一种四工位转盘式热铆焊接机的制作方法

本实用新型属于汽车配件加工技术领域，具体涉及应用于安全气囊盖处司标及司标环焊接的一种四工位转盘式热铆焊接机。

背景技术：

在汽车配件加工领域中，尤其是汽车安全气囊盖组配中，经常需要对安全气囊盖进行焊接处理。以安全气囊盖处司标及司标环的焊接流程为例，司标及司标环外形如图1-2所示，而相对安全气囊盖的安装位置则如图3所示，由于司标及司标环深入安全气囊盖内，传统焊接方法多采用人工操作方式进行焊接，焊接手段则采用手持热铆枪直接下压，以便进行焊接处理。人工焊接方式对操作人员的依赖性极大，不仅操作效率难以得到保证，同时操作人员也需要较高的专业素养。操作人员专业素养稍差，焊头操作稍微不当，焊接成品的表面就容易凹凸不平，甚至产生过烧、焊穿、脱焊和虚焊等问题，影响安全气囊盖实际性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理的四工位转盘式热铆焊接机，本热铆焊接机可实现自动化的安全气囊盖处司标及司标环的焊接操作，并具备操作门槛低、焊接过程省时省力的优点，司标及司标环的焊接质量可得到有效保证。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种四工位转盘式热铆焊接机，其特征在于：本热铆焊接机包括带有工作台面的机架，机架处设置转盘组件以及热铆压组件，其中：

所述机架外形呈四方框架状，机架内按上、中、下而设置三层水平板面，底层板面构成用于安放系统控制箱的安装层，中层板面构成用于安放转盘组件及热铆压组件的工作台面，顶层板面则构成用于安放二维码打印机构及指示灯的观察层；

所述转盘组件包括回转配合于工作台面处的回转盘，回转盘的上盘面处周向均布有四组仿形定位工装，每组仿形定位工装的旁侧均设有旋转压紧气缸，以便通过旋转压紧气缸对安全气囊盖的下压动作以及仿形定位工装的胎膜面对安全气囊盖的托撑动作来协同夹紧安全气囊盖；回转盘的转轴铅垂向下延伸并与四工位凸轮分割器的输出轴间构成动力配合，四工位凸轮分割器的输入轴经由减速箱而固接于动力电机的输出轴处；而在回转盘周向上，四组仿形定位工装依序构成上下料工位、二维码扫描工位、热铆工位以及拍摄工位；热铆压组件位于热铆工位处，热铆压组件包括用于对司标或司标环进行由上而下的直接的热铆压操作的热铆头，热铆头底面构成铆压面并铅垂朝下指向司标或司标环所在处；热铆头以固定于工作台面处的铅垂升降机构驱动而可产生铅垂向的升降动作；

本热铆焊接机还包括布置于二维码扫描工位处的用于对安全气囊盖进行扫码操作的二维码扫描组件，以及布置于拍摄工位处的用于拍照获取安全气囊盖图片以便系统比对的视觉检测组件。

优选的，所述热铆头外形呈直柱状；沿热铆头轴线而轴对称的设置有弹性伸缩压杆，两组弹性伸缩压杆均轴线铅垂设置；初始状态下的弹性伸缩压杆的弹性伸缩端的水平高度低于热铆头底端面高度，而弹性伸缩压杆的弹性伸缩端处于最大收缩量时的水平高度高于热铆头底端面高度。

优选的，所述铅垂升降机构包括固定于机架上的固定架，轴线铅垂的滚珠固定丝杆的两端均通过轴承座而回转配合于机架上；滚珠固定丝杆的顶端通过联轴器与驱动电机间动力连接，而滚珠固定丝杆杆身处则螺纹配合有滑板；滑板板面水平设置且滑板的两侧布置导向孔，从而与对称布置在滚珠固定丝杆轴线两侧的导向杆间构成孔轴插接式的导向配合关系，导向杆的两端均与固定架间构成固接配合；所述热铆头的顶端以及弹性伸缩压杆的底部座端均固定于所述滑板底的端面处。

优选的，所述滑板处铅垂向下的延伸有铅垂导正杆，而所述仿形定位工装处对应设置有供铅垂导正杆由上而下穿入的导正孔；铅垂导向机构的动作使得铅垂导正杆具备高位和低位两种位置状态：当铅垂导正杆处于高位状态时，铅垂导正杆与转盘组件的动作路径间彼此空间避让；当铅垂导正杆处于低位状态时，铅垂导正杆与导正孔间构成孔轴插接式导向配合关系；铅垂导正杆的底端面的水平高度低于初始状态下的弹性伸缩压杆的弹性伸缩端的水平高度。

优选的，四组仿形定位工装的底面的两相对侧处水平且彼此反向的延伸有翻边，两组翻边一一对应布置一组导正孔；两组翻边处还布置有装配孔，固定螺钉穿过装配孔从而将仿形定位工装可拆卸的螺纹固接于回转盘的上盘面处。

优选的，回转盘的下盘面通过同轴设置的平面轴承而回转配合于机架的工作台面上；而机架处则设置有用于监控四工位凸轮分割器的输出轴的旋转圈数的传感器。

优选的，所述旋转压紧气缸包括动力气缸、橡胶压头以及连接动力气缸输出轴与橡胶压头的水平连接杆，所述水平连接杆包括直接固接于动力气缸输出轴处的第一连杆以及直接固接橡胶压头的第二连杆，第一连杆铅垂向的贯穿设置腰型调节孔，而第二连杆处铅垂向的贯穿设置腰型安装孔，所述腰型调节孔孔型长度方向平行第一连杆杆长方向，而腰型安装孔的孔型长度方向平行第二连杆杆长方向，调节螺钉铅垂向的穿过腰型安装孔与腰型调节孔后与调节螺母间构成螺纹固接配合关系。

优选的，所述二维码扫描组件包括固定于二维码扫描工序旁侧的机架上的第一支架，第一支架包括第一横杆，第一横杆的一端通过一组十字固定座而固定于第一竖杆处，以实现第一横杆的铅垂y轴调节功能，第一竖杆的底端通过第一安装座而安装于机架的工作台面上；第一横杆的另一端通过另一组十字固定座而固定于第二竖杆上，第二竖杆的底端固接扫码仪，以实现扫码仪的水平x轴调节目的。

优选的，所述视觉检测组件包括固定于拍摄工序旁侧的机架上的第二支架，第二支架包括第二横杆，第二横杆的一端通过一组十字固定座而固定于第三竖杆处，以实现第二横杆的铅垂y轴调节功能，第三竖杆的底端通过第二安装座而安装于机架的工作台面上；水平滑移块套设于第二横杆的另一端并与第二横杆间构成紧定螺钉式固接配合关系，水平滑移块再固接拍摄装置；所述拍摄装置包括直接固接于水平滑移块上的开口朝向一侧的直角槽状的固定槽板，固定槽板的上槽壁固接相机且相机镜头朝下，而固定槽板的下槽壁处铅垂向的贯穿设置有避让相机拍摄路径的避让孔；避让孔的下孔端处布置用于照射拍摄工序处安全气囊盖的光源。

本实用新型的有益效果在于：

1)、通过上述结构，本实用新型一方面以四工位凸轮分割器作为控制端，从而实现了位于回转盘上的四组仿形定位工装的可控动作目的，进而实现了上下料工位、二维码扫码工位、热铆工位及拍摄工位的有序衔接。另一方面，通过在热铆工位处布置热铆压组件，从而实现了安全气囊盖处司标或司标环的一体式的自动化热融及可靠铆压目的。司标或司标环一经安装于安全气囊盖上并转动至热铆工位后，司标及司标环处的铆柱会先逐渐因热铆头的自身热能而达到熔融状态，然后再经由热铆头的下压动作而实现冷却、结晶和定型，随后完成拍摄及复位下料操作。上述整个流程虽然仍是半自动化，但是作为主体的对操作门槛要求最高的热铆压操作则完全依靠机械全自动运行，装置操作门槛可得到显著降低，焊接过程也更为省时省力。且由于焊接时热铆头最大化的远离了工人所在的上下料工位，显然也不会对工人造成伤害，同时司标及司标环的焊接质量可得到有效保证，一举多得。

2)、通过在热铆头的两侧布置弹性伸缩压杆，以便通过弹性伸缩压杆的缓冲和下压功能，来起到避免热铆头直接撞击热融后的铆柱以及起到铆压时下压定位安全气囊盖的目的。实际操作时，甚至可考虑将弹性伸缩压杆的弹性伸缩端布置为螺纹旋动结构，以实现初始状态下的弹性伸缩压杆长度可调性，从而对于不同型号的安全气囊盖。

3)、对于铅垂升降机构而言，可以有多种实现结构，诸如采用气缸顶升甚至采用曲柄滑块机构等方式。本实用新型优选采用螺纹丝杆结构，从而利用螺纹丝杆结构的高动作稳定性及精确性，来保证热铆头的动作精准度，最终确保产品的成品品质。

4)、在热铆头两侧布置两组弹性伸缩压杆的同时，本实用新型还在两组弹性伸缩压杆之外再设置有一对铅垂导正杆。这样，一方面，可以考虑将仿形定位工装布置为可拆卸结构，而在进行更换安装时，就可以通过铅垂导正杆来实现在线的仿形定位工装的精确定位安装功能。另一方面，热铆头毕竟是需要深入安全气囊盖的深腔内来进行司标及司标环的铆柱热铆操作的，因此，在产生下压动作时，热铆头动作的精确性至关重要。通过铅垂导正杆相对导正孔的穿设导向功能，每次热铆头下压时，且弹性伸缩压杆尚未接触到仿形定位工装上的安全气囊盖时，铅垂导正杆就已经先行穿入导正孔内，从而实现了热铆头的先期动作导向甚至是误差纠正操作，一举多得。

5)、对于仿形定位工装如何具体实现可拆卸功能，本实用新型因此而设计了翻边结构，从而利用在翻边处布置导正孔甚至是装配孔，使得翻边兼具了导正及可拆卸装配功能，其使用极为便捷。通过装配孔的设置，使得四组同样的仿形定位工装能可拆卸的固定于回转盘上，以便于实际更换。

6)、传感器的设置，目的在于通过监控四工位凸轮分割器输出轴每次的旋转圈数，进而实现对回转盘每次的回转角度的监控功能，以保证各工位的动作可靠性。

7)、进一步的，对于旋转压紧气缸而言，由于动力气缸部分被固定于机架的工作台面处，而安全气囊盖的型号又是存在差异的。有鉴于此，本实用新型将旋转压紧气缸的水平连接杆设计为可调节长度及角度的双连杆螺纹固接结构，从而通过上述调节来适应不同尺寸及型号的安全气囊盖，其使用极为灵活方便。

8)、二维码扫码组件用于对二维码扫描工位处安全气囊盖进行扫码操作。而视觉检测组件则用于实现对拍摄工位处的已焊好司标或司标环后的安全气囊盖的在线拍照功能，以便于将拍照信息转至后台系统，并与后台系统处标准照片比对，进而实现良品与次品的在线筛分目的。上述后台比对为现有生产线中的良次品自动化比对的常规流程，此处就不再赘述。

附图说明

图1为司标的立体结构示意图；

图2为司标环的立体结构示意图；

图3为司标及司标环在安全气囊盖内的安装位置图；

图4为本实用新型的立体结构示意图；

图5为转盘组件及热铆压组件的位置状态图；

图6为转盘组件的立体结构示意图；

图7为热铆压组件的立体结构示意图；

图8为图7的左视图；

图9为图7的主视图；

图10为旋转压紧气缸的立体结构示意图；

图11为二维码扫码组件的立体结构示意图；

图12为视觉检测组件的立体结构示意图。

本实用新型各标号与部件名称的实际对应关系如下：

a-安全气囊盖b-司标c-司标环

10-机架11-工作台面

20-转盘组件21-回转盘

22-仿形定位工装22a-翻边22b-导正孔

23-旋转压紧气缸

23a-动力气缸23b-第一连杆23c-第二连杆23d-橡胶压头

24-减速箱25-动力电机

30-热铆压组件31-热铆头31a-加热棒

32-弹性伸缩压杆33-铅垂导正杆

40-二维码打印机构

51-固定架52-滚珠固定丝杆53-联轴器54-驱动电机

55-滑板56-导向杆

60-第一支架

61-第二竖杆62-第一横杆63-第一竖杆64-第一安装座

70-第二支架

71-第二横杆72-第三竖杆73-水平滑移块74-第二安装座

80-拍摄装置81-固定槽板82-相机83-光源

90-扫码仪

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-12，对本实用新型的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

为便于理解本实用新型，此处首先对司标b、司标环c及安全气囊盖a的结构作以下说明：如图1即为司标b的立体结构示意图，而图2即为司标环c的立体结构示意图。在实际热铆安装时，需将图1及图2结构如图3的安装入安全气囊盖a内预设的孔槽内，并通过热铆方式进行固定，以便各者形成一体结构。

在上述现有结构的基础上，本实用新型的具体结构如图4-12所示，其主体结构包括带有工作台面11的机架10，机架10处设置转盘组件20，而转盘组件20旁侧则布置热铆压组件30，其中：

机架10外形呈四方框架状，机架10内如图4-5所示的按上、中、下而设置三层板面，底层面构成用于安放诸如系统控制箱等部件的安装层，中层面构成用于安放转盘组件20及热铆压组件30的工作台面11，顶层面则构成用于安放二维码打印机构40、指示灯等部件的观察层。此处主要对中层面处各构件细化说明，而诸如系统控制箱、二维码打印机构40、指示灯等均属于常规电子配件，因此不作细化赘述。

对于转盘组件20而言，其结构参照图4-6所示，包括沿铅垂向由上而下依序布置的回转盘21、平面轴承、四工位凸轮分割器、减速箱24及动力电机25。动力电机25的动力通过减速箱24减速后传递至四工位凸轮分割器，四工位凸轮分割器再动力输出至回转盘21而产生四工位回转动作。考虑到回转盘21上各动力部件的正常运作，实际使用时还考虑在回转盘21的转轴处布置诸如电和气旋转滑环、传感器等电连接及传感监控部件。传感器对四工位凸轮分割器输出轴的旋转次数进行计算，从而确认回转盘21上对应的仿形定位工装当前处于何种位置。当热铆压组件40在热铆工位下压时，平面轴承则起到支撑作用。仿形定位工装22为注塑行业使用较多的成品结构，通过将其可拆卸的安装在回转盘21上，从而组成快换胎膜工装；这使得当生产不同规格安全气囊盖a时，可通过对翻边的装配孔处固定螺钉的快速拆装，来实现仿形定位工装22的快速更换需求。

对于作为压紧组件的旋转压紧气缸23而言，甚至可考虑将其连杆布置为如图6所示的长度可调结构。如图10所示的，利用第一连杆23b处腰型调节孔与第二连杆23c处腰型安装孔的彼此配合，搭配调节螺钉与调节螺母的彼此装配，可针对不同规格安全气囊盖a时可以将水平连接杆调节到合适长度及角度，从而方便随时压紧安全气囊盖a。

热铆压组件30由铅垂升降机构与热铆头31配合构成。对于铅垂升降机构而言，如图7-9所示的，其包括由诸如底板、支撑板、加强筋、底座等结构组合而形成的固定架51，固定架51布置于回转盘21盘面旁侧的工作台面11上。轴线铅垂的滚珠固定丝杆52的两端均通过轴承座而回转配合于机架10上，滚珠固定丝杆52的顶端通过联轴器53与驱动电机54间动力连接，而滚珠固定丝杆52杆身处则螺纹配合有滑板55。滑板55板面水平设置且滑板55的两侧布置导向孔，从而与对称布置在滚珠固定丝杆52轴线两侧的导向杆56间构成孔轴插接式的导向配合关系，导向杆56的两端均与固定架51间构成固接配合。驱动电机54经过滚珠固定丝杆52带动热铆头31下降到设定位置停止下降。针对不同规格安全气囊盖a而言，热铆头31下降位置是不同，热铆头31的热铆时间也是不同，需要在系统内调出对应程序。驱动电机54必须满足位移和力矩大小在所设定范围内，热铆头31所在位置才正确。当热铆头31下降时，且驱动电机54力矩大小和驱动滑板55产生的位移有一个满足或都不满足要求，均可黄灯报警，驱动电机54经过滚珠固定丝杆52带动热铆头31返回初始位置，并需要人工进行处理。热铆头31的工作表面采用特氟龙处理，以防止在铆压后出现拉丝情况。在图8中可看出，热铆头31本身是方形柱状结构，并在后侧面处固接有诸如加热棒31a等热源发生器，以起到对热铆头31的在线加热目的。

当驱动电机54经过滚珠固定丝杆52带动热铆头31下降到设定位置时，两根铅垂导正杆33会首先对中导正孔22b，而初步实现热铆头31的可靠对中目的。之后，如图7-9所示的两个弹性伸缩压杆32的弹性伸缩端会左右先压住安全气囊盖a，然后热铆头31缓慢下降，并先后实现对铆柱的热融和压铆目的。铆柱在被铆压成型后会被保持压力一段时间，并随温度的下降而逐渐冷却、凝固成型，使安全气囊盖a与司标b或司标环c紧固连接，之后，驱动电机54经过滚珠固定丝杆52带动热铆头31返回初始位置。

视觉检测组件如图12所示，包括固定于拍摄工序旁侧的机架10上的第二支架70，第二支架70包括第二横杆71，第二横杆71的一端通过一组十字固定座而固定于第三竖杆72处，以实现第二横杆71的铅垂y轴调节功能，第三竖杆72的底端通过第二安装座74而安装于机架10的工作台面11上。水平滑移块73套设于第二横杆71的另一端并与第二横杆71间构成紧定螺钉式固接配合关系，水平滑移块73再固接拍摄装置80。拍摄装置80包括直接固接于水平滑移块73上的开口朝向一侧的直角槽状的固定槽板81，固定槽板81的上槽壁固接相机82且相机82镜头朝下，而固定槽板81的下槽壁处铅垂向的贯穿设置有避让相机82拍摄路径的避让孔。避让孔的下孔端处布置用于照射拍摄工序处安全气囊盖a的光源83。拍摄装置80拍照获取产品图片，并使用热铆后标准产品作为模板，系统通过对比而将缺陷产品筛选出来。

而二维码扫描组件则如图11所示，包括固定于二维码扫码工序旁侧的机架10上的第一支架60。第一支架60包括第一横杆62，第一横杆62的一端通过一组十字固定座而固定于第一竖杆63处，以实现第一横杆62的铅垂y轴调节功能，第一竖杆63的底端通过第一安装座64而安装于机架10的工作台面11上。第一横杆62的另一端通过另一组十字固定座而固定于第二竖杆61上，第二竖杆61的底端固接扫码仪90，以实现扫码仪90的水平x轴调节目的。二维码扫描组件的设计目的在于通过扫码仪90对所有上料后的安全气囊盖a进行扫码分类。

本实用新型实际操作时，包括了以下步骤：

1)、前置工序：

启动电源按钮，确认需要生产的安全气囊盖型号，以便从系统中调取对应产品程序。之后，对于当前的安全气囊盖型号，而适应性的进行四个仿形固定工装的人工更换操作以及对旋转压紧气缸23的调节操作。开启热铆头31进行预热，通过系统控制热铆头31的温度到稳定状态，满足焊接工艺要求。人工检查安全气囊盖和司标或司标环表面是否有缺陷，如有缺陷需放入不良区。再后，从二维码打印机构40处取出二维码并贴附于安全气囊盖上，并将贴有二维码的安全气囊盖放入上下料工位处的仿形定位工装22的胎膜面上。

2)、扫码工序：

上下料工位启动，旋转压紧气缸23动作并压紧安全气囊盖。动力电机25经过减速箱24而带动四工位凸轮分割器旋转，进而转动回转盘21，使得被扫码后的安全气囊盖转动到二维码扫描工位。二维码扫描组件工作并进行二维码读取操作。

3)、热铆工序：

动力电机25经过减速箱24而带动四工位凸轮分割器旋转，进而转动回转盘21，使得被扫码后的安全气囊盖转动到热铆工位。铅垂升降机构带动热铆头31下降到设定位置停止；热铆头31开始工作并铆压铆柱，之后热铆头31在铅垂升降机构带动下复位，完成司标或司标环处铆柱的热融及铆压的一体化操作。

4)、拍摄工序：

动力电机25经过减速箱24而带动四工位凸轮分割器旋转，进而转动回转盘21，使得被铆压后的安全气囊盖转动到拍摄工位。视觉检测组件开始拍照，并传递拍照信息至系统，并与系统内预存的合格照片进行比对，并将输出结果以指示灯显示。

5)下料工序：

回转盘21重新在四工位凸轮分割器带动下回位至上下料工位，此时旋转压紧气缸23打开，下料人员取下安全气囊盖。目视指示灯，当指示灯为绿色时，即为合格品，放入合格区；当指示灯为红色时，即为不合格品，放入不良区。