CN110014115B - 一种电磁铆枪的减振装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁铆枪的减振装置及其工作方法，包括基座，所述基座上设有用以固定安装电磁铆枪枪体的并可沿横向滑动的滑动支撑件，所述基座的下端固连有磁源，基座的下方设有感应元件，所述感应元件与磁源之间具有间隙，感应元件与滑动支撑件的下端固定连接，滑动支撑件带动感应元件与磁源沿横向相对运动，以使感应元件内部产生涡流。本发明设计合理、结构简单、使用方便，采用感应元件与磁源构成电磁阻尼系统，利用楞次定律，感应磁场会阻碍导体材料与主磁场相对运动，以此来减震缓冲的效果；又因电磁阻尼系统不需要直接接触，故还可大大降低损耗的技术问题。

Description

一种电磁铆枪的减振装置及其工作方法

技术领域：

本发明涉及一种电磁铆枪的减振装置及其工作方法。

背景技术：

电磁铆接是为了解决大直径铆钉、难成形材料铆钉的铆接而发展起来的铆接工艺方法，现已广泛应用于航空航天领域。我国虽然也已经研制出了的电磁铆枪，但目前的电磁铆枪还处于实验室试验阶段，在实际工程的应用中仍受到一定限制。这主要是因为铆接的同时会产生较大的反作用力。若要减少反作用力，一方面可以增加回弹体的重量，但重量过大会使铆枪整体过重，不利于铆接操作；另一方面可以减少铆接力，但这就和传统铆接设备一样，无法应对大直径铆钉了。

目前，国内外一般采用一种弹簧-阻尼系统所构成的减振系统，这种减振系统中的阻尼系数和弹簧刚度都会对后作用力有影响。一般而言，阻尼系数增加，后作用力也会减小。但阻尼系数的增加到一定值后，在高速冲击下，阻尼材料成为类刚体，后坐力反而上升。同理，高速冲击下，弹簧的刚度越大，后作用力也越大。因此，较之前效果有所提高，但仍有较大的后作用力。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种电磁铆枪的减振装置及其工作方法，不仅结构简单、合理，而且可有效减少电磁铆枪工作时的振动。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电磁铆枪的减振装置，包括基座，所述基座上设有用以固定安装电磁铆枪枪体的并可沿横向滑动的滑动支撑件，所述基座的下端固连有磁源，基座的下方设有感应元件，所述感应元件与磁源之间具有间隙，感应元件与滑动支撑件的下端固定连接，滑动支撑件带动感应元件与磁源沿横向相对运动，以使感应元件内部产生涡流。

进一步的，所述滑动支撑件包括均与基座沿横向滑动连接的前滑块和后滑块，所述前滑块的顶部用于固定安装电磁铆枪的枪体，前滑块与后滑块的下端之间固定有用以安装感应元件的支撑板。

进一步的，所述前滑块呈卧式L形，前滑块的竖直边中部设有以利于基座贯穿的通孔，所述通孔的顶面中部设有滑动凹部；所述基座的顶面固连有横向导轨，所述横向导轨与滑动凹部相配合构成横向滑动副。

进一步的，所述后滑块呈U形状，后滑块的两竖直侧边分别位于基座的左右两侧，且每个竖直侧边的上部内侧均设有滑动凸部；所述基座的左右侧面均设有用以与滑动凸部相配合构成横向滑动副的横向滑槽。

进一步的，所述滑动凸部与横向滑槽的截面均为卧式L形，滑动凸部嵌入到横向滑槽内。

进一步的，所述支撑板的前、后端面分别固定设有两块平行设置的且呈L形的连接板A，两块连接板A之间同轴设有连接通孔A；所述前滑块与后滑块的底面均固定设有两块平行设置的连接板B，两块连接板B之间同轴设有连接通孔B，两块连接板B与位于同侧的两块连接板A之间经由贯穿连接通孔A和连接通孔B的锁紧螺栓与螺母配合实现锁紧。

进一步的，所述感应元件是由导体材料制成的板状结构，所述支撑板的顶面设有用以安装感应元件的安装凹槽。

进一步的，所述基座的底面左右两端于磁源处分别设有若干个磁源安装槽，若干个磁源安装槽沿横向并排分布；所述磁源为若干个电磁铁构成的电磁铁组，所述电磁铁由直流电源模块供电，若干个电磁铁与若干个磁源安装槽的位置一一对应，电磁铁的线圈设置在磁源安装槽内。

进一步的，所述磁源还可为若干个N、S极交替的永磁体构成的永磁体组，若干个永磁体与若干个磁源安装槽的位置一一对应，永磁体设置在磁源安装槽内。

本发明采用的另一种技术方案是：一种电磁铆枪的减振装置的工作方法，工作时：在电磁铆枪铆接前，磁源与感应元件是相对静止的，磁通量是恒定的，此时感应元件不会产生涡流，也无制动力；在电磁铆枪铆接时，电磁铆枪的枪体受到冲击力带动滑动支撑件向后运动，使得感应元件与磁源相对运动，磁源的南极与北极相对于感应元件运动，在感应元件上的某一特定点，磁通方向是交变的，在交变磁场的作用下，感应元件内部产生感应电势，继而产生涡流，该涡流与磁源产生的磁场相互作用，产生相应的阻尼力，制止其相对运动，且涡流产生焦耳热，实现将电磁铆枪枪体的动能转化为热量，达到减振缓冲的效果。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明设计合理、结构简单、使用方便，采用感应元件与磁源构成电磁阻尼系统，利用楞次定律，感应磁场会阻碍导体材料与主磁场相对运动，以此来减震缓冲的效果；又因电磁阻尼系统不需要直接接触，故还可大大降低损耗的技术问题。

附图说明：

图1是本发明实施例一的主视构造示意图；

图2是图1的俯视构造示意图；

图3是图1中的A-A剖面示意图；

图4是图1中的B-B剖面示意图；

图5是基座与磁源的装配示意图；

图6是后滑块的构造示意图；

图7是支撑板的俯视构造示意图；

图8是前滑块的侧视构造示意图；

图9是前滑块的主视构造示意图；

图10是本发明实施例的使用状态示意图；

图11是本发明实施例二的主视构造示意图。

图中：

1-基座；2-电磁铁；3-前滑块；4-锁紧螺栓；5-感应元件；6-横向滑槽；7-横向导轨；8-支撑板；9-后滑块；10-安装凹槽；11-永磁体；12-枪体外壳；13-放大器；14-隔离片；15-驱动片；16-铆接线圈；17-质量块；18-握把；19-放电按钮；20-铆钉；21-顶铁；22-连接板A；23-连接板B；24-滑动凹部；25-滑动凸部；26-通孔；27-枪体；28-滑动支撑件；29-磁源。

具体实施方式:

为了更清楚地解释本发明，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，显而易见地，下面所列的附图仅仅是本发明的一些具体实施例。

如图1～10所示，本发明一种电磁铆枪的减振装置，包括基座1，所述基座1上设有用以固定安装电磁铆枪枪体27的并可在电磁铆枪枪体27工作时受到的反作用力驱动下沿横向滑动的滑动支撑件28，所述基座1的下端固连有磁源29，基座1的下方设有感应元件5，所述感应元件5与磁源29之间具有间隙，感应元件5与滑动支撑件28的下端固定连接，滑动支撑件28带动感应元件5与磁源29沿横向相对运动，以使感应元件5内部产生涡流。电磁铆枪的枪体27在铆接的同时会产生较大的反作用力，此时电磁铆枪枪体27通过滑动支撑件28带动感应元件5移动，感应元件5与磁源29之间产生相对运动，在感应元件5内产生涡流，该涡流与磁源产生的磁场相互作用，产生阻止磁源和感应元件相对运动的制动力，该制动力会阻止感应元件与磁源相对运动，实现减振缓冲效果。

本实施例中，所述滑动支撑件28包括均与基座1沿横向滑动连接的前滑块3和后滑块9，所述前滑块3的顶部用于固定安装电磁铆枪的枪体，前滑块3与后滑块9的下端之间固定有用以安装感应元件5的支撑板8。

本实施例中，所述前滑块3呈卧式L形，前滑块3的水平边顶面固定住电磁铆枪的墙体，前滑块3的竖直边中部设有以利于基座1贯穿的通孔26，该通孔的形状与基座的截面形状相适应，所述通孔26的顶面中部设有滑动凹部24；所述基座1的顶面固连有横向导轨7，所述横向导轨7与滑动凹部24相配合构成横向滑动副，以利于前滑块在电磁铆枪枪体的带动下沿横向移动。

本实施例中，所述后滑块9呈U形状，后滑块9的两竖直侧边分别位于基座1的左右两侧，且每个竖直侧边的上部内侧均设有滑动凸部25；所述基座1的左右侧面均设有用以与滑动凸部25相配合构成横向滑动副的横向滑槽6。

优选的，所述滑动凸部25与横向滑槽6的截面均为卧式L形，滑动凸部嵌入到横向滑槽内，以便确保后滑块只能沿着横向滑动。

本实施例中，所述支撑板8的前、后端面分别固定设有两块平行设置的且呈L形的连接板A22，两块连接板A之间同轴设有连接通孔A；所述前滑块3与后滑块9的底面均固定设有两块平行设置的连接板B23，两块连接板B23之间同轴设有连接通孔B，两块连接板B23与位于同侧的两块连接板A22之间经由贯穿连接通孔A和连接通孔B的锁紧螺栓4与螺母配合实现锁紧。

本实施例中，所述感应元件5是由导体材料制成的矩形板状结构，所述支撑板8的顶面设有用以安装感应元件的矩形状安装凹槽10，感应元件用胶、树脂之类的固定在安装凹槽内。

本实施例中，所述基座1的底面左右两端于磁源处分别设有若干个磁源安装槽，若干个磁源安装槽沿横向并排分布；所述磁源29为若干个电磁铁2构成的电磁铁组，若干个电磁铁2与若干个磁源安装槽的位置一一对应，电磁铁的线圈设置在磁源安装槽内，实际使用时，电磁铁的数量可根据实际使用情况而定。由于磁场在空间中衰弱很快，所述的磁源不会对电磁铆枪铆接用的线圈产生影响。

优选的，所述电磁铁组由直流电源模块单独供电，若干个电磁铁由同一个直流电源模块供电；虽然也可以使用交流电，但交流电较直流电，起动电流较大，且作用时间较短。而直流电的供电时间久，可以在电磁铆枪铆接前供电，以便于在铆接时及时响应。

本实施例中，如图10所示，该电磁铆枪的结构主要包括：枪体外壳12，放大器13，隔离片14，驱动片15，铆接线圈16，质量块17，握把18以及放电按钮等组成。使用时，按下放电按钮19，电源给铆接线圈16供电，随后驱动片15和铆接线圈16之间产生一个涡流斥力，该力通过放大器13作用在铆钉20上。在电磁铆枪铆接的同时，涡流斥力给铆接线圈16一个反作用力，该反作用力会推动枪体向后运动，电磁铆枪的枪体收到冲击力带动前滑块和后滑块向后运动时，其具体过程如下：

（1）电磁铆枪的枪体27带动着前滑块3向后运动，前滑块3推动支撑板8向后，由于感应元件5安装在支撑板8上，故感应元件5也随着电磁铆枪的枪体27向后运动；

（2）在铆接前，电磁铁2和感应元件5是相对静止的，磁通量是恒定的，此时感应元件5不会产生涡流，也无制动力；铆接时，二者相对运动，电磁铁2的南极与北极相对于感应元件运动，在感应元件5上某一特定点，磁通方向是交变的；在交变磁场的作用下，感应元件5内就会产生感应电势，继而产生涡流；电磁铁2前极区的磁通削弱，磁极的后极区的磁通加强，使气隙中的合成磁密由铆接前的二者相对静止的垂直方向向相对运动的水平方向倾斜，水平方向的力阻碍着感应元件向后运动；

(3)从能量角度来看，涡电流的截面积很大，感应元件的电阻又较小，因此涡电流非常大，也就会产生大量的焦耳热，枪体缓冲减振的过程就是枪体的动能转化为这些热量的过程；

(4)此外，电磁铁可以通过调节电流大小来改变阻尼。

实施例二，如图11所示，本实施例与实施例一的区别点在于：所述磁源29由若干个N、S极交替的永磁体11构成的永磁体组，若干个永磁体11与若干个磁源安装槽的位置一一对应，永磁体11设置在磁源安装槽内。永磁体11相较于电磁铁，不用需要外加励磁电源和励磁绕组，大大节省了制动用电和用铜，同时不需要电源，不存在断电时制动失效的危险。

本实施例中，使用时，当电磁铆枪铆接时，枪体27受到冲击力带动前、后滑块向后运动时，其具体过程如下：

(1)电磁铆枪的枪体27带动着前滑块3向后运动，前滑块3推动支撑板8向后移动，由于感应元件5固定在支撑板8上，感应元件5也随着电磁铆枪的枪体27向后运动。

(2)在铆接前，永磁体11和感应元件5是相对静止的，磁通量是恒定的，此时感应元件5不会产生涡流，也无制动力；铆接时，二者相对运动，永磁体11的南极与北极相对于感应元件运动，在感应元件5上某一特定点，磁通方向是交变的；在交变磁场的作用下，感应元件5内就会产生感应电势，继而产生涡流；永磁体11前极区的磁通削弱，磁极的后极区的磁通加强，使气隙中的合成磁密由铆接前的二者相对静止的垂直方向向相对运动的水平方向倾斜，水平方向的力阻碍着导体板向后运动；

(3)从能量角度来看，涡流的截面积很大，感应元件的电阻又较小，因此涡流非常大，也就会产生大量的焦耳热；枪体缓冲减振的过程就是枪体的动能转化为这些热量的过程。

本发明的优点在于：采用了磁源与感应元件组成的电磁阻尼系统，电磁阻尼系统的制动力随着气隙磁场的幅值增大而增大，所以调节气隙磁密幅值的大小，就可以改变制动力的大小。从能量转换的角度看，可以认为动子的机械能变成元件内的电能（涡流），电能再以热的形式耗散到空气中。电磁阻尼系统在减振过程中，磁源和感应元件没有接触，所以没有摩擦、噪声小、系统寿命长、工作原理简单、控制方便、可靠性高、对环境不会造成污染、结构简单。

本发明采用的另一种技术方案是：一种电磁铆枪的减振装置的工作方法，工作时：在电磁铆枪铆接前，磁源与感应元件是相对静止的，磁通量是恒定的，此时感应元件不会产生涡流，也无制动力；在电磁铆枪铆接时，电磁铆枪的枪体受到冲击力带动滑动支撑件向后运动，使得感应元件与磁源相对运动，磁源的南极与北极相对于感应元件运动，在感应元件上的某一特定点，磁通方向是交变的，在交变磁场的作用下，感应元件内部产生感应电势，继而产生涡流，该涡流与磁源产生的磁场相互作用，产生相应的阻尼力，制止其相对运动，且涡流产生焦耳热，实现将电磁铆枪枪体的动能转化为热量，达到减振缓冲的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种电磁铆枪的减振装置，其特征在于：包括基座，所述基座上设有用以固定安装电磁铆枪枪体的并可沿横向滑动的滑动支撑件，所述基座的下端固连有磁源，基座的下方设有感应元件，所述感应元件与磁源之间具有间隙，感应元件与滑动支撑件的下端固定连接，滑动支撑件带动感应元件与磁源沿横向相对运动，以使感应元件内部产生涡流；所述滑动支撑件包括均与基座沿横向滑动连接的前滑块和后滑块，所述前滑块的顶部用于固定安装电磁铆枪的枪体，前滑块与后滑块的下端之间固定有用以安装感应元件的支撑板；所述基座的底面左右两端于磁源处分别设有若干个磁源安装槽，若干个磁源安装槽沿横向并排分布；所述磁源为若干个电磁铁构成的电磁铁组，所述电磁铁由直流电源模块供电，若干个电磁铁与若干个磁源安装槽的位置一一对应，电磁铁的线圈设置在磁源安装槽内。

2.根据权利要求1所述的一种电磁铆枪的减振装置，其特征在于：所述前滑块呈卧式L形，前滑块的竖直边中部设有以利于基座贯穿的通孔，所述通孔的顶面中部设有滑动凹部；所述基座的顶面固连有横向导轨，所述横向导轨与滑动凹部相配合构成横向滑动副。

3.根据权利要求1所述的一种电磁铆枪的减振装置，其特征在于：所述后滑块呈U形状，后滑块的两竖直侧边分别位于基座的左右两侧，且每个竖直侧边的上部内侧均设有滑动凸部；所述基座的左右侧面均设有用以与滑动凸部相配合构成横向滑动副的横向滑槽。

4.根据权利要求3所述的一种电磁铆枪的减振装置，其特征在于：所述滑动凸部与横向滑槽的截面均为卧式L形，滑动凸部嵌入到横向滑槽内。

5.根据权利要求1所述的一种电磁铆枪的减振装置，其特征在于：所述支撑板的前、后端面分别固定设有两块平行设置的且呈L形的连接板A，两块连接板A之间同轴设有连接通孔A；所述前滑块与后滑块的底面均固定设有两块平行设置的连接板B，两块连接板B之间同轴设有连接通孔B，两块连接板B与位于同侧的两块连接板A之间经由贯穿连接通孔A和连接通孔B的锁紧螺栓与螺母配合实现锁紧。

6.根据权利要求1所述的一种电磁铆枪的减振装置，其特征在于：所述感应元件是由导体材料制成的板状结构，所述支撑板的顶面设有用以安装感应元件的安装凹槽。

7.根据权利要求1所述的一种电磁铆枪的减振装置，其特征在于：所述磁源替换为若干个N、S极交替的永磁体构成的永磁体组，若干个永磁体与若干个磁源安装槽的位置一一对应，永磁体设置在磁源安装槽内。

8.一种电磁铆枪的减振装置的工作方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～7任一项所述的电磁铆枪的减振装置，工作时：在电磁铆枪铆接前，磁源与感应元件是相对静止的，磁通量是恒定的，此时感应元件不会产生涡流，也无制动力；在电磁铆枪铆接时，电磁铆枪的枪体受到冲击力带动滑动支撑件向后运动，使得感应元件与磁源相对运动，磁源的南极与北极相对于感应元件运动，在感应元件上的某一特定点，磁通方向是交变的，在交变磁场的作用下，感应元件内部产生感应电势，继而产生涡流，该涡流与磁源产生的磁场相互作用，产生相应的阻尼力，制止其相对运动，且涡流产生焦耳热，实现将电磁铆枪枪体的动能转化为热量，达到减振缓冲的效果。