CN111136209A - 一种伺服电动自动铆接机 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动铆接技术领域，提供了一种伺服电动自动铆接机，包括有电动伺服自冲铆枪、底模以及C型架，底模固定在C型架上，电动伺服自冲铆枪对准底模，电动伺服自冲铆枪包括有主壳体，伺服电机以及减速器，伺服电机以及减速器安装在主壳体的上端，所述的主壳体内安装有上套件、行星滚柱丝杠机构、活塞杆、连接杆以及压杆，连接杆的上端与活塞杆连接，连接杆的下端与压杆连接，在行星滚柱丝杠机构与主壳体内壁之间具有键槽结构。本发明的优点在于整个伺服电动自动铆接机可以产生足够大的压力，将特制铆钉压入材料并且穿透上层板材，在铆模的作用下铆钉尾部的中空结构扩张刺入而并不穿刺下层板材，从而形成牢固的铆接点。

Description

一种伺服电动自动铆接机

技术领域

本发明属于自动铆接技术领域，具体涉及一种伺服电动自动铆接机。

背景技术

在汽车行业，车身轻量化是发展的必然趋势，车辆变轻对整车能耗经济型、加速等性能有很大的益处，尤其对于新能源汽车，降低汽车能耗水平、延长续航里程是各大汽车厂商的研发重点，车身轻量化的主要方法在于多材料结构的设计，即在不同位置使用不同的材料，目前已出现的轻量化材料有铝合金、碳纤维、钛合金、高强度钢等。其中铝合金凭借其低密度、高强度、耐蚀性得到了汽车厂商的青睐，并在车上设计制造中得到了广泛的应用，铝合金材料能否在汽车行业快速普及很大程度上取决于铝材连接技术、钢铝异种材料连接技术的发展，因为焊接技术对于诸多新材料不再适用，自冲铆接是一种用于连接两种或两种以上金属板材的冷连接技术。特制铆钉穿透顶层板材之后，在铆模的作用下铆钉尾部的中空结构扩张刺入而并不穿刺底层板材，从而形成牢固的铆接点。它可以实现很多不同材料之间的连接，如碳纤维、铝镁合金、高强度钢、钛合金、塑料等，同时自冲铆技术克服了传统铆接效率低、工艺复杂等缺点，从上料、预压、冲铆整个过程在2s内完成，对于难焊接材料的连接，自冲铆很好的弥补了焊接技术的短板，为汽车车身的连接开辟了新途径，现有电动伺服铆枪，结构较复杂，成本较高，如CN201380041774.2所示的铆枪预压力不可调，严重影响了铆接的整体质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种伺服电动自动铆接机，主要用于连接两种或两种以上的薄板，整个伺服电动自动铆接机可以产生足够大的压力，将特制铆钉压入材料并且穿透上层板材，在铆模的作用下铆钉尾部的中空结构扩张刺入而并不穿刺下层板材，从而形成牢固的铆接点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种伺服电动自动铆接机，包括有电动伺服自冲铆枪、底模以及C型架，所述的底模固定在C 型架上，电动伺服自冲铆枪对准底模，其特征在于，所述的电动伺服自冲铆枪包括有主壳体，伺服电机以及减速器，所述的伺服电机以及减速器安装在主壳体的上端，所述的主壳体内安装有上套件、行星滚柱丝杠机构、活塞杆、连接杆以及压杆，所述的伺服电机位于主壳体的上端并经减速器后与行星滚柱丝杠机构连接，所述上套件套在行星滚柱丝杆机构的上端，活塞杆连接在行星滚柱丝杠机构的下端，连接杆的上端与活塞杆连接，连接杆的下端与压杆连接，在行星滚柱丝杠机构与主壳体内壁之间具有键槽结构。

在上述的一种伺服电动自动铆接机中，所述的行星滚柱丝杠机构包括有运动螺母以及丝杆，所述的运动螺母套在丝杆上并与丝杆螺纹连接，丝杆的上端穿过上套件与减速器的输出轴相连接，丝杆的下端连接活塞杆，所述的丝杠的转动转化为运动螺母的直线运动，所述的运动螺母产生巨大的推力或压力带动活塞杆运动。

在上述的一种伺服电动自动铆接机中，所述的键槽结构包括有导向套以及矩形滑键，所述的矩形滑键设置在导向套上，导向套固定在主壳体上，所述的活塞杆上设置有键槽，所述的矩形滑键能够在活塞杆的键槽上自由滑动并限制运动螺母的转动。

在上述的一种伺服电动自动铆接机中，所述的电动伺服自冲铆枪还包括有压边圈以及冲压杆，所述的压边圈位于冲压杆底部，压边圈上开设有供冲压杆通过的压入通道，所述的冲压杆的上端与压杆连接，下端能够穿过压入通道进行冲压铆接，在冲压杆和压边圈之间设置有预压力调整机构。

在上述的一种伺服电动自动铆接机中，所述的预压力调整机构包括有弹簧、导向筒、顶靠件以及调节螺母，所述的弹簧位于导向筒内且一端套在压杆上，另一端顶在与压边圈直接顶靠件上，所述的调节螺母位于导向筒下端并与调节螺母螺纹连接，并由调节螺母锁紧以致调节弹簧的预紧力。

在上述的一种伺服电动自动铆接机中，所述的底模下方设置了一个凸台，底模位于凸台上。

与现有技术相比，本发明的优点在于电动伺服铆枪包含行星齿轮机构，具有高刚性、低背隙的特点，从而提高铆枪的重复定位精度，内置压力传感器，监测铆接过程压力相对于位移的变化过程，通过对比标准曲线，探测出异常；行星滚柱丝杠，体积小，承受压力大，底模安装在凸台上，凸台再与C型架连接，该结构避免了底模直接接触C型架，长期使用可避免底模压伤C型架本体，防止转动的键槽结构，避免了主壳体的内部加工以及热处理，铆接机的壳体便于采用压铸等一体成型工艺，以此降低批量生产成本，预压力可调，根据铆接对象调整预压力，结构简单、合理，零件便于批量生产，具有很好的经济性和耐用性。

附图说明

图1是伺服电动自动铆接机整体结构示意图；

图2是底模和凸台配合的结构示意图；

图3是电动伺服自冲铆枪的内部结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

图中，电动伺服自冲铆枪1；底模2；C型架3；凸台4；主壳体5；伺服电机6；减速器7；上套件8；活塞杆9；连接杆10；压杆11；运动螺母 12；丝杆13；导向套14；矩形滑键15；压边圈16；冲压杆17；压入通道 18；弹簧19；导向筒20；顶靠件21；调节螺母22。

如图1和图2所示，本伺服电动自动铆接机，包括有电动伺服自冲铆枪1、底模2以及C型架3，底模2固定在C型架3上，电动伺服自冲铆枪 1对准底模2，其中电动伺服自冲铆枪1和底模2安装在C型架3上，C型架3可安装在机械手末端法兰或者固定机架上，因为底模2上表面与板材直接接触，在有些情况下，底模2外径会受到限制，通常底模2外径小于 20mm，另外底模2的硬度会在HRC60左右。在铆接过程中，铆接压力最大会达到78KN，因此C型架3上底模2的安装面会产生巨大的压应力，长期会损伤该安装面，造成凹陷之类的塑性变形。在本例中在底模2下方设置了一个凸台4，凸台4接触面较大且可拆卸，因此C型架3上底模2安装面承受的应力大大变小，避免损伤，在使用一段时间后，可以更换新的凸台4，这样大大降低了维护维修成本。

如图3所示，电动伺服自冲铆枪1包括有主壳体5，伺服电机6以及减速器7，伺服电机6以及减速器7安装在主壳体5的上端，主壳体5内安装有上套件8、行星滚柱丝杠机构、活塞杆9、连接杆10以及压杆11，伺服电机6位于主壳体5的上端并经减速器7后与行星滚柱丝杠机构连接，上套件8套在丝杆13的上端，活塞杆9连接在行星滚柱丝杠机构的下端，其中行星滚柱丝杠机构包括有运动螺母12以及丝杆13，运动螺母12套在丝杆13上并与丝杆13螺纹连接，丝杆13的上端穿过上套件8与减速器7的输出轴相连接，丝杆13的下端连接活塞杆9，丝杠的转动转化为运动螺母 12的直线运动，运动螺母12产生巨大的推力或压力带动活塞杆9运动，连接杆10的上端与活塞杆9连接，连接杆10的下端与压杆11连接，这里伺服电机6经减速器7减速后驱动丝杆13和运动螺母12，其中丝杠与减速器 7的输出轴相连，其中可以将丝杠的转动转化为运动螺母12的直线运动，同时运动螺母12将产生巨大的推力或压力，在运动螺母12上装有一个活塞杆9，活塞杆9的前端装有连接杆10及压杆11(即上模)，通过该结构，运动螺母12的推力直接传递给压杆11，压杆11可以对铆钉施加压力，在该机构中必须要限制运动螺母12的转动，否则运动螺母12可能会与丝杠同步旋转进而不能产生直线运动。在行星滚柱丝杠机构与主壳体5内壁之间具有键槽结构，键槽结构包括有导向套14以及矩形滑键15，矩形滑键 15设置在导向套14上，导向套14固定在主壳体5上，活塞杆9上设置有键槽，矩形滑键15能够在活塞杆9的键槽上自由滑动并限制运动螺母12 的转动，在本发明中，活塞杆9设置了键槽结构，在导向套14上设置了矩形滑键15，矩形滑键15可以在活塞杆9的键槽上可以自如滑动，并且限制了运动螺母12的转动，这种结构取代了壳体的键槽结构，避免了主壳体5 的内部加工以及热处理，活塞杆9外圆上加工键槽方便，因为活塞杆9经常与导向套14摩擦，本身需要进行热处理，不需要额外给键槽进行热处理，该结构提高了零件的可加工性，明显可以减少加工成本。

电动伺服自冲铆枪1还包括有压边圈16以及冲压杆17，压边圈16位于冲压杆17底部，压边圈16上开设有供冲压杆17通过的压入通道18，冲压杆17的上端与压杆11连接，下端能够穿过压入通道18进行冲压铆接，在冲压杆17和压边圈16之间设置有预压力调整机构，预压力调整机构包括有弹簧19、导向筒20、顶靠件21以及调节螺母22，弹簧19位于导向筒20内且一端套在压杆11上，另一端顶在与压边圈16直接顶靠件21上，调节螺母22位于导向筒20下端并与调节螺母22螺纹连接，并由调节螺母22 锁紧以致调节弹簧19的预紧力，在进行铆接时，压边圈16需要压在材料上，该压力大概在数百牛至数千牛范围，该压力是由弹簧19产生的，该弹簧19一端靠在压杆11上，另一端在与压边圈16直接连接的顶靠件21上，活塞杆9在往前进的过程中，因为压杆11与活塞杆9直接相连，压杆11 的运动等同于活塞杆9的运动，而压边圈16通过弹簧19间接受活塞杆9 驱动，在压边圈16到接触板材时，压边圈16将停止运动，而活塞杆9在继续运动，因此弹簧19将受到压缩，压缩量产生的弹簧19力就是压边圈 16对板材的压力。在铆接时压边圈16首先与材料接触，此时冲压杆17还未碰到铆钉，冲压杆17继续运动直至碰到铆钉，压边圈16对板材施加了足够的压力，从而夹紧板材，最后冲压杆17将铆钉压入板材中。在本例中，压边圈16与活塞杆9之间的距离可以通过螺纹调整，即导向筒20与顶靠件21是螺纹连接，由调节螺母22锁紧，从而调节弹簧19的预紧力以及压边圈16对材料的预压力。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。

Claims (6)

1.一种伺服电动自动铆接机，包括有电动伺服自冲铆枪、底模以及C型架，所述的底模固定在C型架上，电动伺服自冲铆枪对准底模，其特征在于，所述的电动伺服自冲铆枪包括有主壳体，伺服电机以及减速器，所述的伺服电机以及减速器安装在主壳体的上端，所述的主壳体内安装有上套件、行星滚柱丝杠机构、活塞杆、连接杆以及压杆，所述的伺服电机位于主壳体的上端并经减速器后与行星滚柱丝杠机构连接，所述上套件套在行星滚柱丝杆机构的上端，活塞杆连接在行星滚柱丝杠机构的下端，连接杆的上端与活塞杆连接，连接杆的下端与压杆连接，在行星滚柱丝杠机构与主壳体内壁之间具有键槽结构。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电动自动铆接机，其特征在于，所述的行星滚柱丝杠机构包括有运动螺母以及丝杆，所述的运动螺母套在丝杆上并与丝杆螺纹连接，丝杆的上端穿过上套件与减速器的输出轴相连接，丝杆的下端连接活塞杆，所述的丝杠的转动转化为运动螺母的直线运动，所述的运动螺母产生巨大的推力或压力带动活塞杆运动。

3.根据权利要求2所述的一种伺服电动自动铆接机，其特征在于，所述的键槽结构包括有导向套以及矩形滑键，所述的矩形滑键设置在导向套上，导向套固定在主壳体上，所述的活塞杆上设置有键槽，所述的矩形滑键能够在活塞杆的键槽上自由滑动并限制运动螺母的转动。

4.根据权利要求3所述的一种伺服电动自动铆接机，其特征在于，所述的电动伺服自冲铆枪还包括有压边圈以及冲压杆，所述的压边圈位于冲压杆底部，压边圈上开设有供冲压杆通过的压入通道，所述的冲压杆的上端与压杆连接，下端能够穿过压入通道进行冲压铆接，在冲压杆和压边圈之间设置有预压力调整机构。

5.根据权利要求4所述的一种伺服电动自动铆接机，其特征在于，所述的预压力调整机构包括有弹簧、导向筒、顶靠件以及调节螺母，所述的弹簧位于导向筒内且一端套在压杆上，另一端顶在与压边圈直接顶靠件上，所述的调节螺母位于导向筒下端并与调节螺母螺纹连接，并由调节螺母锁紧以致调节弹簧的预紧力。

6.根据权利要求1所述的一种伺服电动自动铆接机，其特征在于，所述的底模下方设置了一个凸台，底模位于凸台上。

Images