CN110142371A - 一种用于铆接机器人的液压铆接工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铆接机器人的液压铆接工具。工具包括铆接工作头、卡箍结构、铆枪油缸、铆钉尾料收集机构、进油油管、回油油管、径向缓冲机构和轴向缓冲机构，工作头的铁砧通过卡箍结构与铆枪油缸缸体固定，工作头的内套筒与铆枪油缸的活塞杆连接、铆钉尾料收集机构的尾料止逆基座和尾料止逆胶垫与铆枪油缸的后挡圈连接，径向缓冲机构的底板通过螺钉与铆枪油缸缸体连接固定，轴向缓冲机构的缓冲滑台通过径向缓冲盖板固定于铆枪油缸缸体上。本发明能够实现5mm～25mm直径规格拉铆钉的快速安装，完成铆钉的抓取、铆接，能够吸收拉铆钉安装过程中轴向和径向的冲击能量，保证了铆接机器人系统的工作精度和铆接机器人机构的使用寿命。

Description

一种用于铆接机器人的液压铆接工具

技术领域

本发明属于铆接紧固技术领域，尤其属于铆接紧固智能设备设计制造技术领域，特别涉及一种铆接机器人的液压铆接工具，属铆接类(B21J)。

背景技术

拉铆紧固连接技术在铁路、航空、汽车、船舶等行业均得到了广泛应用，但在固定工位大批量的安装使用过程中，需要操作人员手持铆接工具进行铆接，对于铆接数量较多的工况，操作人员劳动强度较大，同时因操作人员和检查人员的疏忽，很可能出现漏铆、漏检或错检等问题，给系统运行带来了较大的安全隐患。

中国专利201621343316.1一种机器人自动铆接设备公开了一种机器人自动铆接设备，其包括工作台，工作台上设置有夹具，工作台一侧安装有拉铆机构，拉铆机构包括装配机械人和振动盘，装配机器人上安装有铆接机构，铆接机构包括翻转座，翻转座上安装有电机，电机的输出轴上安装有铆接安装板，铆接安装板上并排设置有铆接气缸和送料旋转气缸，铆接气缸的活塞杆上安装有拉铆头，拉铆头外周面设置有与拉铆螺母配合的外螺纹，送料旋转气缸的活塞杆上安装有可转动的接料板，振动盘的出料口处安装有吸料管，吸料管端部连接送料管，吸料管与送料管内径与拉铆螺母尺寸对应，送料管出口对应接料板布置。

铆接机器人在铆接过程中铆接工具是直接将拉铆钉拉断，在拉断的瞬间存在较大的冲击能量，而且该冲击能量分别通过铆接工具的轴向和径向传递到铆接机器人的机械臂，机械臂的震动影响安装于铆接械臂上的视觉识别系统等装置的精度，从而影响铆接机器人系统精度和结构寿命，导致设备无法正常使用。为了解决因铆接过程中的冲击能量给铆接机器人带来的影响，铆接工具的设计需要包含消除轴向和径向冲击能量的特殊结构，同时保证铆接工作能够正常运行。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种用于铆接机器人的液压铆接工具。本发明目的是针对铆接机器人5mm～25mm拉铆钉铆接过程中因冲击能量给铆接机器人机械手臂传递震动而影响铆接机器人正常工作等问题而提供的具备轴向和径向冲击能量自动缓冲特殊结构及铆钉尾料自动收集结构的用于铆接机器人的专用液压铆接工具。

本发明采用的技术方案如下：

用于铆接机器人的液压铆接工具，包括铆接工作头、卡箍结构、铆枪油缸、铆钉尾料收集机构、进油油管、回油油管、径向缓冲机构和轴向缓冲机构组成，铆接工作头的铁砧通过卡箍结构与铆枪油缸缸体固定锁紧、铆接工作头的内套筒与铆枪油缸的活塞杆通过螺纹进行连接、铆钉尾料收集机构的尾料止逆基座和尾料止逆胶垫通过螺钉与铆枪油缸的后挡圈连接、进油油管和回油油管与铆枪油缸的缸体通过螺纹连接、径向缓冲机构的径向缓冲底板通过螺钉与铆枪油缸缸体连接、轴向缓冲机构的轴向缓冲滑台通过径向缓冲盖板固定于铆枪油缸缸体上；

所述铆接工作头包括铁砧、内套筒和橡胶卡瓣：铆接安装时橡胶卡瓣抱紧铆钉尾牙与内套筒随活塞杆向后运动，铁砧通过卡箍结构与缸体固定相对内套筒向前运动，对铆钉套环进行挤压，挤压到位后铆钉拉断；

所述卡箍结构包括卡箍和卡套：卡箍为两个半圆柱结构，负责铁砧与缸体的定位，卡套为圆柱结构，负责铁砧与缸体的锁紧；

所述铆枪油缸包括缸体、活塞杆、缸体密封环和后挡圈：缸体可安装铆接工作头、径向缓冲机构、轴向缓冲机构和铆钉尾料收集机构，活塞杆为中空结构，中空孔径能够满足5mm～25mm拉铆钉尾料的排料，螺纹部分连接内套筒，进油工作面和回油工作面受油压的作用推动活塞杆和内套筒前后运动，缸体密封环能够实现密封和除尘的功能，保证铆枪油缸正常工作，后挡圈能够实现密封和除尘的功能以及安装固定铆钉尾料收集机构；

所述铆钉尾料收集机构包括尾料收集壳、尾料收集盖板、气缸、减震板、尾料止逆基座和尾料止逆胶垫：尾料收集壳为钢结构腔体，铆钉尾料收集机构所有部件集中安装于尾料收集壳上，能够储存铆钉尾料，尾料收集盖板通过销轴安装于尾料收集壳的铰链板上、通过插销与气缸轴连接，气缸安装于尾料收集壳支座上，工作时气缸杆回缩带动尾料收集盖板转动打开完成铆钉尾料倒料动作，减震板为橡胶件可以消除铆钉断裂瞬间尾料对减震板的冲击而带来的震动，尾料止逆基座为钢件结构，固定尾料止逆胶垫于尾料收集壳上，尾料止逆胶垫为橡胶件结构，能够防止铆钉尾料回倒和缓解冲击；

所述径向缓冲机构包括径向缓冲底板、径向缓冲胶板和径向缓冲盖板：径向缓冲底板为内部中空钢结构，通过螺钉安装于缸体两侧对称位置，径向缓冲胶板为十字状橡胶板状结构，位于径向缓冲底板和径向缓冲盖板之间，能够吸收液压铆接工具工作是冲击能量，径向缓冲盖板能够实现径向缓冲底板和径向缓冲胶板的固定，安装于轴向缓冲滑台上；

所述轴向缓冲机构包括轴向缓冲基础板、轴向缓冲滑台、缓冲导杆、缓冲气缸、缓冲轴承和磁滞位移传感器：轴向缓冲基础板将轴向缓冲机构和液压铆接工具其它部件通过螺钉安装于液压快换盘上，确保液压铆接工具在更换和使用过程中始终与液压快换盘为一体，保证了铆接工具自动快速的更换，轴向缓冲滑台一端通过缓冲导杆和缓冲轴承与轴向缓冲基础板连接，另一端通过径向缓冲盖板与铆枪油缸连接，缓冲气缸一端通过铰链板与轴向缓冲基础板连接，一端通过支架与轴向缓冲滑台连接，磁滞位移传感器的磁杆通过传感器盖板与轴向缓冲基础板连接，磁环固定于轴向缓冲滑台上；

本发明液压铆接工具应用时，液压铆接工具通过机器人移动至抓取铆钉的位置，橡胶卡瓣抱紧铆钉尾牙随机器人移动至铆接孔位置，液压铆接工具将铆钉安装于铆接孔，装钉过程中轴向缓冲机构通过缓冲气缸来实现铆钉装入铆接孔中，通过磁滞位移传感器实时监测铆钉装入铆接孔的位置，以判断铆钉是否完全安装至铆接孔中，铆接机器人系统启动铆接程序，液压铆接工具进油管进油，液压油进入到铆接油缸进油腔推动活塞杆带着内套筒和橡胶卡瓣向后运动，橡胶卡瓣抱紧铆钉尾牙与铁砧发生相对运动，铁砧挤压铆钉套环，铆钉套环挤压成型后将铆钉尾牙拉断，拉断瞬间径向缓冲能量传递到缸体两侧径向缓冲机构中通过位于径向缓冲机构中间的十字型径向缓冲胶板吸收径向缓冲能量，轴向缓冲能量通过缸体和径向缓冲盖板传递到轴向缓冲机构中通过缓冲气缸吸收轴向缓冲能量，铆钉尾牙拉断后铆钉尾料通过活塞杆中孔弹射至铆钉尾料收集机构中，减震板缓解铆钉尾料弹射时的冲击能量、尾料止逆胶垫防止铆钉尾料掉回铆枪油缸中同时缓解铆钉尾料掉落时的震动，铆钉尾料位于尾料收集壳，气缸开始进气推动气缸导杆向后运动，打开尾料收集盖板，铆接机器人翻转液压铆接工具完成铆钉尾料的倒料，液压铆接工具返回的初始位置，完成整个铆接工作过程。

本发明有益效果：本发明提供的用于铆接机器人专用液压铆接工具能够实现5mm～25mm直径规格拉铆钉的快速安装，安装过程中能够完成拉铆钉的抓取、完成拉铆钉安装于铆接孔、完成拉铆钉的铆接，同时能够吸收拉铆钉安装过程中轴向和径向的冲击能量，保证了铆接机器人系统的工作精度和铆接机器人机构的使用寿命。

附图说明

图1是本发明液压铆接工具结构示意图；

图2是本发明液压铆接工具径向缓冲机构剖视示意图；

图3是本发明液压铆接工具轴向缓冲机构剖视示意图；

图4是径向缓冲机构组件安装示意图；

图5是轴向缓冲机构组件前视安装示意图；

图6是轴向缓冲机构组件后视安装示意图。

图中，1铆接工作头，1.1铁砧，1.2内套筒，1.2a内套筒螺纹，1.3橡胶卡瓣，2卡箍结构，2.1卡套，2.2卡箍，3铆枪油缸，3.1缸体，3.2活塞杆，3.2a活塞杆中孔，3.2b活塞杆螺纹，3.3缸体密封环，3.4后挡圈，4铆钉尾料收集机构，4.1尾料收集壳，4.2尾料收集盖板，4.3气缸，4.3a气缸导杆，4.4减震板，4.5尾料止逆基座，4.6尾料止逆胶垫，5进油油管，6回油油管，7径向缓冲机构，7.1径向缓冲底板，7.1a径向缓冲底板安装孔，7.2径向缓冲胶板，7.3径向缓冲盖板，7.3a径向缓冲盖板安装孔，8轴向缓冲机构，8.1轴向缓冲基础板，8.2轴向缓冲滑台，8.3缓冲导杆，8.4缓冲气缸，8.5缓冲轴承，8.6磁滞位移传感器，8.7铰链板，8.8支架，8.6a传感器盖板，8.6b磁环，8.6c磁杆，9铆钉。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

如图1所示，用于铆接机器人的专用液压铆接工具包括铆接工作头1、卡箍结构2、铆枪油缸3、铆钉尾料收集机构4、进油油管5、回油油管6、径向缓冲机构7和轴向缓冲机构8组成，铆接工作头1的铁砧1.1通过卡箍结构2与铆枪油缸3的缸体3.1固定锁紧、铆接工作头1的内套筒1.2与铆枪油缸3的活塞杆3.2通过内套筒螺纹1.2a和活塞杆螺纹3.2b进行连接、铆钉尾料收集机构4的尾料止逆基座4.5和尾料止逆胶垫4.6通过螺钉与铆枪油缸3的后挡圈3.4连接、进油油管5和回油油管6与铆枪油缸3的缸体3.1通过螺纹连接、径向缓冲机构7的径向缓冲底板7.1通过螺钉与铆枪油缸3的缸体3.1连接、轴向缓冲机构8的轴向缓冲滑台8.2通过径向缓冲盖板7.3固定于铆枪油缸3的缸体3.1上；液压铆接工具通过机器人移动至抓取铆钉9的位置，橡胶卡瓣1.3抱紧铆钉尾牙随机器人移动至铆接孔位置，液压铆接工具将铆钉9安装于铆接孔，装钉过程中轴向缓冲机构8通过缓冲气缸8.4来实现铆钉9装入铆接孔中，通过磁滞位移传感器8.6实时监测铆钉9装入铆接孔的位置，以判断铆钉9是否完全安装至铆接孔中，铆接机器人系统启动铆接程序，液压铆接工具进油油管5进油，液压油进入到铆接油缸3进油腔推动活塞杆3.2带着内套筒1.2和橡胶卡瓣1.3向后运动，橡胶卡瓣1.3抱紧铆钉尾牙与铁砧1.1发生相对运动，铁砧1.1挤压铆钉套环，铆钉套环挤压成型后将铆钉尾牙拉断，拉断瞬间径向缓冲能量传递到缸体3.1两侧径向缓冲机构7中通过位于径向缓冲机构7中间的十字型径向缓冲胶板7.2吸收径向缓冲能量，轴向缓冲能量通过缸体3.1和径向缓冲盖板7.3传递到轴向缓冲机构8中通过缓冲气缸8.4吸收轴向缓冲能量，铆钉尾牙拉断后铆钉尾料通过活塞杆中孔3.2a弹射至铆钉尾料收集机构4中，减震板4.4缓解铆钉尾料弹射时的冲击能量、尾料止逆胶垫4.6防止铆钉尾料掉回铆枪油缸3中同时缓解铆钉尾料掉落时的震动，铆钉尾料位于尾料收集壳4.1，气缸4.3开始进气推动气缸导杆4.3a向后运动，打开尾料收集盖板4.2，铆接机器人翻转液压铆接工具完成铆钉尾料的倒料，液压铆接工具返回的初始位置，完成整个铆接工作过程。

下面对本发明各系统及其应用进行说明：

本发明用于铆接机器人专用液压铆接工具设如下铆接工作头1，如图2，包括铁砧1.1、内套筒1.2和橡胶卡瓣1.3：铆接安装时橡胶卡瓣1.3抱紧铆钉尾牙与内套筒1.2随活塞杆3.2向后运动，铁砧1.1通过卡箍结构2与缸体3.1固定相对内套筒1.2向前运动，对铆钉套环进行挤压，挤压到位后铆钉拉断；

设如下铆枪油缸3，如图2所示，包括缸体3.1、活塞杆3.2、缸体密封环3.3和后挡圈3.4：缸体3.1可安装铆接工作头1、径向缓冲机构7、轴向缓冲机构8和铆钉尾料收集机构4，活塞杆3.2为中空结构，活塞杆中孔3.2a孔径能够满足5mm～25mm拉铆钉尾料的排料，活塞杆螺纹3.2b部分连接内套筒1.2，进油工作面和回油工作面受油压的作用推动活塞杆3.2和内套筒1.2前后运动，缸体密封环3.3能够实现密封和除尘的功能，保证铆枪油缸3正常工作，后挡圈3.4能够实现密封和除尘的功能以及安装固定铆钉尾料收集机构4；

设如下铆钉尾料收集机构4，如图2所示，包括尾料收集壳4.1、尾料收集盖板4.2、气缸4.3、减震板4.4、尾料止逆基座4.5和尾料止逆胶垫4.6：尾料收集壳4.1为钢结构腔体，铆钉尾料收集机构4所有部件集中安装于尾料收集壳4.1上，能够储存铆钉尾料，尾料收集盖板4.2通过销轴安装于尾料收集壳4.1上、通过插销与气缸导杆4.3a连接，气缸4.3安装于尾料收集壳4.1上，工作时气缸导杆4.3a回缩带动尾料收集盖板4.2转动打开完成铆钉尾料倒料动作，减震板4.4为橡胶件可以消除铆钉断裂瞬间尾料对减震板4.4的冲击而带来的震动，尾料止逆基座4.5为钢件结构，固定尾料止逆胶垫4.6于尾料收集壳4.1上，尾料止逆胶垫4.6为橡胶件结构，能够防止铆钉尾料回倒和缓解冲击；

设如下径向缓冲机构7，如图2和图4所示，包括径向缓冲底板7.1、径向缓冲胶板7.2和径向缓冲盖板7.3：径向缓冲底板7.1为内部中空钢结构，通过螺钉安装于缸体3.1两侧对称位置，径向缓冲胶板7.2为十字状橡胶板状结构，位于径向缓冲底板7.1和径向缓冲盖板7.3之间，能够吸收液压铆接工具工作是冲击能量，径向缓冲盖板7.3能够实现径向缓冲底板7.1和径向缓冲胶板7.2的固定，安装于轴向缓冲滑台8.2上；

设如下轴向缓冲机构8，如图3、图5、图6所示，包括轴向缓冲基础板8.1、轴向缓冲滑台8.2、缓冲导杆8.3、缓冲气缸8.4、缓冲轴承8.5和磁滞位移传感器8.6；轴向缓冲基础板8.1将轴向缓冲机构8和液压铆接工具其它部件通过螺钉安装于液压快换盘上，确保液压铆接工具在更换和使用过程中始终与液压快换盘为一体，保证了铆接工具自动快速的更换，轴向缓冲滑台8.2一端通过缓冲导杆8.3和缓冲轴承8.5与轴向缓冲基础板8.1连接，另一端通过径向缓冲盖板7.3与铆枪油缸3连接，缓冲气缸8.4一端通过铰链板8.7与轴向缓冲基础板8.1连接，一端通过支架8.8与轴向缓冲滑台8.2连接，磁滞位移传感器8.6的磁杆8.6c通过传感器盖板8.6a与轴向缓冲基础板8.1连接，磁环8.6b固定于轴向缓冲滑台8.2上。

Claims (8)

1.一种用于铆接机器人的液压铆接工具，液压铆接工具通过快换盘与铆接机器人可拆卸联接，用于完成液压铆接工具全空间移动定位；其特征在于：液压铆接工具包括铆接工作头、卡箍结构、铆枪油缸、铆钉尾料收集机构、进油油管、回油油管、径向缓冲机构和轴向缓冲机构；

铆接工作头的铁砧通过卡箍结构与铆枪油缸缸体固定锁紧，铆钉尾料收集机构的尾料止逆基座和尾料止逆胶垫通过螺钉与铆枪油缸的后挡圈连接，进油油管和回油油管与铆枪油缸的缸体通过螺纹连接，径向缓冲机构的径向缓冲底板通过螺钉与铆枪油缸缸体连接固定，轴向缓冲机构的轴向缓冲滑台通过径向缓冲盖板固定于铆枪油缸缸体上。

2.根据权利要求1所述用于铆接机器人的液压铆接工具，其特征在于：所述铆枪油缸包括缸体、活塞杆、缸体密封环和后挡圈；缸体前端安装铆接工作头，缸体侧安装径向缓冲机构和轴向缓冲机构，缸体后端安装铆钉尾料收集机构。

3.根据权利要求2所述用于铆接机器人的液压铆接工具，其特征在于：所述活塞杆为中空通孔结构，通孔用于拉铆钉尾料排料；活塞杆螺纹部分连接铆接工作头的内套筒，活塞杆的进油工作面和回油工作面受油压作用驱动活塞杆和内套筒前后运动；后挡圈与铆钉尾料收集机构连接固定。

4.根据权利要求1或2或3所述用于铆接机器人的液压铆接工具，其特征在于：所述铆钉尾料收集机构包括尾料收集壳、尾料收集盖板、气缸、减震板、尾料止逆基座和尾料止逆胶垫：尾料收集壳为钢结构腔体用于储存铆钉尾料，铆钉尾料收集机构所有部件安装于尾料收集壳上；尾料收集壳后端设置尾料收集盖板，尾料收集盖板通过销轴安装于尾料收集壳的铰链板上、通过插销与气缸轴连接；减震板为固定贴合在尾料收集盖板内侧表面的橡胶件；铆钉尾料收集机构与铆枪油缸缸体联接部设置尾料止逆基座及尾料收集壳内侧固定贴合设置的橡胶件结构的尾料止逆胶垫。

5.根据权利要求4所述用于铆接机器人的液压铆接工具，其特征在于：所述径向缓冲机构包括依次相对排列固定的两组径向缓冲底板、径向缓冲胶板和径向缓冲盖板；径向缓冲底板为内部中空钢结构，两侧径向缓冲底板安装于缸体两侧对称位置；径向缓冲胶板为十字状橡胶板状结构，位于径向缓冲底板和径向缓冲盖板之间；两侧径向缓冲盖板通过螺栓将径向缓冲底板和径向缓冲胶板固定，并与轴向缓冲机构的轴向缓冲滑台联接固定。

6.根据权利要求5所述用于铆接机器人的液压铆接工具，其特征在于：所述轴向缓冲机构包括轴向缓冲基础板、轴向缓冲滑台、缓冲导杆、缓冲气缸、缓冲轴承和磁滞位移传感器；轴向缓冲基础板通过螺钉安装于快换盘上；轴向缓冲滑台一端通过缓冲导杆和缓冲轴承与轴向缓冲基础板连接，另一端通过径向缓冲盖板与铆枪油缸连接；缓冲气缸一端通过铰链板与轴向缓冲基础板连接，一端通过支架与轴向缓冲滑台连接；磁滞位移传感器的磁杆通过传感器盖板与轴向缓冲基础板连接，磁环固定于轴向缓冲滑台上。

7.根据权利要求6所述用于铆接机器人的液压铆接工具，其特征在于：所述铆接工作头包括铁砧、内套筒和橡胶卡瓣，铁砧通过卡箍结构与缸体固定并相对内套筒向前运动，对铆钉套环进行挤压。

8.根据权利要求6所述用于铆接机器人的液压铆接工具，其特征在于：所述卡箍结构包括卡箍和卡套；卡箍为两个半圆柱结构用于铁砧与缸体的定位，卡套为圆柱结构用于负责铁砧与缸体的锁紧。