CN113498365B - 用于组装工厂的铆接装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将铆钉(6)应用并且铆接到在装置的工作区域(96)中正被加工的物品(1a，1b)的部件(2，4)的铆接装置(1)，铆接装置(1)包括用于将铆钉插入到部件中的铆钉插入设备(30)以及用于铆接铆钉的铆接设备(40)。

Description

用于组装工厂的铆接装置

技术领域

本发明的目的是一种用于组装工厂的铆接装置，例如用于多部件物品，诸如铰链等。

背景技术

在物品的组装工厂的领域中，必要的是这些机器能够在短时间内产生大体积。实际上，只有在存在这些特征的情况下，系统成本才可以在短时间内分摊，并且投资可以是有益的。

因此，在用于此类工厂的机器的制造领域中，存在创造更快的生产线的趋势，有时能够一天生产数万个物品。然而，必要的是使废物最小化并且获得具有最佳功能性的物品。

这在多部件物品的组装的情况下更明显，其中这些部件旨在用于相对移动，如使用铰链的情况，例如用于窗户和门、家具、器具等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种满足分区需要的铆接装置。

通过根据权利要求1的铆接装置来实现这样的目的。从属权利要求描述了可替代的实施例。

附图说明

根据本发明的铆接装置的特征和优点将从以下说明中更清楚地显现，该以下说明是通过参照以下附图的指示性的且非限制性的示例做出的，在附图中：

-图1a示出了待铆接和待组装的多部件物品，诸如铰链等；该物品本身不构成本发明的物体；

-图1b示出了待铆接的物品，该物品本身不构成本发明的物体；

-图2a和图2b示出了根据实施例的铆接装置；

-图3示出了根据另一实施例的铆接装置；

-图4示出了前述附图的铆接装置的不同实施例中的仅铆接组和邻接组；

-图5至图8分别示出了图4的铆接组和邻接组在静止位置、对照位置、接近位置以及铆接位置中的前视图；

-图9示出了处于铆钉插入配置中的铆接装置的俯视平面图；

-图10至图12示出了处于铆钉插入配置中的装置的工作步骤；

-图13和图14示出了处于铆接配置中的装置的工作步骤；

-图15示出了处于凸轮在第一限制位置的配置中的装置的插入邻接组；

-图16示出了处于凸轮在第二限制位置的配置中的装置的插入邻接组；以及

-图17示出了处于凸轮在中间位置的配置中的装置的插入邻接组。

具体实施方式

参照图1a中的示例，附图标记1a总体上表示待组装的多部件物品，例如铰链，该待组装的多部件物品包括第一部件2、第二部件4以及铆钉6，第一部件2提供有具有第一孔轴线W1的第一通孔2a，第二部件4提供有具有第二孔轴线W2的第二通孔4a，铆钉6旨在插入对准的孔2a、4a中并且接合第一部件和第二部件，因此使它们铰接。

根据示范性实施例，铆钉6包括柄部6b、待铆接的(即待塑性变形的)头部6a，柄部6b沿着铆钉轴线K从头部突出，在柄部6b的自由端具有狭缝6c。

图1b示出了待铆接的物品1b的另一示例，待铆接的物品1b包括提供有通孔4a的部件4，部件4通过旨在插入孔4a中的铆钉6进行铆接。

参照图2和图3中的实施例，铆接装置10包括支撑框架12，支撑框架12包括底座14、第一竖直肩部16、第二竖直肩部18以及优选地至少一个横档20，底座14搁置在水平地平面T上，第一竖直肩部16和第二竖直肩部18由底座14支撑并且从该底座14竖直突出，至少一个横档20在上方连接所述竖直肩部面板16、18。

框架因此形成闭环结构，闭环结构由输送系统(诸如沿着前进方向X可移动的输送带92等)横穿。

此外，铆接装置10包括相互集成的铆钉插入设备30和铆接设备40。

换言之，铆钉插入设备30与铆接设备40共用某些的结构件并提供相互配合的功能。此外，优选地，它们均由底座14支撑。

铆接装置10包括纵向引导件50，纵向引导件50具有延伸部，该延伸部沿着纵向方向U、被定向成沿着前进方向X(例如，平行于前进方向X)、与底座或与两个肩部16、18中的一个肩部(例如，与第一竖直肩部16)集成地布置。

铆接装置10进一步包括移动支撑件52和(例如，气动的)第一移动器件，移动支撑件52与纵向引导件50可滑动地接合，第一移动器件被适配成使移动支撑件52在所述纵向引导件50上沿着纵向方向U移动。

插入设备30包括拾取组32，拾取组32被适配成伴随铆钉6插入到孔4a中，拾取组32布置在移动支撑件52上。

特别地，为此，拾取组32包括拾取杆34，拾取杆34具有延伸部并且沿着拾取方向Z1可平移。

铆接设备40替代地包括铆接头部42，铆接头部42适于使铆钉6的自由端塑性变形，铆接头部42也放置在移动支撑件52上，铆接头部42纵向侧接拾取组32。

铆接头部42沿着与前进方向X正交的铆接方向Z2是可平移的并且包括可旋转的铆接尖端44，铆接尖端44旨在与铆钉6的自由端相接触。

在图4-图8所展示的实施例中，为了沿着铆接方向Z2平移铆接头部42，铆接设备40提供有第一电动机410，例如无刷电机。

在实施例中，铆接头部42由支撑架412支撑，支撑架412通过螺杆螺母系统414平移地耦接到第一电动机410的驱动轴410’。

例如，铆接头部42由于一个或更多个托架415而移动，一个或更多个托架415可滑动地耦接在一个或更多个防旋转引导件416上并且与螺母螺杆成一体，以便将电机轴的旋转转换成支撑托架412的平移。

优选地，尖端44具有沿着尖端轴线Q的延伸部，尖端轴线Q与旋转轴线重合的、相对于头部42的铆接平移方向Z2倾斜。

根据实施例变体，尖端在端部处具有突出部，突出部优选地是圆形的、适于至少部分地插入铆钉狭缝中。

在一个实施例中，尖端44通过例如放置在第一电动机410上方的第二电动机442旋转地移动。

此外，铆接装置10包括辅横向引导件54和第二移动器件，辅横向引导件54具有沿着与前进方向X正交的横向方向J1的延伸部，辅横向引导件54放置在移动支撑件52上，并且拾取组32放置在辅助横向引导件54上，(诸如气动的等)第二移动器件适于沿着所述横向方向J1移动拾取组32，以用于拾取组32接近正被加工的物品1a、1b的移动。

铆接装置10还包括(诸如由第二竖直肩部18支撑的等)铆钉进给组60。

铆接装置10进一步包括主横向引导件56和第三移动器件，主横向引导件56具有沿着与前进方向X正交的横向方向J2的延伸部，铆钉进给组60可滑动地接合在主横向引导件56上；(诸如气动的等)第三移动器件适于移动铆钉进给组60以接近正被加工的物品1a、1b。

铆钉进给组60包括管状导管62和放置在管状导管62端部处的钳口组64；铆钉依次进给到管状导管62，并且它们被气动地单独地推入钳口组64中。

钳口组64包括一对弹性钳口66，这对弹性钳口66夹紧铆钉并且将铆钉布置成使得柄部6b沿着与前进方向X正交的插入方向Z3对齐。

铆接装置10适于从铆钉插入配置切换到铆接配置。在铆钉插入配置中(图9)，支撑件52处于第一纵向位置，使得拾取轴线Z1与插入轴线Z3对齐；在铆接配置中，支撑件52处于第二纵向位置，使得铆接轴线Z2与插入轴线Z3对齐。

此外，铆接装置10包括插入邻接组70，插入邻接组70与铆钉进给组60协作以用于将铆钉插入物品1b的孔4a中并且与铆接头部42协作以用于铆接所述铆钉。

插入邻接组70包括与插入方向Z3同轴并且沿着所述方向Z3可平移的主杆72。特别地，主杆72横穿钳口组64并且面向所述钳口组64与所述拾取组32之间的区域。

根据图15-图17，为了移动主杆72，插入邻接组70包括移动器件。

例如，所述移动器件包括汽缸活塞组。

根据优选实施例，所述移动器件是凸轮移动器件74。

优选地，所述凸轮移动器件74包括凸轮76和从动体78，从动体78具有接合元件80，接合元件80与凸轮76可滑动地接合并且与主杆72平移成一体。

此外，凸轮移动器件74包括用于移动凸轮76的(诸如气动的等)致动器件82。优选地，所述致动器件适于竖直地移动凸轮76。

例如，凸轮76在(诸如降低的等)第一限制位置与(诸如升高的等)第二限制位置之间可平移，该第一限制位置对应于主杆72的缩回限制位置(图15)，该第二限制位置对应于主杆72的前进限制位置(图16)。

此外，凸轮76在与插入方向Z3正交的方向上与固定肩部84(例如与竖直肩部18)邻接。

例如，所述插入邻接组70包括肩部84，凸轮与肩部84接触并且可竖直地滑动。

优选地，凸轮76包括凸轮体76a，在凸轮体76a上形成凹槽76b，接合元件80在凹槽76b中与主杆72一体地移动。

凹槽76b的形状确定主杆72的移动特征。

特别地，凹槽76b包括上限隔室76c、中间偏向伸展件76d和下限隔室76e，当凸轮处于第一限制位置时，接合元件80容纳在上限隔室76c中，当凸轮处于第二限制位置时，接合元件80容纳在下限隔室76e中。

下限隔室76e在插入方向Z3、在前部处由凸轮体76a的邻接壁88限定。

在优选实施例中，凹槽76b在下限隔室76e附近形成中间空间76f，中间空间76f被适配成当凸轮体76a处于中间位置(图17)时接纳接合元件80。

特别是，该中间隔室76f具有相对于下限隔室76e的下限隔室中心、沿着方向Z3略微后退的中间隔室中心。

例如，中间隔室76f至少由凹槽76b的后壁的凹形部分76f’限定。

以此方式，有可能使插入邻接组70适配于不同长度的铆钉6。

事实上，当接合元件80处于下限隔室76e中时，主杆72处于邻接短铆钉6’的最大前进位置(图16)。

另一方面，当接合元件80位于中间隔室76f中时，主杆72处于适于邻接长铆钉6”的前进中间位置(图17)。

为了将凸轮体76a锁定在以上限定的中间位置中，插入邻接组70包括凸轮止动器件83，操作凸轮止动器件83以便阻挡由致动器件82操作的凸轮76的平移移动。

例如，这样的凸轮止动器件83包括气缸活塞系统83a或电动机，气缸活塞系统83a或电动机适于在其从第一限制位置平移至第二限制位置时对凸轮76进行止动。

在铆接装置10的铆钉插入配置中，在插入设备30的初始配置中(图10)，拾取组32通过致动第二移动器件而侧接到正被加工的物品1b，第二移动器件执行所述拾取组32沿着辅横向引导件54的平移，并且拾取杆34处于初始缩回位置。

同时，铆钉进给组60通过致动第三移动器件而侧接到正被加工的物品1b，第三移动器件执行所述铆钉进给组60沿着主横向引导件56的平移，并且待组装的铆钉6由钳口组64拾取，使得柄部6b在插入方向Z3上对齐。

插入邻接组70后部的主杆72处于缩回限制位置，在缩回限制位置中，主杆72不与铆钉6接合。因此，凸轮76是第一限制位置(图15)。

在插入设备30的随后的拾取开始配置(图11)中，拾取杆34平移至前进限制位置，在前进限制位置中，拾取杆横穿物品1b所处的区域，具体地以便横穿孔4a并且在另一侧上接合铆钉6，具体地装配到其狭缝6c中。

在插入设备30的随后的拾取配置中(图12)，主杆72根据铆钉6的长度平移至前进限制位置或前进中间位置，并且拾取杆34同时朝向缩回限制位置缩回。

因此，铆钉6被主杆72推动，主杆72横穿钳口组64使钳口66变宽，从而允许铆钉6的头部6a通过，并且同时通过拾取杆34将伴随的通孔4a接合到狭缝6c中。

由于主杆72的平移，凸轮76被带到第二限制位置(图16)或中间位置(图17)。

优选地，铆接装置包括用于测量铆钉长度的器件，该器件适于提供对铆钉的长度的度量。

根据实施例，所述测量器件包括用于检测拾取杆行程的电子设备、用于检测主杆行程的电子设备以及与所述电子设备可操作地接合的加工设备。用于检测拾取杆行程的电子设备检测杆的前进行程和返回行程，同时用于检测主杆行程的电子设备检测主杆的前进行程。已知拾取杆34的初始缩回位置与主杆72的限制缩回位置之间的距离(其为配置参数)，铆钉长度可根据拾取杆的前进行程、拾取杆的返回行程和主杆的前进行程来计算。

随后，铆接装置10切换至铆接配置，在铆接配置中，支撑件52处于第二纵向位置，使得铆接轴线Z2与插入轴线Z3对齐。

在装置10的铆接配置中，在初始静止配置中(图5)，铆接头部42处于缩回限制位置中，在缩回限制位置中，铆接头部42与物品1b所在的区域间隔开，并且具体地与铆钉6的端部间隔开。

主杆72保持或者(如果之前被推回)被推至前进限制位置或前进中间位置，该前进限制位置或前进中间位置分别由在第二限制位置或中间位置中的凸轮76进行限定(图6)。

在随后的铆接操作配置(图7和图8)中，铆接头部42被控制成由第一电动机410平移到前进限制位置，在前进限制位置中，铆接头部42由于第二电动机442而旋转并且使铆钉6的端部塑性变形，由此执行铆接。

例如，铆接头部42在接近铆钉的自由端(图7)处执行第一快速接近行程，以便然后较慢地并且因此精确地抵靠这种端部(图8)。

在铆钉的端部的挤压过程中，铆钉6的头部6a邻接抵靠主杆72，因此主杆72充当邻接部。

具体地，由铆接头部42在铆钉6上施加的用于铆接的作用通过从动体78、凸轮体76a的邻接壁88以及优选地肩部84轴向地传递到主杆72并且因此传递到固定邻接部，诸如竖直肩部18等。

可替代地，移动器件的汽缸活塞组形成用于主杆的邻接部。

优选地，铆接装置包括用于测量铆钉硬度的器件，用于测量铆钉硬度的器件适于提供对铆钉的硬度的度量。

根据实施例，所述铆钉硬度测量适于表达为根据铆接时间(其中该铆接尖端具有相同的转数)的硬度度量或者表达为根据铆接头部吸收的电流的硬度度量。

根据另一实施例，所述铆钉硬度测量器件包括测压元件，其检测作用在铆钉上的压缩作用。

创新地，根据本发明的铆接装置克服了现有技术的缺点，因为它允许以高速并且用极好的准确度来执行铆钉插入和铆接操作。

具体地，使用(优选地是无刷的)电动机来平移铆接头部以允许获得非常低的循环时间，而不损害铆接装置的可靠性和操作的精度。事实上，电动机允许非常快的行程接近铆钉，并且随后允许较慢的行程到达铆钉。

电动机允许以更大的公差操作，这是由于有可能根据机器的机械部件的尺寸上和铆钉的长度上的公差以电子方式设置铆接头部行程。

此外，电动机的使用允许控制所吸收的电流并且因此更好地控制由尖端执行的铆接操作。

此外，有利的是，装置由于铆钉插入设备与铆接设备之间的集成而具有被限制的尺寸。

根据另一有利方面，装置例如由于框架的闭环结构或例如由于抵靠固定邻接部(诸如竖直肩部等)的铆接作用而特别牢固且可靠。

根据更进一步的有利方面，装置具有高生产率，因为设备的钳口或其他止动件是不常见的，例如由于在插入过程中铆钉被伴随着插入。

清楚的是，本领域技术人员可以对上述装置进行改变以便满足偶然需要，所有都落入所附权利要求书所限定的保护范围内。

Claims (13)

1.一种铆接装置（1），其用于将铆钉（6）应用并且铆接到在所述铆接装置的工作区域（96）中正被加工的物品（1a，1b）的部件（2，4），包括用于将所述铆钉插入所述部件中的铆钉插入设备（30）和用于铆接所述铆钉的铆接设备（40），其中：

- 所述铆钉插入设备（30）包括提供有拾取杆（34）的拾取组（32），所述拾取杆（34）具有延伸部并且能够沿着拾取方向（Z1）平移；

- 所述铆接设备（40）包括铆接头部（42）和铆接尖端（44），所述铆接头部（42）能够沿着平行于所述拾取方向（Z1）的铆接方向（Z2）在非活动缩回位置与前进铆接位置之间平移，所述铆接尖端（44）是可旋转的以使所述铆钉（6）的自由端塑性变形，

所述铆接装置还包括：

- 第一电动机（410），所述第一电动机（410）可操作以引起所述铆接头部（42）的平移；

- 第二电动机（442），所述第二电动机（442）可操作以引起所述铆接尖端（44）的旋转；

- 插入邻接组（70），所述插入邻接组（70）与所述拾取组（32）协作以用于将所述铆钉（6）插入到所述物品（1a，1b）的孔（4a）中，以及所述插入邻接组（70）与所述铆接头部（42）协作以用于铆接所述铆钉（6），其中，所述插入邻接组（70）包括主杆（72），所述主杆（72）与插入方向（Z3）同轴并且能够沿着所述插入方向（Z3）平移，所述插入方向（Z3）平行于所述铆接方向（Z2）和所述拾取方向（Z1）；其中，所述插入邻接组（70）包括用于移动所述主杆（72）的凸轮移动器件（74），所述凸轮移动器件（74）包括：

- 凸轮（76），所述凸轮（76）能够在第一限制位置与第二限制位置之间、穿过中间位置平移，所述第一限制位置对应于所述主杆（72）的缩回限制位置，所述第二限制位置对应于所述主杆（72）的前进限制位置，所述中间位置对应于所述主杆（72）的前进中间位置；

- 致动器件（82），所述致动器件（82）用于移动所述凸轮（76）；

其中，所述凸轮（76）包括凸轮体（76a），在所述凸轮体（76a）上形成凹槽（76b），接合元件（80）在所述凹槽中与所述主杆（72）一体地移动，所述凹槽（76b）限定：

- 上限隔室（76c），当所述凸轮处于所述第一限制位置中时，所述接合元件（80）被接纳在所述上限隔室（76c）中，

- 倾斜的中间区段（76d），

- 下限隔室（76e），其中，当所述凸轮处于所述第二限制位置时，所述接合元件（80）被接纳并且被接纳在所述下限隔室（76e）附近，

- 中间隔室（76f），当所述凸轮处于所述中间位置中时，所述中间隔室（76f）适于接纳所述接合元件（80），所述中间隔室（76f）具有中间隔室中心，所述中间隔室中心沿着所述插入方向（Z3）相对于所述下限隔室（76e）的下限隔室中心略微缩回。

2.根据权利要求1所述的铆接装置，还包括铆钉进给组（60），所述铆钉进给组（60）适于接合所述铆钉（6）并沿着所述插入方向（Z3）将所述铆钉进给组（60）与柄部（6b）定位，并且其中，所述拾取组（32）和所述铆接设备布置在所述工作区域（96）的一侧上，以及所述铆钉进给组（60）布置在所述工作区域（96）的另一侧上。

3.根据权利要求2所述的铆接装置，其中，所述铆钉插入设备（30）的所述拾取组（32）和所述铆接设备（40）沿着纵向方向（U）平移地相互集成并且沿着所述纵向方向（U）平移以将所述拾取方向（Z1）或所述铆接方向（Z2）交替地对齐至所述插入方向（Z3），所述纵向方向（U）与所述拾取方向（Z1）和所述铆接方向（Z2）正交。

4.根据权利要求3所述的铆接装置，包括移动支撑件（52），所述移动支撑件（52）能够沿着所述纵向方向（U）平移，所述铆钉插入设备（30）和所述铆接设备（40）布置在所述移动支撑件（52）上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的铆接装置，其中，所述尖端（44）具有沿着相对于所述铆接方向（Z2）倾斜的尖端轴线（Q）的主导延伸部。

6.根据权利要求1所述的铆接装置，其中，所述插入邻接组（70）包括凸轮止动器件（83），所述凸轮止动器件（83）可操作以用于将所述凸轮（76）阻挡在所述中间位置中。

7.根据权利要求6所述的铆接装置，其中，所述凸轮止动器件（83）包括汽缸活塞系统（83a）或电动机，所述汽缸活塞系统（83a）或电动机适于在所述凸轮（76）从所述第一限制位置至所述第二限制位置的平移中对所述凸轮（76）进行止动。

8.根据权利要求1所述的铆接装置，其中所述第一限制位置是降低的第一限制位置，所述第二限制位置是升高的第二限制位置。

9.根据权利要求1所述的铆接装置，其中，所述致动器件（82）是气动的致动器件（82）。

10.根据权利要求1所述的铆接装置，其中，所述铆接头部（42）由支撑托架（412）支撑，所述支撑托架（412）通过螺杆螺母系统（414）平移地耦接至所述第一电动机（410）的驱动轴（410’）。

11.一种铆接装置的工作方法，包括以下步骤：

- 借助于铆钉插入设备（30）的具有拾取方向（Z1）的拾取组（32）和具有插入方向（Z3）的插入邻接组（70）将铆钉（6）插入到正被加工的物品（1a，1b）的部件（2，4）中；

- 平移所述拾取组（32）并且将铆接设备（40）的具有铆接方向（Z2）的铆接头部（42）对齐至所述插入方向（Z3）；

- 将所述铆接头部（42）从停顿位置平移至前进铆接位置，

- 通过借助于第一电动机（410）沿着所述铆接方向（Z2）的平移所述铆接头部（42），来执行所述铆钉（6）的自由端的铆接，从而维持所述插入邻接组（70）的主杆（72）邻接所述铆钉（6）的与铆接端部相反的头部（6a）；

-所述插入邻接组（70）与所述拾取组（32）协作以用于将所述铆钉（6）插入到所述物品（1a，1b）的孔（4a）中，以及所述插入邻接组（70）与所述铆接头部（42）协作以用于铆接所述铆钉（6），其中，所述插入邻接组（70）包括主杆（72），所述主杆（72）与所述插入方向（Z3）同轴并且能够沿着所述插入方向（Z3）平移；其中，所述插入邻接组（70）包括用于移动所述主杆（72）的凸轮移动器件（74），所述凸轮移动器件（74）包括：

- 凸轮（76），所述凸轮（76）能够在第一限制位置与第二限制位置之间、穿过中间位置平移，所述第一限制位置对应于所述主杆（72）的缩回限制位置，所述第二限制位置对应于所述主杆（72）的前进限制位置，所述中间位置对应于所述主杆（72）的前进中间位置；

- 致动器件（82），所述致动器件（82）用于移动所述凸轮（76）；

其中，所述凸轮（76）包括凸轮体（76a），在所述凸轮体（76a）上形成凹槽（76b），接合元件（80）在所述凹槽中与所述主杆（72）一体地移动，所述凹槽（76b）限定：

- 上限隔室（76c），当所述凸轮处于所述第一限制位置中时，所述接合元件（80）被接纳在所述上限隔室（76c）中，

- 倾斜的中间区段（76d），

- 下限隔室（76e），其中，当所述凸轮处于所述第二限制位置时，所述接合元件（80）被接纳并且被接纳在所述下限隔室（76e）附近，

- 中间隔室（76f），当所述凸轮处于所述中间位置中时，所述中间隔室（76f）适于接纳所述接合元件（80），所述中间隔室（76f）具有中间隔室中心，所述中间隔室中心沿着所述插入方向（Z3）相对于所述下限隔室（76e）的下限隔室中心略微缩回。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一电动机（410）以使得所述铆接头部执行到所述铆钉的自由端的第一快速接近行程以及直到邻接抵靠所述铆钉的自由端的第二较慢行程的方式被控制。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述主杆（72）从非活动缩回位置平移地移动至所述铆钉的头部的至少两个前进邻接位置中的一个前进邻接位置，根据所述铆钉的长度，所述至少两个前进邻接位置与所述缩回位置具有不同的距离。