一种自动铆接机械臂系统以及铆接方法
技术领域
本发明涉及一种铆接技术,尤其涉及一种铆接机械臂以及自动铆接方法。
背景技术
铆接,即利用铆钉将两个或两个以上的待铆接件(一般为板材或型材)连接在一起的一种不可拆卸的静联接。最常用的铆接是实心铆钉联接。实心铆钉联接多用于受力大的金属零件的联接,空心铆钉联接用于受力较小的薄板或非金属零件的联接。
铆钉,一般包括钉头和钉杆,其中,钉头的直径大于钉杆的直径,在对钉头的击打或压迫下,钉杆穿过并露出钉孔的端部,接触铆模(砧板)、发生挤压变形后,铆钉变形后,与底层材料形成锁扣(镦头),从正反两面将待铆接件夹合固定连接。
随着工业机器人(机械臂)技术的发展,动铆接成为可以现实的技术,因此,为了提高铆接工作效率,需要一种自动铆接机械臂以及铆接方法。
发明内容
为了提高铆接的工作效率,本申请提供了一种自动铆接机械臂系统以及铆接方法。
本申请第一个方面是提供一种自动铆接机械臂系统,包括机械臂、铆钉输送机构、铆接压头、控制系统,其中,所述铆钉输送机构包括供钉机构、接钉机构;
所述铆接压头包括施压部分、固定部、压头本体、铆模,压头本体与铆模均安装于固定部;压头本体内设有笔直的沿上下方向延伸的通孔,所述通孔的下端开口正对铆模;固定部安装压头本体的一端设有穿孔,施压部分包括固定筒以及设置在固定筒内的推杆通道、驱动电机以及受驱动电机驱动的推杆,推杆位于推杆通道内,推杆通道、穿孔与通孔同轴设置,推杆依次从推杆通道、穿孔经过后进入通孔;固定部安装于机械臂的操作端;
在通孔侧壁,低于推杆的位置,通过一个侧面开口连通一个第一铆钉通道,第一铆钉通道侧壁连接吹气管道或气缸;其中,所述吹气管管道开口朝向侧面开口或所述气缸驱动轴穿过第一铆钉通道侧壁指向侧面开口;吹气管或气缸进气端连接第一高压气管,第一高压气管通过第一供气开关连接到气源;第一供气开关的工作状态由控制系统进行控制;
所述接钉机构包括安装于固定部上的第一固定块,固定块设有贯穿上下表面的两个铆钉接受孔,两个铆钉接受孔下方设有调节部件,调节部件下方为第一铆钉通道,调节部件设有推动件,用于将第一铆钉通道与其中一个铆钉接受孔连通;
所述供钉机构包括第二固定块,第二固定块设有贯穿第二固定块的铆钉发送孔,铆钉发送孔上端连通第二铆钉通道的一端。
在一种优选实施例中,所述压头本体的伸入到固定筒内,并可在驱动机构作用下沿固定筒滑动。
在一种优选实施例中,所述调节部件包括横向通道,所述两个铆钉接受孔分设于横向通道两端的上方,第二铆钉通道连通至横向通道位于两个铆钉接受孔之间的位置,例如优选为横向通道中间位置;所述推动件沿横向通道方向运动。
在一种优选实施例中,所述两个铆钉接受孔左右设置,所述调节部件包括两个气缸,两个气缸分设于横向通道左右两侧,气缸驱动端驱动推动件的运动。
在一种优选实施例中,所述铆钉接受孔包括连通的扩大部和缩小部,横向通道也设有相互连通的扩大部和缩小部,其中,铆钉接受孔的扩大部位于横向通道的扩大部的上方,铆钉接受孔的缩小部位于横向通道的缩小部的上方。
在一种优选实施例中,所述第一铆钉通道包括连通的扩大部和缩小部,其中,第一铆钉通道的扩大部位于横向通道的扩大部的下方,第一铆钉通道的缩小部位于横向通道的缩小部的下方。
在一种优选实施例中,所述侧面开口包括连通的扩大部和缩小部,其中,扩大部在上方,缩小部在下方,第一铆钉通道的扩大部连通侧面开口的扩大部,第一铆钉通道的缩小部连通侧面开口的缩小部。
在一种更优选实施例中,所述气缸的进气端连接第二高压气管,第二高压气缸通过第二供气开关连接到气源,第二供气开关的工作状态由控制系统进行控制。
在一种优选实施例中,所述铆钉输送机构还包括振动台,振动台包括振动盘,沿振动盘内壁设有螺旋上升的台阶,台阶顶端连接铆钉运输槽的一端,铆钉运输槽的另一端连接铆钉盘,铆钉盘包括平行设置的固定盘和转动盘,固定盘设有环形凸起,环形凸起包围的区域内设有轴,所述轴穿过转动盘,转动盘可绕所述轴转动,转动盘周边设有容纳腔,环形凸起设有两个缺口,其中一个缺口朝向铆钉运输槽,另一个缺口处连接第二铆钉通道的另一端;容纳腔开口朝向缺口或环形凸起。
所述铆钉盘还包括盘盖,盘盖边缘与环状凸起边缘之间闭合,转动盘置于盘盖与固定盘之间扣合形成的空间内。
在一种优选实施例中,所述第二铆钉通道另一端侧壁连接有第三高压气管,第三高压气管通过第三供气开关连接到气源,第三供气开关的工作状态由控制系统进行控制。
在一种优选实施例中,所述铆钉运输槽的槽口上方设有挡板,挡板与下方的槽口之间存在一间隙,挡板沿运输槽延伸方向设置。
在一种优选实施例中,所述铆钉输送机构还包括基板,所述铆钉运输槽设于所述基板上,或者所述基板包括第一基板和第二基板,第一基板和第二基板平行设置,之间保持固定间距,形成所述铆钉运输槽。
在一种优选实施例中,所述铆钉输送机构还包括支撑件,所述支撑件固定设置于基板上,所述挡板与所述支撑件固定连接或可拆卸连接。
更优选地,所述挡板设有连接部,连接部与所述支撑件之间为可滑动连接,连接部通过固定销将其固定在支撑件上。
例如,连接部包括滑槽,支撑件嵌入滑槽内,可沿滑槽相对运动,滑槽设有贯穿的穿孔,固定销插入穿孔内将连接部固定在支撑件上。
在一种优选实施例中,挡板朝向台阶顶端的一端,下侧面向上倾斜,更优选地,倾斜角度优选为2°~30°;更优选地,所述倾斜角度为5°~15°。
在一种优选实施例中,第一固定块朝向第二固定块的方向设有压力传感器。
在一种优选实施例中,第一固定块朝向第二固定块的方向设有定位销,第二固定块朝向第一固定块的方向设有可容纳定位销的定位孔。
在一种优选实施例中,第一固定块设有凸起部和凹陷区域,定位孔位于第一固定块的凸起部,第一固定块的凸起部与凹陷区域之间形成第一台阶;第二固定块设有凸起部和凹陷部,定位销位于第二固定块的凹陷部,第二固定块的凸起部与凹陷区域之间形成第二台阶;第一台阶与第二台阶扣合。
在一种优选实施例中,所述第二固定块安装于固定架上。
在一种优选实施例中,所述第二固定块也可以是设有两个铆钉发送孔,两个铆钉发送孔与两个铆钉接受孔一一对齐。
本申请第二个方面是提供一种自动铆接方法,优选地,采用本发明第一个方面所述的自动铆接机械臂系统。
其中,所述自动铆接方法包括:
机械臂携带接钉机构运动至供钉机构下方,接钉机构的第一固定块位于供钉机构的第二固定块的下方,第一固定块中的至少一个铆钉接受孔对齐第二固定块中的铆钉发送孔;
铆钉通过第二铆钉通道运送至铆钉发送孔,并掉落到与所述铆钉发送孔对齐的铆钉接受孔内,
机械臂携带铆接压头抵达铆接位置,待铆接的板在铆接压头与铆模之间的区域内叠加;铆接压头向铆模运动,直至铆接压头与铆模夹持在待铆接的板的叠加部分两侧;调节部件控制第一铆钉通道与接收到铆钉的其中一个铆钉接受孔进行连通,从而铆钉进入第一铆钉通道,并通过第一铆钉通道到达铆接压头的压头本体的通道侧面开口上游;
控制系统操作第一供气开关打开,高压气体通过第一高压气管进入吹气管或气缸的进气端,吹气管向侧面开口方向吹气将铆钉送至所述通孔、或气缸将铆钉推送至所述通孔;
驱动电机驱动推杆下压,推杆将铆钉从铆接压头内推出,铆钉一端穿过所述叠加部分,抵触到铆模后在压力作用下变形,形成锁扣,将板铆接。
在一种优选实施例中,所述固定部的两个铆钉接受孔均接收铆钉,铆钉通过铆钉接受孔落入下方的横向通道,机械臂携带铆接压头抵达铆接位置后,其中一个气缸动作,气缸驱动推动件将靠近该气缸的铆钉推向第二铆钉通道,待该铆钉完成铆接动作后,另一气缸动作,驱动推动件将另一个铆钉推向第二铆钉通道,进行铆接工作。
在一种优选实施例中,所述第二铆钉通道连接侧面开口的位置设有横向部分,吹气管或气缸位于横向部分的远离侧面开口的一端,第二铆钉通道设有传感器用于监测铆钉是否通过,传感器监测到铆钉通过后,发送信息给控制系统,控制系统操作第一供气开关工作,第一高压气管供气,吹气管或气缸工作将铆钉推向侧面开口。
在一种优选实施例中,振动台震动,将铆钉沿振动台内壁螺旋上升的台阶输送至铆钉运输槽,铆钉运输槽与其上方的压板间距仅供一个铆钉的铆钉帽通过,从而确保铆钉不叠加在一起。
在一种优选实施例中,所述铆钉通过铆钉盘的入口,进入转动盘的空腔内,转动盘转动,将容纳有铆钉带动空腔向铆钉盘出口转动,铆钉通过铆钉盘出口进入第二铆钉通道。
更优选地,铆钉进入第二铆钉通道后,控制系统操作第三供气开关工作,第三高压气管从第二铆钉通道连接铆钉盘的位置向第二铆钉通道提供高压气,高压气将铆钉推向铆钉发送孔。
本申请提供的自动铆接机械臂系统以及自动铆接方法,能够实现铆钉的自动输送以及自动铆接。更优选地,所述铆接工作几乎不使用油泵,铆接工作过程中几乎无油污产生。
附图说明
图1为本申请自动铆接机械臂系统中供钉机构示意图;
图2与图3为本申请自动铆接机械臂系统中第一固定块(图3)、第二固定块(图2)示意图;
图4为本申请自动铆接机械臂系统接钉机构中横向通道示意图;
图5和图6为本申请自动铆接机械臂系统铆钉盘结构示意图;
图7为本申请自动铆接机械臂系统压板结构示意图;
图8和图9为本申请自动铆接机械臂系统中铆接压头结构示意图;
图10为本申请自动铆接机械臂的示意图。
具体实施方式
本申请提供了一种自动铆接机械臂系统、以及一种自动铆接方法,所述自动铆接机械臂系统,包括机械臂、铆钉输送机构、铆接压头、控制系统,其中,所述铆钉输送机构包括供钉机构、接钉机构。
参照图1,供钉机构包括竖直的固定架1,固定架1安装有横向伸出的横梁17,第二安装板14上表面固定在横梁17的下方,第一安装板11与第二安装板14之间通过固定柱15连接,例如,第一安装板11与第二安装板14均设有穿孔,固定柱穿过它们的穿孔,穿出穿孔的部分用螺帽拧紧固定。在固定柱15位于第一安装板11与第二安装板14之间的部分,套设有弹簧。
第二凸起部12于第一安装板11下表面凸出,与第一安装板11之间形成台阶结构(构成第二而固定块),第一安装板11非凸起部分设有向下伸出的定位销13和压力传感器(未显示),参照图2,第二凸起部12设有两个铆钉发送孔10,两个铆钉发送孔10上方分别连接一个第二铆钉输送管道16,第二铆钉输送管道16沿固定架1连接至供铆钉的振动台。为了方便更换铆钉发送孔10,第一安装板11侧壁设有凹槽,第二凸起部12嵌于凹槽内,第二凸起部12外侧通过挡板18进行固定。
振动台包括振动盘,沿振动盘内壁设有螺旋上升的台阶,台阶顶端连接铆钉运输槽4的一端,参照图5和图6,铆钉运输槽4的另一端连接铆钉盘3,铆钉盘3包括平行设置的固定盘和转动盘302,固定盘设有环形凸起301,环形凸起301包围的区域内设有轴303,所述轴303穿过转动盘302,转动盘302可绕所述轴303转动,转动盘302周边设有容纳腔304,环形凸起301设有两个缺口305,其中一个缺口朝向铆钉运输槽4的末端31,另一个缺口处连接第二铆钉通道16的另一端33;第二铆钉通道16另一端33的侧壁连接有第三高压气管32,第三高压气管32通过第三供气开关连接到气源9,第三供气开关的工作状态由控制系统进行控制。
参照图5和图7,铆钉运输槽4的槽口上方设有挡板42,挡板42沿运输槽4延伸方向设置,挡板42与下方的槽口之间存在一间隙,该间隙仅供一个铆钉的铆钉帽通过。挡板42前端为倾斜段41,倾斜段41下表面向上倾斜。挡板42侧壁安装有调节部44,调节部44扣合在固定的基板43上,这样,调节部44(挡板42)与运输槽4的水平距离可调,另外,调节螺母45穿过调节部44后拧入基板43,从而调节部44(挡板42)与运输槽4的垂直距离可调(即所述间隙大小可调)。
参照图3、图4,接钉机构包括第一固定块2,第一固定块2设有第一凸起部21,与非凸起部分形成台阶结构,两个铆钉接受孔20左右排布于非凸起部分上,第一固定块2下方,左右两侧分别设有一个气缸23,气缸23的供气管24分别通过一个供气控制开关连接到气源。第一凸起部21设有定位孔22,可容纳定位销13的插入。第一固定块2下方为调节部件26,调节部件设有横向通道,两个铆钉接受孔20位于横向通道的上方,横向通道中间位置连通下方的第一铆钉输送管道27。
参照图4,铆钉接受孔20位凸字形结构,包括容纳铆钉帽的第一扩大部202以及容纳铆钉头的第一缩小部201,由此,铆钉在铆钉接受孔20内的运动方向被固定,同样,横向通道设有第二扩大部262、第二缩小部261;第一铆钉所述管道27设有第三扩大部272、第三缩小部271。第一扩大部202位于第二扩大部262上方,第一缩小部201位于第二缩小部261上方;第三扩大部272位于第二扩大部262下方,第三缩小部271位于第二缩小部261下方。同样,参照图2,铆钉发送孔10、以及第二铆钉输送管道16也是这种结构设计。
左右两侧的气缸23推动同一个或分别推动一个推动部件沿横向通道运动,用于向第一铆钉输送管道27推送铆钉(或将其中一个铆钉接受孔20与第一铆钉输送管道27连通)。
参照图8-图10,所述铆接压头包括施压部分84、C形固定部50、压头本体5、铆模52,压头本体5与铆模52分别安装于C形固定部50的两端;压头本体5内设有笔直的沿上下方向延伸的通孔51,所述通孔51的下端开口正对铆模52;固定部50安装压头本体5的一端设有穿孔,施压部分84包括固定筒54以及设置在固定筒内的推杆通道、驱动电机以及受驱动电机驱动的推杆8,推杆8位于推杆通道内,推杆通道、穿孔与通孔同轴设置,推杆8依次从推杆通道、穿孔经过后进入通孔51;固定部50安装于机械臂的操作端;图10给出了三节机械臂的结构示意图,第一节81下端固定于固定座80,上端通过旋转关节连接第二节82的一端,第二节82另一端通过另一旋转关节连接第三节83的一端;第三节83的另一端为操作端,安装有所述固定部50。第一固定块2通过一个安装板安装于固定筒54外表面,安装板与第一凸起部21之间形成凹陷区域。压头本体5可以沿固定筒54内壁滑动。
在通孔51的侧壁,低于推杆8的位置,通过一个侧面开口连通第一铆钉通道27,第一铆钉通道27包括主体274以及连接侧面开口处的横向通道部分273,横向通道部分273远离侧面开口的一端设有接口275用于连接吹气管道或气缸;其中,所述吹气管管道开口朝向侧面开口或所述气缸驱动轴穿过横向通道部分273指向侧面开口;吹气管或气缸进气端连接第一高压气管,第一高压气管通过第一供气开关连接到气源;第一供气开关的工作状态由控制系统进行控制。侧面开口的形状与第一铆钉通道27的截面形状相同。
本发明自动铆接的方法,优选为采用上述自动铆接机械臂系统。
机械臂工作,第三节83携带施压部分84、固定部50以及安装于施压部分84上的接钉机构一起运动至位置固定的供钉机构处,将第一固定块2从第二固定块下方向上运动,第二凸起部12插入到第一固定块2的非凸起部分,左右调整第二固定块,至定位销13插入到定位孔23内,将第二凸起部12的两个铆钉发送孔10与第一固定块2上的两个铆钉接受孔20一一对齐。
振动台工作,铆钉在震动作用下,依次沿螺旋上升的台阶运动至铆钉运输槽4,铆钉的钉头在重力作用下落入铆钉运输槽4的槽体内,铆钉帽大于槽口,不会落入槽体内,从而使得铆钉按照相同的姿态向前输送。在铆钉输送槽4下方运动带或者后续铆钉挤压作用下,向铆钉盘3前进。压板42与槽口4之间的间隙,允许一个铆钉帽通过,这样,可以避免前后铆钉挤压叠加在一起。
铆钉运动至铆钉运输槽4的末端31,通过铆钉盘的缺口进入到转动盘302的容纳腔304内,该容纳腔形状与铆钉匹配,能够确保铆钉在容纳腔304内不发生旋转或其他明显的运动。
转动盘302转动,将接收铆钉的容纳腔向第二铆钉通道16另一端33运动,运动至另一端33对应的缺口305,容纳腔304内的铆钉进入第二铆钉通道16,气源9通过第三高压气管32向第二铆钉通道16内吹入高压气,将铆钉向前推动。第二铆钉通道16的凸字形的形状依然能够确保铆钉不发生旋转或其他转动,仅能够保持其姿态沿第二铆钉通道16向前运动至铆钉发送孔10,并落入铆钉接受孔20内。本实施例中,可以是一个铆钉发送孔10向两个铆钉接受孔20提供铆钉,只需要调整两个铆钉接受孔20的位置,使其先后与一个铆钉发送孔10对齐即可。但是本实施例优选为两个铆钉发送孔10,可以是独立地向铆钉接受孔20提供铆钉。
两个铆钉接受孔20接受到铆钉之后,铆钉落入到横向通道内,其中一个气缸23驱动推动部件将该侧铆钉推向第一铆钉输送通道27,并滑落至横向通道部分273,第三节83携带施压部分84、固定部50以及安装于施压部分84上的接钉机构一起运动至铆接位置。压头本体5沿固定筒下滑,使得压头本体5与铆模52将待铆接板6夹住。控制系统操作第一供气开关工作,第一高压气管供气,在高压气或气缸作用下,铆钉在横向通道部分273被推向通孔51。
由于各个通道、孔或开口均为凸字形结构,铆钉7的铆钉帽始终在扩大部运动,从而铆钉7前进过程中保持其姿态,直至进入通孔51,铆钉帽71在上,铆钉的钉头72在下。电机驱动推杆8快速向下推进,推杆8下端为喇叭状推压头85,钉头72在推杆8的冲击力作用下,穿过叠加的板6,钉头72下端在铆模52内积压变形,形成锁扣,与铆钉帽71一起将板6夹紧在中间,从而将板铆接。
另一个气缸工作,将另一个侧的铆钉推向第一铆钉输送通道27,采用类似的方式进行下一个铆接工作。通孔51的侧壁设有限位孔53,推杆8侧壁设有从限位孔53伸出的限位件86,用于限制推杆的最大运动距离。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。