专利名称：螺栓装配顺序控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机械技术领域的质量控制设备，具体是一种机械部件装配过程的螺栓装配顺序控制设备。
背景技术：
发动机、油泵是汽车工业中的重要部件。在发动机的气缸盖、油泵的轴盖板(或前壳)的装配过程中，对重要螺栓、螺母的拧紧扭矩都有明确的规定范围，同时，对拧紧过程的拧紧顺序也有严格要求。在装配生产过程中，对重要螺栓、螺母拧紧时的扭矩和拧紧顺序的精确控制，是保证产品性能和装配质量的关键。
经对现有技术文献的检索中，尚未发现与本发明主题相同或者类似的文献报道。目前，螺栓(或螺母)的拧紧扭矩控制是通过定扭矩的电动或气动拧紧工具实现，对于有多个螺栓(或螺母)并要求按照一定装配拧紧顺序的螺栓手工装配过程，螺栓装配顺序的控制方法是在装配工艺中严格规定了具体的拧紧顺序，由装配人员按照这个顺序来依次完成，这种方法虽然简便，但拧紧顺序完全由装配人员人为控制，难免会出现错、漏现象，无法实现过程质量控制，不适应现代工业化批量生产的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种装配过程的螺栓装配顺序控制设备，使其对部件装配过程的螺栓拧紧顺序进行直接控制，可实现完全自动控制装配过程中螺栓的拧紧顺序和拧紧扭矩，达到客观、准确、快速的效果，具有螺栓位置的确认和顺序控制重复精度高、生产效率高、经济实用等优点。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括两个角度位移传感器、线位移传感器、活塞缸、支杆、螺栓拧紧工具、铰接头、回转臂、回转接头、回转支架。其中回转支架、回转接头、回转臂和第一角度位移传感器组成回转机构，铰接头、第二角度位移传感器组成铰接转动机构，支杆、活塞缸、线位移传感器、螺栓拧紧工具组成垂直上下运动机械机构。
在回转机构中，回转臂通过销轴与设备支架上的回转接头连接，第一角度位移传感器在回转接头上，组成水平方向的第一级转动机构，与回转臂连接的销轴上设有一个凸出转动臂销孔上方的齿轮，通过一根同步带连动设在第一角度位移传感器上的齿轮，在第一角度位移传感器产生与回转臂销轴同步的第一级角度位移。当销轴转动时，第一角度位移传感器的传感信号亦相应变化，从而获得第一级X-Y平面任一点的空间坐标值。
在铰接转动机构中，铰接头通过销轴与回转臂连接，第二角度位移传感器在铰接头上，组成水平方向的第二级转动机构，与铰接头连接的销轴上有一个凸出铰接头上方的齿轮，通过另一根同步带连动设在第二角度位移传感器轴上的齿轮，在第二角度位移传感器上产生与铰接头同步的第二级角度位移。当销轴转动时，第二角度位移传感器的传感信号亦相应变化，从而获得转动范围内的第二级X-Y平面任一点的空间坐标值。
在上下垂直运动机构中，螺栓拧紧工具夹紧块通过二个支杆与铰接机构销轴连接，并成平行四边形；在二个支杆中间装有一个活塞缸，活塞缸一端与平行四边形支杆结构一端的销轴连接，随支杆运动而同步运动，活塞缸另一端与支杆连接一个线性位移传感器，该线性传感器另一端与支杆结构另一端的销轴连接，随螺栓拧紧工具上下运动而同步运动。当螺栓拧紧工具作上下运动时，带动线性位移传感器作伸缩运动，从而可以获得上下范围内螺栓拧紧工具Z方向上的空间坐标值。
两个角度位移传感器、线性位移传感器组成螺栓拧紧位置确认系统，由于每一个姿态时得到的相对与绝对坐标系的位移向量是唯一的，因而可实现三维空间的工作点位置的确认和测定。平行四边形的支杆结构保证螺栓拧紧工具始终与工作平面相垂直。活塞缸可以是汽缸组成，当螺栓拧紧工具移至上下范围内任一点时，汽缸内气压作用可以保证螺栓拧紧工具处于平衡停止状态。
本发明通过两个装在各自旋转关节上的角度位移传感器和一个装在伸缩杆上的线位移传感器，当三个传感器随各自与之相连的机械机构移动时产生各自的位移量，根据该产生的位移量，从而得到某一空间点的X-Y-Z坐标值，依据某一产品多个螺栓的空间坐标系中各自坐标点，按照装配工艺要求设定装配顺序，比照螺栓的空间坐标值而达到螺栓装配的顺序控制目的。
本发明具有显著的优点，(1)机械结构简单，可根据拧紧工作点的分布和精度要求选择不同精度的传感器，保证良好的性价比。(2)根据不同的作业面采用相应的回转臂和支杆结构，扩大操作范围；对于较分散的螺栓拧紧位置，无须站地面积较大的设备即可实现拧紧工作。(3)整个拧紧过程可靠、准确，独立于操作者的主观操作，最大限度地避免了因人为误操作造成装配质量问题出现的可能性。(4)操作简便迅速，适合于生产线大批量生产过程质量控制。
图1本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括角度位移传感器1、角度位移传感器2、线位移传感器3、活塞缸4、支杆5、螺栓拧紧工具6、铰接头7、回转臂9、回转接头10、回转支架11。其中回转支架11、回转接头10、回转臂9和角度位移传感器1组成的回转机构，铰接头7、角度位移传感器2组成的铰接转动机构，支杆5、活塞缸4、线位移传感器3、螺栓拧紧工具6组成的垂直上下运动机械机构。
在回转机构中，回转臂9通过一个销轴14与设备支架上的回转接头10连接，角度位移传感器1在回转接头10上，组成水平方向的第一级转动机构，与回转臂9连接的销轴上设有一个凸出转动臂销孔上方的齿轮，通过一根同步带8连动设在角度位移传感器1上的齿轮，在角度位移传感器1产生与回转臂销轴14同步的第一级角度位移。
在铰接转动机构中，铰接头7通过一个销轴15与回转臂9连接，角度位移传感器2在铰接头上，组成水平方向的第二级转动机构，与铰接头7连接的销轴15上有一个凸出铰接头上方的齿轮，通过同步带12连动设在角度位移传感器2轴上的齿轮，在角度位移传感器2上产生与铰接头7同步的第二级角度位移。
在上下垂直运动机构中，螺栓拧紧工具6夹紧块通过二个支杆与铰接机构销轴连接，并成平行四边形；在二个支杆5中间装有一个活塞缸4，活塞缸4一端与平行四边形支杆结构一端的销轴连接，随支杆5运动而同步运动，活塞缸4另一端与支杆5连接一个线性位移传感器3，该线性传感器另一端与支杆结构另一端的销轴连接，随螺栓拧紧工具6上下运动而同步运动。
螺栓拧紧工具6通过平行四边形的支杆结构始终与工作平面相垂直。活塞缸4或者是汽缸组成，当螺栓拧紧工具6移至上下范围内任一点时，汽缸内气压作用保证螺栓拧紧工具6处于平衡停止状态。
角度位移传感器1、2可以采用角位移传感器，也可以采用线位移精密电位器作为螺栓空间位置确认的信号传感元件。
权利要求
1.一种螺栓装配顺序控制设备，其特征在于，包括角度位移传感器(1)、角度位移传感器(2)、线位移传感器(3)、活塞缸(4)、支杆(5)、螺栓拧紧工具(6)、铰接头(7)、回转臂(9)、回转接头(10)、回转支架(11)，回转支架(11)、回转接头(10)、回转臂(9)和角度位移传感器(1)组成水平回转机构，铰接头(7)、角度位移传感器(2)组成铰接转动机构，在所述的铰接转动机构中，铰接头(7)通过一个销轴(15)与回转臂(9)连接，角度位移传感器(2)在铰接头上，组成水平方向的第二级转动机构，与铰接头(7)连接的销轴(15)上有凸出铰接头上方的齿轮，通过同步带(12)连动设在角度位移传感器(2)轴上的齿轮，在角度位移传感器(2)上产生与铰接头(7)同步的第二级角度位移；支杆(5)、活塞缸(4)、线位移传感器(3)、螺栓拧紧工具(6)组成垂直上下运动机械机构，在上下垂直运动机构中，螺栓拧紧工具(6)夹紧块通过二个支杆(5)与铰接机构销轴连接，并成平行四边形，在二个支杆(5)中间有一个活塞缸(4)，活塞缸(4)一端与平行四边形支杆结构一端的销轴连接，活塞缸(4)另一端与支杆(5)连接一个线性位移传感器(3)，该线性传感器(3)另一端与支杆结构另一端的销轴连接。
2.根据权利要求1所述的螺栓装配顺序控制设备，其特征是，在回转机构(11)中，回转臂(9)通过一个销轴(14)与设备支架上的回转接头(10)连接，角度位移传感器(1)在回转接头(10)上，组成水平方向的第一级转动机构，与回转臂(9)连接的销轴上设有凸出转动臂销孔上方的齿轮，通过同步带(8)连动设在角度位移传感器(1)上的齿轮，在角度位移传感器(1)产生与回转臂销轴(14)同步的第一级角度位移。
3.根据权利要求1或者2所述的螺栓装配顺序控制设备，其特征是，角度位移传感器(1、2)或者为线位移精密电位器。
4.根据权利要求1所述的螺栓装配顺序控制设备，其特征是，螺栓拧紧工具(6)通过平行四边形的支杆结构始终与工作平面相垂直，活塞缸(4)是汽缸组成。
5.根据权利要求1或者4所述的螺栓装配顺序控制设备，其特征是，螺栓拧紧工具(6)是气动或电动的具有扭矩设定的螺栓拧紧工具。
全文摘要
一种机械装配技术领域的螺栓装配顺序控制设备，本发明包括两个角度位移传感器、线位移传感器、活塞缸、支杆、螺栓拧紧工具、铰接头、回转臂、回转接头、回转支架。其中回转支架、回转接头、回转臂和第一角度位移传感器组成回转机构，铰接头、第二角度位移传感器组成铰接转动机构，支杆、活塞缸、线位移传感器、螺栓拧紧工具组成垂直上下运动机械机构。本发明机械结构简单，适用性广泛，整个拧紧控制过程可靠、准确，操作简便迅速，适合于生产线大批量生产过程质量控制。
文档编号B25B23/14GK1632703SQ20041008926
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月9日 优先权日2004年12月9日
发明者孔谅, 俞海良, 唐志瑾, 黄永明, 梅涛, 杨建夫 申请人:上海交通大学, 上海电装燃油喷射有限公司, 上海九段精密机电科技有限公司