专利名称：轮毂单元径向数控旋铆设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轮毂单元合套后法兰盘径向装配巻边工序的旋铆设备，属于旋铆设备 技术领域。
背景技术：
旋铆设备(旋铆机)也称为铆接机、铆压机、铆合机和铆钉机，广泛适用于电子电器、仪 器仪表、钟表元件、汽摩配件、纺织器材、机械、建筑、照相器材、五金工具、医疗器材、生 活用品、文体用品等行业生产中的各种铆接。轮毂单元合套后法兰盘的径向装配巻边工序也需 要旋铆设备进行径向旋铆。
旋铆设备的结构主要由电机、主轴、铆接头和铆接头下压机构组成，主轴的下部连接有与 其轴线有一定偏心的球面铆座，铆接头安装在球面铆座中，铆接头与主轴呈一定偏心，同时倾 斜一定角度，对铆接部件滚碾或摆碾。铆接头一方面在主轴的带动下绕主轴轴线转， 一方面在 气动或液压作用下向下施加压力。目前，无论哪种型式的旋铆设备都是采用气动或液压作为动 力，结构复杂。
公开号为CN2530751的中国专利公开了一种《径向铆接机》，由主机、液压系统、电器控 制系统构成。主机由电机、安在活塞油缸内的主轴、主轴下座、偏心齿轮轴、内齿圈、球面体、 球面铆座、铆头等构成。油缸与主机架为整体结构。使用时，液压系统将压力油输入油缸，活 塞将旋转的主轴带动向下施压，铆头按梅花形轨迹内摆线运动，以较小的轴向力，使铆头和铆 钉之间很小的接触区域内的铆接达到屈服点，使被铆材料沿径向流动。
上述专利仍然采用液压系统作为动力，除了存在结构复杂、维修不便等问题外，对向下的 旋铆压力、旋铆深度和旋转力矩等参数也不能准确控制，也没有安全保护设施。现有旋铆设备 难以保证轮毂单元合套后法兰盘径向装配巻边工序的铆接质量。
发明内容
本发明针对现有旋铆设备存在的不足，提供一种结构简单、参数控制准确、安全可靠、能 够保证轮毂单元径向铆接质量的轮毂单元径向数控旋铆设备。 本发明的轮毂单元径向数控旋铆设备采用以下技术方案-
该轮毂单元径向数控旋铆设备包括主体机架、旋铆头和电动推缸，主体机架上设有台板， 电动推缸安装在台板下方，电动推缸的推杆上端连接有活动板，电动推缸内安装有压力传感器 和位移传感器，活动板上安装有工装正位装置和工装自动识别装置，旋铆头安装在台板的上方， 主体机架上在旋铆头的一侧安装有扭矩传感器，扭矩传感器的上端与一伺服电机连接，下端与 一连接轴连接，连接轴上安装有小皮带轮，小皮带轮上安装有原点检测片；旋铆头的下端安装 有连接盘，连接盘内安装有轴套，轴套上安装有大皮带轮，大皮带轮与小皮带轮之间连接有皮 带，轴套的下端安装有连接销，主体机架上还安装有用于锁定伺服电机旋转轴的原点锁定气缸 和定位销。
活动板的底部设有导向装置。
工装正位装置由正位气缸和正位板，正位气缸的活塞杆上安装有连接块，正位板安装在连 接块上，正位板的前端设有V型槽。
工装自动识别装置由安装在工装上的工装检测块和工装检测开关座组成，工装检测块上设 有识别凹凸面，工装检测开关座上安装有四个接近开关。
主体机架的操作窗口处设置有安全防护装置，该装置采用安全光栅。
主体机架上用于放置工件的位置处装有工件有无识别装置，该装置采用反射式光电开关。 主体机架的左侧下方设有废品槽，废品槽的出口加锁。
本发明采用自下而上的旋铆方式，旋铆头安装在工装上方，旋铆压力和位移由下方产生， 采用电动推缸作为旋铆压力和位移的动力源，结构简单，旋铆压力和位移通过传感器可控，实 现了精确控制旋铆压力和位移，保证了旋铆质量。
图l是本发明的结构示意图。
图2是图1中沿A一A线的剖视图。
图3是本发明中工装自动识别装置的结构示意图。
图4是图1的左视图。
其中1、减震垫铁，2、电动推缸，3、导向轴，4、无油衬套，5、导向套，6、活动板， 7、电缸接盘，8、压板，9、工装，10、上工装板，11、旋铆头，12、正位气缸，13、连接块， 14、正位板，15、工装检测开关座，16、工装检测块，17、托架，18、托链，19、托架，20、 工件，21、小皮带轮，22、原点检测片，23、轴承座，24、连接轴，25、定位销，26、定位销 套，27、联轴器，28、扭矩传感器，29、联轴器，30、电机安装座，31、伺服电机，32、气缸， 33、扭矩传感器安装板，34、限位块，35、限位块，36、连接盘，37、轴套，38、螺栓，39、 弹簧，40、大皮带轮，41、连接销，42、主体机架，43、 PLC控制柜，44、台板，45、铆接杆， 46、安全光栅，47、接近开关。
具体实施例方式
本发明的径向旋铆设备是用于轮毂单元合套后法兰盘巻边的专用设备。如图l所示，本发 明的整体结构采用框架式结构。设备的主体机架42由工业型材构建，主体机架42的中部位置 设有台板44，用来承载工装和工艺装备。主体机架42的侧面安装有PLC控制柜43，后部设有 主电控箱，电控箱内装备自动空调器。主体机架的底部安装有减震垫铁l，以减轻设备与环境 之间的相互影响。在主体机架42四周的空余部分采用可拆卸的护板封堵。
设备的主要工作部位由安装在主体机架42上的台板44承载。台板44的下部安装有电动 推缸2，电动推缸2的推杆上端通过电缸接盘7与活动板6连接，活动板6的底部两侧设有两 根导向轴3，导向轴3安装在台板44上的导向套5内，导向套5内设有无油衬套4。电动推缸 2的内部安装有压力传感器和位移传感器，电动推缸为一标准产品，其控制系统可直接采出压 力、位移曲线，并在计算机上显示。活动板6的上面用于安装工装9，工装9通过压板8压紧。 加工时，工件20定位压紧在工装9上。台板44的上方通过支柱安装有上工装板10，上工装 板10上安装有旋铆头11。旋铆头ll采用现有通用结构(参见图4)，主要由电机、主轴和铆 接杆45组成，电机通过联轴器与主轴连接，主轴的下部连接有偏心盘，偏心盘与一球面铆座 连接，球面铆座与旋铆头11的壳体之间设有弹簧，铆接杆45安装在球面铆座中，随球面铆座 偏转摆动，对铆接部件滚碾。
如图2所示，在活动板6上安装有工装正位装置，该工装正位装置由带导杆的正位气缸
12和正位板14组成，正位气缸12的活塞杆上安装有连接块13，正位板14安装在连接块13 上，其前端带有V型槽。工装9放置在台板44上后，正位气缸12带动正位板14向前移动， 正位气缸12前端的V型槽自动对工装9的外圆面找正。
不同品种的产品装配需要更换相应的工装，为了保证在更换产品品种时防止工装安装错 误，本发明设置有数字式的工装自动识别装置。该工装自动识别装置由安装在工装9上的工装 检测块16、安装在活动板6上的工装检测开关座15组成(参见图2)，工装检测块16上设有 识别凹凸面，工装检测开关座15上安装有四个接近开关47,如图3所示。不同的产品工装赋 予不同的编号，编号通过在工装上设置凹凸面识别。四个接近丌关通过对工装检测块16上的 识别凹凸进行检测，可直接形成一组四位的二进制数，四位二进制数可形成16个组合，采用 这种方式(去掉000组合)，可以自动区别15种工装。当工装9安装在设备上时，自控系统通 过该自动识别装置自动识别工装编号，同时调用相应的产品工作程序。如果在同一工位有一套 以上工装时，自控系统还可以监测各个工装是否为同一编号，如果不是同一编号，设备不能启 动，这样可避免工装更换时出现差错。
工装自动识别装置的检测接近开关的电线安装在托链i8内，托链18的一端固定在托架 17上，另一端固定在托架i9上，托架17安装在台板44上，托架19安装在活动板6上。
上工装板10的一侧通过扭矩传感器安装板33安装有扭矩传感器28，扭矩传感器安装板 33可通过限位块34和限位块35调节与旋铆头11的距离，限位块34固定在扭矩传感器安装 板33上，其上设有调节螺栓，限位块35固定在上工装板10上。扭矩传感器28的上端通过联 轴器29与伺服电机31连接，伺服电机31安装在电机安装座30上，电机安装座30固定在扭 矩传感器安装板33上。扭矩传感器28的下端通过联轴器27与连接轴24连接，连接轴24安 装在轴承座23中的轴承中，轴承座23固定在扭矩传感器安装板33上。连接轴24上安装有小 皮带轮21，小皮带轮21上安装有原点检测片22。扭矩传感器安装板33上还安装有原点锁定 气缸32和定位销套26，定位销套26内装有定位销25，用于锁定伺服电机31的旋转轴，保证 旋转的起始位置处在原点。
如图4所示，旋铆头11的下端安装有连接盘36，连接盘36内通过轴承安装有轴套37， 轴套37上安装有大皮带轮40，大皮带轮40与小皮带轮21之间连接有皮带，轴套37的下端 通过螺栓38和弹簧39安装有连接销41。操作时，连接销41插入HUB (轮毂单元的外环)的 安装孔中，驱动HUB旋转。
当伺服电机31旋转时，小皮带轮21旋转，同时带动大皮带轮40旋转。而大皮带轮40 下端的连接销41在旋铆时要插入旋铆工件的HUB的安装孔中，带动HUB的旋转。因此驱动HUB 旋转的扭矩就在体现在伺服电机31的旋转主动轴上，扭矩传感器28即可采集出此时的驱动扭 矩。
为了保证人身安全，在设备的主体机架操作窗口处设置有安全防护装置，该装置采用安全 光栅46。设备除了在等待状态和结束工作状态外，安全光栅46都处于保护状态。这时，如果 有人身或物体侵入到操作窗口内，设备都会紧急停止，以保护人身和设备安全。当设备由于安 全光栅46引起的停机状态，必须进行人工复位后，设备从起点重新工作。
本发明在主体机架上用于放置工件的位置装有工件有无识别装置，该装置采用反射式光电 开关，用于识别工件的有无，用于自控系统的互锁。当设备上没有工件时，操作启动开关是无
效的。
本发明在主体机架的左侧下方设有废品槽，当设备产生废品或不良品时，必须将废品或不 良品放入废品槽，否则设备不能继续工作，杜绝将废品或不良品传递到下一工序。废品槽的出 口加锁。
本发明采用半自动方式，即工件的上下料采用手动，设备自动完成旋铆作业，自动检测(监 测)作业质量，自动控制的人机界面。设备的自动控制系统采用PLC+触摸式人机界面的人机 交流方式，可实现设定、操作、监控、防错、品质、故障诊断和报警等操作模式。设备具有检 测、监控旋铆压力、旋铆深度和HUB (轮毂单元的外环)旋转力矩的功能，达到控制游隙的目 的。设备旋铆过程中旋铆压力、旋铆深度和HUB旋转力矩的数据采集、处理、控制、显示和存 储，采用计算机和通过专用检测软件进行。
本发明采用单工位配置，旋铆头ll安装在工装上方，采用自下而上的旋铆方式。旋铆压 力由交流伺服电动推缸2产生，其压力、位移通过传感器可控，实现了精确控制旋铆压力和位 移。采用压力传感器和光栅尺监控旋铆压力和位移，与交流伺服电动推缸2形成闭环控制。根 据实际测试轮毂单元在不同的内圈压紧力的情况下，其游隙会发生改变，同时会引起HUB旋转 力矩的变化。设备采用控制HUB旋转力矩的方式，实时检测其旋转力矩的变化，当达到控制值 时，立即停止旋铆，并与压力、位移和旋铆时间的监控值综合进行判断旋铆质量。在旋铆过程 中对HUB旋转力矩、旋铆压力和旋铆位移及旋铆时间进行实时监控，并进行综合判定。另外本 发明还具有手动和单步操作模式，用于设备检修或工件的修复操作。可保证旋铆后的轮毂单元 的游隙值保持在规定的范围内。
权利要求
1. 一种轮毂单元径向数控旋铆设备，包括主体机架、旋铆头和电动推缸，其特征是主体机架上设有台板，电动推缸安装在台板下方，电动推缸的推杆上端连接有活动板，电动推缸内安装有压力传感器和位移传感器，活动板上安装有工装正位装置和工装自动识别装置，旋铆头安装在台板的上方，主体机架上在旋铆头的一侧安装有扭矩传感器，扭矩传感器的上端与一伺服电机连接，下端与一连接轴连接，连接轴上安装有小皮带轮，小皮带轮上安装有原点检测片；旋铆头的下端安装有连接盘，连接盘内安装有轴套，轴套上安装有大皮带轮，大皮带轮与小皮带轮之间连接有皮带，轴套的下端安装有连接销，主体机架上还安装有用于锁定伺服电机旋转轴的原点锁定气缸和定位销。
2. 根据权利要求1所述的轮毂单元径向数控旋铆设备，其特征是所述活动板的底部设有导 向装置。
3. 根据权利要求1所述的轮毂单元径向数控旋铆设备，其特征是所述工装正位装置由正位 气缸和IH位板，正位气缸的活塞杆上安装有连接块，正位板安装在连接块上，正位板的前端 设有V型槽。
4. 根据权利要求1所述的轮毂单元径向数控旋铆设备，其特征是所述工装自动识别装置由 安装在工装上的工装检测块和工装检测开关座组成，工装检测块上设有识别凹凸面，工装检 测开关座上安装有四个接近开关。
5. 根据权利要求1所述的轮毂单元径向数控旋铆设备，其特征是所述主体机架的操作窗口 处设置有安全防护装置，该装置采用安全光栅。
6. 根据权利要求1所述的轮毂单元径向数控旋铆设备，其特征是所述主体机架上用于放置 工件的位置处装有工件有无识别装置，该装置采用反射式光电开关。
7. 根据权利要求1所述的轮毂单元径向数控旋铆设备，其特征是所述主体机架的左侧下方 设有废品槽，废品槽的出口加锁。
全文摘要
本发明提供了一种轮毂单元径向数控旋铆设备，该旋铆设备包括主体机架、旋铆头和电动推缸，主体机架上设有台板，电动推缸安装在台板下方，电动推缸的推杆上端连接有活动板，电动推缸内安装有压力传感器和位移传感器，活动板上安装有工装正位装置和工装自动识别装置，旋铆头安装在台板的上方，旋铆头的一侧安装有扭矩传感器，扭矩传感器的上端与伺服电机连接，下端与一连接轴连接，连接轴与旋铆头下端的连接盘连接。本发明采用自下而上的旋铆方式，旋铆头安装在工装上方，旋铆压力和位移由下方产生，采用电动推缸作为旋铆压力和位移的动力源，结构简单，旋铆压力和位移通过传感器可控，实现了精确控制旋铆压力和位移，保证了旋铆质量。
文档编号B21D39/00GK101386048SQ20081015807
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月29日 优先权日2008年10月29日
发明者丁昌伟, 于清涛, 刘云青, 孙计海, 东 李, 李先雷, 杨书桐, 杨文波, 牛德广, 晨 王, 王志忠, 王志民, 王晓峰, 欣 董 申请人:济南易恒技术有限公司