CN113997583B - 一种铆钉的自动化安装方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铆钉的自动化安装方法及装置，该自动化安装方法包括：S1、将轨道上的未处于预装状态的目标铆钉的姿态校正为所述预装状态，所述目标铆钉以所述预装状态由所述轨道输送至导向位置；S2、将位于所述导向位置的目标铆钉从所述轨道上取下，并移动所述目标铆钉至预装位置；S3、利用压头按压处于所述预装位置上的目标铆钉，使所述目标铆钉压入所述预装位置至预定深度。基于本发明的技术方案，能够快速、有效、自动的将铆钉调整成需要的形态，方便后续的自动化安装；提高效率和准确性，节省人力物力，保证产品的一致性。

Description

一种铆钉的自动化安装方法及装置

技术领域

本发明涉及铆钉安装技术领域，特别地涉及一种铆钉的自动化安装方法及装置。

背景技术

目前，功率半导体模块大部分采用了基板和塑料外壳作为模块的最外层，由于基板和外壳之间填充有胶水，为了保证基板和外壳之间的连接稳定性需要用铆钉将两者连接起来。

在铆接中，铆钉通过自身的形变或过盈配合实现零件的连接，目前传统的安装方式是通过人工逐个将铆钉安放在预定位置后进行压铆，在这个过程中，由于基板和外壳之间空隙较小，需要的安放精确度较高，为了保证产品的合格率，必须用合适大小的铆钉进行铆接，然而，由于铆钉规格较小，且大量铆钉混合在铆钉盒内，需要人工将其调整至正确的姿态放入安装间隙内或者放在自动化装置上自动进行按压，效率较低；同时，由于功率半导体模块上需要安装多个铆钉，对于工人而言，不仅费时费力，且在按压过程中易出现多个铆钉进深不统一的情况，影响产品的使用寿命。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种铆钉的自动化安装方法，可高度自动化完成铆钉的安装作业。

本发明的一种铆钉的自动化安装方法，包括：

S1、将轨道上的未处于预装状态的目标铆钉的姿态校正为所述预装状态，所述目标铆钉以所述预装状态由所述轨道输送至导向位置；

S2、将位于所述导向位置的目标铆钉从所述轨道上取下，并移动所述目标铆钉至预装位置；

S3、利用压头按压处于所述预装位置上的目标铆钉，使所述目标铆钉压入所述预装位置至预定深度；由于待安装铆钉集中保存在铆钉盒内，在安装铆钉时，需要将其形态纠正为安装姿态，即使得铆钉安装部保持在竖直向下的状态，需要工人挨个进行处理，现有的一些自动化安装装置，也需要工人将铆钉挨个纠正为安装姿态后进行自动安装，在需要安装大量铆钉的情况下，显得效率较低；通过设置的轨道能够运输铆钉的同时，处于预装状态的铆钉，即所述铆钉的中心轴与所述轨道的中心轴保持平行且所述铆钉的头部朝上，所述轨道将其直接运输至导向位置，而处于倾斜状态的铆钉，即所述铆钉的中心轴与所述轨道的中心轴具有一定夹角，所述轨道能够自行调整为安装姿态，而对于一些处于上下颠倒状态而难以依靠轨道自行调整的铆钉，即述铆钉的中心轴与所述轨道的中心轴保持平行且所述铆钉的头部朝下，通过设置在轨道旁的气枪对所述铆钉当前状态的上半部喷射压缩空气使其调整为安装姿态，进而设置的导向杆能够直接将铆钉移动至预定位置进行安装，自动化程度高，连续性好，无需人工来纠正铆钉的形态，提高铆钉的安装效率。

在一个实施方式中，在步骤S1之前，还包括步骤：S0、从进料至所述轨道上的铆钉中筛选出匹配目标尺寸的目标铆钉，并将其余不匹配目标尺寸的铆钉排除出所述轨道；通过本实施方式，由于铆钉盒内时常会因为生产瑕疵或工人遗留等原因而存在一些其他规格大小的铆钉，由于功率半导体模块的基板和外壳之间需要的安放精确度较高，筛选所需铆钉，以剔除与所需铆钉大小存在偏差的其他铆钉，将不满足安装需要的其他铆钉剔除，能够避免造成产品不合格甚至报废。

在一个实施方式中，步骤S0包括：根据所述目标铆钉的尺寸，调节所述轨道中的两个导轨之间的间距以及导轨的倾斜角度；通过本实施方式，利用所述轨道对所述铆钉进行自动筛选，无需人工辨识以及筛选，在运输所述铆钉的过程中，自动将目标铆钉筛选出来，提高生产效率。

在一个实施方式中，分别根据以下公式调节所述轨道中的两个导轨之间的间距以及导轨的倾斜角度：

其中，D-目标铆钉的最大外径；d-目标铆钉的最小外径；X-导轨的间距；θ-导轨的倾斜角度；

通过本实施方式，通过测量所述目标铆钉的最小外径和最大外径，基于此，相应调整所述轨道的间距以及所述导轨的倾斜角度，即可筛选出能够满足生产需要的铆钉，对于规格过小的铆钉在纠正为安装形态时将自动从轨道中掉落，而对于规格较大的铆钉则始终无法纠正为安装形态，在到达导向位置后，自动将其从轨道中顶出，保证在功率半导体模块生产过程中，不会因铆钉的规格大小不合适而导致产品不合格甚至报废，无需人工辨识，即可自动化筛选出合适的铆钉，提高生产效率。

本发明的一种铆钉的自动化安装装置，包括：

轨道，包括两个平行的导轨，用于将待安装的目标铆钉输送至导向位置，所述目标铆钉位于两个所述导轨之间，处于预装状态的所述目标铆钉的头部朝上且其头部卡于两个所述导轨之间；

气枪，设置于所述轨道的上方，其喷出的气流能够作用于所述轨道中未处于所述预装状态的所述铆钉，以通过气流的冲击使所述目标铆钉翻转并调整姿态至所述预装状态；

导向杆，用于将处于所述导向位置的所述目标铆钉从所述轨道上取下，并将所述铆钉移动至预装位置；

压头，设置在预装位置的上方，用于将位于所述预装位置的所述目标铆钉压入所述预装位置至预定深度。

在一个实施方式中，所述轨道包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨均倾斜设置，倾斜方向为两者的顶部朝彼此远离，通过本实施方式，使得所述目标铆钉能够在所述轨道中自行滑动，直到所述目标铆钉的头部卡于所述第一导轨和所述第二导轨之间。

在一个实施方式中，所述第一导轨和/或所述第二导轨上设置有传送带，通过本实施方式，使得待安装的所述目标铆钉能够沿所述第一轨道和/或所述第二轨道上的传送带运输至导向位置。

在一个实施方式中，所述导向杆包括杆体，所述杆体能够穿入至所述目标铆钉的中心孔，所述杆体的中间段具有外凸的阻挡件，所述阻挡件凸起的高度与所述杆体的直径之和大于所述中心孔的直径，通过本实施方式，在所述目标铆钉到达导向位置后，所述导向杆由所述轨道底部中心穿入至所述目标铆钉的中心孔内，设置在所述杆体中间段的阻挡件将所述目标铆钉卡住，并将其从所述轨道中提升以离开所述轨道，并转移至所述预装位置，无需人工操作，同时所述导向杆能够避免所述铆钉在移动过程中形态发生改变，导致所述铆钉难以正确压进功率半导体模块中。

在一个实施方式中，所述导向杆内部设置有沿径向动作的伸缩结构，所述伸缩结构的活动端连接所述阻挡件，通过本实施方式，设置的伸缩结构能够带动所述阻挡件伸出或者缩回，当所述阻挡件伸出时，能够托住所述铆钉，当所述阻挡件缩回时，使所述铆钉将沿着所述导向杆滑落至预装位置。

在一个实施方式中，所述第一导轨和所述第二导轨的底部均设置有挡板，所述目标铆钉的安装部被限制于所述挡板之间的区域内，通过本实施方式，设置的挡板对所述目标铆钉起到限位的作用，使得所述目标铆钉在运输过程中能够更加稳定。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本发明提供的一种铆钉的自动化安装方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：

(1)能够快速、有效、自动的将铆钉调整成需要的形态，方便后续的安装固定。

(2)自动筛选目标规格大小的铆钉，无需人工辨识，提高安装效率，同时保证产品安装的安全性。

(3)利用导向杆对铆钉进行转移，快速、准确预装好所需铆钉，高效、快捷、正确率高。

(4)采用压力反馈或者深度控制的方式控制压头，确保每个模块铆钉压入的一致性和稳定性；同时可以通过这类控制筛选出不合格产品。

(5)能够用于不同规格大小的铆钉，适用性广。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的轨道的结构示意图；

图2显示了本发明的铆钉纠正后的安装形态；

图3中的a、b、c分别显示了本发明的铆钉未纠正前的三种形态；

图4显示了本发明的导向杆的结构示意图；

图5显示了铆钉的结构示意图；

图6显示了铆钉倾斜状态的结构示意图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

1-阻挡件，2-轨道，3-铆钉，4-导向杆，5-挡板，201-第一导轨，202-第二导轨，301-头部，302-安装部。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种铆钉的自动化安装方法，包括：

S1、将轨道上的且未处于预装状态的目标铆钉的姿态校正为所述预装状态，所述目标铆钉以所述预装状态由所述轨道输送至导向位置；

S2、将位于所述导向位置的目标铆钉从所述轨道上取下，并移动所述目标铆钉至预装位置；

S3、利用压头按压处于所述预装位置上的目标铆钉，使所述目标铆钉压入所述预装位置至预定深度。

需要说明的是，如图2所示，显示了铆钉3保持预装状态的结构示意图，铆钉3的中心轴与轨道2的中心轴保持平行且铆钉3的头部301朝上；如图3所示，图3a以及图3b分别显示了铆钉3在落入轨道2上的两种倾斜形态，只是倾斜的方向不同，铆钉3的中心轴与轨道2的中心轴具有一定夹角；而图3c显示了铆钉3在落入轨道上时形态发生倒置的情况，即述铆钉3的中心轴与轨道2的中心轴保持平行且所述铆钉的头部301朝下；为了自动化安装铆钉3，未处于预装状态的目标铆钉3难以装入预定位置，需要将目标铆钉3的形态校正为如图2所示的预装形态；即对轨道上的各种未处于预装状态的目标铆钉的姿态校正为如图2所示的预装状态后，再移动至预装位置后经压头压入至预定深度，便于铆钉3的自动化安装作业，能够同时处理多个铆钉3，提高安装效率。

其中，铆钉3落入轨道2时保持的姿态较多，图3仅显示了几种常见的情况，铆钉3还可能在落入轨道2时保持平躺状态或铆钉3呈倒置状态且铆钉3与轨道2的中心轴具有一定夹角，只要铆钉3未处于预装状态，都需要将铆钉3的姿态校正为如图2所示的预装状态。

在一个实施例中，在步骤S1之前，还包括步骤：S0、从进料至所述轨道上的铆钉中筛选出匹配目标尺寸的目标铆钉，并将其余不匹配目标尺寸的铆钉排除出所述轨道；由于存放铆钉3的盒内时常因生产瑕疵或工人遗留等原因而存在一些其他规格大小的铆钉3，多种规格大小的铆钉混合在一起，但功率半导体模块的基板和外壳之间需要的安放精确度较高，即需要通过辨识来筛选出所需的目标铆钉3，避免其余不匹配目标尺寸的铆钉对产品造成损伤。

在一个实施例中，步骤S0包括：根据所述目标铆钉的尺寸，调节所述轨道2中的两个导轨之间的间距以及导轨的倾斜角度；以剔除与所需目标铆钉3规格存在偏差的其他铆钉，利用轨道2对目标铆钉进行自动筛选，在运输铆钉的过程中即可完成此步骤，无需人工辨识以及筛选，自动将目标铆钉3筛选出来，提高生产效率。

在一个实施例中，分别根据以下公式调节所述轨道中的两个导轨之间的间距以及导轨的倾斜角度：

其中，D-目标铆钉的最大外径；d-目标铆钉的最小外径；X-导轨的间距；θ-导轨的倾斜角度；

基于目标铆钉的最大外径和最小外径，由上述公式计算结果相应调整导轨的间距以及导轨的倾斜角度，即可筛选出能够满足生产需要的目标铆钉3；

需要说明的是，如图5和图6所示，简化铆钉的外轮廓模型，即：

X<D

D＝d+2s

同时，轨道2具有一定倾斜角度，即：

进一步的，由于安装部302能够放入轨道2的底部，即：

X>d+s

即，

即对于规格过小的铆钉3在轨道2中将自动从轨道中掉落，而对于规格较大的铆钉3则始终无法纠正为安装形态，在到达导向位置后，自动将其从轨道2中顶出，保证在功率半导体模块生产过程中，不会因铆钉3的规格大小不合适而导致产品不合格甚至报废，无需人工辨识，即可自动化筛选出合适的铆钉，提高生产效率。

本发明还提供了一种铆钉的自动化安装装置，包括：

轨道2，包括两个平行的导轨，用于将待安装的目标铆钉3输送至导向位置，目标铆钉3位于两个所述导轨之间，处于预装状态的目标铆钉3的头部朝上且其头部卡于两个导轨之间；

气枪，设置于轨道2的上方，其喷出的气流能够作用于轨道2中未处于所述预装状态的铆钉，以通过气流的冲击使所述目标铆钉翻转并调整姿态至所述预装状态；

导向杆4，用于将处于导向位置的目标铆钉3从轨道2上取下，并将铆钉3移动至预装位置；

压头，设置在预装位置的上方，用于将位于所述预装位置的目标铆钉3压入所述预装位置至预定深度。

需要说明的是，如图3显示了铆钉3在落入轨道上时形态发生倒置的情况，即述铆钉3的中心轴与轨道2的中心轴保持平行且所述铆钉的头部301朝下，此时依靠轨道2自身难以对铆钉的姿态进行校正，通过设置于轨道2上方的气枪对此状态的铆钉喷射气流，以通过气流的冲击使所述目标铆钉翻转并调整姿态至所述预装状态。

在一个实施例中，轨道包括第一导轨201和第二导轨202，第一导轨201和第二导轨202均倾斜设置，倾斜方向为两者的顶部朝彼此远离；使得铆钉3整体能够进入轨道2的输送空间，且铆钉3的头部301能够被轨道2托起。

需要说明的是，设置的第一导轨201和第二导轨202能够将如图3a和图3b所示的处于倾斜状态的铆钉3校正为如图2所示的预装状态，铆钉3沿第一轨道201或第二轨道202滑落，直到铆钉3的头部301被第一导轨201和第二导轨202的底部卡住。

在一个实施例中，第一导轨201和/或第二导轨202上设置有传送带，设置的传送带能够带动铆钉3的头部301，使其沿轨道2转运至导向位置。

需要说明的是，若第一导轨201和第二导轨202上同时设置有传送带，则两者上的传送带不能设置为同向且同步状态，即避免铆钉3在轨道2上保持静止，从而无法自行进行姿态校正，因此可以在第一导轨201或第二导轨202上单独设置传送带，也可以在第一导轨201和第二导轨202上设置方向相反或传送速率不同的传送带。

在一个实施例中，第一轨道201和/或第二导轨202的底部设置有可自锁滑轮，在需要改变第一轨道201与第二轨道202的间距时，将可自锁滑轮解锁并带动第一轨道201和/或第二轨道202滑动到需要位置后锁定即可，操作方便、简单。

在一个实施例中，导向杆4包括杆体，杆体能够穿入至目标铆钉3的中心孔，杆体的中间段具有外凸的阻挡件1，阻挡件1凸起的高度与杆体的直径之和大于中心孔的直径；使得导向杆4能够从铆钉3的底部穿入，由阻挡件1托起铆钉3从轨道2上取下，导向杆4能够避免铆钉3在移动过程中形态发生改变，导致铆钉3难以正确压进功率半导体模块中。

在一个实施例中，导向杆4内部设置有沿径向动作的伸缩结构，伸缩结构的活动端连接阻挡件，采用伸缩结构，并在伸缩结构的活动端连接阻挡件，使得阻挡件1能够随伸缩结构伸出或缩回，从而使导向杆4完成托起或放下铆钉3的动作。

具体的，阻挡件1包括两个半圆弧结构的卡扣，且两个卡扣均连接在导向杆4内的伸缩结构活动端上，可以选择按压伸缩结构的方式将卡扣弹出或者缩回，如圆珠笔内的按压结构，在导向杆4上设置自动按压装置，以此自动将铆钉3放入预装位置；也可以选择在伸缩结构上设置电磁铁，在预装位置上设置配套的吸盘，当导向杆4移动至预装位置时，吸盘对电磁铁产生吸引力，从而将卡扣拉回。

在一个实施例中，第一导轨201和第二导轨202的底部均设置有挡板，目标铆钉3的安装部302被限制于所述挡板之间的区域内，对目标铆钉3起到一定的限位作用，避免铆钉3在轨道2中移动时晃动过大，对自身造成一定损耗。

在一个实施方式中，压头连接有压力反馈装置，由于在单个功率半导体模块上，需要安装多个铆钉，当多个工人同时进行按压操作时，易导致安装后的铆钉进深不统一，即使同一工人挨个安装铆钉也会存在此问题，利用压力反馈装置控制压头对铆钉的压力，能够保证铆钉安装的统一性，由于较大体积的功率模块局部具有不同的倾斜，采用压力传感的方式，使得铆钉安装统一性更高。

在一个实施例中，压头连接有行程开关，由于在单个功率半导体模块上，需要安装多个铆钉，当多个工人同时进行按压操作时，易导致安装后的铆钉进深不统一，即使同一工人挨个安装铆钉也会存在此问题，利用行程开关控制铆钉的进深，能够保证铆钉安装的统一性，适用于较小体积的功率模块，各安装位置基本相同。

在一个实施例中，压头与铆钉3接触的端面上涂覆有一层保护膜，以避免按压损伤铆钉表面，能够避免所述压头在按压所述铆钉表面的过程中，对其造成损伤。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”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发明和简化描述，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发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.一种铆钉的自动化安装方法，其特征在于，包括：

S0、从进料至轨道上的铆钉中筛选出匹配目标尺寸的目标铆钉，并将其余不匹配目标尺寸的铆钉排除出所述轨道，根据所述目标铆钉的尺寸，调节所述轨道中的两个导轨之间的间距以及导轨的倾斜角度，

其中，分别根据以下公式调节所述轨道中的两个导轨之间的间距以及导轨的倾斜角度：

其中，D-目标铆钉的最大外径；d-目标铆钉的最小外径；X-导轨的间距；θ-导轨的倾斜角度；

S1、将轨道上的未处于预装状态的目标铆钉的姿态校正为所述预装状态，所述目标铆钉以所述预装状态由所述轨道输送至导向位置；

S2、将位于所述导向位置的目标铆钉从所述轨道上取下，并移动所述目标铆钉至预装位置；

S3、利用压头按压处于所述预装位置上的目标铆钉，使所述目标铆钉压入所述预装位置至预定深度。

2.一种铆钉的自动化安装装置，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的铆钉的自动化安装方法，其包括：

轨道，包括两个平行的导轨，用于将待安装的目标铆钉输送至导向位置，所述目标铆钉位于两个所述导轨之间，处于预装状态的所述目标铆钉的头部朝上且其头部卡于两个所述导轨之间；

气枪，设置于所述轨道的上方，其喷出的气流能够作用于所述轨道中未处于所述预装状态的所述铆钉，以通过气流的冲击使所述目标铆钉翻转并调整姿态至所述预装状态；

导向杆，用于将处于所述导向位置的所述目标铆钉从所述轨道上取下，并将所述铆钉移动至预装位置；

压头，设置在预装位置的上方，用于将位于所述预装位置的所述目标铆钉压入所述预装位置至预定深度。

3.根据权利要求2所述的铆钉的自动化安装装置，其特征在于，所述轨道包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨均倾斜设置，倾斜方向为两者的顶部朝彼此远离。

4.根据权利要求3所述的铆钉的自动化安装装置，其特征在于，所述第一导轨和/或所述第二导轨上设置有传送带。

5.根据权利要求2所述的铆钉的自动化安装装置，其特征在于，所述导向杆包括杆体，所述杆体能够穿入至所述目标铆钉的中心孔，所述杆体的中间段具有外凸的阻挡件，所述阻挡件凸起的高度与所述杆体的直径之和大于所述中心孔的直径。

6.根据权利要求5所述的铆钉的自动化安装装置，其特征在于，所述导向杆内部设置有沿径向动作的伸缩结构，所述伸缩结构的活动端连接所述阻挡件。

7.根据权利要求3所述的铆钉的自动化安装装置，其特征在于，所述第一导轨和所述第二导轨的底部均设置有挡板，所述目标铆钉的安装部被限制于所述挡板之间的区域内。