CN109926537B - 一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，涉及铆接送钉设备技术领域，包括安装在固定架上的送钉头机构和气缸；送钉头机构包括夹头、输送杆、顶推装置和转接头；夹头设置于输送杆首端，顶推装置的顶端安装于输送杆的内部尾端用于顶推输送杆内部的铆钉，顶推装置的底端与气缸连接；转接头一端与输送杆的尾端连接，另一端与供料系统的送料管连接；供料系统通过送料管、转接头向输送杆内输送铆钉，气缸推动顶推装置，顶推装置顶推输送杆内的铆钉，将铆钉输送到预设位置；进而保证铆钉每次都可以输送到固定合适的位置；同时设计相应的支撑装置，保证铆枪与铆钉的正常对接。

Description

一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构

技术领域

本发明涉及铆接送钉设备技术领域，特别是涉及一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构。

背景技术

随着飞机各项性能的提升与飞机需求量的增加，航空工业对于整机装配的效率与质量都有了很高的要求，在现阶段我国自动化设备主要以机器人制孔系统为主。机器人制孔系统主要是将末端执行机构与机器人相连，通过PLC与驱动器等先进控制设备，从而实现整体设备的制孔功能。但随着自动化装配的需求，越来越多的末端执行器开始在制孔功能的基础上加入了铆接送钉功能。送钉种类为抽芯铆钉，抽芯铆钉是一种单面铆接用的铆钉，但必须使用专用工具—拉铆枪进行铆接。铆接时，铆钉钉芯由专用铆枪拉动，使铆体膨胀，起到铆接作用，这类铆钉特别适用于不便采用普通铆钉的铆接场合，故被广泛用于航天航空领域。送钉结构的设计就是为了保证当供料系统供应完铆钉之后，该结构可以将铆钉输送到预定的位置，从而保证铆枪与铆钉的精准衔接，保证末端执行器的正常工作功能。

目前存在的送钉装置体积较大，与装配装置的末端执行器集成度较低，不满足整体装配装置轻量化、小型化的要求。而已有的小型送钉结构基本由传输部和夹头部位组成，但这种结构存在明显的缺陷及问题：

1)铆钉在传输部的位置仅仅只能靠供料系统给予铆钉的冲击力决定，如果冲击力过小，铆钉可能到不了相应的预定位置；如果冲击力过大，铆钉可能会与夹头相撞，并造成回弹，同样也会出现位置偏差；因此该结构无法保证铆钉输送到预定位置。

2)即使铆钉输送到预设位置，当铆枪与铆钉进行对接时，由于铆钉尾部没有相应的支撑结构，铆枪头一旦接触到铆钉头部，会对铆钉造成推动作用，使得铆钉向送钉结构内部滑移，造成铆枪与铆钉对接的失败，导致铆接工作无法正常进行。

因此，针对上述的问题，提供一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，以解决上述现有技术存在的问题，保证铆钉每次都可以输送到固定合适的位置；同时设计相应的支撑装置，保证铆枪与铆钉的正常对接。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，包括安装在固定架上的送钉头机构和气缸；所述送钉头机构包括夹头、输送杆、顶推装置和转接头；所述夹头设置于所述输送杆首端，所述顶推装置的顶端安装于所述输送杆的内部尾端用于顶推所述输送杆内部的铆钉，所述顶推装置的底端与所述气缸连接；所述转接头一端与所述输送杆的尾端连接，另一端与供料系统的送料管连接；所述供料系统通过所述送料管、所述转接头向所述输送杆内输送铆钉，所述气缸推动所述顶推装置，所述顶推装置顶推所述输送杆内的铆钉，将所述铆钉输送到预设位置。

优选地，所述顶推装置包括支撑杆、顶推盘和顶推杆，所述支撑杆设置有两个，两个所述支撑杆对称设置于所述顶推盘的首端端面的顶部和底部，且两个所述支撑杆的尾端所述顶推盘铰接；所述顶推杆一端与所述顶推盘的尾端端面的底部连接，另一端与所述气缸连接；

所述输送杆的内部还设置有一铆钉输送管，所述铆钉输送管与所述输送杆的内壁之间构成顶推盘滑动轨道，所述顶推盘滑动轨道底部的所述输送杆的侧壁上则设置有推杆滑动轨道；所述铆钉输送管的顶端和底端均设置有使其内部通孔与所述顶推盘滑动轨道连通的第一开口，所述顶推盘滑动轨道的底部则设置有与所述推杆滑动轨道连通第二开口；所述铆钉输送管的通孔内用于输送铆钉，所述顶推盘活动连接于所述顶推盘滑动轨道内，且位于所述顶推盘首端的所述铆钉输送管上还套设有一弹簧，所述弹簧与所述顶推盘之间设置有一垫环，两个所述支撑杆的首端穿过所述第一开口伸入到所述铆钉输送管的通孔内；所述推杆的顶端则穿过所述推杆滑动轨道和所述第二开口与所述顶推盘连接。

优选地，所述铆钉输送管的首端还设置有一封端板，所述封端板与所述输送杆的尾端端面固定连接。

优选地，所述转接头的内孔、所述顶推盘的内孔、所述铆钉输送管的内孔和所述输送杆的内孔为同心孔。

优选地，所述顶推杆的底部还设置有用于固定所述气缸的伸缩杆的安装孔，所述气缸的伸缩杆通过螺栓固定于所述安装孔内。

优选地，所述夹头的首端为由两个半圆柱体拼接而成的圆柱体，所述夹头的尾端为由两个半圆板拼接而成的圆盘体，所述圆柱体和所述圆盘体的内部均设置有与所述铆钉输送管的内孔连通的铆钉通道；所述圆盘体的尾端面与所述输送杆的首端面接触设置，所述圆盘体的两侧还对称设置有两个连接部，所述连接部通过橡皮筋固定于所述输送杆的外壁上。

优选地，所述连接部包括连接板和卡接头，相应的所述输送杆的外壁上设置有用于嵌入所述连接板的两个第一凹槽和用于卡接所述卡接头的两个第二凹槽，两个所述第一凹槽之间的所述输送杆的外壁上设置有用于缠绕所述橡皮筋的弧形凹槽。

优选地，所述半圆柱体、所述半圆板、所述连接板和所述卡接头为一体成型结构。

优选地，所述转接头与所述输送杆通过螺栓连接。

优选地，所述气缸为双行程SMC气缸。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明提供的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，设置顶推装置，气缸推动顶推装置对输送杆内的铆钉顶推，从而保证铆钉每次都可以被输送到合适的预设位置；由于顶推装置的存在，在铆接过程中不会发生铆钉回退的现象，从而保证末端执行器铆接的正常工作流；可以保证铆钉快速、准确地被输送到预设位置，从而提高机器人装配装置的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构的立体装配图；

图2为图1的爆炸图；

图3为本发明中顶推装置的立体结构示意图；

图4为本发明中顶推装置、输送杆和铆钉输送管的立体装配图；

图5为图4的爆炸图；

图6为本发明中输送杆的立体结构示意图；

图7为本发明中夹头的立体结构示意图；

图8为本发明中顶推装置的结构原理图；

图中：1-送钉头机构、2-气缸、3-铆钉；

11-夹头、111-圆柱体、112-圆盘体、113-铆钉通道、114-连接板、115-卡接头；

12-输送杆、121-铆钉输送管、122-顶推盘滑动轨道、123-推杆滑动轨道、124-第一开口、125-第二开口、126-封端板、127-第一凹槽、128-第二凹槽、129-弧形凹槽；

13-顶推装置、131-支撑杆、132-顶推盘、133-顶推杆、134-弹簧、135-垫环、136-安装孔；

14-转接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，如图1所示，包括安装在固定架上的送钉头机构1和气缸2；送钉头机构1包括夹头11、输送杆12、顶推装置13和转接头14；夹头11设置于输送杆12首端，顶推装置13的顶端安装于输送杆12的内部尾端用于顶推输送杆12内部的铆钉3，顶推装置13的底端与气缸2连接；转接头14一端与输送杆12的尾端连接，另一端与供料系统的送料管连接(供料系统和送料管图中未示出)；供料系统通过送料管、转接头14向输送杆12内输送铆钉3，气缸2推动顶推装置13，顶推装置13顶推输送杆12内的铆钉3，将铆钉3输送到预设位置。

如图2-6所示，本实施例中的顶推装置13包括支撑杆131、顶推盘132和顶推杆133，支撑杆131设置有两个，两个支撑杆131对称设置于顶推盘132的首端端面的顶部和底部，且两个支撑杆131的尾端与顶推盘132铰接；顶推杆133与顶推盘132一体设置，且其一端与顶推盘132的尾端端面的底部连接，另一端与气缸2连接；

本实施例中，输送杆12的内部还设置有一铆钉输送管121，铆钉输送管121与输送杆12的内壁之间构成顶推盘滑动轨道122，顶推盘滑动轨道122与顶推盘132的外轮廓适配，使顶推盘132能够在顶推盘滑动轨道122内稳定滑行；顶推盘滑动轨道122底部的输送杆12的侧壁上则设置有推杆滑动轨道123，使顶推杆133能够与顶推盘132同步滑动；铆钉输送管121的顶端和底端均设置有使其内部通孔与顶推盘滑动轨道122连通的第一开口124，顶推盘滑动轨道122的底部则设置有与推杆滑动轨道123连通第二开口125；铆钉输送管121的通孔内用于输送铆钉3，顶推盘132活动连接于顶推盘滑动轨道122内，且位于顶推盘132首端的铆钉输送管121上还套设有一弹簧134，弹簧134与顶推盘132之间设置有一垫环135，两个支撑杆131的首端穿过第一开口124伸入到铆钉输送管121的通孔内；推杆的顶端则穿过推杆滑动轨道123和第二开口125与顶推盘132连接。

为了实现铆钉输送管121的限位，铆钉输送管121的首端还一体设置有一封端板126，封端板126与输送杆12的尾端端面通过螺栓固定连接。

本实施例中，转接头14的内孔、顶推盘132的内孔、铆钉输送管121的内孔和输送杆12的内孔为同心孔。

本实施例中，顶推杆133的底部还设置有用于固定气缸2的伸缩杆的安装孔136，气缸2的伸缩杆通过螺栓固定于安装孔136内。

如图7所示，本实施例中，夹头11的首端为由两个半圆柱体拼接而成的圆柱体111，夹头11的尾端为由两个半圆板拼接而成的圆盘体112，圆柱体111和圆盘体112的内部均设置有与铆钉输送管121的内孔连通的铆钉通道113；圆盘体112的尾端面与输送杆12的首端面接触设置，圆盘体112的两侧还对称设置有两个连接部，连接部通过橡皮筋固定于输送杆12的外壁上；具体地，连接部包括连接板114和卡接头115，相应的，输送杆12的外壁上设置有用于嵌入连接板114的两个第一凹槽127和用于卡接卡接头115的两个第二凹槽128，两个第一凹槽127之间的输送杆12的外壁上设置有用于缠绕橡皮筋的弧形凹槽129；装配时，卡接头115卡入第二凹槽128内，连接板114嵌入第一凹槽127内，两个半圆柱体对接好，再用橡皮筋将连接板114捆绑在输送杆12上；这样的夹头11结构，使得夹头11的首端部分能够张开向外输送铆钉3，铆钉3输送完毕后，夹头11又能够自动拼合在一起。

本实施例中，构成夹头11的半圆柱体、半圆板、连接板114和卡接头115为一体成型结构。

本实施例中，转接头14与输送杆12通过螺栓连接。

本实施例中，气缸2为双行程SMC气缸，行程距离根据传输模块的长度进行选取，根据选定的气缸2，选择合适型号的电磁阀，电磁阀通过PLC进行控制，将电磁阀连接到PLC的数字量输出模块，PLC给予电磁阀数字量信号0或1来控制电磁阀的通断，从而完成整体结构的送钉动作。

本发明提供的顶推装置的结构原理如下：

如图8所示，为了对原理进行说明，此处，将顶推装置13的两个支撑杆131构成的两个摇杆结构分别命名为：AC杆和BD杆，顶推盘132为CD杆，CD杆相对于AC杆和BD杆时刻处于相对静止状态。整体的摇杆结构需要气缸2进行推动。AC杆与BD杆会与弹簧134接触，初始状态弹簧134处于无形变状态。当气缸2对整体结构施加动力，整体结构会产生向前的运动，此时AC杆与BD杆会对弹簧134产生挤压作用，弹簧134此时受力F＝kX，k为弹簧134质量系数，X为压缩位移。根据牛顿第三定律，力的作用力和反作用力，弹簧134同样会对AC杆与BD杆产生一个反向F，从而导致AC杆绕C点进行旋转，BD杆绕D点进行旋转，A、C两点同时向中轴线靠拢，由于两杆质量较轻，两杆A、B两点会在极短时间内接触，此时AC杆、BD杆、CD杆三杆处于相对静止状态。若气缸2继续施加推力，A、B两点会与铆钉3尾部接触，从而推动整体铆钉3向前运动，当气缸2到达极限行程，推钉过程完成。

本发明提供的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构的工作过程如下：

当供料系统完成输钉工作之后，气缸2启动，送钉结构开始工作。铆钉3依靠供料系统所给的冲击力可以进入传输模块内部，此时两个支撑杆131由于受到冲力会处于张开状态，并且支撑杆131会与弹簧134接触在一起；随着气缸2行程向前推动，顶推盘132会对弹簧134产生挤压，此时弹簧134的垫环135会给予支撑杆131一个反作用力，从而使得两个支撑杆131都会绕其铰接处的圆轴进行旋转运动，并向输送杆12的中心轴线靠拢，靠拢过程非常短暂，只要气缸2启动，两个支撑杆131几乎在一瞬间完成靠拢；随着气缸2行程的继续前进，两个支撑杆就会推动着铆钉3尾部向前推进，当气缸2达到规定行程，铆钉3也会到达相应的预设位置。

最后，当铆钉3输送到合适位置之后，铆枪与铆钉3进行对接工作，此时由于支撑杆131的存在，铆枪与铆钉3头即使有所碰撞，也不会将铆钉3推入输送杆12内部，保证了铆枪与铆钉3的正常对接。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：包括安装在固定架上的送钉头机构和气缸；所述送钉头机构包括夹头、输送杆、顶推装置和转接头；所述夹头设置于所述输送杆首端，所述顶推装置的顶端安装于所述输送杆的内部尾端用于顶推所述输送杆内部的铆钉，所述顶推装置的底端与所述气缸连接；所述转接头一端与所述输送杆的尾端连接，另一端与供料系统的送料管连接；所述供料系统通过所述送料管、所述转接头向所述输送杆内输送铆钉，所述气缸推动所述顶推装置，所述顶推装置顶推所述输送杆内的铆钉，将所述铆钉输送到预设位置；

所述顶推装置包括支撑杆、顶推盘和顶推杆，所述支撑杆设置有两个，两个所述支撑杆对称设置于所述顶推盘的首端端面的顶部和底部，且两个所述支撑杆的尾端与所述顶推盘铰接；所述顶推杆一端与所述顶推盘的尾端端面的底部连接，另一端与所述气缸连接；

所述输送杆的内部还设置有一铆钉输送管，所述铆钉输送管与所述输送杆的内壁之间构成顶推盘滑动轨道，所述顶推盘滑动轨道底部的所述输送杆的侧壁上则设置有推杆滑动轨道；所述铆钉输送管的顶端和底端均设置有使其内部通孔与所述顶推盘滑动轨道连通的第一开口，所述顶推盘滑动轨道的底部则设置有与所述推杆滑动轨道连通第二开口；所述铆钉输送管的通孔内用于输送铆钉，所述顶推盘活动连接于所述顶推盘滑动轨道内，且位于所述顶推盘首端的所述铆钉输送管上还套设有一弹簧，所述弹簧与所述顶推盘之间设置有一垫环，两个所述支撑杆的首端穿过所述第一开口伸入到所述铆钉输送管的通孔内；所述推杆的顶端则穿过所述推杆滑动轨道和所述第二开口与所述顶推盘连接。

2.根据权利要求1所述的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：所述铆钉输送管的首端还设置有一封端板，所述封端板与所述输送杆的尾端端面固定连接。

3.根据权利要求1所述的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：所述转接头的内孔、所述顶推盘的内孔、所述铆钉输送管的内孔和所述输送杆的内孔为同心孔。

4.根据权利要求1所述的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：所述顶推杆的底部还设置有用于固定所述气缸的伸缩杆的安装孔，所述气缸的伸缩杆通过螺栓固定于所述安装孔内。

5.根据权利要求1所述的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：所述夹头的首端为由两个半圆柱体拼接而成的圆柱体，所述夹头的尾端为由两个半圆板拼接而成的圆盘体，所述圆柱体和所述圆盘体的内部均设置有与所述铆钉输送管的内孔连通的铆钉通道；所述圆盘体的尾端面与所述输送杆的首端面接触设置，所述圆盘体的两侧还对称设置有两个连接部，所述连接部通过橡皮筋固定于所述输送杆的外壁上。

6.根据权利要求5所述的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：所述连接部包括连接板和卡接头，相应的所述输送杆的外壁上设置有用于嵌入所述连接板的两个第一凹槽和用于卡接所述卡接头的两个第二凹槽，两个所述第一凹槽之间的所述输送杆的外壁上设置有用于缠绕所述橡皮筋的弧形凹槽。

7.根据权利要求6所述的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：所述半圆柱体、所述半圆板、所述连接板和所述卡接头为一体成型结构。

8.根据权利要求1所述的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：所述转接头与所述输送杆通过螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的用于机器人自动钻铆系统的抽芯铆钉送钉机构，其特征在于：所述气缸为双行程SMC气缸。

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