一种自定位自适应螺母拧紧装置

本发明涉及五金工具技术领域，具体涉及一种自定位自适应螺母拧紧装置。

背景技术：

大型螺母的自动化安装维护事关大型设备的制造可靠性和稳定性以及后期维护的效率。在螺母的装配维护过程中需要解决的问题是如何精确定位螺母位置并确保装配工具夹紧目标螺母，然后提供足够的拧紧力矩。

在现有一篇专利中，公开了一种伸缩自适应尺寸内六角扳手，此内六角扳手将多个不同尺寸的内六角扳手进行伸缩嵌套组合，从而减少了工具尺寸种类，便于收纳，工作中操作灵活，应用于电动工具不需要更换批头就能实现不同尺寸的内六角工况，提高了工作效率，但该结构只适用与一定的尺寸序列，一旦螺母尺寸不在序列内就不能拧紧。

在另一篇现有专利中，公开了一种自适应扳手，包括有手柄、滑块和头部，该发明采用手柄上的凸轮推动滑块配合头部夹紧螺栓、螺母，其结构简单，不破坏螺栓、螺母的棱角，并把其夹紧，没有相对滑动，不容易发生划扣，但其不能有效缓冲大力矩作业加工，并且不能够连续作业。

在另一篇现有专利中，公开了一种自适应棘轮套筒扳手，包括相连接的套筒总成、驱动总成，所述套筒总成包括套筒外套、自适应弹性件、夹紧块，所述套筒外套下端面向上开设有套孔，套孔内壁均匀开设三段相同的弧形凹槽。该发明设计简单、结构合理、易制造、提高了工作效率，能够自动适配螺母的规格，然而该发明不适用于工作空间狭小的环境，并且不适用于大力矩工况。

综上可知，自适应性对扳手设计的重要性，扳手的自适应性是为了增加工具的复用性，能更好的拧紧不同型号的目标螺母，然而在设计大型螺母的拧紧机构时我们不仅仅需要考虑到扳手自适应性，还要考虑到加工时所需要的力矩，以及加工时工作终止时驱动产生的反震力，当然还有连续加工问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自定位自适应螺母拧紧装置，解决了现有大型螺母自动化装配维护中的精准定位、大力矩、连续作业加工的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种自定位自适应螺母拧紧装置，包括：自适应定位机构、棘轮传动机构以及自适应夹紧机构；自适应定位机构包括：支撑板以及设置在支撑板下端的第一液压缸，棘轮传动机构以及自适应夹紧机构设置在支撑板上；棘轮传动机构包括：与支撑板铰接的第二液压缸以及与第二液压缸的动力输出轴铰接的外壳，外壳中设有与外壳转动连接的棘轮以及与沿棘轮径向延伸并与棘轮配合的棘爪，自适应夹紧机构设置在棘轮中；自适应夹紧机构包括：空腔内芯、设置在空腔内芯内壁面的多个夹齿以及设置在棘轮的内壁面并与夹齿通过斜面相配合的滑块，夹齿远离滑块的一端沿空腔内芯的径向延伸设置，夹齿与空腔内芯之间设有沿空腔内芯的径向延伸设置的第一弹簧，空腔内芯的一端设有使空腔内芯沿棘轮的轴向滑动设置的动力装置。

该自定位自适应螺母拧紧装置设有自适应定位机构，自适应定位机构包括支撑板以及设置在支撑板下端的第一液压缸，棘轮传动机构以及自适应夹紧机构均设置在支撑板上，当工作时，使第一液压缸处于半锁紧状态，也就是其提供的推力等于支撑板以上实体的重力，当自适应夹紧机构进行夹紧动作时，螺母会给予整个机构反作用力，同时自适应的调整支撑板的位置以达到定位效果，在夹紧的过程中也是定位目标螺母的过程；棘轮传动机构中设有第二液压缸，第二液压缸的动力输出作用在外壳上，棘轮设置在外壳中，外壳中还设有与棘轮配合用于驱动棘轮转动的棘爪，当自适应夹紧机构夹紧螺母后，在第二液压缸的动力作用下，棘爪驱动棘轮转动从而将螺母拧紧；自适应夹紧机构在动力装置的驱动下夹紧不同大小的螺母，其具体夹紧结构采用通过斜面配合的夹齿以及滑块，夹齿设置在空腔内芯上，其一端伸入空腔内芯中与待拧紧的螺母接触，通过动力装置驱动空腔内芯沿轴向移动，空腔内芯中的夹齿也随空腔内芯沿轴向移动，由于滑块与夹齿通过斜面配合，夹齿沿空腔内芯的轴向移动时，其沿配合的斜面沿空腔内芯的径向移动从而夹紧设置在空腔内芯中的螺母，夹紧后即可通过棘轮传动机构将螺母拧紧。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，外壳为一端开口的圆筒状结构，外壳的开口端设有防止空腔内芯脱出的环形的端盖。

空腔内芯在动力装置的作用下沿轴向相对于棘轮滑动以夹紧螺母，棘轮设置在外壳中，因此在外壳的端部设置端盖，对棘轮进行固定，对空腔内芯进行限位。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二液压缸向靠近外壳的一端倾斜设置，第二液压缸与外壳之间设有连接座，连接座中设有第二弹簧，棘爪远离棘轮的一端与第二弹簧连接。

第二液压缸向靠近外壳的一端倾斜设置，当第二液压缸动力输出轴伸长时，外壳逆时针旋转运动，第二弹簧压缩，棘爪端部抵触在棘轮上，棘轮是不动的，这为连续作业提供了条件；但是当第二液压缸的动力输出轴缩短时，带动外壳顺时针旋转，棘爪带动棘轮转动，就可以带动空腔内芯旋转从而达到拧紧操作。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，空腔内芯为一端开口的筒状结构，动力装置设置在空腔内芯的封闭端，空腔内芯的封闭端设有固定座，固定座中设有沿空腔内芯的轴向设置的连接杆，连接杆的一端与动力装置连接，连接杆的另一端穿过固定座转动设置在空腔内芯上。

空腔内芯通过固定座以及连接杆与动力装置连接，固定座用于支撑连接杆，使连接杆可以推动空腔内芯沿棘轮的轴向来回移动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，动力装置采用直线往复式液压缸。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，连接杆靠近空腔内芯的一端设有圆球，空腔内芯上设有与圆球的形状相匹配的凹槽，固定座中设有与连接杆以及与圆球相匹配的通孔。

连接杆与空腔内芯采用圆球连接，在拧紧螺母作业的过程中，空腔内芯相对于连接杆进行转动，连接杆通过圆球与空腔内芯外表面向贴合，可以极大的减小表面摩擦产生的扭矩。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，夹齿的纵截面呈“十”字型，夹齿包括：夹紧块、宽度大于夹紧块的第一挡块以及设置在第一挡块远离夹紧块一侧的第一配合块，第一配合块远离第一挡块一端的表面上设有与滑块相配合的第一斜面，空腔内芯上设有与第一挡块以及夹紧块结构相匹配的t型通孔，第一弹簧的一端设置在t型通孔中，第一弹簧的另一端设置在第一挡块上。

夹齿采用“十”字型结构，中间宽度较大的第一挡块与空腔内芯之间设有第一弹簧，未夹紧时，在第一弹簧的作用下，夹紧块回收在空腔内芯的t型通孔中，当需要夹紧时，动力装置驱动空腔内芯带动夹齿沿轴向移动，第一配合块上的第一斜面沿滑块上的第二斜面移动，使夹齿在沿轴向移动的同时还沿空腔内芯的径向移动，第一挡块压缩第一弹簧从而夹紧螺母。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，滑块的纵截面为“十”字型，滑块包括：第二配合块、宽度大于第二配合块的第二挡块以及设置在第二挡块远离第二配合块一端的支撑块，第二配合块上设有与第一斜面相配合的第二斜面，棘轮的内壁设有与滑块的结构相匹配的放置槽。

滑块也设置为“十”字型，第二配合块上设置第二斜面用于与第一配合块配合，第二挡块和支撑块则用于将滑块固定在棘轮内壁上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，空腔内芯的内壁面的横截面为与螺母的结构相匹配的正六边形，夹齿沿空腔内芯的径向设置。

空腔内芯采用正六边形，并且夹齿沿空腔内芯的径向设置，夹齿与待拧紧螺母的外壁呈垂直状态，更便于将待螺母夹紧。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一液压缸远离支撑板的一端设有底板，底板上设有多根与第一液压缸动力输出方向相同的导向柱，支撑板滑动设置在导向柱上。

第一液压缸下端设置在底板上，底板上设置导向柱，第一液压缸推动支撑板升降时，导向柱可以对支撑板的移动起到导向作用。

本发明具有以下有益效果：

1、空腔内芯上设置多个夹齿，夹持与滑块通过斜面相配合，当夹齿沿空腔内芯的轴向移动时，夹齿沿斜面移动从而使夹齿沿径向夹紧螺母，从而达到自适应收缩的效果，最终可实现拧紧不同规格的螺母；

2、在第一液压缸的作用下可实现螺母的自适应定位，增加自动化装配过程中定位目标的容错率；

3、棘轮传动机构可以达到单行程可重复性作业，提高了装配作业效率，避免了重复夹紧时多次碰撞到螺母棱角；

附图说明

图1为本发明的自定位自适应螺母拧紧装置的整体结构爆炸图；

图2为本发明的自定位自适应螺母拧紧装置的整体结构主视图；

图3为本发明的自定位自适应螺母拧紧装置的整体结构左视图；

图4为本发明的自定位自适应螺母拧紧装置的剖视结构示意图；

图5为本发明的空腔内芯的结构示意图；

图6为本发明的夹齿的结构示意图；

图7为本发明的滑块的结构示意图；

图8为本发明夹齿和滑块的相配合的侧视结构示意图。

其中：1－自适应定位机构；11－支撑板；12－第一液压缸；13－底板；14－导向柱；2－棘轮传动机构；21－第二液压缸；22－外壳；221－端盖；23－棘轮；231－放置槽；24－棘爪；25－连接座；26－第二弹簧；3－自适应夹紧机构；31－空腔内芯；311－凹槽；312－t型通孔；32－夹齿；321－夹紧块；322－第一挡块；323－第一配合块；323a－第一斜面；33－滑块；331－第二配合块；331a－第二斜面；332－第二挡块；333－支撑块；34－第一弹簧；35－固定座；36－连接杆；361－圆球；37－动力装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

参照图1－图3，一种自定位自适应螺母拧紧装置，包括：自适应定位机构1、棘轮传动机构2以及自适应夹紧机构3；

参照图1－图3，自适应定位机构1包括：支撑板11以及设置在支撑板11下端的第一液压缸12，棘轮传动机构2以及自适应夹紧机构3设置在支撑板11上，第一液压缸12远离支撑板11的一端设有底板13，底板13上设有两根与第一液压缸12动力输出方向相同的导向柱14，支撑板11滑动设置在导向柱14上，在本实施例中，导向柱14的顶端还设有外径大于导向柱14的的凸块结构，用于防止支撑板11从导向柱14的上端脱出。

参照图1和图4，棘轮传动机构2包括：与支撑板11铰接的第二液压缸21以及与第二液压缸21的动力输出轴铰接的外壳22，第二液压缸21向靠近外壳22的一端倾斜设置，外壳22为前端开口的圆筒状结构，第二液压缸21与外壳22之间设有外壳22连接座25，外壳22连接座25中设有第二弹簧26，外壳22中设有与外壳22转动连接的棘轮23以及与沿棘轮23径向延伸并与棘轮23配合的棘爪24，棘爪24一端与棘轮23配合，另一端与第二弹簧26连接，自适应夹紧机构3设置在棘轮23中，外壳22的开口端设有防止内部结构脱出的环形的端盖221。

参照图1、图2和图4，自适应夹紧机构3包括：空腔内芯31、设置在空腔内芯31内壁面的多个夹齿32以及设置在棘轮23的内壁面并与夹齿32通过斜面相配合的滑块33，夹齿32沿空腔内芯31的径向设置，夹齿32远离滑块33的一端沿空腔内芯31的径向延伸设置，夹齿32与空腔内芯31之间设有沿空腔内芯31的径向延伸设置的第一弹簧34，参照图5，空腔内芯31为一端开口，且横截面(此处横截面指型腔内芯的轴线垂直的平面)呈正六边形的筒状结构，并且每个壁面上设置一个夹齿32，即一共设置六个夹齿32(为表示清楚结构，图中只画出一个夹齿32和一个滑块33)，参照图2，空腔内芯31的封闭端设有动力装置37动力装置37采用直线往复式液压缸，可以使空腔内芯31沿棘轮23的轴向滑动从而完成夹紧作业。

参照图6，夹齿32的纵截面呈“十”字型，夹齿32包括：夹紧块321、宽度大于夹紧块321的第一挡块322以及设置在第一挡块322远离夹紧块321一侧的第一配合块323，第一配合块323远离第一挡块322一端的表面上设有与滑块33相配合的第一斜面323a，空腔内芯31上设有与第一挡块322以及夹紧块321结构相匹配的t型通孔312，t型通孔312中设有固定弹簧的圆孔，第一弹簧34的一端固定设置在t型通孔312的圆孔中，第一弹簧34的另一端固定设置在第一挡块322上；

参照图7，滑块33的纵截面为“十”字型，滑块33包括：第二配合块331、宽度大于第二配合块331的第二挡块332以及设置在第二挡块332远离第二配合块331一端的支撑块333，第二配合块331上设有与第一斜面323a相配合的第二斜面331a，棘轮23的内壁设有与滑块33的结构相匹配的放置槽231。

参照图1和图3，空腔内芯31后端的动力装置37与空腔内芯31的封闭端之间设有连接座25以及沿空腔内芯31的轴向滑动设置在连接座25中的连接杆36，连接座25通过螺钉固定在空腔内芯31后端的壁面上，连接杆36的一端与动力装置37连接，连接杆36的另一端穿过连接座25设置在空腔内芯31上，连接杆36靠近空腔内芯31的一端设有圆球361，空腔内芯31上设有与圆球361的形状相匹配的凹槽311，连接座25中设有与连接杆36以及与圆球361相匹配的通孔。

下面结合图1－图8介绍该装置的具体工作过程：

使用该装置拧紧螺母时，首先需要通过自适应定位机构1对螺母进行定位，然后通过自适应夹紧机构3将螺母夹紧，最后通过棘轮传动机构2使螺母转动从而将螺母拧紧。

将螺母放入型腔内芯中，在进行夹紧操作前，第一液压缸12处于半锁定状态，也就是其提供的推力等于支撑板11以上实体的重力，当自适应夹紧机构3进行夹紧动作时，螺母会给予整个机构以反作用力，从而自适应的调整支撑板11的位置以达到定位效果。

在进行夹紧操作时，夹紧操作的初始状态下，夹齿32受到第一弹簧34的支撑力而缩进空腔内芯31的t型通孔312中，从而为放置螺母提供空间，夹紧时，设置在空腔内芯31后端的动力装置37驱动型腔内芯沿轴线相对于棘轮23向前移动，夹齿32随空腔内芯31向外壳22的前端面移动，参照图8，为夹齿32与滑块33配合结构示意图，第一斜面323a和第二斜面331a相对配合设置，当夹齿32随型腔内芯沿轴向移动时，由于滑块33是设置在棘轮23中固定不动的，夹齿32会沿滑块33上的第二斜面331a沿轴向移动的同时沿径向移动从而夹紧螺母。

当完成夹紧操作时，第一液压缸12将会给予完全锁定状态以保证拧紧过程中支撑板11不会上下浮动，安装在支撑板11上的第二液压缸21驱动外壳22逆时针旋转运动(从外壳22前端面往里看)，此时由于第二弹簧26的作用棘爪24抵住棘轮23，棘轮23不动，这为连续作业提供了条件；当第二液压缸21反方向运动带动外壳22顺时针旋转时，棘轮23就可以带动空腔内芯31旋转从而达到拧紧操作，如此往复可以实现拧紧操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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。