一种方腔咬边成型装置及其成型方法与流程

1.本发明涉及旋铆设备技术领域，尤其是一种方腔咬边成型装置及其成型方法。


背景技术：

2.一些薄壁腔体，如洗衣机内部的圆筒和其一端端片成型，通常采用旋铆机进行边缘铆接咬合来实现紧固连接。
3.现有技术中，旋铆机通常为转盘式结构，通过圆筒与端片的同步转动，相对于周向外部的成型轮转动，从而实现边缘的铆合；或者是周向外部的成型轮相对于预安装的圆筒、端片转动，对齐相接边缘进行铆合；现有的转盘式旋铆机通常适用于圆筒的旋铆，其成型方式无法适用于方腔结构的铆接成型；
4.另一方面，现有圆筒与其端片在成型前，由人工上料进行预安装，而后再通过与成型轮之间的相对转动进行咬边成型；人工预装的方式耗费人力，费工费时，不利于整体节拍的提升。


技术实现要素：

5.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的方腔咬边成型装置及其成型方法，从而通过自动化的方式实现的方腔的咬边成型，节拍快，成型效率高，大大提升了成型稳定性和一致性。
6.本发明所采用的技术方案如下：
7.一种方腔咬边成型装置，包括左右间隔布置的咬边机和上料预装机，咬边机和上料预装机后端外部安装有移载机构，移载机构上安装有上料夹爪和下料夹爪；
8.所述上料预装机顶面的中部安装有腔体座，腔体座前后两端外部分别间隔安装有端盖座，腔体座上用于放置倒置的u型腔体，端盖座上用于水平放置端盖；所述端盖座上还安装有驱动其向着腔体座翻转的翻转机构；
9.所述咬边机上设置有将u型腔体固定限位的撑紧机构，撑紧机构两端外部设置有固定端盖的紧固机构，还包括咬边驱动机构，咬边驱动机构随着链条的转动将相互靠近的u型腔体两端边缘与端盖边缘旋铆咬合，构成方腔结构。
10.作为上述技术方案的进一步改进：
11.所述上料预装机的结构为：包括机架，机架顶面的中部安装有腔体座，腔体座左右两侧的底部均安装有开口朝上的导向支承座；所述端盖座分别通过转轴转动安装于腔体座前方和后方的机架上，翻转机构对应安装于端盖座下方的机架内。
12.所述腔体座顶面设置有吸嘴，通过吸嘴从u型腔体内顶面吸附；所述端盖座上设置有相同的吸嘴，吸嘴从外侧面将端盖吸附。
13.所述腔体座前端上部或是后端上部安装有对齐机构，对齐机构驱动顶部的对齐块上行，对齐块通过朝向腔体座的斜面与u型腔体端头接触。
14.所述移载机构包括左右方向水平的横移组件，横移组件侧面间隔安装有沿其移动
的两组升降组件，升降组件底端分别安装有上料夹爪和下料夹爪。
15.所述上料夹爪将前后间隔的u型腔体和两端端盖同步从上料预装机移载至咬边机上。
16.所述咬边机的结构为：包括机座，机座顶面的中部安装有撑紧机构，位于撑紧机构前方和后方的机座上对称移动安装有移动座，移动座相向的内侧面分别固定容纳有端盖，两组移动座同步相向或相背移动；位于端盖周向外部的移动座内侧面安装容纳有传动的链条，链条上有序安装有导向咬边轮。
17.所述导向咬边轮转动安装于链条链节朝向端盖的内侧面，导向咬边轮的圆周面上沿着周向开设有凹槽，随着链条的传动方向，导向咬边轮周向凹槽的宽度逐渐减小；多个导向咬边轮集中安装于链条的其中一段上；随着链条的传动，构成咬边驱动机构。
18.所述撑紧机构从内侧将u型腔体撑紧，位于撑紧机构左右两侧的机座上安装有侧压机构，侧压机构从外部向u型腔体施加压紧力；位于链条外侧的移动座左右和上部边缘处还安装有压边机构，移动座在推进机构带动下向着撑紧机构移动，使得u型腔体边缘与端盖边缘贴近，压边机构从外向内施力于u型腔体外壁面。
19.一种所述的方腔咬边成型装置的成型方法，包括如下步骤：
20.将u型腔体开口朝下放置于腔体座上，将端盖开口朝上放置于端盖座上；腔体座和端盖座分别将u型腔体和端盖吸附紧固；
21.翻转机构工作，推动端盖随着端盖座向着u型腔体的方向翻转，直至端盖位于竖直方向，此时，两侧端盖间隔位于u型腔体两端外部；
22.移载机构带动上料夹爪移动至u型腔体正上方，上料夹爪下行并同时抓握u型腔体和端盖，腔体座和端盖座分别将u型腔体和端盖松开，u型腔体和端盖由移载机构经上料夹爪移载至咬边机处；
23.u型腔体放置于撑紧机构上并被从内向外撑紧，端盖由紧固机构从外侧吸附紧固；
24.端盖随紧固机构向着撑紧机构的方向移动，直至端盖与u型腔体边缘相接；
25.咬边驱动机构工作，经过链条的传动，将端盖和u型腔体相接的边缘相互铆接咬合为一体，使得端盖和u型腔体固连为一端开口的方腔结构。
26.本发明的有益效果如下：
27.本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过上料预装机实现方腔结构成型前的预装，由上料夹爪将爆炸形式的预装结构同时移载至咬边机上，最后由咬边机中的咬边驱动机构进行边缘咬合，实现方腔结构的成型，从预装至最终成型，实现了自动化操作，并且单件作业时间为18s,节拍快、效率高，大大提升了成型稳定性和一致性；
28.本发明还包括如下优点：
29.咬边驱动机构基于链条的传动实现非圆弧路径的行走、咬边，构思巧妙、独特，不仅适用于方腔的咬边成型，亦可用于其它非圆弧形式的咬边成型，使用灵活性高，适用范围广；
30.通过有序设置多个周向凹槽形状不同的导向咬边轮，随着链条的行走，由导向咬边轮通过凹槽依次施力于待成型的方腔边缘，待链条行走一圈，则完成咬边；通过导向咬边轮的设置或替换，即可适用于不同咬边需求的方腔，操作方便简单。
附图说明
31.图1为本发明的结构示意图。
32.图2为本发明上料预装机的结构示意图。
33.图3为图2中a部的局部放大图。
34.图4为本发明移载机构的结构示意图。
35.图5为本发明上料夹爪的结构示意图。
36.图6为图5中b部的局部放大图。
37.图7为本发明咬边机的结构示意图。
38.图8为本发明机座上推进机构的结构示意图。
39.图9为图8中c部的局部放大图。
40.图10为本发明移动座内紧固机构、咬边驱动机构等的安装示意图。
41.图11为图10的爆炸图(另一视角)。
42.图12为本发明导向咬边轮的结构示意图。
43.图13为本发明撑紧机构的结构示意图。
44.图14为图13的爆炸图。
45.图15为本发明撑紧组件二的结构示意图。
46.其中：1、上料预装机；2、上料夹爪；3、下料夹爪；4、移载机构；5、咬边机；6、下料输送线；7、u型腔体；8、端盖；
47.11、机架；12、端盖座；13、腔体座；14、导向支承座；15、转轴；16、翻转机构；17、对齐机构；18、旋转机构；181、旋转气缸；182、移动轨；183、齿条；
48.21、夹爪座；22、托底机构；23、夹边机构；24、定位机构；221、滚轴；222、导向长孔；223、托块；231、支臂；232、夹指块；233、驱动机构；
49.41、横移组件；42、升降组件；
50.51、机座；52、推进机构；53、压边机构；54、撑紧机构；55、移动座；56、紧固机构；57、侧压机构；58、咬边驱动机构；59、张紧机构；
51.521、推进电机；522、丝杆；523、螺母；524、导向机构；
52.541、撑紧座；542、撑紧组件一；543、间距调节组件；544、支撑组件；545、撑紧组件二；5451、背板；5452、横向轨；5453、侧板；5454、中板；5455、撑紧电机；551、轨道；571、侧压气缸；572、支座；573、导轨机构；574、压块；581、驱动链轮；582、驱动电机；583、导向咬边轮；5831、凹槽。
具体实施方式
53.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
54.如图1所示，本实施例的一种方腔咬边成型装置，包括左右间隔布置的咬边机5和上料预装机1，咬边机5和上料预装机1后端外部安装有移载机构4，移载机构4上安装有上料夹爪2和下料夹爪3；
55.如图2所示，上料预装机1顶面的中部安装有腔体座13，腔体座13前后两端外部分别间隔安装有端盖座12，腔体座13上用于放置倒置的u型腔体7，端盖座12上用于水平放置端盖8；端盖座12上还安装有驱动其向着腔体座13翻转的翻转机构16；
56.如图7所示，咬边机5上设置有将u型腔体7固定限位的撑紧机构54，撑紧机构54两端外部设置有固定端盖8的紧固机构56，还包括咬边驱动机构58，咬边驱动机构58随着链条的转动将相互靠近的u型腔体7两端边缘与端盖8边缘旋铆咬合，构成方腔结构。
57.通过上料预装机1实现方腔结构成型前的预装，由上料夹爪2将爆炸形式的预装结构同时移载至咬边机5上，最后由咬边机5中的咬边驱动机构58进行边缘咬合，实现方腔结构的成型，从预装至最终成型，实现了自动化操作。
58.咬边驱动机构58基于链条的传动实现非圆弧路径的行走、咬边，构思巧妙、独特，不仅适用于方腔的咬边成型，亦可用于其它非圆弧形式的咬边成型，使用灵活性高，适用范围广。
59.如图2所示，上料预装机1的结构为：包括机架11，机架11顶面的中部安装有腔体座13，腔体座13左右两侧的底部均安装有开口朝上的导向支承座14，u型腔体7倒置放置于腔体座13上，u型腔体7的两臂导向放置于导向支承座14内；端盖座12分别通过转轴15转动安装于腔体座13前方和后方的机架11上，翻转机构16对应安装于端盖座12下方的机架11内。
60.端盖座12相对的内边缘处通过转轴15转动安装于机架11上，翻转机构16为与端盖座12底面、机架11均转动连接的气缸，气缸从下向上施力于端盖座12底面靠近外边缘处，从而推动端盖座12以转轴15为轴心向上翻转。
61.腔体座13顶面设置有吸嘴，通过吸嘴从u型腔体7内顶面吸附；端盖座12上设置有相同的吸嘴，吸嘴从外侧面将端盖8吸附，吸嘴均于外部气源连通，通过吸嘴的吸附将u型腔体7和端盖8分别相对于上料预装机1固定。
62.腔体座13前端上部或是后端上部安装有对齐机构17，对齐机构17驱动顶部的对齐块上行，对齐块通过朝向腔体座13的斜面与u型腔体7端头接触，使得u型腔体7端面处于预设位置。
63.如图3所示，机架11顶面与腔体座13底面之间还安装有旋转机构18，旋转机构18带动腔体座13在水平面内转动；旋转机构18的结构为：包括水平安装于机架11顶面的旋转气缸181，位于旋转气缸181侧面外部机架11上平行安装有移动轨182，移动轨182上配装有齿条183，旋转气缸181输出端与齿条183侧面固定安装，腔体座13底面安装有与齿条183外啮合的齿轮，通过旋转气缸181的推动，驱动齿条183沿着移动轨182长度方向移动，使得与齿条183相啮合的齿轮转动，带动腔体座13转动；通过旋转机构18，来调节腔体座13的水平面内的角度。
64.如图4所示，移载机构4包括左右方向水平的横移组件41，横移组件41侧面间隔安装有沿其移动的两组升降组件42，升降组件42底端分别安装有上料夹爪2和下料夹爪3；横移组件41带动上料夹爪2或下料夹爪3左右方向移动，使得上料夹爪2在上料预装机1与咬边机5之间来回移动，下料夹爪3在咬边机5和下料输送线6之间来回移动。
65.上料夹爪2将前后间隔的u型腔体7和两端端盖8同步从上料预装机1移载至咬边机5上。
66.如图5所示，上料夹爪2的结构为：包括安装于升降组件42底端、开口朝下u型结构的夹爪座21，夹爪座21前侧和后侧分别在三边安装有朝内设置的夹边机构23，通过三个方向上夹边机构23的设置来共同夹起端盖8；夹爪座21两平行臂的下部对称安装有托底机构22，通过两端的托底机构22托起同为倒置u型结构的u型腔体7；夹爪座21水平臂的两侧还安
装有定位机构24，通过定位机构24使得由托底机构22托起的u型腔体7位于夹爪座21的预设位置。定位机构24包括有安装于夹爪座21侧面的气缸，气缸输出端朝外并在端部安装有定位块，定位块位于u型腔体7两端外部，通过气缸带动定位块移动，使得定位块从前后两端施力于u型腔体7。
67.如图6所示，托底机构22的结构为：包括前后贯穿开设于夹爪座21平行臂下部的导向长孔222，导向长孔222下部向外延伸外张，导向长孔222内安装有沿其长度方向移动的滚轴221，滚轴221中部下方安装有托块223，托块223朝向夹爪座21内侧；滚轴221在外部推动动力作用下，沿着导向长孔222移动，带动托块223上下移动，当滚轴221沿着导向长孔222下部的外张处外移时，则带动托块223摆动外张；
68.夹边机构23的结构为：包括固装于夹爪座21侧面的支臂231，支臂231外端头转动安装有相向布置的两个夹指块232，两个夹指块232分别由对应的驱动机构233驱动，使得夹指块232相对于支臂231转动，从而实现两个夹指块232相向转动时的抓取或是相背转动时的松开。
69.如图7所示，咬边机5的结构为：包括机座51，机座51顶面的中部安装有撑紧机构54，位于撑紧机构54前方和后方的机座51上对称移动安装有移动座55，移动座55相向的内侧面分别固定容纳有端盖8，两组移动座55同步相向或相背移动；位于端盖8周向外部的移动座55内侧面安装容纳有传动的链条，链条上有序安装有导向咬边轮583。
70.如图8所示，移动座55通过推进机构52相对于机座51移动；推进机构52的结构为：包括转动安装于撑紧机构54端头外部机座51上的丝杆522，丝杆522呈前后方向布置，丝杆522外端头衔接有带动其转动的推进电机521，丝杆522上套装有螺旋副配装的螺母523，螺母523与对应的移动座55底面中部固装；移动座55底面的两侧与机座51之间还安装有导向机构524，导向机构524与丝杆522长度方向平行。
71.如图10和图11所示，位于端盖8下方的移动座55内侧面安装有驱动链轮581，驱动链轮581与链条啮合传动；移动座55内侧还设置有容纳链条、供其传动的轨道551，轨道551位于驱动链轮581上方，轨道551上部设置为与方腔咬边轨迹仿形的圆角方形结构，在驱动电机582的带动下，由驱动链轮581带动链条传动，链条以轨道551为导向移动；
72.链条内侧还安装有张紧机构59，张紧机构59通过弧形件外壁与链条内侧贴合，通过弧形件向着或是背离链条的微小转动，实现对链条的张紧调整。
73.紧固机构56的结构为：包括安装于移动座55外侧面的紧固气缸，紧固气缸输出端朝向移动座55并在端头安装移动板，移动板内侧面间隔安装有多个支柱，支柱向内贯穿至移动座55内部并在内端头安装有吸嘴，通过吸嘴从外侧面将端盖8吸附紧固。
74.导向咬边轮583转动安装于链条链节朝向端盖8的内侧面，如图12所示，导向咬边轮583的圆周面上沿着周向开设有凹槽5831，随着链条的传动方向，导向咬边轮583周向凹槽5831的宽度逐渐减小；多个导向咬边轮583集中安装于链条的其中一段上；随着链条的传动，构成咬边驱动机构58。
75.通过有序设置多个周向凹槽5831形状不同的导向咬边轮583，随着链条的行走，由导向咬边轮583通过凹槽5831依次施力于待成型的方腔边缘，待链条行走一圈，则完成咬边；通过导向咬边轮583的设置或替换，即可适用于不同咬边需求的方腔，操作方便简单。
76.撑紧机构54从内侧将u型腔体7撑紧，位于撑紧机构54左右两侧的机座51上安装有
侧压机构57，侧压机构57从外部向u型腔体7施加压紧力；如图9所示，侧压机构57的结构为：包括安装于机座51上的支座572，支座572顶面左右对称安装有导轨机构573，导轨机构573上共同滑动安装有压块574，压块574由侧压气缸571推动，以导轨机构573为导向、向着撑紧机构54的方向移动，从而从两侧外部将u型腔体7压紧。
77.如图13和图14所示，撑紧机构54的结构为：包括固装于机座51上的撑紧座541，撑紧座541前后两侧分别安装有撑紧组件一542和撑紧组件二545，撑紧组件一542与撑紧组件二545外撑的结构相同，其同步向左、右撑出从而将u型腔体7从内部撑紧；
78.撑紧组件一542与撑紧组件二545之间的撑紧座541上还安装有间距调节组件543，撑紧座541左右两侧对称安装有支撑组件544，单组支撑组件544与撑紧组件二545之间均安装有导柱导套机构；撑紧组件二545在间距调节组件543驱动下相对于撑紧组件一542靠近或背离，并由支撑组件544上的导柱导套机构导向运动；从而使得撑紧机构54适用于不同类型方腔的撑紧。
79.如图15所示，撑紧组件二545的结构为：包括背板5451，背板5451底端中部安装有输出端朝上的撑紧电机5455，撑紧电机5455输出端通过螺旋副连接安装有中板5454，中板5454左侧和右侧面对称设置为斜面构成上小下大的结构，位于中板5454两侧的背板5451上对称安装有侧板5453，侧板5453内侧面与中板5454的斜面贴合，中板5454内侧面与背板5451之间安装有上下布置的导轨，侧板5453与背板5451之间安装有导向运动的横向轨5452；撑紧电机5455工作，向上推动中板5454，中板5454相对于背板5451上行的同时，经斜面侧向施力于侧板5453，使得侧板5453以横向轨5452为导向侧向移动，侧板5453左侧或是右侧与u型腔体7内侧面贴合，实现撑紧。
80.位于链条外侧的移动座55左右和上部边缘处还安装有压边机构53，移动座55在推进机构52带动下向着撑紧机构54移动，使得u型腔体7边缘与端盖8边缘贴近，压边机构53从外向内施力于u型腔体7外壁面。
81.压边机构53包括安装于移动座55内侧面边缘、输出端朝向移动座55中心的气缸，气缸输出端安装压边块，通过压边块的内移施力于u型腔体7上；压边机构53施力于u型腔体7的位置靠近咬边处，有效助力于保证咬边的稳定和可靠性。
82.本实施例的一种方腔咬边成型装置的成型方法，包括如下步骤：
83.第一步：将u型腔体7开口朝下放置于腔体座13上，将端盖8开口朝上放置于端盖座12上；腔体座13和端盖座12分别通过吸嘴将u型腔体7和端盖8吸附紧固；
84.u型腔体7放置时，由开口朝上的导向支承座14导向，并由对齐机构17通过斜面从端头施力于u型腔体7使其处于预设位置，最后由吸嘴吸附；
85.端盖座12内壁面则设置有仿形的容纳腔，用于端盖8的定位放置；
86.第二步：翻转机构16工作，推动端盖8随着端盖座12向着u型腔体7的方向翻转，直至端盖8位于竖直方向，此时，两侧端盖8间隔位于u型腔体7两端外部；
87.第三步：移载机构4通过横移组件41工作，带动上料夹爪2移动至u型腔体7正上方，升降组件42带动上料夹爪2下行，由上料夹爪2同时抓握u型腔体7和端盖8，腔体座13和端盖座12分别将u型腔体7和端盖8松开，u型腔体7和端盖8由移载机构4经上料夹爪2移载至咬边机5处；
88.上料夹爪2运行至上料预装机1处，倒置u型结构的夹爪座21与倒置放置的u型腔体
7匹配，托底机构22中的托块223随着滚轴221在导向长孔222中的上移而向内向上摆动，从而托块223从底部将u型腔体7支承；同步地，两侧夹边机构23中的夹指块232在各自驱动机构233带动下相向移动，进而从三个边缘方向将端盖8夹持；
89.u型腔体7由托块223支承后，通过定位机构24施力于u型腔体7两端侧面，使得u型腔体7位于夹爪座21的预设位置；
90.第四步：u型腔体7放置于撑紧机构54上并被从内向外撑紧，端盖8由紧固机构56从外侧吸附紧固；
91.撑紧机构54前后两侧的撑紧组件一542、撑紧组件二545工作，侧板5453外张从而将u型腔体7从内部撑紧；同时侧压机构57工作，从左右两侧外部向u型腔体7施加压紧力；
92.紧固机构56工作，吸嘴在气缸推动下内移靠近端盖8外侧面并通过外部气源将端盖8吸附；
93.第五步：端盖8随紧固机构56向着撑紧机构54的方向移动，直至端盖8与u型腔体7边缘相接；
94.推进机构52工作，推动前后的移动座55向着中部的撑紧机构54移动，使得移动座55内侧的端盖8位于u型腔体7两端并边缘相接；压边机构53工作，通过气缸的工作，推动压边块内移从三个方向将u型腔体7咬边附近位置压紧；
95.第六步：咬边驱动机构58工作，经过链条的传动，将端盖8和u型腔体7相接的边缘相互铆接咬合为一体，使得端盖8和u型腔体7固连为一端开口的方腔结构；
96.驱动电机582工作，经驱动链轮581带动链条沿着轨道551移动，使得导向咬边轮583依次施力于端盖8与u型腔体7相接的边缘处，通过导向咬边轮583周向凹槽5831尺寸的逐渐减小设置，施力于相接的边缘使其逐步贴合直至咬边紧固在一起；链条传动一周，则铆接完成。
97.通过撑紧机构54两侧移动座55内咬边驱动机构58的同步工作，实现了u型腔体7两端端盖8的同步咬边铆接。
98.本发明通过链条传动实现了方腔相接边缘咬边的成型，并且单件作业时间短，节拍快，通过全自动化大大提升了成型稳定性和一致性。
99.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。