专利名称：履带四轴自动拧紧机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种拧紧机，具体来说是涉及一种履带四轴自动拧紧机。
背景技术：
工程机械设备像挖掘机、推土机等所用履带是一节一节连起来的，其中履带板与 链节的连接是通过四个螺栓拧上去的。由于工程机械设备的工作环境比较恶劣，此四个螺 栓的拧紧要求相对较高。采用一般气动风炮拧紧螺栓的方法很难满足要求，且生产效率较 低；故需要精确确定扭矩、生产效率较高的电动工具来实现。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种履带四轴自动拧紧机，以解决一般气动风炮拧紧 螺栓难以精确确定扭矩、生产效率较低的问题。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下
履带四轴自动拧紧机，包括机架部分、电气控制部分；所述机架部分包括机架本体、拧 紧头上升下降结构、配重系统和安全光幕，拧紧头上升下降结构设置在机架本体内部框架 上，配重系统设置在拧紧头上升下降结构的后面，安全光幕设置在机架本体最前端；所述电 气控制部分包括电气控制柜，拧紧轴控制器，触摸屏，启动操作盒，气动系统，工控机系统； 电气控制柜包括PLC以及相应的电气元件，启动操作盒上装配有启动按钮和紧急停止按 钮；气动系统包括执行气缸、电磁阀、气源、相关气动元件；其特征在于，所述机架部分的机 架本体内的下部空间安装有对履带进行输送、导向定位的线体部分，所述线体部分的底架 上安装有对履带进行输送和精确定位、夹紧的步进机构，所述机架部分的拧紧头上升下降 结构上装配有拧紧机构；
所述线体部分包括底架、左右对中导向轨道，初始定位档块，检测初始到位、第一节拧 紧、中间节拧紧、最后节拧紧传感器，判断左右对中轨道是否已将工件对中传感器；所述底 架上方左右两侧安装有导轨，所述左右对中导向轨道分别装在左右两侧的导轨上，左右对 中导向轨道之间装配有两根两端旋向相反的丝杆，所述初始定位挡块安装在气缸上，所述 气缸固定在底架上方左右对中导向轨道的两侧；
所述步进机构包括完成履带链节轴的夹紧松放、上升下降、前进后退动作的三层气缸 轨道结构；其中最上层气缸轨道结构上安装有精确定位和夹紧履带链节轴的前后夹块，气 缸上安装有判断夹块是否打开的位置传感器，前后夹块上安装有用于判断夹块是否夹紧链 节轴的接近开关传感器；中间层气缸轨道结构的气缸上安装有判断夹块是否上升或下降到 位的位置传感器；所述三层气缸轨道结构的底板上前后分别设置有机械限位块，前后机械 限位块上均装配有微调螺栓和缓冲器，其中前机械限位块和最下层气缸轨道用气缸上安装 有判断夹块是否前进或后退到位的位置传感器；
所述拧紧机构包括四根最大扭矩达到1500Nm的精确定扭电动拧紧轴，所述四根电动 拧紧轴由两块定位模板固定定位，所述定位模板固定在两层相互垂直的直线导轨结构的下方，所述电动拧紧轴轴端装有拧紧头，所述四个拧紧头对应相邻两节履带板上各两个螺栓; 所述拧紧机构的框架上安装有用以识别两块定位模板型号的传感器。进一步，所述机架部分拧紧头上升下降结构为气缸加直线导轨结构，拧紧机构装 在拧紧头上升下降结构直线导轨的滑块上，拧紧头上升下降由拧紧头上升下降结构气缸带 动，所述气缸上装配有检测拧紧头上升下降是否到位传感器，机架上固定拧紧头上升下降 结构直线导轨的安装板上下方分别装配有上升、下降机械限位块，限位块上安装有微调螺 栓和缓冲器。进一步，所述机架部分的配重系统包括配重块，所述配重块通过链条链轮结构与 拧紧机构相连，机架本体上设置有为配重块上下移动导向的导杆。进一步，所述线体部分安装左右对中导向轨道的左右两侧的导轨各有四根。进一步，所述步进机构精确定位和夹紧履带链节轴的前夹块由最上层气缸轨道 的气缸带动，后夹块固定在最上层气缸轨道结构上，最上层气缸轨道结构的气缸上安装有 判断夹块是否打开的位置传感器，前后夹块上均装有用于判断是否夹紧链节轴的接近开关 传感器。进一步，所述步进机构的前机械限位块采用弹簧拔销结构，所述弹簧拔销结构上 有长短两根销，在长销上装配有一弹簧。进一步，所述拧紧机构的每根电动拧紧轴对应一个拧紧轴控制器。进一步，所述拧紧机构的四个拧紧头对应相邻两节履带板上各两个螺栓为对角螺 栓，使四根电动拧紧轴呈“八”字型排布。进一步，所述拧紧机构的框架上安装的用以识别两块定位模板型号的传感器有两 组，每组传感器为三个。本发明的有益效果是能够适应六种及以上规格的履带自动拧紧，能够同时拧紧四 个螺栓，拧紧力矩较大并且精确，保证了履带连接螺栓的拧紧质量，实现了自动化操作，生
产效率高。
图1为本发明履带四轴自动拧紧机的结构示意图。图2为本发明履带四轴自动拧紧机机架部分的主视图。图3为本发明履带四轴自动拧紧机线体部分的结构示意图。图4为本发明履带四轴自动拧紧机步进机构的结构示意图。图5为本发明履带四轴自动拧紧机拧紧机构的主视图。图6为本发明履带四轴自动拧紧机拧紧机构的俯视图。图7为本发明履带四轴自动拧紧机拧紧机构的仰视图。图8为本发明履带四轴自动拧紧机拧紧方式为“八”字型示意图。01-机架本体02-拧紧头上升下降结构03-配重系统04-直线导轨
05-上升机械限位块06-下降机械限位块07-配重块08-链条链轮结构09-导杆 10-左右对中导向轨道 11-初始定位挡块 12-导轨 13-丝杠 14-丝杠 15-气缸 16-前夹块17-后夹块18-气缸19-中间层气缸轨道结构20-最下层气缸轨道结构 21-前机械限位块22-后机械限位块23-气缸24-电动拧紧轴25-模板26-滑块27-履带板28-“八”字型履带板拧紧孔29-气缸30-底架31-拧紧头32-气缸 33-两层直线导轨34-传感器安装盒100-机架部分200-线体部分300-步进机构 400-拧紧机构500-电气控制部分。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。参见图1、图2、图3，一种履带四轴自动拧紧机，包括机架部分100、线体部分200、 步进机构300、拧紧机构400和电气控制部分500，所述线体部分200安装在机架部分100的 机架本体01内的下部空间，所述步进机构300安装在线体部分200的底架30上，所述拧紧 机构400装配在机架部分100的拧紧头上升下降结构02上；步进机构300、线体部分200、 拧紧机构400、机架部分100通过相应的电气控制，自动完成一整条履带的拧紧。参见图1、图2、图6，所述机架部分100包括机架本体01、拧紧头上升下降结构02、 配重系统03和安全光幕，拧紧头上升下降结构02设置在机架本体01内部框架上，配重系 统03设置在拧紧头上升下降结构02的后面。拧紧头上升下降结构02采用气缸29加直线 导轨04的结构。气缸29上设置有检测拧紧头上升下降是否到位的传感器，机架上安装有 上升机械限位块05和下降机械限位块06，上升机械限位块05和下降机械限位块06上分别 设置有微调螺栓和缓冲器；为缩小气缸29受力，机架上还装配有配重块07，配重块07通过 链条链轮结构08与拧紧机构400相连，在拧紧机构400上升下降过程中，配重块沿着两根 导杆09相应地下降上升。所述安全光幕装在机架本体01最前端，当有人手或其他异物进 入时，设备立刻紧急停止或不能启动，当排除问题后，再按电气控制系统的启动按钮，设备 继续动作。参见图3，所述线体部分200包括底架30，左右对中导向轨道10，初始定位挡块 11，检测履带板初始到位、第一节拧紧、中间节拧紧、最后节拧紧传感器，判断左右对中轨道 是否已将工件对中传感器；其中左右对中导向轨道10分别安装在左右两边各四条导轨12 上，导轨12安装在底架30上，在底架30上和左右对中导向轨道10之间装配有两端螺牙旋 向相反的丝杠13和丝杆14，丝杠13通过传动机构带动丝杠14，使左右对中导向轨道10向 中间靠拢，达到对中履带板和为履带板导向的目的；初始定位挡块11安装在气缸15上，通 过气缸15上下升降，气缸15装配在底架30上；当履带板刚开始推过来时，初始定位挡块 11在上升后的伸出位置，使履带板靠在初始定位档块U上进行初始定位，当设备启动后， 初始定位挡块11在气缸15的带动下下降，初始定位挡块11上升下降是否到位均由相应传 感器检测；初始定位完成后设备通过步进机构300精确定位。参见图4，所述步进机构300由三层气缸轨道结构组成，最上层气缸轨道结构用于 精确定位和夹紧履带链节轴，当链节轴进入前夹块16和后夹块17之间时，气缸18带动前 夹块16缩回夹紧链节轴，后夹块17不动以做精确定位挡块；气缸18上设置有位置传感器， 用于判断前后夹块是否打开；前后夹块上均设置有接近开关传感器，用于判断前后夹块是 否夹紧链节轴。中间层气缸轨道结构19用于夹块的上升下降，中间层气缸轨道结构19的 气缸32上设置有位置判断传感器，用于判断夹块是否上升或下降到位。最下层气缸轨道结 构20用于夹块的前进后退。为限制夹块前进后退的距离，最下层气缸轨道结构20的前后分
6别设置有机械限位块，前机械限位块21和后机械限位块22上均设置有微调螺栓和缓冲器； 前机械限位块21采用弹簧拔销结构，所述弹簧拔销结构上有长短两根销，在长销上装配有 一弹簧，外拔前机械限位块21能使弹簧变形、短销拔出，短销拔出后前机械限位块21能够 绕长销正转或反转90度，松手后弹簧复位带动短销重新插入相应装配孔，将前机械限位块 21销住不动，通过长销正转或反转90度使前机械限位块21的位置发生变化，从而可以调 整最下层气缸轨道结构20的气缸23的行程，保证满足不同型号履带的不同链节距；前机械 限位块21和气缸23上设置有位置判断传感器，用于判断两夹块是否前进或后退到位。参见图5、图6、图7，所述拧紧机构400包括四根最大扭矩能达到1500N. m的精确 定扭电动拧紧轴24，所述电动拧紧轴24装在两层直线导轨33上，四根电动拧紧轴24能在 两层直线导轨33上沿X、Y方向自由滑动，四根电动拧紧轴24的固定定位通过两块模板25 来保证，此两块模板25拼装起来后保证四根电动拧紧轴24的中心距与履带板上螺栓的中 心距相同。参见图8，为了排布电动拧紧轴24，四根电动拧紧轴24带动拧紧头31同时拧紧 相邻两节履带板27上各两个螺栓，所述各两个螺栓为履带板27的对角螺栓，排布方式为 “八”字型，“八”字型对应相邻两节履带板的“八”字型履带板拧紧孔28。拧紧机构的框架 上两模板25的外侧分别设置一传感器安装盒34，每个传感器安装盒34内设置有三个传感 器，用以识别两块模板25的型号，通过传感器信号的组合与步进装置中的链节识别传感器 相对应，能确定最终履带型号。目前的功能适应六种履带，根据同样原理可以做到更多。模 板25的更换由人工首先根据履带型号完成，设备自动识别模板25是否已更换正确和到位。 拧紧机构400上设置有滑块26，与机架部分100的直线导轨04相配合，通过机架部分100 的气缸29带动拧紧机构400上升下降。所述电气控制部分500包括电气控制柜，拧紧轴控制器，触摸屏，启动操作盒，气 动系统，以及工控机系统(选配)等。电气控制柜包括PLC以及相应的电气元件，控制整台 设备的逻辑动作；每根电动拧紧轴对应一个拧紧轴控制器，根据工艺设定拧紧策略；触摸 屏的不同页面用于选择不同履带型号、检测每根轴的状态等；启动操作盒上设置有启动按 钮以及紧急停止按钮；气动系统由七个气缸、六组电磁阀以及气源和相关气动元件组成，为 整台设备的逻辑动作提供动力；工控机系统用以设定复杂的拧紧工艺和存储拧紧数据。本发明履带四轴自动拧紧机的一个工作循环分为第一节履带拧紧、中间段拧紧、 最后一节履带拧紧三个步骤。第一节履带拧紧分为如下几步完成
1、根据工件型号
(1)更换好固定定位电动拧紧轴24的模板25；
(2)选择好节距挡块(即步进机构300中前机械限位块21)的位置；
2、在“手动”状态下，选择工件型号后，将转换开关拨到“自动”按“回原点”按钮，待原 点指示灯常亮后，设备进入可操作状态；
3、手动推动工件到达由初始定位挡块11定位的初始位置；并调整好左右对中导向轨 道10的位置，使其中一个检测接近开关有信号(只有第一节履带拧紧时才需要此信号)；
4、按下启动按钮后，程序根据拧紧识别传感器(第一次拧紧识别检测光电开关无信号； 最后一次拧紧识别检测光电开关有信号；初始定位识别检测光电开关有信号)来判断是第 一节拧紧，并自动旁路(屏蔽)右边两根不必进行拧紧的拧紧轴(只有第一节拧紧时旁路右
7边两根拧紧轴；最后一节拧紧时旁路左边两根拧紧轴；中间段拧紧时不旁路拧紧轴)(参见 图6);
5、夹轴的夹块上升下降气缸(即步进机构中间层气缸轨道结构的气缸32)伸出，到位 后，初始定位气缸15缩回；
6、夹轴夹紧气缸18带动前夹块16与后夹块17夹紧履带第一根连接轴，夹好后两只夹 轴夹紧检测传感器有信号；
7、气缸29缩回，拧紧头下降，拧紧启动，此时只需操作左边两根拧紧轴(参见图6)。(如 果是最后一节则只需操作右边两根拧紧轴；中间段需操作四根拧紧轴)；
8、第一次拧紧合格后，气缸29伸出，拧紧头31上升；第一次拧紧不合格时，设备报警， 按下故障确认按钮，拧紧重新启动。如果仍不合格，拧紧轴24带动拧紧头31自动松开所有 螺栓(用于区别故障螺栓)，设备报警，按下故障确认按钮后，气缸29伸出，拧紧头31上升， 转到步骤9 (以便手动人工处理故障螺栓)；
中间段拧紧分为如下几步完成
9、气缸23缩回拉动工件走动一个节距，拉动到位后，程序根据拧紧识别传感器(第一 次拧紧识别检测光电开关有信号；初始定位识别检测光电开关有信号)来判断是中间拧紧， 转到步骤10 ；如果判断是最后一节履带，拧紧识别传感器(第一次拧紧识别检测光电开关 有信号；初始定位识别检测光电开关及最后一次拧紧识别检测光电开关无信号)来判断是 最后一节拧紧，则转到步骤16;
10、气缸29缩回，拧紧头31下降，拧紧启动，此时需操作四根拧紧轴；
11、拧紧合格后，气缸29伸出，拧紧头31上升；拧紧第一次不合格时，设备报警，按下故 障确认按钮，拧紧重新启动；如果仍不合格，拧紧轴24带动拧紧头31自动松开所有螺栓(用 于区别故障螺栓)，设备报警，按下故障确认按钮后，气缸29伸出，拧紧头31上升，转到步骤 12 (以便手动人工处理故障螺栓)；
12、夹轴夹紧气缸18伸出松开工件，夹轴夹块升降气缸32下降缩回；
13、气缸23伸出，将前夹块16和后夹块17组成的夹具移到下一根连接轴下；
14、夹轴夹块升降气缸32伸出，夹轴夹紧气缸18缩回带动前夹块16与固定在最上层 气缸轨道结构的后夹块17夹紧工件连接轴，夹好后两只夹轴夹紧传感器有信号；
15、回到步骤9，依次循环；
最后一节履带拧紧分为如下几步完成
16、气缸29缩回，拧紧头31下降，拧紧启动，此时只需右边两根拧紧轴工作，旁路左边 两根拧紧轴(参见图6);
17、最后一节拧紧合格后，气缸29伸出，拧紧头31上升；拧紧第一次不合格时，设备报 警，按下故障确认按钮，拧紧重新启动。如果仍不合格，拧紧头31自动松开所有螺栓(用于 区别故障螺栓)，设备报警，按下故障确认按钮后，气缸29伸出，拧紧头31上升；
18、夹轴夹紧气缸18伸出松开工件，夹轴夹块升降气缸32下降缩回；
19、气缸23伸出，等待取走履带(履带不能从正面取走，否则安全光幕报警，初始定位 气缸15不会自动伸出)；
20、履带取走后，拧紧识别传感器(第一次拧紧识别检测光电开关；初始定位识别检测 光电开关及最后一次拧紧识别检测光电开关)均无信号时，表示工件已全部从本工位移走，此时初始定位气缸15自动伸出复位，原点指示灯亮，准备下一工件的拧紧。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等同物界定。
权利要求
履带四轴自动拧紧机，包括机架部分、电气控制部分；所述机架部分包括机架本体、拧紧头上升下降结构、配重系统和安全光幕，拧紧头上升下降结构设置在机架本体内部框架上，配重系统设置在拧紧头上升下降结构的后面，安全光幕设置在机架本体最前端；所述电气控制部分包括电气控制柜，拧紧轴控制器，触摸屏，启动操作盒，气动系统，工控机系统；电气控制柜包括PLC以及相应的电气元件，启动操作盒上装配有启动按钮和紧急停止按钮；气动系统包括执行气缸、电磁阀、气源、相关气动元件；其特征在于，所述机架部分的机架本体内的下部空间安装有对履带进行输送、导向定位的线体部分，所述线体部分的底架上安装有对履带进行输送和精确定位、夹紧的步进机构，所述机架部分的拧紧头上升下降结构上装配有拧紧机构；所述线体部分包括底架、左右对中导向轨道，初始定位档块，检测初始到位、第一节拧紧、中间节拧紧、最后节拧紧传感器，判断左右对中轨道是否已将工件对中传感器；所述底架上方左右两侧安装有导轨，所述左右对中导向轨道分别装在左右两侧的导轨上，左右对中导向轨道之间装配有两根两端旋向相反的丝杆，所述初始定位挡块安装在气缸上，所述气缸固定在底架上方左右对中导向轨道的两侧；所述步进机构包括完成履带链节轴的夹紧松放、上升下降、前进后退动作的三层气缸轨道结构；其中最上层气缸轨道结构上安装有精确定位和夹紧履带链节轴的前后夹块，气缸上安装有判断夹块是否打开的位置传感器，前后夹块上安装有用于判断夹块是否夹紧链节轴的接近开关传感器；所述三层气缸轨道结构的底板上前后分别设置有机械限位块，前后机械限位块上均装配有微调螺栓和缓冲器，其中前机械限位块和最下层气缸轨道用气缸上安装有判断夹块是否前进或后退到位的位置传感器；所述拧紧机构包括四根最大扭矩达到1500Nm的精确定扭电动拧紧轴，所述四根电动拧紧轴由两块定位模板固定定位，所述定位模板固定在两层相互垂直的直线导轨结构的下方，所述电动拧紧轴轴端装有拧紧头，所述四个拧紧头对应相邻两节履带板上各两个螺栓；所述拧紧机构的框架上安装有用以识别两块定位模板型号的传感器。
2.根据权利要求1所述的履带四轴自动拧紧机，其特征在于，所述机架部分拧紧头上 升下降结构为气缸加直线导轨结构，拧紧机构装在拧紧头上升下降结构直线导轨的滑块 上，拧紧头上升下降由拧紧头上升下降结构气缸带动，所述气缸上装配有检测拧紧头上升 下降是否到位传感器，机架上固定拧紧头上升下降结构直线导轨的安装板上下方分别装配 有上升、下降机械限位块，限位块上安装有微调螺栓和缓冲器。
3.根据权利要求1所述的履带四轴自动拧紧机，其特征在于，所述机架部分的配重系 统包括配重块，所述配重块通过链条链轮结构与拧紧机构相连，机架本体上设置有为配重 块上下移动导向的导杆。
4.根据权利要求1所述的履带四轴自动拧紧机，其特征在于，所述线体部分安装左右 对中导向轨道的左右两侧的导轨各有四根。
5.根据权利要求1所述的履带四轴自动拧紧机，其特征在于，所述步进机构精确定位 和夹紧履带链节轴的前夹块由最上层气缸轨道的气缸带动，后夹块固定在最上层气缸轨道 结构上，最上层气缸轨道结构的气缸上安装有判断夹块是否打开的位置传感器，前后夹块 上均装有用于判断是否夹紧链节轴的接近开关传感器。
6.根据权利要求1所述的履带四轴自动拧紧机，其特征在于，所述步进机构的前机械限位块采用弹簧拔销结构，所述弹簧拔销结构上有长短两根销，在长销上装配有一弹簧。
7.根据权利要求1所述的履带四轴自动拧紧机，其特征在于，所述拧紧机构的每根电 动拧紧轴对应一个拧紧轴控制器。
8.根据权利要求1所述的履带四轴自动拧紧机，其特征在于，所述拧紧机构的四个拧 紧头对应相邻两节履带板上各两个螺栓为对角螺栓，使四根电动拧紧轴呈“八”字型排布。
9.根据权利要求1所述的履带四轴自动拧紧机，其特征在于，所述拧紧机构的框架上 安装的用以识别两块定位模板型号的传感器有两组，每组传感器为三个。
全文摘要
履带四轴自动拧紧机，包括机架部分、线体部分、步进机构、拧紧机构和电气控制部分，所述线体部分安装在机架部分的机架本体内的下部空间，所述步进机构安装在线体部分的底架上，所述拧紧机构装配在机架部分的拧紧头上升下降结构上；线体部分、步进机构、拧紧机构、机架部分通过相应的电气控制，自动完成一整条履带的输送、导向、定位、夹紧和拧紧。本发明能够适应六种及以上规格的履带自动拧紧，能够同时拧紧四个螺栓，拧紧力矩较大并且精确，保证了履带连接螺栓的拧紧质量，实现了自动化操作，生产效率高。
文档编号B23P19/06GK101941149SQ20101050412
公开日2011年1月12日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者佟磊, 吴良军, 张琼, 朱於福, 李兴宏, 段跃杰, 翟进, 范众, 贾媛, 黄程荣 申请人:上海英格索兰压缩机有限公司