CN2865927Y

CN2865927Y - 一种低压电磁铆接设备

Info

Publication number: CN2865927Y
Application number: CN 200520079179
Authority: CN
Inventors: 曹增强; 盛熙
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2015-08-02

Abstract

本实用新型涉及一种低压电磁铆接设备。为了克服现有技术中采用高压脉冲电容器导致的铆接电压高，设备体积大，铆接质量差，成本高以及采用电解电容器导致的设备寿命短等问题，本实用新型的技术特征在于：1.电源系统以多个低压脉冲电容器并联在一起组成电容器组(3)，代替了高压铆接设备的脉冲电容器及低压铆接设备中的电解电容器，使设备的电容量增大，加载速率明显降低，降低了工作电压，克服了电解电容器在脉冲放电时设备寿命短的问题，有效地防止了镦头中的微裂纹，提高了铆接质量；2.采用一个铆枪和一个顶铁(4)的铆接系统，降低了控制系统的复杂性和设备成本，并使设备对工作的开敞性要求降低。

Description

一种低压电磁铆接设备

(一)技术领域：

本实用新型涉及机械制造业，是一种用于航空、航天、汽车及桥梁工程中的低压电磁铆接设备。

(二)背景技术：

在航空、航天工程的产品制造中，需要铆接大量各种材料的铆钉。传统的铆接方法主要有锤击铆接、压铆等。锤击铆接的铆接噪音大、劳动条件差，铆接质量不易控制；压铆设备昂贵，对结构开敞性要求高。

为了解决普通铆接方法所存在的问题，美国公开了一种应力波铆接方法和设备(美国专利：3961739，1974.5.7.)及强冲击手提式电磁铆接设备(美国专利：3559269，1971.12.2.)。中国公布了一种电磁铆接设备(ZL00113765.4)。这些专利的基本思路是相同的，都是通过电容器和放电线圈将电能转换为机械能，完成铆钉的变形。其技术特征是首先对电容器充电存储能量，然后电容器对铆枪中的初级线圈放电。在放电的瞬间，铆枪中的初级和次级线圈之间产生强大的斥力，并传至铆钉，完成铆接。这些专利所发明的设备均采用高压脉冲电容器，电压高达4000伏-10000伏的高压，设备体积庞大。这些设备放电频率高，铆接时对材料的加载速率高，某些材料的铆钉铆接时镦头容易出现微裂纹。为解决高压电磁铆接所存在的问题，Z.Peter提出了低压电磁驱动器(欧洲专利：0293257，1988.5.27.)。和以前设备相比，这种铆接设备用电解电容器代替脉冲电容器，并通过多个电容器并联增大了设备总电容量，从而降低了加载速率，提高了铆接质量。这种设备采用低压铆接(铆接电压一般在500伏以下)，提高了设备的安全可靠性。但脉冲电解电容器不适合这种快速充放电工作条件，因此设备寿命短，工作一定时间后需要更换电容器。另外，Z.Peter提出的低压电磁驱动器采用双枪铆接，控制系统复杂，设备成本高；由于铆枪尺寸大，双枪铆接对工作的开敞性要求高，往往只能用于较开敞的部位，影响了设备的应用范围。

(三)发明内容：

为了克服现有技术中由于采用高压脉冲电容器导致的铆接电压高，设备体积大，铆接质量差，成本高以及采用电解电容器导致的设备寿命短等问题，本实用新型提出了一种采用单枪的低压电磁铆接设备。

本实用新型包括了顶铁、铆枪、电源系统，其技术特征在于：本实用新型的电源系统采用以多个低压脉冲电容器并联在一起的低压脉冲电容器组成的电容器组代替高压铆接设备的脉冲电容器及低压铆接设备中的电解电容器；采用一个铆枪和一个顶铁的铆接系统。

由于本实用新型的电源系统并联了多个脉冲电容器，使设备的电容量增大，加载速率明显降低，降低了工作电压，克服了电解电容器在脉冲放电时设备寿命短的问题，有效的防止了镦头中的微裂纹，提高了铆接质量。同时，由于本实用新型以单铆枪的铆接系统代替双铆枪的铆接设备，降低了控制系统的复杂性和设备成本，并使设备对工作的开敞性要求降低。

(四)附图说明：

附图1是低压电磁铆接设备原理图；

附图2是设备系统结构图。其中：

1.电阻 2.电子开关 3.低压脉冲电容器组 4.顶铁 5.被铆接件

6.铆钉 7.放大器 8.次级线圈 9.初级线圈 10.升压边变压器

(五)具体实施方式：

实施例一

本实施例采用一个铆枪和一个顶铁4的铆接系统，包括由12个额定电压1000伏，额定电容2000微法的脉冲电容器并联组成的脉冲电容器组3、电容器箱、控制柜、铆枪、顶铁4；操作回路由可编程控制器控制，可数字显示设定铆接的电压和实际的充电电压。

实施中：

将12个额定电压1000伏，额定电容2000微法的脉冲电容器并联，组成电容器组3。将该电容器组3和电子开关2安装在电容器箱中，通过电子开关控制线圈放电。

控制箱主要包含PLC及其控制系统。控制系统由模拟控制部分、数字控制部分、数字显示部分三大部分组成。其中：

模拟控制部分主要控制晶闸管以控制充放电。采用SIEMENS公司的TCA785芯片，该芯片具有对称度高，移相范围宽，控制精度高等特点。

数字控制部分是由西门子的S7-200系列CPU224及西门子模拟输入输出扩展模块EM235组成。充电电压控制主要是通过电压环和电流环的PID控制方式实现。当充电开始时，先以恒流方式充电，当电容电压接近设定电压时，以恒压方式充电，直至达到设定电压。之后实时监测实际充电电压，并实时补充(保证设定充电电压和实际充电电压之差在±1V范围内)，避免由于充电电容的漏电或其他原因造成电容电压下降，从而保证铆接力的稳定。

数字显示部分主要是由S7-200系列文本显示器TD200组成。它主要显示初始界面、充电时间，实际充电电压，并可设定充电电压和PID环参数。

本实施例中，铆枪采用直径100mm、36匝的初级线圈。铆枪重8kg，顶铁重约6kg，用于5mm以下铆钉的铆接。电容器箱重约70公斤。控制箱和电容器箱装有滚轮，在工作地可以很方便地移动。

本实施例最大存储能量为12KJ，最高铆接电压为1000V，输入电源为二相380V，充放电频率不小于6次/分钟。设备可铆接5mm以下的钢铆钉、钛合金和高温合金等难以成形材料的铆钉。

实施例二

本实施例采用一个铆枪和一个顶铁的铆接系统，包括由10个额定电压1000伏，额定电容2500微法的脉冲电容器并联组成的电解电容器组3、电容器箱、控制箱、铆枪和顶铁4。为提高电源系统的抗干扰能力和设备的可靠性，本实施例的操作回路由可编程控制器控制，并可数字显示设定铆接的电压和实际的充电电压。

实施中：

将10个额定电压1000伏，额定电容2500微法的脉冲电容器并联组成电容器组3。将该电容器组3和电子开关2安装在电容器箱中，通过电子开关2控制线圈放电。电容器箱重约80公斤。为便于车间工作，每个柜子均装有滚轮，可以很方便地移动。

控制柜主要包含PLC及其控制系统。控制系统由模拟控制部分、数字控制部分、数字显示部分三大部分组成。其中：

模拟控制部分主要控制晶闸管以控制充放电。采用SIEMENS公司的TCA785芯片。该芯片具有对称度高，移相范围宽，控制精度高等特点。

铆枪采用直径150mm、42匝的线圈，铆枪重21kg，顶铁重18kg。可用于8mm以下各种铆钉的铆接和不同直径干涉配合紧固件的安装。因铆枪较重，需配置铆枪悬挂托架。

依据本实用新型研制的电磁铆接设备，最大存储能量为12.5KJ，最高铆接电压为1000V，输入电源为二相380V，充放电频率不小于4次/分钟。设备可铆接8mm以下各种材料的铆钉。

实施例三

本实施例采用一个铆枪和一个顶铁的铆接系统，包括由8个额定电压1200伏，额定电容1500微法的脉冲电容器并联组成的电解电容器组3、电容器箱、控制箱、铆枪和顶铁4，操作回路由可编程控制器控制，可数字显示设定铆接的电压和实际的充电电压。

实施中：

将8个个额定电压1200伏，额定电容1500微法的脉冲电容器并联组成电容器组3。将该电容器组3和电子开关2一并安装在电容器箱中；通过电子开关2控制线圈放电。

本实施例中，铆枪采用直径100mm、36匝的初级线圈，铆枪重8kg，顶铁重约6kg，用于5mm以下铆钉的铆接。电容器箱重约70公斤。控制箱和电容器箱装有滚轮，在工作地可以很方便地移动。

本实施例最大存储能量为最大存储能量为8.5KJ，最高铆接电压为1200V，输入电源为二相380V，充放电频率不小于6次/分钟。设备可铆接4mm以下各种材料的铆钉。

Claims

1.一种低压电磁铆接设备，包括电源系统、电磁铆枪和顶铁(4)，其特征在于设备的电源系统采用多个低压脉冲电容器并联组成电容器组(3)；并且采用一个铆枪和一个顶铁的铆接系统。