CN103791024B - 便携式应力波铆接减振顶把 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式应力波铆接减振顶把。阻尼缸的缸体与前缸盖通过顶杆支座连接，顶杆支座固接在连接板上，连接板固接在机器人法兰上，顶杆支座内设有中空套筒；顶杆两端上分别套有顶杆定位螺母、顶杆预紧弹簧，顶杆与吸收杆同轴接触；吸收杆装在缸体前端内，缸体后端内装有回撞杆，回撞杆上设有弹簧孔，弹簧孔内装有复位弹簧，复位弹簧上套有弹簧套，弹簧套顶在吸收杆上；回撞杆依次经多组弹簧阻尼部件、调整弹簧部件后与后缸盖连接，后缸盖固接在连接板上。本发明抗冲击性强；重量轻，固持方便；设计简单，调整方便；通过动量转化和缓冲降低了顶把载体刚度要求；可自动复位，保证重复定位精度；具有对顶把载体的隔振保护作用。

Description

便携式应力波铆接减振顶把

技术领域

本发明涉及机械制造装配领域的一种减振顶把，涉及一种便携式应力波铆接减振顶把。

背景技术

飞机中巨大的铆钉数量需要铆接设备具有尽量小的铆接周期、尽量大的铆接功率和尽量高的自动化水平。为克服人工气动锤铆的弊端，进而提高铆接质量，增强飞机安全可靠程度，延长飞机使用寿命，减轻人工劳动强度，降低飞机制造成本，世界航空发达国家投入巨资对飞机自动化装配技术进行研究，相继发展了便携式和固定式压铆机，应力波铆枪等先进自动化铆接设备。新兴的应力波铆接技术可以用于大直径、难成形材料铆钉、厚夹层板件的铆接，且在结构上可以实现均匀的干涉配合连接，已成为飞机装配制造中的关键技术之一。然而，目前的应力波铆接过程中，是利用刚度极好但几乎没有柔性的顶铁或其他专用工装来配合电磁铆枪或气动铆枪完成铆接或其他紧固件安装，并不具备足够的数字化、柔性化等现代化装配特性。另一方面，工业机器人已大量应用于航空制造的众多领域，但受限于机器人的弱刚度特性，都集中于轻加工方面。铆接冲击导致机器人的振动甚至损坏，使得铆接设备尤其是大功率铆接设备与机器人系统的集成成为铆接柔性化的一个瓶颈，一度限制了机器人系统在铆接装配或紧固件安装等范围内的推广和应用。因此，设计一种能够用于大功率应力波铆接中与机器人集成的铆接顶把对于飞机应力波铆接装配或干涉紧固件安装具有重大意义。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种便携式应力波铆接减振顶把。

本发明采用的技术效果是：

本发明包括缸体、顶杆、前缸盖、吸收杆、回撞杆、后缸盖、顶杆支座和连接板；阻尼缸的缸体前端与前缸盖之间通过顶杆支座连接，顶杆支座侧面固定连接在连接板上，连接板固定连接在机器人法兰上，顶杆支座内设有中空套筒；顶杆穿过前缸盖，顶杆穿入前缸盖的一端上套有用于限位的顶杆定位螺母，顶杆位于前缸盖外的一端上套有顶杆预紧弹簧，顶杆穿入前缸盖的一端与吸收杆一端同轴接触；吸收杆另一端装在缸体前端内，缸体后端内装有回撞杆，回撞杆朝向吸收杆的一端设有弹簧孔，弹簧孔内装有复位弹簧，复位弹簧上套有弹簧套，弹簧套顶在吸收杆另一端上；回撞杆远离吸收杆的一端依次经多组弹簧阻尼部件、调整弹簧部件后与后缸盖连接，后缸盖固定连接在连接板上。

所述的弹簧阻尼部件包括环形弹簧组和撞击筒，撞击筒呈“工”字形结构，撞击筒两端设有对称的空槽，环形弹簧组装在撞击筒一端的空槽内，两个相邻的弹簧阻尼部件之间通过环形弹簧组和撞击筒相互安装连接。

所述的环形弹簧组由三个内环的环形弹簧和四个外环的环形弹簧相互嵌套串联而成。

所述的调整弹簧部件包括调整圆盘和调整弹簧组，调整弹簧组由一个内环的环形弹簧和两个外环的环形弹簧相互嵌套串联而成，调整弹簧组连接在调整圆盘外侧。

所述的多组弹簧阻尼部件为至少3组弹簧阻尼部件。

所述的环形弹簧组的原始长度大于撞击筒一端空槽深度的两倍。

所述的弹簧套与吸收杆连接的一端为圆锥形。

本发明的有益效果是：

1）抗冲击性强，在大功率铆接应力波冲击下，顶杆只有轻微振动或无振动，可以稳定顶牢铆钉钉头，保证铆接质量；

2）重量轻，固持方便，可以与串联6R工业机器人集成应用于飞机开敞板件或组件的应力波铆接装配或干涉紧固件安装；

3）通过动量转化和缓冲，将一部分动能由摩擦和撞击转化为热量从而耗散，延长顶把载体如机器人的受载时间，降低了受载幅值，也即削弱了受载功率，进而降低了顶把载体刚度要求；

4）设计简单，调整方便，通过改变吸收杆长度、数量以及弹簧刚度，可以使顶把适应不同波长、不同频率的应力波铆接；

5）受大功率应力波冲击后，可以自动复位，保证重复定位精度，有利于铆接装配或干涉紧固件安装的连续性；

6）具有对顶把载体的隔振保护作用，使顶把载体不直接承受应力波冲击；

7）在顶牢铆钉钉头的过程中，套在顶杆上的复位弹簧可以起到缓冲作用，不至于在顶牢铆钉钉头时与钉头周围的工件碰撞乃至划伤工件。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

图中：1、顶杆，2、前缸盖，3、顶杆定位螺母，4、吸收杆，5、弹簧套，6、回撞杆，7、缸体，8、后缸盖，9、顶杆预紧弹簧，10、顶杆支座，11、连接板，12、复位弹簧，13、环形弹簧，14、撞击筒，15、机器人法兰，16、调整圆盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示，本发明包括缸体7、顶杆1、前缸盖2、吸收杆4、回撞杆6、后缸盖8、顶杆支座10和连接板11；阻尼缸的缸体7前端与前缸盖2之间通过顶杆支座10连接，阻尼缸的缸体7后端经后缸盖8固定连接在连接板11上，顶杆支座10侧面固定连接在连接板11上，连接板11固定连接在机器人法兰15上，顶杆支座10内设有中空套筒；顶杆1穿过前缸盖2，顶杆1穿入前缸盖2的一端上套有用于限位的顶杆定位螺母3，位于前缸盖2外的顶杆1上套有顶杆预紧弹簧9，顶杆1位于前缸盖2外的一端顶在飞机的紧固件上，顶杆1穿入前缸盖2的一端与吸收杆4一端同轴接触；吸收杆4另一端装在缸体7前端导筒内，缸体7后端导筒内装有回撞杆6，回撞杆6朝向吸收杆4的一端设有弹簧孔，弹簧孔内装有复位弹簧12，复位弹簧12上套有弹簧套5，弹簧套5顶在吸收杆4另一端上；回撞杆6远离吸收杆4的一端依次经多组弹簧阻尼部件、调整弹簧部件后与后缸盖8连接，后缸盖8固定连接在连接板11上。

弹簧阻尼部件包括环形弹簧组和撞击筒14，撞击筒14剖面呈“工”字形结构，撞击筒14两端设有对称的空槽，环形弹簧组装在撞击筒14一端的空槽内，两个相邻的弹簧阻尼部件之间通过环形弹簧组和撞击筒14相互安装连接。

环形弹簧组由三个内环的环形弹簧13和四个外环的环形弹簧13相互嵌套串联而成。

调整弹簧部件包括调整圆盘16和调整弹簧组，调整弹簧组由一个内环的环形弹簧13和两个外环的环形弹簧13相互嵌套串联而成，调整弹簧组连接在调整圆盘16外侧。

多组弹簧阻尼部件为至少3组弹簧阻尼部件。

弹簧套5与吸收杆4连接的一端为圆锥形，该形状使得弹簧套5与吸收杆4接触部分不影响压缩应力波反射形成拉伸应力波。

环形弹簧组的原始长度大于撞击筒一端空槽深度的两倍，在没有受到冲击时，环形弹簧组使得撞击筒14之间存在间隙，受到冲击后，环形弹簧组变形缩短，前后不同的撞击筒14会产生碰撞；通过环形弹簧组的变形存贮使回撞杆6复位的能量，通过撞击筒14的碰撞可以耗散吸收杆4撞击回撞杆6的能量。

两个相邻的弹簧阻尼部件之间通过下一个弹簧阻尼部件的环形弹簧组安装到上一个弹簧阻尼部件的撞击筒14一端空槽内进行连接；回撞杆6远离吸收杆4的一端设有用于安装环形弹簧组的弹簧组件槽，与回撞杆6连接的弹簧阻尼部件的环形弹簧组安装在回撞杆6的弹簧组件槽内。最后与后缸盖8连接的调整弹簧组中的调整圆盘16装在弹簧阻尼部件的撞击筒14空槽内，调整圆盘16经调整弹簧组连接到后缸盖8上。

本发明的顶杆是用来配合铆枪顶牢铆钉钉头，顶杆可以在顶杆支座的套筒内小范围移动，顶杆预紧弹簧处于始终处于压缩状态，配合顶杆定位螺母限制顶杆位置。吸收杆在其复位弹簧和弹簧套的作用下与顶杆贴合，主要用于带走受冲击的顶杆中的动量，其原理是铆接压缩应力波通过顶杆透射到吸收杆并在吸收杆末端反射形成拉伸应力波，拉伸应力波往回传播到吸收杆与顶杆的贴合面时，顶杆不动，吸收杆脱离向后运动撞击回撞杆，并在吸收杆复位弹簧和弹簧套的作用下复位。回撞杆受到撞击后的能量则由后面的弹簧变形和撞击筒之间的撞击储存和耗散。连接板将阻尼缸、导筒和顶杆支座连为一体，并可与机器人法兰联接，作为机器人末端执行器使用。

本发明的具体实施工作过程：

顶杆1在受到外力作用时可以沿轴向压缩顶杆预紧弹簧9并在前盖中心孔内向后移动；顶杆1和吸收杆4为工具钢材料，顶杆、吸收杆可以在缸体内导筒部分沿轴向滑动；并且吸收杆4与回撞杆6之间存在间隙。

如附图1所示，铆接的冲击压缩应力波通过铆钉或其他紧固件传播到顶杆，再由顶杆透射到吸收杆，之后在吸收杆自由端反射为拉伸应力波，当拉伸的应力波往回传播到吸收杆和顶杆的界面处，其作用瞬时超过吸收杆受到其复位弹簧的顶紧力，吸收杆会带着陷入其中的动量，脱离顶杆在导筒内滑动并撞击回撞杆，而顶杆保持不动或有轻微振动。回撞杆被吸收杆撞击后，会压缩环形弹簧组，环形弹簧组的变形缩短使得相邻的撞击筒碰撞。吸收杆撞击回撞杆的动能因为环形弹簧组变形和撞击筒碰撞两方面的作用而得到转化和耗散。最终，回撞杆在环形弹簧组作用下恢复其位置，而吸收杆则吸收杆复位弹簧的作用恢复与顶杆贴合。顶杆的位置由顶杆预紧弹簧和定位螺母限定。顶杆位置的精确限定便于设备数字化的实现。连接板将顶杆支座和阻尼缸连为一体。整个装置可以通过机器人法兰固联于机器人末端。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种便携式应力波铆接减振顶把，其特征在于：包括缸体(7)、顶杆(1)、前缸盖(2)、吸收杆(4)、回撞杆(6)、后缸盖(8)、顶杆支座(10)和连接板(11)；阻尼缸的缸体(7)前端与前缸盖(2)之间通过顶杆支座(10)连接，顶杆支座(10)侧面固定连接在连接板(11)上，连接板(11)固定连接在机器人法兰(15)上，顶杆支座(10)内设有中空套筒；顶杆(1)穿过前缸盖(2)，顶杆(1)穿入前缸盖(2)的一端上套有用于限位的顶杆定位螺母(3)，顶杆(1)位于前缸盖(2)外的一端上套有顶杆预紧弹簧(9)，顶杆(1)穿入前缸盖(2)的一端与吸收杆(4)一端同轴接触；吸收杆(4)另一端装在缸体(7)前端内，缸体(7)后端内装有回撞杆(6)，回撞杆(6)朝向吸收杆(4)的一端设有弹簧孔，弹簧孔内装有复位弹簧(12)，复位弹簧(12)上套有弹簧套(5)，弹簧套(5)顶在吸收杆(4)另一端上；回撞杆(6)远离吸收杆(4)的一端依次经多组弹簧阻尼部件、调整弹簧部件后与后缸盖(8)连接，后缸盖(8)固定连接在连接板(11)上。

2.根据权利要求1所述的一种便携式应力波铆接减振顶把，其特征在于：所述的弹簧阻尼部件包括环形弹簧组和撞击筒(14)，撞击筒(14)呈“工”字形结构，撞击筒(14)两端设有对称的空槽，环形弹簧组装在撞击筒(14)一端的空槽内，两个相邻的弹簧阻尼部件之间通过环形弹簧组和撞击筒(14)相互安装连接。

3.根据权利要求2所述的一种便携式应力波铆接减振顶把，其特征在于：所述的环形弹簧组由三个内环的环形弹簧(13)和四个外环的环形弹簧(13)相互嵌套串联而成。

4.根据权利要求1所述的一种便携式应力波铆接减振顶把，其特征在于：所述的调整弹簧部件包括调整圆盘(16)和调整弹簧组，调整弹簧组由一个内环的环形弹簧(13)和两个外环的环形弹簧(13)相互嵌套串联而成，调整弹簧组连接在调整圆盘(16)外侧。

5.根据权利要求1所述的一种便携式应力波铆接减振顶把，其特征在于：所述的多组弹簧阻尼部件为至少3组弹簧阻尼部件。

6.根据权利要求2所述的一种便携式应力波铆接减振顶把，其特征在于：所述的环形弹簧组的原始长度大于撞击筒一端空槽深度的两倍。

7.根据权利要求1所述的一种便携式应力波铆接减振顶把，其特征在于：所述的弹簧套(5)与吸收杆(4)连接的一端为圆锥形。