CN107649636A - 一种手持式电动自冲铆接机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式电动自冲铆接机，包含电动出力手柄，夹持钳，铆接上模，铆接下模，电动出力手柄前端设置有中空套筒和位于中空套筒内部、与中空套筒相对滑动的唯一的驱动杆。驱动杆前端有铆接上模，铆接上模包含上模本体、弹性圈、压边圈，上模本体前端设置有顶针，顶针前端有盲孔，盲孔内有非磁体，非磁体内有永磁体。本发明还公开了冲头、冲模、延长柱、导向定位柱和导向定位孔设计。本发明的有益效果是结构简单，能可靠的夹持住自冲铆钉，同时具备压平板材的功能，也可以将板材内的铆钉冲出，冲出时不会夹住冲头，利用延长柱可以适应于板材有折边的情况，还可以安装到机械臂上工作。

Description

一种手持式电动自冲铆接机

技术领域

本发明属于机械制造设备技术领域，涉及一种自冲铆接装置，更具体地说，本发明涉及一种便携式的手持铆接枪。

背景技术

自冲铆接是一种专门解决多层异种复合材料结构性连接的先进连接技术，其技术原理是利用压力，驱动铆钉穿透顶层板材之后，在底层板材内形成非穿透式冷变形扩张，形成牢固的结构性连接点。完成自冲铆接所需要的压力非常大，一般需要通过液压系统实现，包含液压站、液压管道等，在实际应用中没有便携性，特别是针对大型工件的铆接非常不便。

有鉴于现有技术的上述缺陷，本设计人积极加以研究创新，设计了一种新型的飞钉送钉的自冲铆接机器人，解决现有技术中的缺陷，有利于智能化的制造过程。

以上背景技术的公开仅用于理解本发明的构思及技术方案，并不必然属于本专利申请的现有技术，本专利申请的现有技术也不必然在以上背景基础上才能实施，同时在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明公开了一种手持式电动自冲铆接机，包含电动出力手柄，夹持钳，铆接上模，铆接下模,电动出力手柄前端设置有中空套筒和位于中空套筒内部、与中空套筒相对滑动的唯一的驱动杆，驱动杆的前端有导向定位孔，中空套筒上设置有夹持钳，夹持钳上与驱动杆相对的位置设置有导向定位孔。

铆接上模，包含上模本体、弹性圈、压边圈。上模本体后端设置有导向定位柱，前端设置有上模凸台，上模凸台前端设置有顶针，顶针前端有盲孔，盲孔内有非磁体，非磁体内有永磁体。

压边圈设置有压边圈凸台，中间有贯通孔，套在顶针外侧并相对滑动。

弹性圈设置有贯通孔，同时套在上模凸台与压边圈凸台外侧，实现压边圈和上模本体的弹性连接，并在两者的挤压下变形，变形时弹性圈长度变小、直径变大、外侧隆起。

铆接下模有导向定位柱、下模本体，下模本体前端具有凹槽，凹槽的底面具有凸起，凹槽具有脱模角。

本发明还公开了一种冲头、冲模。冲头一端有导向定位柱，另一端有逐渐变粗的圆台，圆台的末端有切割刃和定位锥，冲模的一端有导向定位柱，另一端有圆柱体，圆柱体中有与冲模轴线同轴的第一孔和与冲模轴线垂直的第二孔，且两孔相交。

本发明还公开了一种延长柱，延长柱上具有导向定位柱和导向定位孔，延长柱的导向定位孔可以连接铆接上模、铆接下模、冲头或者冲模的导向定位柱，延长柱的导向定位柱可以连接驱动杆、夹持钳或者其它延长柱的导向定位孔。

本发明还公开了一种导向定位柱和导向定位孔，其特征在于，任一导向定位柱都可以固定在任一导向定位孔中；导向定位柱，包含退刀槽、导向面、螺纹、导入角，螺纹的直径小于导向柱的直径；导向定位孔，包含导向孔和螺纹孔，螺纹孔的直径小于导向孔的直径。

本发明还公开了一种手持式电动自冲铆接机，夹持钳上有固定孔，固定孔上可以连接机械臂、可以悬吊或者连接背带。

本发明还公开了一种电动出力手柄，其内部设置有可更换的充电电池，或具有电缆连接外部供电的电源；内部包含电机、减速机、偏心轮、柱塞泵、油缸、活塞组成，还可以包含电机、减速机、滚柱丝杠。

本发明还公开了压边圈、顶针、冲头、冲模的硬度、尺寸等关键设计参数。

附图说明

图1手持式电动自冲铆接机总体示意图

图2铆接上模结构示意图

图3铆接下模结构示意图

图4冲头、冲模结构示意图

图5延长柱结构示意图

图6电动出力手柄方案示意图

图中：电动出力手柄101，夹持钳102，铆接上模103，铆接下模104，中空套筒105，驱动杆106，固定孔107，电池108，电缆109，板材110，上模本体201，弹性圈202，压边圈203，上模凸台204，顶针205，非磁体206，永磁体207，压边圈凸台208，铆钉209，下模本体301，凹槽302，凸起303，脱模角304，冲头401，圆台403，切割刃404，定位锥405，冲模411，圆柱体412，第一孔413，第二孔414，延长柱501，导向定位柱502，导向定位孔503，退刀槽504，导向面505，螺纹506，导入角507，电机601，减速机602，偏心轮603，柱塞泵604，油缸605，活塞606，滚柱丝杠607。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明公开了一种手持式电动自冲铆接机，如图1所示，包含电动出力手柄101，夹持钳102，铆接上模103，铆接下模104。电动出力手柄提供了铆接力输出，铆接上模103实现夹持铆钉209的功能并将铆钉压入板材，铆接下模104可以使铆钉在板材内部张开，形成连接。

电动出力手柄101前端设置有中空套筒105，中空套筒105内部设置有中空套筒105相对滑动的唯一的驱动杆106，驱动杆106的前端有导向定位孔503。导向定位孔503上可以安装铆接上模103，也可以安装铆接下模104。中空套筒105上设置有夹持钳102，夹持钳102上与驱动杆106相对的位置设置有导向定位孔503。这一设计与传统设计相比，仅用一个驱动装置驱动一个驱动杆106，大大简化了驱动系统的复杂度。

如图2所示，本发明还公开了一种夹持铆钉209、压平板材的铆接上模103。手持式自冲铆接机必须能够夹持柱自冲铆钉，为了实现这一功能，设置了专用的铆接上模103，包含上模本体201、弹性圈202、压边圈203。上模本体201后端设置有导向定位柱502，用来固定上模。上模本体201前端设置有上模凸台204，上模凸台204前端设置有顶针205，顶针205直接与铆钉209接触，为提供铆钉209压入板材提供压力。为了在铆接之前夹持铆钉209，在顶针205内部设置了永磁体207，通过永磁体207的磁力来吸引住铆钉209。但是，顶针205往往用导磁材料制作，如果在顶针205内部直接嵌入永磁体，磁场将被短路屏蔽，无法吸引住铆钉209。因此，在顶针205前端设计了盲孔，盲孔内先设置非磁体206，非磁体206内有永磁体207。这样，永磁体207的磁场就不会被顶针205所短路屏蔽，因此能吸引住铆钉209。

手持式自冲铆接机必须能够夹持住自冲铆钉209，还要保证铆钉209不能在顶针205端面上滑动。为了实现这一目的，设置了压边圈203，压边圈203有压边圈凸台208，压边圈203中间有贯通孔，贯通孔套在顶针205外侧并相对滑动。在夹持铆钉209时，压边圈203的贯通孔就对铆钉209形成了阻挡，使铆钉209不能在顶针205的前端面上滑动。这样，如图1所示铆接上模103就完全夹持并定位住了铆钉209。

自冲铆接工作时需要较大的压力，会导致板材变形，压边圈203的会起到压平板材的效果。但是通常设计是利用分体的驱动装置驱动压边圈203，不但系统复杂，另外分体的驱动装置的驱动力很难做到同轴出力，要通过杠杆推板等机构传递，易发故障。

为了解决压边圈203的驱动问题，设置了弹性圈202。弹性圈202设置有贯通孔，同时套在上模凸台204与压边圈凸台203外侧，实现压边圈203和上模本体201的弹性连接。铆接时，弹性圈202将对压边圈203提供压紧力，当铆接接近完成时，压边圈203将在板材的阻挡下回退，此时，弹性圈202将在压边圈203和上模本体201的挤压下变形，变形时弹性圈202长度变小、直径变大、外侧隆起。铆接完成后，弹性圈202将恢复，将压边圈203推起到原始位置。同时，弹性圈202还实现了保证压边圈203不从顶针205上脱落的功能，如图2所示。

如图3所示，铆接下模104有导向定位柱502、下模本体301，下模本体301前端具有凹槽302，凹槽302的底面具有凸起303，凹槽302具有脱模角304。下模中具有凹槽302，凹槽302的直径大于铆钉209的直径。同时在下模中又设置了凸起303，当板材和铆钉209被压入下模凹槽302时，板材和铆钉209将在下模凹槽302和凸起303的作用下扩张，形成连接。

如图4所示，为了将已经铆入板材的自冲铆钉取下，本发明还公开了一种冲头401和冲模411。冲头401一端有导向定位柱502，另一端有逐渐变粗的圆台403，圆台403的末端有切割刃404和定位锥405。圆台43前端的切割刃404可以起到冲孔的作用，同时逐渐变粗的圆台403设计可以防止冲头401被板材夹住。尤其是在冲比较软的材料时，如果采用等直径圆柱体冲头，或者逐渐变细的冲头，由于挤压作用，这种冲头很容易被板材夹住，难以取出，强行取出又会导致冲头折断。采取逐渐变粗的圆台403设计，有效的解决了这一问题。定位锥405可以防止冲头401在板材上打滑，在实际使用时，刚好将定位锥405放置于下模凸起303在板材上压出的凹坑内。

冲模411的一端有导向定位柱502，另一端有圆柱体412，圆柱体412中有与冲模411轴线同轴的第一孔413和与冲模411轴线垂直的第二孔414，且两孔相交。第一孔413的作用是接收被冲头401冲下的铆钉和部分板材，第二孔414的作用是从冲模411中取出被冲头401冲下的铆钉和部分板材。这一设计方便简单实现了冲出铆钉的效果。

为了在板材有折边等空间干涉的情况下实现铆接，需要调整铆接上下模、冲头401冲模411在夹持钳102上安装的位置高度，因此本发明公开了一种延长柱501。延长柱501上具有导向定位柱502和导向定位孔503，延长柱501的导向定位孔503可以连接铆接上模103、铆接下模104、冲头401或者冲模411的导向定位柱，延长柱501的导向定位柱502可以连接驱动杆106、夹持钳102或者其它延长柱的导向定位孔。

如图5所示，为了铆接上下模、冲头、冲模、延长柱的安装的便利性和互换性，本发明公开了一种导向定位柱502和导向定位孔503的设计。其特征在于，任一导向定位柱502都可以固定在任一导向定位孔503中。导向定位柱502，包含退刀槽504、导向面505、螺纹506、导入角507，螺纹506的直径小于导向柱的直径；导向定位孔503，包含导向孔和螺纹孔，螺纹孔的直径小于导向孔的直径。方便起见，附图中所有导向定位柱的编号都是502，所有导向定位孔编号都是503。

如图1所示，本发明公开的手持式电动自冲铆接机，夹持钳102上有固定孔107，固定孔107上可以连接机械臂、可以悬吊或者连接背带。夹持钳102是整个铆接机重量最重的部分，将固定孔107设置在夹持钳102上比设置在电动出力手柄101上更为合理。通过简单的连接螺丝和连接块，很容易可以将电动自冲铆接机安装在机械臂上，仅通过电缆106供电来驱动铆接机。借助合适的铆钉输送机构，可以实现机器人自动铆接。

如图6所示，为了便于手持操作，本发明公开了一种电动出力手柄101。电动出力手柄101的功能是将电能转换成铆接所需机械能。其内部设置有可更换的充电电池108，或具有电缆106连接外部供电的电源。电能转换为机械能的装置，一种设计是利用电机601、减速机602、偏心轮603、柱塞泵604、油缸605、活塞606组成。电机601高速旋转的机械能，经过减速机602后变为低速旋转、高转矩的机械能，进而通过偏心轮603变为直线运动机械能，直线运动机械能推动微型的柱塞泵604，产生液压能，液压能推动油缸605中的活塞606，活塞推动驱动杆106工作。

电能转换为机械能的装置，另一种设计是利用电机601、减速机602、滚柱丝杠607完成。电机601高速旋转的机械能，经过减速机602后变为低速旋转、高转矩的机械能，然后通过滚柱丝杠607，直接变为高推力的机械能，推动驱动杆106工作。与液压方案相比，该方案结构简单，没有漏油等问题。

本发明公开的压边圈203的洛氏硬度在45度-70度之间，顶针205的洛氏硬度在55度-75度之间；顶针205的直径在3mm-8mm之间，压边圈203中间孔的内径在3mm-8mm之间，压边圈203中间孔的内径比顶针205直径大0.02-0.2mm，顶针205前端的盲孔直径为3mm-5mm，非磁体206为一中空结构，其外壳厚度为0.5mm-2mm，永磁体207的直径为1mm-3mm，高度为1-3mm，永磁体207吸引铆钉的力是铆钉209重量的1倍以上。

本发明公开的冲头401和冲模411，冲头401直径变化范围为5mm-9mm，前端直径大于根部直径；冲模411第一孔413的直径大于铆钉209的最大直径，范围为5mm-9mm；冲模411第二孔414的直径大于铆钉209的最大长度，尺寸范围为5mm-12mm；冲头401和冲模411的洛氏硬度在45度-70度之间。

以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种手持式电动自冲铆接机，其特征在于：包含电动出力手柄，夹持钳，铆接上模，铆接下模；

a. 所述电动出力手柄前端设置有中空套筒和位于中空套筒内部、与中空套筒相对滑动的唯一的驱动杆，所述驱动杆的前端有导向定位孔，所述中空套筒上设置有夹持钳，所述夹持钳上与所述驱动杆相对的位置设置有导向定位孔；

b. 所述铆接上模，包含上模本体、弹性圈、压边圈；

所述上模本体后端设置有导向定位柱，前端设置有上模凸台，所述上模凸台前端设置有顶针，所述顶针前端有盲孔，所述盲孔内有非磁体，所述非磁体内有永磁体；

所述压边圈设置有压边圈凸台，中间设置有贯通孔，所述贯通孔套在所述顶针外侧并相对滑动；

所述弹性圈设置有贯通孔，同时套在所述上模凸台与所述所述压边圈凸台外侧，实现压边圈和上模本体的弹性连接，并在两者的挤压下变形，变形时弹性圈长度变小、直径变大、外侧隆起。

2.如权利要求1所述铆接下模有导向定位柱、下模本体，所述下模本体前端具有凹槽，所述凹槽的底面具有凸起，所述凹槽具有脱模角。

3.如权利要求1所述的手持式电动自冲铆接机，还包含冲头、冲模，所述的冲头一端有导向定位柱，另一端有逐渐变粗的圆台，圆台的末端有切割刃和定位锥，所述的冲模的一端有导向定位柱，另一端有圆柱体，圆柱体中有与冲模轴线同轴的第一孔和与冲模轴线垂直的第二孔，且两孔相交。

4.如权利要求1所述的手持式电动自冲铆接机，还包含延长柱，所述的延长柱上具有导向定位柱和导向定位孔，所述的延长柱的导向定位孔可以连接铆接上模、铆接下模、冲头或者冲模的导向定位柱，所述的延长柱的导向定位柱可以连接驱动杆、夹持钳或者其它延长柱的导向定位孔。

5.如权利要求1-3所述的任意部件上的导向定位柱和导向定位孔，其特征在于，任一导向定位柱都可以固定在任一导向定位孔中；所述的导向定位柱，包含导向面、退刀槽、螺纹、导入角，所述的螺纹的直径小于导向柱的直径；所述的导向定位孔，包含导向孔和螺纹孔，所述的螺纹孔的直径小于导向孔的直径。

6.如权利要求1所述的手持式电动自冲铆接机，其特征在于，所述夹持钳上有固定孔，所述固定孔上可以连接机械臂、可以悬吊或者连接背带。

7.如权利要求1所述的电动出力手柄，其内部设置有可更换的充电电池，或具有电缆连接外部供电的电源；内部包含电机、减速机、偏心轮、柱塞泵、油缸、活塞组成，还可以包含电机、减速机、滚柱丝杠。

8.如权利要求1所述的压边圈的洛氏硬度在45度-70度之间，所述顶针的洛氏硬度在55度-75度之间；所述顶针的直径在3mm-8mm之间，所述压边圈中间孔的内径在3mm-8mm之间，所述压边圈中间孔的内径比顶针直径大0.02-0.2mm，所述顶针前端的盲孔直径为3mm-5mm，所述的非磁体为一中空结构，其外壳厚度为0.5mm-2mm，所述永磁体的直径为1mm-3mm，高度为1-3mm，所述的永磁体吸引铆钉的力是铆钉重量的1倍以上。

9.如权利要求2所述冲头和冲模，冲头直径变化范围为5mm-9mm，前端直径大于根部直径；所述冲模第一孔的直径大于铆钉的最大直径，范围为5mm-9mm；所述冲模第二孔的直径大于铆钉的最大长度，尺寸范围为5mm-12mm；所述冲头和冲模的洛氏硬度在45度-70度之间。