CN110293202A - 自动锤铆装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动锤铆装置及方法,包括锤铆侧装置,锤铆侧装置包括拖链(1)、拖链支架(2)、铆枪(3)、铆枪固定座(4)、铆头(5)、送钉管道(6)、送钉夹头(7)、伺服电机(8)、直线模组(9)、滑台气缸(10)、锤铆模块固定底板(11)、铆头直线轴承(12)、夹头固定支架(13);还包括顶铆侧装置,顶铆侧装置包括外顶套(14)、压力传感器(15)、激光位移传感器(16)、测量板(17)、内顶杆(18)、上盖板(24)、外顶套前盖板(25)、气缸过渡板(26)、外顶套气缸(27)、安装底板(28)、内顶杆气缸(29)、后盖板(30)。本发明实现了自动送钉锤铆,提高了锤铆效率和可靠性。

Description

自动锤铆装置及方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域,具体地涉及一种自动锤铆装置及方法,尤其是一种高可靠性的自动锤铆装置及方法。
背景技术
传统的锤铆方式为手工操作的方式,即一人手持铆枪,一人手持顶铁,手工插钉后,二人配合完成铆接。而在国内已有的自动锤铆装置中,仅仅实现了基本的锤铆功能,存在或是无法自动送钉插钉、或是无有效的检测插钉是否成功的手段、或是顶铆侧无有效的减震手段等问题,无法实现高可靠性的自动锤铆。
申请号为201720914799.4的专利公开了一种铆接装置,包括至少一铆枪机构、推动缸体、定位缸体及固定架,定位缸体固定于固定架,至少一铆枪机构包括铆枪本体及铆枪固定件,铆枪本体固定于铆枪固定件,铆枪固定件包括铆接部,推动缸体与铆枪固定件连接并使铆接部移动直至与工件抵触,铆枪本体铆接工件,定位缸体与推动缸体连接并使推动缸体相对于定位缸体移动从而调节铆枪固定件的位置。该方方案仅具有铆枪,不具有顶铁,无法实现自动锤铆。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种自动锤铆装置及方法。
根据本发明的一个方面,提供一种自动锤铆装置,包括锤铆侧装置,所述锤铆侧装置包括拖链、拖链支架、铆枪、铆枪固定座、铆头、送钉管道、送钉夹头、伺服电机、直线模组、滑台气缸、锤铆模块固定底板、铆头直线轴承、夹头固定支架;
所述拖链安装在拖链支架上,拖链的一端连接伺服电机,伺服电机连接直线模组,所述铆枪、铆枪固定座、铆头、铆头直线轴承依次连接,所述铆枪通过铆枪固定座安装在滑台气缸上,送钉管道、送钉夹头、铆头直线轴承安装在夹头固定支架上,所述直线模组、滑台气缸活动链接锤铆模块固定底板,所述拖链支架、固定支架设置在锤铆模块固定底板上。
优选地,还包括顶铆侧装置,所述顶铆侧装置包括外顶套、压力传感器、激光位移传感器、测量板、内顶杆、上盖板、外顶套前盖板、气缸过渡板、外顶套气缸、安装底板、内顶杆气缸、后盖板;
所述外顶套、压力传感器、外顶套前盖板、激光位移传感器、测量板依次连接,所述外顶套通过气缸过渡板连接外顶套气缸,所述内顶杆一端连接内顶杆气缸,内定杆另一端穿过外顶套内部且铆接时连接铆钉杆,所述外顶套前盖板、气缸过渡板、外顶套气缸、内顶杆气缸、压力传感器、激光位移传感器、测量板均安装在安装底板上,所述上盖板、安装底板、外顶套前盖板、后盖板以及侧盖板共同限定一个容纳空间以容纳所述顶铆侧装置的部件。
优选地,所述滑台气缸上设置有磁性开关,所述磁性开关能够检测滑台气缸是否动作到位,即检测滑台气缸是否滑动到能够将铆钉推出的位置。
优选地,所述铆头的运动通过铆头直线轴承进行导向;
所述铆枪采用气动锤并通过两位三通电磁阀控制铆枪进气气路的通断,铆枪通气时长通过PLC控制系统和电磁阀进行数字化控制,通过控制通气时长控制铆枪的锤击时长;铆枪的工作气压通过PLC控制系统和电气比例减压阀进行数字化控制,通过控制工作气压控制铆枪的锤击力;铆枪的工作气体流量通过PLC控制系统和电气比例节流阀进行数字化控制,通过控制工作气体流量控制铆枪的锤击频率。
优选地,所述铆枪、铆枪固定座、铆头、送钉夹头位于同一轴线上,所述铆枪、铆头通过伺服电机和直线模组、滑台气缸实现运动。
优选地,还包括减震模块,所述减震模块包括减震模块固定座、螺纹芯轴、调节螺母、减震弹簧、芯轴直线轴承,所述螺纹芯轴贯穿调节螺母、减震弹簧后一端通过贯穿减震模块固定座连接内顶杆,螺纹芯轴另一端通过芯轴直线轴承连接内顶杆气缸。
优选地,所述内顶杆和减震模块固定座采用同一根直线导轨实现导向;所述减震弹簧的预紧力通过调节螺母进行调节。
优选地,所述气缸过渡板下方设置有运动导向的直线导轨。
根据本发明的另一个方面,提供一种自动锤铆方法,包括如下步骤:
步骤1:顶铆侧的外顶套在外顶套气缸的作用下推出顶紧工件,并通过压力传感器反馈顶紧力;
步骤2:在锤铆侧将铆钉从送钉管道中吹入送钉夹头中,送钉夹头的夹嘴将铆钉夹住,铆枪、铆头通过滑台气缸推出,撑开送钉夹头的夹嘴,将铆钉插入预先制得的铆钉孔中;
步骤3:插钉时,判断滑台气缸是否推送到位;若滑台气缸推送到位,则进入步骤继续执行;若滑台气缸未能推送到位,则报警停机并提示出现卡钉现象;
步骤4:锤铆侧的铆头保持顶紧铆钉头,顶铆侧的内顶杆通过内顶杆气缸推出,使内定杆顶紧铆钉杆,顶铆侧的激光位移传感器测量铆钉杆的伸出量;
步骤5:判断铆钉杆伸出量是否在设定阈值;若铆钉杆伸出量在设定阈值,则进入步骤继续执行;若铆钉杆伸出量不在设定阈值,进一步判断铆钉杆伸出量是否为零,若铆钉杆伸出量为零,则报警停机并提示铆钉未插入铆钉孔中,若铆钉杆伸出量不为零,则报警停机并提示铆钉长度规格错误;
步骤6:顶铆侧的外顶套在外顶套气缸的作用下回退,锤铆侧的铆枪启动并持续锤铆达预设时间后,铆枪停止锤铆,完成铆接;
步骤7:顶铆侧的外顶套在外顶套气缸的作用下再次推出顶紧工件,并由激光位移传感器测量铆接后的镦头高度,完成镦头高度的在线检测。
优选地,所述自动锤铆方法采用所述的自动锤铆装置。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明结构简单合理,增设顶铆侧装置,配合锤铆侧装置,实现了自动锤铆,自动送钉,减少了劳动力并提高了锤铆效率和可靠性。
2、本发明顶铆侧采用弹簧减震,能够有效降低锤铆时顶铆侧支撑端所受冲击力。
3、本发明采用了两重插钉检测,保证了插钉的可靠性,避免了插钉失败继续锤铆损伤工件。
4、本发明在铆接完成后,利用激光位移传感器测量镦头高度,实现了铆接镦头高度的在线检测。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的自动锤铆装置的结构示意图。
图2为本发明的自动锤铆方法的流程图。
图中示出:
拖链1 激光位移传感器16
拖链支架2 测量板17
铆枪3 内顶杆18
铆枪固定座4 减震模块固定座19
铆头5 螺纹芯轴20
送钉管道6 调节螺母21
送钉夹头7 减震弹簧22
伺服电机8 芯轴直线轴承23
直线模组9 上盖板24
滑台气缸10 外顶套前盖板25
锤铆模块固定底板11 气缸过渡板26
铆头直线轴承12 外顶套气缸27
夹头固定支架13 安装底板28
外顶套14 内顶杆气缸29
压力传感器15 后盖板30
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“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申请和简化描述,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申请的限制。
本发明要解决的问题就是设计一套具有自动插钉、锤铆和检测等功能的自动锤铆装置,能够实现高可靠性的自动插钉铆接。顶铆侧采用减震弹簧22减震,能够有效降低锤铆时顶铆侧支撑端所受冲击力。整套装置采用了两重插钉检测,保证了插钉的可靠性,避免了插钉失败继续锤铆损伤工件。铆接完成后,利用激光位移传感器16间接测得镦头高度,实现了铆接镦头高度的在线检测。这些措施很大程度上提高了自动锤铆的可靠性。
根据本发明提供的一种自动锤铆装置,包括锤铆侧装置,所述锤铆侧装置包括拖链1、拖链支架2、铆枪3、铆枪固定座4、铆头5、送钉管道6、送钉夹头7、伺服电机8、直线模组9、滑台气缸10、锤铆模块固定底板11、铆头直线轴承12、夹头固定支架13;所述拖链1安装在拖链支架2上,拖链1的一端连接伺服电机8,伺服电机8连接直线模组9,所述铆枪3、铆枪固定座4、铆头5、铆头直线轴承12依次连接,所述铆枪3通过铆枪固定座4安装在滑台气缸10上,送钉管道6、送钉夹头7、铆头直线轴承12安装在夹头固定支架13上,所述直线模组9、滑台气缸10活动链接锤铆模块固定底板11,所述拖链支架2、固定支架13设置在锤铆模块固定底板11上。
所述铆头5的运动通过铆头直线轴承12进行导向;所述铆枪3采用气动锤并通过两位三通电磁阀控制铆枪3进气气路的通断,铆枪3通气时长通过PLC(Programmable LogicController)控制系统和电磁阀进行数字化控制,通过控制通气时长控制铆枪3的锤击时长,铆枪3通气时长即为铆枪3锤击时长;铆枪3的工作气压通过PLC控制系统和电气比例减压阀进行数字化控制,通过控制工作气压控制铆枪3的锤击力;铆枪3的工作气体流量通过PLC控制系统和电气比例节流阀进行数字化控制,通过控制工作气体流量控制铆枪3的锤击频率。在一个变化例中,所述铆枪3采用减震型手工气锤进行数字化改造,改造方法如下:首先,将手工气锤的手动开关采用卡箍箍紧,使手动开关保持触发状态;其次,采用两位三通电磁阀控制铆枪3进气气路的通断,通气时长通过PLC控制系统实现数字化定量控制;采用电气比例减压阀对铆枪3工作气压进行数字化定量控制;最后,采用电气比例节流阀对铆枪3工作气流量进行数字化定量控制。
所述铆枪3、铆枪固定座4、铆头5、送钉夹头7位于同一轴线上,所述铆枪3、铆头5通过伺服电机8和直线模组9、滑台气缸10实现运动。所述滑台气缸10上设置有磁性开关,所述磁性开关能够检测滑台气缸10是否动作到位,即检测滑台气缸10是否滑动到能够将铆钉完全推出的位置。
还包括顶铆侧装置,所述顶铆侧装置包括外顶套14、压力传感器15、激光位移传感器16、测量板17、内顶杆18、上盖板24、外顶套前盖板25、气缸过渡板26、外顶套气缸27、安装底板28、内顶杆气缸29、后盖板30;所述外顶套14、压力传感器15、外顶套前盖板25、激光位移传感器16、测量板17依次连接,所述外顶套14通过气缸过渡板26连接外顶套气缸27,所述内顶杆18一端连接内顶杆气缸29,内定杆18另一端穿过外顶套14内部且铆接时连接铆钉杆,所述外顶套前盖板25、气缸过渡板26、外顶套气缸27、内顶杆气缸29、压力传感器15、激光位移传感器16、测量板17均安装在安装底板28上,所述上盖板24、安装底板28、外顶套前盖板25、后盖板30以及侧盖板共同限定一个容纳空间以容纳所述顶铆侧装置的部件。
还包括减震模块,所述减震模块包括减震模块固定座19、螺纹芯轴20、调节螺母21、减震弹簧22、芯轴直线轴承23,所述螺纹芯轴20贯穿调节螺母21、减震弹簧22后一端通过贯穿减震模块固定座19连接内顶杆18,螺纹芯轴20另一端通过芯轴直线轴承23连接内顶杆气缸29。所述内顶杆18和减震模块固定座19采用同一根直线导轨实现导向;所述减震弹簧22的预紧力通过调节螺母21进行调节。所述气缸过渡板26下方设置有运动导向的直线导轨。
根据本发明提供的一种自动锤铆方法,包括如下步骤:
步骤1:顶铆侧的外顶套14在外顶套气缸27的作用下推出顶紧工件,并通过压力传感器15反馈顶紧力;
步骤2:在锤铆侧将铆钉从送钉管道6中吹入送钉夹头7中,送钉夹头7的夹嘴将铆钉夹住,铆枪3、铆头5通过滑台气缸10推出,撑开送钉夹头7的夹嘴,将铆钉插入预先制得的铆钉孔中;
步骤3:插钉时,判断滑台气缸10是否推送到位;若滑台气缸10推送到位,则进入步骤4继续执行;若滑台气缸10未能推送到位,则报警停机并提示出现卡钉现象;
步骤4:锤铆侧的铆头5保持顶紧铆钉头,顶铆侧的内顶杆18通过内顶杆气缸29推出,使内定杆18顶紧铆钉杆,顶铆侧的激光位移传感器16测量铆钉杆的伸出量;
步骤5:判断铆钉杆伸出量是否在设定阈值;若铆钉杆伸出量在设定阈值,则进入步骤6继续执行;若铆钉杆伸出量不在设定阈值,进一步判断铆钉杆伸出量是否为零,若铆钉杆伸出量为零,则报警停机并提示铆钉未插入铆钉孔中,若铆钉杆伸出量不为零,则报警停机并提示铆钉长度规格错误;
步骤6:顶铆侧的外顶套14在外顶套气缸27的作用下回退,锤铆侧的铆枪3启动并持续锤铆达预设时间后,铆枪3停止锤铆,完成铆接;
步骤7:顶铆侧的外顶套14在外顶套气缸27的作用下再次推出顶紧工件,并由激光位移传感器16测量铆接后的镦头高度,完成镦头高度的在线检测。
所述自动锤铆方法采所述的自动锤铆装置。
优选地,锤铆侧装置中,铆头5尾端侧插入铆枪3中,铆头5中部通过铆头直线轴承12进行导向。锤铆侧装置的零件安装在锤铆模块的安装底板28上,依靠伺服电机8和直线模组9实现锤铆侧装置的整体进给。
优选地,顶铆侧装置中,外顶套14、压力传感器15、外顶套前盖板25、激光位移传感器16、气缸过渡板26等固连为一体,其中气缸过渡板26下设置有直线导轨实现导向,依靠外顶套气缸27实现外顶套14、压力传感器15、外顶套前盖板25、激光位移传感器16、气缸过渡板26组成的整体的推送。内顶杆18、测量板17、螺纹芯轴20等固连为一体,固连后整体嵌入由减震模块固定座19、调节螺母21、减震弹簧22、芯轴直线轴承23等组成的减震模块中,其中内顶杆18和减震模块固定座19采用同一根直线导轨实现导向,减震弹簧22预紧力通过调整螺母21进行调节,内顶杆18、测量板17、螺纹芯轴20、减震模块组成的整体依靠内顶杆气缸29实现推送。
优选地,通过激光位移传感器16间接测量铆钉杆伸出量以及铆接后的镦头高度。通过选用高精度长度计替代激光位移传感器16来提升镦头高度测量精度以及铆钉杆伸出量测量精度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种自动锤铆装置,其特征在于,包括锤铆侧装置,所述锤铆侧装置包括拖链(1)、拖链支架(2)、铆枪(3)、铆枪固定座(4)、铆头(5)、送钉管道(6)、送钉夹头(7)、伺服电机(8)、直线模组(9)、滑台气缸(10)、锤铆模块固定底板(11)、铆头直线轴承(12)、夹头固定支架(13);
所述拖链(1)安装在拖链支架(2)上,拖链(1)的一端连接伺服电机(8),伺服电机(8)连接直线模组(9),所述铆枪(3)、铆枪固定座(4)、铆头(5)、铆头直线轴承(12)依次连接,所述铆枪(3)通过铆枪固定座(4)安装在滑台气缸(10)上,送钉管道(6)、送钉夹头(7)、铆头直线轴承(12)安装在夹头固定支架(13)上,所述直线模组(9)、滑台气缸(10)活动链接锤铆模块固定底板(11),所述拖链支架(2)、固定支架(13)设置在锤铆模块固定底板(11)上。
2.根据权利要求1所述的自动锤铆装置,其特征在于,还包括顶铆侧装置,所述顶铆侧装置包括外顶套(14)、压力传感器(15)、激光位移传感器(16)、测量板(17)、内顶杆(18)、上盖板(24)、外顶套前盖板(25)、气缸过渡板(26)、外顶套气缸(27)、安装底板(28)、内顶杆气缸(29)、后盖板(30)这些部件;
所述外顶套(14)、压力传感器(15)、外顶套前盖板(25)、激光位移传感器(16)、测量板(17)依次连接,所述外顶套(14)通过气缸过渡板(26)连接外顶套气缸(27),所述内顶杆(18)一端连接内顶杆气缸(29),内定杆(18)另一端穿过外顶套(14)内部且铆接时连接铆钉杆,所述外顶套前盖板(25)、气缸过渡板(26)、外顶套气缸(27)、内顶杆气缸(29)、压力传感器(15)、激光位移传感器(16)、测量板(17)均安装在安装底板(28)上,所述上盖板(24)、安装底板(28)、外顶套前盖板(25)、后盖板(30)以及侧盖板共同限定一个容纳空间以容纳所述顶铆侧装置的部件。
3.根据权利要求1所述的自动锤铆装置,其特征在于,所述滑台气缸(10)上设置有磁性开关,所述磁性开关能够检测滑台气缸(10)是否动作到位,即检测滑台气缸(10)是否滑动到能够将铆钉推出的位置。
4.根据权利要求1所述的自动锤铆装置,其特征在于,所述铆头(5)的运动通过铆头直线轴承(12)进行导向;
所述铆枪(3)采用气动锤并通过两位三通电磁阀控制铆枪(3)进气气路的通断,铆枪(3)通气时长通过PLC控制系统和电磁阀进行数字化控制,通过控制通气时长控制铆枪(3)的锤击时长;铆枪(3)的工作气压通过PLC控制系统和电气比例减压阀进行数字化控制,通过控制工作气压控制铆枪(3)的锤击力;铆枪(3)的工作气体流量通过PLC控制系统和电气比例节流阀进行数字化控制,通过控制工作气体流量控制铆枪(3)的锤击频率。
5.根据权利要求1所述的自动锤铆装置,其特征在于,所述铆枪(3)、铆枪固定座(4)、铆头(5)、送钉夹头(7)位于同一轴线上,所述铆枪(3)、铆头(5)通过伺服电机(8)和直线模组(9)、滑台气缸(10)实现运动。
6.根据权利要求2所述的自动锤铆装置,其特征在于,还包括减震模块,所述减震模块包括减震模块固定座(19)、螺纹芯轴(20)、调节螺母(21)、减震弹簧(22)、芯轴直线轴承(23),所述螺纹芯轴(20)贯穿调节螺母(21)、减震弹簧(22)后一端通过贯穿减震模块固定座(19)连接内顶杆(18),螺纹芯轴(20)另一端通过芯轴直线轴承(23)连接内顶杆气缸(29)。
7.根据权利要求6所述的自动锤铆装置,其特征在于,所述内顶杆(18)和减震模块固定座(19)采用同一根直线导轨实现导向;所述减震弹簧(22)的预紧力通过调节螺母(21)进行调节。
8.根据权利要求2所述的自动锤铆装置,其特征在于,所述气缸过渡板(26)下方设置有运动导向的直线导轨。
9.一种自动锤铆方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:顶铆侧的外顶套(14)在外顶套气缸(27)的作用下推出顶紧工件,并通过压力传感器(15)反馈顶紧力;
步骤2:在锤铆侧将铆钉从送钉管道(6)中吹入送钉夹头(7)中,送钉夹头(7)的夹嘴将铆钉夹住,铆枪(3)、铆头(5)通过滑台气缸(10)推出,撑开送钉夹头(7)的夹嘴,将铆钉插入预先制得的铆钉孔中;
步骤3:插钉时,判断滑台气缸(10)是否推送到位;若滑台气缸(10)推送到位,则进入步骤4继续执行;若滑台气缸(10)未能推送到位,则报警停机并提示出现卡钉现象;
步骤4:锤铆侧的铆头(5)保持顶紧铆钉头,顶铆侧的内顶杆(18)通过内顶杆气缸(29)推出,使内定杆(18)顶紧铆钉杆,顶铆侧的激光位移传感器(16)测量铆钉杆的伸出量;
步骤5:判断铆钉杆伸出量是否在设定阈值;若铆钉杆伸出量在设定阈值,则进入步骤6继续执行;若铆钉杆伸出量不在设定阈值,进一步判断铆钉杆伸出量是否为零,若铆钉杆伸出量为零,则报警停机并提示铆钉未插入铆钉孔中,若铆钉杆伸出量不为零,则报警停机并提示铆钉长度规格错误;
步骤6:顶铆侧的外顶套(14)在外顶套气缸(27)的作用下回退,锤铆侧的铆枪(3)启动并持续锤铆达预设时间后,铆枪(3)停止锤铆,完成铆接;
步骤7:顶铆侧的外顶套(14)在外顶套气缸(27)的作用下再次推出顶紧工件,并由激光位移传感器(16)测量铆接后的镦头高度,完成镦头高度的在线检测。
10.根据权利要求9所述的自动锤铆方法,其特征在于,所述自动锤铆方法采用权利要求1-8任一项所述的自动锤铆装置。
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