如，如果發(fā) 現(xiàn)本發(fā)明的四個活塞模塊不足以給一個給定應(yīng)用提供足夠的力，那 么用戶可以簡單地打開組件、在同樣的活塞模塊之間插入一個或多 個另外的模塊、將螺栓和軸替換為更長的，并重新裝配。實(shí)際上， 可以避免替換軸，而只是在工件支架驅(qū)動元件496中使用更長的有頭螺釘498以補(bǔ)償軸長度的不足。這樣，模塊是可獨(dú)立操作的基本 上標(biāo)準(zhǔn)化的單元，以使得活塞可以在殼體內(nèi)推進(jìn)和回縮而無需分離 的更大殼體或氣缸來容納所有的活塞。
雖然已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說很明顯，可以對本發(fā)明做出如權(quán)利要求所述的變化，并 且在一些情況下，本發(fā)明的某些特征可以有利地使用而無需其它特 征的相應(yīng)使用。于是，這里的示例性和描述性內(nèi)容只是用來例證本 發(fā)明的原理而不是限制其范圍。隨后這里公開的本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)成 了一個優(yōu)選形式，可以理解的是，也可以采用其它形式，這些都落 入下述權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種可編程裝置，用于重新成形主體元件以形成精確地定位在預(yù)定最終基準(zhǔn)位置處的表面，并且適于將一個部件固定到所述表面，所述可編程裝置包括砧臺；用于將所述砧臺相對于所述主體元件選擇性地移動到所述最終基準(zhǔn)位置的可編程設(shè)備；用于接合所述主體元件的設(shè)備；用于鎖定和維持所述用于接合所述主體元件的設(shè)備的設(shè)備；與所述砧臺對準(zhǔn)的成形壓頭，所述成形壓頭具有固定到其上的墊片成形模具，所述墊片成形模具適于讓所述部件安裝到其上；和用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成平移運(yùn)動的驅(qū)動設(shè)備，所述驅(qū)動設(shè)備連接到所述成形壓頭以實(shí)現(xiàn)其平移，從而所述成形壓頭的所述平移將重新成形所述墊片成形模具和所述砧臺之間的所述主體元件，從而形成精確地定位在所述預(yù)定最終基準(zhǔn)位置處的所述表面，并且將所述部件鉚接到所述表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的可編程裝置，還包括用于可編程地致動所 述成形壓頭的設(shè)備，所述可編程的致動設(shè)備包括與所述驅(qū)動設(shè)備相接合以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成平移運(yùn)動的可逆伺 服電機(jī)；用于對將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成平移運(yùn)動的所述驅(qū)動設(shè)備的行程長度 進(jìn)行編程的設(shè)備；和用于對成形壓頭的速度和加速度進(jìn)行編程以使其在所述行程的 過程中發(fā)生變化的設(shè)備。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的可編程裝置，其中所述用于鎖定和維持的設(shè)備包括具有內(nèi)鎖定機(jī)構(gòu)的工件支架；和用于氣動地致動和維持所述工件支架的所述內(nèi)鎖定機(jī)構(gòu)的設(shè)備。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的可編程裝置，其中所述用于氣動地致動和維持的設(shè)備包括多個串聯(lián)布置且獨(dú)立的活塞模塊，所述多個獨(dú)立的活塞模塊中 的至少一個包括其中具有空間的殼體；和安裝在所述殼體的所述空間內(nèi)的活塞，所述活塞具有從動 面和驅(qū)動面，其中所述活塞適于靠著所述從動面接收流體壓力，從 而在推進(jìn)方向上驅(qū)動所述活塞，以使得所述活塞的所述驅(qū)動面抵靠 所述多個獨(dú)立活塞模塊中的另一活塞。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的可編程裝置，還包括適配器模塊，所述適 配器模塊具有適于緊固到工件支架設(shè)備的第一表面并且還具有適 于讓所述多個獨(dú)立活塞模塊安裝到其上的第二表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的可編程裝置，還包括止動模塊，所述止動 模塊與所述適配器模塊相反地定位，以使得所述多個獨(dú)立活塞模塊 定位在所述止動模塊和所述適配器模塊之間，所述止動模塊具有貫 穿其中的通道，所述通道用來將流體傳遞到所述多個獨(dú)立活塞模 塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的可編程裝置，還包括對中地布置穿過所述 活塞的軸，用于將流體傳遞到所述活塞的所述從動面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的可編程裝置，其中所述軸包括通孔和至少一個與所述通孔相通的徑向孔，用于將流體傳遞穿過所述軸達(dá)到所 述活塞的所述從動面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的可編程裝置，其中所述軸還包括減小的直 徑部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的可編程裝置，還包括螺裝到所述軸的所 述減小的直徑部的螺母。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4的可編程裝置，其中所述多個獨(dú)立活塞模塊包括至少一個殼體，所述至少一個殼體包括 第一表面；與所述第一表面相反的第二表面；位于所述第一表面和所述第二表面之間的空間；從所述第一表面軸向地延伸的環(huán)形凸起；位于所述第二表面中的環(huán)形凹槽，用于容納來自所述多個獨(dú)立 活塞模塊的另一殼體的另一環(huán)形凸起；位于所述第一表面和所述第二表面中至少一個中的第二環(huán)形凹 槽，用于在其中容納密封。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4的可編程裝置，其中所述活塞沿縱向可滑 動地布置在所述殼體內(nèi)，以使得排氣腔縱向地限定在所述活塞和所 述殼體之間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求4的可編程裝置，其中所述殼體包括第一表 面和相反布置的第二表面，所述活塞的所述驅(qū)動面和相鄰布置的殼 體的所述第一表面之間限定出流體腔。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的可編程裝置，其中流體壓力在所述流體 腔中聚集以使所述殼體內(nèi)的所述活塞從原始位置可滑動地位移到推進(jìn)位置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的可編程裝置，其中所述砧臺包括中空部 和墊片接觸面，而且其中所述墊片成形模具具有通孔。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1的可編程裝置，其中所述用于接合所述主體元件的設(shè)備包括其中具有貫穿通道和其上具有支撐面的面板，所述支撐面適于 接合所述主體元件；和用于將相對于所述砧臺處在完全伸展的位置上的所述面板可回 縮地偏置的設(shè)備，從而與所述第一主體鑲板的接合被用來超越所述 完全伸展位置，并且使所述面板的所述支撐面向回縮位置回縮一個 將所述墊片接觸面與所述預(yù)定最終基準(zhǔn)位置對準(zhǔn)所必須的量。
17. —種用于重新成形主體元件從而形成一個精確地定位在預(yù) 定最終基準(zhǔn)位置處的表面以及適于將一個部件固定到所述表面的裝置，所述裝置包括具有中空部和墊片接觸面的固定砧臺；用于可編程地移動所述固定砧臺的設(shè)備，所述可編程移動設(shè)備 適于將所述固定砧臺定位在所述預(yù)定最終基準(zhǔn)位置；具有適于接合所述主體元件的支撐面的面板，所述面板還具有 一個通道，所述固定砧臺布置為貫穿其中；用于將相對于所述砧臺處在完全伸展位置上的所述面板可回縮 地偏置的設(shè)備，從而與所述第一主體鑲板的接合被用來超越所述完 全伸展位置，并且使所述面板的所述支撐面向回縮位置回縮一個將 所述墊片接觸面定位在所述預(yù)定最終基準(zhǔn)位置所必須的量；用于將所述面板氣動地鎖定和維持在所述回縮位置的設(shè)備，使 得所述支撐面保持與所述主體元件的所述表面相接觸；與所述砧臺對準(zhǔn)的成形壓頭，所述成形壓頭具有固定到其上的 成形模具，所述成形模具具有通孔，所述成形模具適于讓所述部件 安裝到其上；用于可編程地平移所述成形壓頭的設(shè)備，用于將所述成形模具 朝著所述固定砧臺推進(jìn)，從而重新成形位于所述成形模具和所述固 定砧臺之間的所述主體元件，以使得所述第一元件的被重新成形部 分的所述外表面被精確地定位在所述預(yù)定最終基準(zhǔn)位置處。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述用于氣動地鎖定和維持 所述面板的設(shè)備包括具有內(nèi)鎖定機(jī)構(gòu)的工件支架；和適于接合和維持所述工件支架的所述內(nèi)鎖定機(jī)構(gòu)的施力設(shè)備。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述施力設(shè)備包括多個彼此直接抵靠的獨(dú)立活塞模塊，所述多個獨(dú)立的活塞模塊 中的至少一個包括一殼體，其包括 第一表面；與所述第一表面相反的第二表面； 位于所述第一表面和第二表面之間的空間； 從所述第一表面軸向延伸的環(huán)形凸起； 位于所述第二表面中的環(huán)形凹槽，用于容納所述多個獨(dú)立活塞模塊的另一殼體的另一環(huán)形凸起；位于所述第一表面和第二表面中至少一個中的第二環(huán)形凹槽，用于在其中容納密封；一布置在所述殼體的所述空間中的活塞，所述活塞包括 從動面；與所述從動面基本上相反的驅(qū)動面； 所述驅(qū)動面與所述多個獨(dú)立活塞模塊的另一活塞直接抵靠。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，還包括適配器模塊，所述適配器 模塊具有適于緊固到工件支架設(shè)備的第一表面，并且還具有適于讓 所述多個獨(dú)立活塞模塊安裝到其上的第二表面。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，還包括止動模塊，所述止動模塊 與所述適配器模塊相反地定位，以使得所述多個獨(dú)立活塞模塊定位 在所述止動模塊和所述適配器模塊之間，所述止動模塊具有貫穿其 中的通道，所述通道用來將流體傳遞到所述多個獨(dú)立活塞模塊。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，還包括對中地布置穿過所述活塞 的軸，用于將流體傳遞到所述活塞的所述從動面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其中所述軸包括通孔和至少一個 與所述通孔相通的徑向孔，用于將流體傳遞穿過所述軸達(dá)到所述活 塞的所述從動面。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中所述軸還包括減小的直徑部。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，還包括螺裝到所述軸的所述減小 的直徑部的螺母。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中所述活塞沿縱向可滑動地布 置在所述殼體內(nèi)，以使得排氣腔縱向地限定在所述活塞和所述殼體 之間。
27. 根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中所述活塞的所述驅(qū)動面和相 鄰布置的殼體的所述第一表面之間限定出流體腔。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中流體壓力在所述流體腔中聚 集，以使所述殼體內(nèi)的所述活塞從原始位置可滑動地位移到推進(jìn)位 置。
29. —種用于重新成形鑲板元件從而形成一個精確地定位在預(yù) 定最終基準(zhǔn)位置處的表面以及將一個部件固定到所述表面的方法， 所述方法包括以下步驟提供具有固定砧臺的最終位置定位設(shè)備；將所述最終位置定位設(shè)備移動使之與所述鑲板元件接合，以使 得所述固定砧臺與所述預(yù)定最終基準(zhǔn)位置對準(zhǔn)；利用定位設(shè)備相對于所述預(yù)定最終基準(zhǔn)位置定位所述鑲板元件；將所述定位設(shè)備機(jī)械地鎖定就位；提供與所述砧臺對準(zhǔn)的成形壓頭，所述成形壓頭具有固定到其 上的成形模具，所述成形模具適于讓所述部件安裝到其上；和可編程地平移所述成形壓頭以將所述成形模具朝著所述固定砧 臺推進(jìn)，從而重新成形位于所述成形模具和所述固定砧臺之間的所 述鑲板元件，以使得所述鑲板元件的所述表面被精確地定位在所述 預(yù)定最終基準(zhǔn)位置處，并且使得所述部件被鉚接到所述表面。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中所述機(jī)械地鎖定的步驟包括 以下步驟將多個獨(dú)立活塞模塊的串聯(lián)布置安裝到所述定位設(shè)備的至少一 部分；和將流體壓力施加到所述多個獨(dú)立活塞模塊的所述串聯(lián)布置以致 動所述定位設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于在鑲板上成形固定墊片以便讓鉚釘螺母固定到其上的方法和裝置。鑲板形成于成形模具和固定砧臺之間，其占據(jù)了預(yù)定的最終基準(zhǔn)位置。面板同時“發(fā)現(xiàn)”該鑲板并且利用新穎的施力設(shè)備將其機(jī)械地鎖定到適合的位置。面板將表面金屬的位置維持在成形模具周圍，從而在預(yù)定最終基準(zhǔn)位置處形成凸起的墊片。這種新穎的施力設(shè)備包括串聯(lián)布置的獨(dú)立活塞模塊。每個模塊包括殼體，所述殼體具有空間和安裝在所述空間內(nèi)的活塞?；钊◤膭用婧万?qū)動面，其中流體壓力作用在從動面上以在推進(jìn)方向上驅(qū)動所述活塞以使得活塞的驅(qū)動面鄰接另一活塞以形成累加效應(yīng)。
文檔編號B23P19/06GK101454092SQ200480023414
公開日2009年6月10日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月15日
發(fā)明者菲利普·J·摩根, 馬克·A·薩沃伊 申請人:尤蒂卡企業(yè)公司