CN101733355A - 钻铆机的自动送夹铆钉装置 - Google Patents

Abstract

一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，底板(4)的两侧分别有送料机构(2)和进给机构(7)；吹钉机构(3)位于送料机构与进给机构之间。送料机构的振动料斗(9)与电机连接；振动料斗内壁上盘有铆钉输送盘道；铆钉输出轨道(33)一端与铆钉输送盘道过渡连接，另一端与铆钉滑道(15)过渡连接；感应开关(13)位于铆钉滑道下方，并且两者的中心线重合。当振动料斗振动时，铆钉(16)被输送至铆钉滑道前端，通过换向阀控制夹紧气缸(12)驱动铆钉夹紧器(14)向下运动，并通过抓取单元(20)抓取铆钉并送至铆钉过孔中，实现了自动送夹铆钉，降低了劳动强度，减少了故障率，提高了工效，具有结构简单、运动精度高、成本低的特点。

Description

钻铆机的自动送夹铆钉装置

一、技术领域：

本发明涉及机械加工领域，具体是一种钻铆机的自动送夹铆钉装置。

二、背景技术：

自动钻铆系统是大型飞机机翼壁板自动化铆接的特种专用设备，自动送夹铆钉装置是实现自动钻铆系统的自动化程度的关键部件。现有自动钻铆机无头铆钉，采用人工送钉方式，需要一名专门负责送钉的操作工根据所压铆的直径和长度选定铆钉，再与主操作者相互之间沟通后，主操作者发出送钉信号给送钉操作工，送钉操作工根据所发信号不间断的送钉。这种方式造成了送钉时间长、生产效率低、工人的劳动强度和疲劳强度较高，同时要求主操作工与送钉操作工两人配合必须密切。任何一方得到错误信息或人为因素会使误操作的概率增大，造成送钉的故障率高。自动送夹铆钉装置不仅提高了无头铆钉的自动送夹功能，而且降低了工人的劳动强度。因此自动送夹铆钉装置是实现自动钻铆系统的自动化程度的关键部件。其稳定性和准确性是决定自动送夹铆钉装置的关键。

三、发明内容

为克服现有技术中存在的送钉时间长、生产效率低、工人的劳动强度和疲劳强度高，故障率高的不足，本发明提出了一种钻铆机的自动送夹铆钉装置。

本发明包括旋转机构、进给机构、吹钉机构、气路控制系统和多个送料机构。

送料机构排列在底板的一侧，线形导轨位于底板的另一侧；吹钉机构位于送料机构与线形导轨之间。其中：

送料机构包括振动料斗、铆钉滑道、铆钉夹紧器、感应开关、夹紧气缸和固定支架；送料机构均匀排布在固定支架的台面上，并使六个送料机构的中心处于同一中心线上；送料机构与进给机构之间的距离同旋转机构上的运动滑杆的长度，即满足机械手的抓取距离。振动料斗为筒状，其底部中心有与振动电机连接杆配合的连接孔；将钢板条螺旋向上的焊接在振动料斗内壁上，形成了输送铆钉的盘道；在振动料斗内的盘道的侧边上有一挡板，使盘道的宽度收缩至一只铆钉的直径，确保铆钉一枚一枚呈水平排列。表面为滑槽的铆钉输出轨道一端在振动料斗的出口处与盘道过渡连接，另一端与铆钉滑道过渡连接。铆钉输出轨道的滑槽底部为弧形。

固定支架的上端有支撑板，支撑板的上表面与铆钉滑道固定连接；支撑板的上表面一端安装有感应开关；该感应开关中心线与位于其上方的铆钉滑道的中心线相重合。固定支架的支杆侧面安装有夹紧气缸。

铆钉夹紧器为框体，该框体内腔的宽度略大于固定支架支撑板的宽度，并且两者之间间隙配合；该框体内腔的长度同固定支架的支撑板、铆钉滑道和位于支撑板与铆钉滑道之间的垫块的三者之和。在铆钉夹紧器框体内表面一端的中心处有凹槽，该凹槽的位置与位于支架上表面的铆钉滑道相适应，形成了铆钉的过槽，并且过槽的弧度小于铆钉的直径，以便于铆钉夹紧器工作时将铆钉加紧。铆钉夹紧器的一端有内螺纹孔

装配时：通过振动料斗底部中心的连接孔将振动料斗与振动电机连接；铆钉输出轨道的两端分别与振动料斗出口处的盘道和铆钉滑道过渡连接。固定支架通过其底端的内螺纹孔固定在底板上，其位置应满足铆钉滑道与铆钉输出轨道的连接。铆钉滑道固定在固定支架的支撑板上，为保持铆钉滑道与感应开关之间有合适的高度差，在铆钉滑道和支撑板之间有垫块。将铆钉夹紧器套装在固定支架支撑板上，并使铆钉夹紧器框体内表面一端中心处的弧形凹槽与位于支架上表面的铆钉滑道相对应。将感应开关安装在位于固定支架支撑板台阶面上的感应开关安装孔内，并通过螺母将感应开关固定。感应开关与铆钉之间的距离通过螺母调节。夹紧气缸通过角片固定在固定支架支杆的侧面；夹紧气缸的活塞杆与铆钉夹紧器一端的内螺纹孔相配合。

旋转机构包括抓取单元、运动滑杆、旋转支架、夹紧气爪和机械手。旋转机构固定在连接板上；抓取单元通过运动滑杆与机械手连接；在运动滑杆上装有夹紧气爪；夹紧气爪的侧壁上有与气路控制系统连接的气路通孔。机械手安装在夹紧气爪的一端，并通过夹紧气爪控制机械手的运动。

机械手由两个外形相同、方向相反的指条组成；在该指条的一端分别有半圆状的铆钉槽，当两个指条上的铆钉槽合在一起时，便形成了能够夹取铆钉的机械手。夹紧气爪的侧壁上有气路通孔，该气路通孔与气路控制系统连接；机械手安装在夹紧气爪一端并通过位于夹紧气爪控制机械手的运动。运动滑杆的一端与抓取单元连接，另一端与连接件固连。通过连接件将夹紧气爪与运动滑杆连接。气路控制系统通过管路与夹紧气爪侧壁上的气路通孔连接。

吹钉机构包括盖板气缸、盖板、吹钉气路输入吹钉块和铆钉输出管，被固定在底板上上。

盖板上有两个铆钉过孔，该过孔的中心分别与铆钉输出管的中心重合；盖板的一端与盖板气缸固定连接，并同盖板气缸一同安装在输入吹钉块上；盖板与盖板气缸的活塞杆连接。盖板的与输入吹钉块的上表面光滑配合。输入吹钉块固定在底板上；该输入吹钉块上有两个贯通的铆钉过孔，该过孔的位置与盖板上的两个铆钉过孔相对应。在输入吹钉块的下端，两根铆钉输出管分别与两个输入吹钉块的铆钉过孔相连接。在输入吹钉块上部的侧面，加工有两个分别与铆钉过孔相贯通的斜孔，该斜孔形成了吹钉气路，并通过接头与气管连接。

机械手把铆钉送到吹钉机构的指定孔位，盖板气缸驱动盖板挡住孔口，吹钉气路将孔位中的铆钉由铆钉输出管吹到钻铆机的指夹中，指夹感应开关得到铆钉到位信号后，通过电磁阀控制气路换向，风压卸荷。当铆轴到位后，指夹气缸把铆钉推到铆轴，完成铆钉的送钉功能。

进给机构包括伺服电机、线性导轨、滑块、和固定连接板。伺服电机位于底板一端。线性导轨通过定位压块固定在底板上，并且该线性导轨的安装位置为该导轨中心与送料机构输出铆钉之间的距离，同机械手在水平位置抓取铆钉所需的距离；滑块安装在线性导轨上，伺服电机通过联轴节、带轮和同步齿形带与线性导轨联接为一体，并驱动运动滑块进行直线运动。

本发明的驱动系统通过伺服电机驱动联轴节带动带轮运动，并通过同步齿形带带动滑块沿线性导轨运动；机械手抓取铆钉送到指定位置。本发明的气路控制系统是通过PLC控制单元实现对装置的控制。

使用时，送料机构的振动电机发生振动，使得无头铆钉在盘道内按顺序螺旋输送，至铆钉输出轨道水平排列，无头铆钉运动到铆钉滑道前端，感应开关得到信号后，通过换向阀控制夹紧气缸驱动铆钉夹紧器向下运动，压紧无头铆钉保证其定位，等待机械手抓取；同时振动料斗停止工作。同时，伺服电动机带动滑块在线性导轨作直线运动，滑块通过安装在其上的旋转支架带动抓取单元运动；抓取单元在送料机构中抓取铆钉并送至吹钉机构的铆钉过孔中，通过指夹实现本实施例的目的。

由于本发明采用的技术方案，实现了自动送夹铆钉，减小了工人的劳动强度，减少了故障率，提高了工效，并且具有结构简单、运动精度高、使用方便、成本低的特点。

四、附图说明

附图1是钻铆机的自动送夹铆钉装置结构示意图的主视图；

附图2是钻铆机的自动送夹铆钉装置结构示意图的俯视图；

附图3是钻铆机的自动送夹铆钉装置结构示意图的侧视图；

附图4是送料机构的结构示意图；

附图5是固定支架结构示意图的主视图；

附图6是固定支架结构示意图的俯视图；

附图7是感应开关示意图；

附图8是铆钉夹紧器的结构示意图；

附图9是铆钉滑道结构示意图的俯视图；

附图10是铆钉滑道结构示意图的侧视图；

附图11是吹钉机构的结构示意图；

附图12是输入吹钉块结构示意图的俯视图；

附图13是输入吹钉块结构示意图的剖视图；

附图14是旋转机构的结构示意图；

附图15是机械手与运动滑杆和抓紧气爪的配合图；

附图16是旋转支架的结构示意图；

附图17是固定连接板的结构示意图；

附图18是连接件的结构示意图；

附图19是机械手结构示意图的主视图；

附图20是机械手结构示意图的侧主视图；

附图21是进给机构的结构示意图；

附图22线性导轨的结构示意图；

附图23是定位压块的结构示意图；

附图24是夹紧气爪的结构示意图。其中：

1.旋转机构    2.送料机构    3.吹钉机构    4.底板    5.气路控制系统

6.电器单元       7.进给机构       8.固定围框       9.振动料斗       10.固定支架

11.角片          12.夹紧气缸      13.感应开关      14.铆钉夹紧器    15.铆钉滑道

16.铆钉          17.盖板          18.输入吹钉块    19.角架          20.抓取单元

21.旋转支架      22.固定连接板    23.垫块          24.夹紧气爪      25.机械手

26.线性导轨      27.定位压块      28.盖板气缸      29.铆钉输出管    30.吹钉气路

31.连接件        32.伺服电机      33.铆钉输出轨道  34.感应开关安装孔

35.螺母          36.运动滑杆      37.滑块

五、具体实施方式

本实施例是一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，包括旋转机构1、进给机构7、吹钉机构3、气路控制系统5和六个送料机构2。

如图1-3所示，固定围框8是一个矩形框架式结构，气路控制系统5、电器单元6、旋转机构1、进给机构7、吹钉机构3和六个送料机构2分别安置在固定围框内的底板4上。

送料机构包括振动料斗9、铆钉滑道15、铆钉夹紧器14、感应开关13、夹紧气缸12和固定支架10。送料机构2一字均匀排布在底板4上，并使六个送料机构的中心处于同一中心线上；送料机构1与进给机构之间的距离同旋转机构1上的运动滑杆的长度，即满足机械手的抓取距离。

如图4所示，振动料斗9为筒状，其底部中心有与振动电机连接杆配合的孔；将钢板条螺旋向上的焊接在振动料斗9的内壁上，形成了输送铆钉的盘道；在振动料斗内的盘道出口处的盘道侧边上焊接一挡板，使盘道的宽度收缩至一只铆钉的直径，确保铆钉一枚一枚呈水平排列。表面为滑槽的铆钉输出轨道33一端在振动料斗9的出口处与输送铆钉的盘道过渡连接为一体，另一端与铆钉滑道15过渡连接。铆钉输出轨道33的滑槽底部为弧形。

如图9所示，铆钉滑道15为上表面有滑槽的长方体，被固定在固定支架10上端；该铆钉滑道15上表面的滑槽与铆钉输出轨道33底部的弧形滑槽相同。滑槽的两侧有内螺纹的安装孔。

如图5和图6所示，固定支架10为“L”形，上端有支撑板，支撑板的上表面有与铆钉滑道15固定的连接孔；支撑板的上表面一端为台阶面，该台阶面中心处有贯通台阶面的感应开关安装孔34；矩形感应开关安装孔34的一端靠近台阶面的根部，另一端靠近台阶面的端部，并且该感应开关安装孔的中心线与位于其上方的铆钉滑道15的中心线相重合。

如图8所示，铆钉夹紧器14为矩形框体，该框体内腔的宽度略大于固定支架10支撑板的宽度，并且两者之间间隙配合；该框体内腔的长度同固定支架10的支撑板、铆钉滑道15和位于支撑板与铆钉滑道15之间的垫块的三者之和。在铆钉夹紧器14框体内表面一端的中心处有凹槽，该凹槽的位置与位于支架上表面的铆钉滑道15相适应，形成了铆钉的过槽，并且过槽的弧度小于铆钉的直径，以便于铆钉夹紧器工作时将铆钉加紧。铆钉夹紧器14的一端有内螺纹孔

固定支架10的支杆表面有螺纹孔，用于与夹紧气缸12连接；固定支架10的支杆底端有内螺纹孔，通过该内螺纹孔将支架固定在与底部4上。

如图4所示，装配时：通过振动料斗底部中心的连接孔将振动料斗与振动电机连接；铆钉输出轨道33的两端分别与振动料斗9出口处的盘道和铆钉滑道15过渡连接。固定支架10通过其底端的内螺纹孔固定在底板4上，其位置应满足铆钉滑道15与铆钉输出轨道33的连接。铆钉滑道15固定在固定支架10的支撑板上，为保持铆钉滑道15与感应开关13之间有合适的高度差，在铆钉滑道15和支撑板之间有垫块。将铆钉夹紧器14套装在固定支架10支撑板上，并使铆钉夹紧器14框体内表面一端中心处的弧形凹槽与位于支架上表面的铆钉滑道15相对应。将感应开关13安装在位于固定支架10支撑板台阶面上的感应开关安装孔34内，并通过螺母35分别从矩形通孔的上下面将感应开关13固定。感应开关13与铆钉之间的距离通过螺母35调节。夹紧气缸12通过角片11固定在固定支架10支杆的表面；夹紧气缸12的活塞杆与铆钉夹紧器14一端的内螺纹孔连接。

如图14所示，旋转机构包括抓取单元20、运动滑杆36、旋转支架21、夹紧气爪24和机械手25。

机械手25由两个外形相同、方向相反的指条组成；在夹取条的一端分别有半圆状的铆钉槽，当两个指条上的铆钉槽合在一起时，便形成了能够夹取铆钉的机械手。在两个指条的上部，分别有连接孔。

夹紧气爪24为矩形板。夹紧气爪24的表面有连接孔；侧壁上有气路通孔，该气路通孔与气路控制系统连接；夹紧气爪24的一端延伸出一对机械手25的安装板，通过该安装板，将机械手25安装在夹紧气爪24上，并通过夹紧气爪控制机械手的运动。

运动滑杆36的一端与抓取单元20连接，另一端与连接件固连。

如图15、18所示，连接件31为“U”形，用以将夹紧气爪24与运动滑杆36连接。连接件31的宽度同夹紧气爪24和运动滑杆36的宽度；连接件31两侧壁之间的距离，同运动滑杆36的厚度。

如图16所示，旋转支架21为倒置的“L”形，其上有与固定连接板22和旋转支架连接的安装孔。

装配时，将抓取单元20通过旋转支架21固定在连接板22上；运动滑杆36的一端与旋转气缸连接，另一端与机械手25连接；连接件31固定在运动滑杆上。将机械手固定在夹紧气爪24上，将夹紧气爪24固定在连接件31上。将气路控制系统通过管路与夹紧气爪24侧壁上的气路通孔连接。

图11是注入铆钉的吹钉机构示意图。吹钉机构包括盖板气缸28、盖板17、吹钉气路30、输入吹钉块18和铆钉输出管29。

“L”形盖板17的水平板上有两个铆钉过孔，该过孔的中心分别与铆钉输出管29的中心重合；盖板17的垂直板与盖板气缸28固定连接，并同盖板气缸28一同安装在输入吹钉块18上；盖板17与盖板气缸28的活塞杆连接。盖板17的与输入吹钉块18的上表面光滑配合。

输入吹钉块18为矩形体，通过角架19固定在底板上4。输入吹钉块18上有两个贯通的铆钉过孔，该过孔的位置与盖板17上的两个铆钉过孔相对应。在输入吹钉块18的下端，两根铆钉输出管29分别与两个输入吹钉块18的铆钉过孔相连接。在输入吹钉块18上部的侧面，加工有两个分别与铆钉过孔相贯通的斜孔，该斜孔形成了吹钉气路30，并通过接头与气管连接。机械手25把铆钉16送到吹钉机构3的指定孔位，位置由PLC控制器通过伺服电机32控制，盖板气缸28驱动盖板17挡住孔口，吹钉气路30将孔位中的铆钉由铆钉输出管29吹到钻铆机的指夹中，指夹感应开关得到铆钉到位信号后，通过电磁阀控制气路换向，风压卸荷。当铆轴到位后，指夹气缸把铆钉推到铆轴，完成铆钉的送钉功能。

图22所示，进给机构包括伺服电机32、线性导轨26、滑块37、和固定连接板22。

伺服电机32位于底板4一端。线性导轨26通过定位压块27固定在底板4上，并且该线性导轨的安装位置为该导轨中心与送料机构输出铆钉之间的距离，同机械手在水平位置抓取铆钉所需的距离；滑块37安装在线性导轨26上，伺服电机32通过联轴节、带轮和同步齿形带与线性导轨26联接为一体，并驱动运动滑块进行直线运动。

本实施例的驱动系统通过伺服电机24驱动联轴节带动带轮运动，并通过同步齿形带带动滑块37沿线性导轨26运动；机械手25抓取铆钉送到指定位置。旋转支架21和固定连接板22与滑块37连接，其进给运动的位置由驱动系统和反馈系统所控制。

气路控制系统5是通过PLC控制单元实现对装置的控制。

本实施例的工作过程是：振动电机发生振动，使得顶盘产生振动，铆钉在顶盘内按顺序螺旋输送，至铆钉输出轨道水平排列，无头铆钉运动到铆钉滑道前端，感应开关得到信号后，通过换向阀控制夹紧气缸12驱动铆钉夹紧器向下运动，压紧无头铆钉保证其定位，等待机械手抓取；同时振动料斗停止工作。同时，伺服电动机带动滑块37在线性导轨作直线运动，滑块37通过安装在其上的旋转支架带动抓取单元20运动；抓取单元20在送料机构中抓取铆钉16并送至吹钉机构的铆钉过孔中，通过指条实现本实施例的目的。

PLC控制器将输入信号输入给阀岛，从而带动抓取单元20在旋转支架21的轨道上运动，实现水平与垂直位置变换；位于线性导轨26一端的弹性限位块起到位缓冲作用，通过感应开关到位检测，给PLC控制器提供到位电信号。夹紧气爪24带动机械手25固定在运动滑杆36上，实现机械手25在水平位置抓钉，在垂直位置松开。旋转机构通过旋转支架21、固定连接板22与线性导轨单元26连接。两件固定连接件尺寸与线性导轨单元26上表面尺寸相同，并通过螺栓将其固定在线性导轨单元26上，用连接板将旋转支架21与固定连接件连接在一体；抓取单元20通过螺钉固定在旋转支架21的上端；抓取单元20上加工有90度的滑槽，在滑槽水平位置与垂直位置上分别安装有感应开关和弹性限位块，其位置距离可以进行调整。

Claims (7)

1.一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，其特征在于：其中

a.包括旋转机构(1)、进给机构(7)、吹钉机构(3)、气路控制系统(5)和多个送料机构(2)；送料机构(2)排列在底板(4)的一侧，并使多个送料机构的中心处于同一中心线上；进给机构(7)位于底板(4)的另一侧；吹钉机构(3)位于送料机构(2)与进给机构(7)之间；送料机构(2)与进给机构(7)之间的距离同旋转机构(1)上运动滑杆(36)的长度；

b.送料机构包括振动料斗(9)、铆钉滑道(15)、铆钉夹紧器(14)、感应开关(13)、夹紧气缸(12)和固定支架(10)；振动料斗(9)内壁上有螺旋向上的铆钉输送盘道；在振动料斗(9)出口处的铆钉输送盘道的侧边上有挡板；铆钉输出轨道(33)一端在振动料斗(9)的出口处与盘道过渡连接，另一端与铆钉滑道(15)过渡连接；铆钉滑道(15)固定在固定支架(10)上端的支撑板上，并在该支撑板上表面一端安装有感应开关(13)，并且感应开关(13)的中心线与铆钉滑道(15)的中心线相重合；在铆钉夹紧器(14)框体内表面一端的中心处有铆钉过槽；固定支架(10)的支撑板和铆钉滑道(15)位于铆钉夹紧器(14)的框体内，并使铆钉夹紧器(14)的铆钉过槽与铆钉滑道(15)相对应；夹紧气缸(12)位于支杆侧面；

c.旋转机构包括抓取单元(20)、运动滑杆(36)和机械手(25)；旋转机构通过旋转支架(21)和连接板(22)固定在线性轨道的滑块(35)上；夹紧气爪(24)通过连接件(31)固定在运动滑杆(36)上；夹紧气爪(24)的侧壁上有与气路控制系统连接的气路通孔，一端安装有机械手(25)；机械手(25)通过运动滑杆(36)与旋转气缸连接；

d.吹钉机构(3)包括盖板气缸(28)、盖板(17)、吹钉气路(30)、输入吹钉块(18)和铆钉输出管(29)；盖板(17)上有两个铆钉过孔；盖板(17)的一端与盖板气缸(28)固定连接，并同盖板气缸(28)一同安装在输入吹钉块(18)上；输入吹钉块(18)上亦有两个贯通的铆钉过孔；两根铆钉输出管(29)分别穿过底板(4)与输入吹钉块(18)的两个铆钉过孔相连接；在输入吹钉块(18)上部，有两个分别与输入吹钉块的铆钉过孔相贯通的吹钉气路(30)，并通过接头与气路连接。

2.如权利要求1所述一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，其特征在于，输入吹钉块18固定在底板上4。

3.如权利要求1所述一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，其特征在于，盖板(17)上的两个铆钉过孔的中心分别与铆钉输出管(29)的中心重合；输入吹钉块(18)上的铆钉过孔与盖板(17)上的两个铆钉过孔相对应；盖板(17)与输入吹钉块(18)的上表面光滑配合。

4.如权利要求1所述一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，其特征在于，机械手(25)由两个外形相同、方向相反的指条组成；在两个指条相配合的表面上，均有半圆状的铆钉槽，并且两个半圆状铆钉槽合在一起时，形成了能够夹取铆钉的机械手。

5.如权利要求1所述一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，其特征在于，振动料斗(9)通过其底部的连接孔与电机连接杆配合。

6.如权利要求1所述一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，其特征在于，铆钉夹紧器(14)为框体，该框体内腔的宽度略大于固定支架(10)支撑板的宽度，并且两者之间间隙配合。

7.如权利要求1所述一种钻铆机的自动送夹铆钉装置，其特征在于，将感应开关(13)安装在位于固定支架(10)支撑板台阶面上的感应开关安装孔(34)内，并通过螺母(35)分别从感应开关安装孔(34)的上下面将感应开关(13)固定；感应开关(13)与铆钉之间的距离通过螺母(35)调节。

Images