专利名称：用于紧固螺纹构件的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于紧固螺纹构件的设备，该螺纹构件诸如用于将元件连接在工件上的螺栓或螺母。
背景技术：
已知的用于紧固螺栓的螺栓紧固设备(所谓的“螺帽扳手”)包括电动马达和用于紧固螺栓的紧固构件。所述固紧构件具有用于容纳螺栓头的容纳部分。在螺栓头容纳在容纳部分中的情况下，电动马达被驱动以使所述紧固构件转动，以便紧固该螺栓。
例如在日本专利公开文本No.HEI 6-31644中示出了这样的设备的一个示例。
该公开文本中所披露的设备包括电动螺帽扳手和用于将螺栓供给螺帽扳手的螺栓供给部件。螺帽扳手由电动马达驱动来紧固螺栓。
本文中的图23示出了通过旋拧螺栓202把油底壳(机油底壳)201安装在发动机的曲轴箱200上的示范性传统方法。
在将曲轴箱200颠倒的情况下，将油底壳201放置在曲轴箱200的底表面203上以使得穿过油底壳201形成的孔205、205与形成在曲轴箱200上的螺纹孔(未示出)对齐。
在这种状态下，操作者将螺栓202的远端202b、202b插入到孔205、205中，用手206、206握住螺栓202、202的头部202a、202a。
然后，由操作者人工地转动螺栓202、202以便于将端部202b、202b旋入曲轴箱200的螺纹孔一到三倍螺栓202节距的距离。将螺栓202的远端202b旋入螺纹孔一到三倍节距的距离的操作将被称为“临时紧固操作”。
同样地，也对其余的螺栓202进行临时紧固操作以将其远端旋入曲轴箱的相应孔中。
在进行临时紧固操作之后，使用诸如螺帽扳手等活动工具将各螺栓旋入螺纹孔中，直到这些螺栓的整个长度都被紧固在曲轴箱的孔中。
用于将螺栓旋入螺纹孔与螺栓总长度等长的距离以将螺栓紧固在螺纹孔中的操作将被称为“最终紧固操作”。
然而，对于前述方法，操作者手动地进行临时紧固操作会比较费力并且麻烦。而且，在所述有问题的临时紧固操作之后的最终紧固操作需要一定的时间和费用。包含这两种操作的所述方法不适合于提高发动机的生产力。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于紧固螺纹构件的设备，通过该设备减少了进行临时紧固操作的步骤数量。尤其是，在操纵所述设备，进行临时紧固操作时，操作者所承受的负担较小。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于紧固螺纹构件的设备，所述设备包括包括转动轴和与所述转动轴的外圆周螺纹接合的螺纹接合构件的螺旋机构；设在所述转动轴与所述螺纹接合构件中之一上的用于轴向移动以使所述转动轴转动的轴向移动部件；设在所述转动轴处并且能够与所述转动轴一致地转动的轴构件；设在所述轴构件的一端处用于以这样一种方式将所述螺纹构件容纳在其中的插口部分，该方式将所述轴构件的转动传输到所述螺纹构件上；保持部件，用于保持容纳在所述插口部分中的螺纹构件或与所述插口部分脱开的螺纹构件。
所述轴向移动部件轴向移动以使所述螺纹构件转动。由此通过转动运动，可对所述螺纹构件进行紧固操作。因此，可对所述螺纹构件进行机械地紧固操作，尤其是进行临时紧固操作。除临时紧固操作以外，所述设备还可用于执行最终紧固操作。
使用这种设备是有优势的，由于可通过减少步骤的数量在所述螺纹构件上进行紧固操作，从而施加在操作者上的负担很少。
所述轴构件优选地为中空的，以限定出一个空间，并且所述保持部件包括杆，其沿轴向可移动地设置在所述轴构件的空间中并且其下端位于所述插口部分的附近；设在所述杆的下端处的磁体，用于磁力地保持所述螺纹构件的头部以保持被容纳在所述插口部分中的螺纹构件；移动部件，用于以这样一种方式使所述杆移动，该方式使所述磁体移动远离所述槽构件以保持所述螺纹构件与所述插口部分脱开。
轴构件具有容纳于其中的轴向可移动杆。杆在其下端处包括用于磁力地保持所述螺纹构件的磁体。由于磁体磁力地保持螺纹构件，该螺纹构件可被保持为容纳在插口部分中。
移动部件使杆移动远离插口部分，从而使磁体与插口部分间隔开。在磁体被如此地与螺纹构件间隔开的情况下，螺纹构件可在不受到磁体的吸引力的情况下保持紧固。
轴构件优选地与转动轴枢转连接。
一般而言，工件螺纹孔的尺寸包括公差。由于该公差，一些螺纹构件可能不太精确地被固定在螺纹孔中。出现这样的问题，轴构件可在转动轴上可枢转。
轴构件可枢转到这样一个位置，即，使得容纳在插口部分中的螺纹构件与螺纹孔螺纹接合。
轴向移动部件优选地为可轴向移动以使转动轴转动的自动机械臂。
自动机械臂可被程序化以轴向移动考虑到螺纹构件被紧固的程度而设定的距离。
依照本发明的第二方面，提供了一种用于将螺纹构件紧固在工件上的设备，该设备在工件与向设备提供螺纹构件的供应部分之间往返运动，设备包括自动机械臂；螺旋机构，其被设在自动机械臂上并且包括转动部分和与转动部分螺纹接合的螺纹接合构件；轴向移动的轴向移动部件，以使螺纹接合构件沿转动部分的轴向移动以使转动部分转动；通过可相对于转动部分滑动的滑动部分以轴向可移动的方式设在转动部分上的轴构件，轴构件能够与转动部分一致地转动；用于沿远离转动构件的方向推动轴构件的推动部件；设在轴构件的一端的插口部分，用于以这样一种方式将螺纹构件容纳在其中，该方式将轴构件的转动传输到螺纹构件；保持部件，用于保持被容纳在插口部分中的螺纹构件或保持与插口部分脱开的螺纹构件。
在其中容纳了螺纹构件的情况下，插口部分移动以将螺纹构件设置在工件的配对螺纹部分中或上的适当位置外。然后操纵自动机械臂以朝向工件推动螺旋机构。这使得推动部件朝向工件推动滑动部分和轴构件。因此，螺纹构件被压入到工件的配对螺纹部分中或上。
然后部件轴向移动以使螺旋机构的螺纹接合构件移动。构件的移动使转动部分转动。转动部分的转动被传输到滑动部分、轴构件以及插口部分上。使插口部分转动的转动力被施加在螺纹构件上。
在同时受到转动力和压制力的情况下，螺纹构件被旋入配对螺纹构件中或上。
轴向移动部件优选地轴向移动，以使转动部分沿将螺纹构件紧固在工件上的一个方向或沿将螺纹构件从工件中松开脱出的相反方向转动。
转动部分可沿两个方向中的任意一个方向转动。当沿一个方向转动时，螺纹构件被紧固。当沿另一个方向转动时，螺纹构件被松开。使用设备的优点在于，螺纹构件不会卡在配对的螺纹构件中或上，因此可将螺纹构件平滑地从配对的螺纹构件中松开出来。
在下文中将参照附图，仅通过示例的方式详细地描述本发明的一些优选实施例，其中图1为根据本发明第一实施例的用于紧固螺纹构件的设备的透视图；
图2局部地示出了图1的设备的竖直截面图；图3为沿图2的线3-3所截得的截面图；图4局部地示出了所述设备的保持部件的竖直截面图；图5为沿图4的线5-5所截得的截面图；图6表示出具有插口部分和布置在六角头螺栓上方的保持部件的磁体的设备；图7A表示出将螺栓保持在插口部分中的磁体，图7B表示出在螺栓保持在磁体上的情况下被升起的插口部分，图7C表示出在螺栓被设置在曲轴箱的螺纹孔中适当位置处的情况下被降低的插口部分；图8表示出被转动以将螺栓旋入孔中一到三倍螺栓节距的距离的插口部分；图9为在磁体被升起以释放螺栓的图8的视图；图10表示出被升起以离开旋入孔中的螺栓的插口部分；图11表示出准备再次执行图6到图10中所示的一系列操作的设备；图12A表示出具有轴构件和六角头螺栓的设备，该轴构件和六角头螺栓都倾斜并偏离与孔的竖直对齐的位置，而图12B为图12A的放大视图，示出了发生倾斜并移动的螺栓和孔；图13A表示出随着保持于磁体的螺栓一起转动的轴构件，而图13B表示与孔竖直对齐并且被旋入孔中一到三倍节距距离的螺栓；图14表示出被升起以离开旋入孔中的螺栓的磁体；图15表示出根据本发明第二实施例的用于紧固螺纹构件的设备；图16为沿图15的线16-16所截得的截面图；图17是沿图15的线17-17所截得的截面图；图18表示出具有磁体和容纳保持在磁体上的六角头螺栓的插口部分的设备；图19表示出具有在螺栓被保持在磁体上的情况下被转动以将螺栓旋入孔中一到三倍节距距离的插口部分的设备；图20表示出具有在倾斜位置中被转动以便将六角头螺栓旋入孔中一到三倍节距距离的轴构件和插口部分的设备；图21表示出具有被转动以便将六角头螺栓旋入孔中螺栓的整个长度的轴构件和插口部分的设备；图22A表示出在轴构件和插口部分被保持在固定位置中的情况下被升起的设备，而图22B表示出被进一步升起以便于将轴构件和插口部分升高离开旋入孔中的螺栓的设备；以及图23表示出操作者的手，每只手都用食指和拇指将螺栓握住，从而将螺栓紧固在曲轴箱的螺纹孔中。
具体实施例方式
下面将详细描述附图中所示的本发明的示范性实施例。在所述附图中使用相同的参考标号表示相同或相似的构件。
参照图1，其中示出了根据本发明第一实施例的用于紧固螺纹构件的设备10。在所示出的实施例中，螺纹构件为六角头螺栓13。设备10包括具有转动轴19的螺旋机构18和自动机械臂16(用于轴向移动以使得转动轴19转动的轴向移动部件)。螺旋机构18通过支架17被安装在自动机械臂16的下端16a处。设备10还包括被枢转地连接在螺旋机构18的转动轴19的下端的轴构件20。自动机械臂16被布置得沿转动轴19的轴向移动以便使轴19转动。也就是说，臂16的轴向移动被转化为转动轴19的转动。轴构件20具有设在其远端处的插口部分21。插口部分21被设计或将其尺寸制成可将螺栓13的头14容纳在其中。如稍后所描述的，当使转动轴19转动时，轴构件20可与被容纳在插口部分21中的螺栓13的头部14一起转动。也就是说，轴构件20的转动可被传输到其头部14被容纳在插口部分21中的螺栓13。设备10还包括稍后将描述的保持部件22，该保持部件22用于保持容纳在插口部分21中的头部14或保持与插口部分21脱开的头部14。
自动机械臂16不仅可上、下移动，而且还可在螺栓供应部分15与临时紧固位置之间往返运动，如稍后所述的，在该临时紧固位置处，螺栓13可被设置在曲轴箱11(工件)的螺纹孔12中预备进行临时紧固操作的适当位置中。当对螺栓13进行了“临时紧固操作”时，这意味着螺栓13已被转动或旋入孔12中一到三倍螺栓节距的距离，如上文中所述的。
部分15包括上表面15a，该上表面15a具有形成于其中的多个螺栓容纳孔15b。如图1所示，当被插入孔15b时，螺栓13的上半部分从上表面15a处向上突出。
自动机械臂16具有远端16a，该远端16a被安装在通常为矩形形状的支架17上。托架17的远端17a具有形成于其中的安装孔25。安装孔25具有配合于其中的螺纹接合构件26。转动轴19通过滚珠27以可转动的方式设在构件26的内部中。转动轴19的上端19a具有通过螺栓29安装于其上的凸缘28。如此布置的凸缘28保持着延伸穿过螺纹接合构件26的转动轴19。转动轴19、滚珠27和螺纹接合构件26构成了用作滚珠螺旋机构的螺旋机构18。
转动轴19的主体30具有形成于其上的螺纹孔延伸的导槽31。导槽31被设置为用于沿其引导滚珠27。主体30具有设在其下端处的通常为矩形截面的第一插入部分32。第一插入部分32具有设在其下端处的通常为圆形截面的第二插入部分33。
竖直彼此间隔给定间隔的上部和下部O形圈34、34装配在第一插入部分32周围。通过该O形圈34、34，第一插入部分32与轴构件20相连接。
更为具体地，轴构件20包括连接部分35。连接部分35的内圆周壁35a限定出竖直延伸穿过连接部分35的孔36。内圆周壁35a还具有以竖直彼此相隔的方式形成在其上的上部和下部环形槽36a、36a。环形槽36a、36a分别被设置用于将上部和下部O形圈34、34锁定于其中。每个环形槽36a都水平地延伸并且与孔36相通。连接部分35与转动轴19相连接并且其下端通过螺栓38、38被安装在凸缘37上。凸缘37具有形成为竖直从中穿过的安装孔39。轴构件20的轴体41的近端(上端)41a被安装在孔39中。
第一插入部分32保持不与内圆周壁35a相接触。压缩上部和下部O形圈34、34可使得连接部分35相对于第一插入部分32倾斜。
连接部分35相对于第一插入部分32的倾斜可使得轴构件20沿任何所需的方向在第一插入部分32的中心40上枢转。
轴构件20的轴体41是中空的以限定出竖直延长的空间47(见图4)。轴构件20的轴体41具有设在其远端41b处的插口部分21。应该理解的是，远端41b为轴构件20的下端。下面将参照图4详细地描述插口部分21。
连接部分35包括具有布置于其上的下部止推轴承43的台阶部分。螺纹接合构件26具有安装在其周围的上部止推轴承44。上部止推轴承44抵靠在支架17的下表面上。上部和下部止推轴承具有插置在它们之间的第一压缩弹簧45。
参照图3。通常为矩形截面的第一插入部分32具有四个倒角46。上部和下部O形圈34、34(只示出了下部O形圈)以其内表面34a抵靠着第一插入部分32的四个倒角46上的方式被锁定在环形槽36a、36a(只示出了下部环形槽)中。上部和下部O形圈34、34彼此竖直地间隔给定的间距。第一插入部分32通过O形圈34、34与连接部分35相连接。
在这种结构下，如此布置的第一插入部分32不与内圆周壁35a相接触。
上部和下部O形圈34、34的压缩可允许连接部分35相对于第一插入部分32倾斜。
如图4所示，保持部件22包括以轴向可移动的方式设置在轴体41的空间47中的杆50。杆50的下端51被布置在插口部分21的附近。杆50的下端51为大直径部分。大直径部分51具有从其下端的中心处向下突出的突出部分。突出部分52被安装在环形磁体53中。磁体53被设置在大直径部分51的下端。
杆50包括具有被形成得横向从中延伸的孔54的其上端。孔54具有插入其中的销55。轴体41具有相互协作以限定出竖直细长孔56、56的孔限定下端56a、56a和孔限定上端56b、56b，该细长孔56、56被形成为横向穿过轴体41。在轴体41周围，设有环58，该环58具有被形成为横向从其中延伸的孔59、59。销55的相对端部55a、55a通过孔56、56从孔54中突出进入到孔59、59中。孔59、59与环形槽60(见图5)相通，该环形槽60被形成为在环58的外圆周表面上延伸。槽60具有安装在其中的O形圈61。O形圈61的内圆周与销55的相对边缘55b、55b相接触。这种布置防止销55从孔59、59中出来。
环58和凸缘37具有插置在它们之间的第二压缩弹簧63。环58被第二压缩弹簧63压制以使销55抵靠在下端56a、56a上。销55抵靠在下端56a、56a上可使得磁体53被保持在吸引位置P1处，在该吸引位置P1处六角头螺栓13的头部14可被磁力地保持在磁体53上。
保持部件22包括通过螺栓65和轴套66安装在机械臂16的支架17上的安装板67。板67和支架17具有安装在其上的圆柱形单元70。圆柱形单元70包括圆柱体72和从圆柱体72的下端向下延伸的杆71。杆71具有布置在其下端处的螺纹部分73。螺纹部分73被示出旋入形成在轭74的右端74a中的孔中。螺纹部分73与锁紧螺母76螺纹接合。锁紧螺母76被紧固在轭74上以便锁紧轭74。轭74具有将轴体41夹在它们之间的一对棘爪75、75(见图1和图5)。如下面将描述的，圆柱形单元70用作使杆71移动以使得磁体53移动远离插口部分21的移动部件。
圆柱形单元70可用于缩回杆71，从而使得轭74被升高以便于将棘爪75、75压在环58的下表面上。在将棘爪75、75压在环58的下表面上的情况下，可将轭74进一步升高从而克服第二压缩弹簧63所产生的力向上提升环58，以使得销55可随环58一起沿孔56、56被提高。
销55的向上移动引起杆50与磁体53一起向上移动。结果，磁体53到达其中螺栓13的头部14与磁体53脱开(见图9和图10)的释放位置P2处。
安装在轴体41的下端41b的插口部分21通常为环形结构，但是却具有六边形结构的内圆周23。
当六角头螺栓13的头部14被容纳在插口部分21中时，头部14的凸缘14a抵靠着插口部分21的下表面24。
在头14被容纳在插口部分21中的情况下，当处于吸引位置P1中时，磁体53吸引螺栓13从而磁力地将头部14保持在其上。由此保持部件22可保持被容纳在插口部分21中的螺栓13的头部14。
在螺栓13的头部14被容纳在插口部分21中并且被保持在磁体53上的情况下，可使得轴体41转动以使六角头螺栓13与插口部分21一起转动。
现在看图5，销55穿过在杆50的上端中形成的孔54。销55的相对端部55a、55a从孔54中突出通过细长孔56、56进入到孔59、59中。O形圈61被安装在与孔59、59相通的环形槽60中。
O形圈61的内圆周保持与销55的相对边缘55b、55b相接触。这可防止销55从孔59、59中出来。
轭74被固定在圆柱形单元70的杆71上。轭74的这对棘爪75、75夹持着轴体41。轭74面对着环58的下表面。换句话说，轭74被布置在比环58更低的水平处。
使用圆柱形单元70可使得轭74向上移动从而向上提起杆50和环58。
一个棘爪75与轴体41间隔距离S1。另一个棘爪75也是如此。轭74具有布置在棘爪75、75之间的凹壁78。凹壁78与轴体41间隔距离S2。
将棘爪75、75和凹壁78与轴体41间隔开，可防止在中心40上枢转运动期间轴构件20的轴体41与棘爪75、75和凹壁78相抵触干涉。
现在，将对如何使用根据本发明第一实施例的设备10执行临时紧固操作进行描述。
参照图6，颠倒的曲轴箱11被放置在用于运输的辊79上。然后将油底壳(机油底壳)80放置在曲轴箱11的底表面11a上。承载在辊79上的曲轴箱11和油底壳80被运输到参照图1所描述的临时紧固位置下面的位置中。
自动机械臂16被操纵以将插口部分21布置在螺栓供应部分15的六角头螺栓13的上方。之后，如箭头①所示地降低设备10。
如图7A所示，螺栓13的头部14被容纳在插口部分21中。此时，由于磁体53被保持在吸引位置P1中，因此头部14被磁力地保持在磁体53上。
然后，在头部14被保持在插口部分21中的磁体53的情况下，设备10向上移动，从而使得轴构件20的轴体41以及插口部分21向上移动，如箭头②所示。
由于螺栓13被磁力地保持在磁体53上，因此螺栓13与容纳在插口部分21中的头部14一起被提起，如箭头②所示。因此将螺栓13从螺栓供应部分15中拉出。
如图7B所示，在将螺栓13从螺栓供应部分15中拉出之后，设备10水平向左移动以便使插口部分21与螺栓13一起水平移动，如箭头③所示。
如图7C所示，通过以参照图7B所述的方式水平移动，设备10到达曲轴箱11的螺纹孔12上方的位置。然后如箭头④所示地降低设备10，从而将螺栓13的下端13a通过形成在油底壳80中的安装孔81插入螺纹孔12中。从而螺栓13的下端13a被设定在孔12中的位置中以便随后进行临时紧固操作。
参照图8，机械臂16向下移动以沿转动轴19的轴线或长度降低螺纹接合构件26，如箭头⑤所示。构件26的向下运动使得转动轴19顺时针转动，从而使得轴构件20顺时针转动，如箭头⑥所示。
这使得六角头螺栓13与轴构件20的插口部分21一起顺时针转动，如箭头⑥所示。更为具体地，使螺栓13转动，从而将下端13a旋入孔12中一到三倍螺栓节距的距离。从而完成了螺栓13的临时紧固操作。
参照图9。在完成螺栓13的临时紧固操作之后，操纵圆柱形单元70以缩回杆71。杆71的缩回使得轭74向上移动，如箭头⑦所示，从而使得棘爪75、75与环58相抵靠。
圆柱形单元70继续被操纵以使轭74进一步向上移动。轭74的进一步向上移动将杆50和环58提高。这使磁体53向上移动到释放位置P2。
由于磁体53处于释放位置P2中，所以磁体53被布置得远离插口部分21以使头部14不受磁体53的吸引力影响。这可将螺栓13从磁体53上脱开。
参照图10。在磁体53处于释放位置P2中的情况下，自动机械臂16被提起，从而使设备10向上移动。这使轴构件20如箭头所示的那样向上移动。
在机械臂16向上移动期间，如参照图8所述的已下沉的螺纹接合构件26沿转动轴19的轴线或长度被提起，从而使得转动轴19和轴构件20逆时针转动，如箭头⑧所示。
如上所述，磁体53向上移动到释放位置P2，从而与螺栓13的头部14脱开，之后轴构件20向上移动。一旦轴构件20向上移动，螺栓13的头部14从磁体53上的脱开有助于插口部分21移动远离螺栓13的头部14。
因此，可通过仅使螺栓13逆时针转动很小的角度就可使插口部分21移动远离螺栓13。
换句话说，在经历过临时紧固操作的六角头螺栓13的下端13a被留在并插入螺纹孔12中的同时，插口部分21被提升。
因此，经历过临时紧固操作的螺栓13保持旋入曲轴箱11的孔12中一到三倍节距的距离。
从前述中，自动机械臂16的运动可对六角头螺栓13进行临时紧固操作。也就是说，可机械地执行临时紧固操作，而无需操作者的手工劳动。
而且，临时紧固操作可为自动的，而无需依赖人工操作员的手工劳动。可长时间稳定地并且有效地执行所述自动临时紧固操作。
而且，自动机械臂16可被程序化在以移动由考虑到螺栓13被紧固到孔12中的程度所控制的量。
如图11所示，自动机械臂16被提起以便将设备提高到预定水平。之后，圆柱形单元70被操纵以使杆71前进，如箭头⑨所示。杆71的前进降低了轭74，从而允许第二压缩弹簧52向下推动环58。
环58的向下移动使杆50与磁体53一起被降低。这可使磁体53到达吸引位置P1。
机械臂16被操纵以使设备10水平地移动，如箭头⑩所示，从而将插口部分21布置在螺栓供应部分15上的另一个六角头螺栓13上方的位置处。
然后如箭头所示地降低设备10，以将螺栓13的头部14容纳在插口部分21中。
之后，设备10反复地执行如参照图7A到图10所述的一系列操作，直到六角头螺栓13通过经历过临时紧固操作被旋入曲轴箱11的整个螺纹孔12中。
螺纹孔12的尺寸包括公差。在一些情况下，被容纳在插口部分21中的六角头螺栓13可能被不太精确地布置在螺纹孔12中，如在下文中参照图12A到图14所描述的。
如图12A所示，当自动机械臂16停止在临时紧固位置处时，转动轴19的中心轴线83略微偏离与12的中心轴线84竖直对齐的位置。轴线83与轴线84之间的该位移是由孔12的尺寸公差导致的。
在这样的状态下，设备10被降低，从而将螺栓13的下端13a插入到油底壳80的安装孔81中。安装孔81的直径大于螺纹孔12，因此即使下端13a略微偏离与孔12的中心轴线84竖直对齐的位置时，下端13a也可被插入到孔81中，如图12A所示。
轴构件20被保持在枢转位置处，在该枢转位置处，六角头螺栓13保持其中心轴线85相对于转动轴19的轴线83和孔12的轴线84倾斜。
如图12B所示，螺栓13的下端13a被布置在孔81中并且偏离与孔12竖直对齐的位置。枢转的轴构件20在中心40处进一步枢转以使容纳在插口部分21中的螺栓13的远端13a朝向孔12的中心移动，直到下端13a的中心与与孔12的中心重合。
如图13A所示，在远端13a的中心被布置在螺纹孔12的中心的情况下，轴构件20顺时针转动，从而使六角头螺栓13顺时针转动，如箭头所示，从而使远端13a被旋入孔12中一到三倍节距的距离。
下面参照图13B。其中示出了对螺栓13进行了临时紧固操作，其中远端13a被旋入孔12中一到三倍节距的距离。螺纹孔12的中心轴线84与螺栓13的中心轴线85竖直对齐或重合。插口部分21的内圆周23与螺栓13的部头14之间具有间隙C(如图13A中所示)。所述间隙C的设置可使得轴构件20相对于螺栓13保持倾斜。
如图14所示，在六角头螺栓13上执行临时紧固操作之后，圆柱形单元70被操纵以将磁体53提高到释放位置P2处，使螺栓13的中心轴线85与孔12的中心轴线84重合。
然后，自动机械臂1 6被升高以使得设备10向上移动。同时，已经历过临时紧固操作的螺栓13的远端留在并旋入孔12一到三倍的节距。
如从前述中可看出，轴构件20在中心40处可枢转。插口部分21的内圆周23与螺栓13的头部14之间具有间隙C。
轴构件20的枢转运动使得轴构件20的中心轴线86相对于转动轴19的中心轴线83倾斜。间隙的设置允许插口部分21将已经历过临时紧固操作的螺栓13的头部14容纳在其中。
如图12A所示，即使自动机械臂16在转动轴19的中心轴线83略微偏离与孔12的中心轴84重合的位置的情况下停止在临时紧固位置处时，可在螺栓13上成功地执行临时紧固操作，如参照图13A、13B和图14所述。
因此，当轴构件20转动时，其头部14被容纳在插口部分21中的六角头螺栓13可平滑地与曲轴箱11的螺纹孔12发生螺纹接合。
图15示出了根据本发明第二实施例的用于紧固螺纹构件的设备100。在所示出的实施例中，如本发明第一实施例所述，螺纹构件为六角头螺栓13。
设备100包括自动机械臂16和通过支撑部分101设于臂16下端16a的螺旋机构102。设备100还包括安装在支撑部分101上用于操纵螺旋机构102的提升圆柱体103。机构102包括转动轴(转动部分)104，该转动轴104具有通过滑动部分105以轴向可移动的方式与之连接的轴构件106。设备100包括沿远离转动轴104的方向推动轴构件106的第一压缩弹簧107。轴构件106具有设在其下端106a处的插口部分21。如前所述，插口部分21的尺寸被设计为(或被设计得)可容纳螺栓13的头部14。轴构件106可转动以使其头部14被容纳在插口部分21中的螺栓13转动。设备100还包括保持部件22，该保持部件22用于保持容纳在插口部分21中的头部14或保持与插口部分21脱开的头部14。如稍后将详细描述的，圆柱体103用作轴向移动以转动转动轴104的轴向移动部件。压缩弹簧107作用在推动部件上用于推动轴构件106。
支撑部分101包括安装于自动机械臂16的下端16a上的L形托架111。托架111包括竖直部分112和通过螺栓115安装在竖直部分112的上部和下部支撑部分113、114。
螺旋机构102被设在这些支撑部分113、114上。
螺旋机构102包括转动轴104，该转动轴104的上端117通过上部轴承121被可转动地安装在上部支撑部分113中。转动轴104的下端118通过下部轴承122被可转动地安装在下部支撑部分114中。转动轴104具有在其上形成的螺纹孔状槽123。螺旋机构102包括通过沿槽123布置的滚珠124以沿竖直方向可移动的方式装配在槽123周围的螺纹接合构件125。
螺纹接合构件125可沿转动轴104的轴线或长度向下移动，以使转动轴104顺时针转动。同样地，螺纹接合构件125可沿转动轴104的轴线或长度向上移动，以使转动轴104逆时针转动。
轴承121、122是不加油轴承，但是也可使用起到与轴承121、122相同作用的其他类型的轴承。
螺纹接合构件125具有连接构件128和安装配在其外圆周周围的垫圈129。构件125的外圆周包括下部螺纹部分125a，该下部螺纹部分125a具有紧固在其上的螺母130。螺纹接合构件125具有在其上部形成的凸缘125b。凸缘125b和垫圈129将连接构件128保持在它们之间以将连接构件128连接在螺纹接合构件125上。
圆柱体103被安装在上部支撑部分113上。圆柱体103具有连接在连接构件128上的活塞杆131。
可使活塞杆131前进以使连接构件128降低螺纹接合构件125。这可使转动轴104顺时针转动。活塞杆131可被缩回以使连接构件128升高螺纹接合构件125。这可使得转动轴104逆时针转动。
转动轴104的下端118从下部支撑部分114处向下突出。下端118具有同轴固定于其上的轴部分132。轴部分132的横截面为六边形。六边形横截面的轴部分132通过插在其间的上部和下部O形圈133、133被安装在上部圆柱体构件135处。
O形圈133、133可被压缩以使得滑动部分105在轴部分132的中心150处枢转。
上部圆柱体构件135具有通过六角头螺栓139固定在下部圆柱体构件137的凸缘138上的凸缘136。凸缘136、138彼此为同轴关系。滑动部分105具有从下面套入或插入到下部圆柱体构件137中的滑动件140。滑动件140的上端140a通过安装螺栓141与下部圆柱体构件137的下端137a相连接。
滑动件140具有形成为横向延伸的竖直细长孔142、142。孔142、142被限定在滑动件140的上端140a和下端140b之间。安装螺栓141被横向插入到孔142、142中。孔142、142竖直延伸距离L1。
安装螺栓141以使得滑动件140竖直延伸距离L1的方式被安装在下部圆柱体构件137中。
距离L1被设定得略大于螺栓13的长度L2。
滑动件140具有装配在下端140b周围的下部凸缘143。下部凸缘143具有抵靠在其下端上的卡环144。卡环144防止凸缘143向下移动。
卡环144被锁定在下端140b的外圆周表面上形成的槽中的合适位置处。
下部凸缘143和下部圆柱体构件137的凸缘138具有插在它们之间的第一压缩弹簧107。弹簧107产生力并通过下部凸缘143和卡环144向滑动件140传递该力，从而压下滑动件140。
由于滑动件140被第一压缩弹簧107向下推动，所以滑动件140的上端140a抵靠在安装螺栓141上。在这种情况下，滑动件140以从下部圆柱体构件137处向下突出最大距离的方式保持受压。
轴构件106以与滑动件140的下端140b同轴的方式通过固定环146被固定在滑动件140的下端140b。轴构件106与前述的第一实施例中的轴构件20相对应。固定环146与环58具有插在它们之间的第二压缩弹簧149。环58被弹簧149向下推动以使销55抵靠在下端56a、56a(如图4中所示的)。
这可使磁体53保持在吸引位置P1处，在所述吸引位置P1处螺栓13的头部14可被磁力地保持在磁体53上。
保持部件22的圆柱形单元70可操作以缩回杆71，从而将轭74进一步提高，以克服由第二压缩弹簧149产生的力向上移动环58。在环58向上移动的情况下，使销55沿孔56、56升高。
销55的向上移动引起杆50与磁体53一起升高。因此，磁体53到达释放位置P2。
轴构件106被安装在滑动件140的下端140b。上部和下部O形圈133、133的压缩使滑动部分105相对于轴部分132在中心150处枢转。此时，轴构件106与滑动件140一致地枢转。
参照图16，上部圆柱体构件135包括圆柱体147。圆柱体147的内圆周147a为六边形横截面。轴部分132被装配在圆柱体147中，其中上部和下部O形圈133、133(图15中只示出了下部O形圈)插置在它们之间。因此，滑动部分105通过O形圈133、133、上部圆柱体构件135、下部圆柱体构件137以及安装螺栓141被安装在轴部分132上。
当轴部分132如箭头所示地顺时针或逆时针转动时，O形圈133、133将轴部分132的转动传递到圆柱体147上。因此，滑动部分105与轴部分132一致地转动。
在第二实施例中，内圆周147a被形成为具有六边形横截面，但是也可为起到上述相同功能的圆形的、八边形的或其他多边形的横截面。
参照图17，下部圆柱体构件137包括圆柱体148。圆柱体148的内圆周148a被形成为具有六边形横截面。
滑动件140为六边形横截面的管，并且被套入或插入到圆柱体148中。
圆柱体148具有被形成为横向延伸其中的安装孔148b、148b。滑动件140具有被形成为横向延伸其中的安装孔140d、140d。安装螺栓141被插入穿过孔148b、148b、140d、140d。
安装螺栓141具有紧固于其上的螺母152以将滑动件140安装圆柱体148上。
将内圆周148a和滑动件140设置为六边形形状可使得下部圆柱体构件137的顺时针或逆时针转动被传输到滑动件140上。因此，下部圆柱体构件137可与滑动件140一致地顺时针或逆时针转动，如箭头所示。
在本发明的第二实施例中，滑动件140为六边形横截面的中空管，但是也可为矩形或其他多边形横截面，或者可为实心六边棱柱。
现在，将参照图18和图19对于设备100如何在螺栓13上执行临时紧固操作进行描述。
首先参照图18。如参照图6所描述的，将曲轴箱11颠倒而后将其布置在辊79上。将油底壳80布置在曲轴箱11的底表面11a上。辊79上的曲轴箱11和油底壳80被运输到设备100下面的位置处。
同时，设置在螺栓供应部分15中的六角头螺栓13的头部14被容纳在插口部分21中而后被磁力地保持在磁体53上。
在头部14被磁力地保持在磁体53上的情况下，自动机械臂16移动以将螺栓13的下端13a穿过安装孔81插入到螺纹孔12中，从而下端130被固定在螺纹孔12中以准备进行临时紧固操作。
螺栓13的头部14处于位置P3处，而下部支撑部分114处于设定位置P5处。
接下来，自动机械臂16被操纵以使设备100向下移动，如箭头A所示。在设备100的向下移动期间，螺栓13的下端13a保持位于孔12中而不会向下移动。因此，螺栓13保持在固定位置处而不会向下移动。
设备100的向下移动压缩第一压缩弹簧107。弹簧107的压缩使得安装螺栓141沿孔142、142向下移动距离L4。在安装螺栓141向下移动期间，下部圆柱体构件137相对于滑动件140向下滑动。因此下部支撑部分114被降低到位置P6，从而使螺栓13经历临时紧固操作。
圆柱体103被操纵以使活塞杆131前进。这使连接构件128降低螺纹接合构件125，如箭头B所示。因此转动轴104顺时针转动，如箭头C所示。
转动轴104的顺时针转动通过滑动部分105被传输到轴构件106。在轴构件106顺时针转动的情况下，六角头螺栓13与设于轴构件106下端或远端的插口部分21一起顺时针转动。
在螺栓13转动期间，第一压缩弹簧107压迫下部凸缘143以向下推动轴构件106。向下推动轴构件106的力通过插口部分21被施加到六角头螺栓13上。在受到这样的向下推力的情况下，螺栓13被如箭头D所示地降低。
如图19所示的，在顺时针转动时，六角头螺栓13的头部14从位置P3被降低到位置P4。这使得螺栓13的下端13a将被旋入螺纹孔12中不超过三倍节距的距离，以便完成了临时紧固操作。
然后保持部件22被以第一实施例中所示的方式操纵来升高磁体53。结果，螺栓13的头14与磁体53脱开。
在使螺栓13的头部14从磁体53脱开的情况下，自动机械臂16被操纵以升高设备100，如箭头E所示。
因此下部支撑部分114从位置P6向上移动到设定位置P5。在下部支撑部分114向上移动期间，安装螺栓141沿竖直细长孔142、142升高距离L4。在安装螺栓141向上移动期间，下部圆柱体构件137相对于滑动件140向上滑动。轴构件106被保持在固定位置处。
通过向上移动距离L4，安装螺栓141抵靠在滑动件140的上端140a的下表面142a、142a上。
在安装螺栓141如此地抵靠在下表面142a、142a上的情况下，自动机械臂16被继续操纵以便于进一步升高设备100，如箭头E所示。
使设备100的臂16进一步向上移动的力通过安装螺栓141被传输到轴构件106。因此轴构件106被升高以使得插口部分21移动远离六角头螺栓13的头部14。
重复执行参照图18和图19所述的一系列操作，直到曲轴箱的所有螺纹孔12都带有经历了临时紧固操作的螺栓13，如在第一实施例中所述。
从前述中可看出，可在螺栓13上自动地执行临时紧固操作。也就是说，操作者无需人工地将螺栓旋入螺纹孔12中。
可在无需操作者的手工劳动的情况下，自动对螺栓13进行临时紧固操作。这意味着可以长时间高效率且稳定地执行临时紧固操作。
在第二实施例中，提升圆柱体103被操纵以沿转动轴104的轴向上、下移动螺纹接合构件125。该构件125的这种移动可使转动轴104顺时针或逆时针转动。
因此，可沿紧固或放松的方向使六角头螺栓13转动。这种布置的优点在于，螺栓13不会卡在螺纹孔12中或当逆时针转动时从孔12中平滑地脱出。
螺纹孔12的尺寸包括公差。在一些情况下，被容纳在插口部分21中的六角头螺栓13可不太精确地被设置在螺纹孔12中，如在下文中参照图20所描述的。
如图20所示，由于该公差，当机械臂16被操纵以将设备100的下部支撑部分114布置在设定位置P5中时，轴构件106的中心轴线155相对于孔12的中心轴线84略微倾斜。
在轴构件106的中心轴线155相对于螺纹孔12的中心轴线84略微倾斜的情况下，螺栓13经历了临时紧固操作，换句话说，螺栓13的下端13a被旋入孔12一到三倍节距的距离，以使得螺栓13的中心轴线与孔12的中心轴线84重合。
由于间隙C被设置在插口部分21的内圆周23与六角头螺栓13的头部14之间，如图13A中所示，因此轴构件106可被保持在倾斜位置中。
压缩上部和下部O形圈133、133(见图15)可使轴构件106与滑动件140一起相对于转动轴104枢转。
轴构件106的枢转运动将螺栓13的下端13a引导到螺纹孔12中。然后螺栓13经历了临时紧固操作。因此，即使螺栓13的下端13a被布置得偏离与孔12的竖直对齐的位置，也可以可靠地执行螺栓13上的临时紧固操作。
由于滑动部分105被枢转地连接在转动轴104上，因此，滑动部分105可相对于转动轴104在中心150上与轴构件106一致地枢转。在轴构件106的所述枢转运动的情况下，被容纳在插口部分21中的螺栓13的下端13a自由地水平移动。
即使螺栓13的下端13a被偏离与曲轴箱11的孔12的竖直对齐的位置，该下端13a也可移动到孔12中的位置中以进行随后的临时紧固操作。
如上所述，在插口部分21的内圆周23与螺栓13的头部14之间设有间隙C(如图13A所示)。
在经历了临时紧固操作的六角头螺栓13的头部14被容纳在插口部分21中的同时，轴构件106的中心轴线155相对于转动轴104的中心轴线156倾斜。
即使在自动机械臂16被保持在用于进行临时紧固操作的适当位置中的情况下，轴构件106的中心轴线155相对于孔12的中心轴线84略微倾斜，也可以可靠地对螺栓13进行临时紧固操作。
因此上述设备100不仅可用于对螺栓13进行临时紧固操作，而且还可对螺栓13进行最终紧固操作。
下面将参照图15、图21和图22针对操纵设备100来对六角头螺栓13进行最终的紧固操作进行描述。
返回来参照图15，滑动件140的每个竖直细长孔142的长度L 1被设定为略大于螺栓13的长度L2。螺纹接合构件125向下移动对螺栓13进行最终紧固操作所需的距离L3。
如图21所示，螺栓13的头部14被容纳在插口部分21中并且被磁力地保持在磁体53上。
在头部14被如此地容纳在插口部分21中并且被保持在磁体53上的情况下，自动机械臂16被操纵以使设备100移动，从而使螺栓13的下端13a穿过油底壳80的安装孔81插入螺纹孔12中。因此，螺栓13的下端13a被设置在孔12的适当位置处。
此时，在L形支架111处于位置P5中的同时，螺栓13的头部14处于位置P3中。
自动机械臂16被操纵以降低设备100，如箭头F所示。在设备100的向下移动期间，螺栓13保持设定在孔12中的适当位置中，而不会向下移动。
第一压缩弹簧107被压缩以使安装螺栓141沿孔142、142移动距离L5。因此下部支撑部分114从设定位置P5向下移动到位置P7以准备最终紧固操作。
圆柱体103的活塞杆131前进以使连接构件128降低螺纹接合构件125，如箭头G所示，从而使转动轴104如箭头H所示地顺时针转动。
转动轴104的顺时针转动通过滑动部分105传输到轴构件106。因此，轴构件106与插口部分21一致地沿箭头H的方向顺时针转动。
在轴构件106的顺时针转动期间，第一压缩弹簧107通过下部凸缘143向轴构件106施加向下的力。因此轴构件106被向下推动。这样的向下推动力也被施加到插口部分21和六角头螺栓13上。因此，如箭头I所示，螺栓13被降低。
参照图22A，使螺栓13顺时针转动，从而将远端13a旋入螺纹孔12中，直到螺栓13的头部14从位置P3向下移动到位置P8。在头部14处于位置P8中的情况下，螺栓13的整个长度都被紧固在孔12中。也就是说，完成了对螺栓13的最终紧固操作。
在对螺栓13进行了最终紧固操作后，保持部件22被操纵以通过第一实施例中所述的方式升高磁体53。然后操纵自动机械臂16以升高设备100，如箭头J所示。这使下部支撑部分114从位置P7向上移动到设定位置P5。
直到下部支撑部分114到达设定位置P5之前，轴构件106保持不动。同时，安装螺栓141沿孔142、142被升高距离L5。
通过升高距离L5，安装螺栓141抵靠在上端140a的下表面142a、141a上。自动机械臂16保持操作以进一步向上移动上100，如箭头J所示。
如图22B所示，由机械臂16产生用于升高设备100的力通过安装螺栓141被传输到轴构件106。因此轴构件106被升高，从而插口部分21向上移动离开螺栓13的头部14，其中磁体53处于前述的释放位置P2中。
设备100反复地执行如参照图21、图22A和图22B所述的一系列操作，直到曲轴箱11的所有螺纹孔12都具有经过最终紧固操作的螺栓13。
应该注意的是，即使如图20中所示的轴构件106的中心轴线相对于孔12的中心轴线84倾斜，设备100也可以参照图21、图22A和图22B所述的方式对螺栓13进行最终紧固操作。
可在非常广泛的各种情况中使用被布置为用于执行最终紧固操作以及临时紧固操作的设备100。
插口部分21可具有例如十二边形的内圆周23。
插口部分21可被构造为用于容纳不同于六角头螺栓13的任何螺栓。
在设备100中，取代圆柱形单元70，也可采用被设计为起到与圆柱形单元70相同作用的滚珠螺杆。
已经描述了包括从其相对端部突出的杆71的圆柱形单元70，然而，该圆柱形单元70也可具有仅从其一端部突出的杆71。
在所示的实施例中，经过临时紧固操作的螺栓13的远端13a被旋入曲轴箱11的孔12中，如上所述。还应该理解的是，可对螺栓13进行临时紧固操作以将其远端旋入除曲轴箱11之外的任何工件的孔中。
在所示的实施例中，当对螺栓进行临时紧固操作时，螺栓的远端被旋入曲轴箱11的孔12中一到三倍节距的距离。应该理解的是，螺栓的远端可被旋入曲轴箱11的孔中大于三倍节距的距离。
设备100可被如此修改，即，操纵圆柱体103以升高螺纹接合构件125，从而使转动轴104顺时针转动以便将螺栓13旋入孔12中。
设备10、100不仅可对六角头螺栓13进行临时或最终紧固操作，而且还可对其他螺纹构件(例如螺母)进行临时或最终紧固操作。
工业实用性本发明的上述设备可用于将螺纹构件紧固在发动机的曲轴箱的螺纹孔中。因此，可在无需操作员的手工作业的情况下，机械地进行紧固操作。所述设备可用在紧固螺纹构件的技术中使用，尤其是，用于车辆元件的固定。
权利要求
1.一种用于紧固螺纹构件的设备，包括螺旋机构，包括转动轴和与所述转动轴的外圆周螺纹接合的螺纹接合构件；轴向移动部件，设在所述转动轴与所述螺纹接合构件中的一个处，用于轴向移动以使所述转动轴转动；轴构件，设在所述转动轴处并且能够与所述转动轴一致地转动；插口部分，设于所述轴构件的一端处，用于以这样一种方式将所述螺纹构件容纳在其中，该方式将所述轴构件的转动传输到所述螺纹构件上；以及保持部件，用于保持容纳在所述插口部分中的螺纹构件或与所述插口部分脱开的螺纹构件。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轴构件是中空的以便限定出一个空间，并且所述保持部件包括杆，其沿轴向可移动地设置在所述轴构件的空间中并且其下端位于所述插口部分的附近；设在所述杆的下端处的磁体，用于磁力地保持所述螺纹构件的头部以保持被容纳在所述插口部分中的螺纹构件；移动部件，用于以这样一种方式使所述杆移动，该方式使得所述磁体移动远离所述插口部分以保持所述螺纹构件与所述插口部分脱开。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轴构件与所述转动轴枢转连接。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轴向移动部件为轴向可移动，以使所述转动轴转动的自动机械臂。
5.一种用于将螺纹构件紧固在工件上的设备，所述设备在所述工件与向所述设备供应螺纹构件的供应部分之间往返运动，所述设备包括自动机械臂；螺旋机构，设置在所述自动机械臂上，并且包括转动部分和与所述转动部分螺纹接合的螺纹接合构件；用于轴向移动的轴向移动部件，以使所述螺纹接合构件沿所述轴向部分的轴向移动来转动所述转动部分；轴部件，其通过相对于转动部分可滑动的滑动部分以轴向可移动的方式设在转动部分上，所述轴构件能与所述转动部分一致地转动；推动部件，用于沿远离所述转动构件的方向推动所述轴构件；设在所述轴构件的一端上的插口部分，用于以这样一种方式将所述螺纹构件容纳在其中，该方式将所述轴构件的转动传输到所述螺纹构件；以及保持部件，用于保持被容纳在所述插口部分中的螺纹构件或保持从所述所述插口部分上脱开的螺纹构件。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述轴向移动部件轴向移动以使所述转动部分沿将所述螺纹构件紧固在所述工件的一个方向或沿将所述螺纹构件从所述工件中松脱出的相反方向中的任意一个方向转动。
全文摘要
一种用于紧固六角头螺栓(13)的设备(10)，所述设备(10)包括可竖直移动的自动机械臂(16)；具有转动部分(19)的螺旋机构(18)；安装在转动部分上的轴构件(20)；安装于轴构件上用于将螺栓的头部(14)容纳在其中的插口部分(21)；保持部件(22)，用于保持被容纳在插口部分中的头部或保持与所述所述插口部分脱开的头部。当在所述头部被容纳在所述插口部分中的情况下所述臂竖直移动时，所述转动部分与所述轴构件和所述插口部分一起转动，以将所述螺栓旋入发动机的曲轴箱(11)的螺纹孔(12)中。
文档编号B25B23/02GK1692001SQ200380100549
公开日2005年11月2日 申请日期2003年10月22日 优先权日2002年10月25日
发明者佐佐木秀一 申请人:本田技研工业株式会社