专利名称：紧固件传递装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及紧固件传递装置。此处使用的术语“紧固件”包括铆钉、螺钉、金属嵌条(slugs)、焊接螺栓、机械螺栓和其它类型的固定装置。公知的紧固件传递装置包括前端组件(nose assemb Iy ),铆钉从铆钉忙存位置(arivet storage location)进入前端组件,并且铆钉通过致动器从前端组件插入到工件中。前端组件包括中心孔，在铆钉插入到工件中之前，铆钉和致动器穿过中心孔行进。前端组件还包括设置在中心孔的底端的铆钉保持件，该铆钉保持件用作防止铆钉从前端组件掉落。例如，铆钉保持件可以包括多个滚珠或者滚柱(balIs or rolIers)，朝向中心孔弹性地偏压所述多个滚珠或者滚柱，从而当铆钉到达前端组件的底端时，这些滚珠或者滚柱与铆钉接合。除了防止铆钉从前端组件掉落，滚珠或者滚柱还有助于确保铆钉保持在所期望的方向并且在插入到工件中之前处于中心孔的中心位置。滚珠或者滚柱朝向前端组件的中心孔的弹性偏压可以通过如下方式设置:举例而言可以设置成位于滚珠或者滚柱的后面(即中心孔的相对侧)的弹性橡胶(或塑料)的前端止挡件，或者可以设置成通过围绕前端组件延伸的Tensator (商标)弹簧。这些装置的例子在欧洲专利EP0746431中都有说明。在其它公知的紧固件传递装置中，Tensator弹簧由O型圈代替，O型圈以与Tensator弹簧相同的方式朝向中心孔弹性地偏压滚珠。期望能够在各种不同的·位置将工件紧固在一起。例如，期望将从物体凸出的多个凸缘(例如从汽车的车门的窗户凸出的槽)紧固在一起，或者将一些其它的靠近物体(obstacle)设置的工件紧固在一起。除非工件从物体凸出一定的距离并且该距离至少等于(或大约等于)紧固件插入装置的前端组件的直径，否则，紧固件插入装置无法紧固工件。期望提供一种具有前端组件的紧固件传递装置，该前端组件至少在一个方向上比至少一些公知的现有技术的紧固件传递装置更窄。根据本发明的第一方面，提供一种紧固件传递装置，该紧固件传递装置包括构造为可释放地保持紧固件的前端组件，其中，所述前端组件包括多个滚珠或滚柱，以及相对应的偏压件，该偏压件构造为提供偏压所述滚珠或滚柱的偏压力，使得所述滚珠或滚柱与所述紧固件接合；其中，每个偏压件构造为沿第一方向施加力，并且相对应的滚珠或滚柱构造为沿第二方向移动，该第二方向与所述第一方向不同；并且其中，在所述滚珠或滚柱和所述偏压件之间设置有力传递面，该力传递面作用为至少将由所述偏压件沿所述第一方向施加的所述力的分力转换为沿所述第二方向施加在所述滚珠或滚柱上的力。由于偏压件比现有技术的紧固件传递装置在径向占用更少的空间，从而允许紧固件传递装置的前端组件在至少一个方向上更窄，因此根据本发明的紧固件传递装置是有优势的。这样允许紧固件传递装置能够固定与其它情况相比从物体凸出较少的诸如凸缘的工件。利用力传递面提供的优点，使得由偏压件施加的力能够足以传递给滚珠或滚柱，从而滚珠或滚柱沿基本横贯紧固件的移动方向的方向向紧固件施加力。这样，与滚珠或滚柱沿基本不横贯紧固件的移动方向的方向向紧固件施加力的方式相比，可以允许紧固件的方向得到更加有效的控制。所述第二方向可以为相对于所述紧固件传递装置的致动器的中心轴线基本垂直的方向。第二方向可以与致动器的中心轴线相交。可选择地，第二方向可以不与致动器的中心轴线相交。所述第二方向可以为相对于所述紧固件传递装置的致动器的中心轴线基本为径向的方向。所述第一方向可以基本平行于所述紧固件传递装置的致动器的移动方向。所述偏压件可以为被动偏压件。所述被动偏压件可以包括机械弹簧、弹性材料或带气垫的板簧(pneumatic spring)。所述偏压件可以为主动偏压件。所述主动偏压件可以包括气动致动器。所述传递面可以包括活塞的倾斜面，该活塞的倾斜面与所述滚珠或滚柱接合。所述活塞的所述倾斜面可以为截头锥面(frustoconical)。所述活塞的所述倾斜面可以为平面。所述力传递面可以包括位于所述偏压件和所述滚珠或滚柱之间的中间滚珠。所述力传递面可以与多个滚珠接触。设置有两个滚珠，该两个滚珠可以分别设置在所述前端组件的中心孔的两侧。三个或更多个滚珠可以围绕所述前端组件的中心孔布置。在所述前端组件的中心孔的一侧设置有彼此相互邻接的两个滚珠，并且在所述前端组件的中心孔的相对侧设置有彼此相互邻接的两个滚珠。 每个滚珠或滚柱可以是沿所述前端组件的中心孔设置的多个滚珠或滚柱构成的组中的一个滚珠或滚柱，力传递面与每个滚珠或滚柱相对应。每个力传递面可以包括活塞，第一活塞位于所述偏压件和所述多个滚珠或滚柱构成的组中的第一滚珠或滚柱之间，第二活塞位于所述多个滚珠或滚柱构成的组中的第一滚珠或滚柱和第二滚珠或滚柱之间。 所述滚珠或滚柱可以设置在沿所述第二方向延伸的孔内，所述孔的壁作用为限制所述滚珠或滚柱的移动，使得所述滚珠或滚柱沿所述第二方向移动。在所述前端组件的中心孔的一侧上设置滚柱，并且在所述前端组件的所述中心孔的相对侧上设置滚柱。根据本发明的第二方面，提供一种将紧固件传递至工件的方法，该方法包括利用致动器使紧固件移动穿过紧固件插入装置的前端组件并且插入到工件内；其中，所述紧固件的方向至少部分地由多个滚珠或滚柱以及相对应的偏压件的进行控制，所述偏压件提供偏压所述滚珠或滚柱的偏压力，使得所述滚珠或滚柱与所述紧固件接合；其中，每个偏压件沿第一方向施加力，并且所述滚珠或滚柱沿第二方向移动，该第二方向与所述第一方向不同；并且其中，在所述滚珠或滚柱和所述偏压件之间设置有力传递面，该力传递面作用为至少将由所述偏压件沿所述第一方向施加的所述力的分力转换为沿所述第二方向施加在所述滚珠或滚柱上的力。所述方法还可以包括通过将所述紧固件插入所述工件内来连接所述工件。根据本发明的第三方面，提供一种前端组件，该前端组件构造为可释放地保持紧固件；其中，所述前端组件包括多个滚珠或滚柱，以及相对应的偏压件，该偏压件构造为提供偏压所述滚珠或滚柱的偏压力，使得所述滚珠或滚柱与所述紧固件接合；其中，每个偏压件构造为沿第一方向施加力，并且相对应的滚珠或滚柱构造为沿第二方向移动，该第二方向与所述第一方向不同；并且其中，在所述滚珠或滚柱和所述偏压件之间设置有力传递面，该力传递面作用为至少将由所述偏压件沿所述第一方向施加的所述力的分力转换为沿所述第二方向施加在所述滚珠或滚柱上的力。现在参考附图，仅通过示例的方式描述本发明的具体实施方式
，其中:
图1是根据本发明的实施方式的紧固件装置的立体图；图2是根据本发明的可替代的实施方式的紧固件装置的前端组件的立体图；图3和图4是图2的前端组件的截面图；图5-图7是根据本发明的可替代的实施方式的紧固件装置的前端组件的视图；图8是根据本发明的另一个可替代的实施方式的紧固件装置的前端组件的立体图；图9是根据本发明的另一个可替代的实施方式的紧固件装置的前端组件的截面图；图10是根据本发明的另一个可替代的实施方式的紧固件装置的前端组件和气动管线的截面图；图11是根据本发明的另一个可替代的实施方式的紧固件装置的前端组件的立体
图12和图13是图12所示的前端组件的截面图；以及图14-图16是根据本发明的另一个可替代的实施方式的紧固件装置的前端组件的截面图。参考附图的图1，根据本发明的实施方式的紧固件插入装置包括铆钉放置工具61,该铆钉放置工具61由位于紧固件缴锻模(fastener-upsetting die) 64上方的C形框架63的上鄂板(jaw)62支撑，紧固件镦锻模64设置在C形框架的下鄂板65上。通过所述铆钉放置工具，可以将铆钉插入到如本领域公知的支撑在紧固件镦锻模64上的工件(未示出)中。铆钉放置工具61包括:电力驱动装置66(诸如液压或气动的其它类型的驱动装置可以用作本发明的可替代的实施方式)，该电力驱动装置66运行以驱动圆柱形壳体67内的往复致动器(图1中隐藏);以及前端组件68，铆钉载入到该前端组件68中，用以通过致动器插入到工件内。在空气压力或者气体压力的作用下从散装式供料器(未示出)通过第一传递管69供给铆钉,第一传递管69通过对接座(docking station) 70可拆卸地连接至插入装置。对接座70的一半连接至第一传递管69的端部,支撑在机器人安装板(robot mountingplate)71上的对接座70的另一半连接至缓冲料斗(buffer magazine)72的入口。所供给的铆钉间歇地载入到缓冲料斗 2内，然后通过擒纵机构(escapement mechanism) 73和第二 (柔性)供给管74单个地向放置工具61喂料。环形临近传感器(ring proximity sensor)75检测管74内的铆钉的路径。铆钉通过前端组件的喂料组件76 (在图1的视图中大多数被隐藏)传递给致动器，前端组件的喂料组件76安装为紧邻前端组件68。本发明与前端组件68的结构相关。图1所示的本发明的实施方式利用空气压力或者气体压力通过第一传递管69将铆钉提供至前端组件68。在可替代的实施方式中，如图2所示，利用腹板(web) 78将铆钉21传递至前端组件68。举例而言，腹板78可以由塑料形成，并且可以包括凸缘79，该凸缘79可以帮助提高腹板78的稳定性并且可以帮助引导腹板78穿过区段(section) 80，该区段80被分割成前端组件。在图2中省略了前端组件68的壳体，从而可以看到致动器20。致动器20用于驱动铆钉21穿过前端组件68并且将铆钉2插入到工件内。使用中，腹板78穿过区段80移动，直到铆钉21位于致动器20的下方。然后，致动器20通过腹板78向下运动，从而将铆钉21从腹板推入到前端组件内的中心孔内。铆钉在前端组件68的底端通过滚珠或者滚柱(下面进一步说明)保持为所期望的方向。致动器20将铆钉从前端组件68推入到工件(未示出)中，然后致动器20从前端组件和腹板78中抽出。然后，腹板78移动直到新的铆钉21位于致动器20的下方，于是重复装置的操作。图2所示的前端组件68包括三个孔5 (只有其中两个可以看见)，滚珠(未示出)保持在三个孔5内。如下面所解释的那样，滚珠弹性地偏压保持在前端组件68内的铆钉。
图3所示为根据本发明的实施方式的紧固件插入装置的前端组件68的截面图。前端组件构造为可释放地保持紧固件，并且包括前端止挡件2，圆柱形中心孔3穿过前端止挡件2设置。前端组件68还包括多个滚珠4，滚珠4设置在孔5内，孔5沿中心孔3径向延伸。在本文中术语“径向”可以理解为意指相对于致动器20的中心轴线而言的径向。尽管在图3中只能看见两个滚珠4和两个径向延伸的孔5，但是图3的实施方式包括三个滚珠，每个滚珠设置在单独的径向延伸孔内。弹簧6位于轴向延伸孔7内，该轴向延伸孔7与其中一个径向延伸孔5连接。在本文中术语“轴向”可以理解为意指平行于致动器20的移动方向的方向。轴向延伸孔7的上端由可移除的盖体8封闭，可移除的盖体8围绕前端止挡件2环形地延伸并且通过圆形夹9定位。弹簧6的上端抵靠在盖体8上。活塞10设置在弹簧6的相对端上并且抵靠在弹簧上。活塞10部分地容纳在轴向延伸孔7内，但是活塞10的一部分凸出于轴向延伸孔的下端而进入到径向延伸孔5内。活塞10设置有倾斜底面，该倾斜底面以相对于轴向大约45°的角度延伸。虽然相对于轴向而言倾斜面11对应大约45°的角度，但是倾斜面也可以对应任何其它合适的角度。可以将倾斜面视作力传递面的示例。虽然图3中只示出了一个弹簧6、一个活塞10和一个轴向延伸孔7，但是可以设置三个弹簧、三个活塞和三个轴向延伸孔(每一个都相对于一个滚珠4设置)。在图3中也示出了致动器20和铆钉21。致动器20为圆柱形，并且致动器容纳在前端组件68的中心孔3内。致动器20的底端与铆钉21的顶端接触。在图3中图示了两个片材22、23 (这些可以视作工件的示例)。片材22、23固定在前端止挡件2的底面和紧固件镦锻模(未示出)的顶面之间。致动器20可以沿垂直方向移动，并且可以从中心孔3移除，以允许铆钉21进入圆柱形孔。当将铆钉21引入圆柱形孔内时，铆钉21在圆柱形孔内向下移动，直到与滚珠4接触。当铆钉21和致动器20未出现在中心孔3内时，弹簧6和活塞10作用为沿向内的径向方向推动滚珠4。径向孔5包括具有缩小的直径的内部12，这样的缩小可以有效使得各个径向孔5的内端的直径小于滚珠4的直径。因此，滚珠4不仅不会被弹簧6和活塞10推出径向孔5，反而，滚珠4以图3所示的方式凸出而进入中心孔3内。在使用中，致动器20从中心孔3移除，以允许铆钉21穿过进入圆柱形孔内。铆钉21沿中心孔3移动(例如，由于重力或致动器施加的力作用)，直到铆钉21停靠在滚珠4上。滚珠4用作防止铆钉从中心孔3掉落的铆钉保持件。铆钉21的重量很小，使得铆钉不会引起滚珠4沿向外的径向方向的有效运动，因此不会引起弹簧6的有效的压力。在铆钉被传递到中心孔3内后，重新将致动器20引入中心孔3内。如图3所示，致动器20的底部与铆钉21的顶端接触。致动器20和滚珠4 一起作用，以确保铆钉21的方向正确，从而允许铆钉插入片材22、23内(因此将片材紧固在一起)。随着致动器20向下移动，铆钉21沿径向向外推动滚珠4(而进入径向孔5内)。弹簧6弹性地偏压滚珠4压靠铆钉21，从而在致动器20和铆钉向下移动期间有助于确保铆钉保持正确的方向。弹簧6沿向下的方向施加力，弹簧6的力的分力被倾斜面11转换为沿径向施加在滚珠4上的力。滚珠4受到径向孔5的约束而沿径向运动，并且沿径向向铆钉21施加力。因此，球体4能够夹住铆钉21并且有助于确保铆钉保持在正确的方向。参考图4，随着致动器20在中心孔3内进一步向下移动，铆钉21的向外倾斜的上表面将滚珠4进一步推入径向孔5内，从而通过活塞10和倾斜面11引起弹簧6的进一步压缩。滚珠4继续有助于确保铆钉21保持正确的方向(即图4所示的方向)直到铆钉进入上部片材22。致动器20继续向下移动使得铆钉穿过中心孔3进入片材22、23，从而将片材紧固在一起。这样做使得致动器20将滚珠4推入径向孔5，使得滚珠4不会妨碍致动器的移动。一旦铆钉21进入到片材22、23中，致动器20就从中心孔3抽出，以允许新的铆钉进入圆柱形孔内。致动器20从中心孔3的抽出允许滚珠4在活塞10和弹簧6提供的偏压力的作用下沿径向向内运动。因此，滚珠4回到图3所示的位置。以将弹簧6设置在轴向延伸孔7中的方式来替代将弹簧设置在径向延伸孔中的方式(如现有技术中那样做)是有利的，因为这样允许前端止挡件2的直径减小。这样，与具有传统的前端止挡件的紧固件插入装置相比，允许紧固件插入装置在更靠近物体(obstacle)的位置将紧固件插入到工件中(例如允许所述装置将紧固件插入到较窄的凸缘中)。因此，本发明所包含的紧固件插入装置可以允许使用铆钉对利用传统的紧固件插入装置无法固定的位置以及凸缘或表面进行紧固。尽管本发明所示的实施方式设置有三个滚珠4，但是可以设置四个滚珠、五个滚珠或任何其它合适的数量的滚珠。每个滚珠可以设置在单独的径向孔内。可选择地，可以在单个径向孔内设置两个或多个滚珠。在图5-图7中示出了本发明的在每个径向孔内设置两个滚珠的实施方式。在图5-图7中显示的前端组件的一些特征对应于以上结合图3和图4所描述的特征。这种情形下这些特征标注有相同的参考标记。图5显示从根据本发明的实施方式的紧固件插入装置的前端组件168的一侧观察的视图。致动器20从前端组件168的上端延伸，两个片材22、23位于前端组件168的下方。前端组件包括前端止挡件102，径向延伸孔105设置在前端止挡件102内。径向延伸孔105不是圆柱形，而是具有细长的形状，该细长的形状包括基本水平的上表面和下表面，以及基本为半球形的侧面。两个滚珠104位于径向孔105内。由于径向孔的内端部具有减小的高度，径向孔的减小的 高度小于滚珠的直径，因此能够防止滚珠从径向孔105的径向内端部滚出。活塞110向下延伸至径向孔105内。活塞110位于滚珠104后面(相对于前端止挡件102的中心孔而言)并且设置在滚珠之间，使得活塞110能够与所有滚珠接触。活塞110朝向径向孔的内端部弹性地偏压滚珠104。活塞110的底端为截头锥面，因此具有与滚珠104接触的倾斜面111。倾斜面111可以视作力传递面的示例。倾斜面111可以对应于任何合适的角度。图6显示沿图5所示的点划线AA剖开的前端组件168的截面图。从图6可见，活塞110为一对活塞中的一个活塞，每个活塞设置在轴向延伸孔107内。弹簧106位于每个轴向延伸孔107内，弹簧的上端抵靠在围绕前端止挡件102延伸的可移除的盖体108上。可移除的盖体108由圆形夹109定位。每个弹簧106的底端抵靠在活塞110的上表面上。弹簧106向下弹性地偏压活塞110。活塞110的倾斜面111将由活塞施加的向下的力的分力转变为作用至滚珠104上的径向向内(即朝向中心孔103)施加的力。径向孔105限制滚珠104的移动，从而确保滚珠朝向中心孔103移动，而不是沿其它不期望的方向运动。因此，弹簧106和径向孔105 —起弹性地将滚珠104压靠在位于中心孔105内的铆钉21上(滚珠基本沿径向的方向朝向铆钉施加力)。在使用中，致动器20从前端组件68内抽出，以允许铆钉21插入中心孔3内。弹簧106和活塞110的倾斜面111 一起沿径向向内推动滚珠104，使得滚珠凸出而进入中心孔。将铆钉21引入中心孔3内并且沿圆柱形孔向下移动直到接触滚珠104。重新将致动器20引入圆柱形孔3内并且向下移动，直到致动器的底端与铆钉21的顶端接触(如图6所示)。滚珠104和致动器20—起作用为控制铆钉21的方向，使得铆钉具有正确的方向用以插入到片材22、23内。参考图7，致动器20向下移动并且向下推动铆钉21。铆钉21在中心孔3内向下移动时沿径向向外推动滚珠104。由弹簧106提供的弹性偏压力推动滚珠104抵靠铆钉21，从而使铆钉保持在期望的方向。随着铆钉继续向下移动，铆钉21头部的向外渐缩的形状进一步沿径向向外推动滚珠104。由弹簧106提供的弹性偏压力继续有助于将铆钉21保持在所期望的方向。铆钉21被致动器20推出中心孔3并且进入片材22、23内，从而将片材紧固在一起。致动器20沿径向向外推动滚珠104，使得滚珠不会限制致动器的移动。当铆钉从前端组件169传递出去后，致动器20从前端组件抽出，以允许将新的铆钉引入到中心孔3内。当致动器20从中心孔3移除时，滚珠104在弹簧106的弹性偏压力作用下沿径向向内自由运动至图6所示的位置。图5-图7所示的本发明的实施方式的优点是滚珠104仅设置在前端组件168的两侧上，并且在没有滚珠出现的位置前端组件可以制作得更窄。例如，前端组件168可以具有横贯滚珠104的移动方向(例如，与图3和图4所示的实施方式相比较)沿径向方向减小的直径。图8显示前端组件168a的示例,该前端组件168a包括如上结合图5-图7的描述所设置的两对滚珠，并且该前端组件168a具有减小的直径。前端组件168a包括设置有平面侧182 (在图8中仅可见其中一个)的前端止挡件102a。与前端组件具有圆柱形的周长的情况相比，平面侧182可以允许前端组件168a在更靠近物体的位置进行紧固。在可选择的装置中，与具有两个平面侧182的前端组件168a不同，前端组件168a可以仅具有一个平面侧。图9示意性地显示本发明的另一个可替代的实施方式。与图3和图4所示的实施方式相同，前端组件268设置有三个径向延伸孔205，每个径向延伸孔205包括滚珠204，该滚珠204沿径向向内偏压并且作 用为将铆钉21保持在所期望的方向。未提供具有倾斜面而将弹簧的轴向移动转换为滚珠的径向移动的活塞。替代方式为，附设的滚珠229(下面称为中间滚珠)设置在滚珠204和由例如橡胶或塑料的弹性材料形成的偏压件206之间。中间滚珠229通过偏压件206弹性地向下偏压。中间滚珠229的球面和径向移动滚珠204的球面将该向下运移动转换为滚珠204沿径向向内的移动。因此，滚珠204压靠在铆钉21上并且将铆钉保持在所期望的方向。如图9所示的前端组件268的操作与图3和图4所示的前端组件68的操作类似。图9所示的铆钉21被致动器20推至铆钉与滚珠204完全接合的位置(即滚珠204压靠在铆钉的杆(stem)上)。滚珠204将继续压靠在铆钉21上，直到铆钉移动超过滚珠为止。图10显示根据本发明的另一个可替代的实施方式的前端组件368的截面图。图10还显示将气压源连接于前端组件368的气动管线360。前端组件368与图5-图7所示的前端组件大致相对应，对应的参考标记用于标注显示在这些附图中的相对应的部件。致动器20用于将铆钉21推入到片材22、23内。滚珠104弹性偏压地抵靠在铆钉21上，从而将铆钉保持在所期望的方向，以允许铆钉插入到片材22、23内。轴向孔361设置在前端组件368内，轴向孔361比图5-图7所示的实施方式的轴向孔更长。活塞362设置在轴向孔361内，活塞通过倾斜面311作用为沿径向向内弹性地偏压滚珠104。气动致动器363a和363b设置在轴向孔361内并且提供与如图5-图7所示的弹簧106相同的作用(它们为偏压件)。右手侧气动致动器363a通过气动连接件364连接至气动管线360。气动管线360也可以连接至左手侧气动致动 器363b，例如通过围绕前端组件368穿过的管道来实现。可选择地，可以通过单独的气动连接件将单独的气动管线(未图示)连接至左手侧气动致动器363b ο图10所示的装置的操作与图5-图7所示的装置的操作相同。但是，气动致动器363具有如下优点:通过控制气动管线360提供的压力，可以对气动致动器363施加于活塞362的力进行灵活地控制(不像如图5-图7所示的弹簧106)。当铆钉21的头部移动经过滚珠104时，举例而言，气动致动器363提供的压力可以减小。这是有利的，因为这样减小了由滚珠104施加到铆钉21的头部的力，从而减小了滚珠引起铆钉的头部受损的可能性。举例而言，气动致动器363提供的压力可以通过控制器(未示出)控制。图11是根据本发明的另一个可替代的实施方式的前端组件468的立体图。图11还示出了致动器20和腹板78，腹板78保持铆钉21并且穿过区段80，区段80被分割成前端组件468,从而将铆钉传递给前端组件。工件包括U型的凸缘422和同在图11中示出的倒U型的凸缘423。前端组件468包括位于孔405内的两个滚珠(未示出)。孔405设置在前端组件468的相对侧，因此只有一个孔405在图11中可见。图12显示前端组件468的截面图,这样选择的截面使得所有滚珠404和孔405都可见。从图12可见，孔405从前端组件468的中心孔403沿径向延伸。弹簧406位于轴向延伸孔407内，各个轴向延伸孔407与径向延伸孔405连接。在本文中术语“轴向”可以理解为意指平行于致动器20的移动方向的方向。各个轴向延伸孔407的上端由可移除的盖体408封闭，可移除的盖体408围绕前端组件468的前端止挡件402环形地延伸。可移除的盖体408通过圆柱形管409和基本为环形的夹子490定位。各个弹簧406的上端抵靠在盖体408上。活塞410部分地容纳在各自的轴向延伸孔407内，但是各个活塞410的一部分凸出于轴向延伸孔的下端而进入到径向延伸孔405内。各个活塞410的上端部分地延伸进入各自的弹簧406内。各个弹簧406的下端压靠在盖491上，盖491位于每个活塞410的下部，并且限定具有增加的直径(相比于延伸进入弹簧内的部分)的活塞的开始部分。每个活塞410设置有倾斜底面，该倾斜底面410以相对于轴向大约45°的角度延伸。虽然相对于轴向而言倾斜面411对应大约45°的角度,但是倾斜面也可以对应于任何其它合适的角度。可以将倾斜面视作力传递面的示例。在使用时，与上面描述的实施方式相同，弹簧406和活塞410作用为沿径向向内的方向推动滚珠404。因此，滚珠弹性地压靠在中心孔403内的铆钉21上。由于只提供了两个滚珠404，由滚珠提供的修正的方向少于具有三个或更多个滚珠的前端组件所提供的方向。例如，滚珠404可以提供所限定的围绕旋转轴线的铆钉定向控制，该旋转轴线水平穿过铆钉21并且处于图12所示的平面内。围绕该旋转轴线的铆钉21的方向控制可以由致动器20提供。如图13所示，致动器20的底端与铆钉21的顶端接触。致动器20和滚珠404一起作用，以确保铆钉21具有正确的方向，以允许铆钉插入到片材22、23内。当使用两个滚珠时，在中心孔403内的铆钉可以不完全处于中心。参考图12，铆钉21通过滚珠404在中心孔403内沿第一水平方向处于中心。但是，如图13所示，铆钉21在横向方向上不处于中心，并且可以设置在中心孔403的一侧。铆钉21在中心孔403内的水平移位可以足够小从而使得铆钉可以以所期望的精确度推入到工件内。仅使用两个滚珠404带来的优点可以再次参考图11得到理解。对于横贯径向孔405的水平方向的宽度而言，与设置更多的滚珠404的情况相比，仅使用两个滚珠404的前端组件402的宽度可以更小。尽管对于图11和图8之间的不同视图而言在这些图的实施方式之间进行比较有困难，但是本领域技术人员可以理解的是，与图8所示的实施方式的前端止挡件102a的宽度相比，图11所示的实施方式的前端止挡件402可以制作得更小(对于给定的铆钉直径而言)。中心孔403的直径可以足够的窄，应考虑到将使用的铆钉的直径和长度，使铆钉沿中心孔移动时不至于倒置。 图14所示为本发明的另一个可替代的实施方式的截面。本发明的该实施方式有助于防止铆钉在前端组件的中心孔内倒置掉落。在前端组件内的几个位置出现的特征仅在左侧标示，以避免视图太复杂。图14所示的前端组件568包括四组滚珠504a-c，每组滚珠沿轴向分隔开。四组滚珠504a-c围绕前端组件568的中心孔503布置。每组滚珠容纳在轴向延伸孔507内。轴向延伸孔507包括轴向方向开口 512，该轴向方向开口 512足够宽，以允许滚珠504部分凸出于开口，但是轴向方向开口 512也足够窄，以防止滚珠从开口掉落。轴向延伸孔在径向上足够深，以允许滚珠504沿径向有一些移动。活塞510a_c位于该组滚珠的各个滚珠504a_c的上方。第一活塞510a位于上滚珠504a和弹簧506之间。第二活塞510b和第三活塞510c位于滚珠504a_c的相邻两者之间。每个活塞510a_c包括倾斜底面51 la-c,该倾斜底面511a_c可以视为力传递面的示例。虽然相对于轴向而言倾斜面511a-c对应大约45°的角度,但是倾斜面也可以对应于任何其它合适的角度。弹簧506的一端抵靠在顶部活塞510a的上表面上,并且弹簧的相对端抵靠在轴向孔507的上端。因此，弹簧506向下弹性地偏压顶部活塞510a，该活塞的倾斜面511a沿径向向内推动位于其下方的滚珠504a，使得滚珠504a凸出于开口 512。顶部滚珠504a向下推中间活塞510b，该活塞的倾斜面511b沿径向向内推动位于其下方的中间滚珠504b，使得中间滚珠504b凸出于开口 512。底部滚珠504c同样地被推动，使得底部滚珠504c凸出于开口 512。在使用时，将铆钉21引入到中心孔503内。铆钉不会向下移动至中心孔503的底端，而是由顶部滚珠504a保持位置。通过防止铆钉21掉落到孔503的底部，顶部滚珠504a减少了铆钉在中心孔内倒置掉落的可能性。除非被制动器20推动，否则铆钉21不会进一步穿过中心孔503移动。致动器20向下推动铆钉21穿过中心孔503，当铆钉穿过中心孔移动时，滚珠504a-c有助于将铆钉保持在正确的方向上。图15显示图14的前端组件568，但是同时铆钉21在中心孔503内进一步向下移动。铆钉21已经变成偏转，但是还没有倒置。从底部滚珠504c的位置和铆钉21的尺寸可以显示出，滚珠504c可以防止铆钉进一步转动，因此可以防止铆钉倒置。图16显示图14和图15的前端组件568，但是通过滚珠504c和致动器20将铆钉21修正在其方向上，使得铆钉可以以正确的方向插入到片材522、523内。虽然图14-图16中每组滚珠包括三个滚珠，但是每组滚珠也可以包括任何合适数量的滚珠(例如，两个滚珠、四个滚珠、五个滚珠或更多)。尽管各组滚珠均设置在轴向延伸孔506内，但是滚珠也可以设置在包括非轴向分力的孔内。可以使用倾斜面510以外的力传递面。活塞可以独立地移动(如图所示)，或可以将活塞连接在一起，使得它们一起移动。图14-图16所示的实施方式的特征可以与其他实施方式的特征结合。
尽管本发明的实施方式使用滚珠来控制铆钉的方向，但是可以使用滚柱来代替滚珠。例如，滚柱可以用于代替图5-图7所示的实施方式或图10所示的实施方式的每对滚珠104。可以在前端组件内设置两个滚柱。可选择地，可以在前端组件内设置三个或更多滚柱。例如，滚柱可以设置有使用时与铆钉接合的圆柱形表面。可选择地，滚柱可以包括例如凹曲面的形状的表面。例如，滚柱可以包括尺寸为可以容纳铆钉的部分的凹曲面。使用滚珠而不滚柱的优点是滚珠通常比滚柱便宜。原因在于，不同的制造商制造了很多不同大小的滚珠，并且这些滚珠得到了广泛应用，而滚柱的应用范围则较窄。如果滚柱具有期望的大小和/或形状而该滚柱无法通过商业途经获得，就必须定制滚柱。在实施方式中，前端组件可以仅设置有两个滚珠，例如滚珠设置在前端组件的中心孔的相对侧上。在实施方式中，前端组件可以仅设置有两个滚柱，例如滚柱设置在前端组件的中心孔的相对侧上。上述的本发明的实施方式使用滚珠或滚柱来控制在前端组件的底端的铆钉的方向，使得铆钉在插入到工件中时具有所期望的方向。在本发明的可替代的实施方式中，滚珠或铆钉可选择地或例外地设置在前端组件的其它位置。例如滚珠或滚柱可以设置在前端组件的更深处，例如滚珠或滚柱可以设置在毗邻铆钉引入前端组件的位置，或该位置与前端组件的底端之间的部位。滚珠或滚柱有助于确保铆钉在到达前端组件的底端之前具有所期望的方向，和/或有助于防止铆钉翻转到倒置的方向。尽管附图都显示的是垂直方向的前端组件68、101、268、368，但是前端组件可以沿任何方向(方向可以针对不同的铆接工作变化)设置。因此，在描述中使用来自前端组件的方向的术语仅仅用于本发明的辅助描述，并不意味着装置的任何元件都必须具有特定的方向。
当紧固件插入装置水平或倒置时，重力不会引起前端组件内的铆钉朝向滚珠或滚柱移动。如果是这种情况，铆钉穿过前端组件的移动可以通过致动器推动铆钉来实现。图3-图8所示的实施方式中采用机械弹簧提供偏压力，图9所示的实施方式中采用橡胶或塑料提供偏压力。这些可以视作被动偏压件的示例。另一个可替代的被动偏压件的实施方式(未图示)可以是带气垫的板簧。图10所示的实施方式中采用气动致动器提供偏压力。这个可以视作主动偏压件的示例。本发明的任何实施方式的偏压件可以用于本发明的任何其它实施方式。可以使用任何其它合适的偏压件。尽管本发明所示的实施方式中的弹簧为螺旋弹簧，但是可以使用任何其它合适形式的弹簧。在本发明描述的实施方式中，偏压件轴向设置(即平行于致动器的移动方向设置)。但是，偏压件轴向设置不是关键。例如，偏压件可以基本沿轴向设置，或者可以以在轴向和径向之间的角度设置(例如相对于轴向具有达到10°的角度,相对于轴向具有达到20°的角度等)。将偏压件设置为使得其相对于轴向对应的特定角度具有增加前端组件的直径的缺点。在本发明的上面的实施方式中，滚珠或滚柱设置在被称为径向延伸孔5、105、205的孔内。在本文中术语“径向”可以理解为意指相对于致动器20的中心轴线的径向而言。孔可以大致为径向，即可以基本为径向但是不是精确的径向。孔可以定向为基本与致动器20的移动方向垂直。孔的基本与致动器20的移动方向垂直的方向可以使得孔与致动器20的中心轴线相交或可以使得孔不与致动器的中心轴线相交。虽然孔的定向中如果具有明显的非正交分量时会减少滚珠或滚柱对铆钉的方向的控制效果，但是孔还是可以定向为基本不与致动器20的移动方向垂直。
在本发明描述的实施方式中，作为力传递面的倾斜面相对于轴向对应于45°的角度。但是，力传递面可以对应于任何合适的角度。尽管倾斜面描述为平面或截头锥面，但是倾斜面可以具有任何合适的形状，例如曲面。本发明的实施方式可以使用滚珠或滚柱，以向铆钉的头部(即铆钉的顶部的伸展部)施加力和/或向铆钉的杆部(即在铆钉的头部下方的基本为圆柱形的部分)施加力。本发明可以用于铆钉(或其它紧固件)的连接，该铆钉具有不同形式的头部，例如圆盘或平面的头部形式或延伸的螺纹头部。所描述的前端止挡件的实施方式为圆柱形，或具有一个或多个平面侧的大体为圆柱形的形状。但是，前端止挡件可以具有任何合适的形状。使用术语“中心孔”以便于指代铆钉穿过的前端组件的孔。其目的不在于限制孔必须位于前端组件的中心位置。尽管上面描述的本发明的实施方式为铆钉连接，但是本发明的实施方式可以用于其它紧固件连接。术语“紧固件”可以理解为包括铆钉、螺钉、金属嵌条(slugs)、焊接螺栓、机械螺栓和其它类型的紧固装置。由于紧固件传递装置传递紧固件给工件，上面描述的紧固件插入装置可以视作紧固件传递装置的示例。包含本发明的其它紧固件传递装置(未图示)可以在不将紧固件插入到工件内的情况下将例如焊接螺栓或机械螺栓的紧固件传递至工件。本发明的实施方式的特征可以用于与本发明的其它实施方式的特征结合。
权利要求
1.一种紧固件传递装置，该紧固件传递装置包括构造为可释放地保持紧固件的前端组件；其中，所述前端组件包括多个滚珠或滚柱，以及相对应的偏压件，该偏压件构造为提供偏压所述滚珠或滚柱的偏压力，使得所述滚珠或滚柱与所述紧固件接合；其中，每个偏压件构造为沿第一方向施加力，并且相对应的滚珠或滚柱构造为沿第二方向移动，该第二方向与所述第一方向不同；并且其中，在所述滚珠或滚柱与所述偏压件之间设置有力传递面，该力传递面作用为至少将由所述偏压件沿所述第一方向施加的所述力的分力转换为沿所述第二方向施加在所述滚珠或滚柱上的力。
2.根据权利要求1所述的紧固件传递装置，其中，所述第二方向为相对于所述紧固件传递装置的致动器的中心轴线基本垂直的方向。
3.根据权利要求1或2所述的紧固件传递装置，其中，所述第二方向为相对于所述紧固件传递装置的致动器的中心轴线基本为径向的方向。
4.根据上述任意一项权利要求所述的紧固件传递装置，其中，所述第一方向基本平行于所述紧固件传递装置的致动器的移动方向。
5.根据上述任意一项权利要求所述的紧固件传递装置，其中，所述偏压件为被动偏压件。
6.根据权利要求5所述的紧固件传递装置，其中，所述被动偏压件包括机械弹簧、弹性材料或带气垫的板簧。
7.根据权利要求1 -4中任意一项所述的紧固件传递装置，其中，所述偏压件为主动偏压件。
8.根据权利要求7所述的紧固件传递装置，其中，所述主动偏压件包括气动致动器。
9.根据上述任意一项权利要求所述的紧固件传递装置，其中，所述力传递面包括活塞的倾斜面，该活塞的倾斜面与所述滚珠或滚柱接合。
10.根据权利要求9所述的紧固件传递装置，其中，所述活塞的所述倾斜面为截头锥面。
11.根据权利要求9所述的紧固件传递装置，其中，所述活塞的所述倾斜面为平面。
12.根据权利要求1-8中任意一项所述的紧固件传递装置，其中，所述力传递面包括位于所述偏压件与所述滚珠或滚柱之间的中间滚珠。
13.根据上述任意一项权利要求所述的紧固件传递装置，其中，所述力传递面与多个滚珠接触。
14.根据上述任意一项权利要求所述的紧固件传递装置，其中，设置有两个滚珠，该两个滚珠分别设置在所述前端组件的中心孔的两侧。
15.根据权利要求1-13中任意一项所述的紧固件传递装置，其中，三个或更多个滚珠围绕所述前端组件的中心孔布置。
16.根据权利要求1-13中任意一项所述的紧固件传递装置，其中，在所述前端组件的中心孔的一侧设置有彼此相互邻接的两个滚珠，并且在所述前端组件的中心孔的相对侧设置有彼此相互邻接的两个滚珠。
17.根据上述任意一项权利要求所述的紧固件传递装置，其中，每个滚珠或滚柱是沿所述前端组件的中心孔设置的多个滚珠或滚柱构成的组中的一个滚珠或滚柱，力传递面与每个滚珠或滚柱相对应。
18.根据权利要求17所述的紧固件传递装置，其中，每个力传递面包括活塞，第一活塞位于所述偏压件与所述多个滚珠或滚柱构成的组中的第一滚珠或滚柱之间，第二活塞位于所述多个滚珠或滚柱构成的组中的第一滚珠或滚柱与第二滚珠或滚柱之间。
19.根据权利要求1-16中任意一项所述的紧固件传递装置，其中，所述滚珠或滚柱设置在沿所述第二方向延伸的孔内，所述孔的壁作用为限制所述滚珠或滚柱的移动，使得所述滚珠或滚柱沿所述第二方向移动。
20.根据权利要求1-12中任意一项所述的紧固件传递装置，其中，在所述前端组件的中心孔的一侧上设置有滚柱，并且在所述前端组件的所述中心孔的相对侧上设置有滚柱。
21.一种将紧固件传递至工件的方法，该方法包括利用致动器使紧固件移动穿过紧固件插入装置的前端组件并且移动到工件内；其中，所述紧固件的方向至少部分地由多个滚珠或滚柱以及相对应的偏压件进行控制，所述偏压件提供偏压所述滚珠或滚柱的偏压力，使得所述滚珠或滚柱与所述紧固件接合；其中，每个偏压件沿第一方向施加力，并且所述滚珠或滚柱沿第二方向移动，该第二方向与所述第一方向不同；并且其中，在所述滚珠或滚柱与所述偏压件之间设置有力传递面 ，该力传递面作用为至少将由所述偏压件沿所述第一方向施加的所述力的分力转换为沿所述第二方向施加在所述滚珠或滚柱上的力。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述方法还包括通过将所述紧固件插入所述工件内来连接所述工件。
22、一种前端组件，该前端组件构造为可释放地保持紧固件；其中，所述前端组件包括多个滚珠或滚柱以及相对应的偏压件，该偏压件构造为提供偏压所述滚珠或滚柱的偏压力，使得所述滚珠或滚柱与所述紧固件接合；其中，每个所述偏压件构造为沿第一方向施加力，并且相对应的滚珠或滚柱构造为沿第二方向移动，该第二方向与所述第一方向不同；并且其中，在所述滚珠或滚柱与所述偏压件之间设置有力传递面，该力传递面作用为至少将由所述偏压件沿所述第一方向施加的所述力的分力转换为沿所述第二方向施加在所述滚珠或滚柱上的力。
23.根据权利要求22所述的前端组件，该前端组件还包括权利要求1-20中任意一项所述的特征。
全文摘要
一种紧固件传递装置，该紧固件传递装置(68)包括构造为可释放地保持紧固件的前端组件(21)，其中，所述前端组件包括多个滚珠或滚柱(4)，以及相对应的偏压件(6)，该偏压件构造为提供偏压所述滚珠或滚柱(4)的偏压力，使得所述滚珠或滚柱(4)与所述紧固件(21)接合；其中，每个偏压件构造为沿第一方向施加力，并且相对应的滚珠或滚柱构造为沿第二方向移动，该第二方向与所述第一方向不同；并且其中，在所述滚珠或滚柱(4)和所述偏压件(6)之间设置有力传递面(11)，该力传递面(11)作用为至少将由所述偏压件沿所述第一方向施加的所述力的分力转换为沿所述第二方向施加在所述滚珠或滚柱上的力。
文档编号B21J15/32GK103228375SQ201180048778
公开日2013年7月31日 申请日期2011年10月6日 优先权日2010年10月8日
发明者W·格斯提拉 申请人:亨罗布有限公司