零件放置系统、零件放置设备和用于放置零件的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种零件放置系统、零件放置设备和用于放置零件的方法。该零件放置系统，包括适于在第一位置和第二位置之间驱动输出杆的线性致动器，在输出杆的端部上具有零件放置工具或者探针。探针适于在第一位置啮合零件，并且在第二位置相对于定位夹具放置零件。控制器可与线性致动器可操作地耦接，并配置为调节输出杆的加速度、响应于接触定位夹具而确定第二位置、或者二者都有。

Parts Placement System, Parts Placement Equipment and Methods for Placing Parts

The invention relates to a part placement system, a part placement device and a method for placing parts. The part placement system includes a linear actuator suitable for driving the output rod between the first position and the second position, and a part placement tool or probe is provided at the end of the output rod. The probe is suitable for meshing parts in the first position and placing parts in the second position relative to the positioning fixture. The controller can be operatively coupled to a linear actuator and configured to adjust the acceleration of the output rod, determine a second position in response to a contact positioning fixture, or both.

【技术实现步骤摘要】
零件放置系统、零件放置设备和用于放置零件的方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月23日提交的美国临时申请第62/549,183号“HIGHSPEEDLINEARACTUATORPARTPLACEMENTSYSTEM”的优先权，其全部内容出于所有目的通过引用结合于此。
本申请总体上涉及线性致动器，并且具体涉及高速线性致动器和推力器系统。更具体地，本申请指向适合于在零件处理、制造和其他工业过程中使用的高速杆式线性致动器。
技术介绍
线性致动器和推力器系统包括杆式致动器和无杆设计，其使用一系列不同的气缸、电动机和磁耦接驱动器来提供期望的载重量和致动速度。还已知多种轴承型式，其可相应地应用于轻载、中载和重载应用。杆式致动器实现方式包括但不限于用于在焊接、机械加工和其他制造工艺中使用的短冲程装置。气缸和螺杆传动杆式致动器还可配置有导杆和安装块，以用于增加的载荷重量和扩展。可在更长冲程的配置中、或者在关心空间节省的地方，设置无杆(即，轨道和支架)系统。在多种系统配置中，致动器重量和复杂性是重要的设计考虑因素。成本关注也是相关的，并且不断要求改进的致动器速度和精密自动控制，这些是现有的致动器系统设计所不满足的。
技术实现思路
致动器和零件放置系统适于将零件定位在一个或多个所选位置。根据应用，零件放置系统可包括带有探针或者连接到输出杆的端部或集成在该端部上的类似的放置工具的线性致动器。零件放置系统例如通过将零件放在锥形焊接销或者适于接收焊接螺母或类似的机械元件的柱上、或者放在适于接受零件的腔体或者凹槽特征中，而相对于一个或多个零件接收夹具布置零件。然后可例如通过电阻焊接或者其他机械加工，使零件附接到金属板部件或者其他工件上的期望位置。致动器可以包括控制器，控制器适于调节输出杆和探针连同一个或多个零件朝向定位夹具的加速度，使得该加速度大于作用于零件的重力加速度，并且零件保持在探针上。为了将零件从探针分配到接收元件，致动器可使杆减速或者将加速度减小到适当低的值(低于重力加速度的纵向分量)，使得零件从探针释放并与焊接销或者其他接收夹具啮合。本申请还指向一种适于零件放置的高速皮带传动杆式线性致动器系统。致动器系统可包括皮带传动和布置于壳体内的活塞构件，并被配置为定位输出杆以相对于工件放置零件。例如，输出杆可设置有零件放置工具或者探针，其适于将焊接螺母定位在焊接销上，以电阻焊接到金属板部件。附图说明图1是高速杆式线性致动器系统的等距视图。图2是致动器系统的示出了传动皮带和推力杆配置的剖视图。图3是致动器系统的示出了电机座的另选剖视图。图4是致动器系统的示出了处于伸展位置的输出杆的侧视图。图5是致动器系统的示出了输出杆、活塞和传动皮带之间的耦接的详细视图。图6是示出了致动器系统的包括惰轮、张紧机构和输出杆轴承配置的远端的详细视图。图7是示出了致动器系统的包括电机座和主动轮组件的近端的详细视图。图8是零件放置系统的等距视图。图9A是用于零件放置系统的致动器的其中零件放置工具或者探针处于第一(零件啮合)位置的示意性侧视图。图9B是致动器的其中探针处于第二(零件放置)位置的示意性侧视图。图10A是示出了探针处于零件放置位置的致动器的输出杆的详细视图。图10B是位于定位夹具上的零件的详细视图。图10C是图10B中的位于工件和焊接电极之间的零件的侧视图。图11是零件装载机、输出杆和探针的示意性侧视图。图12是示出用于零件放置的方法的框图。具体实施方式本专利技术涉及线性致动器和包括致动器装置的零件放置系统。合适的零件放置系统可配置有致动器杆，致动器杆适于相对于焊接电极或者定位夹具来定位零件；以用于例如附接到工件上的所选位置。在一些实施方式中，零件放置系统包括探针或者类似的零件放置工具，该工具连接到输出杆的端部或集成在该端部上，并配置为循环啮合并放置这种零件。零件放置系统可适于将零件分配在一个或多个焊接销上以进行电阻点焊、凸焊、以及其他机械加工。例如，致动器可使输出杆和探针连同一个或多个零件朝向焊接销或者零件接收夹具加速，使得零件的加速度比沿着杆方向作用的重力加速度大，而将零件保持在输出杆的端部上。为了使零件从探针释放到夹具，致动器可使输出杆减速或者将其加速度减小到适当低的值，低于重力加速度的纵向分量，使得零件继续沿着杆轴线移动并离开探针的端部，以啮合定位夹具。在实践中，输出杆可减速到瞬时停止以放置并释放零件，并且然后改变方向以啮合另一零件并重复放置循环。合适的实现方式包括皮带传动线性致动器系统。这些实施方式中的一些涉及2017年8月23日提交的美国专利申请第15/552,855号“HIGHSPEEDROD-STYLELINEARACTUATOR”，其全部内容出于所有目的通过引用结合于此。更一般地，该系统可定位并分配许多合适的零件类型和不同的大小及形状的部件。例如，该系统可分配通常圆形的、中空的零件，例如螺母或者其他电阻点焊的部件。在一些实施方式中，焊接销可包括锥形顶部突出部，其配置为接收螺母或者其他中空零件，并且探针或者类似的零件放置工具可以可操作地连接到致动器以承载零件。控制器可配置为操作致动器以将探针定位在焊接销或者其他放置夹具附近，以便于零件相对于探针滑动运动从而释放零件并将零件定位为与焊接销或者其他夹具啮合的方式。图1是高速杆式线性致动器或者推力器系统10的等距视图。在此具体配置中，致动器或者推力器系统10由经由电机座16耦接到致动器壳体14的电动机12(例如步进电机或者伺服电机)驱动。致动器壳体14从在近端17的电机座16延伸到远端18，远端18与近端17轴向地或者纵向地相对。推力杆或输出杆20的外部零件从致动器壳体14的远端18向外延伸，并且可设置有用于定位零件或者工件的加工接口，如本文描述的。图2是沿着图1的线AA-AA得到的线性致动器或者推力器系统(或者设备)10的剖视图。如图2所示，输出杆20从位于致动器壳体14内的杆20的第一端或者近端(内端)21延伸到从致动器壳体14的远端18纵向地向外延伸的杆20的第二端或者远端(外端)22。(例如环形)传动皮带24从致动器壳体14的近端17中的主动轮26延伸到远端18中的惰轮28。活塞型耦接构件30沿着纵向轴线或者中心线CL布置在致动器壳体14内。传动皮带24配置为沿着轴线CL以往复运动驱动活塞构件30，其中输出杆20的与第二端22相对的第一端21耦接到活塞构件30。输出杆20的第二端(外端)22可响应于输出杆20沿着轴线CL的往复运动，而选择性地定位在致动器壳体14的远端(前端)18外部。使传动皮带24在致动器壳体14的后端(近端)17耦接到主动轮26，并且在前端18耦接到与主动轮26相对的惰轮28。更一般地，根据本文的任意实施方式，例如，如上所述，在活塞30耦接到可选择性定位的离轴输出杆20的情况下，任何合适的皮带传动系统可配置为沿着致动器壳体14的纵向轴线CL往复地驱动活塞耦接件30。在一个设计中，通过旋转地耦接到伺服电机、DC电机或者步进电机12的主动轮26操作连续的正时皮带24，该电机配置为相对于致动器壳体14的前端18选择性地定位输出杆20的远端22。例如，可使正时皮带24耦接到沿着壳体14的纵向轴线CL布置的主动轮26和惰轮28并位于其之间，输出杆20位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种零件放置系统，包括：线性致动器，可操作地耦接到输出杆，所述线性致动器适于在第一位置和第二位置之间驱动所述输出杆；零件放置工具，包括所述输出杆的端部上的探针，所述探针适于在所述输出杆的所述第一位置啮合零件并且在所述输出杆的所述第二位置相对于定位夹具放置所述零件；以及控制器，与所述线性致动器可操作地耦接，所述控制器适于使所述线性致动器调节所述输出杆在啮合所述零件的所述第一位置和放置所述零件的所述第二位置之间的加速度；其中，所述控制器配置为响应于使所述定位夹具与所述探针接触而确定所述输出杆的所述第二位置。

【技术特征摘要】
2017.08.23 US 62/549,183;2017.12.21 US 15/849,9551.一种零件放置系统，包括：线性致动器，可操作地耦接到输出杆，所述线性致动器适于在第一位置和第二位置之间驱动所述输出杆；零件放置工具，包括所述输出杆的端部上的探针，所述探针适于在所述输出杆的所述第一位置啮合零件并且在所述输出杆的所述第二位置相对于定位夹具放置所述零件；以及控制器，与所述线性致动器可操作地耦接，所述控制器适于使所述线性致动器调节所述输出杆在啮合所述零件的所述第一位置和放置所述零件的所述第二位置之间的加速度；其中，所述控制器配置为响应于使所述定位夹具与所述探针接触而确定所述输出杆的所述第二位置。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述线性致动器包括：致动器壳体，具有纵向轴线；活塞构件，沿着所述纵向轴线布置于所述致动器壳体内；以及传动皮带，耦接到所述活塞构件，所述传动皮带配置为驱动所述活塞构件沿着所述纵向轴线往复运动；其中，所述输出杆具有耦接到所述活塞构件的第一端和与所述第一端相对的第二端，所述第二端耦接到所述探针以响应于所述活塞构件在所述致动器壳体内的往复运动而选择性地定位在所述致动器壳体的外部。3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括电动机，所述电动机具有可操作地连接到所述传动皮带的可旋转轴，其中，该轴在第一方向和相反的第二方向上的旋转分别驱动所述输出杆从所述第一位置朝向所述第二位置以及从所述第二位置朝向所述第一位置往复运动。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器适于调节电动机的电机电流，以使所述输出杆从所述第一位置加速到限定在所述第一位置和所述第二位置之间的过渡区域，并且改变所述输出杆在所述过渡区域中的加速度以在所述输出杆处于所述第二位置时从所述探针释放所述零件。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置为基于与其中所述探针的尖端接触所述定位夹具的探针停止位置的所选间隔，来确定所述输出杆的第二位置。6.根据权利要求5所述的系统，其中，在所述输出杆处于所述第二位置时所述探针的尖端与所述定位夹具具有所选间隔，该间隔是为了从所述探针释放所述零件并使所述零件与所述定位夹具啮合而选择的。7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器配置为基于所述探针的尖端接触所述定位夹具时提供给所述线性致动器的电机电流的变化来确定所述探针停止位置，所述控制器进一步配置为响应于所述探针停止位置的变化而调节所述第二位置，其中，所述变化响应于所述定位夹具的几何形状的变化。8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器配置为通过所述探针在没有所述零件的情况下与所述定位夹具的重复接触来确定所述探针停止位置。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述探针包括锥形尖端部，所述锥形尖端部适于在所述第一位置使所述零件中的开口与所述输出杆啮合，并且所述定位夹具包括销构件，所述销构件适于在所述输出杆处于所述第二位置时当从所述探针释放所述零件时与所述开口啮合。10.根据权利要求9所述的系统，进一步包括盒，所述盒配置为提供多个零件以响应于所述输出杆在所述第一位置和所述第二位置之间的往复运动，而使所述零件分别与所述探针和所述定位夹具顺序地啮合。11.一种用于放置零件的方法，所述方法包括：将探针相对于零件定位，所述探针布置在线性致动器的输出杆上；使所述零件与所述探针啮合，其中，所述输出杆具有第一位置；放置所述零件，其中，所述输出杆具有其中所述探针与定位夹具选择性地隔开的第二位置；以及调节所述输出杆在所述第一位置与所述第二位置之间的加速度，其中，所述零件从所述探针释放以与所述定位夹具啮合。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括确定所述输出杆的其中所述探针与所述定位夹具接触的...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·W·罗森格伦，怀亚特·A·格鲁内鲁德，布赖恩·M·松德盖尔德，
申请(专利权)人：拓诺麦公司，
类型：发明
国别省市：美国,US