CN217290268U - 一种精密伺服旋铆设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精密伺服旋铆设备，包括底座、床身和铆接本体，所述床身设置与底座上，所述铆接本体设置于床身之上；所述铆接本体包括与床身固定连接的缸体，缸体内设有活塞杆，所述活塞杆在丝杆的推动下可在缸体内上下滑动，活塞杆的底部伸出缸体且活塞杆下端设有旋转轴，所述旋转轴可在活塞杆上受控绕自身轴线转动，所述旋转轴的底部设有旋铆头，所述旋铆头上设有铆柱。本实用新型通过铆柱的摆碾和碾压对铆钉进行铆接，在伺服电机的驱动下铆柱做精确的移动，并通过位移传感器组件对其位置进行反馈，铆接效果好、铆接后尺寸精度高、运行稳定可靠。

Description

一种精密伺服旋铆设备

技术领域

本实用新型涉及铆钉连接技术领域，特别涉及一种精密伺服旋铆设备。

背景技术

铆钉连接是机械连接领域中常用的一种连接方式，常用于金属件的连接。目前，随着生产活动向着高精度、智能化的发展，现有的旋铆或压铆设备已经无法适应不同规格铆钉的连接，不利于实现生产活动的智能化。

实用新型内容

本实用新型提供了一种精密伺服旋铆设备，其优点是其铆接位置精度高、自动化程度高、生产节拍快、操作使用方便、工作平稳、出力稳定，满足了产品铆接要求高、产品高度不一致的客户需求。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种精密伺服旋铆设备，包括底座、床身和铆接本体，所述床身设置与底座上，所述铆接本体设置于床身之上；

所述铆接本体包括与床身固定连接的缸体，缸体内设有活塞杆，所述活塞杆可在缸体内受控上下滑动，活塞杆的底部伸出缸体且活塞杆内设有旋转轴，所述旋转轴可受控绕自身轴线转动，所述旋转轴的底部设有旋铆头，所述旋铆头上设有铆柱。

本实用新型进一步设置为，所述缸体内设有滚珠丝杠，所述活塞杆与所述滚珠丝杠上的螺母固定连接，所述滚珠丝杠通过联轴器和减速器连接有伺服电机，伺服电机和减速器安装在缸体的顶端，伺服电机通过滚珠丝杠带动活塞杆上下移动。

本实用新型进一步设置为，所述活塞杆的底部设有传动箱，传动箱内设有同步带轮组合，传动箱上设有旋铆电机，旋铆电机通过同步带轮组合带动旋转轴受控转动。

本实用新型进一步设置为，所述旋铆头内孔倾斜设置，内孔轴线与外径轴线成5°夹角，并与外圆轴线相交，形成焦点，铆柱插入旋铆头内。

本实用新型进一步设置为，还包括用于检测活塞杆移动量的位移传感器组件，所述位移传感器组件包括安装盒体、光栅尺位移传感器、滑杆以及连接板，所述安装盒体固定与床身的一侧，所述光栅尺传感器设置于安装盒体内，所述连接板与传动箱固定连接并跟随活塞杆同步移动，所述滑杆与连接板连接并与连接板同步移动，所述滑杆穿过安装盒体，所述滑杆与光栅尺位移传感器中的光栅读数头固定连接。

本实用新型进一步设置为，所述传动箱的外侧设有信号板，所述信号板跟随活塞杆同步移动，所述床身上设有三组光电开关，三组光电开关的高度不同，信号板移动至与光电开关相对的位置时光电开关检测到信号板，三个光电开关由高到低分别用于指示铆柱上下移动过程中的上极限位置、原点和下极限位置。

本实用新型进一步设置为，在滚珠丝杠的两端设有上机械限位块和下机械限位块。

本实用新型进一步设置为，还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述精密伺服旋铆设备的运行，所述控制单元包括PLC、控制模块、开关电源、断路器、伺服驱动器、中间继电器、触摸屏、电源开关、指示灯、报警器以及启动开关。

综上所述，本实用新型的有益效果有：

1．本实用新型通过铆柱的摆碾和碾压对铆钉进行铆接，铆接后的高度由伺服电机控制，并通过位移传感器组件对其位置进行反馈，铆接效果好、铆接后尺寸精度高、运行稳定可靠；

2．设备工作介质单一，只需提供电源即可；传统的旋铆机需要电源的同时还需要气源或具有一定压力的液压油；

3．本实用新型为台式机床形式，可直接安装在生产线上，有利于快节拍的生产节奏；

4．通过直接改变改变活塞杆的行程即可适应于不同高度铆柱的连接，省去了生产线中产品换型时的调试工作，有利于提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型外形结构主视图；

图2为本实用新型外形结构右视图；

图3为本实用新型中铆接本体的结构示意图；

图4为本实用新型旋铆轨迹图；

图5为本实用新型位移传感器组件的结构图；

图6为本实用新型控制单元的外观示意图；

图7为本实用新型控制单元的内部结构示意图；

图8为本实用新型控制单元的电气原理图；

图9为本实用新型实施例中控制界面的关系图；

图10为本实用新型实施例的开机界面示意图；

图11为本实用新型实施例的手动操作界面示意图；

图12为本实用新型实施例的参数设置界面示意图；

图13为本实用新型实施例的配方设置界面示意图；

图14为本实用新型实施例的运行界面示意图；

图15为本实用新型实施例的报警界面示意图。

图中，1、铆接本体； 2、床身；3、底座；4、控制单元； 5、脚踏开关；6、位移传感器组件；7、伺服电机； 8、减速器；9、联轴器；10、锁紧螺母； 11、角接触球轴承；12、滚珠丝杠；13、缸体；14、活塞杆；15、深沟球轴承；16、旋转轴；17、旋铆头；18、铆柱；19、同步带轮组合；20、传动箱；21、旋铆电机；22、并紧螺母；23、定位螺钉；24、PLC；25、控制模块；26、开关电源；27、断路器；28、伺服驱动器；29、中间继电器；30、触摸屏；31、电源开关；32、指示灯；33、报警器；34、光栅尺位移传感器；35、安装盒体；36、导向组件；37、连接板；38、下机械限位块； 39、上机械限位块；40、光电开关； 41、信号板；42、滑杆。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例：参考图1-8，一种精密伺服旋铆设备，包括底座3、床身 2和铆接本体1，所述床身 2设置与底座3上，所述铆接本体1设置于床身 2之上，床身 2与底板采用铸钢件，通过去应力处理，确保在使用中不发生变形。

所述铆接本体1包括与床身 2固定连接的缸体13，缸体13内设有活塞杆14，所述活塞杆14可在缸体13内受控上下滑动，活塞杆14的底部伸出缸体13且活塞杆14内设有旋转轴16，所述旋转轴16可在活塞杆14上受控绕自身轴线转动，所述旋转轴16的底部设有旋铆头17，所述旋铆头17上设有铆柱18。

所述缸体13内设有滚珠丝杠12，所述活塞杆14与所述滚珠丝杠12上的螺母固定连接，所述滚珠丝杠12通过联轴器9和减速器 8连接有伺服电机7，伺服电机7和减速器 8安装在缸体13的顶端，伺服电机7通过滚珠丝杠12带动活塞杆14上下移动。滚珠丝杠12的一端通过锁紧螺母10和角接触球轴承 11安装在缸体13内。旋转轴16的顶端通过深沟球轴承15和并紧螺母22安装在活塞杆14内。

为了避免活塞杆14在缸体13内转动，在活塞杆14的外侧面上设有竖直方向延伸的定位槽，缸体13的侧壁上设有定位螺钉23，定位螺钉23螺纹连接在缸体13的外壁并且其端部伸入至定位槽中。

所述活塞杆14的底部设有传动箱20，传动箱20内设有同步带轮组合19，传动箱20上设有旋铆电机21，旋铆电机21通过同步带轮组合19带动旋转轴16受控转动。

所述旋铆头内有5°（可设计更改）倾斜孔，铆柱18插入其中，5°倾斜的铆柱18轴线相交于活塞杆14的轴线上，形成焦点。

还包括用于检测活塞杆14移动量的位移传感器组件6，所述位移传感器组件6包括安装盒体35、光栅尺位移传感器34、滑杆42以及连接板37，所述安装盒体35固定与床身 2的一侧，所述光栅尺传感器设置于安装盒体35内，所述连接板37与传动箱20固定连接并跟随活塞杆14同步移动，所述滑杆42与连接板37连接并与连接板37同步移动，所述滑杆42穿过安装盒体35，所述滑杆42与光栅尺位移传感器34中的光栅读数头固定连接。

伺服电机7通过减速机增大扭矩，在联轴器9的连接下将运动传递给滚珠丝杆,滚珠丝杆将旋转运动转换成直线运动，驱动活塞杆14向下施压，形成铆接压力。同时旋铆电机21通过同步带轮组合19带动旋铆头17旋转，使铆柱18围绕铆钉中心线(即主轴中心线)以摆辗的轨迹对铆钉进行辗压完成铆接。

所述传动箱20的外侧设有信号板 41，所述信号板 41跟随活塞杆14同步移动，所述床身 2上设有三组光电开关40，三组光电开关40的高度不同，信号板 41移动至与光电开关40相对的位置时光电开关40检测到信号板 41，三个光电开关40由高到低分别用于指示活塞杆14上下移动过程中的上极限位置、原点和下极限位置。

在滚珠丝杠12的两端设有上机械限位块 39和下机械限位块38。

还包括控制单元4，所述控制单元4用于控制所述精密伺服旋铆设备的运行，所述控制单元4包括PLC24、控制模块25、开关电源26、断路器27、伺服驱动器28、中间继电器29、触摸屏30、电源开关31、指示灯32、报警器33以及启动开关，启动开关为脚踏开关 5，在其他实施例中，启动开关可为双控按钮。

控制单元工作过程

A、工作原理

控制单元4用于逻辑控制和参数设置等。设备运行前通过触摸屏30设置铆接参数：如快进行程和速度、工进行程和速度、保压时间等铆接工艺参数。PLC控制模块24通过通讯电缆连接到触摸屏30，控制和监控设备的启停，并能监控到运行参数，友好的人机界面便于用户操作。

B、操作过程

设置好参数后，放上需要铆接的零件；踩下脚踏开关5启动设备（可根据需要调整为双控按钮等所需的启动方式），伺服电机7根据设定的速度驱动丝杠12快速旋转，丝杠12推动活塞杆14快速下行，根据光栅尺位移传感器34的反馈到设定的快进位移后伺服电机7按设定的工进速度旋转，驱动活塞杆14下行至设定位移后进行保压；在伺服电机7驱动活塞杆14下行的同时，旋铆电机21旋转，通过同步带轮组合19将旋转运动传动到旋转轴16上，旋转轴16旋转带动旋头17旋转，铆柱18插入旋铆头17加工成的5°角斜孔内，在旋转和下压两个动作的组合下，对铆接的工件进行碾压成型。设定的保压时间到后，伺服电机7反转驱动活塞杆14缩回。

C、操作界面

本实施例控制界面的关系图如图9所示，通过图中可清楚地看到各个控制界面的相互切换的关系。

本实施例中触摸屏30通电打开后的开机界面如图10所示，点击下方相应按钮可进入 “手动操作”、“参数设置”、“运行界面”、“报警界面”。

图11为本实施例的手动操作界面，右上角可切换手动/自动模式，在手动模式下，可控制伺服上行、下行、回原点，下行分为正常速度和慢速，伺服位置可以实时监控。还可控制旋铆电机的工作和停止，在自动模式下无法停止旋铆电机。注：“位移重置”按钮，仅当伺服位置处于原点检测开关下方，且实时位移为负值时才能使用，可将位移重置为正，便于进行回原点操作，实时位移为正时，此按钮无效。

图12为本实施例的参数设置该界面，左侧可以设置八种配方，点击配方型号下面的输入框，可以设置配方名称，点击进入配方，可进入配方设置界面。右侧可以选择调用配方编号，可设置手动状态下伺服快速度、慢速度和回原点速度。

考虑设置权限，进入参数设置界面需要输入密码方可进入此界面。

图13为本实施例的配方设置界面，在参数设置界面，点击每种配方后面的“进入配方”按钮，可进入该配方的参数设置界面，如（共八种配方，以配方一为例）。在此界面可设置快进距离和速度、工进距离和速度、完成铆接后回原点速度以及保压时间。

图14为本实施例的运行界面，左侧显示设置的配方参数和配方型号，当出现伺服报警时，按下“消除报警”按钮可清除伺服报警。下方显示合格产品计数，按下“清零”按钮可以清零合格件数。右侧实时监测设备工作状态、PLC的I/O状态和伺服状态。

图15为本实施例的报警界面，该界面用于显示报警信息及时间，如。出现报警后蜂鸣器工作，按下复位按钮可取消报警，急停报警需要旋转急停按钮才能取消报警。

本实施例的主要技术参数如下：

旋铆能力（20号钢）: φ2～φ8mm

额定铆接力： 7.2KN

最大行程： 100mm

快进最大速度： 66mm/s

工进速度： 2～10mm/s

重复定位精度 ±0.03mm

伺服电机功率： 750w

旋转电机功率： 370w

旋转电机转速： 1440r/min

电源： 380V/50Hz

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种精密伺服旋铆设备，其特征在于，包括底座(3)、床身( 2)和铆接本体(1)，所述床身( 2)设置与底座(3)上，所述铆接本体(1)设置于床身( 2)之上；

所述铆接本体(1)包括与床身( 2)固定连接的缸体(13)，缸体(13)内设有活塞杆(14)，所述活塞杆(14)可在缸体(13)内受控上下滑动，活塞杆(14)的底部伸出缸体(13)且活塞杆(14)上设有旋转轴(16)，所述旋转轴(16)可在活塞杆(14)内受控绕自身轴线转动，所述旋转轴(16)的底部设有旋铆头(17)，所述旋铆头(17)上设有铆柱(18)。

2.根据权利要求1所述的精密伺服旋铆设备，其特征在于，所述缸体(13)内设有滚珠丝杠(12)，所述活塞杆(14)与所述滚珠丝杠(12)上的螺母固定连接，所述滚珠丝杠(12)通过联轴器(9)和减速器( 8)连接有伺服电机(7)，伺服电机(7)和减速器( 8)安装在缸体(13)的顶端，伺服电机(7)通过滚珠丝杠(12)带动活塞杆(14)上下移动。

3.根据权利要求2所述的精密伺服旋铆设备，其特征在于，所述活塞杆(14)的底部设有传动箱(20)，传动箱(20)内设有同步带轮组合(19)，传动箱(20)上设有旋铆电机(21)，旋铆电机(21)通过同步带轮组合(19)带动旋转轴(16)受控转动。

4.根据权利要求3所述的精密伺服旋铆设备，其特征在于，所述旋铆头（17）内孔倾斜设置，与旋铆头（17）外径轴线成5°夹角，并与外圆轴线相交，形成焦点，铆柱插入旋铆头（17）内。

5.根据权利要求4所述的精密伺服旋铆设备，其特征在于，还包括用于检测活塞杆(14)移动量的位移传感器组件(6)，所述位移传感器组件(6)包括安装盒体(35)、光栅尺位移传感器(34)、滑杆(42)以及连接板(37)，所述安装盒体(35)固定与床身( 2)的一侧，所述光栅尺传感器设置于安装盒体(35)内，所述连接板(37)与传动箱(20)固定连接并跟随活塞杆(14)同步移动，所述滑杆(42)与连接板(37)连接并与连接板(37)同步移动，所述滑杆(42)穿过安装盒体(35)，所述滑杆(42)与光栅尺位移传感器(34)中的光栅读数头固定连接。

6.根据权利要求5所述的精密伺服旋铆设备，其特征在于，所述传动箱(20)的外侧设有信号板( 41)，所述信号板( 41)跟随活塞杆(14)同步移动，所述床身( 2)上设有三组光电开关(40)，三组光电开关(40)的高度不同，信号板( 41)移动至与光电开关(40)相对的位置时光电开关(40)检测到信号板( 41)，三个光电开关(40)由高到低分别用于指示活塞杆(14)上下移动过程中的上极限位置、原点和下极限位置。

7.根据权利要求6所述的精密伺服旋铆设备，其特征在于，在滚珠丝杠(12)的两端设有上机械限位块( 39)和下机械限位块(38)。

8.根据权利要求7所述的精密伺服旋铆设备，其特征在于，还包括控制单元(4)，所述控制单元(4)用于控制所述精密伺服旋铆设备的运行，所述控制单元(4)包括PLC(24)、控制模块(25)、开关电源(26)、断路器(27)、伺服驱动器(28)、中间继电器(29)、触摸屏(30)、电源开关(31)、指示灯(32)、报警器(33)以及启动开关。

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