本發(fā)明涉及機器人鉚接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機器人鎖鉚鉚接系統(tǒng)及其精密伺服鉚壓機。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的鉚接設(shè)備多為氣壓、液壓或者氣液增壓等方式，其特點是：只能以恒定的速度和設(shè)定好的壓力進行鉚接,相應(yīng)的缺點是：壓裝速度不能實現(xiàn)無級可跳,壓力不穩(wěn)定、不具備壓力/位移全過程的判定功能，產(chǎn)品鉚接過程質(zhì)量無法監(jiān)控等。且設(shè)備的兼容性差，換產(chǎn)麻煩，鉚接不同的產(chǎn)品需要配備不同的工裝模具，增加工裝硬件成本和人工調(diào)試成本。此外，氣壓噪音大，設(shè)備體積龐大，無法應(yīng)用于機器人生產(chǎn)線，能耗大，污染嚴(yán)重。

同時，壓力檢測多為動態(tài)測量，具體為將所述壓力傳感器設(shè)置在鉚接設(shè)備的工作頭的端部，或者設(shè)置在運動選裝的主軸上，這樣設(shè)置的傳感器因為會隨著鉚接主軸或工作頭運動而影響壓力的測量結(jié)果，使得壓力傳感器測量的過程會隨著工作頭或主軸運動和旋轉(zhuǎn)，這樣得到的測量結(jié)果為動態(tài)測量，是間接測量值，其結(jié)果不精準(zhǔn)，同時容易將與壓力傳感器連接的導(dǎo)線扯斷失效，使得鉚接設(shè)備的工作可靠性大大降低，再者，設(shè)置在工作頭端部或主軸上，由于工作頭部或主軸存在旋轉(zhuǎn)或直線運動，所以無法對壓力傳感器進行標(biāo)定，進一步影響測量值，而且，采用這種動態(tài)的設(shè)置方式無法事先對壓力檢測器進行標(biāo)定，使得壓力檢測器件存在零點漂移，導(dǎo)致檢測的結(jié)果不準(zhǔn)確，最后，對于控制系統(tǒng)而言也沒法很好的實現(xiàn)閉環(huán)控制。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評價本申請的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種機器人鎖鉚鉚接系統(tǒng)及其精密伺服鉚壓機，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的鉚接/鉚壓等操作無法保證壓力的檢測精度及不能很好實現(xiàn)閉環(huán)控制的技術(shù)問題。

為此，本發(fā)明提出一種精密伺服鉚壓機，包括鉗體、送料機構(gòu)、導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)、鉚壓動力機構(gòu)、檢測機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述檢測機構(gòu)包括壓力檢測器、位移檢測器和壓力傳導(dǎo)件，所述鉗體上設(shè)有導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)和送料機構(gòu)，所述鉚壓動力機構(gòu)與所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)連接，所述鉚壓動力機構(gòu)包括基座，和設(shè)于所述基座中的動力部件，以及固定安裝于所述基座中的壓力檢測器，所述基座上設(shè)有壓蓋，通過所述壓蓋以一預(yù)緊力將所述壓力檢測器靜壓預(yù)緊安裝于所述動力部件與所述壓蓋之間，所述壓力檢測器與所述動力部件無接觸，所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)的作用力依次經(jīng)由與其連接的所述鉚壓動力機構(gòu)、壓力傳導(dǎo)件輸出以實現(xiàn)壓力的準(zhǔn)確傳遞，并通過所述壓力檢測器、位移檢測機構(gòu)和控制系統(tǒng)實現(xiàn)鉚壓過程中壓力和位移的閉環(huán)在線控制。

優(yōu)選地，本發(fā)明還可以具有如下技術(shù)特征：

所述動力部件包括伺服電機及其減速機構(gòu)，以及與所述減速機構(gòu)連接的絲桿機構(gòu)，所述位移檢測器為內(nèi)置于所述伺服電機中的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述動力部件上設(shè)有接近傳感器，所述壓力檢測器為壓力傳感器，所述壓力傳感器用于檢測所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)的作用力，所述旋轉(zhuǎn)編碼器用于將絲桿機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為直線位移。

所述減速機構(gòu)由所述伺服電機的動力軸、第一同步輪、第二同步輪和同步帶構(gòu)成，所述絲桿機構(gòu)包括絲桿及其螺母，所述螺母嵌設(shè)于所述基座上，所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)包括導(dǎo)向桿及其壓縮彈簧；所述絲桿與所述導(dǎo)向桿同軸地耦合，將所述絲桿的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為所述導(dǎo)向桿的直線運動；所述旋轉(zhuǎn)編碼器用于將所述絲桿機構(gòu)的螺母的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為所述導(dǎo)向桿的直線位移，所述壓力傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端接于所述控制系統(tǒng)。

所述鉗體包括上模、下模和定位桿，所述送料機構(gòu)連接于所述上模，所述下模設(shè)有下模定位桿。

所述上模和下模可拆卸更換，使得該精密伺服鉚壓機可實現(xiàn)壓裝、沖壓、無鉚、鎖鉚、壓鉚等多種作業(yè)。

所述壓力傳感器包括傳感器本體，和內(nèi)置于所述傳感器本體中的應(yīng)變電阻，以及開設(shè)于所述傳感器本體上的通孔，所述壓力傳感器通過所述通孔套設(shè)于所述絲桿上，所述壓力傳導(dǎo)件設(shè)于所述螺母上，所述壓力傳導(dǎo)件為推力軸承，所述壓力傳感器設(shè)于所述推力軸承上。

所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)還包括導(dǎo)向套和防轉(zhuǎn)塊。

所述控制系統(tǒng)為CPU控制系統(tǒng)，輸入端包括DP通訊接口、I/O通訊接口、壓力傳感器接口、接近傳感器接口和啟停按鈕接口，分別用于接收外部輸入信號。

所述控制系統(tǒng)還包括控制設(shè)備主電源的斷路器和/或獨立的觸摸屏式操作按鈕盒。

本發(fā)明還提供一種機器人鎖鉚鉚接系統(tǒng)，包括機器人和鉚壓機，所述鉚壓機為前述任一項所述的精密伺服鉚壓機，所述精密伺服鉚壓機設(shè)于所述機器人的機械臂上，所述機器人根據(jù)所述控制系統(tǒng)的指令進行動作，以配合所述精密伺服鉚壓機完成鉚壓操作。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果包括：本發(fā)明的采用將所述壓力檢測器靜壓預(yù)緊安裝于所述動力部件與所述壓蓋之間，相比于現(xiàn)有的采用的將壓力檢測器設(shè)置在導(dǎo)向桿工作頭前端或運動旋轉(zhuǎn)的主軸上而言，本發(fā)明的設(shè)置方式避免了壓力傳感器動態(tài)測量的可能，因為將壓力檢測器固定安裝在基座上，在測量的過程中，壓力檢測器本體不會隨著導(dǎo)向桿或主軸的運動和旋轉(zhuǎn)而一起運動，實現(xiàn)了靜態(tài)測量的可能，同時，采用本發(fā)明的設(shè)置形式，可以對壓力傳感器進行預(yù)緊安裝，通過預(yù)緊安裝，可以通過一預(yù)緊力對其進行標(biāo)定，標(biāo)定后的壓力檢測器避免了零點漂移的可能，使得檢測的結(jié)構(gòu)更為精準(zhǔn)，本發(fā)明導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)的作用力通過依次經(jīng)由與其連接的所述鉚壓動力機構(gòu)、壓力傳導(dǎo)件輸出以實現(xiàn)壓力的準(zhǔn)確傳遞，實現(xiàn)所述的動力經(jīng)由所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)輸出以實現(xiàn)動力的準(zhǔn)確傳遞，并通過所述壓力/位移檢測機構(gòu)和控制系統(tǒng)實現(xiàn)鉚壓過程中壓力和位移的閉環(huán)在線控制，可獲得準(zhǔn)確的鉚接壓力及鉚接位移，并能夠?qū)崿F(xiàn)鉚接過程的閉環(huán)在線控制，這種檢測方式測得的值為直接測量測得的值，非間接測量得到的，相比于現(xiàn)有的間接測量得到的值而言，直接測量測得的值更為準(zhǔn)確，進一步提高控制系統(tǒng)的精確度，靜態(tài)安裝的壓力檢測器不至于將與其連接的導(dǎo)線扯斷導(dǎo)致失效，提高的本發(fā)明的工作可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實施方式一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實施方式一的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實施方式一的另一局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖2中主要組成部件的爆炸圖；

圖5是所述絲桿機構(gòu)和送料機構(gòu)的爆炸圖；

圖6是本發(fā)明一個實施例的控制系統(tǒng)分布示意圖；

圖7是本發(fā)明一個實施例的主電路接線圖；

圖8是本發(fā)明一個實施例的控制電路接線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式并對照附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

參照以下附圖1-8，將描述非限制性和非排他性的實施例，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，除非另外特別說明。

一種機器人鎖鉚鉚接系統(tǒng)，如圖1所示，包括機器人80和設(shè)于其機械臂801上的精密伺服鉚壓機。其中，所述機器人80可采用現(xiàn)有技術(shù)的機器人，本實施例中不做詳細描述。

所述精密伺服鉚壓機，如圖1和圖2所示，包括鉗體10、送料機構(gòu)20、導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30、鉚壓動力機構(gòu)40、檢測機構(gòu)和控制系統(tǒng)50，所述檢測機構(gòu)包括壓力檢測器、位移檢測器和壓力傳導(dǎo)件，所述鉗體10上設(shè)有導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30和送料機構(gòu)20，所述鉚壓動力機構(gòu)40與所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30連接，所述鉚壓動力機構(gòu)40包括基座404，和設(shè)于所述基座404中的動力部件，以及固定安裝于所述基座404中的壓力檢測器，所述基座404上設(shè)有壓蓋4015，通過所述壓蓋4015以一預(yù)緊力將所述壓力檢測器靜壓預(yù)緊安裝于所述動力部件與所述壓蓋4015之間，所述壓力檢測器與所述動力部件無接觸，所述送料機構(gòu)20和導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30分別固設(shè)于所述鉗體10上，所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30的作用力依次經(jīng)由與其連接的所述鉚壓動力機構(gòu)40、壓力傳導(dǎo)件輸出以實現(xiàn)壓力的準(zhǔn)確傳遞，并通過所述壓力檢測器、位移檢測機構(gòu)和控制系統(tǒng)50實現(xiàn)鉚壓過程中壓力和位移的閉環(huán)在線控制。圖2所示中的P1、P2為本實施例中所要鉚接的兩個板材。

如圖3所示，所述動力部件包括伺服電機409及其減速機構(gòu)，以及與所述減速機構(gòu)連接的絲桿機構(gòu)，所述位移檢測器為內(nèi)置于所述伺服電機409中的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述壓力檢測器為壓力傳感器407，所述壓力傳感器407用于檢測所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30的作用力，所述旋轉(zhuǎn)編碼器用于將絲桿機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為直線位移。所述鉚壓動力機構(gòu)40還包括接近傳感器408。

如圖3、圖4和圖5所示，所述絲桿機構(gòu)包括絲桿401及其螺母，所述螺母嵌設(shè)于所述基座404上，所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30包括導(dǎo)向桿3102及其壓縮彈簧3103；所述絲桿401為行星滾柱絲桿；所述絲桿401與所述導(dǎo)向桿3102同軸地耦合，將所述絲桿401的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為所述導(dǎo)向桿3102的直線運動；所述旋轉(zhuǎn)編碼器用于將所述絲桿機構(gòu)的螺母的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為所述導(dǎo)向桿3102的直線位移，所述壓力傳感器407和旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端接于所述控制系統(tǒng)50。

所述減速機構(gòu)由所述伺服電機409的動力軸、第一同步輪4010、第二同步輪405和同步帶4031構(gòu)成，所述第一同步輪4010與所述動力軸相連，所述第二同步輪405設(shè)于所述螺母上，所述螺母嵌設(shè)于所述基座上，所述動力軸驅(qū)動所述第一同步輪4010旋轉(zhuǎn)，經(jīng)所述同步帶4031帶動所述第二同步輪405旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動螺母旋轉(zhuǎn)，與所述螺母嚙合的行星滾柱絲桿401在螺母旋轉(zhuǎn)運動下，作直線運動。

11、圖3及圖4所示的爆炸圖中，顯示了一個具體實施方式的鉚壓動力機構(gòu)40核心部件，所述壓力傳導(dǎo)件由推力軸承406組成，包括伺服電機409、接近傳感器408、絲桿401、壓力傳感器407、推力軸承406、第一同步輪4010、第二同步輪405、基座404、角接觸球軸承403和連接座402等。其中，所述壓力傳感器407包括傳感器本體，和內(nèi)置于所述傳感器本體中的應(yīng)變電阻，以及開設(shè)于所述傳感器本體上的通孔，所述壓力傳感器407通過所述通孔套設(shè)于所述絲桿401上，所述壓力傳感器407設(shè)于所述推力軸承406上。通過在行星滾柱絲桿401后端的壓力傳導(dǎo)件(推力軸承406)上設(shè)置壓力傳感器407，以及在壓力傳感器407上設(shè)置通孔，在工作鉚壓的過程中，雖然行星滾柱絲桿401存在旋轉(zhuǎn)，但通孔的設(shè)置使得壓力傳感器407不與絲桿401接觸，通過推力軸承的設(shè)置可以防止壓力傳感器407跟隨絲桿401一起運動，實現(xiàn)了靜態(tài)的測量，將所述壓力傳感器407靜壓預(yù)緊安裝于所述動力部件與所述壓蓋4015之間，該設(shè)置方式可進一步提高檢測精度，避免了壓力傳感器407動態(tài)測量，可實現(xiàn)了靜態(tài)測量，通過預(yù)緊安裝，可以通過一預(yù)緊力對其進行標(biāo)定，標(biāo)定后的壓力檢測器避免了零點漂移的可能，使得檢測的結(jié)構(gòu)更為精準(zhǔn)，這種檢測方式測得的值為直接測量測得的值，非間接測量得到的，其值更為準(zhǔn)確，提高控制系統(tǒng)的精確度，有利于閉環(huán)控制，且相比于其它設(shè)置結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，能夠解決使用中電纜折斷的問題，設(shè)置在行星滾柱絲桿401上后端的壓力傳感器407，相比于傳統(tǒng)的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)而言，需要開設(shè)通孔，并在傳感器本體中設(shè)置應(yīng)變片，雖然制作需更加精細，難度增加，精度要求更高，但能帶來良好的檢測效果。

如圖5所示，所述導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30還包括軸套3104、導(dǎo)套3111及配套的固定塊3105和U型塊3106等，所述導(dǎo)向桿3102的端部還設(shè)有耐磨套3101。圖中，送料機構(gòu)20通過鎖緊螺母3110及其兩側(cè)的第一墊圈3107、第二墊圈3109連接于所述導(dǎo)向套3104上。

所述鉗體10包括上模、下模和定位桿，所述送料機構(gòu)20連接于所述上模，所述下模設(shè)有下模定位桿。所述上模和下?？刹鹦陡鼡Q，使得該精密伺服鉚壓機可實現(xiàn)壓裝、沖壓、無鉚、鎖鉚、壓鉚等多種作業(yè)。

如圖6所示，所述控制系統(tǒng)50為CPU控制系統(tǒng)，輸入端包括DP通訊接口、I/O通訊接口5001、壓力傳感器接口5004、接近傳感器接口5002和啟停按鈕接口5003，分別用于接收外部輸入信號。如圖1和圖7所示，所述控制系統(tǒng)50的主電路還可包括控制設(shè)備主電源的斷路器503，以及獨立的觸摸屏式操作按鈕盒60。所述CPU控制系統(tǒng)的輸入端接所述觸摸屏式操作盒60的輸出端，CPU控制系統(tǒng)的輸出端接所述伺服電機409的輸入端。設(shè)備主電源經(jīng)過所述斷路器(帶保護模塊)，并通過噪聲濾波器504直接驅(qū)動交流伺服驅(qū)動器502，同時，經(jīng)過開關(guān)電源503降壓及直流濾波器506濾波后供電給CPU控制系統(tǒng)。交流伺服驅(qū)動器向伺服電機409提供驅(qū)動力，CPU控制系統(tǒng)接收外部輸入信號(如限位傳感器、壓力傳感器、按鈕、開關(guān)等提供的信號)，識別及處理向伺服電機409輸出，執(zhí)行動作。如圖8所示，顯示了一個優(yōu)選實施例的控制電路接線圖，其包括并聯(lián)連接的控制系統(tǒng)電源啟停電路801和伺服電機啟停電路802，以及并聯(lián)連接的控制系統(tǒng)電源電路803、散熱風(fēng)扇電路804和PLC電源電路805。

工作時，伺服電機409通過同步帶4031一級減速后驅(qū)動行星滾柱絲桿401的螺母旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向防轉(zhuǎn)機構(gòu)30將行星滾柱絲桿401的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為導(dǎo)向桿3102的直線運動，旋轉(zhuǎn)編碼器將行星滾柱絲桿401螺母的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為導(dǎo)向桿3102的直線位移，壓力傳感器407檢測導(dǎo)向桿3102的輸出力，借由變送器70傳送至所述交流伺服驅(qū)動器502，并由控制系統(tǒng)50根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器和壓力傳感器407的檢測結(jié)果進行適當(dāng)控制，使得鉚壓力準(zhǔn)確傳遞，從而實現(xiàn)精密伺服鉚壓機閉環(huán)在線控制鉚壓過程。同時，由于該精密伺服鉚壓機采用伺服控制系統(tǒng)與機械傳動機構(gòu)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，因此在工作中不會產(chǎn)生粉塵和油污，符合無塵潔凈車間標(biāo)準(zhǔn)。

本實施例的精密伺服鉚壓機由交流伺服電機通過同步帶4031一級減速驅(qū)動行星滾柱絲桿輸出力，通過壓力、位移檢測功能及控制系統(tǒng)間的配合，可以實現(xiàn)鉚壓全過程的監(jiān)控，從而實現(xiàn)高精度的位置和壓力控制，有效控制被鉚接產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，本實施例的產(chǎn)品體積小，兼容性好，可簡化工裝，并通過所述DP通訊接口與機器人配合用于生產(chǎn)線的裝配，實現(xiàn)一機多用，它既可用于板與板之間的連接，也可以用于有過盈配合要求的壓力裝配，也可用于實驗室的壓力測試。相比于傳統(tǒng)鉚壓設(shè)備，本實施例的鉚壓機能降低能耗，減少環(huán)境污染，且噪音小。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，對以上描述做出眾多變通是可能的，所以實施例僅是用來描述一個或多個特定實施方式。

盡管已經(jīng)描述和敘述了被看作本發(fā)明的示范實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，可以對其作出各種改變和替換，而不會脫離本發(fā)明的精神。另外，可以做出許多修改以將特定情況適配到本發(fā)明的教義，而不會脫離在此描述的本發(fā)明中心概念。所以，本發(fā)明不受限于在此披露的特定實施例，但本發(fā)明可能還包括屬于本發(fā)明范圍的所有實施例及其等同物。