CN108859153B - 一种柔性塑料多点铆接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性塑料多点铆接设备，包括：支撑单元，包括第一导轨、第二导轨及电机安装座板；伸缩单元，包括直线步进电机和铆枪；导向单元，包括上支撑板和下支撑板，用于引导伸缩单元上下运动；第一导轨上设有连接第二导轨的第一直线步进电机，第二导轨上设有连接电机安装座板的第二直线步进电机，电机安装座板上垂直设有与铆枪相连接的第三直线步进电机，铆头安装在伸缩单元的铆抢上，铆头上设置有加热装置和温度传感器。本发明可以替代原有的针对一种零件或铆柱分布方式设计一种铆枪安装板方式的铆接设备，使得铆接生产线变得柔性化，能够适应多种不同的零件，降低因为所加工产品的升级或更换带来的生产线改造成本。

Description

一种柔性塑料多点铆接设备

技术领域

本发明属于塑料铆接领域，特别涉及一种柔性塑料多点铆接设备。

背景技术

塑料铆接技术是利用模塑件上预留的塑料铆柱、肋翼、立筋，对应穿过冲压成形金属板结构上预制孔压紧，金属表面凸出部分铆柱在高温金属铆头的压紧下重新成型，利用特定形状的铆头可以实现塑料铆柱的埋头铆接（齐头铆接）、半头铆接、圆弧翻边铆接、肋条状铆接、机械锻压、折边镶嵌包覆等，实现不同材质的材料机械铆合组装在一起的连接方式。目前工业上有大量的场合在应用塑料铆接技术，例如汽车的车灯的电路、光源和壳体之间便是采用塑料铆接技术进行连接。

在实际应用中，对于多点铆接往往是一种零件或铆柱分布方式对应一种铆接装置。比如车灯，生产某种型号的车灯需要专门根据其铆柱的分布设计一款铆接装置。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种柔性塑料多点铆接设备，将铆头安装在由直线步进电机驱动的可伸缩铆枪上，多个可伸缩铆枪安装在能够实现平面二自由度移动的基板上，便能根据零件上铆柱的位置分布，实时调整铆头的位置，实现对不同零件的铆接。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种柔性塑料多点铆接设备，包括支撑单元、伸缩单元和导向单元，所述支撑单元包括第一导轨、第二导轨和电机安装座板，所述伸缩单元包括直线步进电机和多个铆枪，所述导向单元包括上支撑板和下支撑板；所述第一导轨和第二导轨水平交叉垂直分布，所述第二导轨滑动设置在第一导轨的底部；所述电机安装座板滑动设置在第二导轨的底部，所述直线步进电机包括第一直线步进电机、第二直线步进电机和多个第三直线步进电机，所述第一直线步进电机水平设置在第一导轨一端的侧端面、并通过螺杆与第二导轨相连接，所述第二直线步进电机水平设置在第二导轨一端的侧端面、并通过螺杆与电机安装座板相连接；所述电机安装座板上分布有多个按矩阵分布的螺纹通孔，每个第三直线步进电机的螺杆从电机安装座板的顶面一一伸入相应的螺纹通孔内；

所述电机安装座板的底面通过多根连接柱与上支撑板相连接，所述上支撑板的底面的两端通过第一侧板与第二侧板与下支撑板相连接，所述上支撑板和下支撑板上均设有与电机安装座板上的螺纹通孔一一对应的处于同一垂直中心轴的铆枪孔，上支撑板和下支撑板相对的每对铆枪孔内通过过渡配合均穿设有一个铆枪，铆枪的顶部通过第三直线步进电机上的电机螺母与第三直线步进电机相连接。

进一步的，所述铆枪包括铆头、铆头安装座、弹簧、连接杆、伸缩杆和齿条，所述伸缩杆为管状结构，沿所述伸缩杆的长度方向设有凹槽，每个伸缩杆上的凹槽的朝向相同，所述凹槽内设有齿条，所述凹槽两侧的高度突出于齿条的外端面；所述伸缩杆的底部与连接杆通过螺纹连接，所述铆头安装座的一端设有卡头，所述卡头的一侧设有所述弹簧，所述弹簧伸入连接杆内并通过卡头将铆头安装座与连接杆活动连接，所述铆头安装座的另一端通过螺纹连接有铆头。

进一步的，所述铆头上设有加热装置和温度传感器。

进一步的，所述第一侧板和第二侧板之间于同一排铆枪正对凹槽的一侧分别依次设有平行的光轴和限位杆，每根光轴上正对每条齿条的位置分别套有一个棘爪，所述棘爪的一端设有导向爪、另一端设有限位块，所述导向爪与齿条上的齿轮相啮合；所述限位杆在第一侧板和第二侧板之间做直线运动，每根限位杆上平均套设有多个凸台，所述限位杆带动凸台移动到棘爪位置时与棘爪一端的限位块相匹配。

进一步的，所述第一侧板和第二侧板的外端面设有与每根限位杆的两端一一连接的电磁铁，所述电磁铁带动限位杆做直线运动。

棘爪与铆枪上的齿条配合的设计原理：由于铆枪在加热并挤压铆柱时会受到竖直向上的作用力，为了避免该作用力传递到直线步进电机的输出轴上，通过棘爪与铆枪上的齿条配合，对铆枪运动到某一工作位置时进行竖直向上方向运动的限制。限位杆在电磁铁的控制下可以沿轴线做直线移动，当限位杆移动到限制棘爪运动的位置时，便能实现对铆枪竖直向上方向运动的限制。同时，铆枪表面安装齿条的凹槽的两侧面与棘爪采用过渡配合，可以限制铆枪的旋转运动，从而实现直线步进电机的螺母在电机的驱动下只能沿轴线做直线运动，不能转动，使得运动传递更加精确。

有益效果：本发明提供了一种柔性塑料多点铆接设备，本发明的多点铆接设备在铆接区域上方设置了按矩阵分布的多个铆头，并设置伸缩单元控制所述铆头移动到各个需要铆接的点进行铆接，从而替代现有的铆接装置，实现对不同零件或铆柱分布方式进行铆接。为了增强多点铆接设备对待铆接加工零件的适应性，所述的矩阵分布的大小可根据实际生产线上零件的特征进行设定。本发明可以替代原有的针对一种零件或铆柱分布方式设计一种铆枪安装板的方式，使得铆接生产线变得柔性化，能够适应多种不同的零件，降低因为所加工产品的升级或更换带来的生产线改造成本。

附图说明

图1为本发明的柔性塑料多点铆接设备正放时的立体结构示意图。

图2为本发明的柔性塑料多点铆接设备倒放时的立体结构示意图。

图3为本发明的柔性塑料多点铆接设备的支撑单元的结构示意图。

图4为本发明的柔性塑料多点铆接设备的局部结构示意图。

图5为本发明的导向单元的上支撑板的结构示意图。

图6为图5的A部分的放大局部示意图。

图7为本发明的铆枪的爆炸示意图。

图中：1、第一导轨；2、第二导轨；3、第三直线步进电机；4、电机安装座板；5、连接柱；6、铆枪；61、铆头；62、铆头安装座；63、弹簧；64、连接杆；65、伸缩杆；66、齿条；7、上支撑板；71、第一侧板；72、第二侧板；8、下支撑板；9、棘爪；91、导向爪；92、限位块；10、限位杆；101、凸台；11、电磁铁；12、电机螺母；13、第一直线步进电机；14、第二直线步进电机；15、铆接加工零件；16、光轴。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

一种柔性塑料多点铆接设备，包括支撑单元、伸缩单元和导向单元，所述支撑单元包括第一导轨1、第二导轨2和电机安装座板4，所述伸缩单元包括直线步进电机和多个铆枪6，所述导向单元包括上支撑板7和下支撑板8；所述第一导轨1和第二导轨2水平交叉垂直分布，所述第二导轨2滑动设置在第一导轨1的底部；所述电机安装座板4滑动设置在第二导轨2的底部，所述直线步进电机包括第一直线步进电机13、第二直线步进电机14和多个第三直线步进电机3，所述第一直线步进电机13水平设置在第一导轨1一端的侧端面、并通过螺杆与第二导轨2相连接，所述第二直线步进电机14水平设置在第二导轨2一端的侧端面、并通过螺杆与电机安装座板4相连接；所述电机安装座板4上分布有多个按矩阵分布的螺纹通孔，每个第三直线步进电机3的螺杆从电机安装座板4的顶面一一伸入相应的螺纹通孔内；

所述电机安装座板4的底面通过多根连接柱5与上支撑板7相连接，所述上支撑板7的底面的两端通过第一侧板71与第二侧板72与下支撑板8相连接，所述上支撑板7和下支撑板8上均设有与电机安装座板4上的螺纹通孔一一对应的处于同一垂直中心轴的铆枪孔，上支撑板7和下支撑板8相对的每对铆枪孔内通过过渡配合均穿设有一个铆枪6，铆枪6的顶部通过第三直线步进电机3上的电机螺母12与第三直线步进电机3相连接。

所述铆枪6包括铆头61、铆头安装座62、弹簧63、连接杆64、伸缩杆65和齿条66，所述伸缩杆65为管状结构，沿所述伸缩杆65的长度方向设有凹槽，每个伸缩杆65上的凹槽的朝向相同，所述凹槽内设有齿条66，所述凹槽两侧的高度突出于齿条66的外端面；所述伸缩杆65的底部与连接杆64通过螺纹连接，所述铆头安装座62的一端设有卡头，所述卡头的一侧设有所述弹簧63，所述弹簧63伸入连接杆64内并通过卡头将铆头安装座62与连接杆64活动连接，所述铆头安装座62的另一端通过螺纹连接有铆头61，所述铆头61上设有加热装置和温度传感器。

所述第一侧板71和第二侧板72之间于同一排铆枪6正对凹槽的一侧分别依次设有平行的光轴16和限位杆10，每根光轴16上正对每条齿条66的位置分别套有一个棘爪9，所述棘爪9的一端设有导向爪91、另一端设有限位块92，所述导向爪91与齿条66上的齿轮相啮合；所述第一侧板71和第二侧板72的外端面设有与每根限位杆10的两端一一连接的电磁铁11，所述电磁铁11带动限位杆10在第一侧板71和第二侧板72之间做直线运动；每根限位杆10上平均套设有多个凸台101，所述限位杆10带动凸台101移动到棘爪9位置时与棘爪一端的限位块92相匹配。

本发明的工作原理为：

首先通过第一直线步进电机13和第二直线步进电机14找准铆接加工零件15上的铆接位置，使得铆枪正对铆接加工零件15上的铆接位点，然后第三直线步进电机3带动铆枪6竖直向下运动，在铆接加工零件15上压实后，由于弹簧63的作用，铆枪6向下运动产生一定的缓冲距离，弹簧63可以起到保护零件及设备的作用。

在铆枪6向下运动的过程中，棘爪9上的导向爪91与齿条66上的齿轮相啮合进行传动，同时限位杆10做直线运动，当限位杆10运动图6的位置时，由于限位杆10上凸台的作用，棘爪9不能顺时针转动，于是在棘爪9和铆枪6上的齿条66共同作用下，铆枪6不能沿竖直方向向上运动。在铆接过程中，加热的铆头61在挤压铆柱时，铆枪6受到的作用力由棘爪9承受，便不会传递到第三直线步进电机3的螺母上。当铆接完成后，需要抬起铆枪6时，由电磁铁11驱动限位杆10沿轴线方向进行直线运动，使得棘爪9有空间可以转动。

在生产线上应用本实施例时，可以通过预先分析铆接加工零件上铆柱的位置分布设定铆枪的伸出状态。也可以在铆接工序前进行视觉分析，从而实现对多点铆接设备上控制铆枪伸缩的直线步进电机进行控制，达到加工目的。

Claims (4)

1.一种柔性塑料多点铆接设备，其特征在于，包括支撑单元、伸缩单元和导向单元，所述支撑单元包括第一导轨、第二导轨和电机安装座板，所述伸缩单元包括直线步进电机和多个铆枪，所述导向单元包括上支撑板和下支撑板；所述第一导轨和第二导轨水平交叉垂直分布，所述第二导轨滑动设置在第一导轨的底部；所述电机安装座板滑动设置在第二导轨的底部，所述直线步进电机包括第一直线步进电机、第二直线步进电机和多个第三直线步进电机，所述第一直线步进电机水平设置在第一导轨一端的侧端面、并通过螺杆与第二导轨相连接，所述第二直线步进电机水平设置在第二导轨一端的侧端面、并通过螺杆与电机安装座板相连接；所述电机安装座板上分布有多个按矩阵分布的螺纹通孔，每个第三直线步进电机的螺杆从电机安装座板的顶面一一伸入相应的螺纹通孔内；

所述电机安装座板的底面通过多根连接柱与上支撑板相连接，所述上支撑板的底面的两端通过第一侧板与第二侧板与下支撑板相连接，所述上支撑板和下支撑板上均设有与电机安装座板上的螺纹通孔一一对应的处于同一垂直中心轴的铆枪孔，上支撑板和下支撑板相对的每对铆枪孔内通过过渡配合均穿设有一个铆枪，铆枪的顶部通过第三直线步进电机上的电机螺母与第三直线步进电机相连接；

所述铆枪包括铆头、铆头安装座、弹簧、连接杆、伸缩杆和齿条，所述伸缩杆为管状结构，沿所述伸缩杆的长度方向设有凹槽，每个伸缩杆上的凹槽的朝向相同，所述凹槽内设有齿条，所述凹槽两侧的高度突出于齿条的外端面；所述伸缩杆的底部与连接杆通过螺纹连接，所述铆头安装座的一端设有卡头，所述卡头的一侧设有所述弹簧，所述弹簧伸入连接杆内并通过卡头将铆头安装座与连接杆活动连接，所述铆头安装座的另一端通过螺纹连接有铆头。

2.根据权利要求1所述的一种柔性塑料多点铆接设备，其特征在于，所述铆头上设有加热装置和温度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的一种柔性塑料多点铆接设备，其特征在于，所述第一侧板和第二侧板之间于同一排铆枪正对凹槽的一侧分别依次设有平行的光轴和限位杆，每根光轴上正对每条齿条的位置分别套有一个棘爪，所述棘爪的一端设有导向爪、另一端设有限位块，所述导向爪与齿条上的齿轮相啮合；所述限位杆在第一侧板和第二侧板之间做直线运动，每根限位杆上平均套设有多个凸台，所述限位杆带动凸台移动到棘爪位置时与棘爪一端的限位块相匹配。

4.根据权利要求3所述的一种柔性塑料多点铆接设备，其特征在于，所述第一侧板和第二侧板的外端面设有与每根限位杆的两端一一连接的电磁铁，所述电磁铁带动限位杆做直线运动。