一种伺服热铆机

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一种伺服热铆机\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种热铆设备，特别是一种伺服热铆机，属于热铆技术领域。\n背景技术\n[0002] 热铆机是机械加工领域的一种常见设备，主要适用于家用电器、车灯、汽车溶器等塑件焊接，具有操作简单，使用方便等特点。\n[0003] 常见热铆机主要为框架形式，由顶模和底模两大块板组成，其中顶模主要由加热板、热铆杆组成。在工作时，工件放置在底模上，热铆杆随顶模下行，同时由加热板加热热铆头，继而加热铆柱，使其熔融，待热铆杆到达热铆工位，完成热压动作后，顶模继续压紧，待铆柱固化形成铆头，固定工件，之后顶模上行，取出工件即为成品。\n[0004] 然而，现有热铆机通常有如下缺陷，例如：\n[0005] 其一，热铆杆在下行过程中，系借助弹簧对其位置和下行速度进行调控，但因弹簧本身结构、性能的限制，使得热铆杆无法充分下行，进而导致热铆杆无法充分下行，无法实现铆柱的充分固化。\n[0006] 其二，热铆杆在工作过程中持续处于最高温度范围内，不仅容易导致热铆材料无谓损耗，且会污染环境，尤为重要的时，还不利于节能。\n[0007] 其三，顶模系利用分布在工作台上四根立柱作为升降导轨，稍有疏忽，则顶模的四角处极易发生倾斜，继而导致产品的质量出现问题。\n发明内容\n[0008] 本发明的目的在于提供一种新型的伺服热铆机，其具有节能环保，运行性能稳定，工件良品率高等特点，从而克服了现有技术中的不足。\n[0009] 为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：\n[0010] 一种伺服热铆机，包括机台、顶模和底模，所述底模设于机台的工作台面上，所述顶模经对称设置的两道以上第一导轨与机台连接，并至少可在第一顶模驱动机构的驱使下沿所述第一导轨进行升降运动，其特征在于，它还包括\n[0011] 用以对放置在底模上的工件进行预压紧的预压机构，所述预压机构经所述竖直导轨与机台连接，并可在预压驱动机构的驱使下沿所述导轨进行升降运动，[0012] 并且，至少所述顶模中的加热元件、第一顶模驱动机构和预压驱动机构均与一控制单元连接。\n[0013] 进一步的，所述顶模驱动机构包括伺服电机。\n[0014] 进一步的，所述预压机构包括设于顶模和底模之间的预压板。\n[0015] 作为较为优选的实施方案之一，所述机台上还分布有对称设置的两条以上第二导轨，所述第二导轨上分布有沿竖直方向延伸的齿道结构，至少所述顶模的两侧部分别经齿轮机构与所述齿道结构配合，并且所述顶模至少还可在第二顶模驱动机构的驱使下沿所述第二导轨进行升降运动，所述第二顶模驱动机构与控制单元连接。\n[0016] 进一步的，所述第二顶模驱动机构包括上下驱动辅助气缸。\n[0017] 进一步的，所述预压驱动机构包括预压升降驱动气缸。\n[0018] 作为较为优选的实施方案之一，所述机台上还设有用以将顶模锁止在设定高度的第一安全机构与用以将预压机构锁止在设定高度的第二安全机构，所述第一安全机构包括顶模安全气缸，所述第二安全机构包括预压安全气缸，并且所述顶模安全气缸和预压安全气缸均与控制单元连接。\n[0019] 作为较为优选的实施方案之一，所述底模上还安装有用以检测底模上是否存在工件的工件检测元件，所述工件检测元件与控制单元连接。\n[0020] 进一步的，所述顶模还包括用以冷却热铆头的吹气机构及与所述吹气机构配合的电磁阀，所述电磁阀与控制单元连接。\n[0021] 作为较为优选的实施方案之一，所述机台上还设有至少用以监测操作人员位置和/或动作的第三安全机构，所述第三安全机构包括安全光栅，所述安全光栅与控制单元连接。\n[0022] 藉由前述设计，使得本发明与现有技术相比至少具有节能环保，运行性能安全、稳定，工件良品率高等优点。\n附图说明\n[0023] 图1是本发明一较佳实施例的立体图之一；\n[0024] 图2是本发明一较佳实施例的立体图之二；\n[0025] 图3是本发明一较佳实施例中热铆机构的剖面结构示意图；\n[0026] 图4是本发明一较佳实施例中快速换模机构的结构示意图。\n具体实施方式\n[0027] 如前所述，鉴于现有技术中的不足，本发明提供了一种改良设计的伺服热铆机。\n[0028] 作为本发明的实施方案之一，该伺服热铆机包括机台、顶模、底模和预压机构，所述底模设于机台的工作台面上，所述顶模经对称设置的两道以上第一导轨与机台连接，并至少可在第一顶模驱动机构的驱使下沿所述第一导轨进行升降运动，其中，预压机构系用以对放置在底模上的工件进行预压紧，所述预压机构经所述竖直导轨与机台连接，并可在预压驱动机构的驱使下沿所述导轨进行升降运动，\n[0029] 并且，至少所述顶模中的加热元件、第一顶模驱动机构和预压驱动机构均与一控制单元连接。\n[0030] 进一步的，所述顶模驱动机构包括伺服电机，藉此可以实现如下功能，包括：慢降功能；可调整下压的行程；以及，伺服精确控制。\n[0031] 进一步的，所述预压机构包括设于顶模和底模之间的预压板。\n[0032] 作为较为优选的实施方案之一，所述机台上还分布有对称设置的两条以上第二导轨，所述第二导轨上分布有沿竖直方向延伸的齿道结构，至少所述顶模的两侧部分别经齿轮机构与所述齿道结构配合，并且所述顶模至少还可在第二顶模驱动机构的驱使下沿所述第二导轨进行升降运动，所述第二顶模驱动机构与控制单元连接。\n[0033] 进一步的，顶模与第一导轨系通过滑块-滑轨结构配合。\n[0034] 藉由前述设计，可消除顶模四角处因高度不一而导致的倾斜现象，并因滑块-滑轨结构及齿轮-齿道结构，使得顶模在进行升降运动时可更为平稳可靠。\n[0035] 进一步的，所述第二顶模驱动机构包括上下驱动辅助气缸。\n[0036] 进一步的，所述预压驱动机构包括预压升降驱动气缸。\n[0037] 作为较为优选的实施方案之一，所述机台上还设有用以将顶模锁止在设定高度的第一安全机构与用以将预压机构锁止在设定高度的第二安全机构，所述第一安全机构包括顶模安全气缸，所述第二安全机构包括预压安全气缸，并且所述顶模安全气缸和预压安全气缸均与控制单元连接。\n[0038] 藉此第一、第二安全机构，可防止顶模、预压机构出现意外降落、上升等动作，提高其安全性。\n[0039] 作为较为优选的实施方案之一，所述底模上还安装有用以检测底模上是否存在工件的工件检测元件，所述工件检测元件与控制单元连接。\n[0040] 进一步的，所述顶模还包括用以冷却热铆头的吹气机构及与所述吹气机构配合的电磁阀，所述电磁阀与控制单元连接。\n[0041] 作为较为优选的实施方案之一，所述机台上还设有至少用以监测操作人员位置和/或动作的第三安全机构，所述第三安全机构包括安全光栅，所述安全光栅与控制单元连接，利用此等安全光栅，控制单元可识别操作人员位置和动作，并在操作人员介入时，停止设备，防止出现意外。\n[0042] 进一步的，前述顶模中所含热铆机构可以包括热铆杆、加热管、热铆头和可升降的热铆高度调节杆，所述热铆杆上端与热铆机构固定板连接上，所述热铆头与所述加热管下部连接，所述热铆高度调节杆活动设置于所述热铆杆下端，所述加热管上部设置于所述热铆杆通孔内，下部设置于所述热铆高度调节杆通孔内，且所述热铆高度调节杆下端套设在所述热铆头上端上。\n[0043] 作为可选实施方案之一，所述热铆杆上端经热铆固定垫片和螺丝固定在热铆机构固定板上。\n[0044] 作为可选实施方案之一，所述热铆杆下部设置有用于所述热铆高度调节杆升降调节的大直径孔部，且所述热铆高度调节杆经一调节螺母与所述热铆杆下端连接。\n[0045] 作为可选实施方案之一，所述热铆高度调节杆下部还设置有至少一用于调节所述热铆头水平角度的角度微调机构。\n[0046] 作为可选实施方案之一，所述角度微调机构包括至少一微调固定螺丝，所述微调固定螺丝一端穿入设于热铆头上的螺孔内，并与热铆高度调节杆外壁相触。\n[0047] 在工作时，可通过升降热铆高度调节杆来调整热铆头与铆钉的相对高度；松开微调固定螺丝后，可旋转热铆头，使热铆头到达最佳位置，然后再将微调固定螺丝锁紧加热管，使其固定，操作方便，有效的提高了工作效率。\n[0048] 又及，前述机台的工作台面还可设置快速换模机构，其包括：\n[0049] 对称分布的复数滚轮机构，其中任一滚轮机构包括：\n[0050] 滚轮，以及\n[0051] 用以驱动滚轮从分布在所述机台的工作台面上的相应通孔内伸出或缩入的升降支承机构，所述滚轮固定设置在升降支承机构顶部。\n[0052] 进一步的，该复数滚轮机构分为两组以上对称设置在所述机台内。\n[0053] 作为可以实施的方案之一，该复数滚轮机构分为两组以上并行分布在所述机台内。\n[0054] 优选的，该复数滚轮机构分为两组并行分布在与工作台面两端部相应位置处。\n[0055] 作为较佳应用方案之一，所述机台包括基体及工作台面，所述升降支承机构固定设置于所述基体内，所述工作台面上分布有复数个与所述滚轮配合的通孔。\n[0056] 藉此快速换模设计，操作人员在更换底模或工件时时，只需启动前述升降装置，使滚轮上升并将工件托起，然后操作人员就可沿水平方向推动工件，进而进行工件的更换等，省事省力，而无工件掉落之虞。\n[0057] 以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。\n[0058] 参阅图1-图2，该伺服热铆机包括框架式结构的机台1、顶模2、底模（图中未示出）和预压板3，其中，底模放置在机台的工作台面上，预压板设于顶模和底模之间，同时，机台上还对称设置有两道滑轨，顶模两侧部经滑块结构与该两道滑轨配合，并可在伺服电机4的驱使下沿所述滑轨进行升降运动，其中，预压板亦经过滑块-滑轨结构与滑轨配合，并可在预压升降驱动气缸的驱使下沿所述导轨进行升降运动。同时，机台上还分布有对称设置的两条第二导轨6，该两条第二导轨上分布有沿竖直方向延伸的齿道结构，顶模的两侧部还分别经齿轮机构与齿道结构配合，并且顶模还可在上下驱动辅助气缸5的驱使下沿第二导轨进行升降运动，\n[0059] 又及，机台上还设有用以将顶模锁止在设定高度的顶模安全气缸与用以将预压机构锁止在设定高度的预压安全气缸，底模上还安装有用以检测底模上是否存在工件的工件检测元件， 机台上还设有用以监测操作人员位置和/或动作的安全光栅。\n[0060] 再及，该伺服热铆机上还可照明设备如日光灯及设备状态警示装置，如三色灯或报警器等。\n[0061] 前述顶模2包括热铆杆21、加热管22、热铆头23和可升降的热铆高度调节杆24等，其结构可参阅图3，热铆杆上端经热铆固定垫片和螺丝固定在热铆机构固定板上，热铆头与加热管下部连接，加热管上部设置于热铆杆通孔内，加热管下部设置于热铆高度调节杆通孔内，且热铆高度调节杆下端套设在热铆头上端上，热铆高度调节杆经调节螺母可升降设置于热铆杆下端，其中，热铆杆下部设置有与热铆高度调节杆配合的大直径孔部。热铆高度调节杆下部还设置有用于调节热铆头水平角度的微调固定螺丝，微调固定螺丝与加热管抵紧。工作时，可通过升降热铆高度调节杆来调整热铆头与铆钉的相对高度；松开微调固定螺丝后，可旋转热铆头，使热铆头到达最佳位置，然后再将微调固定螺丝锁紧加热管。\n[0062] 进一步的，顶模还可包括用以冷却热铆头的吹气机构及与吹气机构配合的电磁阀（图中未示出）。\n[0063] 再参阅图4，在机台上还设有快速换模机构7，其中机台可以包括基体和工作台面，快速换模机构7包括滚轮71和升降支撑机构72；滚轮71固定设置在升降支承机构72顶部形成滚轮机构，本实施例共有十二个滚轮机构分为两组对称分布在与工作台面两端部相应位置的基体中，工作台面上分布有十二个与滚轮配合的通孔。更换工件时，启动升降装置，使滚轮上升并将工件托起，然后操作人员就可沿水平方向推动工件，进而进行工件的更换等，省事省力，而无工件掉落之虞。\n[0064] 又及，前述各电动、气动驱动元件和传感器件均还与一控制单元连接。\n[0065] 该伺服热铆机的工作过程如下：\n[0066] (1)打开加热管加热开关，加热管开始加热，到达设定好的温度之后停止。在底模上放好工件，底模上的工件检测开关检测到工件（工件检测开关检测不到工件时，按下启动开关该热铆机（以下简称“机器”）不运动）。按下启动开关，机器开始运动（即“双启动模式”）。首先预压安全气缸打开，预压机构经预压升降驱动气缸驱动下降到工件表面压紧工件，到位后预压安全气缸上的磁性开关给上下驱动辅助气缸一个信号，顶模安全气缸打开，伺服电机也开始下降，同时上下驱动辅助气缸断气，让伺服电机单独带动顶模下降。\n[0067] (2)顶模快速下降到一定的位置时，上下驱动辅助气缸上的磁性开关给伺服电机一个信号，伺服电机开始慢降，热铆头慢慢的压紧工件铆柱成型出蘑菇头的形状。其中，在顶模下降过程中，加热管温度逐渐由前述设定温度升至工作温度，而不是一直保持在工作温度，如此可节能环保。另外，还可根据工件热熔点的间距情况实时调整加热管的工作状态，实现单点温控；\n[0068] (3)成型一段时间之后，进入保压状态。吹气的电磁阀打开，开始对热铆头吹气，以时铆头迅速成型。\n[0069] (4)在达到吹气设定的时间后，吹气电磁阀关闭，停止吹气。同时顶模在伺服电机的带动下回到设定的位置，伺服电机缓慢运动到最顶端，同时上下驱动辅助气缸在电机的带动下也回位到最顶端。此时上下驱动辅助气缸的磁性开关给一个信号给电磁阀让上下驱动辅助气缸通气，也给一个信号给顶模安全气缸，顶模安全气缸锁紧。同时上下驱动辅助气缸的磁性开关给一个信号给预压升降驱动气缸，带动预压机构上升到最顶端。预压升降驱动气缸到位后给一个信号给预压安全气缸，预压安全气缸锁紧，机器完成一次动作。\n[0070] (5)以上动作在安全光栅受到干扰之后，整个机器的动作停止，配合该安全光栅及前述双启动模式，可更好的实现安全防护。\n[0071] (6)重复完成以上动作，循环运作。\n[0072] 综上所述，本发明通过前述两工位设计（放件、取件与热铆工位分开）及安全光栅等设计，可非常好的实现安全防护，杜绝安全事故的发生，并通过将热铆和预压分开，再辅以吹气冷却，能更好地保证焊接效果，提升产品品质，而通过前述温控加热设计，可实现快速升温，并实现节能环保之目的，还可在15分钟内完成生产准备工作。\n[0073] 以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。