用于檢驗端部區(qū)域支撐的轉向柱組件的設備和方法
【專利摘要】一種用于檢驗轉向柱組件(10)的設備(110)(和相關方法)，包括馬達(114a)驅動的驅動套管(128)，所述驅動套管被支撐在頭座(114)中并且具有縱向軸線，并且適于接收且接合轉向柱組件的一部分，以及至少一個光學掃描裝置(160a、160b、160c)，所述光學掃描裝置適于在轉向柱組件(10)的軸旋轉時光學地掃描轉向柱組件(10)的感興趣的特征以搜集數據，以識別用于感興趣的特征與一個或多個預定值的一個或多個偏差。
【專利說明】
用于檢驗端部區(qū)域支撐的轉向柱組件的設備和方法[0001 ]申請日權益和優(yōu)先權聲明[0002]本申請要求2014年2月4日提交的第61/935,421號美國申請的申請日期的權益和 優(yōu)先權，所述申請在此以引用方式全部并入本文。本申請還涉及2014年2月4日提交的第61/ 935,419號美國申請，所述申請在此以引用方式全部并入本文。
技術領域
[0003]—般來說，本教導涉及一種用于在轉向柱組件安裝至運輸車輛中之前檢驗轉向柱組件的設備和方法。更具體地說，本教導涉及一種用于當機動車輛的轉向柱組件的一個或兩個端部被可旋轉地支撐時非接觸式地檢驗轉向柱組件的設備和方法?！颈尘凹夹g】
[0004]在轉向柱組件的制造中，通常存在需要彼此組裝的多個子組件或部件。為了正確操作，許多子組件或部件在安裝至預期車輛中時適于圍繞縱向軸線旋轉。在轉向柱組件的制造中至關重要的是，各個子組件或部件彼此正確地附接。這通常是通過卷邊、鉚接或其它塑性變形操作而實現，套管、管、圓盤或某個其它大致上柱形且中空物體通過所述操作連接在軸或某個其它大致上柱形部件周圍，以使得所連接部分抵抗縱向分離、抵抗徑向移位或其二者。雖然組裝線工人可執(zhí)行視覺和/或手動檢驗來進行質量確認，但是此檢驗在工人與工人之間會存在主觀影響的余地，并且可造成潛在不一致的結果。
[0005]需要一種自動方法以在將轉向柱組件安裝至車輛中之前檢驗轉向柱組件(如本文所使用的“轉向柱組件”不僅設想了適于安裝至車輛中的最終轉向柱組件，而且設想了并入至最終轉向柱組件中的子組件)。尤其需要一種非接觸式方法來檢驗轉向柱組件(例如，組件的部件之間的接頭)，通過所述非接觸式方法，進行檢驗的裝置以無需在檢驗時接觸轉向柱組件的方式進行檢驗。轉向柱組件還需要一種方法來允許轉向柱組件旋轉且避免以有可能損壞轉向柱組件的方式接觸轉向柱組件的部件。還需要對所制造和檢驗的庫存進行管理以幫助確保將不滿足某些標準的組件與滿足此標準的組件分開。
[0006] 以下美國專利文獻可以與本教導有關:第20020101595號和第20130170734號公開美國專利申請；以及第5，162，659號;第5，267，381號;第5，426，309號美國專利，所有文獻出于所有目的而以引用方式并入本文。
【發(fā)明內容】

[0007]本教導利用簡易而又巧妙的方法來非接觸式地檢驗轉向柱組件，通過所述方法， 所述轉向柱組件的一個或兩個端部區(qū)域被可旋轉地支撐，并且轉向柱組件圍繞縱向軸線旋轉，使得可由光學檢測裝置搜集關于感興趣的特征的輪廓數據且使用述輪廓數據以確認感興趣的特征的存在和/或確認感興趣的特征是否滿足某個預定義標準。如從下文中可發(fā)現的，本教導大致上設想了一種用于檢驗轉向柱組件的設備(和相關方法)，包括具有縱向軸線的馬達驅動的驅動套管以及至少一個光學掃描裝置(其理想地與受檢驗的轉向柱組件分隔開)，所述驅動套管適于容納和接合轉向柱組件的一部分，所述光學掃描裝置適于在轉向柱組件的軸旋轉時光學地掃描轉向柱組件的感興趣的特征以搜集數據，來識別用于感興趣的特征與一個或多個預定值的一個或多個偏差。
[0008]在一個方面中，本教導大致上涉及一種用于檢驗轉向柱組件的設備，所述轉向柱組件具有縱向軸線、第一端、從第一端沿縱向軸線從第一端延伸的第一端部(且可以包括伸縮軸子組件或其部件，諸如具有相關的方向盤界面的外部方向盤界面軸管)、第二端，以及第二端部，所述第二端部包括第二端和/或沿縱向軸線從第二端朝第一端延伸(且所述第二端部可以包括短軸(Stub shaft，加伸軸))。所述設備包括具有縱向軸線的至少一個支撐結構。頭座可以被安裝(例如，固定地或可平移地安裝)在至少一個支撐結構上并且包括至少一個馬達。因此頭座可以適于相對于至少一個支撐結構(例如，經由通過合適的馬達(諸如伺服馬達)驅動的線性致動器)大致上沿至少一個支撐結構的縱向軸線平移。頭座可能能夠縱向地和/或橫向地或沿至少一個支撐結構的另一個軸線平移。具有縱向軸線的驅動套管被支撐在頭座中以通過至少一個馬達而旋轉。驅動套管包括內壁表面，其適于接收并且接合轉向柱組件的第一端部。
[0009]可選尾座(可以被支承在該支撐結構或另一個支撐結構上)可以可選地包括具有縱向軸線的滾輪銷。滾輪銷的縱向軸線與驅動套管的縱向軸線基本上并置。滾輪銷具有外表面，其適于接合轉向柱組件的第二端部并且適于在軸的旋轉期間靠壓第二端部以使得軸相對于至少一個支撐結構懸掛。頭座或尾座中的一個或兩者可以相對于彼此可平移地安裝以將它們合并在一起或將它們移動以使其彼此分隔開。
[0010]還包括至少一個光學掃描裝置(其可以由該支撐結構、其自身的支撐結構或可選尾座的支撐結構支承)。至少一個光學掃描裝置適于在轉向柱組件的軸旋轉時掃描轉向柱組件的感興趣的特征的存在或缺失和/或感興趣的特征(例如，表面特征)的特性以給搜集數據，諸如用于識別感興趣的特征與預定值的一個或多個偏差。在這方面，預想了至少一個光學掃描裝置適于發(fā)射光束且至少一個光學掃描裝置被定向使得光束對準轉向柱組件的感興趣的特征。對于包括可選尾座和滾輪銷的設備，所述設備在接收并且接合轉向柱組件的軸的第一端部時使得頭座適于致動成朝滾輪銷平移，使得滾輪銷接合轉向柱組件的第二端部且轉向柱組件在由至少一個光學掃描裝置掃描的同時旋轉。
[0011]本教導還設想了一種檢驗轉向柱組件的非接觸式方法。所述檢驗是在轉向柱組件制造之后且在安裝至車輛中之前執(zhí)行。所述方法可以采用將轉向柱組件的一部分(例如，第一端部)與驅動套管的內部表面接合的步驟(例如，使得大致上連續(xù)地或間斷地圍繞轉向柱組件的周邊與轉向柱組件的一部分進行線接觸或平面接觸)。雖然所述部分(例如，第一端部)與驅動套管接合，但是其在被至少一個光學掃描裝置掃描的同時(例如，通過由馬達驅動)旋轉。采用將由至少一個光學掃描裝置獲得的數據與參照性轉向柱組件的一個或多個已知預定值進行比較的步驟。例如，所述比較步驟可以執(zhí)行受檢驗的轉向柱組件中的多個感興趣的特征的相對位置與從掃描已被預定為滿足所建立的質量標準的轉向柱組件中獲得的對應特征的相對位置的已知值的比較。基于該比較步驟，可批準或拒絕已檢驗的轉向柱組件，且可將符合的轉向柱組件與不符合的轉向柱組件彼此分離。
[0012]本教導的方法設想了使用本教導的設備非接觸式地檢驗轉向柱組件，其被具體設計并且旨在大致上包括第二端部處的蝸輪以及固定在蝸輪與第一端部之間的位置中的傳感器套管。傳感器套管可以利用穿透到軸的凹槽中的卷邊和/或凹座附接至軸。因此，所述方法包括針對以下感興趣的特征的一個或任何組合來檢驗轉向柱組件，所述感興趣的特征包括:凹座位置、凹座深度、相對于花鍵軸部分中的凹槽的凹座位置、傳感器套管外觀、傳感器套管振擺、傳感器套管外圍卷邊外觀、傳感器套管卷邊角度、從傳感器套管上的一位置至花鍵軸部分上的肩部的距離、C環(huán)凹槽的位置、C環(huán)凹槽相對于蝸輪上的表面的距離、傳感器套管相對于蝸輪表面的位置、從傳感器套管上的位置至蝸輪表面的距離、蝸輪相對于花鍵軸部分中的預定位置的位置或前述任何組合。
[0013]本教導提供多種技術優(yōu)勢，包括(但不限于):一致地且可再生產地檢驗轉向柱組件以確認組件滿足預定義標準的能力、無需修改檢驗設備的任何硬件而檢驗多種不同的轉向組件的能力、在轉向柱組件安裝至車輛中之前檢驗轉向柱組件的能力(例如，制造或存放位置)、在執(zhí)行附加的昂貴組裝步驟之前識別不符合的轉向柱組件并且由此幫助降低昂貴組件的廢品率的能力，或前述任何組合?！靖綀D說明】
[0014]圖1A是可以根據本教導檢驗的示例性轉向柱組件的立體圖。
[0015]圖1B是圖1A的組件的一部分的放大側視圖。
[0016]圖2A是根據本教導的示例性設備處于第一空載位置中的立體圖。[〇〇17]圖2B是根據本教導的示例性設備處于第二裝載位置中的立體圖。[〇〇18]圖2C是圖2A的設備處于裝載位置中的放大部分立體圖。[〇〇19]圖2D是圖2A的設備處于裝載位置中的放大部分立體圖。[〇〇2〇]圖2E是圖2A的設備的側視圖。[〇〇21]圖2F是圖2A的設備的俯視圖。[〇〇22]圖2G是圖2A的設備的仰視圖。[〇〇23]圖2H是圖2A的設備的端部區(qū)域的放大部分透明圖，以進一步示出與轉向柱組件接合的滾輪銷。[〇〇24]圖21是圖2A的設備的側視截面圖。[〇〇25]圖2J是示例性滾輪銷的側視圖。
[0026]圖3A是根據本教導的一個示例性實例的圖2A的設備的馬達驅動的可旋轉端部區(qū)域支撐結構和驅動套管的側視截面圖。[〇〇27]圖3B是圖3A的驅動套管的立體圖。[〇〇28]圖4A、4B、4C和4D是示出了圖3A和3B的驅動套管的通用性以容置多個不同軸的一系列側視截面圖。[〇〇29] 圖5A、5B、5C和?是分別對應于圖4A至4D的視圖的一系列立體圖。
[0030]圖6A是根據本教導的示例性系統的示圖，該系統包括容納在殼體內的設備。[〇〇31]圖6B是示出了根據本教導顯示的數據的示圖。
[0032]圖7A、7B和7C是示出如何采用滾輪銷來升高轉向柱組件并且將其懸掛以進行檢驗的側視截面圖?！揪唧w實施方式】
[0033]根據需要，此處公開了本教導的詳細實施例；然而，應當理解的是，所公開實施例僅僅是能夠以各種和替代形式體現的本教導的實例。附圖不一定按比例繪制;某些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的細節(jié)。因此，在此公開的具體結構和功能細節(jié)并不解釋為限制，而僅僅解釋為用于教導本領域技術人員以各種方式使用本發(fā)明的代表性基礎。
[0034]—般來說且根據以下描述將明白的是，本教導涉及轉向柱組件的安裝于車輛前的質量檢驗以確認受檢驗組件具有期望的設計特征并且滿足期望的設計標準。轉向柱組件大致上被設想成具有期望設計使得該轉向柱組件具有縱向軸線和伸縮軸組件。伸縮軸組件的第一端限定方向盤界面。用于與動力輔助裝置接界的蝸輪被安裝在與伸縮軸組件連接的短軸(該短軸限定第二端部并且包括轉向柱組件的第二端)上。短軸可以適當地耦接至中間軸以用于致動車輛的齒條和小齒輪組件。傳感器套管包圍感測硬件并且附接(例如，利用外圍卷邊進行卷邊)至伸縮軸組件。傳感器套管中的穿透伸縮軸組件中凹部的凹座可以用來輔助傳感器套管防止旋轉。如從上文搜集到的，本教導因此大致上涉及一種用于檢驗轉向柱組件的設備和方法，所述轉向柱組件具有縱向軸線、第一端、從第一端沿縱向軸線從第一端延伸的第一端部、第二端、第二端部，所述第二端部包括第二端和/或沿縱向軸線從第二端朝第一端延伸。因此本教導的一個目的是幫助確認受檢驗的轉向柱組件具有期望的設計特征，諸如上文大致上描述且在此更具體地提出的特征。
[0035]如所指示，一方面，本教導大致上涉及一種包括具有縱向軸線的至少一個支撐結構的設備。頭座被安裝(例如，其可以可平移地安裝)在至少一個支撐結構上并且包括至少一個工件驅動馬達。馬達可以適于使裝載在設備中的轉向柱組件圍繞轉向柱組件的縱向軸線旋轉。頭座可以包括容納馬達或與馬達相關聯的驅動機構的罩部。罩部可以基本上包圍頭座，但是可以在相對端處包括開口。以此方式，頭座將能夠容納轉向柱組件的第一端部并且還將暴露第一端使得所述第一端能夠涂敷有著色劑、染料或其它可檢測涂層以標示轉向柱組件是否已通過檢驗。罩部可以圍繞支撐結構延伸。罩部可以包括一個或多個導向結構， 所述導向結構適于沿(諸如)支撐結構底側上的與支撐結構相關聯的一個或多個縱向定向軌道平移。以此方式，可以幫助引導頭座相對于支撐結構的行進。至少一個工件驅動馬達可以與頭座成一體。至少一個工件驅動馬達可以與頭座(例如，在遠程位置處)分離。皮帶驅動可以使得馬達能夠定位在一個位置中(例如，定位在至少一個支撐結構的中心處或附近)， 而頭座定位在至少一個支撐結構的端部處。此外，頭座能夠適于大致上沿至少一個支撐結構的縱向軸線相對于至少一個支撐結構(例如，經由通過合適的馬達(諸如伺服馬達)驅動的線性致動器)被驅動。根據本教導使用的馬達可以是伺服馬達。作為示例，本文的馬達可以具有從歐姆龍(Omron)購得的馬達(例如，以編號R88M-K0030LS2的名義)的特性。
[0036]具有縱向軸線的驅動套管被支撐在頭座中以通過至少一個工件驅動馬達而旋轉。 工件驅動馬達可以包括輸出軸，該輸出軸具有齒輪、滾輪或某個其它驅動結構，與包圍驅動套管的相對齒輪或驅動表面嚙合或以其他方式接合。因此，工件驅動馬達可旋轉以使被支撐在驅動套管中的轉向柱組件圍繞轉向柱組件的縱向軸線旋轉。工件驅動馬達可旋轉以使被支撐在驅動套管中的轉向柱組件圍繞轉向柱組件的縱向軸線旋轉。例如，驅動套管沿其長度的一部分可被合適的軸承包圍。驅動套管可以具有合適的齒輪，其大致上包圍驅動套管并且由與工件驅動馬達的輸出軸相關聯的齒輪驅動或由中間空轉齒輪驅動。驅動套管齒輪、任何輸出軸齒輪和任何空轉齒輪均可以適于在共同平面中并且圍繞大致上與受檢驗的轉向柱組件的軸線平行的軸線旋轉。
[0037]驅動套管將包括大致上與其容納的轉向柱組件的縱向軸線平行(或與該縱向軸線同軸)的縱向軸線、第一端和第二端。在第一端處，可以存在開口，使得沿驅動套管的長度限定直通通道。在第二端處可以存在周向凸緣。驅動套管將包括內壁表面，其適于接收并且接合轉向柱組件的第一端部。內壁表面可以包括一個或多個柱形壁段、一個或多個截錐形壁段或多個弓形壁段或其任何組合。內壁表面理想地將包括多個壁段，其各自的橫截面區(qū)域 (橫向于驅動套管的縱向軸線取得)的尺寸對于驅動套管的長度的至少一部分來說從第二端朝第一端逐漸減小。一個或多個肩部可被限定在連續(xù)壁段的相交位置處。由于具有此內壁結構，驅動套管能夠容納多種不同轉向柱組件的第一端部，所述多種不同轉向柱組件各自具有不同結構和/或不同尺寸的第一端部。肩部允許這些轉向柱組件在沿第一端部的位置處與驅動套管接合。驅動套管可以具有連續(xù)的內壁表面。驅動套管可以具有間斷的壁表面。驅動套管可以包括夾持轉向柱組件的端部的多個夾爪。
[0038]驅動套管可以由比支撐在其中的轉向柱組件的第一端部的材料更柔軟的材料制成，使得在裝載和檢驗期間，避免對轉向柱組件造成損壞。驅動套管可以具有表面紋理、可以由具有足夠低的摩擦系數的材料制成，或其二者，使得當驅動套管由工件驅動馬達可旋轉地驅動時，受檢驗的轉向柱組件的第一端部保持與驅動套管接合。例如，驅動套管可以是聚合物材料(例如，彈性材料)。驅動套管可以與第一端部的錐形部分的外圍接合。例如，其可以與轉向柱組件的外管(例如，伸縮轉向柱組件的外管)的錐形壁接合。
[0039]可以采用可選尾座(其可以被支承在該支撐結構或另一個支撐結構上)，其可以支承具有縱向軸線的合適的滾輪銷，例如，空轉銷。滾輪銷可以被支撐以便旋轉(例如，通過合適的軸承，諸如包圍滾輪銷并且固定在尾座中的位置中的滾輪軸承)?？蛇x尾座可以固定在其支撐結構上的位置中，或者其可以沿設備縱向地平移。因此，頭座和尾座可以相對于彼此平移。滾輪銷的縱向軸線與驅動套管的縱向軸線基本上并置。滾輪銷具有外表面，該外表面適于接合轉向柱組件的第二端部并且適于在軸的旋轉期間靠壓轉向柱組件的第二端部以使得軸相對于至少一個支撐結構懸掛。滾輪銷可以包括與受檢驗的轉向柱組件的第二端接合的自由端。滾輪銷的尺寸可以設置成使得其可穿透至轉向柱組件的第二端的凹部中。例如，滾輪銷可以被支撐為圍繞其縱向軸線旋轉(例如，滾輪銷可以由與尾座相關聯的合適軸承(諸如由軸承座支撐的至少一個圓形軸承)可支撐地支承)。滾輪銷可以具有為圓形或至少部分錐形的自由端(例如，其可以具有扁平部分和錐形部分)。其因此可以具有錐形壁部分。滾輪銷的尖端可以具有被設置在其中的球體。
[0040]工件端支撐平臺可以被定位成鄰近于尾座或作為尾座的部分。工件端支撐平臺可以由與尾座相同的支撐結構支承或由不同的支撐結構支承。工件端支撐平臺可以具有上表面，其包括凹坑、v形凹坑或某個其它凹坑，適于當轉向柱組件最初被放置在設備上用于檢驗時支撐轉向柱組件的第二端部。上表面可以位于相對于滾輪銷的縱向軸線偏離的位置處。上表面可以位于這樣一個位置處，使得當轉向柱組件的第二端部最初被放置在其上且第一端部變?yōu)橛沈寗犹坠芙雍蠒r，轉向柱組件的縱向軸線最初相對于驅動套管的縱向軸線成約1°至約20°、且更優(yōu)選地以約2°至約10°的角度。對于包括如本文所述的尾座的實施例， 隨著頭座和/或尾座相對于彼此平移，轉向柱組件的第二端將接觸滾輪銷并且靠壓滾輪銷直至滾輪銷變?yōu)槲挥诘诙说陌疾績葹橹?。因此，第二端將變?yōu)閺墓ぜ酥纹脚_的上表面升高。
[0041]還包括至少一個光學掃描裝置(其可以由該支撐結構、其自身的支撐結構或尾座的支撐結構支承)。所述至少一個光學掃描裝置適于在轉向柱組件的軸旋轉時掃描轉向柱組件的感興趣的特征(例如，表面特征)以搜集數據，從而識別用于感興趣的特征與預定值的一個或多個偏差。在這方面，預想至少一個光學掃描裝置適于發(fā)射光束且至少一個光學掃描裝置被定向使得光束對準轉向柱組件的感興趣的特征。所述設備可以使得，在接收并且接合轉向柱組件的軸的第一端部時，頭座適于致動成將其朝滾輪銷平移，使得滾輪銷接合轉向柱組件的第二端部且轉向柱組件旋轉并同時被至少一個光學掃描裝置掃描。
[0042]至少一個光學掃描裝置可以是合適的直列式輪廓測量裝置。至少一個光學掃描裝置可以包括光束發(fā)射器(例如，激光光束發(fā)射器)，其可以適于發(fā)射大致上漫射的光束(例如，光束可以被發(fā)射使得在其中光束從轉向柱組件發(fā)射回來的位置處，線段(例如，藍色線段)是可見的)。例如，其可以包括藍色激光光束發(fā)射器(即，其發(fā)射約360nm至480nm(例如， 約405nm)的波長的藍色光)。該至少一個光學掃描裝置可以包括相對于光束發(fā)射器定位的合適檢測器，以用于檢測來自受檢驗的轉向柱組件的表面的反射。檢測器可以包括固態(tài)檢測器，諸如互補金屬氧化物半導體檢測器。至少一個光學掃描裝置可以包括用于聚焦來自發(fā)射器源的光束的一個或多個透鏡(例如，至少一個柱形透鏡)和/或用于接收從轉向柱組件反射的光的至少一部分的二維透鏡裝置(例如，所述透鏡裝置可以包括一個或多個透鏡的，所述透鏡可將以各種角度進入其中的光集中至單個點，所述透鏡諸如Ernostar透鏡)。 至少一個光學掃描裝置可以包括合適的處理器，其適于從檢測器獲取數據并且將此數據輸出至合適的顯示裝置。該處理器(或另一個處理器)可以被適當地編程以執(zhí)行對獲自檢驗轉向柱組件的數據與預定值(例如，存儲在與執(zhí)行該比較的處理器相關的存儲器中的數據)或關于已知參照轉向柱組件的其它數據的比較。處理器可以被適當地編程以輸出轉向柱組件的檢驗結果。在這方面，處理器可以被適當地編程以發(fā)出有關轉向柱組件是通過檢驗還是未通過檢驗的有聲警報、視覺警報或其二者。處理器可以被適當地編程以識別不滿足此特征的預定標準的一個或多個感興趣的特征。市售光學掃描裝置的實例是可購自美國基恩士公司(Keyence Corporat1n of America)的型號N0.LJ-V7080。代替光或除光之外，掃描裝置還可以包括和/或能夠檢測其它源，諸如電磁輻射、聲音或其它類型的波。
[0043]可選地，本教導的設備還可以包括中間工件支撐平臺。中間工件支撐平臺可以包括能被致動以升高或降低放置在其上的轉向柱組件的支撐表面。例如，中間工件支撐平臺可以適于(例如，由電動馬達或其它馬達經由支撐上表面的一個或多個氣缸氣動地)被升高或降低。中間工件支撐平臺可以具有上表面，所述上表面包括凹坑、v型凹坑或某個其它凹坑，適于支撐轉向柱組件的中間部分(例如，介于第一端與第二端之間)以使得轉向柱組件的第一端可與驅動套管成大致上相對關系(例如，它們的相應縱向軸線大致上對準)。例如， 中間工件支撐平臺可以在第一高度處接收轉向柱組件。其接著可以被致動以將轉向柱組件升高至第二高度，從而使得轉向柱組件的縱向軸線與套管的縱向軸線大致上相對。此后，當轉向柱組件的第一端與驅動套管接合時，中間工件支撐表面降低以使得其不再支撐轉向柱組件。
[0044]本教導的設備可選地還可以包括合適的標記裝置，其基于檢驗結果將視覺指示符標記至已檢驗的轉向柱組件的表面上。例如，如果轉向柱組件未能通過檢驗，那么標記裝置可以被致動成標記轉向柱組件。替代地，如果轉向柱組件通過檢驗，那么標記裝置可以被致動成標記轉向柱組件。標記裝置可以包括涂層噴射裝置，其包括噴射噴嘴，當轉向柱組件定位在本教導的設備上時該噴射噴嘴與對準轉向柱組件的液體涂層的源(例如，染料、著色劑或某個其它涂層)流體連通。例如，合適的支架可以被安裝至頭座以與驅動套管的開口第一端成相對關系支承噴射噴嘴。
[0045]所述設備還可以是包括殼體的組件的部分。殼體可以是基本上閉合的殼體。所述設備、殼體或其二者可以具有用于給操作員提供來自檢驗的視覺結果的相關顯示裝置。還可以存在用于允許操作員控制機器的操作的一個或多個合適的輸入裝置?？梢源嬖谟糜谑占ㄟ^檢驗或未能通過檢驗的轉向組件的一個或多個箱?？梢源嬖谂c收集箱設備相關聯的一個或多個負載單元，所述收集箱設備與用于識別轉向柱組件是通過檢驗還是未能通過檢驗的處理器進行電子信令通信。以此方式，負載單元可確認通過檢驗或未能通過檢驗的轉向柱組件被放置在正確的收集箱中?？梢源嬖谄渌线m的硬件以確認操作員已正確分離受檢驗的轉向柱組件以將未能通過檢驗的組件與通過檢驗的組件分離。所述設備可以包括用于光學地分析涂層是否已被施加至轉向柱組件的裝置。
[0046]如可從上文明白，本教導的設備的使用可以包括將轉向柱組件支撐地定位在設備上以使得轉向柱組件的第一端部可變?yōu)橛沈寗犹坠芙雍系囊话悴襟E。一步驟可以包括(例如，通過驅動頭座)使驅動套管朝轉向柱組件的第一端部前進直至轉向柱組件的第一端部變?yōu)橛沈寗犹坠芙雍蠟橹埂？蛇x地，驅動套管(例如，經由縱向地平移頭座)前進直至消除可存在的轉向柱組件的任何伸縮延伸。驅動套管還可以(例如，經由縱向地平移頭座)前進以使得轉向柱組件的第二端接觸尾座的滾輪銷。當接觸滾輪銷時，可以存在如下步驟:通過靠壓第二端而升高第二端直至滾輪銷變?yōu)榻雍显谵D向柱組件的第二端中形成的凹部中為止。 此后，可以通過諸如使驅動套管圍繞其縱向軸線可旋轉地驅動來執(zhí)行使轉向柱組件圍繞其縱向軸線旋轉的步驟。當轉向柱組件圍繞其縱向軸線旋轉時，光學地分析感興趣表面特征。 例如，可以執(zhí)行光學地掃描感興趣的特征(例如，感興趣表面特征)的步驟。光學掃描可以用于分析選自以下項的感興趣的特征:凹座位置、凹座深度、相對于花鍵軸部分中的凹槽的凹座位置、傳感器套管外觀、傳感器套管振擺、傳感器套管外圍卷邊外觀、傳感器套管卷邊角度、從傳感器套管上的位置至花鍵軸部分上的肩部的距離、c環(huán)凹槽的位置、c環(huán)凹槽相對于蝸輪上的表面的距離、傳感器套管相對于蝸輪表面的位置、從傳感器套管上的位置至蝸輪表面的距離、相對于花鍵軸部分中的預定位置的蝸輪位置或前述任何組合。
[0047]可以執(zhí)行將獲自掃描的數據與已知參照值相比較的步驟。例如，可以執(zhí)行掃描滿足預定期望質量標準的轉向柱組件的步驟。獲自此掃描的數據可被存儲并且用在比較步驟中。比較步驟的一種方法涉及將感興趣表面特征的相對位置與相對位置的預定值比較，而不考慮尺寸測量?；跈z驗結果，可以存在以下一個或多個步驟:分離通過檢驗的轉向柱組件與未能通過檢驗的轉向柱組件。該分離可以包括將一個或多個轉向柱組件定位在收集箱中?？梢源嬖谝韵乱粋€或多個步驟:將涂層施加至通過檢驗或未能通過檢驗的轉向柱組件上?？梢源嬖谝韵乱粋€或多個步驟:在轉向柱組件安裝在車輛中之前(例如，光學地)分析轉向柱組件是否具有施加至其上的涂層。
[0048]本文教導是通過參照特定示例性轉向柱組件來描述。一般來說，此示例性轉向柱組件可以具有縱向軸線、適于附接至方向盤的第一端、鄰接第一端并且沿縱向軸線部分延伸的第一端部、第二端(其可以具有形成于其中的凹部、從其中延伸的突部或其二者)以及第二端部。在第一端部處，可以存在至少一個伸縮軸子組件，諸如具有方向盤界面(在轉向柱組件的第一端處)并且可以具有合適管中管表面布置的外部方向盤界面軸管。其可以具有兩個或更多個管，所述管具有可相對于彼此滑動的大致上光滑相對表面。例如，其可以具有管中管布置，通過該布置，外管的內壁上的多個縱向延伸肋滑動地接合具有外部縱向花鍵表面的內部花鍵軸。具有正面和背面的蝸輪可以安裝至第二端部。第二端部可以包括蝸輪短軸，所述蝸輪短軸可以包括適于容納卡環(huán)的一個或多個凹槽。短軸可以通過合適的耦接器在一端處與中間軸耦接(中間軸繼而又可以與轉向齒條和小齒輪組件耦接)。短軸可以從其相對端與內軸(例如，內部花鍵軸)耦接。例如，短軸可以通過扭矩桿而耦接，該扭矩桿在其一端處大致上安裝在內軸(例如，內部花鍵軸)的端部內并且在其另一端處安裝至短軸。
[0049]合適的傳感器套管可以鄰接蝸輪并且被支承在內軸(例如，內部花鍵軸)上。傳感器套管可以是適于(例如，通過阻抗檢測、通過電感檢測(諸如以引用方式并入的第7,814， 803號美國專利中所教導的)、通過磁性檢測(諸如以引用方式并入的第8,102,138號美國專利中所教導的)或以其它方式)檢測蝸輪短軸相對于內軸(例如，內部花鍵軸)的扭矩的傳感器組件的部分。以此方式，可以檢測到當滿足一個或多個預定扭矩條件時使動力輔助裝置 (例如，動力輔助馬達)向蝸輪短軸供應附加力以輔助車輛操作員完成轉向操作。例如，傳感器套管可以包括第一端和第二端，使得第二端基本上鄰接形成于蝸輪的背面上的肩部。傳感器套管可以包括圍繞套管圓周地設置的多個窗口。傳感器套管可以大致上包圍以感測關系與短軸相關聯的一個或多個主體，使得當內軸(例如，內部花鍵軸)的扭矩移動導致套管相對于一個或多個主體旋轉且蝸輪短軸并未作出對應的扭矩響應時，檢測到由內軸(例如， 內部花鍵軸)產生的扭矩且動力輔助裝置被致動。
[0050]為了幫助確認部件的正確對準以用于傳感器組件的操作，傳感器套管的第一端可以包括用于將其部分維持在內軸(例如，內部花鍵軸)上的合適卷邊。例如，其可以具有外圍卷邊，所述外圍卷邊基本上延伸套管的第一端的整個外圍并且與內軸(例如，內部花鍵軸) 的外表面接合使得套管阻止相對于內軸(例如，內部花鍵軸)的縱向移動。卷邊可以相對于縱向軸線具有某個角度(a。，參見圖1B)。例如，卷邊可以具有從約10°至約30° (諸如從約14° 至約22°)的范圍中的角度。傳感器套管還可以利用凹座或其它塑性變形而相對于內軸(例如，內部花鍵軸)固定以幫助阻止傳感器套管相對于內軸(例如，內部花鍵軸)的扭矩移動。 凹座或其它變形可以相對于套管的外表面具有某個深度。例如，凹座可以具有從約0.2mm至約0.8mm(例如，從約0.4mm至約0.6mm)的范圍中的深度。凹座可以穿透到形成于內軸(例如， 內部花鍵軸)上的相對凹部(例如，縱向凹槽)中。
[0051]如將明白的是，其它部件可以形成轉向柱組件的部分，諸如齒輪箱、電動助力馬達、蝸輪殼體單元、一個或多個控制單元、一個或多個車輛附接支架、一個或多個軸承等。非限制性地，出于全部目的以引用方式并入本文的第8,102,138號美國專利中提供了可以根據本教導制造的組件的實例。[〇〇52]根據本文教導，設想將在以下一個或多個步驟中采用本教導的設備:檢驗卷邊(例如，針對位置、外圍延續(xù)性、角度或其任何組合)、檢驗凹座(例如，針對位置、深度或其二者)、檢驗相對于轉向柱組件的一個或多個其它部件的蝸輪位置、針對任何表面缺陷檢驗傳感器套管、檢驗蝸輪的面和轉向柱組件的內軸(例如，內部花鍵軸)上的背肩部的相對位置、 檢驗蝸輪與轉向柱組件的蝸輪短軸之間的界面(例如，幫助確認避免旋轉失衡)或其任何組合。然而，應當認識的是，本教導不旨在被限于此組件。預期還針對其它轉向柱組件使用本文的設備和方法。
[0053]如還將所見的是，雖然本文教導是通過參照具有第一方向盤界面的特定示例性轉向柱組件而說明，但是本教導的設備的部件也適于各自具有不同方向盤界面的各種不同轉向柱組件中的本質上普遍應用。例如，本教導可采用設備用于可以在長度、直徑、管和/或軸幾何形狀或其它方面彼此不同的各種方向盤界面。[〇〇54] 一般來說，本教導設想一種非接觸式檢驗轉向柱組件的方法。所述方法可以包括在驅動套管中接合轉向柱組件的第一端部的步驟。所述方法可以采用平移轉向柱組件以使得所述組件的第二端靠壓滾輪銷并且與滾輪銷的縱向軸線的成軸向對準的步驟，所述步驟可以包括將轉向柱組件的第二端從第一位置升高或以其它方式橫向地平移至第二位置。所述方法可以包括在轉向柱組件的第一端與第二端之間的位置處將所述轉向柱組件從第一位置升高或以其它方式橫向地平移至第二位置的步驟。所述方法可以包括旋轉轉向柱組件并同時掃描所述組件的步驟。
[0055]在旋轉步驟期間，可以連續(xù)地獲得關于感興趣區(qū)域的外圍的數據，可以間斷地獲得關于感興趣區(qū)域的外圍的數據，或其二者。例如，可以針對轉向柱組件圍繞其縱向軸線的每次轉動以預定間隔進行多次掃描(例如，5或更多、10或更多、20或更多、30或更多、40或更多、360或更少、180或更少、90或更少，或其它)?？梢試@縱向軸線進行一個或多次轉動以執(zhí)行檢驗。
[0056]此步驟可以包括從掃描中收集關于感興趣的特征的數據并將此數據與預定參照數據進行比較。例如，可以通過掃描具有認為滿足預定質量標準的感興趣的特征的部分獲得預定參照數據。此數據可以被存儲在存儲器中并且當執(zhí)行比較步驟時被再次調用來使用。可能的是，參照數據將包括:兩個或更多個表面特征的相對位置、與一個或多個表面特征相關聯的一個或多個尺寸、一個或多個表面特征的表面形貌或其任何組合。在一種方法中，設想了比較步驟僅比較兩個或更多個表面特征的相對位置，如已知參照部分的表面特征與受檢驗組件的表面特征之間的相對位置。即，對表面特征進行定性比較，而不考慮特征的定量數據?？梢源嬖趯D向柱組件施加光學可檢測涂層(例如，油漆、染料或其它)以標示組件是否已通過檢驗的步驟。[〇〇57]所述方法可以包括以下步驟:如果受檢驗的轉向柱組件不滿足某個標準則發(fā)出警報信號(例如，有聲和/或視覺信號)，或替代地，如果轉向柱滿足某個標準則發(fā)出警報信號 (例如，有聲和/或視覺信號)。例如，可以存在如下步驟:如果已施加光學可檢測涂層，則(例如，使用自動化光學掃描裝置)光學地進行分析，且此后基于光學分析步驟的結果發(fā)出警報信號。
[0058]基于是否存在警報信號，操作員可以將轉向柱組件放置至收集箱中。例如，可以存在用于通過檢驗的轉向柱組件的收集箱、用于未能通過檢驗的轉向柱組件的收集箱，或其二者。可以存在如下步驟:(例如，使用負載傳感器、運動傳感器或其它傳感器)感測操作員是否已按照引導將轉向柱組件放置至收集箱中。
[0059]可以采用一個或多個步驟諸如用于控制本教導的設備的操作。例如，可以存在用以確保僅授權的操作員使用設備的一個或多個安全步驟。例如，可以存在如下步驟:檢測關于操作員的指紋的數據并且將所述數據與存儲在存儲器中的關于授權的操作員的指紋的數據進行比較。
[0060] 現在參照圖1A、IB、4A、4D、5A和5D，可見示例性轉向柱組件10，對其的檢驗可根據本教導來執(zhí)行。一般來說，組件10具有縱向軸線(LA)、適于附接至方向盤(未示出)的第一端 12、鄰接該第一端并且沿縱向軸線部分地延伸的第一端部14、第二端16以及第二端部18。在第一端部14處，可以存在至少一個伸縮軸子組件20,諸如外部方向盤界面軸管22,其具有相關方向盤界面24并且具有位于內壁上的與內軸26(被示為具有外部縱向花鍵表面部分28和向前端部30的內部花鍵軸)滑動地接合的多個縱向延伸肋。具有正面34和背面36的蝸輪32 可以安裝至第二端部18。第二端部包括蝸輪短軸38,其可以包括適于容納卡環(huán)的一個或多個凹槽40。短軸38可以在靠近短軸向前端部42處通過合適耦接器(未示出)與中間軸耦接。 短軸38可以(例如，通過如圖4A中描繪的扭矩桿46)從其相對端44 (圖4A中所示)與內部花鍵軸耦接，所述內部花鍵軸在其一端處被大致上安裝在內軸26的向前端部內并且在其另一端處安裝至短軸。[〇〇611合適的傳感器套管48鄰接蝸輪32并且被支承在內軸26上。傳感器套管48具有第一端50和第二端52,使得第二端52基本上與形成于短軸上靠近蝸輪32的肩部54(圖4A和5A中所示)鄰接。傳感器套管48可以包括圍繞套管圓周地設置的多個窗口 56。在傳感器套管的第一端50處具有卷邊58。卷邊可以具有角度?。卷邊可以具有寬度1。。傳感器套管中還形成有凹座60,其穿透至內軸26的凹槽62中。傳感器套管可以大致上包圍以感測關系與短軸相關聯的一個或多個主體(未示出)，使得當內軸的扭矩移動使套管相對于一個或多個主體旋轉且蝸輪短軸并未作出對應的扭矩響應時，檢測到由內部花鍵軸產生的扭矩且動力輔助裝置被致動。[〇〇62] 在轉向柱組件的第二端16處可以存在凹部64,其理想地位于第二端的中心中。 [〇〇63] 本文教導設想了對卷邊58、凹座60、凹槽62的特征的、組件10的一個或多個特征的相對位置中的一個或任何組合進行檢驗。在沒有限制的情況下，例如可執(zhí)行光學掃描以便分析:凹座位置、凹座深度、相對于花鍵軸部分中的凹槽的凹座位置、傳感器套管外觀、傳感器套管振擺、傳感器套管外圍卷邊外觀、傳感器套管卷邊角度、從傳感器套管上的位置至花鍵軸部分上的肩部的距離、c環(huán)凹槽的位置、c環(huán)凹槽相對于蝸輪上的表面的距離、傳感器套管相對于蝸輪表面的位置、從傳感器套管上的位置至蝸輪表面的距離、相對于花鍵軸部分中的預定位置的蝸輪位置或前述任何組合。[〇〇64]參照圖2A至2G，可見如何使用本教導的設備110檢驗示例性轉向柱組件(諸如組件 10)〇
[0065]設備110包括具有縱向軸線(LA2)的至少一個支撐結構112。頭座114可平移地安裝在至少一個支撐結構112上并且包括至少一個工件驅動馬達114a。馬達適于使裝載在設備中的轉向柱組件圍繞轉向柱組件的縱向軸線旋轉。頭座114包括罩部116。罩部可以基本上包圍頭座114,但是可以包括相對端處的開口 118。以此方式，頭座將能夠接收轉向柱組件10 的第一端部14并且還將暴露第一端使得所述端能夠涂敷有標示轉向柱組件10是否已通過檢驗的著色劑、染料或其它可檢測涂層。罩部被配置成包括導向結構120,其適于沿支撐結構的底側上的一個或多個縱向定向軌道122平移。頭座可以其它方式適于經由通過合適的馬達126驅動的線性致動器124相對于至少一個支撐結構被驅動，所述馬達126可以被安裝在支撐結構112的底側上。[〇〇66]具有縱向軸線(LA3)的驅動套管128被支撐在頭座114中以通過工件驅動馬達114a 旋轉。工件驅動馬達114a被示出為包括輸出驅動機構(例如，支撐齒輪或滾輪的軸)116a，其與包圍驅動套管128(其可以本身被合適的軸承支撐)的相對驅動機構116b(例如，齒輪或滾輪)操作地接合。因此，工件驅動馬達可以旋轉以便使得被支撐在驅動套管中的轉向柱組件圍繞轉向柱組件的縱向軸線旋轉。例如，驅動套管沿其長度的一部分可以被合適的軸承包圍。驅動套管可以具有合適的齒輪128a，其大致上包圍套管并且由與工件驅動馬達的輸出軸相關聯的齒輪或由中間空轉齒輪116b驅動。[〇〇67]驅動套管縱向軸線大致上與其所容納的轉向柱組件的縱向軸線、第一端和第二端平行(或與其同軸)。如圖3A中可見，在驅動套管128的第一端處，可以存在開口 130,使得沿驅動套管的長度限定直通通道。在第二端132處存在周向凸緣134。驅動套管具有內壁表面， 其適于接收轉向柱組件的第一端部并且與之接合。內壁表面被示出為包括柱形壁段136和截頭錐形壁段138。對于驅動套管的長度的至少一部分來說，段的大小從第二端朝第一端逐漸減小。一個或多個肩部140可以被限定在連續(xù)壁段的相交位置處。由于具有此內壁結構， 驅動套管能夠容納各自具有不同配置和/或不同尺寸的第一端部的多種不同轉向柱組件的第一端部。通過示例，這在本文討論的圖4A至4D和5A至5D的圖中所見。肩部允許這些轉向柱組件在沿第一端部的位置處與驅動套管接合。例如，肩部可以與轉向柱組件的外管(例如， 伸縮轉向柱組件的外管)的錐形壁接合。
[0068]尾座142(其可以被支承在該支撐結構或另一個支撐結構上)支承具有縱向軸線 (LA4)的合適的滾輪銷144，例如，空轉銷。滾輪銷的縱向軸線與驅動套管的縱向軸線(LA3) 基本上并置。滾輪銷具有外表面，其適于與轉向柱組件的第二端部接合并且適于在軸的旋轉期間靠壓轉向柱組件的第二端以使得軸相對于至少一個支撐結構懸掛。滾輪銷可以包括自由端146,該自由端與受檢驗的轉向柱組件的第二端接合。[〇〇69]如圖2H、2J和圖7A至7C所見，滾輪銷的自由端146的尺寸和/或形狀可以設置呈使得其可在轉向柱組件的第二端16處穿透至凹部64中。例如，自由端146可以具有設置在支撐的桿部152(其可以具有用于附接至軸承部件的螺紋部分)上的圓形尖端(如圖7A至7C中所說明)或錐形尖端148和錐形部分150。支撐桿、尖端148或其二者可以適于旋轉。例如，其可以由與尾座142相關聯的合適軸承組件153(其被描述成包括由軸承座支撐的圓形軸承)可旋轉地支撐。滾輪銷因此可以保持在固定縱向位置中，但是可以適于圍繞縱向軸線旋轉。
[0070]工件端支撐平臺154被示為被定位成鄰近于尾座142。工件端支撐平臺154相對于支撐結構112被固定在預定高度處，使得被設置在其上的短軸的端部的至少一部分與滾輪銷的自由端146大致上并置。工件端支撐平臺154的上表面156適于當轉向柱組件最初被放置在設備上進行檢驗時支撐轉向柱組件的第二端部。
[0071]更具體地參照圖7A至7C，上表面156位于相對于滾輪銷的縱向軸線偏離的位置處。 上表面可以位于這樣一個位置處，即，使得當轉向柱組件的第二端部最初被放置在該位置上且第一端部變?yōu)橛沈寗犹坠芙雍蠒r，轉向柱組件的縱向軸線最初是呈一角度(a1;參見圖 7A)。如所討論，角度(ai)可以相對于驅動套管的縱向軸線成約1°至約20°，且更優(yōu)選地約2° 至約10°。如從圖7A至7C中所見，隨著頭座朝尾座平移，轉向柱組件的第二端將接觸滾輪銷并且靠壓滾輪銷144直至滾輪銷變?yōu)槎ㄎ辉诘诙?6的凹部64內為止。因此，第二端將變?yōu)閺墓ぜ酥纹脚_的上表面升高。[〇〇72] 再次參照圖2A至2C和2D至2G，描繪了多個光學掃描裝置，S卩，第一光學掃描裝置 160a、第二光學掃描裝置160b和第三光學掃描裝置160c(在此實例中，存在三個光學裝置)。 在此示例中，光學掃描裝置各自(通過一個或多個支架結構162)與支撐結構112成分開關系地被支撐。光學掃描裝置被定位成使得其發(fā)射光束對準支撐的轉向柱組件的各個感興趣區(qū)域，且能夠由與光束發(fā)射器相關聯的檢測器檢測光束的反射。在圖2A至2G中所示的實例中， 第一光學掃描裝置160a被定位成使得其發(fā)射光束大致上對準靠近蝸輪的正面的區(qū)域，使得能夠檢驗并且分析相對于短軸的蝸輪位置。第二光學掃描裝置160b被定位成使得其發(fā)射光束大致上對準靠近傳感器套管的區(qū)域，使得能夠檢驗并且分析卷邊58、凹座60、凹槽62或其任何組合。第三光學掃描裝置160c被定位成使得其發(fā)射光束大致上對準軸26上的肩部26a、 套管48的端部50或其二者(參見圖1A)，使得(例如)能夠檢驗并且分析套管48和肩部26a的相對位置。
[0073]在所示出的實施例中，設備110還包括中間工件支撐平臺164。中間工件支撐平臺 164包括支撐表面166,其具有可被致動成升高或降低放置在其上的轉向柱組件的大致上v 型凹坑。以此方式，轉向柱組件可被定位在支撐表面上并且(例如，經由一個或多個氣缸167 (參見圖21))被升高或降低成與驅動套管呈大致上相對關系(例如，它們的相應縱向軸線大致上對準)。在驅動套管與轉向柱組件的第一端部接合之后，中間工件支撐平臺164可被降低使得其不再支撐轉向柱組件1 〇。[〇〇74]圖2A至2G的示例性設備110被描繪成包括可選標記裝置168,其基于檢驗結果將視覺指示標記至已檢驗的轉向柱組件的表面上。標記裝置168具有噴射噴嘴170,該噴射噴嘴在轉向柱組件定位在本教導的設備上時與對準轉向柱組件的液體涂層(例如，染料、著色劑或某個其它涂層)的源流體連通。在所示的實施例中，支架172被安裝至頭座114以用于以相對關系將噴射噴嘴170支承至驅動套管中的開口 130(參見圖3A)。
[0075]參照圖6A，描繪了設備110如何可以成為組件186的部分，所述組件包括具有用于給操作員提供來自檢驗的視覺結果的相關顯示裝置176a的殼體174。示出了用于允許操作員控制機器的操作的一個或多個合適的輸入裝置176b(例如，開關)。用于收集通過或未能通過檢驗的一個或多個轉向柱組件的箱178可以在殼體內或靠近殼體和在殼體外部。可以存在與收集箱相關聯的一個或多個負載單元180。還可以存在用于分析涂層是否已被施加至轉向柱組件的合適光學檢測器182(在殼體內側或外側)。一個或多個數據輸出顯示器184 可以提供視覺輸出，用于指示已檢驗的轉向柱組件是通過檢驗還是未能通過檢驗和/或受檢驗組件滿足或不滿足哪些參數。圖6B示出了可以經由一個或多個數據輸出顯示器184輸出的示例性數據的實例。在所述示例中，提供了某些表面特征之間的測量距離以及填隙 (即，卷邊)角度。由于傳感器套管振擺相對于肩部26a的參照距離的異常偏離而突出示出了 D4。其它距離被示為滿足可接受公差。參照圖1A，示出了測量的距離Dl(蝸輪面至肩部26a)、 D2(C環(huán)凹槽40至蝸輪面)、D3(傳感器套管至肩部26a)和D4(沿軸26的傳感器套管振擺)。
[0076]如先前所討論的，本文教導設想了掃描以確保受檢驗的轉向柱組件滿足某個預定標準。在沒有限制的情況下，例如，執(zhí)行掃描以分析:凹座位置、凹座深度、相對于花鍵軸部分中的凹槽的凹座位置、傳感器套管外觀、傳感器套管振擺、傳感器套管外圍卷邊外觀、傳感器套管卷邊角度、從傳感器套管上的位置至花鍵軸部分上的肩部的距離、C環(huán)凹槽的位置、C環(huán)凹槽相對于蝸輪上的表面的距離、傳感器套管相對于蝸輪表面的位置、從傳感器套管上的位置至蝸輪表面的距離、相對于花鍵軸部分中的預定位置的蝸輪位置或前述任何組合。
[0077]關于所示出的實施例的操作，如可明白的是，當被放置在中間工件支撐平臺164上時，轉向柱組件10在平臺上升高或下降以使得第一端大致上與驅動套管128對準。頭座114 被致動以便平移驅動套管，從而使得驅動套管與轉向柱組件的第一端部14接合，且使轉向柱組件的第二端16靠壓滾輪銷144,以及將第二端部18從工件端支撐平臺154升高。中間工件支撐平臺隨后也可以縮回，以使得轉向柱組件被驅動套管128和滾輪銷懸掛。[〇〇78]工件驅動馬達114使驅動套管圍繞其縱向軸線旋轉，同時光學掃描裝置160a、160b 和160c掃描轉向柱組件的被它們對準的區(qū)域并且獲得所述區(qū)域的表面特征數據。將由光學掃描裝置獲得的表面特征數據與參照數據進行比較以確定感興趣表面特征是否滿足預定標準。
[0079]正如本文的任何實施例，可以連續(xù)獲得關于感興趣區(qū)域的外圍的數據?？梢蚤g斷地獲得關于感興趣區(qū)域的外圍的數據。例如，可以針對轉向柱組件圍繞其縱向軸線的每次轉動以預定間隔進行多次掃描(例如，5或更多、10或更多、20或更多、30或更多、40或更多、 360或更少、180或更少、90或更少，或其它)。
[0080]如可從上文明白，本教導的示例性設備110的使用可以包括以下一般步驟:將如圖 1A中所描繪的轉向柱組件10支撐地定位在設備110上，以使得轉向柱組件10的第一端部14 可變?yōu)橛沈寗犹坠?28接合?？梢圆捎萌缦虏襟E:(例如，通過驅動頭座114)而使驅動套管 128朝轉向柱組件10的第一端部14前進直至轉向柱組件10的第一端部14變?yōu)橛沈寗犹坠?(例如，在驅動套管的肩部140)圍繞其外圍接合為止。轉向柱組件的第一端12可以穿透驅動套管的開口 130或可以通過開口 130而暴露?？梢圆捎萌缦虏襟E:(例如，經由縱向地平移頭座和其相關罩部)使驅動套管128前進而使得轉向柱組件10的第二端16接觸滾輪銷144的自由端146的尖端148。當接觸滾輪銷時，可以存在如下步驟:通過靠壓第二端16而升高第二端直至滾輪銷144變?yōu)榻雍显谵D向柱組件10的第二端16中形成的凹部64中為止。此后，可以通過(諸如)圍繞其縱向軸線可旋轉地驅動驅動套管128來執(zhí)行轉向柱組件10圍繞其縱向軸線旋轉的步驟。當轉向柱組件圍繞其縱向軸線旋轉時，光學地分析感興趣表面特征。例如，可以執(zhí)行如下步驟:光學地掃描感興趣表面特征(例如，凹座60、凹座60與內軸凹槽62的關系、 卷邊位置、卷邊58角度、傳感器套管48相對于轉向柱組件的特征(例如，相對于短軸肩部54) 的相對位置、傳感器套管48的表面形貌、蝸輪32與蝸輪安裝于其上的軸之間的界面、蝸輪和感興趣表面特征的相對位置或其它表面輪廓、或其任何組合)?？梢詧?zhí)行將獲自掃描的數據與已知參照值進行比較的步驟。例如，可以執(zhí)行掃描滿足預定期望質量標準的轉向柱組件的步驟。獲自此掃描的數據可被存儲并且用在比較步驟中。比較步驟的一種方法涉及將感興趣表面特征的相對位置與相對位置預定值進行比較，而不考慮尺寸測量?；跈z驗結果， 可以存在將通過檢驗的轉向柱組件與未能通過檢驗的轉向柱組件相分離的一個或多個步驟。分離可以包括將一個或多個轉向柱組件定位在收集箱中。可以存在將涂層施加至通過檢驗或未能通過檢驗的轉向柱組件上的一個或多個步驟。例如，噴射噴嘴170可以將染料的涂層或其它可檢測涂層分配至暴露在開口 130內的轉向柱組件的第一端上?？梢源嬖谌缦乱粋€或多個步驟:在轉向柱組件安裝在車輛中之前，(例如，光學地)分析轉向柱組件是否施加有涂層。例如，可以使用光學檢測器182執(zhí)行掃描轉向柱組件的步驟?；趻呙璨襟E，可以采用指示是否施加了涂層的步驟。例如，讀出裝置184可以向操作員顯示結果和/或顯示指令。通過示例，在沒有限制的情況下，讀出顯示器可發(fā)出讀出內容以命令操作員將故障轉向柱組件裝載至收集箱178中?？梢灾T如通過負載單元180執(zhí)行感測轉向柱組件是否已被裝載在箱中的步驟。如果沒有裝載轉向柱組件，那么設備可以暫時停止操作直至發(fā)生此裝載為止。還可以存在如下步驟:確保被裝載至箱中的轉向柱組件不會被除預定操作員(諸如已輸入合適的安全代碼或滿足某個其它安全標準的操作員)之外的人移除。
[0081]如從上文可見，本文的一般教導發(fā)現了檢驗一個或多個標粧、卷邊、凹座或用于連結管中管和/或管中軸結構的其它塑性變形的合適應用。
[0082]雖然上文描述了示例性實施例，但是沒有這些實施例并不旨在描述本發(fā)明的全部可能形式。相反地，用在說明書中的詞匯是描述性詞匯而不是限制性的詞匯，且應該理解， 可以進行各種變化而并不脫離本發(fā)明的精神和范圍。另外，各種實施例的特征可以被組合來形成本發(fā)明的其他實施例。
[0083]如可明白的是，可以采用以上教導的變型。例如，可以采用一個或多個馬達以在轉向柱組件的第二端處或附近和/或某個中間位置處旋轉轉向柱組件。
[0084]本文列舉的任何數值包括以一個單位的增量從較低值至較高值的全部數值，前提是在任何較低與較高值之間存在至少2個單位的間隔。例如，如果說明組分的數量或工藝變量(諸如，例如溫度、壓力、時間等)的數值是(例如)1至90、優(yōu)選地20至80、更優(yōu)選地30至70， 那么意味著諸如15至85、22至68、43至51、30至32等數值明確列舉在本說明書中。對于小于1 的數值，可以酌情地認為一個單位是〇.0001、〇.001、〇.01或〇.1。這些僅僅是具體意圖的實例且認為在本申請中所列舉的最低值與最高值之間的數值的所有可能組合以類似方式明確說明。
[0085]除非另外說明，否則所有范圍均包括兩個端點和端點之間的所有數值。結合范圍使用的“約”或“近似”適于范圍的兩個端點。因此，“約20至30”旨在涵蓋“約20至約30”，至少指定的端點包括在內。
[0086]出于所有的目的，在此以引用方式并入所有文章和參考文獻的公開，包括專利申請和專利公布。用于描述組合的術語“基本上由……組成”應當包括所指明的元件、組分、部件或步驟以及本質上不影響所述組合的基本和新穎特性的其它元件、組分、部件或步驟。用于描述本文的元件、組分、部件或步驟的術語“包括(comprising)”或“包含(including)”的使用預想了基本上由或甚至由元件、組分、部件或步驟組成的實施例。
[0087]多個元件、組分、部件或步驟可由單個集成的元件、組分、部件或步驟提供。替代地，單個集成的元件、組分、部件或步驟可能被分為分離的多個元件、組分、部件或步驟。用于描述元件、組分、部件或步驟的“一”或“一個”不旨在排出附加的元件、組分、部件或步驟。
[0088]圖中描繪的元件的相對位置關系是本文教導的部分，即使文字上沒有描述。另外， 圖中所示的幾何形狀(雖然不旨在有所限制)落在本教導的范圍內，即使文字上沒有描述。
【主權項】
1.一種用于檢驗具有第一端部、第二端部和縱向軸線的轉向柱組件的設備，包括:a.具有縱向軸線的至少一個支撐結構；b.頭座，所述頭座安裝在所述至少一個支撐結構上并且包括至少一個工件驅動馬達；c.具有縱向軸線的驅動套管，所述驅動套管被支撐在所述頭座上以通過所述至少一個 工件驅動馬達旋轉并且所述驅動套管包括內壁表面，所述內壁表面適于接收并且接合所述 轉向柱組件的第一端部；d.可選尾座，所述可選尾座適于接合所述轉向柱組件的第二端部并且所述可選尾座可 選地包括滾輪銷；以及e.至少一個光學掃描裝置，所述至少一個光學掃描裝置適于在所述轉向柱組件圍繞其 縱向軸線旋轉時光學地掃描所述轉向柱組件的感興趣的特征，以搜集數據來識別與用于所 述感興趣的特征的一個或多個預定值的一個或多個偏差;其中所述至少一個光學掃描裝置 發(fā)射光束且所述至少一個光學掃描裝置被定向成使得所述光束對準所述轉向柱組件的所 述感興趣的特征且能夠由所述至少一個光學掃描裝置檢測所述光束的從所述感興趣的特 征反射的光;其中當接收并且接合所述轉向柱組件的所述第一端部時，所述至少一個工件 驅動馬達操作以旋轉所述驅動套管由此旋轉所述轉向柱組件，從而使得所述至少一個光學 掃描裝置能夠掃描所述轉向柱組件。2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述頭座適于大致沿所述至少一個支撐結構的所 述縱向軸線相對于所述至少一個支撐結構平移；其中所述設備包括支承滾輪銷的尾座，所述滾輪銷具有的縱向軸線與所述驅動套管的 縱向軸線基本上并置，所述滾輪銷還具有表面，所述滾輪銷的所述表面適于接合所述轉向 柱組件的第二端部并且適于在所述轉向柱組件的旋轉期間靠壓所述第二端部以使得所述 轉向柱組件相對于所述至少一個支撐結構被懸掛；其中所述至少一個光學掃描裝置適于在所述轉向柱組件的軸旋轉時光學地掃描所述 轉向柱組件的感興趣的特征，以搜集數據來識別與用于所述感興趣的特征的一個或多個預 定值的一個或多個偏差;并且其中當接收并且接合所述轉向柱組件的所述軸的第一端部時，所述頭座適于致動成使 其朝所述滾輪銷平移，使得所述滾輪銷接合所述轉向柱組件的第二端部且所述轉向柱組件 在被所述至少一個光學掃描裝置掃描的同時旋轉。3.根據權利要求1或2所述的設備，其中，所述至少一個支撐結構支撐所述尾座和所述 至少一個光學掃描裝置中之一或兩者，所述頭座和所述尾座二者均存在且所述頭座或所述 尾座中之一或兩者能沿所述至少一個支撐結構相對于另一或彼此平移。4.根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其中，所述至少一個支撐結構包括長形基 座，所述頭座安裝在所述長形基座上，并且所述尾座和所述至少一個光學掃描裝置中之一 或兩者安裝至所述長形基座。5.根據權利要求1至4中任一項所述的設備，其中，所述設備包括噴嘴，所述噴嘴適于基 于獲自所述至少一個光學掃描裝置的數據將著色劑噴涂至所述轉向柱組件上，且其中所述 噴嘴被設置成與所述轉向柱組件的第一端部大致上相對并且適于將著色劑噴涂至所述轉 向柱組件的第一端部上。6.根據權利要求1至5中任一項所述的設備，其中，所述設備包括至少一個中間支撐件，所述至少一個中間支撐件被設置在所述驅動套管與所述滾輪銷之間并且適于升高或降低 成與所述轉向柱組件接合及與所述轉向柱組件脫離接合，以升高或降低所述轉向柱組件并 且將所述轉向柱組件定位成與所述驅動套管及所述滾輪銷大致成相對關系。7.根據權利要求1至6中任一項所述的設備，其中，所述滾輪銷鄰接支撐件，所述支撐件 適于接收所述轉向柱組件的第二端部，以使得當所述支撐件接收所述轉向柱組件的第二端 部時，所述轉向柱組件的所述縱向軸線被定位在相對于所述滾輪銷的縱向軸線偏離的高度 處。8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述滾輪銷被定位成使得當所述轉向柱組件的第 一端部被接收在所述驅動套管中時且當所述頭座沿朝所述滾輪銷的方向平移時，所述滾輪 銷最初在偏離所述轉向柱組件的所述縱向軸線的位置處在所述轉向柱組件的第二端處接 觸所述轉向柱組件并且靠壓所述轉向柱組件的所述第二端，直至所述轉向柱組件的縱向軸 線與所述滾輪銷的縱向軸線大致對準為止。9.根據權利要求1至8中任一項所述的設備，其中，所述驅動套管包括位于所述驅動套 管的第一端處的圓周凸緣并且包括內壁結構，所述內壁結構包括多個同心布置的中空柱形 和/或截頭錐形部分，所述部分各自具有不同直徑并且被布置成沿所述驅動套管的縱向軸 線具有逐漸減小的直徑，其中每個中空柱形部分和/或截頭錐形部分終止于邊緣部分，所述 邊緣部分適于在所述轉向柱組件的第一端與第二端之間的位置處接合所述轉向柱組件的 軸的外表面。10.根據權利要求1至9中任一項所述的設備，其中，所述驅動套管由這樣的材料制成， 所述材料具有的硬度小于所述轉向柱組件的與之接合的部分的硬度。11.根據權利要求1至10中任一項所述的設備，其中，所述驅動套管由聚合物材料制成。12.根據權利要求1至11中任一項所述的設備，其中所述驅動套管適于接收并且接合多 個不同轉向柱組件，每個轉向柱組件具有包括軸的第一端部，所述軸具有不同于每個其它 轉向柱組件的軸的直徑。13.根據權利要求1至12中任一項所述的設備，其中，所述至少一個光學掃描裝置包括 激光光束發(fā)射器和適于接收從所述轉向柱組件反射的激光光束的至少一部分的檢測器。14.根據權利要求1至13中任一項所述的設備，其中，所述至少一個光學掃描裝置包括 適于發(fā)射藍色激光光束的激光光束發(fā)射器。15.—種轉向柱組件系統，包括根據權利要求1至14中任一項所述的設備以及負載單 元，所述負載單元適于檢測不符合標準的轉向柱組件的存在，所述不符合標準的轉向柱組 件展現出與所述預定值的一個或多個偏差并且使所述設備的操作停止直至所述不符合標 準的轉向柱組件與符合標準的一個或多個轉向柱組件分開為止。16.根據權利要求15所述的轉向柱組件系統，其中，所述設備、所述負載單元或二者包 括在基本圍封的殼體內。17.—種使用權利要求1至14中任一項所述的設備的方法，其中所述方法包括以下步 驟:提供被設計成具有縱向軸線且包括第一端部和第二端部的至少一個轉向柱組件，所述 第一端部包括伸縮地附接至花鍵軸部分的軸，并且第二端部包括具有蝸輪面的蝸輪，所述 轉向柱組件進一步包括傳感器套管，所述傳感器套管被卷邊至所述花鍵軸部分上以限定外 圍卷邊接頭并且進一步被連接以利用至少一個凹座阻止旋轉運動;使所述轉向柱組件圍繞其縱向軸線旋轉，同時利用所述至少一個光學掃描裝置掃描所述轉向柱組件的一個或多個 感興趣的特征;將所獲得的關于已掃描的所述一個或多個感興趣的特征的數據與用于已掃 描的所述一個或多個感興趣的特征的預定值進行比較；以及基于比較步驟，識別所述轉向 柱組件是否符合所述預定值。18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟:掃描參照轉向柱組件 以獲得關于多個感興趣的特征的相對位置的定性信息而不考慮任何所述特征的尺寸，以便 隨后用在所述比較步驟中。19.根據權利要求17或18所述的方法，其中，所述方法包括:針對各自被設計成具有相 同特征的多個轉向柱組件重復所述步驟，且基于識別步驟，將符合所述預定值的一個或多 個轉向柱組件與不符合所述預定值的一個或多個轉向柱組件分開。20.根據權利要求17至19中任一項所述的方法，其中，對其執(zhí)行掃描的所述一個或多個 感興趣的特征是選自:a.凹座位置；b.凹座深度；c.相對于所述花鍵軸部分中的凹槽的凹座位置；d.傳感器套管外觀；e.傳感器套管振擺；f.傳感器套管外圍卷邊外觀；g.傳感器套管卷邊角度；h.從所述傳感器套管上的位置至所述花鍵軸部分上的肩部的距離；i.c環(huán)凹槽的位置；j.c環(huán)凹槽相對于所述蝸輪上的表面的距離；k.所述傳感器套管相對于蝸輪表面的位置；l.從所述傳感器套管上的位置至蝸輪表面的距離；m.所述蝸輪相對于所述花鍵軸部分中的預定位置的位置;或n.前述的任何組合。
【文檔編號】G01N21/952GK105980837SQ201580007317
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月4日
【發(fā)明人】喬治·莫里森, 泰·艾倫·布朗, 提摩西·布萊恩·魯德
【申請人】Nsk美國有限公司