CN108941424B - 一种热熔自攻单面铆接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工件连接技术领域，尤其涉及一种热熔自攻单面铆接装置，包括支架和卡爪，在支架上设有旋转机构、夹紧机构、拉拔机构以及供外力把持以固定或移动热熔自攻单面铆接装置的把持部件，卡爪具有沿轴向相对的连接端和夹持端，旋转机构与连接端相连接并驱动卡爪旋转，夹持端用于夹持铆钉的钉芯，夹紧机构与夹持端相配合并使夹持端夹紧或松开钉芯，拉拔机构用于驱动卡爪沿轴向移动并拉拔钉芯。由此可省去中间传动转换机构，大大简化整体结构，有利于整体结构的紧凑装配，从而减小热熔自攻单面铆接装置的体积和重量，并且，单由一旋转机构驱动卡爪旋转，有利于驱动卡爪在较高的转速下旋转，使铆钉获得较高的旋转转速，从而保证铆接接头的质量。

Description

一种热熔自攻单面铆接装置

技术领域

本发明涉及工件连接技术领域，尤其涉及一种热熔自攻单面铆接装置。

背景技术

近年来，随着航空航天、汽车等领域轻量化要求越来越高，铝合金、钛合金和复合材料等典型高强度材料的应用越来越广泛。因此，针对上述材料工件的连接，出现了一些先进的连接技术，如自冲铆接、搅拌摩擦单面铆接等。

自冲铆接技术已经发展了二十多年，其利用位于工件两侧的铆模将铆钉压入被连接件并成形、连接。自冲铆接设备也已比较成熟，如英国的Henrob、国内的一浦莱斯等公司所研发生产的自冲铆接设备，都已具备较高的自动化程度。然而，随着轻量化要求的提高，封闭或半封闭型材的应用越来越多，自冲铆接工艺需要进行双面连接的特点，已使其无法满足复杂型材的连接。

针对封闭或半封闭型材件的连接，近几年出现了一种先进的单面连接技术——搅拌摩擦单面铆接方法。搅拌摩擦单面铆接方法最初是由美国通用汽车公司发明的，其利用铆钉的高速旋转(如9000rpm)并挤压穿透被连接件，然后通过拉铆将被连接件锁紧，是一种无需预先钻孔、无模具磨损、可实现异种金属以及金属和非金属连接的单面连接工艺。例如公布号为CN104640649A的专利申请公开了一种盲铆接装置和方法，并具体公开了该盲铆接装置包括马达、用于夹持盲铆钉的钉芯且能够基本上沿着所述铆钉的轴线移动的夹具、配置为在接合时将所述马达的旋转运动传递至所述夹具的第一传动机构和配置为在接合时将所述马达的旋转运动转换为所述夹具的线性运动以在接合时使所述夹具缩回而拉拔所述钉芯的第二传动机构。

现有的能够实现搅拌摩擦单面铆接方法的设备，是通过带传动将马达的旋转传递给铆钉，使铆钉实现旋转，然后通过螺纹构件将马达的转动转化为铆钉夹紧装置的直线运动，从而拉拔钉芯完成铆接。铆钉的旋转穿透以及拉拔过程的动力均由马达提供，且需要通过两个中间传动转换机构来实现，使得设备结构非常复杂。此外，使用带传动将马达的旋转运动传递给铆钉，不仅增加了设备的体积和重量，而且无法使铆钉获得很高的转速。增加的重量会提高工业机器人的承载性能要求；增加的体积会提高生产加工时的干涉率，降低设备的使用工况范围；无法使铆钉获得很高的转速，则会影响工件在铆接过程中的搅拌摩擦软化程度，从而降低所允许的铆钉穿透速率，进而影响铆接效率与接头质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、体积小、重量轻的热熔自攻单面铆接装置，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种热熔自攻单面铆接装置，包括支架和卡爪，在支架上设有旋转机构、夹紧机构、拉拔机构以及供外力把持以固定或移动热熔自攻单面铆接装置的把持部件，卡爪具有沿轴向相对的连接端和夹持端，旋转机构与连接端相连接并驱动卡爪旋转，夹持端用于夹持铆钉的钉芯，夹紧机构与夹持端相配合并使夹持端夹紧或松开钉芯，拉拔机构用于驱动卡爪沿轴向移动并拉拔钉芯。

优选地，旋转机构包括旋转动力元件和与卡爪同轴设置的旋转接头，旋转接头的一端与旋转动力元件固定连接，且另一端与卡爪的连接端相连接，连接端相对旋转接头沿周向固定且沿轴向可移动。

优选地，旋转机构还包括与旋转接头同轴设置的旋转传导块，旋转传导块沿周向固定且沿轴向可移动地设于旋转接头上，卡爪的连接端与旋转传导块固定连接。

优选地，在旋转传导块远离卡爪的一端与旋转接头之间设有第一弹性压缩件，第一弹性压缩件弹性顶压旋转接头与旋转传导块。

优选地，旋转动力元件为马达。

优选地，卡爪内部中空且沿轴向贯通，在卡爪的中空内部设有第二弹性压缩件，第二弹性压缩件弹性顶压旋转机构与铆钉的钉芯。

优选地，夹紧机构包括外套于卡爪的顶紧环、外套于顶紧环的推环以及与推环相连接并驱动推环沿轴向移动的第一轴向动力元件，推环与顶紧环沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接，顶紧环沿周向固定且沿轴向可移动地设于卡爪上，顶紧环与卡爪的夹持端相配合并通过沿轴向的移动使夹持端夹紧或松开钉芯。

优选地，顶紧环通过一连接件外套于卡爪，连接件与顶紧环固定连接，连接件沿周向固定且沿轴向可移动地设于卡爪上。

优选地，推环与顶紧环之间通过第一轴承组件实现沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。

优选地，卡爪的夹持端包括沿卡爪的周向间隔分布的至少两个夹持部，钉芯插设于所有夹持部围成的中空位置，每个夹持部均具有与顶紧环相配合的受力面，顶紧环沿轴向移动时作用于或离开受力面，使夹持部夹紧或松开钉芯。

优选地，拉拔机构包括与卡爪的夹持端相对设置且可与夹持端相卡接的拉环以及与拉环相连接并驱动拉环沿卡爪的轴向移动的第二轴向动力元件。

优选地，在支架上还设有定位机构，定位机构与铆钉的钉帽相配合并将铆钉定位在待连接工件上。

优选地，定位机构包括与卡爪的夹持端相对设置的支撑件，支撑件的中心开设有供铆钉穿过的第四通孔，第四通孔内设有与铆钉的钉帽配合卡接的定位件，定位件与支撑件沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。

优选地，定位件与支撑件之间通过第二轴承组件实现沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。

优选地，把持部件包括设于支架上的支撑轴，在支撑轴远离支架的一端设有用于连接机械手的法兰。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

本发明的热熔自攻单面铆接装置，铆钉的旋转穿透过程在旋转机构和外力的共同作用下完成，旋转机构仅用于驱动卡爪旋转，钉芯的拉拔过程则在拉拔机构的作用下完成，由此，一方面可以省去中间传动转换机构，大大简化整体结构，有利于整体结构的紧凑装配，从而减小热熔自攻单面铆接装置的体积和重量；另一方面，单由一旋转机构驱动卡爪旋转，有利于驱动卡爪在较高的转速下旋转，使铆钉获得较高的旋转转速，从而保证铆接接头的质量。

附图说明

图1是本发明实施例的热熔自攻单面铆接装置的立体结构示意图。

图2是本发明实施例的热熔自攻单面铆接装置的侧视示意图。

图3是本发明实施例的热熔自攻单面铆接装置的主视示意图。

图4是图3中去掉支架、把持部件及旋转动力元件后沿A-A的剖视示意图。

图5是本发明实施例的热熔自攻单面铆接装置的旋转传导块与旋转接头的装配示意图。

图6是本发明实施例的热熔自攻单面铆接装置的卡爪与旋转传导块及连接件相连接的剖视示意图。

图7是本发明实施例的热熔自攻单面铆接装置的卡爪的结构示意图。

图8是本发明实施例的热熔自攻单面铆接装置的连接件的结构示意图。

图中：

1、支架 2、卡爪 21、连接端

22、夹持端 221、夹持部 222、受力面

223、台阶面 23、第二滑槽 3、把持部件

31、支撑轴 32、法兰 4、铆钉

41、钉芯 42、钉帽 51、旋转动力元件

52、旋转接头 520、第一凹腔 521、第一滑槽

53、旋转传导块 530、第二凹腔 531、第一凸台

532、连接柱 54、第一弹性压缩件 55、挡板

56、限位件 560、第一通孔 561、限位部

6、第二弹性压缩件 71、顶紧环 72、推环

720、空腔 73、第一轴向动力元件 731、第一支板

732、第一支环 733、第一导轨 734、第一滑块

74、连接件 740、第二通孔 741、第二凸台

742、连接凸台 75、第一轴承组件 750、第一轴承

751、第二轴承 752、第一外挡圈 753、第一内挡圈

754、第一轴端挡圈 81、拉环 810、第三凹腔

811、第三通孔 812、第一安装孔 82、第二轴向动力元件

821、第二支板 822、第二支环 823、第二导轨

824、第二滑块 91、支撑件 910、第四凹腔

911、第四通孔 912、第二安装孔 92、定位件

93、第二轴承组件 931、第三轴承 932、第二外挡圈

933、第二内挡圈 934、第二轴端挡圈

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图8所示，本发明的热熔自攻单面铆接装置的一种实施例。本实施例的热熔自攻单面铆接装置包括支架1和卡爪2，在支架1上设有旋转机构、夹紧机构、拉拔机构以及供外力把持以固定或移动热熔自攻单面铆接装置的把持部件3。卡爪2具有沿轴向相对的连接端21和夹持端22，旋转机构与卡爪2的连接端21相连接并驱动卡爪2旋转，卡爪2的夹持端22用于夹持铆钉4的钉芯41，夹紧机构与夹持端22相配合并使夹持端22夹紧或松开钉芯41，拉拔机构用于驱动卡爪2沿轴向移动并拉拔钉芯41。

本实施例的热熔自攻单面铆接装置在工作时，可将铆钉4的钉芯41插入卡爪2的夹持端22，由夹紧机构与夹持端22配合使夹持端22夹紧钉芯41，然后由旋转机构驱动卡爪2旋转，从而带动铆钉4旋转，且夹紧机构亦随卡爪2旋转，使卡爪2的夹持端22对钉芯41保持夹紧。然后，由外力通过把持部件3把持住热熔自攻单面铆接装置并将热熔自攻单面铆接装置移动定位到待连接工件(图中未示出)上，即可通过外力沿铆钉4的轴向推动热熔自攻单面铆接装置向铆钉4施加轴向的作用力，则铆钉4可在该轴向作用力的作用下旋转穿透待连接工件。旋转穿透完毕后，旋转机构停止运行，使卡爪2、铆钉4及夹紧机构停止旋转，然后由拉拔机构驱动卡爪2沿轴向朝远离待连接工件的方向移动，且夹紧机构亦随卡爪2移动，使卡爪2的夹持端22对钉芯41保持夹紧，则可拉拔钉芯41，即将铆钉4抽芯使其墩粗成形，由此完成待连接工件的铆接。而后通过夹紧机构与夹持端22的配合使夹持端22松开钉芯41，则可将钉芯41从卡爪2的夹持端22取出。最后将拉拔机构和夹紧机构复位，则可备下次铆接。

本实施例的热熔自攻单面铆接装置，铆钉4的旋转穿透过程在旋转机构和外力的共同作用下完成，旋转机构仅用于驱动卡爪2旋转，钉芯41的拉拔过程则在拉拔机构的作用下完成，由此，一方面可以省去中间传动转换机构，大大简化整体结构，有利于整体结构的紧凑装配，从而减小热熔自攻单面铆接装置的体积和重量；另一方面，单由一旋转机构驱动卡爪2旋转，有利于驱动卡爪2在较高的转速下旋转，使铆钉4获得较高的旋转转速，从而保证铆接接头的质量。

具体地，参见图3和图4，在本实施例中，旋转机构包括旋转动力元件51和旋转接头52。旋转动力元件51固定在支架1上，用于提供旋转驱动力，以驱动卡爪2旋转。旋转动力元件51为马达，优选地，旋转动力元件51可以采用电主轴，能够提供较大的转速。旋转接头52与卡爪2同轴设置，旋转接头52的一端与旋转动力元件51固定连接，旋转接头52的另一端与卡爪2的连接端21相连接，卡爪2的连接端21相对旋转接头52沿周向固定且沿轴向可移动。卡爪2的连接端21相对旋转接头52沿周向固定，则旋转动力元件51的旋转驱动力可通过旋转接头52传递至卡爪2，使卡爪2随之旋转。卡爪2的连接端21相对旋转接头52沿轴向可移动，则在拉拔钉芯41的过程中，拉拔机构驱动卡爪2沿轴向朝远离待连接工件的方向移动时，通过卡爪2相对旋转接头52沿轴向的移动即可实现卡爪2沿轴向的位移，而无需旋转机构整体随卡爪2发生轴向位移，也就减小了拉拔机构需要提供的驱动力的大小。

进一步，在本实施例中，参见图4，旋转机构还包括一旋转传导块53，旋转传导块53与旋转接头52同轴设置，则旋转传导块53亦与卡爪2同轴设置。旋转传导块53沿周向固定且沿轴向可移动地设于旋转接头52上，卡爪2的连接端21与旋转传导块53固定连接，由此，卡爪2的连接端21通过旋转传导块53实现与旋转接头52沿周向固定且沿轴向可移动的连接。

进一步，本实施例中，参见图4，在旋转传导块53远离卡爪2的一端与旋转接头52之间设有第一弹性压缩件54，第一弹性压缩件54弹性顶压旋转接头52与旋转传导块53。则在铆钉4旋转穿透的过程中，通过第一弹性压缩件54弹性顶压于旋转接头52和旋转传导块53之间，可以实现旋转传导块53与旋转接头52之间沿轴向的相对定位，即实现卡爪2的轴向定位，防止卡爪2在旋转穿透的过程中因受到轴向作用力而相对旋转接头52产生位移，保证旋转穿透过程的顺利进行。在拉拔钉芯41的过程中，在拉拔机构的驱动下，卡爪2沿轴向朝远离待连接工件的方向移动时，会推动旋转传导块53进一步压缩第一弹性压缩件54，则在拉拔结束后，通过第一弹性压缩件54的回弹可推动旋转传导块53带动卡爪2复位，有利于卡爪2的夹持端22松开钉芯41。优选地，第一弹性压缩件54可以采用第一弹簧，第一弹簧的两端分别与旋转接头52和旋转传导块53固定连接。

进一步，本实施例中，参见图4，在旋转接头52远离旋转动力元件51的一端端面上设有一第一凹腔520，第一弹性压缩件54、旋转传导块53以及卡爪2的连接端21均容置于该第一凹腔520内。优选地，旋转接头52内部中空且沿轴向贯通，在旋转接头52的中空内部设有一沿径向放置的挡板55，挡板55与旋转接头52固定连接，旋转接头52远离旋转动力元件51的一端与挡板55之间构成所述第一凹腔520，则第一弹性压缩件54弹性顶压于挡板55与旋转传导块53之间。优选地，第一弹性压缩件54的两端分别与挡板55和旋转传导块53固定连接。

进一步，本实施例中，参见图5，在旋转接头52的第一凹腔520的腔侧壁上设有至少一个沿旋转接头52的轴向延伸的第一滑槽521，在旋转传导块53的外周面上设有至少一个与第一滑槽521相对应的第一凸台531，第一凸台531可滑动地插接于第一滑槽521内，通过第一凸台531与第一滑槽521的卡接和滑动配合，实现旋转传导块53与旋转接头52沿周向固定且沿轴向可移动的连接。

进一步，本实施例中，参见图4，在旋转接头52的第一凹腔520的开口处(即旋转接头52远离旋转动力元件51的一端端面处)设有一限位件56，限位件56与旋转接头52远离旋转动力元件51的一端固定连接，限位件56的中心开设有供卡爪2可活动地穿过的第一通孔560，限位件56具有与旋转传导块53远离第一弹性压缩件54的一端相卡接的限位部561，则在限位件56的限位部561与旋转接头52内的挡板55之间限定出旋转传导块53沿轴向移动的位移空间。在铆钉4旋转穿透的过程中，旋转传导块53在第一弹性压缩件54的弹性顶压下抵压于限位件56的限位部561上，从而实现旋转传导块53与旋转接头52之间沿轴向的相对定位。在拉拔结束后第一弹性压缩件54回弹而推动旋转传导块53沿轴向移动复位时，限位件56的限位部561则对旋转传导块53的轴向移动起到限位作用，避免旋转传导块53在第一弹性压缩件54回弹力的作用下产生过大位移。优选地，限位件56的限位部561可以为从第一通孔560的外缘沿轴向延伸出的环形凸台，且在该环形凸台的外周面上设置外螺纹，在旋转接头52的第一凹腔520开口处的腔侧壁上设置内螺纹，则环形凸台可伸入旋转接头52的第一凹腔520内，且环形凸台上的外螺纹与第一凹腔520的内螺纹配合连接，从而实现限位件56与旋转接头52的固定连接。

进一步，本实施例中，参见图4，卡爪2内部中空且沿轴向贯通，在卡爪2的中空内部设有第二弹性压缩件6，第二弹性压缩件6弹性顶压旋转机构与铆钉4的钉芯41。本实施例中，第二弹性压缩件6的一端与旋转传导块53固定连接，且第二弹性压缩件6沿卡爪2的轴向放置，将铆钉4的钉芯41插入卡爪2的夹持端22并由夹持端22夹紧时，钉芯41与第二弹性压缩件6远离旋转传导块53的一端压力接触，使第二弹性压缩件6弹性顶压旋转传导块53与钉芯41。则在铆钉4旋转穿透的过程中，通过第二弹性压缩件6沿轴向弹性顶压于旋转传导块53与钉芯41之间，有利于保持铆钉4的轴向固定，防止铆钉4在旋转穿透的过程中因受到轴向作用力而相对卡爪2的夹持端22产生位移，保证旋转穿透过程的顺利进行。在钉芯41拉拔结束且卡爪2的夹持端22松开钉芯41后，则可通过第二弹性压缩件6的回弹将钉芯41从卡爪2的夹持端22弹出，便于钉芯41的取出。优选地，第二弹性压缩件6可以采用第二弹簧，第二弹簧的一端与旋转传导块53固定连接，第二弹簧的另一端弹性顶压于钉芯41伸入卡爪2内的一端的端面上。

优选地，本实施例中，参见图4和图6，在旋转传导块53与卡爪2连接端21相连接的一端设有一第二凹腔530，第二凹腔530的腔底壁上延伸出一连接柱532，且连接柱532与第二凹腔530的腔侧壁之间具有间隙，在连接柱532的外周面上设有外螺纹。在卡爪2的连接端21的内周面上设有内螺纹，卡爪2的连接端21伸入旋转传导块53的第二凹腔530内，并插入第二凹腔530的腔侧壁与连接柱532之间的间隙内，卡爪2连接端21的内螺纹与连接柱532的外螺纹配合连接，由此实现旋转传导块53与卡爪2连接端21的固定连接。则第二弹性压缩件6的一端与旋转传导块53上的连接柱532固定连接，且第二弹性压缩件6弹性顶压连接柱532与钉芯41。

参见图3和图4，在本实施例中，夹紧机构包括顶紧环71、推环72和第一轴向动力元件73。顶紧环71外套于卡爪2，且顶紧环71沿周向固定且沿轴向可移动地设于卡爪2上。本实施例中，顶紧环71内部中空且沿轴向贯通，顶紧环71外套于卡爪2并靠近卡爪2的夹持端22。通过顶紧环71相对卡爪2沿轴向的移动，顶紧环71靠近铆钉4的一端可与卡爪2的夹持端22压力接触配合或离开卡爪2的夹持端22，当顶紧环71与卡爪2的夹持端22压力接触配合时，可使夹持端22夹紧铆钉4的钉芯41，当顶紧环71沿轴向移动离开卡爪2的夹持端22时，则可使夹持端22松开铆钉4的钉芯41。推环72外套于顶紧环71，且推环72与顶紧环71沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。第一轴向动力元件73固定在支架1上，且第一轴向动力元件73与推环72相连接，用于提供轴向移动驱动力，并驱动推环72沿轴向移动。推环72与顶紧环71沿轴向相对固定地连接，则第一轴向动力元件73的轴向移动驱动力可通过推环72传递至顶紧环71，使顶紧环71随之沿轴向移动，从而实现顶紧环71相对卡爪2沿轴向的移动。顶紧环71相对卡爪2沿周向固定，推环72相对顶紧环71沿周向可转动，则在铆钉4旋转穿透的过程中，顶紧环71可随卡爪2旋转而保持与卡爪2的压力接触，使卡爪2对铆钉4钉芯41保持夹紧，推环72则不随卡爪2的旋转而发生转动。即在铆钉4旋转穿透的过程中，夹紧机构通过顶紧环71即可实现与卡爪2的同步旋转，而无需夹紧机构整体随卡爪2发生旋转，从而减小了旋转动力元件51的负载，有利于进一步提高卡爪2的旋转转速。

为使结构紧凑，本实施例中，参见图4，将顶紧环71与旋转接头52的第一凹腔520同轴且间隔相对地设置，则卡爪2的连接端21穿过顶紧环71的中空内部后伸入旋转接头52的第一凹腔520内与旋转传导块53相连接，卡爪2的夹持端22则与顶紧环71远离旋转接头52的一端配合卡接。推环72具有轴向贯通的空腔720，顶紧环71及旋转接头52均容纳于推环72的空腔720内，且顶紧环71与空腔720的腔侧壁沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。

优选地，本实施例中，参见图4和图7，卡爪2的夹持端22包括沿卡爪2的周向间隔分布的至少两个夹持部221，本实施例中的卡爪2设有三个夹持部221。铆钉4的钉芯41插设于所有夹持部221围成的中空位置，通过所有夹持部221的抱合或张开实现对钉芯41的夹紧或松开。每个夹持部221均具有与顶紧环71相配合的受力面222，顶紧环71沿轴向移动时，顶紧环71远离旋转接头52的一端可作用于或离开该受力面222，使所有夹持部221抱合或张开，从而实现夹持端22夹紧或松开钉芯41。

进一步，本实施例中，参见图4，顶紧环71通过一连接件74外套于卡爪2，连接件74与顶紧环71固定连接，连接件74沿周向固定且沿轴向可移动地设于卡爪2上，由此实现顶紧环71沿周向固定且沿轴向可移动地设于卡爪2上。本实施例中，连接件74设置在顶紧环71靠近旋转接头52的一端，在连接件74的中心开设有供卡爪2穿过的第二通孔740，从第二通孔740的外缘沿轴向延伸出一环形的连接凸台742，在连接凸台742的外周面上设置外螺纹，在顶紧环71靠近旋转接头52的一端内部设置内螺纹，则连接件74的连接凸台742可插入顶紧环71靠近旋转接头52的一端内部，且连接凸台742上的外螺纹与顶紧环71内的内螺纹配合连接，从而实现连接件74与顶紧环71的固定连接。

进一步，本实施例中，参见图6、图7和图8，在卡爪2的外周面上设有至少一个沿卡爪2的轴向延伸的第二滑槽23，在连接件74的内周面上设有至少一个与第二滑槽23相对应的第二凸台741，第二凸台741可滑动地插接于第二滑槽23内，通过第二凸台741与第二滑槽23的卡接和滑动配合，实现连接件74与卡爪2沿周向固定且沿轴向可移动的连接。

进一步，本实施例中，参见图4，推环72与顶紧环71之间通过第一轴承组件75实现沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。具体地，第一轴承组件75包括沿推环72的轴向间隔相对地设于推环72与顶紧环71之间的第一轴承750和第二轴承751，在第一轴承750和第二轴承751之间设有第一外挡圈752和第一内挡圈753，第一外挡圈752的两端分别顶压第一轴承750和第二轴承751的外圈，第一内挡圈753的两端分别顶压第一轴承750和第二轴承751的内圈。本实施例中，在推环72的空腔720内设有一面向第一轴承组件75的台阶面，用于与第一轴承750的外圈相卡接。连接件74在顶紧环71靠近旋转接头52的一端端部相对顶紧环71朝向推环72突出，用于与第一轴承750的内圈相卡接。由此通过第一外挡圈752和第一内挡圈753的顶压作用可将第一轴承750固定在推环72与顶紧环71之间。在推环72靠近铆钉4的一端固定设有一第一轴端挡圈754，用于与第二轴承751的外圈相卡接。第一轴端挡圈754与推环72可通过螺纹配合实现固定连接。在顶紧环71远离连接件74的一端的外周面上设有一面向第一轴承组件75的台阶面，用于与第二轴承751的内圈相卡接。由此通过第一外挡圈752和第一内挡圈753的顶压作用可将第二轴承751固定在推环72与顶紧环71之间。从而通过第一轴承750和第二轴承751的作用，实现推环72与顶紧环71之间沿周向可相对转动且沿轴向相对固定。

进一步，本实施例中，参见图1、图3和图4，第一轴向动力元件73通过第一支板731和第一支环732与推环72固定连接。第一支环732呈半圆形，且第一支环732与推环72同轴设置，半圆形第一支环732的两端分别与推环72的外周面固定连接，第一支板731与推环72的轴向相平行地设置，第一支板731的一端与第一轴向动力元件73固定连接，且第一支板731的另一端与第一支环732固定连接，则可通过第一轴向动力元件73驱动第一支板731及第一支环732沿轴向移动而带动推环72沿轴向移动。优选地，本实施例在支架1上设有一沿推环72的轴向延伸的第一导轨733，在第一支板731上设有第一滑块734，且第一滑块734可滑动地设于第一导轨733上。通过第一滑块734与第一导轨733的滑动配合，可对第一支板731及第一支环732的移动起导向作用，保证第一支板731及第一支环732带动推环72沿轴向移动。本实施例中的第一轴向动力元件73可以为第一伸缩件，第一伸缩件的形式并不局限，能够为推环72提供轴向移动驱动力即可，例如第一伸缩件可以为气缸或液压缸或电动推杆。

参见图4，在本实施例中，拉拔机构包括拉环81和第二轴向动力元件82，拉环81与卡爪2的夹持端22相对设置，且拉环81可与夹持端22相卡接，第二轴向动力元件82固定在支架1上，且第二轴向动力元件82与拉环81相连接，用于提供轴向移动驱动力，并驱动拉环81沿卡爪2的轴向移动。当第二轴向动力元件82驱动拉环81沿轴向朝卡爪2的夹持端22移动时，可使拉环81可与夹持端22接触且相卡接，从而可带动卡爪2沿轴向朝远离待连接工件的方向移动，实现钉芯41的拉拔。

为使结构紧凑，本实施例中，参见图4，拉环81内部具有第三凹腔810，将拉环81的第三凹腔810与推环72同轴设置，且将推环72容纳于拉环81的第三凹腔810内，且卡爪2的夹持端22与拉环81第三凹腔810的腔底壁间隔相对设置，在第三凹腔810的腔底壁中心开设有供铆钉4穿过的第三通孔811。本实施例中，在卡爪2的夹持端22的每个夹持部221上均设有面向拉环81第三凹腔810腔底壁的台阶面223，当拉环81沿轴向朝卡爪2的夹持端22移动时，卡爪2的夹持端22可穿过拉环81第三凹腔810腔底壁上的第三通孔811，使台阶面223与第三凹腔810的腔底壁相卡接，从而实现拉环81可与卡爪2夹持端22的卡接。

本实施例中，由于推环72容纳于拉环81的第三凹腔810内，为实现第一支环732的两端与推环72外周面的固定连接，则在拉环81第三凹腔810的腔侧壁上相对地开设有两个沿径向贯穿第三凹腔810腔侧壁的第一安装孔812，第一支环732的两端分别穿过拉环81上的两个第一安装孔812而与推环72外周面的固定连接，且第一支环732的两端均可在相应的第一安装孔812内沿轴向移动，从而允许推环72在第一支环732的带动下在拉环81的第三凹腔810内沿轴向移动。

进一步，本实施例中，参见图1、图3和图4，第二轴向动力元件82通过第二支板821和第二支环822与拉环81固定连接。第二轴向动力元件82、第二支板821及第二支环822与第一轴向动力元件73、第一支板731及第一支环732分别设置在支架1相对的两侧。第二支环822呈半圆形，且第二支环822与拉环81同轴设置，半圆形第二支环822的两端分别与拉环81的外周面固定连接，第二支板821与拉环81的轴向相平行地设置，第二支板821的一端与第二轴向动力元件82固定连接，且第二支板821的另一端与第二支环822固定连接，则可通过第二轴向动力元件82驱动第二支板821及第二支环822沿轴向移动而带动拉环81沿轴向移动。优选地，本实施例在支架1上设有一沿拉环81的轴向延伸的第二导轨823，在第二支板821上设有第二滑块824，且第二滑块824可滑动地设于第二导轨823上。通过第二滑块824与第二导轨823的滑动配合，可对第二支板821及第二支环822的移动起导向作用，保证第二支板821及第二支环822带动拉环81沿轴向移动。本实施例中的第二轴向动力元件82可以为第二伸缩件，第二伸缩件的形式并不局限，能够为拉环81提供轴向移动驱动力即可，例如第二伸缩件可以为气缸或液压缸或电动推杆。

进一步，本实施例中，在拉拔钉芯41的过程中，夹紧机构中的第一轴向动力元件73需保持对推环72的轴向作用力，使顶紧环71保持对卡爪2夹持端22的作用力，从而使卡爪2保持对钉芯41的夹紧，则在拉拔机构中的第二轴向动力元件82驱动拉环81沿轴向朝卡爪2的夹持端22移动并带动卡爪2沿轴向朝远离待连接工件的方向移动时，顶紧环71、连接件74和推环72将受到沿轴向的反向作用力而随卡爪2一起反向移动，以实现钉芯41的拉拔，则第一轴向动力元件73将受到反向的作用力，为保护第一轴向动力元件73在此过程中不受损坏，可以在第一轴向动力元件73设置保护结构。例如，当第一轴向动力元件73采用气缸时，可以在该气缸中设置泄压阀，则在第一轴向动力元件73受到反向作用力时，第一轴向动力元件73中的气压可以通过泄压阀逐渐减小，从而保护第一轴向动力元件73不受损坏。

参见图4，在本实施例中，在支架1上还设有定位机构，定位机构与铆钉4的钉帽42相配合并将铆钉4定位在待连接工件上，以利于铆钉4的旋转穿透过程和钉芯41的拉拔过程的进行。

具体地，参见图4，本实施例中的定位机构包括一支撑件91，支撑件91固定设置在支架1上，且支撑件91与卡爪2的夹持端22相对设置，支撑件91的中心开设有供铆钉4穿过的第四通孔911，第四通孔911内设有与铆钉4的钉帽42配合卡接的定位件92，定位件92与支撑件91沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。则通过定位件92可实现对铆钉4钉帽42的轴向定位，且在铆钉4旋转穿透的过程中，定位件92可随铆钉4旋转，从而保持对铆钉4钉帽42轴向定位。在拉拔钉芯41的过程中，定位件92对铆钉4钉帽42的轴向定位则有利于卡爪2将钉芯41抽出。

为使结构紧凑，本实施例中，参见图4，支撑件91内部具有第四凹腔910，将支撑件91的第四凹腔910与拉环81同轴设置，且将拉环81容纳于支撑件91的第四凹腔910内，且拉环81第三凹腔810的腔底壁与支撑件91第四凹腔910的腔底壁相接触，使得支撑件91第四凹腔910的腔底壁与卡爪2的夹持端22相对。第四通孔911开设在支撑件91第四凹腔910腔底壁的中心位置，则铆钉4可依次穿过支撑件91第四凹腔910腔底壁上的第四通孔911和拉环81第三凹腔810腔底壁上的第三通孔811后伸入卡爪2的夹持端22。

本实施例中，由于拉环81容纳于支撑件91的第四凹腔910内，为实现第二支环822的两端与拉环81外周面的固定连接，在支撑件91第四凹腔910的腔侧壁上相对地开设有两个沿径向贯穿第四凹腔910腔侧壁的第二安装孔912，且第二安装孔912的位置与拉环81上的第一安装孔812的位置相对应，则第二支环822的两端可分别穿过支撑件91上的两个第二安装孔912而与拉环81外周面的固定连接，且第二支环822的两端均可在相应的第二安装孔912内沿轴向移动，从而允许拉环81在第二支环822的带动下在支撑件91的第四凹腔910内沿轴向移动。第一支环732的两端则分别穿过支撑件91上的两个第二安装孔912和拉环81上的两个第一安装孔812而与推环72外周面的固定连接。

进一步，本实施例中，参见图4，定位件92与支撑件91之间通过第二轴承组件93实现沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。具体地，第二轴承组件93包括设于定位件92与支撑件91第四凹腔910腔底壁上的第四通孔911孔壁之间的第三轴承931，本实施例中，在第四通孔911内固定设有一第二外挡圈932，第二外挡圈932与第四通孔911的孔壁可通过螺纹配合实现固定连接，在第四通孔911的孔壁上还设有一面向第二外挡圈932的台阶面，第三轴承931的外圈固定卡接在该台阶面与第二外挡圈932之间。在支撑件91的外周面上固定设有一第二内挡圈933，第二内挡圈933与支撑件91的外周面可通过螺纹配合实现固定连接，第二内挡圈933远离支撑件91外周面的一面与第三轴承931的内圈相接触，且第二内挡圈933靠近支撑件91的一端具有与第三轴承931内圈的一端相卡接的台阶面，第二内挡圈933远离支撑件91的一端则固定设有一第二轴端挡圈934，第二轴端挡圈934与第二内挡圈933可通过螺纹配合实现固定连接，第二轴端挡圈934相对第二内挡圈933朝向支撑件91突出，用于与第三轴承931内圈的另一端相卡接。由此，通过第二外挡圈932、第二内挡圈933、第二轴端挡圈934与支撑件91的共同配合，实现将第三轴承931固定在定位件92与支撑件91之间。并通过第三轴承931的作用，实现定位件92与支撑件91之间沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。并且，定位件92通过第三轴承931而具备承受一定的轴向作用力的能力，从而能够在铆钉4旋转穿透的过程中承受铆钉4的反作用力。

参见图1和图2，本实施例中，把持部件3包括设于支架1上的支撑轴31，在支撑轴31远离支架1的一端设有法兰32，法兰32可用于连接机械手，则可通过机械手把持本实施例的热熔自攻单面铆接装置，实现热熔自攻单面铆接装置的移动或沿铆钉4的轴向推动热熔自攻单面铆接装置向铆钉4施加轴向作用力。从而实现可自动操作，减少人工作业。

综上，本实施例的热熔自攻单面铆接装置的工作过程具体包括：

(1)铆钉4的旋转：将铆钉4的钉芯41依次穿过定位件92和拉环81第三凹腔810腔底壁上的第三通孔811并伸入卡爪2的夹持端22，至铆钉4的钉帽42与定位件92相接触而沿轴向卡接定位，此时铆钉4的钉芯41与卡爪2内的第二弹性压缩件6接触并压缩第二弹性压缩件6；然后启动第一轴向动力元件73驱动推环72沿轴向朝铆钉4移动，并带动顶紧环71随之移动而与卡爪2夹持端22夹持部221上的受力面222相接触，并作用于该受力面222，使所有夹持部221抱合而夹紧钉芯41；然后启动旋转动力元件51驱动旋转接头52旋转，并带动旋转传导块53、卡爪2及铆钉4随之旋转，此时，第一弹性压缩件54弹性顶压挡板55与旋转传导块53，使旋转传导块53抵压于限位件56的限位部561上，顶紧环71和连接件74随卡爪2同步旋转，使卡爪2保持对钉芯41的夹紧，定位件92均随铆钉4同步旋转，保持对铆钉4钉帽42轴向定位。

(2)铆钉4旋转穿透待连接工件：通过机械手把持住热熔自攻单面铆接装置并沿铆钉4的轴向推动热熔自攻单面铆接装置向铆钉4施加轴向的作用力，则旋转的铆钉4在该轴向作用力的作用下旋转穿透待连接工件。

(3)铆钉4钉芯41的拉拔：旋转穿透完毕后，旋转动力元件51停止运行，卡爪2、铆钉4、顶紧环71、连接件74及定位件92停止旋转，第一轴向动力元件73保持驱动力使卡爪2保持对钉芯41的夹紧；然后启动第二轴向动力元件82驱动拉环81沿轴向朝卡爪2的夹持端22移动，卡爪2的夹持端22穿过拉环81第三凹腔810腔底壁上的第三通孔811，且台阶面223与第三凹腔810的腔底壁相卡接，通过拉环81的轴向移动带动卡爪2及钉芯41随之一起移动，从而对钉芯41进行拉拔，直至将钉芯41拉断，完成铆接。在此过程中，顶紧环71、连接件74和推环72也随卡爪2一起沿轴向移动，卡爪2的移动则推动旋转传导块53相对旋转接头52沿轴向移动而离开限位件56的限位部561并压缩第一弹性压缩件54。

(4)拉拔后钉芯41的排出：钉芯41拉拔完毕后，由机械手移动热熔自攻单面铆接装置，使其离开已完成铆接的工件；然后第二轴向动力元件82驱动拉环81反向移动复位，使拉环81离开卡爪2的夹持端22，此时被压缩的第一弹性压缩件54可自动回弹而推动旋转传导块53相对旋转接头52反向移动，并带动卡爪2相对连接件74沿轴向移动，使卡爪2的夹持端22离开顶紧环71，从而使卡爪2的夹持端22松开钉芯41，而后卡爪2内被压缩的第二弹性压缩件6可自动回弹而将钉芯41从卡爪2内部弹出，实现钉芯41的自动排出。钉芯41弹出后，第一轴向动力元件73可驱动推环72、顶紧环71和连接件74沿轴向移动复位，则可备下次铆接。

由此，本实施例的热熔自攻单面铆接装置可同时实现铆钉4的定位、旋转穿透、钉芯41的拉拔以及拉拔后钉芯41的自动排出，具有结构简单紧凑、体积小、重量轻、作业效率高的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，包括支架(1)和卡爪(2)，在所述支架(1)上设有旋转机构、夹紧机构、拉拔机构以及供外力把持以固定或移动所述热熔自攻单面铆接装置的把持部件(3)，所述卡爪(2)具有沿轴向相对的连接端(21)和夹持端(22)，所述旋转机构与所述连接端(21)相连接并驱动所述卡爪(2)旋转，所述夹持端(22)用于夹持铆钉(4)的钉芯(41)，所述夹紧机构与所述夹持端(22)相配合并使所述夹持端(22)夹紧或松开所述钉芯(41)，所述拉拔机构用于驱动所述卡爪(2)沿轴向移动并拉拔所述钉芯(41)，所述旋转机构包括旋转动力元件(51)和与所述卡爪(2)同轴设置的旋转接头(52)，所述旋转接头(52)的一端与所述旋转动力元件(51)固定连接，且另一端与所述卡爪(2)的所述连接端(21)相连接，所述连接端(21)相对所述旋转接头(52)沿周向固定且沿轴向可移动。

2.根据权利要求1所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述旋转机构还包括与所述旋转接头(52)同轴设置的旋转传导块(53)，所述旋转传导块(53)沿周向固定且沿轴向可移动地设于所述旋转接头(52)上，所述卡爪(2)的所述连接端(21)与所述旋转传导块(53)固定连接。

3.根据权利要求2所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，在所述旋转传导块(53)远离所述卡爪(2)的一端与所述旋转接头(52)之间设有第一弹性压缩件(54)，所述第一弹性压缩件(54)弹性顶压所述旋转接头(52)与所述旋转传导块(53)。

4.根据权利要求1所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述旋转动力元件(51)为马达。

5.根据权利要求1所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述卡爪(2)内部中空且沿轴向贯通，在所述卡爪(2)的中空内部设有第二弹性压缩件(6)，所述第二弹性压缩件(6)弹性顶压所述旋转机构与所述铆钉(4)的所述钉芯(41)。

6.根据权利要求1所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述夹紧机构包括外套于所述卡爪(2)的顶紧环(71)、外套于所述顶紧环(71)的推环(72)以及与所述推环(72)相连接并驱动所述推环(72)沿轴向移动的第一轴向动力元件(73)，所述推环(72)与所述顶紧环(71)沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接，所述顶紧环(71)沿周向固定且沿轴向可移动地设于所述卡爪(2)上，所述顶紧环(71)与所述卡爪(2)的所述夹持端(22)相配合并通过沿轴向的移动使所述夹持端(22)夹紧或松开所述钉芯(41)。

7.根据权利要求6所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述顶紧环(71)通过一连接件(74)外套于所述卡爪(2)，所述连接件(74)与所述顶紧环(71)固定连接，所述连接件(74)沿周向固定且沿轴向可移动地设于所述卡爪(2)上。

8.根据权利要求6所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述推环(72)与所述顶紧环(71)之间通过第一轴承组件(75)实现沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。

9.根据权利要求6所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述卡爪(2)的所述夹持端(22)包括沿所述卡爪(2)的周向间隔分布的至少两个夹持部(221)，所述钉芯(41)插设于所有所述夹持部(221)围成的中空位置，每个所述夹持部(221)均具有与所述顶紧环(71)相配合的受力面(222)，所述顶紧环(71)沿轴向移动时作用于或离开所述受力面(222)，使所述夹持部(221)夹紧或松开所述钉芯(41)。

10.根据权利要求1所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述拉拔机构包括与所述卡爪(2)的所述夹持端(22)相对设置且可与所述夹持端(22)相卡接的拉环(81)以及与所述拉环(81)相连接并驱动所述拉环(81)沿所述卡爪(2)的轴向移动的第二轴向动力元件(82)。

11.根据权利要求1所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，在所述支架(1)上还设有定位机构，所述定位机构与所述铆钉(4)的钉帽(42)相配合并将所述铆钉(4)定位在待连接工件上。

12.根据权利要求11所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述定位机构包括与所述卡爪(2)的所述夹持端(22)相对设置的支撑件(91)，所述支撑件(91)的中心开设有供所述铆钉(4)穿过的第四通孔(911)，所述第四通孔(911)内设有与所述铆钉(4)的钉帽(42)配合卡接的定位件(92)，所述定位件(92)与所述支撑件(91)沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。

13.根据权利要求12所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述定位件(92)与所述支撑件(91)之间通过第二轴承组件(93)实现沿周向可相对转动且沿轴向相对固定地连接。

14.根据权利要求1所述的热熔自攻单面铆接装置，其特征在于，所述把持部件(3)包括设于所述支架(1)上的支撑轴(31)，在所述支撑轴(31)远离所述支架(1)的一端设有用于连接机械手的法兰(32)。