铆接方法
【专利摘要】提供了一种铆接方法，该铆接方法包括：确定与对应于已预先设定的必要释放扭矩的铆接深度相等或更大的铆接深度；确定等于或大于已确定的铆接深度的推入部的行程量；确定等于或大于已确定的推入部的行程量的驱动单元的行程量；以及以目标控制行程量来控制驱动单元，目标控制行程量等于或大于已确定的驱动单元的行程量且小于引起铆接部损坏的驱动单元的行程量。
【专利说明】
铆接方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种铆接方法，并且涉及一种例如通过铆接装置的驱动单元推动推入部而将待铆接的第一构件的铆接部铆固至待铆接的第二构件的铆接方法。
【背景技术】
[0002]—般的铆接装置通过驱动单元推动推入部以将待铆接的第一构件的铆接部铆固至待铆接的第二构件。此时，使用传感器测量推入部的行程量并且反馈所测得的量以确定驱动单元的目标控制行程量。
[0003]例如，在日本未经审查的专利申请公布N0.2010-264480中公开的铆接装置同样使用传感器测量铆接辊(caulk roller)的行程量并且对驱动单元进行反馈控制从而以比在支承件中引发扭曲的行程量小的行程量推动铆接辊。
[0004]然而，在日本未经审查的专利申请公布N0.2010-264480中公开的铆接装置中，需要提供用于测量铆接辊的行程量的传感器，这使得铆接装置的成本增加。此外，在日本未经审查的专利申请公布N0.2010-264480中公开的铆接装置基于行程量的测得量执行反馈控制，这使得操作量增大并且导致处理负荷增大以及处理时间增加。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于以上背景做出的。本发明抑制了处理负荷的增大以及处理时间的增加，并且以低成本实现铆固。
[0006]根据本发明的一方面的铆接方法为通过铆接装置的驱动单元推动推入部以将待铆接的第一构件的铆接部铆固至待铆接的第二构件的铆接方法，该方法包括以下过程:
[0007]基于必要释放扭矩与铆接深度之间的已预先设定的关系来确定与对应于已预先设定的必要释放扭矩的铆接深度相等或更大的铆接深度，其中，必要释放扭矩表示用于对铆接部被铆固至待铆接的第二构件的状态进行释放所需要的扭矩，铆接深度表示从铆接部被铆固至待铆接的第二构件之前的状态至铆接部被铆固至待铆接的第二构件之后的状态铆接部沿推入部的推动方向的位移量，
[0008]基于铆接深度与推入部的行程量之间的已预先设定的关系来确定等于或大于已确定的铆接深度的推入部的行程量；
[0009]基于推入部的行程量与驱动单元的行程量之间的已预先设定的关系来确定等于或大于已确定的推入部的行程量的驱动单元的行程量；以及
[0010]以目标控制行程量来控制驱动单元，目标控制行程量等于或大于已确定的驱动单元的行程量且小于引起铆接部损坏的预先设定的驱动单元的行程量。
[0011]根据本发明，能够抑制处理负荷的增大以及处理时间的增加，并且能够以低成本实现铆固。
[0012]根据下文中给出的详细描述以及附图，将更充分地理解本发明的以上和其他目的、特征和优点，以下详细描述和附图仅以说明的方式给出，并且因此不应视作对本发明的限制。
【附图说明】
[0013]图1是根据实施方式的铆接装置的正视图，其中示出了螺母被铆固至轴的状态的局部剖面图；
[0014]图2是示出了根据该实施方式的铆接装置的控制系统的框图；
[0015]图3是示出了螺母被铆固至轴的状态的平面图；
[0016]图4(a)和图4(b)是用于描述铆接部的铆接深度的图，图4(a)示出了铆接部被铆固之前的状态，图4(b)示出了铆接部被铆固之后的状态；
[0017]图5是示出了根据该实施方式的铆接方法的流程的流程图；
[0018]图6是示出了必要释放扭矩与铆接深度之间的关系的图；
[0019]图7是示出了铆接深度与推入部的行程量之间的关系的图；以及
[0020]图8是示出了推入部的行程量、螺旋轴的行程量以及铆接质量保证范围之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0021]将对根据一种实施方式的铆接方法进行描述。首先，将对一种用于根据该实施方式的铆接方法的铆接装置的构型进行描述。
[0022]图1是根据该实施方式的铆接装置的正视图，示出了螺母被铆固(caulk-fix)至轴的状态的局部剖面图。图2是示出了根据该实施方式的铆接装置的控制系统的框图。图3是示出了螺母被铆固至轴的状态的平面图。图4(a)和图4(b)是用于描述铆接部的铆接深度的图。图4(a)不出了铆接部被铆固之前的状态，图4(b)不出了铆接部被铆固之后的状态。在下面的描述中，铆接装置的竖向方向和横向方向基于图1中示出的实施方式定义。
[0023]如在图1和图2中所示，根据该实施方式的铆接装置I包括框架部2、驱动单元3、推入部4、铆接夹具5和控制器6。框架部2包括基部2a和拱形部2b。在该实施方式中，基部2a的上表面是平坦表面并且拱形部2b被支撑在该平坦表面上。
[0024]驱动单元3沿铆接装置I的竖向方向推动(移置)推入部4。根据该实施方式的驱动单元3包括驱动源3a、螺旋轴3b、接触部3c和引导件3d。
[0025]驱动源3a为伺服马达，并且如图2中所示，包括检测输出轴的旋转角度的检测部3e(例如，编码器)。驱动源3a的输出轴从驱动源3a的壳体3al向铆接装置I的下侧突出并且插入到形成在拱形部2b的梁部2bl中的贯通部(未示出)中。驱动源3a的壳体3al固定至拱形部2b的梁部2bl。尽管在该实施方式中将伺服马达用作驱动源3a，但也能够将通常使用的马达用作驱动源3a。
[0026]螺旋轴3b沿铆接装置I的竖向方向延伸并且被插入到形成在拱形部2b的梁部2bl中的贯通部(未示出)中。螺旋轴3b的上端部被联接至驱动源3a的输出轴以便能够传递驱动源3a的驱动力。在该实施方式中，螺旋轴3b的上端部被固定至驱动源3a的输出轴的下端部，使得螺旋轴3b的旋转轴线与驱动源3a的输出轴的旋转轴线大致彼此重合。
[0027]接触部3c将驱动源3a的驱动力传递至推入部4。在该实施方式中，螺旋轴3b的下端部可旋转地联接至接触部3c的上表面。接触部3c的下表面形成为平坦表面。
[0028]引导件3d为沿铆接装置I的竖向方向引导接触部3c的杆。在该实施方式中，多个引导件3d沿着铆接装置I的竖向方向延伸并且所述引导件3d中的每个引导件均穿过形成在拱形部2b的梁部2bl中的贯通部(未示出)。引导件3d的下端部被固定至接触部3c的上表面。这些引导件3d以如下方式设置:例如，当从铆接装置I的竖向方向观察时，关于螺旋轴3b的中心呈点对称。
[0029]推入部4是冲头，该冲头推压待铆接的第一构件的铆接部并且折叠该铆接部以将该铆接部铆固至待铆接的第二构件。如图1中所示，在该实施方式中，推入部4被旋拧至轴8以从上下方向保持轴8并且将螺母9铆固至轴8，其中，轴8为待铆接的第二构件并且穿过转子芯7，螺母9为待铆接的第一构件，螺母9将轴8固定至转子芯7。具体地，如图3中所示，铆接部9a从位于与螺母9被旋拧至轴8所沿的方向相反的一侧的端面立起，铆接部9a被向着轴8一侧折叠并且切入到轴8中以防止螺母9松动。尽管在该实施方式中，待铆接的第一构件为螺母9并且待铆接的第二构件为轴8，但是待铆接的第一构件和待铆接的第二构件并没有特别的限制，只要能够通过推压待铆接的第一构件的铆接部而将铆接部铆固至待铆接的第二构件即可。
[0030]推入部4的上表面为平坦表面并且与接触部3c的下表面接触。此时，推入部4以如下方式设置:当从铆接装置I的竖向方向观察时，螺旋轴3b的中心轴线与推入部4的中心大致彼此重叠。
[0031]铆接夹具5支撑由螺母9固定的转子芯7和轴8并且沿铆接装置I的竖向方向引导推入部4。根据该实施方式的铆接夹具5包括臂部5a、引导件5b、弹性体5c、支撑部5d和基部5e。臂部5a从推入部4沿铆接装置I的横向方向突出。
[0032]引导件5b为沿铆接装置I的竖向方向引导推入部4的杆。在该实施方式中，多个引导件5b从基部5e的上表面立起并且沿着铆接装置I的竖向方向延伸。引导件5b穿过形成在臂部5a的末端部中的贯通部(未示出)。引导件5b围绕被螺母9固定的转子芯7和轴8设置并且以如下方式设置:例如，当从铆接装置I的竖向方向观察时，关于螺旋轴3b的中心呈点对称。
[0033]弹性体5c使已完成推压铆接部9a的操作的推入部4上升至初始位置(接触部3c和推入部4处于大致非接触状态的高度位置)。根据该实施方式的弹性体5c为螺旋弹簧并且引导件5b穿过弹性体5c。弹性体5c设置在臂部5a与基部5e之间。尽管在该实施方式中将螺旋弹簧用作弹性体5c，但也可以使用诸如为板弹簧的一般的弹性体。
[0034]支撑部5d从下侧支撑由螺母9固定的转子芯7和轴8。根据该实施方式的支撑部5d包括凹部(未示出)并且被固定至基部5e的上表面，轴8的下端部插入到该凹部中。支撑部5d以如下方式设置:在轴8的下端部被插入到凹部中并且由螺母9固定的转子芯7和轴8由支撑部5d支撑的情况下，当从竖向方向观察铆接装置I时，螺旋轴3b的中心轴线和轴8的中心轴线大致彼此重叠。
[0035]基部5e为板状构件并且在框架部2中固定至基部2a的上表面。根据待被铆固的构件或铆接部的形状，可以将铆接夹具5与推入部4整体地调换。
[0036]控制器6基于检测部3e的检测值控制驱动源3a使得驱动源3a的旋转角度为预定旋转角度。即，控制器6控制驱动源3a的旋转角度使得螺旋轴3b以预定的行程量向铆接装置I的下方推动。此时，控制器6基于铆接深度、必要释放扭矩、推入部4的行程量、螺旋轴3b的行程量以及铆接部9a被损坏时的推入部4的行程量来确定螺旋轴3b的目标控制行程量并且控制驱动源3a以实现已确定的螺旋轴3b的目标控制行程量，随后将对控制器6的操作细节进行描述。
[0037]“铆接深度”为从待铆接的第一构件(螺母9)的铆接部被铆固至待铆接的第二构件(轴8)之前的状态到待铆接的第一构件(螺母9)的铆接部被铆固至待铆接的第二构件(轴8)之后的状态在推入部4的推动方向(S卩，铆接装置I的竖向方向)上的位移量。
[0038]例如，如图4中所示，“铆接深度”为使用具有与推入部4的末端部的形状相同的形状的测量仪测得的在铆接部9a被铆固之前(图4(a)中示出的状态)的铆接部9a的高度与在铆接部9a被铆固之后(图4(b)中示出的状态)的铆接部9a之间的高度之间的差。
[0039]更具体地，“铆接深度”为通过从在铆接部9a被铆固之前接触铆接部9a的测量仪的末端表面的高度(在铆接装置I的竖向方向上的位置)减去在铆接部9a被铆固之后接触铆接部9a的测量仪的末端表面的高度所获得的值。
[0040]“必要释放扭矩”为对待铆接的第一构件的铆接部被铆固至待铆接的第二构件的状态进行释放所需要的扭矩。在该实施方式中，“必要释放扭矩”为使已被折叠的铆接部9a立起从而能够使螺母9围绕轴8旋转所需的扭矩。
[0041]“推入部4的行程量”是推入部4从初始位置沿铆接装置I的竖向方向移位的位移量。由于在铆接部9a被推入部4推压之后铆接部9a稍微恢复，因此推入部4的行程量大于铆接深度。
[0042]“螺旋轴3b的行程量”是螺旋轴3b从推入部4设置在初始位置中的状态沿铆接装置I的竖向方向移位的位移量。由于在推入部4被推入时获得反作用力的框架部2等发生塑性变形，因此螺旋轴3b的行程量大于推入部4的行程量。
[0043]“导致铆接部9a破坏的推入部4的行程量”是在铆接部被推入部4推压时使铆接部开始发生损坏的推入部4的行程量。
[0044]“螺旋轴3b的目标控制行程量”是在控制器6中确定的用于满足铆接部的必要释放扭矩同时防止铆接部损坏的螺旋轴3b的行程量。
[0045]接下来，将对根据该实施方式的铆接方法进行描述。图5是示出了根据该实施方式的铆接方法的流程的流程图。图6是示出了必要释放扭矩与铆接深度之间的关系的图。图7是示出了铆接深度与推入部的行程量之间的关系的图。图8是示出了推入部的行程量、螺旋轴的行程量以及铆接质量保证范围之间的关系的图。
[0046]首先，控制器6判断必要释放扭矩以及引起铆接部9a破坏的推入部4的行程量是否被输入至铆接装置I (SI) O当控制器6判定必要释放扭矩或引起铆接部9a破坏的推入部4的行程量未被输入至铆接装置I时，过程返回至SI (SI中的否)。
[0047]另一方面，当控制器6判定必要释放扭矩和引起铆接部9a破坏的推入部4的行程量被输入至铆接装置I时(SI中的是)，控制器6基于如图6中所示的必要释放扭矩与铆接深度之间的预定关系来确定与对应于预先设定的必要释放扭矩的铆接深度相等或更大的铆接深度(S2)。
[0048]在图6中，σ?表示在必要释放扭矩与铆接深度之间的关系中的标准偏差，_3σ1表示在必要释放扭矩与铆接深度之间的关系中的标准偏差的下限值，+3σ1表示在必要释放扭矩与铆接深度之间的关系中的标准偏差的上限值。在该实施方式中，铆接深度是基于作为下限值的_3σ1确定的，因此被输入的必要释放扭矩是最小必要释放扭矩。
[0049]接下来，控制器6基于如图7中所示的铆接深度与推入部4的行程量之间的预定关系来确定推入部4的行程量(S3)，所确定的推入部4的行程量等于或大于已确定的铆接深度。
[0050]在图7中，σ2为铆接深度与推入部4的行程量之间的关系中的标准偏差，-3σ2为在铆接深度与推入部4的行程量之间的关系中的标准偏差的下限值，并且+3σ2为在铆接深度与推入部4的行程量之间的关系中的标准偏差的上限值。在该实施方式中，推入部4的行程量基于作为下限值的_3σ2来确定，因此已确定的铆接深度等于最小铆接深度。
[0051 ]接下来，控制器6基于如图8中所示的推入部4的行程量与螺旋轴3b的行程量之间的已被在先确定的关系来确定螺旋轴3b的行程量(S4)，所确定的螺旋轴3b的行程量等于或大于已确定的推入部4的行程量。
[0052]在图8中，σ3表不推入部4的行程量与螺旋轴3b的行程量之间的关系中的标准偏差，-3σ3表示推入部4的行程量与螺旋轴3b的行程量之间的关系中的标准偏差的下限值，并且+3σ3表不推入部4的行程量与螺旋轴3b的行程量之间的关系中的标准偏差的上限值。在该实施方式中，螺旋轴3b的行程量基于作为下限值的-3σ3确定，因此已确定的推入部4的行程量为推入部4的最小行程量。
[0053]接下来，控制器6确定目标控制行程量(S5)，目标控制行程量等于或大于已确定的螺旋轴3b的行程量且小于引起铆接部9a破坏的螺旋轴3b的行程量。因此，目标控制行程量处于满足铆接部9a的必要释放扭矩同时防止铆接部9a损坏的铆接质量保证范围内。
[0054]在该实施方式中，引发铆接部9a破坏的螺旋轴3b的行程量是基于作为上限值的+3σ3确定的，因此引发铆接部9a破坏的预定的推入部4的行程量等于推入部4的最大行程量。由于引发铆接部9a破坏的螺旋轴3b的行程量能够基于引发铆接部9a破坏的预定的推入部4的行程量获得，因此可以认为引发铆接部9a破坏的螺旋轴3b的行程量也是预定的。
[0055]接下来，在由检测部3e检测输出轴的旋转角度的同时，控制器6控制驱动源3a，从而使螺旋轴3b实现目标控制行程量(S6)。因此，铆接部9a被推入部4推压和折叠并且螺母9被铆固至轴8。
[0056]如上所述，在该实施方式中，当在通过检测部3e检测输出轴的旋转角度的同时控制驱动源3a以实现螺旋轴3b的目标控制行程量时，铆接部9a能够被铆固至轴8，从而满足铆接部9a的必要释放扭矩并同时防止铆接部9a损伤。因此，与一般的铆接装置不同，不需要测量推入部4的行程量，并且铆接部9a能够以低成本通过简单的构造铆固至轴8。此外，由于一般的伺服马达包括检测输出轴的旋转角度的诸如编码器的检测部，因此不需要准备额外的检测部。
[0057]此外，在该实施方式中，在控制驱动源3a时不需要执行反馈控制，从而能够减少控制器6的处理负荷并且减少处理时间。因此，能够减少将铆接部9a铆固至轴8所需的工作时数。
[0058]现在，能够根据铆接部9a的厚度和高度酌情设置如上所述的标准偏差的上限值和下限值。例如，当铆接部9a的厚度为最大厚度且铆接部9a的高度为最低高度时可以设定上限值，而当铆接部9a的厚度为最小厚度且铆接部9a的高度为最高高度时可以设定下限值。
[0059]本发明不限于以上实施方式并且可以在不偏离本发明的主旨的情况下适当地进行改变。
[0060]尽管本发明在以上实施方式中作为硬件构型进行了描述，但是本发明不限于作为硬件构型。本发明可以通过使中央处理单元(CPU)执行计算机程序而实现希望的处理。
[0061]能够使用任意类型的非暂时性计算机可读介质来储存程序并且将该程序提供至计算机。非暂时性计算机可读介质包括任意类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁性存储介质(诸如软盘、磁带、硬盘驱动器等)、光磁存储介质(例如，磁光盘)、只读存储型光盘(CD-R0M)、CD-R、CD-R/W以及半导体存取器(诸如掩模型只读存储器、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、闪速存储器、随机存取存储器(RAM)等)。可以通过使用任意类型的暂时性计算机可读介质将程序提供至计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号以及电磁波。暂时性计算机可读介质能够经由有线通信线路(例如，电线和光导纤维)或无线通信线路将程序提供至计算机。
[0062]从以上描述的本发明中，将显而易见的是本发明的实施方式可以以各种方式变化。这些变体不应被认为偏离本发明的主旨和范围，并且对本领域的技术人员而言将显而易见的所有这些改型均意在包含在随附权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种铆接方法，所述铆接方法通过铆接装置的驱动单元推动推入部而将待铆接的第一构件的铆接部铆固至待铆接的第二构件，所述方法包括以下过程: 基于必要释放扭矩与铆接深度之间的已预先设定的关系来确定与对应于已预先设定的必要释放扭矩的铆接深度相等或更大的铆接深度，其中，所述必要释放扭矩表示用于使所述铆接部被铆固至所述待铆接的第二构件的状态释放所需要的扭矩，所述铆接深度表示从所述铆接部被铆固至所述待铆接的第二构件之前的状态至所述铆接部被铆固至所述待铆接的第二构件之后的状态所述铆接部沿所述推入部的推动方向的位移量， 基于所述铆接深度与所述推入部的行程量之间的已预先设定的关系来确定等于或大于已确定的所述铆接深度的所述推入部的行程量； 基于所述推入部的行程量与所述驱动单元的行程量之间的已预先设定的关系来确定等于或大于已确定的所述推入部的行程量的所述驱动单元的行程量；以及 以目标控制行程量来控制所述驱动单元，所述目标控制行程量等于或大于已确定的所述驱动单元的行程量且小于已预先设定的引起所述铆接部损坏的所述驱动单元的行程量。
【文档编号】B21D39/00GK106040881SQ201610133130
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年3月9日 公开号201610133130.1, CN 106040881 A, CN 106040881A, CN 201610133130, CN-A-106040881, CN106040881 A, CN106040881A, CN201610133130, CN201610133130.1
【发明人】浦野广晓, 山田耕司, 松田雅彦, 井出光洋, 池本正幸
【申请人】丰田自动车株式会社