单面结合机器制造技术

一种结合机器，其包括机器人臂、工具以及补偿装置，该机器人臂具有远端，该工具配置成驱动紧固件进入工件，而该补偿装置安装在机器人臂的远端和工具的第一端部之间。该补偿装置配置成使得工具沿线性和旋转方向的至少一个运动，从而当驱动紧固件进入工件时补偿机器人臂的偏转。 1

Single side binding machine

A combined machine, which includes a robot arm, a tool, and a compensation device, which has a far end, which is configured to drive a fastener into the workpiece, and the compensation device is installed between the far end of the robot arm and the first end of the tool. The compensation device is configured to make at least one motion in the linear and rotating direction of the tool, thereby compensating the deflection of the robot arm when the driving fastener enters the workpiece. One

【技术实现步骤摘要】
单面结合机器
本专利技术涉及一种单面结合机器设计。
技术介绍
本节的陈述仅提供与本专利技术相关的背景信息，并且可并不构成现有技术。摩擦插入紧固或摩擦搅拌紧固是用于利用旋转紧固件来结合部件的过程。具体地说，驱动地装配由带有槽或其它构造的扩大头部的温度稳定材料制成的紧固件与安装工具的单独可旋转驱动件，以适应工具的扭矩以及轴向负载。该紧固件进一步包括柄部部分，该柄部部分从头部轴向地悬下，以摩擦地接合并且逐渐地加热并钻入到正结合的部件中。摩擦热量在旋转紧固件物理地作用于部件的材料时产生，以在围绕旋转柄部的交迭部中产生材料塑化区域。在紧固件旋转且摩擦加热终止时，部件的软化或塑化材料围绕紧固件柄部冷却并固化，由此结合部件。在一些情形中，当铆钉的接口的塑化点和所连接部件的塑化点在冶金上可兼容时，在紧固件柄部和结合材料的外表面之间可发生扩散结合。
技术实现思路
结合机器包括机器人臂、工具以及补偿装置，该机器人臂具有远端，该工具配置成驱动紧固件进入工件，而该补偿装置安装在机器人臂的远端和工具的第一端部。补偿装置配置成使得工具沿线性和旋转方向的至少一个运动，从而当驱动紧固件进入工件时补偿机器人臂的偏转。单面结合机器包括机器人臂、摩擦搅拌紧固工具以及补偿装置，该机器人臂具有远端，该摩擦搅拌紧固工具配置成驱动紧固件进入工件，而该补偿装置具有板，该板可枢转地固定于机器人臂的远端并且固定地固定于摩擦搅拌紧固工具的上表面。板可枢转地朝向和远离机器人臂的远端运动，以在驱动紧固件进入工件时补偿机器人臂的偏转。单面结合机器包括机器人臂、摩擦搅拌紧固工具以及补偿装置，该机器人臂具有远端，该摩擦搅拌紧固工具配置成用于驱动紧固件进入到工件中，而该补偿装置具有板，该板固定地固定于机器人臂的远端。摩擦搅拌紧固工具能沿着板线性地运动，以在驱动紧固件进入工件时补偿机器人臂的偏转。从本说明书中所提供的描述中可以得知其它可应用领域。应理解的是，描述和特定示例仅仅旨在说明的目的，且并不旨在限制本专利技术的范围。附图说明这里描述的附图仅仅用于说明的目的，且并不旨在以任何方式限制本专利技术的范围。图1是根据本专利技术的具有补偿装置的示例性结合机器的示意图；图2A是在紧固过程之前的传统结合机器的示意图；图2B是在紧固过程期间的图2A所示传统结合机器的示意图；图2C是在紧固过程之后的图2A所示传统结合机器的示意图；图3A是在紧固过程之前具有补偿装置的示例性结合机器的示意图；图3B是在紧固过程期间具有补偿装置的示例性结合机器的示意图；图3C是在紧固过程之后的具有补偿装置的示例性结合机器的示意图；图4是根据本专利技术的具有单个自由度补偿装置的另一示例性结合机器的示意图；图5是根据本专利技术的具有单个自由度补偿装置的另一示例性结合机器的示意图；图6是根据本专利技术的具有单个自由度补偿装置的另一示例性结合机器的示意图；图7是根据本专利技术的具有两个自由度补偿装置的另一示例性结合机器的示意图；图8是根据本专利技术的具有两个自由度补偿装置的另一示例性结合机器的示意图；以及图9是根据本专利技术的具有两个自由度补偿装置的另一示例性结合机器的示意图。具体实施方式以下的描述在性质上仅是示例性的，不旨在限制本专利技术、应用或者使用。应该理解，在整个附图中，对应的附图标记指代类似或对应的部件及特征。此外，诸如“顶部”、“侧部”、“后部”、“下方”以及“上部的方向用于解释的目的并且并不旨在要求明确的定向，除非另有陈述。这些方向仅仅作为相对于所提供示例的参照系提供，但在替代的应用可以不同。本专利技术描述一种示例性单面结合机器，该单面结合机器适合于使用摩擦搅拌紧固过程形成焊接接头。参照附图，其中类似的附图标记指代类似的部件，示例性单面结合机器10包括摩擦搅拌工具12，该摩擦搅拌工具固定于工具定位系统14。本专利技术的摩擦搅拌工具可用于各种类型的点焊装置(例如，C焊枪类型、X焊枪类型、弹簧类型)。如图1中所示，单面结合机器10能用于将第一和第二工件16、18与紧固件20结合。紧固件20配置成当经受例如可由作用在紧固件20上的摩擦搅拌工具12实现的旋转驱动力时、机械地紧固第一和第二工件16、18。第一和第二工件16、18可设置在套件22上，用以在结合过程期间进行支持。然而，在一些实施例中，第一和第二工件16、18可具有足够的固有强度以支持过程，而无需套件22。紧固件20的高速旋转在工件16、18处产生热量，以允许紧固件20的柄部能在摩擦搅拌工具12的力下穿透工件16、18。此外，柄部配置成变形以产生机械接头。整个过程无需工件16、18中用于紧固件20的引导孔。包括工具定位系统14的示例性单面结合机器10根据紧固或焊接规程使得摩擦搅拌工具12沿邻近于工件16、18的上表面24的方向运动。为了执行该运动，工具定位系统14进一步包括具有端部执行器28的机器人臂26。机器人臂26可分成多个部段，以允许更大的范围和角向位置来用于工具定位系统14。由于机器人臂26和端部执行器28包括串联设置的多个铰接接头，因而存在顺应性和定位公差。这些顺应性和定位公差在紧固操作期间初始时更难以维持，并且会导致摩擦搅拌工具12偏转。机器人臂26使得端部执行器28和摩擦搅拌工具12运动得距工具定位系统14的质量中心越远，则变得越难以维持紧固件20的初始精确包络线。参照图2A，机器人臂26和摩擦搅拌工具12示意地示作处于工件16、18的上表面24的预定位置处，该预定位置代表用于紧固件20的插入点。在紧固件20开始插入之前，摩擦搅拌工具12接近垂直于工件16、18的上表面24。在图2B中，摩擦搅拌工具12开始旋转紧固件20并且将其朝向工件16、18的上表面24进给。然而，上表面24处的材料硬化并致使机器人臂26沿箭头30的方向旋转地偏转。机器人臂26的垂直偏转可由公式(1)限定，且机器人臂26的水平运动(例如，行走)能由公式(2)限定：其中，Px是在机器人臂x的端部处的负载Lx是机器人臂x的长度Ex是机器人臂x的弹性模量Ix是机器人臂x绕其中性轴线的惯性量θx是机器人臂x的由Denavit-Hartenberg公约限定的旋转角在机器人臂26偏转时，摩擦搅拌工具12类似地远离上表面24角向地运动，如箭头32所示。所经历的偏转导致紧固件20中产生大于所需的加热区域。加热区域的增大尺寸进而可导致较长循环时间和较高的工具使用率(例如，大于最佳情形的工具磨损)。在一个示例中，评估具有4.76mm直径的紧固件具有2.4mm的水平运动(即，侧向行走)，其中，垂直偏转是4mm。在工件16、18的材料软化时，紧固件20冲入通过上表面24且机器人臂26回弹，例如在图2C中最佳地示出。机器人臂26(例如，由箭头34表示)和摩擦搅拌工具12经历的回弹在紧固件20穿透工件16、18时(例如，由箭头36所表示)在该紧固件处引起振动运动。应理解的是，紧固件20的末端由于所描述偏转而经历的主要运动的特征可在于侧向运动(即，水平的)，而紧固件20的末端经历的次要运动的特征可在于远离其进给方向的旋转运动。参照图3A、3B和3C，示出具有补偿装置138的示例性单面结合机器110的示意图。补偿装置138可减小或完全地消除安装结构在钻孔操作期间的变形，这将在下文更详细地描述。单面结合机器110的初始操作基本上类似于单面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合机器，包括：

【技术特征摘要】
2016.12.08 US 15/3725301.一种结合机器，包括：机器人臂，所述机器人臂具有远端；工具，所述工具配置成用于驱动紧固件进入到工件中；以及补偿装置，所述补偿装置安装在所述机器人臂的所述远端和所述工具的第一端部之间，其中，所述补偿装置配置成使得所述工具沿线性和旋转方向的至少一个运动，从而当驱动所述紧固件进入所述工件时补偿所述机器人臂的偏转。2.根据权利要求1所述的结合机器，其中，所述补偿装置进一步包括板，所述板可枢转地固定于所述机器人臂的所述远端。3.根据权利要求2所述的结合机器，其中，所述板相对于所述机器人臂的所述远端朝向和远离初始位置旋转，以抵消所述工具的振动运动。4.根据权利要求1所述的结合机器，进一步包括传感器，所述传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：高大龙，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US