一种自动插钉拧紧装置的制作方法

本发明涉及飞机装配技术领域，具体地说，涉及一种自动插钉拧紧装置。

背景技术：

在现代飞机的装配过程中，无论是组件类装配，如飞机机身壁板与长桁等连接，还是部件装配，如飞机机翼壁板与肋的连接，需先采用工装定位两个或两个以上的零部件，预制连接孔并使用螺钉等临时紧固件进行紧固，接着拆卸影响制孔的定位工装与临时紧固件，对预制孔进行精加工，再用紧固件进行固定连接。临时紧固件在飞机装配过程使用量大，预制孔与预连接固定的精度都会对后续飞机装配质量产生重要影响。

在预连接紧固的过程中，通常是采用穿心夹临时紧固或采用普通螺栓紧固，对于这两种预连接件方法，均存在定位误差的问题，且存在人工无法精确控制夹紧力的问题，难以保证夹紧力的一致性。

公告号为cn106224341a的中国专利文献公开了一种用于飞机装配的临时紧固件及安装方法，临时紧固件包括精制内六角螺钉、临时紧固件本体、保护套、挡圈和夹紧卡爪；通过手持工具或自动化设备驱动单元驱动精制内六角螺钉顺时针旋转，带动夹紧卡爪沿轴向移动，夹紧卡爪带锥度倒钩形状的四瓣爪或六四瓣爪结构在轴向移动的同时张开，并与飞机结构件接触，同时施加设定的扭矩值预紧，达到临时紧固件连接两个飞机结构件的目的。

其插钉拧紧过程通常由人工完成，其装配效率低。

技术实现要素：

本发明的目的为提供一种自动插钉拧紧装置，以提高装配效率。

为了实现上述目的，本发明提供的自动插钉拧紧装置包括安装座、设置在安装座上的送钉单元、插钉拧紧单元、用于将送钉单元的出钉口处的临时螺钉紧固件夹至插钉拧紧单元的拧紧接口处的夹钉单元、驱动夹钉单元沿设于安装座上的第一纵向导轨滑动的第一致动器及驱动插钉拧紧单元沿第二纵向导轨滑动的第二致动器。

在工作过程中，本自动插钉拧紧装置通过送钉单元将临时螺钉紧固件送至夹钉单元处，再由夹钉单元将临时螺钉紧固件夹至插钉拧紧单元的接钉端，当夹有临时螺钉紧固件的夹钉单元移动到插钉拧紧单元的接钉端时，需要相对接钉端靠近以使临时螺钉紧固件的钉头插入接钉端，通过第一致动器驱动夹钉单元沿第一纵向导轨滑动以靠近插钉拧紧单元的接钉端，送钉结束后，第一致动器再驱动夹钉单元沿第一纵向导轨滑动远离插钉拧紧单元的接钉端，移回初始位置，随后再由第二致动器驱动插钉拧紧单元沿第二纵向导轨滑动以接近待加工工件的插钉处，直至插钉拧紧结束后，第二致动器驱动插钉拧紧单元沿第二纵向导轨滑动移动到初始位置。，该装置大大提高了临时紧固件的安装效率，无需人工参与即可完成拧钉动作，降低了劳动成本，提高了工作效率。

具体的方案为送钉单元包括吹钉管，吹钉管的出钉口端通过支架固定在安装座上，在出钉口端处设有用于检测是否有临时螺钉紧固件通过的传感器。

临时螺钉紧固件经泵气装置沿吹钉管吹送至出钉口处，传感器检测到出钉口端处有螺钉通过后，夹钉单元将临时螺钉紧固件夹住并下移将螺钉夹至插钉拧紧单元的接钉端。

另一具体的方案为夹钉单元包括夹钉座、夹爪和驱动夹爪在送钉模块与插钉拧紧模块之间来回移动的升降机构，升降机构安装在夹钉座上。

夹爪将临时螺钉紧固件夹住并通升降机构移动从而将临时螺钉紧固件夹至插钉拧紧单元的接钉端。

进一步具体的方案为夹爪的两夹指相对地设有与临时螺钉紧固件的螺钉的螺杆相匹配的夹钉槽。

相对设置的两个夹钉槽组成一能通过临时螺钉紧固件的螺钉的的螺杆而挡住钉头的孔，当螺钉经吹气装置沿吹钉管吹送至出钉口端时，螺杆直接穿过该孔，钉头无法通过，再由两夹指对该临时螺钉紧固件进行进一步夹紧。

另一个进一步的具体方案为夹爪的夹爪座通过纵向导轴与升降机构的动块滑动连接，夹爪座与所述动块间设有拉簧，夹爪位于动块背离所述出钉口的一侧；夹钉单元还包括用于检测夹爪相对动块位移的传感器。

传感器用于检测卡爪相对插钉拧紧单元的接钉端是否发生位移，从而确认临时螺钉紧固件是否处于正确位置。

另一个具体的方案为插钉拧紧单元包括沿第二纵向导轨滑动的插钉滑台及安装在所述插钉滑台上的支座、安装在支座上的插钉套筒及驱动插钉套筒旋转的第一电机，插钉套筒的接钉端内筒面与待拧紧临时螺钉紧固件的螺钉的外六角配合。

夹钉单元将临时螺钉紧固件夹至插钉套筒的接钉端，插钉套筒的接钉端内筒面与待拧紧螺钉的外六角配合，并由气动装置对螺钉进行真空吸附。

进一步具体的方案为插钉套筒外气密地套接有套环，插钉套筒相对套环可绕轴线旋转，套环的内腔通过设于插钉套筒上上的径向通孔与插钉套筒的筒腔连通，套环设有与抽气管连通的快换接头。

该装置对插钉套筒进行真空抽气，从而吸住插钉套筒接钉端的临时螺钉紧固件。

另一个进一步的具体方案为插钉套筒内套设有插钉拧紧轴，支座上安装有驱动插钉拧紧轴旋转的第二电机以及驱动插钉拧紧轴沿轴向移动的第三致动器；插钉拧紧轴的接钉端外周面与待拧紧临时螺钉紧固件的螺钉的内六角配合；第二电机的转轴与插钉拧紧轴间设有扭矩传感器。

插钉拧紧轴的接钉端外周面与待拧紧临时螺钉紧固件的内六角配合，通过插钉拧紧轴的旋转来对临时螺钉紧固件进行拧紧，插钉套筒只用于对临时螺钉紧固件进行吸附，当临时螺钉紧固件被送至螺钉孔处时，第二电机驱动插钉拧紧轴旋转将临时螺钉紧固件拧入螺钉孔内。在拧钉过程中，扭矩传感器用于测量拧钉的扭矩并对其进行监控。

更进一步的具体方案为在安装座上设有沿纵向布置的光栅尺及用于限制插钉滑台位移的行程开关；在插钉滑台上设有与光栅尺配合的光栅尺读数头；在插钉滑台上还设有驱动第二电机纵向移动的气缸、与第二电机滑动连接的导轨以及用于测量第二电机行程的长度计。

通过长度计检测第二电机的位移即可获得拧钉位移并对其进行监控。

再进一步的具体方案为第一电机与插钉套筒通过同步带传动连接；插钉套筒与夹钉座间设有滑动轴承。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)自动化程度高，能自动完成送钉、夹钉、插钉和操作；

(2)整体尺寸小，集成度高，工作效率高，功能强大。

附图说明

图1为本实施例的立体图；

图2是本实施例的局部剖视图；

图3是本实施例的安装座局部剖视图；

图4是本实施例的插钉拧紧单元的局部剖视图；

图5是本实施例的夹钉单元的局部剖视图；

图6为本实施例的夹钉单元的夹爪安装爆炸图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1至图6，本自动插钉拧紧装置包括安装座1及安装在安装座1上的送钉单元5、夹钉单元6和插钉拧紧单元3。

安装座1两端分别设有卷帘12和卷帘24，安装座01上设有纵向导轨27、电机4和气缸28，电机4通过电机支架44固定在安装座1一端，气缸28通过气缸支座29固定在安装座1上，插钉拧紧单元3通过丝杆2与电机4实现传动连接，并沿纵向导轨27纵向移动，丝杆2与电机4之间接有联轴器41，丝杆2一端通过成对双联角接触球轴承39与安装座1的端部固定，在安装座1端部设有防止丝杆2的螺母37撞到安装座1的防撞块38，另一端通过深沟球轴承32固定在安装座1上，成对双联角接触球轴承39的轴承座装有轴承压盖43，轴承压盖43通过锁紧螺母40实现防松，深沟球轴承32的轴承座46的端面装有轴承端盖31，另一端设有密封圈座33，用于安装密封圈34，对深沟球轴承32起到密封防尘的作用，丝杆2上装有轴用弹性挡圈47和轴承隔圈45。

夹钉单元6通过气缸28的驱动实现沿纵向导轨27移动。本实施例中，电机4和丝杆2构成本实施例的第二致动器，气缸28构成本实施例的第一致动器。

送钉单元5包括吹钉管10，吹钉管10通过吹钉管支架11固定在安装座1上，且吹钉管10可沿轴向滑动地套设于吹钉管支架11的轴孔内，吹钉管10的出钉口端通过支架8固定在安装座1上，支架8上设有固定吹钉管10的装管头7，在出钉口端处设有用于检测是否有临时螺钉紧固件通过的传感器9。临时螺钉紧固件经吹气装置沿吹钉管10吹送至出钉口端。本实施例中，传感器9可为电感式环形开关。

夹钉单元6包括夹钉座79、夹爪77和驱动夹爪77在送钉单元5与插钉拧紧单元3之间来回移动的气动滑台78。夹钉座79通过夹钉座支架25与纵向导轨27滑动连接，夹钉座支架25与气缸28的推杆固定连接，夹爪77的夹爪座81通过纵向导轴36与气动滑台78的动块滑动连接，夹爪座81与动块间设有拉簧76。在夹爪座81设有用于检测夹爪77相对动块发生位移的传感器75。夹爪77的两夹指相对地设有与临时螺钉紧固件的螺钉的螺杆相匹配的夹钉槽，相对设置的两个夹钉槽组成一能通过临时螺钉紧固件的螺钉的的螺杆而挡住钉头的夹口，当螺钉经吹气装置沿吹钉管吹送至出钉口端时，螺杆直接穿过该孔，钉头无法通过，再由两夹指对该临时螺钉紧固件进行进一步夹紧。夹钉座79上安装有滑动轴承座82，滑动轴承座82内安装有滑动轴承80。本实施例中，气动滑台78构成本实施例的升降机构。

插钉拧紧单元3包括沿纵向导轨27滑动的插钉滑台35、安装在插钉滑台35上的支座27、安装在支座27上的插钉套筒49以及驱动插钉套筒49旋转的第一电机65，插钉滑台35与螺母37固定连接，插钉套筒49通过成对双联角接触球轴承54与支座27连接，成对双联角接触球轴承54的轴承座上设有装有密封圈74的密封圈座73，插钉套筒49上套设有轴承隔圈55，用于阻隔成对双联角接触球轴承54与锁紧螺母56接触，插钉套筒49的接钉端内筒面与待拧紧临时螺钉紧固件的外六角配合，第一电机65通过电机支座70固定在插钉滑台35上。

插钉套筒49外气密地套接有套环，套环与插钉套筒49之间装有密封圈51和密封环53实现密封连接，插钉套筒49相对套环可绕轴线旋转，套环的内腔通过设于插钉套筒49上的径向通孔与插钉套筒49的筒腔连通，套环设有与抽气管连通的快换接头52。

插钉套筒49内套设有插钉拧紧轴50，插钉拧紧轴50与插钉套筒49之间设有密封圈68，支座27上安装有驱动插钉拧紧轴50旋转的第二电机64以及驱动插钉拧紧轴50沿轴向移动的气缸18，插钉拧紧轴50的接钉端外周面与待拧紧临时螺钉紧固件的内六角配合。本实施例中，气缸18构成本实施例的第三致动器。

在安装座1上设有沿纵向布置的光栅尺23及用于限制插钉滑台35位移的行程开关21。

第一电机65的输出端依次连接有减速机66和带轮副，带轮副安装在同步带箱72内，带轮副包括同步带71以及与同步带啮合的第一带轮和第二带轮，第一带轮和第二带轮构成本实施例的带轮组57，插钉套筒49一端通过平键58与第二带轮固定，第二带轮通过锁紧螺母69实现轴向锁紧，插钉套筒49的另一端通过安装在滑动轴承座82内的滑动轴承80与夹钉座79滑动连接。

第二电机64固定在电机支座62上，第二电机64的输出端依次连接有减速机63、联轴器61、扭矩传感器60和联轴器59，插钉拧紧轴50与联轴器59连接的一端套有螺母67，电机支座62通过纵向导轨14与插钉滑台35滑动连接，气缸18通过气缸支架19固定在插钉滑台35上，气缸18的推杆16与电机支座62固定连接，第二电机64驱动插钉拧紧轴50旋转从而实现拧钉功能。

在插钉滑台35上设有与光栅尺23配合的光栅尺读数头20，光栅尺读数头20通过光栅尺读数头支架22安装在插钉滑台35上。插钉滑台35上还设有测量第二电机64位移的长度计15，长度计15通过长度计支架17固定在插钉滑台35上，通过测量电机支座62的位移来获得插钉拧紧轴50的拧钉位移。

插钉拧紧轴50的旋转和插钉套筒49的旋转是各自分离的，传感器75用以检测夹爪77是否发生位移，从而检测临时螺钉紧固件的外六角和内六角是否分别处于插钉套筒49和插钉拧紧轴50的正确位置。若通过传感器75信号检测到临时螺钉紧固件已处于插钉套筒49的正确位置，则将临时螺钉紧固件进行真空吸附，第一电机65停转；若通过传感器75检测到临时螺钉紧固件已处于插钉套筒轴50的正确位置，则可进行下一步的拧钉动作，并由扭矩传感器60来监控拧钉的扭矩。

本发明中，临时螺钉紧固件包括精制内六角螺钉及保护套，其内六角为精制内六角螺钉的内六角，其外六角为保护套上的外六角。精制内六角螺钉与保护套可相对旋转。

本发明的工作过程分为送钉、夹钉、校钉、拧钉四步，具体如下：

1.送钉：

1)临时螺钉紧固件由吹钉管10进入，经吹气装置吹送至出钉口处，使临时螺钉紧固件的的螺钉的钉杆通过夹爪77的夹口，钉头卡在夹口外；

2)由传感器9检测是否有临时螺钉紧固件通过送钉管。

2.夹钉：

1)传感器9检测到临时螺钉紧固件后，由夹爪77夹住临时螺钉紧固件；

2)夹爪77通过气缸28的驱动前进一定的距离，将临时螺钉紧固件夹离吹钉管10；

3)夹爪77通过气动滑台78下移一定距离，使其对准插钉套筒49；

3.校钉：

1)夹爪77通过气缸28的驱动向插钉套筒49移动一定的距离，使临时螺钉紧固件压住插钉套筒49并挤压夹爪77；

2)由插钉拧紧单元中的第一电机65带动插钉套筒49旋转；

3)插钉套筒52旋转，在临时螺钉紧固件的外六角插入插钉套筒52的正确位置后，夹爪77在拉簧76的作用下会有瞬间的位移，通过夹爪77上的传感器75可检测该信号；

5)传感器75获取临时螺钉紧固件的外六角处于插钉套筒49的正确位置的信号后，插钉套筒49停转，并将临时螺钉紧固件通过真空吸附装置吸附在插钉套筒49上；

6)由插钉拧紧单元中的第二电机64带动插钉拧紧轴50旋转；

7)气缸18带动插钉拧紧轴50前进合适的距离，使插钉拧紧轴50前端挤压临时螺钉紧固件，夹爪77被挤开一段距离，；

8)在插钉拧紧轴50的持续旋转下，当插钉拧紧轴50进入临时螺钉紧固件的内六角时，夹爪77在拉簧76的作用下会有瞬间的位移，夹爪77上的传感器75可检测该信号；

9)传感器75获得临时螺钉紧固件的内六角处于插钉拧紧轴50的正确位置的信号后，插钉拧紧轴50停转；

10)夹爪77松开临时螺钉紧固件，并通过气动滑台78和气缸28退回至初始位置。

4.拧钉

1)电机4带动插钉拧紧单元向前进给到工件的合适位置，使临时螺钉紧固件48准确进入孔位；

2)第二电机64带动插钉拧紧轴50旋转，进行拧钉动作。

3)扭矩传感器60实时监控拧钉时的扭矩；

4)拧钉完成后，电机4带动插钉拧紧单元后退至初始位置。

循环动作1～4，持续进行从送钉到拧钉的动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。