扭矩控制多轴螺栓拧紧机的制作方法

文档序号:3115242阅读:462来源:国知局
专利名称:扭矩控制多轴螺栓拧紧机的制作方法
技术领域
本实用新型涉及螺栓拧紧装置,具体地说是一种扭矩控制多轴螺 栓拧紧机。
背景技术
通常装配生产线设备繁多,技术复杂,所选用的柠紧机工具品种 很多,大致可分为电动单轴拧紧机,电动多轴拧紧机及气动单轴拧紧
机等三种。电动多轴拧紧机大部分是通过皮带轮传递动力;电动单轴 柠紧机由转子与定子组成,通过转子转动拧紧工件;气动单轴拧紧机 是通过气流吹动叶轮旋转,当叶轮停止转动时,气流通过卸压阀减压, 实现对拧紧机的保护。当装配工件在同一工作平面内或者接近于同一 平面,而且螺栓的数目又很多的时,如果使用单轴柠紧机工作效率就 会很低,柠紧头的扭矩由人控制,既影响了工件的精度和质量,工人 操作起来还很不方便,并且加大了工人的劳动量,严重影响工作节拍。 而为了不影响工作进度,只有增加工人的数量来弥补设备功能的不 足,这样一来无疑增加了生产成本,而且由于工人数量的增加,还会 造成不易管理和控制。
目前,很多装配生产线迫切需要釆用扭矩可以调节控制的多轴螺 栓柠紧机设备,例如汽车变速器装配生产线,工件装配时就需要用到 十四轴或者更多轴的螺栓柠紧机,因此,如何既保证工件质量,又提 高工作效率已成为亟待解决的问题。

实用新型内容
为了解决上述存在的问题,本实用新型的目的在于提供一种效率 高、自动化程度高、工件质量好的扭矩控制多轴螺栓柠紧机,适用于 高水平装配生产线的应用。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的 本实用新型包括驱动装置、变速器箱、中间轴、扭矩限制器及拧 紧头,中间轴的一端与驱动装置相连,另一端由变速器箱穿出;变速
器箱输出有传动轴,每个传动轴均通过扭矩限制器连接有输出轴,输 出轴的另一端设有固定板,该端的输出轴由固定板穿过、与万向轴的 一端相连,万向轴的另一端连接有模板,拧紧头由模板穿过与万向轴
连接;在模板上安装有限位开关,限位开关的一侧设有固接在模板上的传感器。
其中所述中间轴位于变速器箱内的部分安装有中间齿轮;在变
速器箱内部、中间轴的外围设有多个带有过渡齿轮的过渡轴,过渡齿
轮与中间齿轮相啮合;过渡轴的外围设有多个带有传动齿轮的传动 轴,传动齿轮与过渡齿轮相啮合;过渡轴的两端安装在变速器箱上, 两端部均设有固接在变速器箱上的轴端盖;传动轴的一端安装在变速
器箱上,端部设有固接在变速器箱上的轴端盖,传动轴的另一端由变 速器箱穿出;过渡轴、传动轴、输出轴、万向轴及拧紧头均为多个, 且个数相同;所述扭矩限制器包括第一法兰、轴套、环状块及接近开 关,第一法兰安装在传动轴上、与传动轴连动,轴套套接在输出轴的 一端、并与第一法兰相固接;固定板上设有多个轴承固定座,输出轴 的另一端依次穿过轴承固定座、固定板与万向轴相连接;环状块安装 在输出轴上,接近开关固接在轴承固定座上、位于环状块的一侧;环 状块为均布的凹凸齿形结构,构成"检出距离"内和"检出距离" 外的信号空间区域,接近开关安装在环状块的凸齿和凹齿外围;所述 万向轴的另一端设有固接在模板上的第二法兰,拧紧头穿过模板、通 过第二法兰与万向头相连接;固定板与模板之间设有连接杆;模板上 分别开有容置限位开关的第一定位孔、容置连接杆的第三定位孔及多 个与柠紧头相对应的第二定位孔;限位开关上设有复位弹簧。 本实用新型的优点与积极效果为
本实用新型很好地克服了现有技术中拧紧机设备及工具的自动 化程度低、效率低、造价及运行成本高等不足,很好地解决了长期以 来装配生产线没有扭矩控制多轴螺栓拧紧机的问题。具体为
1. 自动化程度高。本实用新型可以无人值守在线自动运行,通 过控制系统控制,利于自动化控制,代替了大量重复劳动。
2. 效率高。本实用新型结构中釆用了万向轴,能够同时提供一 定的扭矩值拧紧多个不规则排列的螺栓头,并通过模板定位,提高了 工作效率。
3. 过载保护。本实用新型通过扭矩调节控制,可以设定扭矩值, 实现了扭矩大小、速度快慢的控制,避免过载。
4. 本实用新型结构简单,集成度高,能够实现正反转,多轴同 时运行。
5. 本实用新型灵活可靠,根据工件不同,调整模板和调节扭矩 限制器以适用多种工件,操作灵活,定位拧紧准确可靠。


图l为本实用新型的结构示意5图2为图1中模板的结构示意图; 图3为本实用新型的工作原理示意图; 图4为图1中环状块的结构示意图; 图5为本实用新型的控制系统流程其中l为电机,2为减速器,3为减速器座,4为轴端盖,5为 变速器箱,6为过渡轴,7为过渡齿轮,8为第一法兰,9为轴套,10 为输出轴,ll为环状块,12为接近开关,13为万向轴,14为连接杆, 15为模板,16为拧紧头,17为限位开关,18为复位弹簧,19为第 二法兰,20为传感器,21为固定板,22为轴承固定座,23为扭矩限 制器,24为传动轴,25为传动齿轮,26为中间齿轮,27为中间轴, 28为第一定位孔,29为第二定位孔,30为第三定位孔,31为气缸, 32为滑轮,33为配重块,34为床身,35为工作台。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。
如图1所示,本实用新型包括驱动装置、变速器箱5、中间轴27、 扭矩限制器23及拧紧头16,驱动装置由电机l、减速器2及减速器 座3组成。减速器2安装在减速器座3上,电机1与减速器2相连。 中间轴27的一端与通过减速器2与电机1相连,另一端由位于减速 器2下方的变速器箱5穿出,减速器座3固定在变速器箱5上;中间 轴27位于变速器箱5内的部分固接有中间齿轮26,在变速器箱5内 部、中间轴27的外围设有多个过渡轴6 (本实施例为十四个),每个 过渡轴6上均设过渡齿轮7,每个过渡齿轮7均与中间齿轮26相啮 合,各过渡齿轮7在过渡轴6上的位置分别错开,以避免与中间齿轮 26啮合传动时互相发生碰撞;变速器箱5内、过渡轴6的外围设有 多个相对应的传动轴24 (即一个过渡轴对应一个传动轴),每个传动 轴24上均设有与过渡齿轮7啮合传动的传动齿轮25,各传动齿轮25 在传动轴24上的位置分别错天,以避免与过渡齿轮7啮合传动时互 相发生碰撞。过渡轴6的两端安装在变速器箱5上,两端部均设有固 接在变速器箱5上的轴端盖4,通过轴端盖4进行密封保护;传动轴 24的一端安装在变速器箱5上,端部设有固接在变速器箱5上的轴 端盖4,通过轴端盖4进行密封保护,传动轴24的另一端由变速器 箱5穿出,连接有扭矩限制器23。输出轴10的一端通过扭矩限制器 23与传动轴24相连接,另一端设有固定板21,该端的输出轴由固定 板21穿过、与万向轴13的一端铰接,固定板21位于输出轴IO与万 向轴13铰接处的上方。扭矩限制器23包括第一法兰8、轴套9、环 状块11及接近开关12,第一法兰8安装在传动轴24上、与传动轴
624连动,轴套9套接在输出轴10的一端、并与第一法兰8相固接; 固定板21上设有多个轴承固定座22,用以固定输出轴10,输出轴 10的另一端依次穿过轴承固定座22及固定板21后再与万向轴13的 一端铰接;在轴承固定座22上方的输出轴10上设有环状块11,.环 状块11的一侧设有固接在轴承固定座22上的接近开关12。如图4 所示,环状块ll为均布的凹凸齿形结构,构成"检出距离"内和"检 出距离"外的信号空间区域,接近开关12安装在环状块11的凸齿和 凹齿外围。万向轴13的一端与输出轴IO铰接,另一端设有第二法兰 19,第二法兰19安装在模板15上,拧紧头16穿过模板15、通过第 二法兰19与万向头13相连接。在模板15上安装有限位开关17,限 位开关17上设有复位弹簧18;固定板21与模板15之间设有连接杆 14,可防止柠紧头16在拧紧时发生摇晃;限位开关17 —侧的上方设 有传感器20,传感器20是通过传感器座安装在模板15上的。如图2 所示,模板15上分别开有与限位开关17、拧紧头16及连接杆14相 对应的第一 三定位孔28~30,限位开关17、柠紧头16及连接杆 14分别由第一 三定位孔28~30穿过,第一 三定位孔28~30在 模板15上的位置可根据实际生产需要来改变。本实用新型的过渡轴 6、传动轴24、输出轴IO、万向轴13及柠紧头16的个数相同,本实
施例均为十四个。
如图3所示,本实用新型的拧紧机安装在床身34上,床身34的 上方设有气缸31,气缸31的活塞杆与拧紧机相连接。床身34的上 方还设有滑轮32,钢丝绳由滑轮32穿过, 一端连接拧紧机,另一端 连接配重块33,可平衡拧紧机的自重,使拧紧机更方便、平稳地上 升或下降。本实用新型中的扭矩限制器23、传感器20、电机1、气 缸31、接近开关12均与控制系统电连接
本实用新型的工作原理为
如图5所示,控制系统初始化,控制系统发出工件到位信号,检 测工作台35上是否放置了工件;若没有检测到工作台35上放置了工 件,则信号放过。若检测到工作台已放置好了工件,控制系统给气缸 31信号,床身34上方的气缸31工作,气缸31的活塞杆下降,驱动 拧紧机下降。然后检测限位开关!7是否到位,若没到位,气缸31驱 动拧紧机继续下降;若限位开关17接触到工作台35,拧紧机继续下 降,此时,限位开关17向上移动。当限位开关17的上部到达传感器 20时,传感器20接收到信号,并将信号传递给控制系统。控制系统 接收到传感器2Q发来的信号,控制气缸31停止工作。
控制系统给电机l发出信号,电机l启动旋转,通过减速器2驱动中间轴27旋转,中间轴27上的中间齿轮随着中间轴27共同旋转, 通过中间齿轮26与过渡齿轮7的啮合以及过渡齿轮7与传动齿轮25 的啮合传递动力,使各个传动轴24旋转。通过扭矩限制器23与传动 轴24相连的输出轴IO在传动轴24的带动下共同旋转,环状块ll.随 待输出轴10同步旋转,其上的凹齿和凸齿经过接近开关12时,接近 开关12会对不同的激励输出不同的信号,将接近开关的传感器输出 的信号设在一定的时间,通过预先设定的扭矩值,可以控制输出轴 IO输出的扭矩,避免过载。转动的输出轴10带动万向轴13同步旋 转,万向轴13再带动拧紧头16拧紧工件。
拧紧后,电机l停止旋转,气缸31的活塞杆上升复位,工件被 放行。
本实用新型通过调整模板和调节扭矩限制器预先设定的扭矩值,
可适用多种不同工件;扭矩限制器在传动轴与输出轴之间的位置也是 分别错开的,以避免互相干扰。
本实用新型的拧紧头为巿购产品,购置于台湾霹雳马公司生产的 型号为14的拧紧头;万向轴为巿购产品,购置于曰本椿本公司生产 的型号为HJ-16GX的万向轴。
本实用新型的控制系统为现有技术,釆用PLC编程,可以分析力 矩,调节控制扭矩,结合控制触摸屏幕界面,既可以手动控制设备, 又可无人自动控制。
权利要求1. 一种扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征在于包括驱动装置、变速器箱(5)、中间轴(27)、扭矩限制器(23)及拧紧头(16),中间轴(27)的一端与驱动装置相连,另一端由变速器箱(5)穿出;变速器箱(5)输出有传动轴(24),每个传动轴(24)均通过扭矩限制器(23)连接有输出轴(10),输出轴(10)的另一端设有固定板(21),该端的输出轴由固定板(21)穿过、与万向轴(13)的一端相连,万向轴(13)的另一端连接有模板(15),拧紧头(16)由模板(15)穿过与万向轴连接;在模板(15)上安装有限位开关(17),限位开关(17)的一侧设有固接在模板(15)上的传感器(20)。
2. 按权利要求l所述的扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征在于 所述中间轴(27)位于变速器箱(5)内的部分安装有中间齿轮(26); 在变速器箱(5)内部、中间轴(27)的外围设有多个带有过渡齿轮(7) 的过渡轴(6),过渡齿轮(7)与中间齿轮(26)相咕合;过渡 轴(6)的外围设有多个带有传动齿轮(25)的传动轴(24),传动齿 轮(25)与过渡齿轮(7)相啮合。
3. 按权利要求2所述的扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征在于 所述过渡轴(6)的两端安装在变速器箱(5)上,两端部均设有固接 在变速器箱(5)上的轴端盖(4);传动轴(24)的一端安装在变速 器箱(5 )上,端部设有固接在变速器箱(5 )上的轴端盖(4 ),传动 轴(24)的另一端由变速器箱(5)穿出。
4. 按权利要求2所述的扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征在于 所述过渡轴(6)、传动轴(24)、输出轴(10)、万向轴(13)及拧紧 头(16)均为多个,且个数相同。
5. 按权利要求l所述的扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征在于 所述扭矩限制器(23)包括第一法兰(8)、轴套(9)、环状块(11) 及接近开关(12),第一法兰(8)安装在传动轴(24)上、与传动轴(24)连动,轴套(9)套接在输出轴(10)的一端、并与第一法兰(8) 相固接;固定板(21)上设有多个轴承固定座(22),输出轴(IO) 的另一端依次穿过轴承固定座(22)、固定板(21)与万向轴(13) 相连接;环状块(11)安装在输出轴(10)上,接近开关(12)固接 在轴承固定座(22)上、位于环状块(11)的一侧。
6. 按权利要求5所述的扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征在于 所述环状块(ll)为均布的凹凸齿形结构,构成"检出距离"内和"检出距离"外的信号空间区域,接近开关(12)安装在环状块(11)的 凸齿和凹齿外围。
7. 按权利要求l所述的扭矩控制多轴螺栓狞紧机,其特征在于: 所述万向轴(13 )的另 一端设有固接在模板(15 )上的第二法兰(19 ), 拧紧头(16)穿过模板(l5)、通过第二法兰(19)与万向头(13) 相连接。
8. 按权利要求l所述的扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征在于: 所述固定板(n)与模板U5)之间设有连接杆(IO。
9. 按权利要求1或8所述的扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征 在于所述模板(15)上分别开有容置限位开关(17)的第一定位孔(28)、容置连接杆(14)的第三定位孔(30)及多个与拧紧头相对 应的第二定位孔(29)。
10. 按权利要求1所述的扭矩控制多轴螺栓拧紧机,其特征在于: 所述限位开关(17)上设有复位弹簧(18)。
专利摘要本实用新型涉及螺栓拧紧装置,具体地说是一种扭矩控制多轴螺栓拧紧机。包括驱动装置、变速器箱、中间轴、扭矩限制器及拧紧头,中间轴的一端与驱动装置相连,另一端由变速器箱穿出;变速器箱输出有传动轴,每个传动轴均通过扭矩限制器连接有输出轴,输出轴的另一端设有固定板,该端的输出轴由固定板穿过、与万向轴的一端相连,万向轴的另一端连接有模板,拧紧头由模板穿过与万向轴连接;在模板上安装有限位开关,限位开关的一侧设有固接在模板上的传感器。本实用新型具有效率高,结构简单,集成度高等优点,能够实现正反转、力矩大小控制、速度快慢调节等多种功能,适应性强,应用范围广泛。
文档编号B23P19/06GK201295835SQ20082023140
公开日2009年8月26日 申请日期2008年12月10日 优先权日2008年12月10日
发明者于龙会, 刘国涛, 周永征, 徐凤春, 王海涛, 平 陈, 陈书宏 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所
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