CN103978143B - 一种智能铆接机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能铆接机，主要包括：升降部件、主轴部件、床身部件、旋铆装置、检测装置、夹具装置、防护罩、废品收集装置、电气柜、稀油和油脂润滑装置、系列传感器、操作终端箱；本发明所述的铆接机相比于传统的铆接机，引进了全面控制及系统的概念，极大地提高了控制精度和加强了其辅助控制功能，包括位置检测、工件测量、铆接压力测量、加工数量统计、质量数理统计分析、故障诊断和报警等。

Description

一种智能铆接机

技术领域

本发明属于汽车轮廓轴承铆接加工领域，具体涉及一种智能铆接机。

背景技术

在对汽车轮廓轴承铆接加工时，过去常采液压油缸加死挡铁的方式控制工件尺寸，主要缺点一是微调（0.01mm）不方便，二是对毛坯的精度要求较高，否则会出现残次品，三是自动化程度低，没有智能自动调整功能，更没有质量管理功能。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种微调方便、精度高、自动化程度高的智能铆接机。

本发明所采用的技术方案是：一种智能铆接机，其特征在于：包括升降部件、主轴部件、床身部件、旋铆装置、检测装置、夹具装置、伺服正负限位装置、触摸屏操作箱、防护罩、废品收集装置、电气柜、电动润脂泵、气动注脂泵、电动润滑泵、气动电磁阀组、气动二联件、安全光栅和位移光栅尺；

所述的升降部件设置有主轴座滑台，所述主轴部件定位安装在所述的升降部件的主轴座滑台上；

所述的床身部件设置有立柱和床身底座，所述的升降部件安装在所述的床身部件的立柱上；

所述的旋铆装置安装在主轴部件的主轴端部；

所述的夹具装置安装在床身部件的床身底座上，与所述的旋铆装置位于同一垂直轴线上；

所述的检测装置安装在床身部件的床身底座上，位于所述的旋铆装置和夹具装置之间,可以前后上下伸缩；

所述的废品收集装置安装在床身部件的床身底座的侧面；

所述的伺服正负限位装置安装在床身部件的立柱一侧；

所述的触摸屏操作箱安装在床身部件的立柱一侧，通过导线与所述的电气柜连接、组成所述的铆接机的控制系统，用于操作控制所述的铆接机的所有动作；

所述的防护罩安装在床身部件的床身底座上，罩住工作区、立柱及其安装在立柱上的所有部件；

所述的电气柜安装在床身部件背后，用于处理所述的触摸屏操作箱的所有输入数据和设置在所述的铆接机上的所有传感器数据，智能控制所述的铆接机的所有动作，向所述的触摸屏操作箱中设置的触摸屏输出诸如文字、数据、图表类信息；

所述的电动润脂泵安装在床身部件的床身底座一侧，用于定期给旋铆装置内部设置的轴承加注润滑油脂；

所述的气动注脂泵安装在床身部件的立柱一侧，用于给待加工工件加工表面注油脂，以减少旋铆头的磨损和提高铆接面的表面质量；

所述的电动润滑泵安装在床身部件的立柱一侧，用于定期给升降部件内部设置的直线导轨和滚珠丝杠加注润滑油；

所述的气动电磁阀组安装在床身部件的床身底座一侧，通过导线与所述的电气柜连接，通过气管与气动二联件（16）相连，用于控制检测装置内设置的无杆气缸前进和后退，控制检测装置内设置的升降气缸升降，用于控制注脂泵的气动开关；

所述的气动二联件安装在床身部件的床身底座一侧，与外部气源相接，是气动电磁阀组的高压气体入口，用于过滤空气中的水分，调节气压的大小，然后提供给气动电磁阀组；

所述的安全光栅安装在防护罩的前左右门框上，通过导线与所述的电气柜连接，用于当铆接机处于自动加工状态时，诸如人的手指、身体类异物闯入加工区后，触发报警，并使铆接机进入紧急停止状态，以保证人身安全和铆接机的安全；

所述的位移光栅尺安装在床身部件的立柱一侧，通过导线与所述的电气柜连接，用于实时检测伺服位移数据反馈给控制系统，并与伺服位移数据进行比对，发现超出误差允许范围就发出报警，说明进给传动链有松动现象或故障现象，提示工作人员检测铆接机的进给传动链，同时在精加工时选择位移光栅尺数据作为全闭环控制加工工件尺寸。

作为优选，所述的升降部件包括直角行星减速机、第一平键、减速机座、圆锥滚子轴承、上轴承座、调心推力滚子轴承、滚珠丝杠、主轴座滑台、丝杠防护套、单列向心球轴承、下轴承座、伺服电机、大平键、直线导轨滑块和直线导轨；所述的伺服电机通过直角行星减速机、第一平键与滚珠丝杠连接，所述的减速机座安装在上轴承座上端面，上轴承座和大平键安装在床身部件的立柱上，其中大平键起到定位和承受升降部件受到的巨大的轴向力的作用；所述的圆锥滚子轴承、调心推力滚子轴承分别设置在上轴承座与滚珠丝杠上下连接处，所述的滚珠丝杠的螺母安装在主轴座滑台的右侧孔中，所述的滚珠丝杠下端通过单列向心球轴承与所述的下轴承座连接，所述的滚珠丝杠外表面套设有丝杠防护套，所述的主轴座滑台安装在直线导轨滑块上，直线导轨滑块安装在直线导轨上，构成平面移动副，直线导轨安装在床身部件的立柱上。

作为优选，所述的主轴部件包括主轴电机、主轴电机支座、联轴器、圆螺母、垫片、小深沟球轴承、隔套、小平面推力球轴承、主轴、大推力球轴承、大深沟球轴承和轴承端盖；所述的升降部件的滚珠丝杠的螺母装在主轴座滑台的右侧孔中；所述的主轴电机支座通过螺钉安装在主轴座滑台的上侧面，支撑着主轴电机，主轴电机通过联轴器与主轴相连，将旋转力矩传递给主轴；为保证主轴的回转刚度和精度，主轴通过小深沟球轴承、小平面推力球轴承、大推力球轴承、大深沟球轴承及其垫片、隔套、轴承端盖装在主轴座滑台的左侧孔中；所述的旋铆装置安装在主轴的端部。

作为优选，所述的床身部件包括立柱、两块加强连接块、高强度螺栓螺母、检测装置底座、床身底座、防护罩后支座和防护罩前支座；所述的触摸屏操作箱通过吊臂安装在立柱的一侧，高度符合人机工程学原理；所述的立柱通过高强度螺栓螺母与床身底座相连，两块加强连接块左右对称地固定安装在立柱和床身底座的连接处，增加其强度和刚度；所述的检测装置底座固定安装在床身底座上；所述的防护罩前支座和防护罩后支座各两个，分别装在床身底座的前后两侧，用于对所述的防护罩起固定作用。

作为优选，所述的立柱前安装面，采用了大平面结构，提高工艺性便于磨削。

作为优选，所述的旋铆装置包括旋铆装置连接座、第二平键、上端向心球轴承、平面推力球轴承、下端向心球轴承、轴承端盖、铆头、倾斜芯轴、旋铆装置本体和润滑油嘴；所述的旋铆装置通过旋铆装置连接座用螺钉与主轴部件的主轴端部相连；所述的旋铆装置本体是上端向心球轴承、平面推力球轴承、下端向心球轴承及倾斜芯轴的支撑体，它既随主轴部件的主轴一起转动，同时还绕倾斜芯轴摆动，它是两个回转运动的合成，其中倾斜芯轴安装在旋铆装置本体中；所述的旋铆装置本体通过第二平键定位与旋铆装置连接座相连，从而保证倾斜轴的倾斜角，第二平键也传递扭矩；所述的上端向心球轴承、平面推力球轴承、下端向心球轴承从上向下顺序安装在倾斜芯轴上后，装入旋铆装置本体；上端向心球轴承、下端向心球轴承用于保证倾斜芯轴回转精度，同时承受径向力和力矩，平面推力球轴承用于承受轴向力；所述的轴承端盖用轴肩挡圈安装在旋铆装置本体的端口孔槽中，通过配磨控制倾斜芯轴的轴向窜动量小于0.1mm；所述的铆头为铆接模具，通过螺钉安装在倾斜芯轴的端部；所述的润滑油嘴安装在旋铆装置本体上，用于定期给上端向心球轴承、平面推力球轴承和下端向心球轴承注入油脂进行润滑，以减小摩擦力和减小磨损。

作为优选，所述的倾斜芯轴的倾斜角度≤5°。

作为优选，所述的检测装置包括检测升降臂、检测块、注脂头、直线导轨滑块、直线导轨、无杆气缸、测量装置底座、升降气缸、调节螺钉、高度计、检测装置支架、升降气缸安装支座和锁紧螺钉；所述的无杆气缸安装在测量装置底座上，测量装置底座安装在床身部件的底座上；所述的检测装置支架安装在无杆气缸滑台上；所述的直线导轨、升降气缸安装支座和高度计固定安装在检测装置支架上，直线导轨滑块安装在直线导轨上，可以沿直线导轨上下滑动；所述的检测升降臂通过调节螺钉安装在直线导轨滑块上，并与升降气缸的活塞杆相连，在活塞杆的驱动下，沿直线导轨做升降运动；所述的调节螺钉根据升降气缸安装支座的位置不同进行调节其伸出长度，以保证检测升降臂降到底时，既要能压到高度计的测量杆，又不能压到底，以保证对工件进行正常检测；所述的检测块、注脂头分别安装在检测升降臂上；所述的升降气缸通过锁紧螺钉安装在升降气缸安装支座上，可根据工件高度的不同，松开锁紧螺钉，随升降气缸安装支座做上下位置调整，调整到合理的位置后将锁紧螺钉拧紧，旋转其螺母进一步锁紧，以防止松动。

作为优选，所述的夹具装置包括轮毂轴承工件、夹具、夹具体、压力传感器、夹具体上底板、夹具体下底板、光电检测开关、夹具编码凸台和识别接近开关组；所述的夹具体下底板安装在床身部件的床身底座上，夹具体上底板安装在夹具体下底板上，压力传感器安装在夹具体上底板上、通过导线与所述的电气柜连接，夹具体装在压力传感器上，夹具装在夹具体上，轮毂轴承工件装在夹具上，光电检测开关的支柱固定安装在夹具体下底板上，夹具编码凸台安装在夹具上，识别接近开关组装在夹具体上，通过导线与所述的电气柜连接。

作为优选，所述的触摸屏操作箱设置有彩色触摸屏、系列按钮、信号灯和温控器，顶面装有红黄绿三色信号灯和警报器；触摸屏既可以输入参数、输入开关量，还可以显示诸如文字、数据及其图表类信息，按钮主要包括诸如上电、手动与自动、回零、复位、高速与低速、步进调整、主轴上升、主轴下降、启动、停止、蜂鸣器停止、急停类按钮，它们用于各种操作；信号灯和和警报器，用于显示设备的运行状况，绿色表示正常，黄色和鸣警报器提醒回零操作，红色和警报器表示设备已出故障，需要将检查故障监控画面。

作为优选，所述的电气柜主要包括PLC主模块、输入输出扩展模块、高速计数模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块，伺服电机放大器、变频器、开关电源、直流继电器、交流接触器、保险丝及其安装座、漏电开关、电抗器、电阻、变压器、屏蔽线、接线端子和线槽；它们和设置的诸如各种传感器、触摸屏操作箱、伺服电机类执行元件构成一个完整的控制系统，在控制程序的控制下，按照触摸屏操作箱输入的诸如开关量信号、数字信号类控制信号智能地控制着铆接机的各种动作，输出各种信息到触摸屏操作箱中设置的触摸屏上，同时智能地监控着铆接机的安全。

作为优选，所述的废品收集装置包括废品工件、滑槽、上盖、翻盖、前支撑脚、后支撑脚、反射板和光电开关；所述的废品收集装置通过前支撑脚、后支撑脚安装在床身部件的一侧；所述的滑槽、上盖和翻盖顺序组装在一起构成废品收集箱，所述的废品工件通过滑槽滑入所述的废品收集箱内；所述的反射板、光电开关分别对称安装在所述的滑槽两边，当所述的废品工件经过反射板、光电开关的射线时，光电开关得到信号传给控制系统，表示废品工件已入废品收集箱，翻开翻盖即可取走废品工件。

作为优选，所述的伺服正负限位装置由三个接近开关、一个安装在床身部件的立柱右侧的角钢及安装在升降部件的主轴座滑台上的感应块组成；其中上端接近开关为升降部件的正向限位开关，下端接近开关为升降部件的负向限位开关，中间接近开关为升降部件设置的伺服电机的回零减速开关。

本发明的智能铆接机相比于传统的铆接机，引进了全面控制及系统的概念，极大地提高了控制精度和加强了其辅助控制功能，包括位置检测、工件测量、铆接压力测量、加工数量统计、质量数理统计分析、故障诊断和报警等。

附图说明

图1-1：本发明实施例的左视图；

图1-2：本发明实施例的右视局部视图；

图1-3：本发明实施例的正视图；

图1-4：本发明实施例的俯视图；

图2：本发明实施例的升降部件结构图；

图3-1：本发明实施例的主轴部件正视图；

图3-2：本发明实施例的主轴部件剖视图；

图4-1：本发明实施例的床身部件左视图；

图4-2：本发明实施例的床身部件正视图；

图4-3：本发明实施例的床身部件俯视图；

图5-1：本发明实施例的旋铆装置正视图；

图5-2：本发明实施例的旋铆装置俯视图；

图6-1：本发明实施例的检测装置正视图；

图6-2：本发明实施例的检测装置俯视图；

图7-1：本发明实施例的夹具装置正视图；

图7-2：本发明实施例的夹具装置左视图；

图7-3：本发明实施例的夹具装置俯视图；

图8-1：本发明实施例的废品收集装置的右视图；

图8-2：本发明实施例的废品收集装置正视图；

图8-3：本发明实施例的废品收集装置俯视图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1-1、图1-2、图1-3和图1-4，本发明所采用的技术方案是：一种智能铆接机，包括升降部件1、主轴部件2、床身部件3、旋铆装置4、检测装置5、夹具装置6、伺服正负限位装置7、触摸屏操作箱8、防护罩9、废品收集装置10、电气柜11、电动润脂泵12、气动注脂泵13、电动润滑泵14、气动电磁阀组15、气动二联件16、安全光栅17和位移光栅尺18；升降部件1设置有主轴座滑台26，所述主轴部件2定位安装在升降部件1的主轴座滑台26上；床身部件3设置有立柱56和床身底座60，升降部件1安装在床身部件3的立柱56上；旋铆装置4安装在主轴部件2的主轴端部；夹具装置6安装在床身部件3的床身底座60上，与旋铆装置4位于同一垂直轴线上；检测装置5安装在床身部件3的床身底座60上，位于旋铆装置4和夹具装置6之间,可以前后上下伸缩；废品收集装置10安装在床身部件3的床身底座60的侧面；伺服正负限位装置7安装在床身部件3的立柱56一侧；触摸屏操作箱8安装在床身部件3的立柱56一侧，通过导线与电气柜11连接、组成铆接机的控制系统，用于操作控制铆接机的所有动作；防护罩9安装在床身部件3的床身底座60上，罩住工作区、立柱56及其安装在立柱56上的所有部件；电气柜11安装在床身部件3背后，用于处理触摸屏操作箱8的所有输入数据和设置在铆接机上的所有传感器数据，智能控制铆接机的所有动作，向触摸屏操作箱8中设置的触摸屏输出诸如文字、数据、图表类信息；电动润脂泵12安装在床身部件3的床身底座60一侧，用于定期给旋铆装置4内部设置的轴承加注润滑油脂；气动注脂泵13安装在床身部件3的立柱56一侧，用于给待加工工件加工表面注油脂，以减少旋铆头的磨损和提高铆接面的表面质量；电动润滑泵14安装在床身部件3的立柱56一侧，用于定期给升降部件1内部设置的直线导轨和滚珠丝杠加注润滑油；气动电磁阀组15安装在床身部件3的床身底座60一侧，通过导线与电气柜11连接，通过气管与气动二联件（16）相连，用于控制检测装置5内设置的无杆气缸39前进和后退，控制检测装置5内设置的升降气缸41升降，用于控制注脂泵13的气动开关；气动二联件16安装在床身部件3的床身底座60一侧，与外部气源相接，是气动电磁阀组15的高压气体入口，用于过滤空气中的水分，调节气压的大小，然后提供给气动电磁阀组15；安全光栅17安装在防护罩9的前左右门框上，通过导线与电气柜11连接，用于当铆接机处于自动加工状态时，诸如人的手指、身体类异物闯入加工区后，触发报警，并使铆接机进入紧急停止状态，以保证人身安全和铆接机的安全；位移光栅尺18安装在床身部件3的立柱56一侧，通过导线与电气柜11连接，用于实时检测伺服位移数据反馈给控制系统，并与伺服位移数据进行比对，发现超出误差允许范围就发出报警，说明进给传动链有松动现象或故障现象，提示工作人员检测铆接机的进给传动链，同时在精加工时选择位移光栅尺数据作为全闭环控制加工工件尺寸。

本实施例的触摸屏操作箱8设置有彩色触摸屏、系列按钮、信号灯和温控器，顶面装有红黄绿三色信号灯和警报器；触摸屏既可以输入参数、输入开关量，还可以显示诸如文字、数据及其图表类信息，按钮主要包括诸如上电、手动与自动、回零、复位、高速与低速、步进调整、主轴上升、主轴下降、启动、停止、蜂鸣器停止、急停类按钮，它们用于各种操作；信号灯和和警报器，用于显示设备的运行状况，绿色表示正常，黄色和鸣警报器提醒回零操作，红色和警报器表示设备已出故障，需要将检查故障监控画面。

本实施例的电气柜11主要包括PLC主模块、输入输出扩展模块、高速计数模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块，伺服电机放大器、变频器、开关电源、直流继电器、交流接触器、保险丝及其安装座、漏电开关、电抗器、电阻、变压器、屏蔽线、接线端子和线槽；它们和设置的诸如各种传感器、触摸屏操作箱8、升降部件2中设置的伺服电机类执行元件构成一个完整的控制系统，在控制程序的控制下，按照触摸屏操作箱输入的诸如开关量信号、数字信号类控制信号智能地控制着铆接机的各种动作，输出各种信息到触摸屏操作箱8中设置的触摸屏上，同时智能地监控着铆接机的安全。

请见图2，本实施例的升降部件1包括直角行星减速机19、第一平键20、减速机座21、圆锥滚子轴承22、上轴承座23、调心推力滚子轴承24、滚珠丝杠25、主轴座滑台26、丝杠防护套27、单列向心球轴承28、下轴承座29、伺服电机30、大平键31、直线导轨滑块32和直线导轨33；伺服电机30通过直角行星减速机19、第一平键20与滚珠丝杠25连接，减速机座21安装在上轴承座23上端面，上轴承座23和大平键31安装在床身部件3的立柱56上，其中大平键31起到定位和承受升降部件1受到的巨大的轴向力的作用；圆锥滚子轴承22、调心推力滚子轴承24分别设置在上轴承座23与滚珠丝杠25上下连接处，滚珠丝杠25的螺母安装在主轴座滑台26的右侧孔中，滚珠丝杠25下端通过单列向心球轴承28与下轴承座29连接，滚珠丝杠25外表面套设有丝杠防护套27，主轴座滑台26安装在直线导轨滑块32上，直线导轨滑块32安装在直线导轨33上，构成平面移动副，直线导轨33安装在床身部件3的立柱56上。

本实施例的升降位移、升降速度由控制系统和伺服电机30控制，伺服电机30的动力经过直角行星减速机19放大力矩，由第一平键20传递给滚珠丝杠25，进一步放大力矩并将回转运动转化成直线运动，旋转力矩变成巨大的压力，经旋铆装置4的铆头作用在工件上，在主轴部件2的驱动下边旋转边下降使得轮毂轴承工件内套发生塑性变形，从而将轮毂轴承45铆接成一个整体形成轮毂轴承总成成品。巨大的轴向力由圆柱滚子轴承22和调心推力滚子轴承24承担，经上轴承座23和大平键31传递给床身部件2的立柱。巨大的翻转力矩由旋铆装置4经主轴座滑台传递给滚柱式直线导轨滑块32和直线导轨33，最终传递给床身部件2的立柱。滚珠丝杠25由丝杠防护套保护，防止灰尘的侵蚀。

请见图3-1和图3-2，本实施例的主轴部件2包括主轴电机81、主轴电机支座82、联轴器83、圆螺母84、垫片85、小深沟球轴承86、隔套87、小平面推力球轴承88、主轴89、大推力球轴承90、大深沟球轴承91和轴承端盖92；升降部件1的滚珠丝杠25的螺母装在主轴座滑台26的右侧孔中；主轴电机支座82通过螺钉安装在主轴座滑台26的上侧面，支撑着主轴电机81，主轴电机81通过联轴器83与主轴89相连，将旋转力矩传递给主轴89；为保证主轴89的回转刚度和精度，主轴89通过小深沟球轴承86、小平面推力球轴承88、大推力球轴承90、大深沟球轴承91及其垫片85、隔套87、轴承端盖92装在主轴座滑台26的左侧孔中；旋铆装置4安装在主轴89的端部。

请见图4-1、4-2和图4-3，本实施例的床身部件3包括立柱56、两块加强连接块57、高强度螺栓螺母58、检测装置底座59、床身底座60、防护罩后支座61和防护罩前支座62；触摸屏操作箱8通过吊臂安装在立柱56的一侧，高度符合人机工程学原理；立柱56通过高强度螺栓螺母58与床身底座60相连，两块加强连接块57左右对称地固定安装在立柱56和床身底座60的连接处，增加其强度和刚度；检测装置底座59固定安装在床身底座60上；防护罩前支座62和防护罩后支座61各两个，分别装在床身底座60的前后两侧，用于对防护罩9起固定作用；立柱56前安装面，采用了大平面结构，提高工艺性便于磨削。

请见图5-1和图5-2，本实施例的旋铆装置4包括旋铆装置连接座63、第二平键64、上端向心球轴承65、平面推力球轴承66、下端向心球轴承67、轴承端盖68、铆头69、倾斜芯轴70、旋铆装置本体71和润滑油嘴72；旋铆装置4通过旋铆装置连接座63用螺钉与主轴部件2的主轴端部相连；旋铆装置本体71是上端向心球轴承65、平面推力球轴承66、下端向心球轴承67及倾斜芯轴70的支撑体，它既随主轴部件2的主轴一起转动，同时还绕倾斜芯轴70摆动，它是两个回转运动的合成，其中倾斜芯轴70安装在旋铆装置本体71中；旋铆装置本体71通过第二平键64定位与旋铆装置连接座63相连，从而保证倾斜轴的倾斜角，第二平键64也传递扭矩；上端向心球轴承65、平面推力球轴承66、下端向心球轴承67从上向下顺序安装在倾斜芯轴70上后，装入旋铆装置本体71；上端向心球轴承65、下端向心球轴承67用于保证倾斜芯轴70回转精度，同时承受径向力和力矩，平面推力球轴承66用于承受轴向力；轴承端盖68用轴肩挡圈安装在旋铆装置本体71的端口孔槽中，通过配磨控制倾斜芯轴70的轴向窜动量小于0.1mm；铆头69为铆接模具，通过螺钉安装在倾斜芯轴70的端部；润滑油嘴72安装在旋铆装置本体71上，用于定期给上端向心球轴承65、平面推力球轴承66和下端向心球轴承67注入油脂进行润滑，以减小摩擦力和减小磨损。倾斜芯轴70的倾斜角度≤5°。它的原理是摆研，其运动合成是铆头既要绕着主轴旋转，同时绕倾斜轴旋转，如同地球既绕着太阳转，也自转一样。

请见图6-1和图6-2，本实施例的检测装置5包括检测升降臂34、检测块35、注脂头36、直线导轨滑块37、直线导轨38、无杆气缸39、测量装置底座40、升降气缸41、调节螺钉42、高度计43、检测装置支架44、升降气缸安装支座45和锁紧螺钉46；无杆气缸39安装在测量装置底座40上，测量装置底座40安装在床身部件3的底座上；检测装置支架44安装在无杆气缸39滑台上；直线导轨38、升降气缸安装支座45和高度计43固定安装在检测装置支架44上，直线导轨滑块37安装在直线导轨38上，可以沿直线导轨38上下滑动；检测升降臂34通过调节螺钉42安装在直线导轨滑块37上，并与升降气缸41的活塞杆相连，在活塞杆的驱动下，沿直线导轨38做升降运动；调节螺钉42根据升降气缸安装支座45的位置不同进行调节其伸出长度，以保证检测升降臂34降到底时，既要能压到高度计43的测量杆，又不能压到底，以保证对工件进行正常检测；检测块35、注脂头36分别安装在检测升降臂34上；升降气缸41通过锁紧螺钉46安装在升降气缸安装支座45上，可根据工件高度的不同，松开锁紧螺钉46，随升降气缸安装支座45做上下位置调整，调整到合理的位置后将锁紧螺钉46拧紧，旋转其螺母进一步锁紧，以防止松动。

本实施例的注脂动作原理是升降气缸41驱动检测升降臂沿直线导轨向下运动，带动检测块35、注脂头36、调节螺钉42一起向下运动，当检测块35撞上未加工的轮毂轴承工件端部停止，注脂头36可以待加工区注脂以便旋铆加工时润滑，然后返回至顶部；

本实施例的测量动作原理是升降气缸41驱动检测升降臂沿直线导轨向下运动，带动检测块35、注脂头36、调节螺钉42一起向下运动，当检测块35撞上已加工的轮毂轴承工件端部停止，同时调节螺钉42压缩高度计向控制系统发出位移脉冲信号，控制系统根据所得数据进行运算处理得出工件的实际高度，然后返回至顶部。

请见图7-1、7-2和图7-3，本实施例的夹具装置6包括轮毂轴承工件47、夹具48、夹具体49、压力传感器50、夹具体上底板51、夹具体下底板52、光电检测开关53、夹具编码凸台54和识别接近开关组55；夹具体下底板52安装在床身部件3的床身底座60上，夹具体上底板51安装在夹具体下底板52上，压力传感器50安装在夹具体上底板51上、通过导线与电气柜11，夹具体49装在压力传感器50上，夹具48装在夹具体49上，轮毂轴承工件47装在夹具48上，光电检测开关53的支柱固定安装在夹具体下底板52上，夹具编码凸台54安装在夹具48上，识别接近开关组55装在夹具体49上，通过导线与电气柜11连接。

本实施例的夹具体上底板51和夹具体下底板52是一对可调整的十字滑板，当夹具定位孔被调整到与主轴部件2的主轴同心时，锁紧各自腰子槽中的螺钉，并各打两个圆锥销孔，装入圆锥销。其中夹具体上底板51上表面带有微小的向上倾斜角度，与床身部件3的立柱受巨大力矩微小变形方向一致，此处采用了反变形性原理抵消床身部件3的立柱后仰变形，从而提高了轮毂轴承工件的加工精度。

本实施例的当轮毂轴承工件装入夹具时，光电检测开关53的反射光被挡住，控制系统采集到该信号，从而知道工件已装好，允许正常自动加工。否则将不允许自行正常的自动加工。

操作者选择的加工程序号要与识别接近开关组55识别到的夹具编码凸台54的信号对应上，说明夹具选择正确，允许自动加工，否则控制系统拒绝自动加工。

本实施例的旋铆加工时，负载压力经轮毂轴承工件47、夹具48、夹具体49传递给压力传感器50，压力信号实时传递给控制系统，控制系统经数据处理就可以知道加工负载的压力变化并将它记录下来。一方面当负载超过设定的最大值时，系统会及时发出报警并进入紧急停止状态，防止机器受到损害。另一方面通过查看负载历史数据和变化曲线也可以知道轮毂轴承工件材质的性能稳定性，反馈给质量部门。

请见图8-1、图8-1和图3-2，本实施例的废品收集装置10包括废品工件73、滑槽74、上盖75、翻盖76、前支撑脚77、后支撑脚78、反射板79和光电开关80；废品收集装置通过前支撑脚77、后支撑脚78安装在床身部件3的一侧；滑槽74、上盖75和翻盖76顺序组装在一起构成废品收集箱，废品工件73通过滑槽74滑入废品收集箱内；反射板79、光电开关80分别对称安装在滑槽74两边，当废品工件73经过反射板79、光电开关80的射线时，光电开关80得到信号传给控制系统，表示废品工件73已入废品收集箱，翻开翻盖76即可取走废品工件73。

本实施例的伺服正负限位装置7由三个接近开关、一个安装在床身部件3的立柱右侧56的角钢及安装在升降部件1的主轴座滑台26上的感应块组成；其中上端接近开关为升降部件1的正向限位开关，下端接近开关为升降部件1的负向限位开关，中间接近开关为升降部件1设置的伺服电机30的回零减速开关。

尽管本文较多地使用了升降部件1、主轴部件2、床身部件3、旋铆装置4、检测装置5、夹具装置6、伺服正负限位装置7、触摸屏操作箱8、防护罩9、废品收集装置10、电气柜11、电动润脂泵12、气动注脂泵13、电动润滑泵14、气动电磁阀组15、气动二联件16、安全光栅17和位移光栅尺18，升降部件1包括直角行星减速机19、第一平键20、减速机座21、圆锥滚子轴承22、上轴承座23、调心推力滚子轴承24、滚珠丝杠25、主轴座滑台26、丝杠防护套27、单列向心球轴承28、下轴承座29、伺服电机30、大平键31、直线导轨滑块32和直线导轨33，检测装置5包括检测升降臂34、检测块35、注脂头36、直线导轨滑块37、直线导轨38、无杆气缸39、测量装置底座40、升降气缸41、调节螺钉42、高度计43、检测装置支架44、升降气缸安装支座45和锁紧螺钉46，夹具装置6包括轮毂轴承工件47、夹具48、夹具体49、压力传感器50、夹具体上底板51、夹具体下底板52、光电检测开关53、夹具编码凸台54和识别接近开关组55，床身部件3包括立柱56、两块加强连接块57、高强度螺栓螺母58、检测装置底座59、床身底座60、防护罩后支座61和防护罩前支座62，旋铆装置4包括旋铆装置连接座63、第二平键64、上端向心球轴承65、平面推力球轴承66、下端向心球轴承67、轴承端盖68、铆头69、倾斜芯轴70、旋铆装置本体71和润滑油嘴72，废品收集装置10包括废品工件73、滑槽74、上盖75、翻盖76、前支撑脚77、后支撑脚78、反射板79和光电开关80，主轴部件2包括主轴电机81、主轴电机支座82、联轴器83、圆螺母84、垫片85、小深沟球轴承86、隔套87、小平面推力球轴承88、主轴89、大推力球轴承90、大深沟球轴承91和轴承端盖92等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，本文未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种智能铆接机，其特征在于：包括升降部件（1）、主轴部件（2）、床身部件（3）、旋铆装置（4）、检测装置（5）、夹具装置（6）、伺服正负限位装置（7）、触摸屏操作箱（8）、防护罩（9）、废品收集装置（10）、电气柜（11）、电动润脂泵（12）、气动注脂泵（13）、电动润滑泵（14）、气动电磁阀组（15）、气动二联件（16）、安全光栅（17）和位移光栅尺（18）；

所述的升降部件（1）设置有主轴座滑台（26），所述主轴部件（2）定位安装在所述的升降部件（1）的主轴座滑台（26）上；

所述的床身部件（3）设置有立柱（56）和床身底座（60），所述的升降部件（1）安装在所述的床身部件（3）的立柱（56）上；

所述的旋铆装置（4）安装在主轴部件（2）的主轴端部；

所述的夹具装置（6）安装在床身部件（3）的床身底座（60）上，与所述的旋铆装置（4）位于同一竖直轴线上；

所述的检测装置（5）安装在床身部件（3）的床身底座（60）上，位于所述的旋铆装置（4）和夹具装置（6）之间,可以前后上下伸缩；

所述的废品收集装置（10）安装在床身部件（3）的床身底座（60）的侧面；

所述的伺服正负限位装置（7）安装在床身部件（3）的立柱（56）一侧；

所述的触摸屏操作箱（8）安装在床身部件（3）的立柱（56）一侧，通过导线与所述的电气柜（11）连接、组成所述的铆接机的控制系统，用于操作控制所述的铆接机的所有动作；

所述的防护罩（9）安装在床身部件（3）的床身底座（60）上，罩住工作区、立柱（56）及其安装在立柱（56）上的所有部件；

所述的电气柜（11）安装在床身部件（3）背后，用于处理所述的触摸屏操作箱（8）的所有输入数据和设置在所述的铆接机上的所有传感器数据，智能控制所述的铆接机的所有动作，向所述的触摸屏操作箱（8）中设置的触摸屏输出信息，所述的输出信息包括文字、数据、图表信息；

所述的电动润脂泵（12）安装在床身部件（3）的床身底座（60）一侧，用于定期给旋铆装置（4）内部设置的轴承加注润滑油脂；

所述的气动注脂泵（13）安装在床身部件（3）的立柱（56）一侧，用于给待加工工件加工表面注油脂，以减少旋铆头的磨损和提高铆接面的表面质量；

所述的电动润滑泵（14）安装在床身部件（3）的立柱（56）一侧，用于定期给升降部件（1）内部设置的直线导轨和滚珠丝杠加注润滑油；

所述的气动电磁阀组（15）安装在床身部件（3）的床身底座（60）一侧，通过导线与所述的电气柜（11）连接，通过气管与气动二联件（16）相连，用于控制检测装置（5）内设置的无杆气缸（39）前进和后退，控制检测装置（5）内设置的升降气缸（41）升降，用于控制注脂泵（13）的气动开关；

所述的气动二联件（16）安装在床身部件（3）的床身底座（60）一侧，与外部气源相接，是气动电磁阀组（15）的高压气体入口，用于过滤空气中的水分，调节气压的大小，然后提供给气动电磁阀组（15）；

所述的安全光栅（17）安装在防护罩（9）的前左右门框上，通过导线与所述的电气柜（11）连接，用于当铆接机处于自动加工状态时，异物闯入加工区后，所述的异物包括人的手指、身体，触发报警，并使铆接机进入紧急停止状态，以保证人身安全和铆接机的安全；

所述的位移光栅尺（18）安装在床身部件（3）的立柱（56）一侧，通过导线与所述的电气柜（11）连接，用于实时检测伺服位移数据反馈给控制系统，并与伺服位移数据进行比对，发现超出误差允许范围就发出报警，说明进给传动链有松动现象或故障现象，提示工作人员检测铆接机的进给传动链，同时在精加工时选择位移光栅尺数据作为全闭环控制加工工件尺寸。

2.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的升降部件（1）包括直角行星减速机（19）、第一平键（20）、减速机座（21）、圆锥滚子轴承（22）、上轴承座（23）、调心推力滚子轴承（24）、滚珠丝杠（25）、主轴座滑台（26）、丝杠防护套（27）、单列向心球轴承（28）、下轴承座（29）、伺服电机（30）、大平键（31）、直线导轨滑块（32）和直线导轨（33）；

所述的伺服电机（30）通过直角行星减速机（19）、第一平键（20）与滚珠丝杠（25）连接，所述的减速机座（21）安装在上轴承座（23）上端面，上轴承座（23）和大平键（31）安装在床身部件（3）的立柱（56）上，其中大平键（31）起到定位和承受升降部件（1）受到的巨大的轴向力的作用；所述的圆锥滚子轴承（22）、调心推力滚子轴承（24）分别设置在上轴承座（23）与滚珠丝杠（25）上下连接处，所述的滚珠丝杠（25）的螺母安装在主轴座滑台（26）的右侧孔中，所述的滚珠丝杠（25）下端通过单列向心球轴承（28）与所述的下轴承座（29）连接，所述的滚珠丝杠（25）外表面套设有丝杠防护套（27），所述的主轴座滑台（26）安装在直线导轨滑块（32）上，直线导轨滑块（32）安装在直线导轨（33）上，构成平面移动副，直线导轨（33）安装在床身部件（3）的立柱（56）上。

3.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的主轴部件（2）包括主轴电机（81）、主轴电机支座（82）、联轴器（83）、圆螺母（84）、垫片（85）、小深沟球轴承（86）、隔套（87）、小平面推力球轴承（88）、主轴（89）、大推力球轴承（90）、大深沟球轴承（91）和轴承端盖（92）；

所述的升降部件（1）的滚珠丝杠（25）的螺母装在主轴座滑台（26）的右侧孔中；所述的主轴电机支座（82）通过螺钉安装在主轴座滑台（26）的上侧面，支撑着主轴电机（81），主轴电机（81）通过联轴器（83）与主轴（89）相连，将旋转力矩传递给主轴（89）；为保证主轴（89）的回转刚度和精度，主轴（89）通过小深沟球轴承（86）、小平面推力球轴承（88）、大推力球轴承（90）、大深沟球轴承（91）及其垫片（85）、隔套（87）、轴承端盖（92）装在主轴座滑台（26）的左侧孔中；所述的旋铆装置（4）安装在主轴（89）的端部。

4.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的床身部件（3）包括立柱（56）、两块加强连接块（57）、高强度螺栓螺母（58）、检测装置底座（59）、床身底座（60）、防护罩后支座（61）和防护罩前支座（62）；所述的触摸屏操作箱（8）通过吊臂安装在立柱（56）的一侧，高度符合人机工程学原理；所述的立柱（56）通过高强度螺栓螺母（58）与床身底座（60）相连，两块加强连接块（57）左右对称地固定安装在立柱（56）和床身底座（60）的连接处，增加其强度和刚度；所述的检测装置底座（59）固定安装在床身底座（60）上；所述的防护罩前支座（62）和防护罩后支座（61）各两个，分别装在床身底座（60）的前后两侧，用于对所述的防护罩（9）起固定作用。

5.根据权利要求4所述的智能铆接机，其特征在于：所述的立柱（56）前安装面，采用了平面结构，提高工艺性便于磨削。

6.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的旋铆装置（4）包括旋铆装置连接座（63）、第二平键（64）、上端向心球轴承（65）、平面推力球轴承（66）、下端向心球轴承（67）、轴承端盖（68）、铆头（69）、倾斜芯轴（70）、旋铆装置本体（71）和润滑油嘴（72）；

所述的旋铆装置（4）通过旋铆装置连接座（63）用螺钉与主轴部件（2）的主轴（89）端部相连；所述的旋铆装置本体（71）是上端向心球轴承（65）、平面推力球轴承（66）、下端向心球轴承（67）及倾斜芯轴（70）的支撑体，它既随主轴部件（2）的主轴一起转动，同时还绕倾斜芯轴（70）摆动，它是两个回转运动的合成，其中倾斜芯轴（70）安装在旋铆装置本体（71）中；所述的旋铆装置本体（71）通过第二平键（64）定位与旋铆装置连接座（63）相连，第二平键（64）也传递扭矩；所述的上端向心球轴承（65）、平面推力球轴承（66）、下端向心球轴承（67）从上向下顺序安装在倾斜芯轴（70）上后，装入旋铆装置本体（71）；上端向心球轴承（65）、下端向心球轴承（67）用于保证倾斜芯轴（70）回转精度，同时承受径向力和力矩，平面推力球轴承（66）用于承受轴向力；所述的轴承端盖（68）用轴肩挡圈安装在旋铆装置本体（71）的端口孔槽中，通过配磨控制倾斜芯轴（70）的轴向窜动量小于0.1mm；所述的铆头（69）为铆接模具，通过螺钉安装在倾斜芯轴（70）的端部；所述的润滑油嘴（72）安装在旋铆装置本体（71）上，用于定期给上端向心球轴承（65）、平面推力球轴承（66）和下端向心球轴承（67）注入油脂进行润滑，以减小摩擦力和减小磨损。

7.根据权利要求6所述的智能铆接机，其特征在于：所述的倾斜芯轴（70）的倾斜角度≤5°。

8.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的检测装置（5）包括检测升降臂（34）、检测块（35）、注脂头（36）、直线导轨滑块（37）、直线导轨（38）、无杆气缸（39）、测量装置底座（40）、升降气缸（41）、调节螺钉（42）、高度计（43）、检测装置支架（44）、升降气缸安装支座（45）和锁紧螺钉（46）；所述的无杆气缸（39）安装在测量装置底座（40）上，测量装置底座（40）安装在床身部件（3）的底座上；所述的检测装置支架（44）安装在无杆气缸（39）滑台上；所述的直线导轨（38）、升降气缸安装支座（45）和高度计（43）固定安装在检测装置支架（44）上，直线导轨滑块（37）安装在直线导轨（38）上，可以沿直线导轨（38）上下滑动；所述的检测升降臂（34）通过调节螺钉（42）安装在直线导轨滑块（37）上，并与升降气缸（41）的活塞杆相连，在活塞杆的驱动下，沿直线导轨（38）做升降运动；所述的调节螺钉（42）根据升降气缸安装支座（45）的位置不同进行调节其伸出长度，以保证检测升降臂（34）降到底时，既要能压到高度计（43）的测量杆，又不能压到底，以保证对工件进行正常检测；所述的检测块（35）、注脂头（36）分别安装在检测升降臂（34）上；所述的升降气缸（41）通过锁紧螺钉（46）安装在升降气缸安装支座（45）上，可根据工件高度的不同，松开锁紧螺钉（46），随升降气缸安装支座（45）做上下位置调整，调整到合理的位置后将锁紧螺钉（46）拧紧，旋转其螺母进一步锁紧，以防止松动。

9.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的夹具装置（6）包括轮毂轴承工件（47）、夹具（48）、夹具体（49）、压力传感器（50）、夹具体上底板（51）、夹具体下底板（52）、光电检测开关（53）、夹具编码凸台（54）和识别接近开关组（55）；所述的夹具体下底板（52）安装在床身部件（3）的床身底座（60）上，夹具体上底板（51）安装在夹具体下底板（52）上，压力传感器（50）安装在夹具体上底板（51）上、通过导线与所述的电气柜（11）连接，夹具体（49）装在压力传感器（50）上，夹具（48）装在夹具体（49）上，轮毂轴承工件（47）装在夹具（48）上，光电检测开关（53）的支柱固定安装在夹具体下底板（52）上，夹具编码凸台（54）安装在夹具（48）上，识别接近开关组（55）装在夹具体（49）上，通过导线与所述的电气柜（11）连接。

10.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的触摸屏操作箱（8）设置有彩色触摸屏、系列按钮、信号灯和温控器，顶面装有红黄绿三色信号灯和警报器；触摸屏既可以输入参数、输入开关量，还可以显示信息，所述的信息包括文字、数据及其图表，按钮主要包括上电按钮、手动与自动按钮、回零按钮、复位按钮、高速与低速按钮、步进调整按钮、主轴上升按钮、主轴下降按钮、启动按钮、停止按钮、蜂鸣器停止按钮、急停按钮，它们用于各种操作；信号灯和和警报器，用于显示设备的运行状况。

11.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的电气柜（11）主要包括PLC主模块、输入输出扩展模块、高速计数模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块，伺服电机放大器、变频器、开关电源、直流继电器、交流接触器、保险丝及其安装座、漏电开关、电抗器、电阻、变压器、屏蔽线、接线端子和线槽；它们和设置的执行元件构成一个完整的控制系统，所述的执行元件包括各种传感器、触摸屏操作箱（8）、伺服电机（30），在控制程序的控制下，按照触摸屏操作箱输入的控制信号智能地控制着铆接机的各种动作，所述的控制信号包括开关量信号、数字信号，输出各种信息到触摸屏操作箱（8）中设置的触摸屏上，同时智能地监控着铆接机的安全。

12.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的废品收集装置（10）包括废品工件（73）、滑槽（74）、上盖（75）、翻盖（76）、前支撑脚（77）、后支撑脚（78）、反射板（79）和光电开关（80）；所述的废品收集装置通过前支撑脚（77）、后支撑脚（78）安装在床身部件（3）的一侧；所述的滑槽（74）、上盖（75）和翻盖（76）顺序组装在一起构成废品收集箱，所述的废品工件（73）通过滑槽（74）滑入所述的废品收集箱内；所述的反射板（79）、光电开关（80）分别对称安装在所述的滑槽（74）两边，当所述的废品工件（73）经过反射板（79）、光电开关（80）的射线时，光电开关（80）得到信号传给控制系统，表示废品工件（73）已入废品收集箱，翻开翻盖（76）即可取走废品工件（73）。

13.根据权利要求1所述的智能铆接机，其特征在于：所述的伺服正负限位装置（7）由三个接近开关、一个安装在床身部件（3）的立柱右侧（56）的角钢及安装在升降部件（1）的主轴座滑台（26）上的感应块组成；其中上端接近开关为升降部件（1）的正向限位开关，下端接近开关为升降部件（1）的负向限位开关，中间接近开关为升降部件（1）设置的伺服电机（30）的回零减速开关。