專利名稱：低壓電磁鉚接裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及鉚接裝置，尤其涉及低電壓電磁鉚接裝置(LVEMR)。
雖然，如從下面介紹中會較好地體會到的，本發明是用于在制造如裝入機翼的翼梁部件那樣的航空結構期間為了鐓粗鉚釘而研制出來的，但它亦可廣泛應用于別的領域。
鉚接在航空結構中被廣泛地應用于將零件連接在一起。它們被應用于制作如機翼的翼梁部件那樣的子部件，也用于將飛機外殼連接于所構成的子部件。鉚釘材料是各式各樣的，從高度可延展鋁到高強度鋁和鈦合金。通過將一鉚釘坯穿過被連接件的對準的孔，而且在此鉚釘的至少一端上形成一個頭，由此而形成鉚接。亦即，在安裝以前，鉚釘坯可以在其一端上有一個預先制作的頭，也可以在其任何一端上均沒有預制的頭。在鉚釘帶一個預制頭的情況下，在安裝期間只在沒頭的一端上形成鉚釘頭。而兩端均無頭的鉚釘坯在安裝期間在其兩端均要形成頭。在安裝期間形成鉚釘頭通常叫鐓粗，這是因為在鉚釘頭的形成中，是通過模壓或鐓粗鉚釘材料來形成頭部的。如在下面介紹中可以理解的，本發明涉及在安裝前兩端均無頭的鉚釘的鐓粗。
用鉚釘將零件連接在一起早于現代商用噴氣飛機出現之前。在商用噴氣機早期生產中，通過大型鉚接機采用氣動振動槍和打釘桿來鐓粗鉚釘。也用過液壓擠壓機。其中的某些機器現在仍然被使用著。
氣動振動槍和打釘桿有許多缺點，使它們不適合于用在制造如機翼子部件那樣的嚴格的飛機構件中。這類機器的主要缺點是，它們不能產生出具有高耐疲勞壽命的性能恒定的聯接。另一缺點是這類機器產生相當大的槍振動噪音。而且這類機器通常不能鐓粗大型鋁鉚釘或高強度合金鉚釘。
液壓鉚接機有別的缺點。一個缺點是鉚接反力由環繞被連接件的構件來承接，隨著被連接件尺寸加大而構件也變得很大。
上述氣動和液壓鉚釘鐓粗機的不足導致了電磁鉚接裝置(EMR)的研制。EMR是一種鉚接器，它利用電磁能量產生出鐓粗鉚釘所需的沖擊力。沖擊力靠釋放通過線圈貯存在充電電容器組中的能量而產生。更具體地說，一個EMR有兩個鉚釘槍，置于未成形的一個鉚釘的相對兩側并與之接觸，每個鉚釘槍由一個線圈，一個驅動器及一個反作用質量塊組成。驅動器置于相關的鉚釘的端部與各自的線圈之間，并與此鉚釘接觸，反作用質量塊置于線圈的與驅動器相對的一側。EMR驅動器是固體金屬組件，它在此組件的線圈端有一由銅層形式的導電板。鉚釘模置于組件的另一端，亦即是與鉚釘接觸的那一端。鉚釘模確定鉚釘頭的形狀。當電容器組放電時，由迅速升高的線圈電流產生的電磁場在銅層中感應出渦流。感應出的渦流產生一個反作用磁場。線圈磁場與渦流磁場的相互作用產生一強大的排拆力，此力使兩個EMR鉚釘槍的驅動器彼此相對趨近運動，將鉚釘鐓粗。
早期的EMR有一高電壓(10KVDC)電容器組，而且電力同時施加于兩鉚釘槍的線圈，線圈是串聯的。兩個高壓EMR(HVEMR)鉚釘槍同時操作是必要的，因為以不同時的方式操作兩鉚釘槍會產生不平衡力，從而損害被組裝的零件。由于電容器迅速放電，由一個HVEMR產生的力持續時間極短。這就導致在鉚接過程中的反作用力瞬間以反作用質量塊動能的形式被儲存。更具體地說，緊接著一鉚釘鐓粗脈沖，兩個鉚釘槍彼此向后移動離開被組裝的零件。HVEMR槍被反作用質量塊及由支承結構產生的約束力減速。無反作用作業是打算用于不能承受大于由這類鉚接器產生的一部分反作用力(65KNt)的結構的HVEMR的一基本特點。
由于HVEMR電流脈沖升高時間通常少于100微秒，此電流脈沖在鉚釘合理變形之前就被耗盡。這樣就產生HVEMR的一個主要缺點。即，驅動器塊與鉚釘的相互作用導致了一種特別高速的變形，它們常會使鉚釘頭開裂。
為了克服HVEMR的缺點，已發展了低電壓電磁鉚接裝置(LVEMR)，并且已投入使用。在許多方面，LVEMR與HVEMR相似它們有兩個鉚釘槍，它們分置于一未成形的鉚釘兩相反側，并且與之直接接觸，每個鉚釘槍都由一線圈，一驅動器及一反作用質量塊組成。其主要不同在于在LVEMR中所使用的電容器組電壓是500VDC或更低。而且鉚釘在大致為1毫秒的較長時間周期中被鐓粗。較慢的上升時間是由于電源、電纜、線圈和驅動器系統中的固有的電氣和機械頻率的減少。與HVEMR相反，使用LVEMR顯著地減少了鉚釘頭的開裂。為了更詳細地了解LVEMR，請參看由Peter.B.Zieve持有的美國專利US 4862043(簡稱′043專利)及US 4990805(′805專利)，兩者的名字均為低壓電磁脈沖致動器。
雖然′043與′805專利中的LVEMR與HVEMR相比有許多優點，但它們亦有不少缺點，與HVEMR一樣，′043與′805專利中的上述類型LVEMR也采用渦流產生出鐓粗一鉚釘所要的排斥力。更具體地說，與上述的HVEMR一樣，當一電流脈沖施加于′043與′805專利中所介紹的那種LVEMR的線圈時，在導電驅動板中感應出渦流。流過線圈的電流產生的磁場與渦流產生的磁場之間的相互作用產生出一個凈排斥力。遺憾的是，由于存在阻抗功率損耗，此驅動板的有限的導電性減低了效率。此外磁場脈沖通過銅驅動板的擴散時間減少了最大脈沖的延續時間。結果是基于渦電流的LVEMR其效率的理論最大值約為33％。
除了渦電流的低效率外，′043及′805專利中所述那種LVEMR還因其它原因而降低效率。LVEMR使用大電容器組貯存鉚接期間被耗費的能量。下面的公式介紹了由一電容器組貯存的并被傳送至一鉚釘槍的能量。
E＝1/2×C×V2式中E為貯存于電容器組中的能量；C為電容器組的電容；V為電容器組的電壓。電容器組的電壓決定了鉚釘鐓粗力的大小，其電容確定此力持續時間的長短。由于安置于′043與′805專利所述類型的LVEMR中的電容器組是固定的，電壓，鉚釘鐓粗力和此力的持續時間是不可分割的，這就有了許多的缺點。首先，施加鐓粗力的時間周期不能被改變，因而無法產生更有效的配合。其次，由單個控制器操作的鉚釘槍的尺寸范圍受到限制。不可變的電容也限制了可以被鉚接的材料類型及尺寸的范圍。這些缺點要求為每一限定范圍的槍尺寸和鉚接材料類型和尺寸配設一特定設計的LVEMR，或者做出不希望的折衷方案。不可變電容由于不允許電荷分布于隨時可變的許多電容器之中而減少了電容器的壽命，并由于將過高電壓施加于LVEMR槍的線圈而會縮短該線圈的壽命。
如上所述，傳統的LVEMR系統采用低于500伏DC，通常為450VDC的電力脈沖。在正常操作期間，為了保證安全，LVEMR的高壓部分必須保持電絕緣。這通常是靠使LVEMR的高壓部分對地浮動連接來實現的。但是，如果浮動電源的某一點碰到地，而另一點被接觸地面的人接觸時，這個人就會受到電擊。此外，如果別的點通過某個元件接地，這會出現電火花，這可能使裝置損壞。先前研制的LVEMR采用一種機-電致動的電路閘來避免這種危險，有時候叫作分路跳閘閘的這種裝置由于種種原因而不安全。它經受機械磨損，磨損會導致機械失效。由于致動器線圈燒壞而導致電失效也是可能的。響應時間和敏感性也不好。就這一點而言，安置在先前研制的LVEMR上的接地故障檢測器的總的響應時間從故障發生到關斷大約為20毫秒。在這時，LVEMR可能會處在危險電壓中。此外，這種系統的靈敏度定在20毫安范圍內，這足以對一個普通人的手給予一個令人痛苦的電擊。
如上所述，在正常作業期間，在LVEMR的鉚釘槍被激勵時，一鉚釘被從兩個方向擠壓。在槍激勵之間，以及在對鉚釘的兩端施加擠壓力之間有一個時間延遲將有助于優化鉚釘鐓粗過程。然而，在早先研制的LVEMR中所使用的產生這種時延的技術其范圍和分辨力都有限。更具體地說，早先研制的LVEMR控制器采用一種可編程的單結晶體管(PUT)模擬電路來產生時延的鉚釘槍點火信號。模擬的時延電路的分辨力取決于電路元件的數量，如晶體管和電容器，它們能接通和關斷電路，這類電路的分辨時間在許多鉚接應用場合中不能令人滿意。而且，這類電路通常不允許對時延進行遙控。
先前研制的LVEMR的充電系統也有許多局限。在先前研制的LVEMR中，常使用的充電系統包括一電壓加倍電路，此電路有電壓穩定性及產生噪音兩個問題，電壓加倍器的輸出通過一TRIAC光耦合器送至一組電容器。一個TRIAC光耦合器的最普通的失效形式是完全打開。如果此TRIAC光耦合器失效，結果就會出現一種失控充電狀況。當然，這樣的一種可能性會危及LVEMR的安全運作。
先前研制的LVEMR的另一缺點是它們使用客戶設計的電路板和子部件。例如，一種先前研制的LVEMR控制器包括可控硅整流器(SCR)觸發電路，它安裝在也包括有別的器件的一個大的控制電路板上。這樣的非模塊化性使得維修困難，價高和難以觸發。
本發明的目的就是要提供一種克服先前研制的LVEMR的上述的缺點以及其它缺點的一種低壓電磁鉚接裝置。
根據本發明，提供一種低壓電磁鉚接裝置(LVEMR)。此LVEMR包括一個用于控制分別連接于相對置的兩鉚釘槍的電容器電源的充電和放電的程序控制系統。每個鉚釘槍有一質量塊安裝線圈，一驅動器及一反作用質量塊。不是包括一導電體即銅板，每槍的驅動器均包括一線圈。此驅動器線圈面對著質量塊安裝線圈并列放置。每個槍的質量塊安裝線圈和驅動器線圈其繞制和連接到與它們有關的電容器電源的方式，使得在電源被放電時，電流流過這兩個線圈，以便產生一個使驅動器朝著一個待鐓粗鉚釘的端部運動、離開質量塊安裝線圈的排斥力。兩個鉚釘槍大致同時被激勵，在一鉚釘的兩端形成頭部。更具體地說，由每個槍產生的排斥磁力將鉚釘模朝著一鉚釘的端部推動，將此鉚釘鐓粗。
根據本發明的另一方面，電容器電源是可控制的。具體地說，電容器電源包括一組電容器及一個用于控制待充電電容器數量的開關系統。其結果是，在放電期間提供給鉚釘槍的功率量可獨立于電壓設定值而進行控制，這點與先前研制的LVEMR不同。
根據本發明的又一方面，程控系統包括一接地故障檢測系統，該檢測系統包括一個具有低接地電流敏感性和快速響應時間的固態繼電器。在檢測到接地故障時，固態繼電器就迅速地使一個動力控制繼電器無效從而終止向LVEMR提供動力。
根據本發明的又一方面，程序控制系統包括一個可控制的時延發生器，該發生器控制兩個電容器電源的放電，以便使一個鉚釘槍略微比另一個提前一些被激勵。
根據本發明的又一方面，驅動器線圈和質量塊安裝線圈的表面形狀被制作待有助于保持對準。
根據本發明的又一方面，程控系統包括一個用于感測鉚釘槍溫度的溫度傳感器，并利用此溫度信息以一種補償線圈電阻變化的方式控制電容器電源的運作，該電阻變化起因于溫度的變化。
根據本發明的另一方面，程控系統還包括用于感測電容器電源電壓值的電壓傳感器，并利用感測到的電壓信息，在電壓低于預定的鉚釘槍點火電壓時，阻止電源放電。
根據本發明的另一方面，程控系統利用通常形式的子系統被模塊化到一可實用的程度，以便改善其維護性能及可靠性。
如從上面的概述中可易于體會到的那樣，本發明提供一種新的、改進了的低壓電磁鉚接裝置，它最適合于在裝配各種工件期間用來鐓粗鉚釘。該LVEMR的鉚釘槍內有一個驅動線圈，因而與設置導電驅動器板的方案相比，在產生用于鉚釘鐓粗的磁力時，顯著地增加了效率和明顯地得以優化。由于兩線圈的面對的表面被控制待保持對準，鐓粗鉚釘所需要的力能被更好地導向。由于貯存于LVEMR的容性電源中的能量可以獨立于電壓設定值而控制，就可以實現一種改進的性能。由于控制被貯存的能量就能夠在整個時間內改變鐓粗鉚釘的力，故能獲得改善的性能。隨時變化鉚釘鐓粗的力提供了對開裂，變形流線及徑向干涉等更好的控制。包括可控制時延發生器的解決方案，顯著地改善了延時效果，而且與此同時，增強了點火的可重復性。而且，包括有一個固態繼電器的接地故障檢測電路其安全性，可靠性和響應時間明顯地好于采用機械式延時繼電器的現有接地故障檢測電路。由于此LVEMR程控系統是一種模件，而且是由標準的商用零件組裝成的。伴隨著早先研制LVEMR的非標準設計的控制器和子部件而出現的成本和維護等問題都能夠避免。就這一點來說，此LVEMR程控系統的積木化設計最好是采用一個帶有脈沖寬度調制轉換結構的商業化的電容充電電源，以提供良好的充電分辨力，更容易排除故障，更安靜地作業和增加其可靠性。由于此商業化的電源包括有在出現故障時關斷的輸出晶體管，其安全程度被提高。
結合附圖參考下面的詳細介紹，本發明的上述各方面以及由此產生的許多優點將獲得更好的理解，同時，也變得更易于獲得認同。附圖為；
圖1為根據本發明構成的一LVEMR的框圖；圖2為適用于圖1所示LVEMR的一電容器組的示意圖；圖3展示由圖2所示電容器組產生的電流脈沖波形；圖4為適用于圖1所示LVEMR的一電容器組的替換實施例；圖5展示由圖4所示電容器組產生的電流脈沖波形；圖6為適用于圖1所示LVEMR的左、右接地故障檢測電路及起動邏輯/緊急終止電路的示意圖；圖7為適用于圖1所示LVEMR的一鉚釘槍的局部剖切的俯視圖；圖8為圖7所示LVEMR鉚釘槍的質量塊安裝線圈和驅動器的俯視圖；圖9為圖7所示LVEMR鉚釘槍的質量塊安裝線圈和驅動器的側視圖；圖10為圖7所示LVEMR鉚釘槍的質量塊安裝線圈和驅動器的正視圖；圖11為圖7所示LVEMR鉚釘槍的質量塊安裝線圈的后視圖；圖12為圖7所示LVEMR鉚釘槍的驅動器線圈的正視圖；圖13為圖7所示LVEMR鉚釘槍的驅動線圈的后視圖；圖14A-14C是表達圖1所示LVEMR程控作業情況的流程圖。
圖1是根據本發明構成的一LVEMR的框圖。所示LVEMR包括右、左鉚釘槍70，72；右、左電容器電源82，84和程控系統80。也展示了將由一鉚釘75連接的兩個工件71和73，鉚釘75放置在工件上的兩個對準著小孔中。
如從下面介紹會更好地理解的那樣，程控系統80從包括與右、左鉚釘槍70，72協同作用的溫度傳感器、與右、左電容器電源82，84協同作用的電壓傳感器、各種按鈕、電壓控制電位計以及安全檢驗機構等的各種來源收集信息。根據所接收的信息，程控系統80控制右、左電容器電源的運作，而這些電源又去控制右、左鉚釘槍70，72的運作。鉚釘槍被置于如所示的插入待連接的兩工件71，73中的鉚釘75的每一端部上。在鉚釘槍70，72大致同時施加一合適的力于此鉚釘的各端而鐓粗鉚釘時，就形成了鉚釘頭。更具體地說，程控系統80包括一個時間延遲器(時延發生器)，此時延發生器控制由右、左電源82，84提供的電力對右、左鉚釘槍70，72的施加，從而使施加于該釘各端部的鉚釘鐓粗力不是完全同時的。而且此時延使一鉚釘槍較另一鉚釘槍略微早一些對鉚釘的一端施加鐓粗力。
如以后要詳細地介紹的那樣，每個鉚釘槍均包括質量塊安裝和驅動器線圈，這些線圈同時從其各自的電容器電源獲得電力。在被激勵時，質量塊安裝線圈和驅動器線圈產生一個電磁排斥凈力，用以鐓粗鉚釘。也如以后要詳細介紹的那樣，右，左電容器電源各包括一個能夠改變電容器的受控配置組合的開關系統。此外，此程控系統包括一個接地故障檢測系統，該檢測系統能使對LVEMR操作人員的電擊傷害降至最低。
圖1所示程控系統80具有右、左電壓設定電位器26、28；控制器30；充電按鈕開關20；清除按鈕開關22；點火按鈕開關24；緊急終止(E-stop)按鈕開關36；起動按鈕開關34；安全線路32；起動邏輯/緊急終止電路38；右、左充電器40，42；時延發生器44；右、左SCR點火控制器46、48；右、左接地故障檢測電路52，53；右、左溫度傳感器56，57；以及右、左電壓傳感器60、61。為了避免萬一程控系統失效時電容器爆炸，右、左充電器40、42的輸出被限制于一最高輸出值，例如450伏。
右、左電容器電源82和84分別包括一個電容組64、65及一個SCR電路68、69。如從下面敘述中會更好地明白的那樣，在啟動后，右、左SCR電路68、69分別控制著貯存于右、左電容器組64和65中的電荷向相應的右、左鉚釘槍70、72的施放。
再參看程控系統80，控制器30最好是一種可程控的邏輯控制器(PLC)，它以下面將介紹的、在圖14A-14C所示的方式起作用。雖然各種可程控邏輯控制器均可被采用，但在本發明的一實施例中，采用了由美國威斯康星州密爾沃基市的Allen Bradley公司制造的SLC500。
如圖1所示及下面介紹的那樣，控制器30接收多個輸入信號，然后產生多個輸出信號。更具體地說，充電、清除和點火按鈕開關20、22及24都與控制器30連接。當這些開關的任何按鈕被壓下時，此壓下即被控制器30感知，并導致產生合適的作用。例如，當充電按鈕開關的按鈕被壓下時，右、左電容器組64、65就以下面介紹的方式被充電。當清除按鈕開關的按鈕被壓下時，在右、左電容器組上的電荷就被著消除，亦即電容器組就被放電。當點火按鈕開關的按鈕被壓下時，帶電荷電容器組就以使右、左鉚釘槍鐓粗一鉚釘的方式放電。
右、左電壓設定電位器26、28也連接于控制器30。控制器30感測右、左電壓設定電位器的調定電壓，然后根據感測值分別控制貯存于右、左電容器組內電荷的電壓大小。
右、左溫度傳感測56、57感測右、左鉚釘槍70、72的溫度，然后據此產生出施加于控制器30的模擬信號。與之相似，右、左電壓傳感器60、61感測貯存于右、左電容器組64、65中的電壓，然后據此產生一施加于控制器30的模擬信號。如下面結合圖14A-14C會詳細介紹的那樣，控制器利用溫度信號補償右、左鉚釘槍中線圈的阻抗變化，并利用電壓信號在通過電壓設定電位器將電容器充電到調定電平時，對鉚針槍線圈的阻抗變化進行補償。
控制器30產生多個命令信號，其中的一些信號流經起動邏輯/緊急終止電路38。電路38有按照下面介紹的方式終止命令信號的能力。更具體地說，控制器產生一左充電命令，一右充電命令，一點火命令和一消除命令。右、左充電命令(通過起動邏輯/緊急終止電路)分別施加于右左充電器40、42，使右、左充電器分別將一電荷電壓施加于右、左電容器組，雖然各種充電器均可被采用，但在本發明的一實施例中采用了由ALE Corporation，Neptune，New Jerrsy制作的型號為ALE # 102-450-FL的充電器。
由控制器產生的點火命令信號被施加于時延發生器44。時延發生器44發出兩個輸出命令，一個施加于右SCR點火控制器46，另一個施加于左SCR點火控制器48。由時延發生器產生的兩個命令間的差別僅在于一個命令略微比另一個命令輸出延遲一些。各種時延發生器均可采用，在本發明的一個實施例中，選定的時延發生器是由California Avionics，Campbell，California制造的帶有W1及V0選擇的CAL-AV # 101AR型時延發生器。與之相似，雖然可采用各種型號的SCR點火控制器，但在本發明的一實施例中采用的是由Enerpro，Goleta，California制造的FCOREM60型SCR點火控制器。右、左SCR點火控制器產生出各自施加于右、左SCR電路68、69的點火命令。
由控制器30產生的清除命令信號被施加于右、左電容器組64、65。如上所述，當清除信號產生時，在右、左電容器組上的電荷就被消除，即讓電容器放電。
如從下面詳細介紹中可更好地理解的那樣，貯存于右、左電容器組中的電荷量可被控制。更具體地說，每個電容器組包括一開關系統及多個電容器。開關系統有選擇地將電容器與右、左充電器連接。當然，被連接到充電器的電容器就被充電。當點火命令出現時，所有充過電的電容器就同時向右、左兩個鉚釘槍70和72放電，而在清除命令發出時就被接地。
起動邏輯/緊急終止電路38接收多個輸入。更具體地說，起動邏輯/緊急終止電路38被連接于安全線路32，起動按鈕開關34及緊急終止按鈕開關36。此外，電路38還被連接到右、左接地故障檢測電路52和53。假定無接地故障存在，而且安全線路是完全的，當起動按鈕開關的按鈕被按下時，起動邏輯/緊急終止電路就使控制器產生的充電命令使右、左充電器40、42啟動。如果緊急情況停止按鈕開關38的按鈕被壓下，起動邏輯/緊急終止電路就立即使右、左充電器40、42停止工作。此外，一緊急情況停止信號被施加于控制器30，使控制器30清除在右、左電容器組64、65上的電荷。與之相似，如果安全線路32被中斷，或任一接地故障檢測電路檢測到一個接地故障，起動邏輯/緊急終止電路就立即停止右、左充電器40和42的工作，并使控制器30清除在右、左電容器組64、65上的電荷。
如上所述，右、左電容器組64、65各包括多個電容器及一個將電容器有選擇地連接于各自右、左充電器40、42的開關系統。結果是使被充電的電容器數目可以被控制。由于能被充電的電容器數目可以控制，故貯存于右、左電容器組的電力是可控制的。由于存儲在右和左電容器組64、65中的電力量以及所貯存的電力的電壓大小是可控制的，施加于右、左鉚釘槍70、72的電力量以及電力電壓的大小可被分別單獨控制。圖2展示根據本發明構成的一個電容器電源的簡圖，圖4則是該電容器電源的一個替換實施例的簡圖。
圖2展示一電容器組64或65及一個SCR電路68或69。電容器組64或65包括標為Dblk的阻塞二極管；標為Rb的一清除電阻器；標為Du的一清除觸點；標為CX的主能量貯存電容器，標為C1、C2、C3及C4的四個輔助電容器，標為K1、K2、K3及K4的四個電容器接通繼電器；標為S1、S2、S3及S4的四個電容器接通開關；標為D1、D2、D3及D4的四個隔離二極管；標為R1、R2、R3及R4的四個內部電阻；以及標為K1a、K2a、K3a、及K4a的四個電容器接通繼電器觸點。R1、R2、R3及R4代表K1a、K2a、K3a及K4a的內部導線及接觸電阻。CX、C1、C2、C3及C4是標準設計的高功率電解電容器，它們具有大到足以處理由有關的充電器40或42產生的例如高達上述450伏最大輸出電壓的電壓容量。
電容器組64或65通過Dblk連接于有關的充電器40或42的正電壓輸出端。C1依次序與K1a，R1串聯。C2依次序與K2a、R2串聯。C3依次序與K3a、R3串聯。C4依次序與K4a、R4串聯。這些串聯中的每一個，以及CX均是以并聯方式連接的。R1，R2，R3及R4的另一端和CX的一端都被連接于Dblk的陰極。Dblk的陽極又連接于高壓端，例如有關充電器40或42的正輸出端上。C1，C2，C3，C4和CX的另一端均連接于低壓端，例如有關的充電器40或42的負輸出端上。充電器的輸出相對地端是浮動的。
K1a，K2a，K3a與K4a各自跟C1、C2、C3與C4之間的連接點分別通過D1、D2、D3及D4分別連到CX的正電壓一側。Rb與Du串聯，而且此串聯與CX并聯，從而使得Du的一端被連接于CX的正電壓一側。Du是一個未示出的清除繼電器的觸點它由控制器30以下面述說的方式運作。
S1與K1串接，S2與K2串接，S3與K3串接，S4與K4串接。這些串接電路以相互并聯的方式連接于所示的一電壓源與標示為V-恢復的電壓恢復之間。在本發明的一實施例中，V等于24伏DC。
K1、K2、K3及K4各自控制K1a、K2a、K3a及K4a的狀態。更具體地說，當S1閉合時，K1被激勵因而K1a閉合。與之相似，當S2，S3及S4閉合時，K2a、K3a及K4a由于K2、K3及K4的激勵而閉合。結果是，S1，S2，S3及S4的狀態決定了C1、C2、C3及C4究竟處于關斷還是接通到電容器組電路之中。由于電容器組的電路電容是可控制的，故電容器組的功率貯存容量也可以控制。
在本發明的一個實施例中，電容器組線路電容以每7200微法拉的增量在0.0288至0.0567法拉之間變化。很明顯，如在本領域和其它領域中的熟練技術人員可以體會到的那樣，每個電容器的電容也可以進行不同的選擇，以便實現不同的增量值。此外，可以使用額外的或少許輔助電容器。
當由控制器30操作的一未示出的清除繼電器線圈被激勵從而Du打開時，電容器組64和65就可以被充電。清除繼電器的激勵打開了常閉Du觸點，以防止通過Rb放掉電能。Dblk被包括是為保證電流能從充電器40或42流入電容器組64或65。D1、D2、D3及D4用來分別將C1、C2、C3及C4與CX隔離。
SCR電路68或69被展示為由一個單獨的大功率可控硅整流器(即由一個單獨的SCR)組成。在任何情況中，電容器組64或65的正輸出端被連接于SCR的陽極，SCR的控制極被連接到有關的SCR點火控制器46或48的輸出端，SCR的陰極以下面要介紹的方式連接于有關的鉚釘槍70或72的質量安裝和驅動器線圈。
有關的電壓傳感器60或61的輸入被跨接于電容器組的輸出端。有關的接地故障檢測電路52或53的輸入被連接于此電容器組的正電壓輸入端。
圖3表示了由圖2所示電容器組產生的膝蓋形電流脈沖波形，以及由此電容器組激勵的一鉚釘槍產生的力。在開始時，鉚釘鐓粗力是相對小的。隨著時間的推移，鐓粗力急劇上升到一峰值，然后急驟地下降為零。
圖4展示根據本發明構成的一電容器組64′或65′及SCR電路68′或69′的替換實施例。為了將圖4的電路與圖2的區別開來，將撇號加于標識電容器組和SCR電路的標號上。
展示于圖3的電容器組64′或65′包含五個標為Di1、Di2、Di3、Di4及Di5的二極管；五個標為SW1，SW2，SW3，SW4及SW5的開關；五個標示為Ca1，Ca2，Ca3，Ca4及Ca5的電容；標為RD1，RD2，RD3，RD4及RD5的五個清除電阻，以及標為KD1，KD2，KD3，KD4及KD5的五個清除觸點。右充電器40的正電壓輸出被連接到Di1-Di5的陽極，Di1-Di5的陰極通過開關SW1-SW5分別被連接至Ca1-Ca5。確定Ca1、Ca2、Ca3、Ca4或Ca5是否被充電或不充電是由SW1、SW2、SW3、SW4及SW5的開/閉狀態決定的。除了控制充電本身外，在Ca1-Ca5上的電荷的電壓值也可以通過在充電周期期間分別打開SW1-SW5來加以改變。在此方法被利用時，打開開關，電容器在一充電周期結束時被充電至一相對低的電壓。當然別的用于實現電容器上的可變電壓充電的方法也可以被采用。例如，每個電容器可以用單獨的一電壓源或一個公用電源的不同電壓輸出來充電。
RD1、RD2、RD3、RD4及RD5分別與相應的KD1-KD5之一串聯。這些串聯連接被連接成分別與Ca1-Ca5并聯。KD1-KD5通常是閉合的。與圖2的Du一樣，KD1，KD2，KD3，KD4及KD5是由一個控制器30控制的未示出的清除繼電器線圈操作的清除繼電器的觸點。在沒有一清除命令的情況下，清除繼電器被激勵，打開KD1至KD5。在有清除命令時，清除繼電器被釋放，可使KD1-KD5閉合。
SW1-SW5分別與相應的Ca1-Ca5之間的結合點被連接于有關的SCR電路68′或69′。更具體地說，SCR電路具有五個大功率可控硅整流器SCR1-SCR5。SCR1至SCR5的陽極被分別連接于有關電容器組64′或65′的各SW1-SW5與相應的Ca1-Ca5之間的連接點。SCR1-SCR5的控制極被連接于有關SCR點火控制器46或48。在圖4中所示的本發明的電容器組/SCR電路的情況中，有關的SCR點火控制器有五個可以包括脈沖變壓器接口的輸出端。SCR1-SCR5之陰極被連接在一起，并按照下面要介紹方式連接于相關的鉚釘槍70或72的線圈上。
當SCR點火控制器46或48之一接收到一點火命令信號時，觸發脈沖以某一編程次序被送至相關的SCR電路68′或69′的SCR1-SCR5。當SCR1-SCR5收到觸發脈沖時，它們將電流分別從Ca1-Ca5導向鉚釘槍線圈。觸發脈沖的時序以及Ca1到Ca5之間的電壓差相結合產生一可變的電流脈沖。圖5是表征此種可變電流脈沖以及鉚釘鐓粗力的多拐點波形實例，該鐓粗力可以由圖4所示的此類型電容器電源所產生。
圖6展示一起動邏輯/緊急終止電路38及右、左接地故障檢測電路52，53，它們適用于圖1所示的LVEMR。在圖6中還展示了緊急終止按鈕開關36，點火按鈕開關34及安全線路32。起動邏輯/緊急終止線路包括以Rs表示的電阻器；以KS表示的一閂鎖繼電器線圈；以KSa表示的一常開閂鎖繼電器的觸點；以KC標示的一充電器控制繼電器線圈和以KCa及KCb標示的一對常開的充電器控制繼電器觸點。緊急終止按鈕開關36通常是閉合的，而起動按鈕開關通常是打開的。緊急終止按鈕開關36的一端連接至起動按鈕開關34一端，緊急終止按鈕開關36的另一端則被連接于電壓源V。KSa以并聯方式與起動按鈕開關34的兩端連接。起動按鈕開關的另一終端被連接到安全線路32的一側。安全線路32的另一側通過RS與KS的一端連接。KS的另一端即連接于電壓恢復，亦即V恢復。KC控制KCa及KCb的狀態，并與由RS和KS構成的串聯線路并聯地連接。KCa與KCb的狀態分別控制右、左充電器40和42的運作和終止運作。
通過按下起動按鈕開關34的按鈕使LVEMR起動。如果安全線路及終止按鈕開關均是閉合的，電流就通過KS及KC流動。KS的激勵使KSa閉合，從而使通過KS和KC流動的電流繼續流動，激勵KC使KCa、KCb閉合，從而使右、左充電器40、42起作用。結果使這些充電器準備向右、左電容器組64、65或64′、65′充電。如從下面對圖14A-14C的介紹可以更加明白的那樣，在充電按鈕開關20被壓下前，充電作業不會真的開始進行。
在安全線路32與RS間連接處的電壓被反饋到控制器30。如果在充電過程中要求緊急停止，就將緊急終止按鈕開關36的按鈕壓下，從而使經過KC與KS的電流終止流動，由此使KC，KS停止激勵。結果是KSa被打開，在緊急終止按鈕開關的按鈕被壓下后，維持的電流流動就被停止。KC停止激勵使KCa和KCb打開，從而終止右、左充電器工作。此外，如從結合圖14A-14C對LVEMR的全部運作的介紹中會更好地明白的那樣，在安全線路32與RS間結點處的電壓降低使控制器30發出一清除命令，使右、左電容器組放電。
如壓下緊急終止按鈕開關36的按鈕一樣，安全線路32的故障亦將終止通過Ks與Kc的電流流動，引起同樣的結果。
接地故障檢測電路52和53具有一固態繼電器，它是以SSR標示的一種光電耦合器；以及標示為RGF的一電阻。最好，SSR的靈敏度為5毫安。SSR包括一光電二極管及一光作用晶體管。SSR的光電二極管的陽極連接于圖2和圖4所示的有關電容器組64或65的正端，其陰極則接地。SSR的光控晶體管的集電極被連接于起動邏輯/緊急終止線路38中的Rs與Ks之間的結合點。SSR的光控晶體管的發射極被連接至KC和KS的V恢復側。這樣，SSR的光控晶體管都跨接于KS。
由于電容器組64，65或64′，65′的輸入端是浮地的，通常無電流流過SSR的光電二極管。相反，如果有接地故障出現，電流就流過與產生此接地故障的電容器組的正輸入端相連的光電二極管。如上述情況出現時，與此電流導通光電二極管有關的光控晶體管就接通，使KS短路。在KS短路時，KSa打開使LVEMR停止工作。更具體地說，打開的KSa終止電流流過KC，如上所述，這就使充電器40，42終止工作。與此同時，在安全線路32與RS之間連結點處的電壓降低使控制器讓電容器組放電。雖然接地故障電路中電阻RGF可以有各種數值，但在本發明的一實施例中選擇為15.5千歐。很明顯，只要選擇的值能允許SSR有足夠的響應速度及SSR輸入功率不太大，其它數值亦可被選擇。
圖7為局部剖切的一鉚釘槍70，72俯視圖。圖8和9為展示鉚釘槍的主要部件即驅動器125，驅動器線圈131和一質量塊安裝線圈135的簡化了的頂視圖和側視圖。圖10，11各為質量塊安裝線圈135的正視圖和后視圖。圖12，13各為驅動線圈131的正視圖和后視圖。
除了驅動器125，驅動器線圈131及質量塊安裝線圈135外，展示于圖7的此鉚釘槍還包括一殼體129；一鉚釘模121；一驅動桿套筒123；一螺卷簧127；一反作用質量塊139；一氣動振動吸收器140；一對柔性纜141；一氣動閥157以及一驅動器線圈導引套筒161。殼體129為鉚釘槍的其它構件提供機械支承以及作為防止不期望的外界物質進入的屏障。除了鉚釘模121，驅動桿套筒123及氣動閥157，所有構件均安裝在殼體129中。驅動桿套筒安裝在殼體129的一壁的外表面上。
驅動器125包括一個錐形基座124及桿126，桿126從錐形基座124頂部沿縱向向外突伸并與之構成一體。桿126的外端穿過驅動桿套筒123。鉚釘模121被安裝于驅動桿126的外面頂部上。鉚釘模121可以用任何合適的方式連接于桿126。例如，模121可以通過將其以螺紋擰入桿126端部，或通過一鉤扣機構將其連接于桿126。
驅動器線圈131固定于驅動器125錐形基座124的與桿126相反方向的另一側上。質量塊安裝線圈135位于驅動器125的驅動器線圈131的相對側。如圖10～13所示，驅動器和質量塊安裝線圈131，135均大致為圓筒形。
驅動器線圈導引套筒161位于殼129的內壁上，并被放置得使其環繞驅動器線圈131，而且最好也環繞質量塊安裝線圈135。驅動器導向套筒161從驅動器線圈131朝支承著驅動桿套筒123的壁向外延伸。套筒161包括一凸肩162，在凸肩162處套筒161與支承著套筒123的殼壁靠貼。這樣凸肩162就圍繞著驅動器125的桿126。螺卷簧127圍繞著驅動器125的桿126，且被置于驅動器125的錐形基座124與殼體129的支承著套筒123的壁之間。
反作用質量塊139固定于質量塊安裝線圈135的、與面向驅動器線圈131的側面相反的另一側面上。反作用質量塊139最好由多塊板構成，其中的一些板可以除去，以便允許調整反作用質量塊的大小。
氣動振動吸收器140包括一汽缸143及一桿145，桿145連接于汽缸143內的、未示出的一活塞上。吸收器140安裝在殼體129中，這樣就使得桿145的外端朝著反作用質量塊139延伸，并且使汽缸143的遠端靠貼并連接在與支承著驅動器桿套筒123的壁相對的殼體129壁上。最好，吸收器140的汽缸143及桿145沿縱向與驅動器125的桿126的縱軸對準。作為替換形式，多個氣動振動吸收器也可以用來代替圖7中所示的單個氣動振動吸收器。在這種情況下，氣動振動吸收器的汽缸及桿的縱軸將處于彼此平行，且與驅動器125的桿126的縱軸平行。
進/出口146和148位于吸收器140的汽缸143的兩端。導管147和149將進/出口146、148連接于氣動閥157。氣動閥157與壓縮空氣管路163相連。這樣安排之后，可以利用閥157的狀態控制吸收器140的桿145的伸長和縮回。包括一卸壓閥的氣動閥可以用來控制由氣動振動吸收器140施加于反作用質量塊139亦即線圈135上的力的大小。
包括一凸肩162的驅動器導引套筒161由低摩擦力材料制成，推薦用聚四氟乙烯來制作。雖然驅動器桿導引套筒123也是由低摩擦力材料制作的，但傾向于用如黃銅那樣的硬材料。套筒123和161允許驅動器125往復滑動。螺卷簧127形成一個收縮簧，在驅動器線圈和質量塊安裝線圈按本說明書中已描述的方法激勵以前，簧127將驅動器線圈131壓向質量塊安裝線圈135。
如上所述，圖10、11分別為質量塊安裝線圈135的正視圖和后視圖。圖12和13分別為驅動器線圈131的正視圖和后視圖。兩線圈均是用嵌入環氧樹酯138中的扁平銅導體136繞成的。除了薄薄的防止短路的涂層外，在線圈的面對的表面都是裸露的。這樣，質量塊安裝線圈135的正面(圖10)裸露朝著驅動線圈131的后面(圖13)。如圖11、12所示，其余的表面是用環氧樹酯封閉的。雖然線圈相對的表面可以是平的，但最好一個表面略微凸些，另一個表面以相應的方式略微凹一些，使之有助于線圈的對準。
如從圖8-9可清楚地看到的那樣，將一個最好是用線圈被嵌入其內的同樣材料制作的，即用玻璃纖維環氧樹酯增強樹酯制作的部件133置于線圈131的一邊緣處。驅動器線圈131的端子137從部件133朝外延伸，并如圖9所示，伸向朝著質量塊安裝線圈135的一側方向。
如在圖7中清楚地看到的，柔性電纜對141的一端連接于驅動器線圈131的終端137。柔性電纜141的路徑確定了一個相當大的環路，柔性纜141的另一端通過形成于殼體129一側面上的槽縫142伸到殼體129的外面。更具體地說，槽縫142與反作用質量塊139和質量塊安裝線圈135對準。最好反作用質量塊139在槽縫142區域為電纜141提供支承。雖然柔性電纜141可有各種形式，現在推薦的柔性電纜材料是一種公知的焊接電纜。由于驅動線圈131的端子137與驅動線圈131的運動方向平行，故端子137與柔性電纜141之間的接點沿此方向的應力最小。
質量塊安裝線圈135之終端154通過殼體129的槽縫142朝外延伸。電線153、155將柔性電纜141的終端及質量塊安裝線圈135的終端154連接到相關的點火控制SCR 68或69。更具體地說，將每個線圈的一條電線連接到有關電容器組的負端，而將其另一條電線連接到有關的SCR 68和69或68′和69′的陰極。一應力消除件151為伸出槽縫142的電線提供支承。
現在介紹展示于圖7-13的鉚釘槍的運作。當通過右、左SCR點火控制器46和48產生的脈沖使右、左SCR電路68，69或68′，69′啟動時，右、左電容器組64，65或64′，65′就將貯存于電容器組中的能量施放到鉚釘槍的驅動器線圈131和質量塊安裝線圈135。每個槍的驅動器線圈、質量塊安裝線圈的繞制方式使之產生排斥磁力。由于每個槍的反作用質量塊相當大，因而它吸收與驅動器線圈對置的質量塊安裝線圈側的振動，并由于驅動器線圈可以自由運動(受到由螺卷簧產生的一個小收縮力限制)，故排斥磁力使驅動線圈131迅速地運動離開質量塊安裝線圈135。結果是，使鉚釘槍的鉚釘模將一鐓粗力施加于位于鉚釘槍之間的鉚釘的相應端部。如圖1所示，所產生的力將鉚釘鐓粗，在該釘兩端形成鉚釘頭。
由于鐓粗鉚釘而產生的反作用力，以及由螺卷簧127產生的力將驅動線圈131朝質量塊安裝線圈135往回推。最終沖擊引起的振動由反作用質量塊139及氣動振動吸收器140吸收。更具體地說，在遠離桿145的振動吸收器活塞一側，反作用力(后坐力)使氣動振動吸收器的桿145反抗汽缸143內貯存的壓力而進入此汽缸中。此壓力增量通過裝在氣動閥157中的壓力釋放閥被釋放。其結果是此振動吸收器減緩了由鉚釘槍運作所產生的后坐振動。
圖14A-14C是介紹圖1所示上述LVEMR的全部運作程序的流程圖。在施加電力后，控制器30產生一清除命令(步驟1)通過保持清除繼電器的不被激勵使電容器組放電，這導致Du觸點(圖2)或KD1-KD5觸點(圖4)保持閉合。在這之后或之前，將右、左電壓設定電位器26，28設定到所期望的電容器組電壓值上。另外，用于每個電容器組的電容控制開關(在圖2中為S1-S4，在圖4中為SW1-SW5)也被調到所期望的位置。
接著在第二步中，作檢驗以確定起動按鈕開關34是否已被壓下。如果未被壓下，程序就返回步驟1，此程序循環一直維持到起動按鈕開關被壓下為止。因此，電容器組被維持于放電狀態。
當起動按鈕開關34的按鈕被壓下時，電流開始流過前面結合圖6所介紹過的起動邏輯/緊急終止電路38。在步驟3中作檢驗以確定圖6中所示的安全線路32是否未被斷開。只要LVEMR安全運作得以維持，安全線路32就始終是閉合的。此檢驗通過判定圖6中的安全線路32與RS之間的連結點是否有電壓來完成。如無電壓存在，則意味著安全線路被斷開，程序就返回步驟1。
如果安全線路未被斷開，就在步驟4作檢驗，以判定充電按鈕開關20的按鈕是否被壓下。如果未被壓下，就使程序返回步驟3。這個程序循環一直維持到充電按鈕被壓下為止。此按鈕被壓下后，控制器產生一個使清除繼電器被激勵的命令，由此使Du觸點(在圖2中)或KD1-KD5觸點(在圖4中)打開。與此同時，使右、左充電器40，42運作，使右、左電容器組64，65或64′，65′充電。其結果如步驟6中所示，電容器組開始充電。接著在第7步驟中，做檢驗以確定安全線路32是否未被斷開。如上所述，此安全線路的狀態是由檢驗安全線路32與RS(圖6)之間的連接點處的電壓來確定的。如果安全線路被斷開，程序就返回步驟1，而且電容組的電荷被清除，亦即使電容器組放電。
如果安全線路32未被斷開，電容器組64，65或64′，65′繼續充電，而程序就前進至步驟8。在步驟8，檢驗溫度傳感器56，57及電壓傳感器60，61之輸出，以確定它們是否在安全值以下。如果任一傳感器輸出已處于安全值以上，程序就返回步驟1，并使電容器組放電。如果所有傳感器的輸出均在安全值以下，電容器組就繼續充電，而程序就進入步驟9。
在步驟9中，檢驗清除按鈕開關22的按鈕是否已被壓下。如果清除按鈕已被壓下，程序就進入步驟16，對步驟16以后將介紹。
如果清除按鈕還沒有被壓下，在步驟10中就讀取溫度傳感器56、57的輸出，所讀取的數值用于計算溫度補償電壓修正值。更具體地說，如本領域熟練人員公知的那樣，銅的電阻隨溫度升高而增大。結果是隨著溫度的升高，為了使一指定值的電流流過如鉚釘槍70，72的線圈那樣的銅組件，就要求有升高了的電壓值。由于產生一規定值的鉚釘鐓粗力，要求鉚釘槍線圈電流達到一規定值，所以為了補償隨著溫度變化而在線圈電阻中出現的變化，此程序計算出每個鉚釘槍為補償電阻變化需要用的電壓變化。將電壓補償值與所需的電壓值相加，以產生一個用以產生出期望作用力的補償過的電壓值。
接著在步驟11中檢驗電容組是否已經獲得了在步驟10中決定的補償后的電壓值。如果沒有獲得，程序就返回步驟6并繼續充電。此程序循環一直進行著，直到兩個電容器均到達了它們的補償電壓值為止。
在兩個電容器組均獲得了它們的被補償的電壓值后，程序就進入步驟12。在步驟12中做檢驗，以確定是否已經過自動放電的暫停周期。設置此檢驗是為了防止電容器組在一過長的時間周期中貯存電荷。如果此暫停周期在點火命令收到之前就已經過，程序就進入下面要介紹的步驟16。在步驟16中，電容器組件放電。
如果時間暫停周期還沒有經過，在步驟13中就做檢驗，以判定安全線路是否未斷開。如果安全線路32已被斷開，程序循環就返回步驟1。如果未被斷開，就在步驟14中做檢驗，確定點火開關24的按鈕是否被壓下。如果未被壓下，程序就進入步驟7。此程序循環一直維持到點火按鈕被壓下或出現上面所介紹的條件之一使程序退出此循環為止。在點火按鈕已被壓下時，程序延時發生器就被運作，使程序進入步驟15(圖14C)。步驟15包括三個子步驟。第一子步驟就是使一個鉚釘槍點火。第二子步驟就是由時延發生器產生的點火時延，而第三子步驟是使第二個鉚釘槍點火。點火時延可以調整，最好在0-1000微秒間任意調整。
在鉚釘槍點火后，程序進入步驟16。在步驟16中產生一清除命令，使兩電容器組放電。之后，程序進入步驟3，而且重覆步驟3-16。
雖然本發明的一個推薦實施例已被說明和介紹，可以理解到，在不偏離本發明實質精神的情況還可作出各種變化。例如，不是通過壓下開關和調定電位器或類似物來進行控制，根據本發明構成的LVEMR也可以由一主機器人或計算機來遙控。在這樣的一個實施例中，由右、左電壓設定電位器26和28、充電、清除和點火按鈕20、22和24以及安全線路32實現的功能均可以由機器人或計算機產生的信號來控制。由時延發生器44提供的時延也可以被遙控。而且，由電壓和溫度傳感器以及其它機構產生的狀態數據，如果期望的話，也可以向此機器人或計算機提供。此外，不同于圖7介紹的反作用(即后坐)機構也可以在本發明的其它實施例中采用。例如，如果需要，在某些LVEMR中采用的由Electroimpact，Inc，Mukilteo，Washington制造的殼型反作用機構也可以被采用。因此，可以理解到，在所附權利要求精神范圍內，本發明可以以不同于在本文中專門介紹的方式來實施。
權利要求
1.一種用于鐓粗鉚釘的低壓電磁鉚接裝置包括(a)置于一待鐓粗鉚釘兩相反端的兩鉚釘槍，每個槍包括(i)一質量塊安裝線圈；(ii)一個與質量塊安裝線圈并列對靠并連接在具有所述質量塊安裝線圈的電路中的驅動器線圈，這兩種線圈被繞制得使流過此兩線圈的電流在兩線圈之間產生一電磁排斥力；(iii)一固定于所述驅動器線圈的與質量塊安裝線圈相反側面上的驅動器，驅動器與待鐓粗的一鉚釘的一端對準；(iv)一安裝于質量塊安裝線圈的與驅動器線圈相背的一側面上的振動吸收機構；(b)一個用于貯存電動力并有選擇地使電流流入鉚釘槍的質量塊安裝線圈和驅動器線圈的、與所述鉚釘槍的質量塊安裝線圈和驅動器線圈連接的電容器電源；(c)一個連接于電容器電源的程控系統，用于給電容器電源充電，并使電容器電源有選擇地使電流流入所述鉚針槍的質量塊安裝線圈和驅動器線圈。
2.如權利要求1所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，電容器電源包括第一、第二電容器組，電容器組之一與一鉚釘槍的質量塊安裝線圈和驅動器線圈連接，另一電容器組則與另一鉚釘槍的質量塊安裝線圈和驅動器線圈連接；每一個電容器組包括多個電容器及一個有選擇地將電容器連接于程控系統的開關系統，用以通過程控系統有選擇地充電。
3.如權利要求2所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，第一和第二電容器組是浮置的，而且程控系統包括第一和第二接地檢測電路，接地檢測電路之一連接于第一和第二電容器組中的每一個，用以檢測所述電容器組的接地情況。
4.如權利要求3所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，程控系統包括一起動開關；一緊急情況停止(緊急終止)開關；以及一起動邏輯/緊急終止電路，所述起動開關，緊急終止開關，接地故障檢測電路連接于帶此起動邏輯/緊急終止電路的電路中，從而在起動開關閉合時，如果緊急情況停止開關被閉合而且接地故障檢測電路在所述第一或第二電容器組上沒有檢測到接地故障，使第一、二電容器組均可由程控系統充電。
5.如權利要求4所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，接地故障檢測電路包括一固態繼電器，當接地故障在連接有該接地故障檢測器的電容器組上出現時，此繼電器被起動。
6.如權利要求4所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括一安全線路，它隨同所述起動開關、所述緊急終止開關及起動邏輯/緊急終止電路連接于電路中，從而使得如果安全線路被斷開時，可防止程控系統將電荷施加于第一和第二電容器。
7.如權利要求6所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述電容器電源還包括第一和第二放電控制電路，每個控制電路均連接于第一和第二電容器中的一個上；所述程控系統還包括一時延發生器，用以控制將放電控制信號施加于第一和第二放電控制電路。
8.如權利要求7所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括第一和第二點火控制器，它們分別被連接于所述時延發生器與所述第一和第二放電控制電路之間。
9.如權利要求8所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括第一和第二電壓設定電位器；一充電開關；一點火開關；第一和第二充電器分別連接到所述第一和第二電容器組，用以使兩電容器組充電；以及一控制器連接于所述第一和第二電壓設定電位器、充電開關、點火開關以及第一和第二充電器，用于在所述充電開關閉合時分別使第一和第二充電器將電荷供應到第一和第二電容器組，從而使第一和第二電容器組被充電到由第一和第二電壓設定電位器調定的電壓電平，而且在所述點火開關閉合時，使所述時延發生器啟動第一和第二點火控制器讓第一和第二電容器組將電流排放入第一和第二鉚釘槍的驅動器線圈和質量安裝線圈中。
10.如權利要求9所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統包括連接于第一和第二電容器組的第一和第二電壓傳感器，用以檢測第一和第二電容器組的電壓，并將一電壓值信號施加于所述控制器。
11.如權利要求10所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括連接于第一和第二鉚釘槍的第一和第二溫度傳感器，用以感測第一和第二鉚釘槍的溫度，并將一溫度信號施加于所述控制器，并且所述控制器根據由第一和第二溫度傳感器產生的溫度控制信號控制第一和第二電容器組的電荷量。
12.如權利要求11所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述第一和第二電容器組各包括一清除電路；所述程控系統包括一連接于所述控制器的清除開關，而且在清除開關閉合時，該控制器產生一個清除信號使所述第一和第二電容器組的清除電路清除在第一和第二電容器組的電容器上的電荷。
13.如權利要求12所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述控制器還在所述起動邏輯/緊急終止電路禁止第一和第二充電器將電荷供應到第一和第二電容器組時，產生所述清除命令。
14.如權利要求13所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述振動吸收機構具有一個連接于質量塊安裝線圈的背離驅動器線圈一側上的反作用質量塊。
15.如權利要求14所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述振動吸收機構還包括一個安裝于反作用質量塊的背離質量塊安裝線圈的那一側面上且與驅動器對準的氣動振動吸收器。
16.如權利要求15所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，質量塊安裝線圈與驅動器線圈的并置表面被成形得在電流流入質量塊安裝線圈和驅動線圈之前能使兩線圈保持對準。
17.如權利要求2所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統控制器包括一起動開關；一緊急情況停止(緊急終止)開關；以及一起動邏輯/緊急終止電路，所述起動開關、緊急終止開關，接地故障檢測電路連接于帶有起動邏輯/緊急終止電路的電路內，從而在起動開關被閉合時，如果緊急情況停止開關被閉合而且接地故障檢測線路檢測到第一、二電容器組中哪一個也沒有接地故障時，使第一、二電容器組能被此程控系統充電。
18.如權利要求17所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括一安全線路，它連接在帶有所述的起動開關，緊急終止開關及起動邏輯/緊急終止電路的電路中，使程控系統在安全線路斷開時不能將電荷施加于第一、二電容器組。
19.如權利要求2所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述電容器電源還包括第一、二放電控制電路，它們中的每一個均被連接到第一、二電容器組中的一個上；而且所述程控系統還包括一時延發生器，用于控制對第一、二放電控制電路施加放電控制信號。
20.如權利要求19所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括第一、二點火控制器，它們分別被連接于第一、二放電控制線路和時延發生器之間。
21.如權利要求2所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括第一、二電壓設定電位器；一充電開關；一點火開關；第一、二充電器分別連接到第一、二電容器組，以便使第一、二電容器組充電；以及一連接于所述第一、二電壓設定電位器、充電開關、點火開關以及第一、二充電器的控制器，用于在充電開關閉合時分別使第一、二充電器將電荷施加于第一、二電容器組，從而使第一、二電容器組被充電至各由第一、二電壓設定電位器調定的電壓電平；并用于在點火開關閉合時，使所述時延發生器令第一、二點火控制器使第一、二電容器組將放電電流排放入所述第一、二鉚釘槍的驅動器線圈和質量塊安裝線圈中。
22.如權利要求21所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括第一、二電壓傳感器，它們被連接于第一、二電容器組、用于感測在第一、二電容組上的電壓，然后將一電壓值信號施加于所述控制器。
23.如權利要求22所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括連接于第一、二鉚釘槍的第一、二溫度傳感器，它們用于感測第一、二鉚釘槍的溫度，然后將溫度信號施加于所述控制器；而且根據由第一、二溫度傳感器產生的所述溫度控制信號，所述控制器控制第一、二電容器組上的電荷量。
24.如權利要求21所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述程控系統還包括連接于第一、二鉚釘槍的溫度傳感器，它們用于感測第一、二鉚釘槍的溫度并將一溫度信號施加于所述控制器；而且所述控制器還根據由第一、二溫度傳感器產生的溫度控制信號，控制第一、二電容器組上的電荷量。
25.如權利要求2所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述第一、二電容器組各包括一清除電路；所述程控系統還包括一個與之連接的清除開關，而且在清除開關閉合時，此程控系統產生一清除命令，使第一、二電容器組的所述清除電路清除第一、二電容器組的電容器上的電荷。
26.如權利要求2所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述振動吸收機構包括一連接于質量塊安裝線圈的背離驅動器線圈的那一側面上的反作用質量塊。
27.如權利要求26所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，振動吸收機構還包括一氣動振動吸收器，它安裝于反作用質量塊的背離質量塊安裝線圈的那一側面上，并且還與驅動器對準。
28.如權利要求2所述低壓電磁鉚接裝置，其特征在于，所述質量塊安裝線圈和驅動器線圈的并列表面被成形得在電流電荷被排放入質量塊安裝線圈和驅動線圈之前能使兩線圈保持對準。
29.在一種用于鐓粗鉚釘的低壓電磁鉚接裝置中，它包括可安置在一待鐓粗鉚釘相反端的兩個鉚釘槍，它們產生一種將驅動器推向待鐓粗鉚釘有關端的電磁力；一個用于向鉚釘槍供給電力使鉚釘槍產生所述電磁力的電容器電源；以及一控制系統，用于控制電容器電源供電給鉚釘槍，其改進之處在于，它具有一接地故障檢測器，此檢測器包括一個用于檢測所述電源的接地情況，而且在檢測到接地故障時防止所述電源充電的固態繼電器。
30.如權利要求29所述改進之處，其特征在于，所述程控系統還在所述接地故障檢測器檢測到所述電源中的接地故障時使所述電源放電。
31.在一種用于鐓粗鉚釘的低壓電磁鉚接裝置中，它具有可安置在一待鐓粗鉚釘兩端的兩鉚釘槍，兩槍可產生使驅動器朝此待鐓粗鉚釘兩端運動的電磁力；一個電容器電源，用于將電力供應給鉚釘槍，使鉚釘槍產生所述電磁力；以及一控制系統，用于控制通過所述電容器電源向鉚釘槍供電，其改進之處在于，所述電容器電源包括由多個電容器組成的一電容器組和一個用于為充電而將所述電容器有選擇地連接于電路中的一開關系統。
全文摘要
具有兩對置鉚釘槍(70，72)的低壓電磁鉚接裝置，用于在組裝構件期間鐓粗鉚釘。將可變電容器組(64，65)放電提供可變電流脈沖到每個鉚釘槍的驅動器線圈(131)和質量塊安裝線圈(135)。兩線圈匹配表面最好有助于它們的對準。驅動器線圈固定于驅動鉚釘模121到待鐓粗鉚釘(75)端部的驅動器(125)端部上。控制此裝置使得在兩對鉚釘槍致動線圈間產生純電磁力以使鉚釘一端比另一端略早受受沖擊。時延發生器(44)控制時延。接地故障檢測電路(52，53)在接地故障出現時切斷電源并使電容器組放電。
文檔編號B21J15/24GK1164449SQ97104719
公開日1997年11月12日 申請日期1997年2月2日 優先權日1996年2月9日
發明者保羅·R·阿恩特森, 馬丁·A·卡格 申請人:波音公司