一种自动坐具枪钉设备及其工作方法与流程

本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种用于椅业坐具制造的重要工序的新型自动枪钉工艺以及配套的设备，替代目前几乎所有椅业坐具制造企业的手工枪钉作业方式。

背景技术：

枪钉工艺是椅业坐具制造过程中的一道重要工序，将各种面料在坐具板框或板料上用钉子进行固定，目前几乎所有椅业坐具制造企业采用手工枪钉作业方式，不仅生产效率低、操作人员劳动强度大，而且枪钉质量一致性差，主要表现在：钉子与钉子的间距不一致，钉子结合牢度差异大等。另外，手工枪钉作业方式阻碍了椅业坐具制造的自动化和智能化，影响了企业高质量发展的进程。

因此，椅业坐具制造企业迫切需要一种新型自动枪钉工艺以及配套的设备，替代目前手工枪钉作业方式，既能提高生产效率和枪钉质量，又能为椅业坐具制造的自动智能生产线补上关键的一环。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动坐具枪钉工艺及配套的设备。

本发明一种自动坐具枪钉设备，包括基座、工位切换机构、面料自动上料机构、枪钉头移动机构和自动枪钉装置。所述的工位切换机构、面料自动上料机构和枪钉头移动机构均安装在基座上。工位切换机构用于安装板料，并输送板料在面料上料工位和枪钉作业工位之间切换。面料自动上料机构位于上料工位处。枪钉头移动机构位于枪钉作业工位处。自动枪钉装置安装在枪钉头移动机构上。枪钉头移动机构带动自动枪钉装置沿着目标轨迹运动。所述的面料自动上料机构包括面料供料组件和用于将面料从面料供料组件抓取到板料模具上的夹钳。

所述的工位切换机构包括工作台、板料模具、支撑下料组件和工作台导轨。工作台导轨固定在基座上。工作台与工作台导轨构成滑动副。工作台在动力元件驱动下进行滑动。工作台上安装有板料模具。板料模具上开设有板料限位通槽。板料限位通槽侧部设置有多个支撑下料组件。工作台与板料限位通槽对应的位置开设有通槽。所述的支撑下料组件包括支撑块。支撑块与板料模具滑动连接。支撑块能够自动伸入板料限位通槽的范围内和退出板料限位通槽的范围外。支撑块伸入板料限位通槽的范围内时能够支撑板料。

作为优选，所述的支撑下料组件包括下料弹簧、下料电磁铁和安装壳。安装壳与板料模具的侧部固定。支撑块的外端端部固定有活塞板。活塞板与安装壳的内腔构成滑动副。活塞板采用铁磁性材料。活塞板与安装壳的内腔端面之间设置有下料弹簧。安装壳的内腔端面上固定有下料电磁铁。

作为优选，所述的面料供料组件还包括供料丝杠、供料电机、供料导向杆、供料支架和面料存储台。供料支架固定在基座的侧部。供料支架上固定有竖直设置的多根供料导向杆，支承有竖直设置的供料丝杠。面料存储台与各供料导向杆构成滑动副，与供料丝杠构成螺旋副。供料丝杠由供料电机驱动旋转。面料存储台上能够叠置多张面料。通过供料丝杠的旋转能够调节面料的高度，以配合夹钳和真空吸嘴抓取。

作为优选，所述的面料自动上料机构还包括上料机构导向杆、夹钳板、真空吸嘴和面料供料组件。所述的面料供料组件安装在工位切换机构的一侧。上料机构导向杆固定在基座上。夹钳板与上料机构导向杆构成滑动副。夹钳板在动力元件的驱动下滑动。一个或多个夹钳固定在夹钳板靠近面料供料组件的一侧，且与面料供料组件上的面料位置对应。夹钳上安装有真空吸嘴。

作为优选，所述上料机构导向杆的轴线与工作台导轨的轴线相互垂直。

作为优选，所述的面料自动上料机构还包括拉料电机、拉带和回拉弹簧。所述的拉料电机固定在基座上。拉料电机的输出轴上固定有绕带滚筒。拉带的一端绕置并固定在绕带滚筒上，另一端与夹钳板固定。夹钳板与基座通过回拉弹簧连接。拉带、回拉弹簧分别位于夹钳板的两侧。

作为优选，所述的枪钉头移动机构包括一个或多个三轴移动组件。三轴移动组件包括纵向滑移板、纵向丝杠、纵向驱动电机、横向滑移板、横向丝杠、横向驱动电机、升降板和升降电机。纵向滑移板与基座构成滑动副。纵向丝杠均支承在基座上。纵向丝杠与纵向滑移板分别构成螺旋副。纵向丝杠由纵向驱动电机驱动旋转。横向滑移板与纵向滑移板构成滑动副。横向丝杠支承在纵向滑移板上。固定在横向滑移板上的螺母与横向丝杠构成螺旋副。横向丝杠由横向驱动电机驱动旋转。升降板与横向滑移板构成沿竖直方向滑动的滑动副。横向滑移板上支承有竖直设置的升降丝杠。固定在升降板上的螺母与升降丝杠构成螺旋副。升降丝杠由升降电机驱动旋转。

作为优选，三轴移动组件共有两个。

作为优选，所述的自动枪钉装置包括枪钉气缸、铁钉盒和钉枪旋转驱动组件。竖直设置的枪钉气缸转动连接在枪钉头移动机构上。枪钉气缸的缸体的底端与枪钉头的外壳固定。枪钉头内设置有推钉通道。枪钉气缸的活塞杆的外端伸入推钉通道内，用于向外推出枪钉。枪钉头上设置有枪钉匣。枪钉匣内设置有枪钉。枪钉匣的输出口连接到推钉通道中。枪钉气缸由钉枪旋转驱动组件驱动进行旋转。

作为优选，所述的钉枪旋转驱动组件包括旋转电机、转轴和齿轮。转轴支承在升降板上。两个齿轮与转轴、枪钉气缸的缸体分别固定。两个齿轮啮合。转轴由旋转电机驱动进行旋转。

作为优选，所述的板料模具与工作台可拆卸连接，通过更换不同的板料模具来对不同形状的板料和面料进行加工。所述基座在枪钉作业工位正下方的位置开设有下料缺口。下料缺口的下方设置有收料仓。

作为优选，所述驱动工作台的动力元件采用工位切换气缸。工位切换气缸采用双出杆气缸，其缸体固定在工作台上，活塞杆的两端均与基座固定。

该自动坐具枪钉设备的工作方法具体如下：

步骤一、工位切换机构中的工位切换气缸驱动板料模具至上料工位，将板料放置到板料限位通槽中的支撑块上。

步骤二、面料自动上料机构将面料移动到板料上。

步骤三、工位切换机构中的工位切换气缸驱动板料模具至枪钉作业工位，枪钉头移动机构带动自动枪钉装置沿着板料的边缘移动；同时，自动枪钉装置将枪钉固定到面料和板料上。

步骤四、各支撑块内缩，使得连接在一起的板料和面料失去支撑后下落，完成下料。

步骤五、重复步骤一至四。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过设计工位切换机构、面料自动上料机构、自动枪钉装置、枪钉头移动机构、成品下料装置等组成的一种自动枪钉设备，提出了一种新型的自动枪钉工艺，解决了坐具的板料与面料难以实现自动化枪钉作业的问题，用自动化装备替代了长期以来枪钉的手工操作，不仅降低了操作人员劳动强度，而且提高了枪钉质量，是椅业坐具制造的自动智能生产线的关键设备。因此，具有显著的经济、社会和环境效益。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图(俯视图)；

图2为本发明中枪钉头及移动机构的示意图(图1中a-a截面的剖视图)；

图3为本发明中枪钉头的示意图(图1中b-b截面的剖视图)；

图4为本发明中面料自动上料机构的示意图(图1中c-c截面的剖视图)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种自动坐具枪钉设备，包括基座1、工位切换机构、面料自动上料机构、自动枪钉装置和枪钉头移动机构。工位切换机构、面料自动上料机构和枪钉头移动机构均安装在基座1上。工位切换机构用于安装板料35，并输送板料35在面料上料工位和枪钉作业工位之间切换。面料自动上料机构位于工位切换机构上料工位的上方。枪钉头移动机构位于枪钉作业工位的正上方。自动枪钉装置安装在枪钉头移动机构上。枪钉头移动机构带动自动枪钉装置沿着板料上需要钉入枪钉部位运动，实现自动自动化枪钉作业。基座1在枪钉作业工位正下方的位置开设有下料缺口。下料缺口的下方设置有收料仓。

如图1所示，工位切换机构包括工作台2、板料模具6、工位切换气缸5、支撑下料组件和工作台导轨12。主要完成由通用机器人将板料35放入到工作台的模具6中，以便进行面料的上料，以及后续的自动枪钉作业。相互平行的两条工作台导轨12固定在基座1上。工作台2的底面通过滑块与两条工作台导轨12构成滑动副。采用双出杆气缸的工位切换气缸5的缸体固定在工作台2上，且活塞杆两端与位于基座1顶面两端的限位块分别固定。工作台2上可拆卸固定有板料模具6。板料模具6的顶面开设有与板料35形状对应的板料限位通槽。板料限位通槽的两侧均设置有支撑下料组件。工作台2与板料限位通槽对应的位置设置有让位通槽。使得板料在失去支撑下料组件的支撑后能够直接穿过板料模具6和工作台2，掉落到收料仓中。

支撑下料组件包括支撑块9、下料弹簧10、下料电磁铁11和安装壳。支撑块9与板料模具6内的滑槽构成滑动副。安装壳与板料模具6的侧部固定。支撑块9的外端端部固定有活塞板。活塞板与安装壳的内腔构成滑动副。活塞板采用铁磁性材料。活塞板与安装壳的内腔端面之间设置有下料弹簧10。安装壳的内腔端面上固定有下料电磁铁11。当下料电磁铁11通电时，支撑块9在磁力吸引下退出板料限位通槽。当下料电磁铁11断电时，支撑块9在下料弹簧10的弹力作用下伸入板料限位通槽内，用以对板料进行支撑。两个支撑下料组件内的支撑块9正对设置在板料限位通槽的两侧，实现对板料35的稳定支撑。板料35通过工业机器人或人工放置到板料限位通槽的两个支撑块9上。

如图1和4所示，面料自动上料机构包括上料机构导向杆3、导向杆座4、拉料电机7、拉带8、夹钳板27、夹钳28、真空吸嘴29、回拉弹簧41和面料供料组件。面料供料组件安装在工位切换机构的一侧。相互平行的两根上料机构导向杆3均通过导向杆座4固定在基座1上。上料机构导向杆3的轴线与工作台导轨12的轴线相互垂直。夹钳板27的两端与两根上料机构导向杆3分别构成滑动副。间隔设置的两个夹钳28均固定在夹钳板27靠近面料供料组件的一侧，且与面料供料组件上的面料34位置对应。夹钳28上固定有朝下设置的真空吸嘴29。拉料电机7固定在基座1上，且位于夹钳板27远离面料供料组件的一侧。拉料电机7的输出轴上固定有绕带滚筒。拉带8的一端绕置并固定在绕带滚筒上，另一端与夹钳板27固定。拉带8采用钢带。夹钳板27与靠近面料供料组件的导向杆座4通过回拉弹簧41连接。通过拉带8与回拉弹簧41的配合能够实现夹钳板27的驱动，实现将面料供料组件上的面料转移到板料模具6的板料35上。

面料供料组件包括供料丝杠40、供料电机30、供料导向杆31、供料支架32和面料存储台33。供料支架32固定在基座的侧部。供料支架32上固定有竖直设置的多根供料导向杆31，支承有竖直设置的供料丝杠40。面料存储台33与各供料导向杆31构成滑动副，与供料丝杠40构成螺旋副。供料丝杠40由供料电机30驱动旋转。面料存储台33上能够叠置多张面料34。通过供料丝杠40的旋转能够调节面料34的高度，以配合夹钳28和真空吸嘴29抓取。

如图1和2所示，枪钉头移动机构包括纵向导向杆13和两个三轴移动组件。相互平行的两根纵向导向杆13均通过第一安装座14固定在基座上1。三轴移动组件包括纵向滑移板19、纵向丝杠16、纵向驱动电机21、第二安装座17、横向滑移板26、横向导轨18、横向丝杠15、横向驱动电机20、升降板25和升降电机23。纵向滑移板19与两根纵向导向杆13构成滑动副。纵向丝杠16通过第二安装座17均支承在基座1上。纵向丝杠16与纵向滑移板19分别构成螺旋副。纵16驱动电机21驱动旋转。具体来说，纵向丝杠16直接穿过不构成另一个三轴移动组件内的纵向滑移板19，以避免干涉。横向导轨18固定在纵向滑移板19的侧面。横向滑移板26与横向导轨18构成滑动副。横向丝杠15支承在纵向滑移板19的侧面上。固定在横向滑移板26上的螺母与横向丝杠15构成螺旋副。横向丝杠15由固定在横向滑移板26上的横向驱动电机20驱动旋转。升降板25与横向滑移板26构成沿竖直方向滑动的滑动副。横向滑移板26上支承有竖直设置的升降丝杠。固定在升降板25上的螺母与升降丝杠36构成螺旋副。升降丝杠由升降电机23驱动旋转。两个三轴移动组件的升降板上均安装有自动枪钉装置。两套自动枪钉装置分别负责板料的两个横竖两边组合的枪钉作业。

如图3所示，自动枪钉装置包括枪钉气缸24、铁钉盒22和钉枪旋转驱动组件。垂直安装的枪钉筒24转动连接在升降板25的外侧。枪钉气缸24的缸体的底端与枪钉头38的外壳固定。枪钉头38内设置有推钉通道。枪钉气缸24的活塞杆的外端伸入推钉通道内，用于向外推出枪钉。枪钉头38上设置有枪钉匣39。枪钉匣39内设置有通过弹簧压紧的多枚枪钉。枪钉匣的输出口连接到推钉通道中。钉枪旋转驱动组件用于带动枪钉气缸24和枪钉头38旋转，以满足板料边缘与枪钉平行的要求，其包括旋转电机45、转轴和齿轮。转轴支承在升降板25上。两个齿轮与转轴、枪钉气缸24的缸体分别固定。两个齿轮啮合。转轴由旋转电机45驱动进行旋转。

该自动坐具枪钉设备的工作方法具体如下：

步骤一、工位切换机构中的工位切换气缸驱动板料模具6至上料工位，通过工业机器人或人工将板料35放置到板料限位通槽中的两个支撑块9上。

步骤二、拉料电机7带动夹钳板27向面料供料组件移动，使得真空吸嘴29到达面料供料组件上的面料34一侧边缘的正上方。供料电机30驱动面料供料组件上的面料34升高至与真空吸嘴29接触。

步骤三、真空吸嘴29吸住最上层的面料34，拉料电机7带动夹钳板27向远离面料供料组件的方向运动，使得被真空吸嘴29吸住的面料34移动到板料35上。

步骤四、真空吸嘴29通知吸气，工位切换机构中的工位切换气缸驱动板料模具6至枪钉作业工位，两个三轴移动组件带动两个自动枪钉装置移动至的板料35边缘处的正上方。自动枪钉装置通过枪钉气缸24持续将枪钉固定到面料34和板料35上。两个三轴移动组件分别带动两个自动枪钉装置以相反方向沿着板料35的边缘移动，直到板料35与面料34完成需要的钉合；在自动枪钉装置移动的同时，钉枪旋转驱动组件带动枪钉头38旋转，使得枪钉一直保持与板料边缘平行的状态。

步骤五、两个下料电磁铁11通电，使得两个支撑块9内缩，连接在一起的板料35和面料34失去支撑，落入收料仓中。

步骤六、重复步骤一至五，实现持续自动化生产。