CN108015176A - 螺母自动压铆设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺母自动压铆设备，它包括工作台和PLC，所述工作台上设有与PLC相连的螺母自动送料***、压装控制***及转盘自动旋转定位***；所述螺母自动送料***由螺母自动分拣和排序装置，以及气动机械手自动移载和装卡装置构成；所述螺母自动分拣和排序装置包括调频振动送料控制器、螺母配料仓、旋振定向筛、排序直线送料器、螺母分料气缸、第一物料检测传感器、第二物料检测传感器、第三物料检测传感器和第四物料检测传感器。本发明所提出的螺母自动压铆设备属于无铆钉连接技术，其独特的软到位技术及增力自适应技术，可以保证压装螺栓螺母与工件的充分镶嵌，可靠性极高，且抗顶出力及抗扭转力高，压装质量可自动检测，无压装变形。

Description

螺母自动压铆设备

技术领域

本发明涉及压铆螺母，尤其涉及一种螺母自动压铆设备。

背景技术

实现汽车车身轻量化是改善汽车经济性的有效方法，这一方法的关键是在车身的制造中大量使用轻金属和非金属，而连接这些金属的最佳方法是采用铆接技术。无铆钉连接技术是一种逐步取代传统落后连接工艺（传统铆接、焊接）的新型连接方法。

传统的连接方法均存在着经济及技术上的不足，举例说明：原有的铆接工艺都要求对铆接材料进行预冲孔，然后再用铆钉进行连接，这样的铆接工艺复杂、外观差、效率低且不易实现自动化。原有的焊接工艺，以点焊为例，它所需的设备昂贵，连接费用高，很难连接多层板件以及有镀层的板件或铝、铜及不锈钢板件，而对喷漆板件、不同材质板件、厚度差异过大板件以及中间有夹层的板件则无法连接。同时，点焊连接破坏了板件表面镀层，会产生热变形，并且对连接加工过程中的所有不可靠因素无法进行无损伤的自动检测。此外，采用传统的连接方法，单件连接成本过高，如在铆接或螺纹连接方法中，准备工作加上相应的输送以及零配件成本，就会造成很高的费用。另外，传统的机械和液压装置存在的问题有：压装变形、损坏工件表面镀层、噪音大、能耗高等不足。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种螺母自动压铆设备，以气液增力缸来替代传统的机械式和液压式压装设备，通过结合PLC控制***，以实现其独特的软到位技术及增力自适应技术，保证压装螺栓螺母与工件的充分镶嵌，达到极高的可靠性，及较高的抗顶出力、抗扭转力，压装质量可自动检测，无压装变形。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种螺母自动压铆设备，它包括工作台和PLC，所述工作台上设有与PLC相连的螺母自动送料***、压装控制***及转盘自动旋转定位***；

所述螺母自动送料***由螺母自动分拣和排序装置，以及气动机械手自动移载和装卡装置构成；

所述螺母自动分拣和排序装置包括调频振动送料控制器、螺母配料仓、旋振定向筛、排序直线送料器、螺母分料气缸、第一物料检测传感器、第二物料检测传感器、第三物料检测传感器和第四物料检测传感器；所述螺母配料仓、旋振定向筛和排序直线送料器均与调频振动送料控制器相连，所述旋振定向筛设于螺母配料仓出料口的下方，所述排序直线送料器的输入端与旋振定向筛的出料口相连，该排序直线送料器的输出端与螺母分料气缸相连；所述第一物料检测传感器设于螺母配料仓的出料口，所述第二物料检测传感器设于旋振定向筛分料前的圆盘边沿位置，所述第三物料检测传感器设于排序直线送料器的前端，所述第四物料检测传感器设于螺母分料气缸的螺母支托侧面。

所述气动机械手自动移载和装卡装置与螺母分料气缸对应设置，该气动机械手自动移载和装卡装置包括夹紧气缸、摆动气缸、升降气缸和用于定位螺母位置的夹爪手臂；所述摆动气缸的上端与升降气缸相连，其下端与夹紧气缸相连；所述夹爪手臂与夹紧气缸相连。

所述压装控制***由压装机构、预压机构和压头机构组成；

所述的压装机构包括第一压头、气液增力缸、安装板、第一直线运动导向机构、第二直线运动导向机构、压力传感器，以及多根用于将所述安装板固定于工作台上的固定立柱；所述第一直线运动导向机构由第一导向杆连接板及两根第一导向杆组成，所述的两根第一导向杆对称设于第一导向杆连接板的两端并向上滑动穿过安装板，且其中一根第一导向杆上设有位移传感器；所述气液增力缸倒置并固定于安装板的上面，其活塞杆的前端向下穿过安装板并与第一导向杆连接板固定连接；所述第二直线运动导向机构由第二导向杆连接板及两根第二导向杆组成，所述的两根第二导向杆对称设于第二导向杆连接板的两端并向上滑动穿过第一导向杆连接板，且在两根第二导向杆的上端配有限位螺母；所述的第一压头穿过并固定于第二导向杆连接板的中间位置，且与气液增力缸的活塞杆处于同一个垂直线上；所述压力传感器安装在第一导向杆连接板的下表面，并与气液增力缸的活塞杆处于同一个垂直线上；所述的接近开关传感器设于第一导向杆连接板的侧面。

所述的预压机构包括预压气缸、第三直线运动导向机构、连接杆、第三导向杆连接板、可水平旋转的弹性压头、第一螺母有无检测传感器和用于检测零件是否放平的距离传感器；所述第三直线运动导向机构由第三导向杆连接板及两根第三导向杆组成，所述的两根第三导向杆对称设于第三导向杆连接板的两端并向上滑动穿过安装板；所述预压气缸倒置并固定于安装板的上面，其活塞杆穿过安装板并与连接杆固定连接；所述的连接杆向下穿过第三导向杆连接板并与弹性压头固定连接；所述的弹性压头固定于第三导向杆连接板的下面；所述的第一螺母有无检测传感器和距离传感器均安装在安装板的下表面。

所述的压头机构包括压头运动气缸、第四导向机构、接近开关传感器、固定在工作台上的安装架、导轨连接板，以及两组倒置的直线导轨；所述安装架具有两根用于与工作台相连的立柱，且所述的两根立柱位于靠近压装机构的一端；所述的两组直线导轨对称固定于安装架顶部的左右两边，并与导轨连接板固定连接；所述导轨连接板的前端和尾端均设有缓冲阻尼；所述的第四导向机构由第四导向杆、第四导向杆连接板和两根带有弹簧的连杆组成，所述第四导向杆固定于第四导向杆连接板的下面，并向下穿过导轨连接板，该第四导向杆的下端设有第二压头；所述的两根连杆对称设于第四导向杆连接板的两端，并向下滑动穿过弹簧后再穿过轨道连接板，且在两根连杆的下端配有限位螺母；所述接近开关传感器设于第四导向杆连接板的侧面，用于检测第四导向杆是否退回到原位。

所述转盘自动旋转定位***由自动旋转机构、支撑机构和自动退料机构组成；

所述自动旋转机构包括电动机、三工位分度盘、连接套筒和扇形转台；所述三工位分度盘的前端与电动机的输出轴连接，后端通过连接套筒固定；所述连接套筒的中心线与扇形转台的中心线重合，该连接套筒向上穿过工作台，并与扇形转台连接；所述扇形转台包括转台主体，该转台主体上设有防错销及弹簧销；所述弹簧销由弹销、弹簧和固定底座构成；所述弹销的上部成倒V型，且与螺母间隙配合，用以导向螺母滑动到其中上部位；该弹销的中部是中空结构，下部设有一圈限位凸台；所述弹销的上部向上滑动穿过转台主体，并通过其下部的限位凸台进行限位；所述弹簧嵌于弹销的中空结构内，该弹簧的下端与固定底座连接；所述固定底座与转台主体固定连接。

所述支撑机构设于扇形转台的压装位下面，并且位于气液增力缸的活塞杆的正下方位置，该支撑机构包括气缸、上支撑载板、下支撑载板、连接块、底座，以及两块对称固定于下支撑载板左右两端的导向挡板；所述下支撑载板设于底座上，该底座与工作台固定连接，该下支撑载板上设有相互配合的下楔形块和上楔形块；所述气缸横向固定于其中一块导向挡板的外面，其活塞杆穿过该导向挡板并与下楔形块固定连接；所述上支撑载板设于转台主体的下方，该上支撑载板的下面通过连接块与设于下楔形块上方的上楔形块连接固定。

所述自动退料机构由自动退料气缸、退料连杆、圆柱活塞、计数传感器及第二螺母有无检测传感器构成；所述的自动退料气缸与套筒固定于连接，其活塞杆位于扇形转台中心的正下方；所述退料连杆的上端与圆柱活塞浮动连接，下端与自动退料气缸的活塞杆固定连接；所述圆柱活塞滑动嵌设于扇形转台的中心腔体内；所述的第二螺母有无检测传感器位于扇形转台的压装位侧面，并与工作台固定连接；所述的计数传感器位于扇形转台的压装位下方，并固定于工作台上。

进一步地，所述夹爪手臂是“V”型结构。

进一步地，所述气液增力缸的活塞杆的中心线与弹簧销的中心线重合；所述预压气缸的活塞杆的中心线与扇形转台的中心线重合。

进一步地，所述压力传感器与第一压头的上端面之间有1毫米的间距。

进一步地，所述弹性压头由连接轴、推力轴承、外固定套和硬橡胶构成；所述连接轴的上端与第三导向杆连接板固定连接，其下端与推力轴承的内圈通过冷压配合，推力轴承的外圈与外固定套固定连接；所述的硬橡胶与外固定套的下端固定连接。

进一步地，所述第四导向杆与第二压头一体成型或者螺纹连接 ；该第二压头在工作位时，其中心线与弹簧销的中心线重合。

进一步地，所述的两组直线导轨由对称固定于安装架顶部的两边的两个滑块，以及分别固定于导轨连接板左右两边下方的两根导轨构成；

进一步地，所述弹销的中上部与中部之间设有一个水平凸台，该水平凸台用以保证套在弹销上的螺母处于水平状态。

进一步地，所述下楔形块的斜面与上楔形块的斜面均做镀镍处理，以增大其表面硬度。

进一步地，所述导向挡板的上部设有U型槽，所述上支撑载板的端部设有与所述U型槽间隙配合的导向凸台。

本发明所提出的螺母自动压铆设备属于无铆钉连接技术，它采用气液增力缸来替代传统的机械式和液压式压装设备，其独特的软到位技术及增力自适应技术，可以保证压装螺栓螺母与工件的充分镶嵌，可靠性极高，且抗顶出力及抗扭转力高，压装质量可自动检测，无压装变形。

附图说明

图1是本发明螺母自动压铆设备的总装示意图。

图2是螺母自动送料***的结构示意图。

图3是气动机械手自动移载和装卡装置的结构示意图。

图4是夹爪手臂的结构示意图。

图5是压装控制***的结构示意图。

图6是压装机构的结构示意图。

图7是预压机构的结构示意图。

图8是弹性压头的剖视图。

图9是压头机构的结构示意图。

图10是转盘自动旋转定位***的结构示意图。

图11是扇形转台的结构示意图。

图12是弹簧销的剖面结构示意图。

图13是支撑机构的结构示意图。

图中：

1 螺母自动送料***

1-1 螺母配料仓

1-2 旋振定向筛

1-3 排序直线送料器

1-4 调频振动送料控制器

1-5 螺母分料气缸

1-6 气动机械手自动移载和装卡装置

1-6-1 升降气缸

1-6-2 摆动气缸

1-6-3 夹紧气缸

1-6-4 夹爪手臂

1-7 第一物料检测传感器

1-8 第二物料检测传感器

1-9 第三物料检测传感器

1-10 第四物料检测传感器

2 压装控制***

2-1 压装机构

2-1-1 气液增力缸

2-1-2 安装板

2-1-3 第一直线运动导向机构

2-1-4 第二直线运动导向机构

2-1-5 位移传感器

2-1-6 压力传感器

2-1-7 第一压头

2-1-8 第一导向杆连接板

2-1-9 第二导向杆连接板

2-1-10 第一导向杆

2-1-11 第二导向杆

2-1-12 固定立柱

2-1-13 接近开关传感器

2-2 预压机构

2-2-1 预压气缸

2-2-2 第三直线运动导向机构

2-2-3 连接杆

2-2-4 第三导向杆连接板

2-2-5 弹性压头

2-2-5-1 连接轴

2-2-5-2 推力轴承

2-2-5-3 外固定套

2-2-5-4 硬橡胶

2-2-6 第一螺母有无检测传感器

2-2-7 距离传感器

2-2-8 第三导向杆

2-3 压头机构

2-3-1 安装架

2-3-2 第四导向杆

2-3-3 连杆

2-3-4 接近开关传感器

2-3-5 压头运动气缸

2-3-6 直线导轨

2-3-7 导轨连接板

2-3-8 缓冲阻尼

2-3-9 导向杆连接板

3 转盘自动旋转定位***

3-1 电动机

3-2 三工位分度盘

3-3 连接套筒

3-4 扇形转台

3-4-1 防错销

3-4-2 弹簧销

3-4-2-1 弹销

3-4-2-2 弹簧

3-4-2-3 固定底座

3-4-2-4 转台主体板材

3-4-2-5 螺母

3-4-3 转台主体

3-5 支撑机构

3-5-1 气缸

3-5-2 下楔形块

3-5-3 上楔形块

3-5-4 上支撑载板

3-5-5 连接块

3-5-6 底座

3-5-7 导向挡板

3-6 接近开关传感器

3-7 第二螺母有无检测传感器

3-8 自动退料气缸

3-9 退料连杆

3-10 圆柱活塞

4 PLC

5 工作台

6 报废件计数单元

7 灯塔。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1，本发明公开了一种螺母自动压铆设备，它包括工作台5和PLC4，所述工作台5上设有与PLC4相连的螺母自动送料***4、压装控制***2及转盘自动旋转定位***3。

请参阅图2，所述螺母自动送料***1由螺母自动分拣和排序装置，以及气动机械手自动移载和装卡装置构成；

所述螺母自动分拣和排序装置包括调频振动送料控制器1-4、螺母配料仓1-1、旋振定向筛1-2、排序直线送料器1-3、螺母分料气缸1-5、第一物料检测传感器1-7、第二物料检测传感器1-8、第三物料检测传感器1-9和第四物料检测传感器1-10；所述螺母配料仓1-1、旋振定向筛1-2和排序直线送料器1-3均与调频振动送料控制器1-4相连，所述旋振定向筛1-2设于螺母配料仓1-1出料口的下方，所述排序直线送料器1-3的输入端与旋振定向筛1-2的出料口相连，该排序直线送料器1-3的输出端与螺母分料气缸1-5相连；所述第一物料检测传感器1-7设于螺母配料仓1-1的出料口，所述第二物料检测传感器1-8设于旋振定向筛1-2分料前的圆盘边沿位置，所述第三物料检测传感器1-9设于排序直线送料器1-3的前端，所述第四物料检测传感器1-10设于螺母分料气缸1-5的螺母支托侧面。

请参阅图3，所述气动机械手自动移载和装卡装置1-6与螺母分料气缸1-5对应设置，该气动机械手自动移载和装卡装置1-6包括夹紧气缸1-6-3、摆动气缸1-6-2、升降气缸1-6-1和用于定位螺母位置的夹爪手臂1-6-4；所述摆动气缸1-6-2的上端与升降气缸1-6-1相连，其下端与夹紧气缸1-6-3相连；所述夹爪手臂1-6-4与夹紧气缸1-6-3相连。

请参阅图5，所述压装控制***2由压装机构2-1、预压机构2-2和压头机构2-3组成；

请参阅图6，所述的压装机构2-1包括第一压头2-1-7、气液增力缸2-1-1、安装板2-1-2、第一直线运动导向机构2-1-3、第二直线运动导向机构2-1-4、压力传感器2-1-6，以及多根用于将所述安装板固定于工作台5上的固定立柱2-1-12；所述第一直线运动导向机构2-1-3由第一导向杆连接板2-1-8及两根第一导向杆2-1-10组成，所述的两根第一导向杆2-1-10对称设于第一导向杆连接板2-1-8的两端并向上滑动穿过安装板2-1-2，且其中一根第一导向杆上设有位移传感器2-1-5；所述气液增力缸2-1-1倒置并固定于安装板2-1-2的上面，其活塞杆的前端向下穿过安装板2-1-2并与第一导向杆连接板2-1-8固定连接；所述第二直线运动导向机构2-1-4由第二导向杆连接板2-1-9及两根第二导向杆2-1-11组成，所述的两根第二导向杆2-1-11对称设于第二导向杆连接板2-1-9的两端并向上滑动穿过第一导向杆连接板2-1-8，且在两根第二导向杆2-1-11的上端配有限位螺母；所述的第一压头2-1-7穿过并固定于第二导向杆连接板2-1-9的中间位置，且与气液增力缸2-1-1的活塞杆处于同一个垂直线上；所述压力传感器2-1-6安装在第一导向杆连接板2-1-8的下表面，并与气液增力缸2-1-1的活塞杆处于同一个垂直线上；所述的接近开关传感器2-1-13设于第一导向杆连接板2-2-8的侧面。

请参阅图7，所述的预压机构2-2包括预压气缸2-2-1、第三直线运动导向机构2-2-2、连接杆2-2-3、第三导向杆连接板2-2-4、可水平旋转的弹性压头2-2-5、第一螺母有无检测传感器2-2-6和用于检测零件是否放平的距离传感器2-2-7；所述第三直线运动导向机构2-2-2由第三导向杆连接板2-2-4及两根第三导向杆2-2-8组成，所述的两根第三导向杆2-2-8对称设于第三导向杆连接板2-2-4的两端并向上滑动穿过安装板2-1-2；所述预压气缸2-2-1倒置并固定于安装板2-1-2的上面，其活塞杆穿过安装板2-1-2并与连接杆2-2-3固定连接；所述的连接杆2-2-3向下穿过第三导向杆连接板2-2-4并与弹性压头2-2-5固定连接；所述的弹性压头2-2-5固定于第三导向杆连接板2-2-4的下面；所述的第一螺母有无检测传感器2-2-6和距离传感器2-2-7均安装在安装板2-1-2的下表面。

请参阅图9，所述的压头机构2-3包括压头运动气缸2-3-5、第四导向机构、接近开关传感器2-3-4、固定在工作台5上的安装架2-3-1、导轨连接板2-3-7，以及两组倒置的直线导轨2-3-6；所述安装架2-3-1具有两根用于与工作台5相连的立柱，且所述的两根立柱位于靠近压装机构2-1的一端；所述的两组直线导轨2-3-6对称固定于安装架2-3-1顶部的左右两边，并与导轨连接板2-3-7固定连接；所述导轨连接板2-3-7的前端和尾端均设有缓冲阻尼2-3-8；所述的第四导向机构由第四导向杆2-3-2、第四导向杆连接板2-3-9和两根带有弹簧的连杆2-3-3组成，所述第四导向杆2-3-2固定于第四导向杆连接板2-3-9的下面，并向下穿过导轨连接板2-3-7，该第四导向杆2-3-2的下端设有第二压头；所述的两根连杆2-3-3对称设于第四导向杆连接板2-3-9的两端，并向下滑动穿过弹簧后再穿过轨道连接板2-3-7，且在两根连杆2-3-3的下端配有限位螺母；所述接近开关传感器2-3-4设于第四导向杆连接板2-3-9的侧面，用于检测第四导向杆2-3-2是否退回到原位。

请参阅图10至13，所述转盘自动旋转定位***3由自动旋转机构、支撑机构和自动退料机构组成；

所述自动旋转机构包括电动机3-1、三工位分度盘3-2、连接套筒3-3和扇形转台3-4；所述三工位分度盘3-2的前端与电动机3-1的输出轴连接，后端通过连接套筒3-3固定；所述连接套筒3-3的中心线与扇形转台3-4的中心线重合，该连接套筒3-3向上穿过工作台5，并与扇形转台3-4连接；所述扇形转台3-4包括转台主体3-4-3，该转台主体上设有防错销3-4-1及弹簧销3-4-2。使用时，在转台主体3-4-3上放置挠性盘；所述防错销3-4-1穿过挠性盘上的圆孔，对挠性盘起到定位和防止方向放错的作用，弹簧销3-4-2的顶端穿过并凸出挠性盘上的螺母安装孔；所述弹簧销3-4-2由弹销3-4-2-1、弹簧3-4-2-2和固定底座3-4-2-3构成；所述弹销3-4-2-1的上部成倒V型，且与螺母间隙配合，用以导向螺母滑动到其中上部位；该弹销3-4-2-1的中部是中空结构，下部设有一圈限位凸台；所述弹销3-4-2-1的上部向上滑动穿过转台主体3-4-3的转台主体板材3-4-2-4，并通过其下部的限位凸台进行限位；所述弹簧3-4-2-2嵌于弹销3-4-2-1的中空结构内，该弹簧3-4-2-2的下端与固定底座3-4-2-3连接；所述固定底座3-4-2-3与转台主体3-4-3的转台主体板材3-4-2-4固定连接。

所述支撑机构3-5设于扇形转台3-4的压装位下面，并且位于气液增力缸2-1-1的活塞杆的正下方位置，该支撑机构3-5包括气缸3-5-1、上支撑载板3-5-4、下支撑载板、连接块3-5-5、底座3-5-6，以及两块对称固定于下支撑载板左右两端的导向挡板3-5-7；所述下支撑载板设于底座3-5-6上，该底座3-5-6与工作台5固定连接，该下支撑载板上设有相互配合的下楔形块3-5-2和上楔形块3-5-3；所述气缸3-5-1横向固定于其中一块导向挡板3-5-7的外面，其活塞杆穿过该导向挡板3-5-7并与下楔形块3-5-2固定连接；所述上支撑载板3-5-4设于转台主体3-4-3的下方，该上支撑载板3-5-4的下面通过连接块3-5-5与设于下楔形块3-5-2上方的上楔形块3-5-3连接固定。

所述自动退料机构由自动退料气缸3-8、退料连杆3-9、圆柱活塞3-10、计数传感器3-6及第二螺母有无检测传感器3-7构成；所述的自动退料气缸(3-8)与套筒3-3固定于连接，其活塞杆位于扇形转台3-4中心的正下方；所述退料连杆3-9的上端与圆柱活塞3-10浮动连接，下端与自动退料气缸3-8的活塞杆固定连接；所述圆柱活塞3-10滑动嵌设于扇形转台3-4的中心腔体内；所述的第二螺母有无检测传感器3-7位于扇形转台3-4的压装位侧面，并与工作台5固定连接；所述的计数传感器3-6位于扇形转台3-4的压装位下方，并固定于工作台5上。

作为优选方案，如图4所示，所述夹爪手臂1-6-4是“V”型结构。

作为优选方案，所述气液增力缸2-1-1的活塞杆的中心线与弹簧销3-4-2的中心线重合；所述预压气缸2-2-1的活塞杆的中心线与扇形转台3-4的中心线重合。

作为优选方案，所述压力传感器2-1-6与第一压头2-1-7的上端面之间有1毫米的间距。

请参阅图8，作为优选方案，所述弹性压头2-2-5由连接轴2-2-5-1、推力轴承2-2-5-2、外固定套2-2-5-3和硬橡胶2-2-5-4构成；所述连接轴2-2-5-1的上端与第三导向杆连接板2-2-4固定连接，其下端与推力轴承2-2-5-2的内圈通过冷压配合，推力轴承2-2-5-2的外圈与外固定套2-2-5-3固定连接；所述的硬橡胶2-2-5-4与外固定套2-2-5-3的下端固定连接。

作为优选方案，所述第四导向杆2-3-2与第二压头一体成型或者螺纹连接 ；该第二压头在工作位时，其中心线与弹簧销3-4-2的中心线重合。

作为优选方案，所述的两组直线导轨2-3-6由对称固定于安装架2-3-1顶部的两边的两个滑块，以及分别固定于导轨连接板2-3-7左右两边下方的两根导轨构成。

作为优选方案，所述弹销3-4-2-1的中上部与中部之间设有一个水平凸台，该水平凸台用以保证套在弹销3-4-2-1上的螺母处于水平状态。

作为优选方案，所述下楔形块3-5-2的斜面与上楔形块3-5-3的斜面均做镀镍处理，以增大其表面硬度；

作为优选方案，所述导向挡板3-5-7的上部设有U型槽，所述上支撑载板3-5-4的端部设有与所述U型槽间隙配合的导向凸台。

本发明的运行原理如下：

首先将挠性盘放置在扇形转台3-4-3上，防错销3-4-1穿过挠性盘上的圆孔，对挠性盘起到定位和防止方向放错的作用；弹簧销3-4-2的顶端穿过并凸出挠性盘上的螺母安装孔，此时弹簧销3-4-2的弹簧处于自然状态。

拨动设备自动运行启动开关，设备进入自动运行过程；启动开关为拨杆式，拨杆中间位有一段弹簧结构；相对于常规的按钮式开关，此拨杆式开关操作更简单速度更快，只需手指划过拨杆即可启动开关。

设于安装板2-1-2上的距离传感器2-2-7对挠性盘进行垂直方向上的距离检测，PLC程序根据预设的距离范围进行判断挠性盘是否被水平放置到位，如果距离在设定值范围内，则预压气缸2-2-1启动自动下压过程，第三直线运动导向机构2-2-2保证可水平旋转的弹性压头2-2-5做一维直线运动，弹性压头2-2-5压触挠性盘使其贴紧转台主体3-4-3；弹性压头2-2-5与挠性盘接触面采用的硬橡胶2-2-5-4可避免压伤零件；所述推力轴承2-2-5-2可起到承受轴向较大力的作用，同时可以保证在扇形转台3-4水平旋转时，与挠性盘直接接触的硬橡胶2-2-5-4随零件同步旋转，不会与挠性盘表面产生摩擦，而气缸轴仍然保持相对静止状态，并始终给予挠性盘持久不变的压力。

在此同时，设于安装板2-1-2上的第一螺母有无检测传感器2-2-6检测螺母装卡位有无螺母，若无螺母，在预压过程完成后，螺母分料气缸1-5将单个螺母推至送料位，气动机械手自动移载和装卡装置1-6的升降气缸1-6-1推出，将夹紧气缸1-6-3送至取料位，夹紧气缸1-6-3推出，带动夹爪手臂1-6-4的V型夹爪夹紧并定位螺母，在拾取螺母后，升降气缸1-6-1收回，摆动气缸1-6-2旋转至螺母装卡位，升降气缸1-6-1推出，将螺母套在扇形转台3-4的弹簧销3-4-2的顶端，夹紧气缸1-6-3收回，带动夹爪手臂1-6-4松开螺母，升降气缸1-6-1收回，摆动气缸1-6-2旋转至螺母拾取位，等待第一螺母有无检测传感器2-2-6检测螺母装卡位有无螺母的信号；在拾取螺母并且升降气缸1-6-1收回的同时，螺母分料气缸1-5退回原位，之后设于螺母分料气缸1-5的螺母支托侧面的第四物料传感器1-10检测支托上有无螺母，若无螺母，调频振动送料控制器1-4则发出信号，排序直线送料器1-3开始振动，将螺母送入支托后停止振动，等待第一螺母有无检测传感器2-2-6检测螺母装卡位有无螺母的信号，依次循环三次即可完成螺母自动移载和装卡工序。

设于安装板2-1-2上的第一螺母有无检测传感器2-2-6检测螺母装卡位有无螺母，若有螺母，在装卡螺母并且升降气缸1-6-1收回的同时，扇形转台3-4顺时针旋转120度角，将套有螺母的弹簧销3-4-2的一个扇形角从螺母装卡位转移至螺母压装位。设于安装板2-1-2上的第一螺母有无检测传感器2-2-6检测螺母装卡位有无螺母，启动螺母自动移载和装卡动作。

在此同时，设于工作台5上的第二螺母有无检测传感器3-7检测螺母压装位有无螺母，若无螺母，程序停止执行机构运动并报警提示；若检测压装位有螺母，则设于工作台5上的支撑机构3-5的气缸3-5-1推动下楔形块3-5-2，在斜面分力以及导向挡板3-5-7对支撑载板3-5-4的导向作用下，上楔形块3-5-3和上支撑载板3-5-4做垂直向上运动，直至贴紧扇形转台3-4的底部，该支撑机构3-5可承受螺母压装时对扇形转台3-4足够的支撑力，两个楔形块材质为45钢，两个楔形面做镀镍处理，增加摩擦面的耐磨性能，降低摩擦系数；虽然摩擦系数降低，但受楔形角度的影响，在压装过程中，该支撑机构3-5承受的压力从理论上来说是靠两个楔形面之间的静摩擦力来提供支撑，而气缸3-5-1不承受任何推力，这就解决了瞬间的压装冲击力对气缸承受推力时的不稳定状态造成扇形转台局部受力而发生一定的形变量，直接造成扇形转台的损坏，同时也会造成螺母压偏而产生物料报废的问题。

在此同时，设于工作台5上的第二螺母有无检测传感器3-7检测螺母压装位有无螺母，若检测压装位有螺母，在支撑机构3-5支撑扇形转台的同时，压头机构2-3的压头运动气缸2-3-5将位于第四导向杆2-3-2下端的第二压头推出到工作位，等待气液增力缸2-1-1执行压装动作；压头机构2-3的直线导轨2-3-6限定了第二压头在2个方向上的自由度，保证第二压头做一维运动的精准度；在导轨连接板2-3-7的尾端两侧设置的硬限位可以保证第二压头精准的停止点，确保每次运动到位后第二压头的中心线与扇形转台3-4上弹簧销3-4-2的中心线重合；同时在导轨连接板2-3-7的尾端两侧设置的缓冲阻尼2-3-8用以缓冲硬限位的直接撞击，起到保护硬限位的作用，且避免到位反弹。

在支撑机构3-5和压头2-3-2均运动到工作位后，气液增力缸2-1-1执行压装动作，第一直线运动导向机构2-1-3和第二直线运动导向机构2-1-4可以保证第一压头2-1-7做一维运动的精准度；该第一压头2-1-7向下运动压触压头机构2-3的第四导向机构的第四导向杆2-3-2，该第四导向杆2-3-2受力带动第二压头向下运动压触套有螺母的弹销3-4-2-1顶端，弹销受力向下运动并带动螺母一起运动，当螺母接触到挠性盘时，弹销的中上部结构对螺母的水平状态定位作用仍然有效，弹销继续向下运动直到螺母完全压入挠性盘的螺母安装孔内；弹销3-4-2-1顶端高于螺母上平面，避免压头2-3-2直接压触螺母时螺母出现跳动现象，避免螺母产生斜向压入。在压装过程中，位移传感器2-1-5和压力传感器2-1-6分别记录压装位移和压力值，并在PLC程序中形成压力和位移曲线，依据选定的时间区间与设定值对比实际的压力和位移值，如果超出设定值范围，则设备自动停止压装并报警提示压装缺陷，即该设备设有Jidoka（自动化）功能。 压力传感器2-1-6设于第二直线运动导向机构2-1-4连接板与第一直线运动导向机构2-1-3连接板之间，目的是提高压力检测的准确度，因为作用于螺母上的力包括气液增力缸2-1-1的压力和第二直线运动导向机构2-1-4自身的重力，所以理论上要求位于压力传感器下方的装置自身重力越小则压力检测值越接近实际压力值，鉴于本案中压头机构2-3中连杆2-3-3上套设的弹簧的向上弹力抵消了压头机构2-3中第四导向机构和第二直线运动导向机构2-1-4两者重力之和；另外在压装过程中压头机构2-3的安装架2-3-1承受与弹簧受力等值的向下弹力，所以安装架2-3-1的两根立柱设于靠近压装位一端。单个螺母的压装力为60吨，为保证压装过程的稳定性和足够的强度要求，压装机构2-1的安装板2-1-2和工作台5均优选采用45钢，板厚10厘米，连接安装板2-1-2和工作台5的4根固定立柱2-1-12优选采用45钢，直径8厘米，每个连接位采用三层螺母锁紧，可防振动引起的松动问题。

在完成第一个螺母压装后，气液增力缸2-1-1退回原位，接近开关传感器2-1-13检测到信号；同时压头机构2-3的第四导向机构的第四导向杆2-3-2在弹簧的弹力作用下自动退回到原位；在接近开关传感器2-1-13检测到气液增力缸2-1-1退回到原位的信号后，支撑机构3-5的气缸3-5-1退回，扇形转台3-4解除支撑锁定；设备完成第一个螺母压装过程。依次循环完成第二个螺母和第三个螺母的压装过程后，扇形转台3-4又回到初始位置。设于工作台5上的接近开关传感器3-6检测到信号，启动一：压头机构2-3的压头运动气缸2-3-5退回到原位，同时在导轨连接板2-3-7的前端设置的缓冲阻尼2-3-8缓冲硬限位的直接撞击；接近开关传感器2-3-4检测到压头运动气缸2-3-5退回到原位的信号；启动二：预压机构2-2的预压气缸2-2-1退回到原位，挠性盘解除预压。在预压气缸2-2-1退回到原位后，自动退料气缸3-8顶升，通过圆柱活塞3-10将压装完成品顶出，使之与防错销3-4-1脱离；灯塔7的绿色指示灯亮起，此时取出压装完成品；处于压紧状态的弹簧3-4-2-2恢复到原始状态，将弹销3-4-2-1向上顶出到工作位，至此，螺母压铆完成。

如果压铆完成品质量检验不合格，不合格品将被放入报废件计数单元6，设备自动记录不合格品数量；当四层均都放满废料后，设备会有报警满废料提示，但是此提示并不会影响设备的自动运行。

在螺母压装过程中，螺母自动送料***1的螺母自动分拣和排序装置一直处于工作状态。螺母配料仓1-1用于螺母配料，旋振定向筛1-2用于筛选螺母的方向，保证其出料口的螺母压铆端都在下方；第二物料传感器1-8检测旋振定向筛1-2内是否需要补料，如果检测到无螺母时，调频振动送料控制器1-4启动螺母配料仓1-1进行直振，螺母将从螺母配料仓1-1滑入旋振定向筛1-2；第一物料传感器1-7检测置于螺母配料仓1-1和旋振定向筛1-2之间的滑道上是否有螺母，如果没有螺母滑入，则设备报警提示需补料，该报警只是提示作用，不影响正常的压装过程。排序直线送料器1-3用于将方向正确的螺母进行直线排序，第三物料传感器1-9检测排序直线送料器1-3是否需要补料，如果检测到无螺母时，调频振动送料控制器1-4启动旋振定向筛1-2进行圆振，对排序直线送料器1-3进行补料。

以上对本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种螺母自动压铆设备，它包括工作台和PLC，所述工作台上设有与PLC相连的螺母自动送料***、压装控制***及转盘自动旋转定位***；

所述螺母自动送料***(1)由螺母自动分拣和排序装置，以及气动机械手自动移载和装卡装置构成；

所述螺母自动分拣和排序装置包括调频振动送料控制器(1-4)、螺母配料仓(1-1)、旋振定向筛(1-2)、排序直线送料器(1-3)、螺母分料气缸(1-5)、第一物料检测传感器(1-7)、第二物料检测传感器(1-8)、第三物料检测传感器(1-9)和第四物料检测传感器(1-10)；所述螺母配料仓(1-1)、旋振定向筛(1-2)和排序直线送料器(1-3)均与调频振动送料控制器(1-4)相连，所述旋振定向筛(1-2)设于螺母配料仓(1-1)出料口的下方，所述排序直线送料器(1-3)的输入端与旋振定向筛(1-2)的出料口相连，该排序直线送料器(1-3)的输出端与螺母分料气缸(1-5)相连；所述第一物料检测传感器(1-7) 设于螺母配料仓(1-1)的出料口，所述第二物料检测传感器(1-8)设于旋振定向筛(1-2)分料前的圆盘边沿位置，所述第三物料检测传感器(1-9)设于排序直线送料器(1-3)的前端，所述第四物料检测传感器(1-10)设于螺母分料气缸(1-5)的螺母支托侧面；

所述气动机械手自动移载和装卡装置(1-6)与螺母分料气缸(1-5)对应设置，该气动机械手自动移载和装卡装置(1-6)包括夹紧气缸(1-6-3)、摆动气缸(1-6-2)、升降气缸(1-6-1)和用于定位螺母位置的夹爪手臂(1-6-4)；所述摆动气缸(1-6-2)的上端与升降气缸(1-6-1)相连，其下端与夹紧气缸(1-6-3)相连；所述夹爪手臂(1-6-4)与夹紧气缸(1-6-3)相连；

所述压装控制***(2)由压装机构(2-1)、预压机构(2-2)和压头机构(2-3)组成；

所述的压装机构(2-1)包括第一压头(2-1-7)、气液增力缸(2-1-1)、安装板(2-1-2)、第一直线运动导向机构(2-1-3)、第二直线运动导向机构(2-1-4)、压力传感器(2-1-6)，以及多根用于将所述安装板固定于工作台(5)上的固定立柱(2-1-12)；所述第一直线运动导向机构(2-1-3)由第一导向杆连接板(2-1-8)及两根第一导向杆(2-1-10)组成，所述的两根第一导向杆(2-1-10)对称设于第一导向杆连接板(2-1-8)的两端并向上滑动穿过安装板(2-1-2)，且其中一根第一导向杆上设有位移传感器(2-1-5)；所述气液增力缸(2-1-1)倒置并固定于安装板(2-1-2)的上面，其活塞杆的前端向下穿过安装板(2-1-2)并与第一导向杆连接板(2-1-8)固定连接；所述第二直线运动导向机构(2-1-4)由第二导向杆连接板(2-1-9)及两根第二导向杆(2-1-11)组成，所述的两根第二导向杆(2-1-11)对称设于第二导向杆连接板(2-1-9)的两端并向上滑动穿过第一导向杆连接板(2-1-8)，且在两根第二导向杆(2-1-11)的上端配有限位螺母；所述的第一压头(2-1-7)穿过并固定于第二导向杆连接板(2-1-9)的中间位置，且与气液增力缸(2-1-1)的活塞杆处于同一个垂直线上；所述压力传感器(2-1-6)安装在第一导向杆连接板(2-1-8)的下表面，并与气液增力缸(2-1-1)的活塞杆处于同一个垂直线上；所述的接近开关传感器(2-1-13)设于第一导向杆连接板(2-2-8)的侧面；

所述的预压机构(2-2)包括预压气缸(2-2-1)、第三直线运动导向机构(2-2-2)、连接杆(2-2-3)、第三导向杆连接板(2-2-4)、可水平旋转的弹性压头(2-2-5)、第一螺母有无检测传感器(2-2-6)和用于检测零件是否放平的距离传感器(2-2-7)；所述第三直线运动导向机构(2-2-2)由第三导向杆连接板(2-2-4)及两根第三导向杆(2-2-8)组成，所述的两根第三导向杆(2-2-8)对称设于第三导向杆连接板(2-2-4)的两端并向上滑动穿过安装板(2-1-2)；所述预压气缸(2-2-1)倒置并固定于安装板(2-1-2)的上面，其活塞杆穿过安装板(2-1-2)并与连接杆(2-2-3)固定连接；所述的连接杆(2-2-3)向下穿过第三导向杆连接板(2-2-4)并与弹性压头(2-2-5)固定连接；所述的弹性压头(2-2-5)固定于第三导向杆连接板(2-2-4)的下面；所述的第一螺母有无检测传感器(2-2-6)和距离传感器(2-2-7)均安装在安装板(2-1-2)的下表面；

所述的压头机构(2-3)包括压头运动气缸(2-3-5)、第四导向机构、接近开关传感器(2-3-4)、固定在工作台(5)上的安装架(2-3-1)、导轨连接板(2-3-7)，以及两组倒置的直线导轨(2-3-6)；所述安装架(2-3-1)具有两根用于与工作台（5）相连的立柱，且所述的两根立柱位于靠近压装机构(2-1)的一端；所述的两组直线导轨(2-3-6)对称固定于安装架(2-3-1)顶部的左右两边，并与导轨连接板(2-3-7)固定连接；所述导轨连接板(2-3-7)的前端和尾端均设有缓冲阻尼(2-3-8)；所述的第四导向机构由第四导向杆(2-3-2)、第四导向杆连接板(2-3-9)和两根带有弹簧的连杆(2-3-3)组成，所述第四导向杆(2-3-2)固定于第四导向杆连接板(2-3-9)的下面，并向下穿过导轨连接板(2-3-7)，该第四导向杆(2-3-2)的下端设有第二压头；所述的两根连杆(2-3-3)对称设于第四导向杆连接板(2-3-9)的两端，并向下滑动穿过弹簧后再穿过轨道连接板(2-3-7)，且在两根连杆(2-3-3)的下端配有限位螺母；所述接近开关传感器(2-3-4)设于第四导向杆连接板(2-3-9)的侧面，用于检测第四导向杆(2-3-2)是否退回到原位；

所述转盘自动旋转定位***(3)由自动旋转机构、支撑机构和自动退料机构组成；

所述自动旋转机构包括电动机(3-1)、三工位分度盘(3-2)、连接套筒(3-3)和扇形转台(3-4)；所述三工位分度盘(3-2)的前端与电动机(3-1)的输出轴连接，后端通过连接套筒(3-3)固定；所述连接套筒(3-3)的中心线与扇形转台(3-4)的中心线重合，该连接套筒(3-3)向上穿过工作台(5)，并与扇形转台(3-4)连接；所述扇形转台(3-4)包括转台主体(3-4-3)，该转台主体(3-4-3)上设有防错销(3-4-1)及弹簧销(3-4-2)；所述弹簧销(3-4-2)由弹销(3-4-2-1)、弹簧(3-4-2-2)和固定底座(3-4-2-3)构成；所述弹销(3-4-2-1)的上部成倒V型，且与螺母间隙配合，用以导向螺母滑动到其中上部位；该弹销(3-4-2-1)的中部是中空结构，下部设有一圈限位凸台；所述弹销(3-4-2-1)的上部向上滑动穿过转台主体(3-4-3)，并通过其下部的限位凸台进行限位；所述弹簧(3-4-2-2)嵌于弹销(3-4-2-1)的中空结构内，该弹簧(3-4-2-2)的下端与固定底座(3-4-2-3)连接；所述固定底座(3-4-2-3)与转台主体(3-4-3)固定连接；

所述支撑机构(3-5)设于扇形转台(3-4)的压装位下面，并且位于气液增力缸(2-1-1)的活塞杆的正下方位置，该支撑机构(3-5)包括气缸(3-5-1)、上支撑载板(3-5-4)、下支撑载板、连接块(3-5-5)、底座(3-5-6)，以及两块对称固定于下支撑载板左右两端的导向挡板(3-5-7)；所述下支撑载板设于底座(3-5-6)上，该底座(3-5-6)与工作台(5)固定连接，该下支撑载板上设有相互配合的下楔形块(3-5-2)和上楔形块(3-5-3)；所述气缸(3-5-1)横向固定于其中一块导向挡板(3-5-7)的外面，其活塞杆穿过该导向挡板(3-5-7)并与下楔形块(3-5-2)固定连接；所述上支撑载板(3-5-4)设于转台主体(3-4-3)的下方，该上支撑载板(3-5-4)的下面通过连接块(3-5-5)与设于下楔形块(3-5-2)上方的上楔形块(3-5-3)连接固定；

所述自动退料机构由自动退料气缸(3-8)、退料连杆(3-9)、圆柱活塞(3-10)、计数传感器(3-6)及第二螺母有无检测传感器(3-7)构成；所述的自动退料气缸(3-8)与套筒(3-3)固定于连接，其活塞杆位于扇形转台(3-4)中心的正下方；所述退料连杆(3-9)的上端与圆柱活塞(3-10)浮动连接，下端与自动退料气缸(3-8)的活塞杆固定连接；所述圆柱活塞(3-10)滑动嵌设于扇形转台(3-4)的中心腔体内；所述的第二螺母有无检测传感器(3-7)位于扇形转台(3-4)的压装位侧面，并与工作台(5)固定连接；所述的计数传感器(3-6)位于扇形转台(3-4)的压装位下方，并固定于工作台(5)上。

2.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述夹爪手臂(1-6-4)是“V”型结构。

3.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述气液增力缸(2-1-1)的活塞杆的中心线与弹簧销(3-4-2)的中心线重合；所述预压气缸(2-2-1)的活塞杆的中心线与扇形转台(3-4)的中心线重合。

4.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述压力传感器(2-1-6)与第一压头(2-1-7)的上端面之间有1毫米的间距。

5.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述弹性压头(2-2-5)由连接轴(2-2-5-1)、推力轴承(2-2-5-2)、外固定套(2-2-5-3)和硬橡胶(2-2-5-4)构成；所述连接轴(2-2-5-1)的上端与第三导向杆连接板(2-2-4)固定连接，其下端与推力轴承(2-2-5-2)的内圈通过冷压配合，推力轴承(2-2-5-2)的外圈与外固定套(2-2-5-3)固定连接；所述的硬橡胶(2-2-5-4)与外固定套(2-2-5-3)的下端固定连接。

6.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述第四导向杆(2-3-2)与第二压头一体成型或者螺纹连接 ；该第二压头在工作位时，其中心线与弹簧销(3-4-2)的中心线重合。

7.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述的两组直线导轨(2-3-6)由对称固定于安装架(2-3-1)顶部的两边的两个滑块，以及分别固定于导轨连接板(2-3-7)左右两边下方的两根导轨构成。

8.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述弹销(3-4-2-1)的中上部与中部之间设有一个水平凸台，该水平凸台用以保证套在弹销(3-4-2-1)上的螺母处于水平状态。

9.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述下楔形块(3-5-2)的斜面与上楔形块(3-5-3)的斜面均做镀镍处理，以增大其表面硬度。

10.根据权利要求1所述的螺母自动压铆设备，其特征在于：所述导向挡板(3-5-7)的上部设有U型槽，所述上支撑载板(3-5-4)的端部设有与所述U型槽间隙配合的导向凸台。