一种抽芯铆钉组装机

技术领域

本发明应用于抽芯铆钉生产领域，涉及抽芯铆钉的钉芯和管帽的组装，具体是一种钉芯和管帽组装的高效组装机。

背景技术

抽芯铆钉是一类单面铆接用的铆钉，使用专用工具拉铆枪(手动、电动、气动)进行铆接。抽芯铆钉产品如附图1所示，包括钉芯1和管帽2，管帽2的标准直径d段插入铆接孔中，用拉铆枪把钉芯1向左抽动，钉芯的弧形顶帽迫使管帽产生塑性变形，形成铆接，随后钉芯断裂，完成铆接。为增加铆接使用寿命，管帽宜选用耐腐蚀性材质，如304不锈钢或铝质合金。钉芯提供管帽变形拉力，宜采用强度大于304不锈钢和铝质合金的低碳普钢，如08A或10A等。

抽芯铆钉钉芯和管帽的组装早先采用手动组装，因人工成本上升，后出现了组装机。抽芯铆钉组装机多采用卧式，公告号CN210306582U公开了一种改进的抽芯铆钉装配机，该装配机钉芯和管帽横向装配，本专利在原有抽芯铆钉装配机的基础上增设一个装配到位机构机构，利用弹簧使得钉芯装配到位。公告号CN214418127U公开了一种改进的抽芯铆钉装配机，同样是卧式装配，旋转轮上开设有多个滑槽，滑槽内滑动连接有顶杆，滴油盒固定连通滴油管，滴油管的开口朝向旋转轮顶部的顶杆处，具有便于在顶杆与旋转轮的接触面进行润滑，使顶杆滑动顺畅的效果。卧式组装机可以实现抽芯铆钉的连续生产组装，只是从转筒的顶部两侧上料，从转筒的底部出料，转筒只利用了一半进行管帽和钉芯的组装，另一半空载转回，生产效率没有得到充分发挥。

公告号CN110695651B公开了抽芯铆钉自动装配机，机架前面两侧分别设置两个平行的竖直动力装置，两个竖直动力装置上分别水平固定有两个旋转电机，两个旋转电机上都连接振动器，装配板的两侧分别固定在两个振动器上，所述装配板的上设置有多个装配钉体和钉芯的限位孔。防脱装置固定在机架的后侧架板上，且包括固定装配板上钉体的防脱板，所述限位装置和压合板都设置在机架顶部且可以上下移动，所述机架的底部装配板中心下方设置有压合台。将钉体和钉芯对位装入压合，可以同时批量将铆钉分离的钉体和钉芯装配好。该装配机抽芯铆钉钉芯和管帽的组装是自动的，但钉芯和管帽的上料无法与振动送料机配合，只能周期作业，也限制了其生产效率。

公告号CN211683571U公开了一种转盘式铆钉与胶套装配装置，该装置包括第一转盘、第二转盘和顶升滑道，第一转盘转动安装于支架上，沿周向设有多个供防水胶套放置的胶套位；第二转盘转动安装于支架上且与第一转盘保持同步，多个浮升组件周向设置在第二转盘上，每个浮升组件具有供抽芯铆钉放置的铆钉位，铆钉位与胶套位一一对应；顶升滑道固定安装于支架上且位于浮升组件的下方，浮升组件与顶升滑道滑动连接并可相对第二转盘升降；其中，当浮升组件随第二转盘转动至顶升滑道的顶端时，抽芯铆钉穿插至防水胶套内。本装置自动化程度高，能够短时间内对批量的抽芯铆钉和防水胶套完成装配动作，极大地提高了抽芯铆钉与防水胶套的装配效率。 本转盘装置转盘为水平，利用顶升滑道的上下组装铆钉与胶套。对于小尺寸的抽芯铆钉而言，转盘的直径较小，通常在Φ400mm左右，顶升滑道的高度有限，宜在10mm左右，否则升降斜度较大，浮升组件的上升下降会产生较大的惯性冲击力，影响装置的安全运行。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种抽芯铆钉组装机，与钉芯和管帽的振动送料机配合，在该组装机旋转的同时，垂直组装，一转组装两次，一次组装多件，提高生产效率。

本发明所采用的技术方案是：抽芯铆钉组装机包括固定部分和水平转动的转动部分，固定部分和转动部分通过滚珠和转动密封装置转动连接。所述固定部分包括固定盘、下环模、上环模、支撑管、上部支架等。固定盘中心固定连接支撑管，支撑管上部固定连接上部支架，上部支架的下端固定连接上环模。下环模固定在固定盘上，与上环模相应。上环模的下表面和下环模的上表面均为轨道面，两个模轨道面一致。所述转动部分包括转盘、换向气阀、组装装置、上板、转筒等。所述换向气阀在上下两个轨道面的约束下转动；所述滚珠位于固定盘和转盘的弧形凹槽内；所述转动密封装置转动连接固定部分的固定盘和支撑管、以及转动部分的换向气阀。所述转盘为环形，其上表面固定转筒，转筒外表面上部固定上板，在所述转盘、转筒和上板构成的环槽状空间内，安装组装装置。

进一步，所述上部支架上，安放罩盖，罩盖起到安全保护作用。所述罩盖的对称两侧加工有开口，所述开口位于组装装置的上料和下料工位，便于管帽和钉芯的上料、以及抽芯铆钉的下料。

进一步，所述组装装置均布转盘的圆周，包括扇形板、立板、小轮、支座、转杆、支撑板等。扇形板的下表面固定连接气缸缸杆、上表面的圆周边缘加工下凹槽，该下凹槽与管帽的铆接头相应，用于定位管帽。立板固定安装在扇形板的内侧，该立板的顶部为圆弧面，内侧面为斜面，所述圆弧面和斜面与小轮配合。小轮转动连接在转杆中部；转杆的内端与支座铰接，所述支座固定安装在转筒上。在转杆的外端加工钉芯定位用凹槽，该转杆外端的上表面固定安装下磁铁。在上板外圆周的下表面加工有上凹槽，上凹槽内固定安装上磁铁，该上凹槽与钉芯顶帽形状尺寸相应，与上磁铁一起定位钉芯顶帽。在所述上凹槽的下表面安装支撑板，支撑板上加工有与钉芯直段外弧相应的凹槽。当磁吸不足以固定钉芯时，可采用支撑板悬吊钉芯。

进一步，所述转动密封装置包括气腔环板、环槽、转动圆筒段、环顶板、固定圆筒段等。所述环顶板安装在气腔环板顶部，与固定盘、支撑管和气腔环板一起构成密封气腔，该密封气腔通过气孔与支撑管连通。所述气腔环板连通换向气阀的进气管；在气腔环板底部与固定盘上表面保留缝隙，在该气腔环板外侧的固定盘上，固定连接固定圆筒段。所述环顶板与支撑管外表面保留缝隙，在该缝隙下方，设计有环槽和转动圆筒段，所述环槽固定在支撑管的外表面，所述转动圆筒段固定在环顶板的下表面，该转动圆筒段插入环槽内。所述环槽通过油管连接油箱内的微油泵，所述微油泵提供的润滑油通过环顶板与支撑管之间的缝隙、以及气腔环板底部的缝隙渗漏形成油封；所述环顶板和上环模内表面保留间隙。上述缝隙可以用密封圈密封，密封圈转动摩擦形成缝隙。

进一步，所述换向气阀包括阀体、下出气管、上出气管、阀板、上进气管、下进气管等。所述阀体与转盘固定连接；所述阀板为垂直平板，安装在阀体中部，与阀体滑动密封，在阀板上加工有上进气口、出气口、下进气口。所述下出气管、上出气管位于阀板的一侧，与气缸连通。所述上进气管、下进气管位于阀板的另一侧，与转动密封装置连通。所述阀板在上下轨道面的约束下上下移动，为减小阀板的摩擦力，该阀板的顶底两端安装上滚轮和下滚轮。阀板的上下移动，可改变气体流向，从而控制气缸的伸缩运动。

进一步，所述油箱位于固定盘的下方。所述转盘的转动驱动装置设计在油箱与气缸之间。

本发明的有益效果是：1）抽芯铆钉组装效率大大提高。管帽和钉芯的组装行程由水平组装改为垂直组装，每个组装装置旋转一周组装两件产品，组装装置一次可组装2-3个产品，再次提高组装生产效率。 2）用换向气阀阀板上下移动的小行程控制气缸伸缩的大行程。用换向气阀的阀板控制压缩空气的流向，从而控制气缸的上下伸缩。3）利用转动密封装置，采用润滑油油封，实现组装机上下环模固定，中间换向气阀转动。4）强化润滑。润滑油在提供油封的同时，为组装机内部所有的转动部件提供润滑油，不需要专门的润滑保养，可保证设备长效运行。5）利用钉芯和管帽对磁性的不同反应，采用不同的上料和定位方式，保证快速上料和定位准确。

附图说明

图1为抽芯铆钉产品图；

图2为实施例1的主视结构示意图，也是图2的B-B剖面结构示意图；

图3为图2的A-A 剖面结构示意图；

图4为组装装置动作过程示意图；

图5为图4的D-D截面示意图；

图6为图4的C-C截面示意图；

图7和图8分别为换向气阀不同工作状态示意图；

图9为图1的局部示意图、也是转动密封装置结构示意图；

图10为实施例2的主视结构示意图；

图11为图10的俯视示意图；

其中：1-钉芯、2-管帽、3-转盘、4-气缸、5-滚珠、6-换向气阀、7-固定盘、8-微油泵、9-空压气进口、10-转动密封装置、11-下环模、12-组装装置、13-上板、14-转筒、15-上环模、16-支撑管、17-上部支架、18-罩盖、19-开口；

61-阀体、62-下出气管、63-上出气管、64-阀板、65-上进气口、66-上进气管、67-出气口、68-下进气管、69-下进气口；

101-气腔环板、102-气孔、103-环槽、104-转动圆筒段、105-密封圈、106-环顶板、107-上滚轮、108-油箱、109-下滚轮、110-固定圆筒段；

121-扇形板、122-立板、123-小轮、124-下磁铁、125-支座、126-转杆、127-支撑板、128-上磁铁。

具体实施方式

为纯净图面，附图中的加强筋板和加强支杆等附件没有显示，附图1中只显示了两个对称的组装装置，其余组装装置没有显示。下述内外相对于旋转中心校的距离而言，距离中心相对近为内，距离中心相对远为外。

本组装机设计原理：1）组装装置水平转动，与钉芯和管帽的上料振动送料机配合，实现自动上料。半周完成一次组装，转盘旋转一周可完成两次组装，生产效率提高一倍。2）组装装置相对上下移动，实现钉芯和管帽的上下组装。3）利用定位设计专门定位，保障顺利组装。

实施例1

本发明组装机结构见附图2和附图3所示，包括固定部分（附图2中45°剖面线部分）和转动部分（附图2中135°剖面线部分）。所述固定部分包括固定盘7、下环模11、上环模15、支撑管16、上部支架17。固定盘7由固定支架支撑（附图中没有显示），固定盘7中心位置固定连接支撑管16，支撑管16的上部固定连接上部支架17，上部支架17的下端固定连接上环模15。下环模11固定在固定盘7上，位置与上环模15相应。上环模15的下表面和下环模11的上表面为轨道面，上下环模轨道面一致。换向气阀6的阀板64位于上下环模轨道面之间，在上下环模轨道面的约束下上下移动。在固定盘7的下方，固定油箱108，油箱108收集自固定盘7下落的润滑油。

所述转动部分通过滚珠5、转动密封装置10与固定部分转动连接，该转动部分包括转盘3、换向气阀6、组装装置12、上板13、转筒14等。其中转盘3、上板13和转筒14构成转动主体部件，换向气阀6、组装装置12固定安装在转动主体部件上。滚珠5位于转盘3和固定盘7之间，在转盘3下表面和固定盘7上表面的弧形凹槽内滚动。转盘3为环形，上表面固定转筒14，转筒14外表面上部固定上板13。在转盘3、转筒14和上板13构成的环槽状空间内安装组装装置12，所述组装装置12均布在转盘3的圆周。本实施例组装装置共计30件，每三个为一组，如附图3所示。组装装置12包括扇形板121、立板122、小轮123、支座125、转杆126、支撑板127等，如附图4所示。三个组装装置安装在一个扇形板121上，扇形板121为中心对称的十片。扇形板121的下表面与气缸4缸杆固定连接，气缸缸杆的上下移动带动扇形板121上下移动。每个扇形板121上表面的圆周边缘均匀加工三个下凹槽，下凹槽与管帽的铆接头相应，并利用该下凹槽与铆接头的配合对管帽定位。如附图3中的放大图所示，管帽自管帽送料槽下滑进入该下凹槽内，在扇形板121转动过程中，送料槽的弧形板将管帽推入该下凹槽内。立板122固定安装在扇形板的内侧，顶部为圆弧面，内侧面为斜面，该圆弧面和斜面与小轮123配合，小轮123安装在转杆126中部，与转杆126转动连接，转杆126的内端与支座125铰接，可绕支座125上的连接轴转动，支座125固定安装在转筒14上。转杆126的外端上表面固定安装下磁铁124，下磁铁124可磁吸钉芯下部，利用转杆外端的凹槽定位钉芯，如附图5所示，凹槽尺寸与钉芯直段外弧相应，保证钉芯垂直度。上板13外圆周的下表面加工有上凹槽，如附图6所示，上凹槽内固定安装上磁铁128，上凹槽的下表面安装支撑板127。所述上凹槽与钉芯的顶帽形状尺寸相应，上磁铁128磁吸顶帽并定位，与下磁铁124一起保证钉芯的垂直度。支撑板127上加工有与钉芯直段外弧相应的凹槽，当上下磁铁不足以固定钉芯时，可利用支撑板127悬吊钉芯，利用上凹槽和上磁铁128、转杆外端的凹槽定位钉芯。磁铁的另外一个作用是可以将钉芯快速磁吸进组装装置，而不使用类似管帽送料槽的弧形板。

抽芯铆钉组装如附图4所示，立板122位于图示E位置时，接收自送料槽输送的钉芯和管帽，转盘旋转，气缸4接收来自换向气阀6的压缩空气顶升，当立板到达图示F位置时，立板的弧面与小轮123接触，此时，管帽已经套入钉芯的下端。气缸继续顶升，转杆126绕支座125上的铰轴上旋，到达图示G位置，小轮与斜面接触，下磁铁124及转杆外端的凹槽脱离钉芯直段，此时，钉芯由上端的上凹槽和下端的管帽定位，继续保持垂直状态。当气缸顶升达到图示H位置时，完成管帽和钉芯的组装。随后气缸的缸杆在换向气阀6的控制下下移收缩，转杆126由自重下旋回位，最后转杆126回落到支座125的筋板上，由该筋板固定转杆126水平定位。扇形板121回落准备接收下一批三个管帽，组装完成的抽芯铆钉由下料杆剥离上凹槽，准备接收下一个钉芯。管帽和钉芯间隙配合，但由于存在制造误差或不直度，两者之间的摩擦力可克服管帽重力。如果管帽顶升时，与钉芯之间的摩擦力大于钉芯的磁吸力，钉芯上升，由上凹槽的顶面限位，继续组装。

换向气阀6的工作原理如附图7和附图8所示，附图中的箭头为压缩空气流动方向，换向气阀包括阀体61、下出气管62、上出气管63、阀板64、上进气口65、上进气管66、出气口67、下进气管68、下进气口69。阀板64为垂直平板，与阀体61滑动密封，在该阀板上加工有上进气口65、出气口67、下进气口69。阀板两侧的阀体上分别设计下出气管62和上出气管63，以及上进气管66和下进气管68。当阀板64上升时，如附图7所示，压缩空气由下进气管68进入阀体，经下进气口69，从下出气管62流出阀体，送入气缸，气缸活塞带动缸杆上升，气缸中的压缩空气由上出气管63进入阀体，经出气口67流出，完成气缸的上升动作。当阀板64下降时，如附图8所示，压缩空气由上进气管66进入阀体，经上进气口65，从上出气管63流出阀体，送入气缸，气缸活塞带动缸杆下降，气缸中的压缩空气由下出气管62进入阀体，经出气口67流出，完成气缸的下降动作。换向气阀的进气管与转动密封装置10固定连接，阀体与转盘3固定连接，出气管63与气缸固定连接。当换向气阀旋转时，阀体保持水平，而阀板在上下环模的轨道面约束下上下移动。通过换向气阀阀板的短行程动作，由压缩空气流向的变化，控制气缸缸杆的长行程动作，这样可以大大降低上下环模轨道面的斜度，有利于设备的平稳运行。为减小阀板与上下环模轨道面之间的摩擦力，在阀板的顶底两端安装上滚轮107和下滚轮109，将滑动摩擦改为摩擦力较小的滚动摩擦。

转动密封装置10的结构如附图9所示，包括气腔环板101、环槽103、转动圆筒段104、环顶板106、固定圆筒段110等。气腔环板101固定连接所有换向气阀6的进气管，当转盘转动时，由换向气阀带动气腔环板101旋转。环顶板106安装在气腔环板101的顶部， 固定盘7、支撑管16、环顶板106和气腔环板101构成密封气腔，该密封气腔通过气孔102与支撑管16连通，支撑管16底部设置有空压气进口9。压缩空气通过空压气进口9进入支撑管16，由气孔102进入密封气腔，经密封气腔固定连接的进气管进入换向气阀，经换向气阀进入气缸，由换向气阀控制气缸的动作。气腔环板101的底部，通过密封圈105与固定盘7密封，在气腔环板101的外侧，固定连接固定圆筒段110。环顶板106与支撑管16外表面采用密封圈105密封，与上环模15内壁保留间隙，避免环顶板106旋转时与上环模15磕碰。在密封气腔内、环顶板106与支撑管16的密封圈105的下方，设计有环槽103和转动圆筒段104，环槽103固定在支撑管16的外表面，转动圆筒段104固定在环顶板106的下表面，随气腔环板101一起转动，转动圆筒段104插入环槽103内。该环槽103通过支撑管16内安装的油管连接微油泵8，微油泵8固定在油箱108内，可提供一定压力、小油量的润滑油。当组装机转动工作时，微油泵8经油管向环槽103内提供润滑油，环槽内的润滑油采用液体密封的方式密封气腔内的压缩空气。环顶板106与支撑管16之间的密封圈105由于滑动摩擦磨损形成缝隙，其密封效果必然逐渐变差，这样，润滑油可以自密封圈105与支撑管16外表面之间的缝隙渗漏，渗漏出的润滑油在旋转离心力的作用下自环顶板106上表面外流，然后由环顶板106与上环模15之间的间隙下落到上滚轮107上，起到润滑上滚轮107的目的。上滚轮107上的润滑油继续下落，可润滑换向气阀的阀板64的上下滑动，减小阀板与阀体之间的摩擦。多余的润滑油或在离心力的作用下流到转筒14内壁，经转盘3上表面流到固定盘7上。环槽内的润滑油除少部分通过密封圈渗漏外，大部分通过环槽外溢，流入气腔底部，气腔底部的密封圈105同样由于滑动摩擦磨损形成缝隙，密封效果变差，润滑油在压缩空气的压力作用下，将气腔内的润滑油自密封圈105与固定盘7的上表面之间的缝隙中压出，这样，在气腔底部，也形成了液体密封，只有气压下润滑油的渗漏，没有气体外漏。渗漏的润滑油溢出固定圆筒段110，在固定盘的外表面外流，当润滑油溢出下环模11时，润滑油润滑下滚轮109，溢出的润滑油在固定盘7上表面继续外流，润滑滚珠5，多余的润滑油流入固定盘下部的油箱108，从而形成润滑油的工作循环。同时，气腔内的压缩空气将气腔内下落的润滑油带入阀体，形成油气混合物，经换向气阀进入气缸，润滑气缸活塞，部分油气混合物经换向气阀的出气口67排出，润滑油经阀体、下滚轮流到固定盘的上表面，与溢流出固定圆筒段110的润滑油混合。如果用盖板将转筒14顶部覆盖，这样，整个润滑油系统在一个相对密闭的环境下运行，只有油箱侧板的上沿与转盘下表面存在间距，润滑油不会受到空气的灰尘污染，设备外观没有油污。通过润滑油的循环，一可使得气腔完全密封，二可使得设备的运转部件不用额外的润滑保养。

需要说明的是：1）密封圈不漏气的情况下，不宜启动微油泵，因为润滑油无法回流到油箱。也可以不使用密封圈，直接加工配合缝隙。使用密封圈的主要目的是利用滑动摩擦，在密封圈位置自然形成微小缝隙，通过缝隙控制只有润滑油流出，而没有气体外漏；2）气腔内润滑油液面高度不得超过换向气阀最低进气管，避免润滑油进入换向气阀或气缸，造成气路不畅。

转盘的转动驱动装置设计在油箱与气缸之间，可以是摩擦轮驱动、或链轮驱动转盘旋转，该部分属于现有技术的应用，附图中没有显示。转盘转速的快慢与管帽和钉芯的组装动作无关，只是决定组装效率。转盘是否转动，阀板和气缸的缸杆是否上下移动才决定组装动作。所以转盘转速的变动不影响管帽和钉芯的组装，采用何种驱动装置不是本申请的主要内容。

实施例2

在实施例1中，转筒14顶部覆盖盖板，则组装机工作时，四周和顶部均处于旋转状态，不利于安全生产，为此，本实施例在组装机的上部支架17上，安放罩盖18，如附图10和附图11所示。罩盖18覆盖组装机的转动部分，可避免落物和无意触碰转动部分产生的安全隐患。在罩盖18对称两侧，加工有开口19，该开口19位于上料和下料工位，方便管帽和钉芯的上料，以及组装后抽芯铆钉的下料。

罩盖18可替代转筒顶部的盖板，工作时，润滑油系统仍然处于相对密闭环境。慢速调试组主机时，取下罩盖，可检查组装机内部运行状态。

扇形板121上安装的组装装置不限于三个为一组，也可以两个组装装置为一组，也可以安装单独的组装装置，需要根据前道工序的生产节奏而定。

本组装机与现有的卧式组装机相比，具有以下优点：

1）抽芯铆钉组装效率大大提高。管帽和钉芯的组装行程由垂直转动水平组装改为水平转动垂直组装，每个组装装置旋转一周完成两次组装，组装装置一次可组装2-3个产品，大大提高了组装生产效率。

2）利用钉芯和管帽对磁性的不同反应，采用不同的上料和定位方式，保证快速上料和定位准确。304不锈钢、或铝质合金管帽对磁铁没有反应，采用送料槽的弧形板协助上料，用扇形板上的下凹槽定位。低碳普钢钉芯遇到磁铁时可以吸附在磁铁上，利用磁吸钉芯上料，采用上凹槽和上磁铁、及转杆外端的凹槽定位钉芯，保证长钉芯的垂直定位及相对固定。

3）用小行程控制大行程。抽芯铆钉安装后，如附图1所示，标准规定钉芯的外露长度25mm或27mm，管帽标准直径段长度6-25mm，也就是管帽插入钉芯组装时，管帽的行程不小于35-55mm，组装行程距离较长。而阀板的上下行程可以控制在10mm以内。用气缸长行程的伸缩进行钉芯和管帽的组装，用换向气阀的阀板短距离行程控制压缩空气的流向，从而控制气缸的上下伸缩。

4）实现组装机上下环模固定连接，中间换向气阀转动送气。换向气阀阀板的上下移动依靠上下环模的轨道面控制，阀板在上下环模空间内转动，所以上下环模必须固定，以便于中间阀板在转动的同时上下移动。若中部采用中轴转动送气管，可以为转动的气缸密封送气，但上下环模需分开固定，上环模需要在组装机外侧设置固定支架，增加设计、制造和装配难度。若上部和下部非转动部分通过固定的中轴固定连接为一体，则需要良好的转动密封为转动的气缸输送稳定的气压。

5）采用润滑油转动液封，保证气缸稳压送气。利用连通器原理，采用润滑油转动液封，保证压缩空气不外漏，实现良好的转动密封，达到上下固定部件连接、为转动气缸输送压缩空气的目的。

6）强化润滑。在接近密闭空间内，采用润滑油系统，在保障压缩空气良好转动密封的同时，为组装机内部所有的转动部件提供润滑油，不需要专门的润滑保养，可保证设备长效运行。

7）利用缝隙渗漏控制润滑油的流量，保持油压和压缩空气的压力，保证密封性能。

8）润滑油系统处于相对密闭环境，润滑油不影响设备外观，没有油雾的环境污染。