一种钢丝螺套自动拧紧机构的制作方法

1.本实用新型属于钢丝螺套安装装置技术领域，涉及一种钢丝螺套自动拧紧机构。


背景技术：

2.为提升铝合金类变速器壳体的螺栓连接强度，在铝合金类壳体的连接螺栓位置加装钢丝螺套，随着轻量化产品市场范围的不断扩大，安装钢丝螺套的数量越来越多。
3.现有技术中，国内外均采用人工安装钢丝螺套类弹性零件的方案，但因钢丝螺套的数量多、品种杂，对于现有的人工安装方式，漏装率以及安装后的深度都难以监控，且人工成本高、安装效率低、漏装问题频繁发生，严重影响总成质量，故设计能够快速、高柔性的钢丝螺套自动拧紧机构尤为重要。
4.目前，自动拧紧技术的应用多用于螺栓类刚性零件的安装，此类结构拧紧端径向摆差大，精度要求低，而缺少钢丝螺套类弹性零件的自动拧紧技术的研究与应用。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种钢丝螺套自动拧紧机构，从而有效实现柔性钢丝螺套的自动化安装，提升安装效率，提高了钢丝螺套的安装质量，杜绝了漏装问题，降低了人工成本，简化了检测方法。
6.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
7.一种钢丝螺套自动拧紧机构，包括安装芯轴、转换接头、挡光板、导杆、位移传感器、导向套以及具有弹性伸缩模量的拧紧轴；
8.所述安装芯轴、转换接头、导杆以及拧紧轴的轴套依次同轴连接设置；
9.所述挡光板固定套设在导杆的外部；
10.所述导向套套设在导杆的外部，导向套的一端与拧紧轴的轴套固定连接；所述导杆与导向套之间设有间隙；
11.所述位移传感器固定设置在导向套的外部；所述位移传感器发出的信号可经挡光板反射，并回传至位移传感器；
12.所述安装芯轴与待安装的钢丝螺套卡接设置。
13.优选的，所述导杆的外部还套设有助力弹簧，所述助力弹簧的一端抵接导向套的自由端，另一端抵接挡光板。
14.优选的，所述导杆包括一体同轴依次设置的转换接头安装段、挡光板安装段、导向套安装段以及拧紧轴连接段；
15.所述转换接头安装段与所述挡光板安装段之间设有有限位轴肩；所述挡光板安装段与所述导向套安装段之间设有限位轴肩。
16.优选的，所述导向套包括一体同轴设置的第一套设段和第二套设段；所述第二套设段的自由端与拧紧轴的轴套固定连接，所述第一套设段套设在导向套安装段的外部；
17.所述第二套设段的内径大于第一套设段的内径；
18.所述间隙位于所述第一套设段与所述导向套安装段之间，所述间隙的厚度小于0.029mm。
19.优选的，所述第二套设段上设有通孔。
20.优选的，所述第一套设段的外壁设有平面部，所述位移传感器与所述平面部固定设置。
21.优选的，所述安装芯轴的自由端设有卡接位，所述待安装钢丝螺套上的尾柄与所述卡接位卡接设置。
22.优选的，所述转换接头的内腔为中空结构，内腔的两端均为同轴心的圆台结构。
23.优选的，所述转换接头与安装芯轴之间设置有变径套。
24.优选的，所述拧紧轴的内部还设置有扭矩传感器以及角度传感器。
25.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
26.一种钢丝螺套自动拧紧机构，具有弹性伸缩模量的拧紧轴提供了钢丝螺套在拧紧过程中沿轴向伸出以及周向旋转的动力源，该动力经导杆以及转换接头传递至安装芯轴，安装芯轴与待安装的钢丝螺套卡接设置，可有效实现钢丝螺套的安装。挡光板与位移传感器实现了拧紧机构位移的有效监控，实现了钢丝螺套在安装过程中的位置自动监控，实现了自动安装过程。导杆与导向套之间设有间隙，确保了导杆在导向套内部可以进行周向的旋转以及轴向的伸出或者缩进。
27.进一步的，在车间环境中，导杆与导向套之间容易积累灰尘以及其他杂质，容易导致导杆与导向套之间摩擦力的增大，因而当助力弹簧被压缩时，产生轴向的推力，该推力作用于与其抵接的挡光板，而挡光板与导杆固定连接，因而，助力弹簧可有效促进导杆的伸出，提高工作的效率，延长该机构的使用寿命。
28.进一步的，转换接头安装段与挡光板安装段之间设有有限位轴肩，便于转换接头的快速安装，同时有效避免了转换接头在导杆上的轴向移动；挡光板安装段与导向套安装段之间设有限位轴肩，便于挡光板的快速安装，同时也有效避免了挡光板在导杆上的轴向移动，使得机构的连接更加快捷稳定。
29.进一步的，第二套设段的内径较大，便于与拧紧轴的轴套连接，同时便于往拧紧机构中添加润滑油。导杆与导向套之间设置的间隙具体位于第一套设段与导向套安装段之间，同时该间隙的厚度小于0.029mm，该厚度的设置可在确保导杆在导向套的内部可以旋转、伸出或者缩进的同时，可有效避免导杆在旋转过程中的径向晃动。
30.进一步的，第二套设段上设有通孔，该通孔便于润滑油的添加。
31.进一步的，位移传感器与第一套设段外壁上的平面部固定连接设置，有效提高了位移传感器与导向套的接触面积，使得位移传感器的安装更加稳固，避免了机构操作过程中位移传感器的晃动所带来的测试数据的误差，有效提高了机构使用的精确度。
32.进一步的，安装芯轴的自由端设有卡接位，该卡接位的设置便于待安装的钢丝螺套在安装过程中与安装芯轴的固定连接，使得拧紧轴上的动力有效通过安装芯轴传递至钢丝螺套。
33.进一步的，转换接头的内腔为同轴心的圆台结构，有利于提升安装芯轴与导杆的同轴度。
34.进一步的，转换接头与安装芯轴之间设置有变径套，该变径套有效扩大了机构的
使用范围，可满足多种型号零件的安装。
35.进一步的，拧紧轴的内部还设置有扭矩传感器以及角度传感器，可满足当位移监测结果始终不满足要求时，可进行角度补偿，提高了安装合格率。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
37.图1为本实用新型的结构示意图；
38.图2为本实用新型中导杆的结构示意图；
39.图3为图2沿导杆轴向的剖面结构示意图；
40.图4为本实用新型中导向套的结构示意图；
41.图5为本实用新型中转换接头的结构示意图；
42.图6为本实用新型中安装芯轴的结构示意图；
43.图7本实用新型操作过程的示意图；
44.图8为本实用新型实施例2中的位移变化曲线；
45.图9为本实用新型实施例2中的角度变化曲线；
46.图10为本实用新型实施例2中的扭矩变化曲线。
47.其中：1、安装芯轴，11、卡接位，2、转换接头，3、挡光板，4、导杆，41、转换接头安装段，42、挡光板安装段，43、导向套安装段，44、拧紧轴连接段，5、助力弹簧，6、位移传感器，7、导向套，71、第一套设段，72、第二套设段，8、拧紧轴。
具体实施方式
48.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
49.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
50.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
51.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指
示或暗示相对重要性。
52.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
53.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
54.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
55.实施例1
56.如图1所示，一种钢丝螺套自动拧紧机构，包括安装芯轴1、转换接头2、挡光板3、导杆4、助力弹簧5、位移传感器6、导向套7以及具有弹性伸缩模量的拧紧轴8；安装芯轴1、转换接头2、导杆4以及拧紧轴8依次同轴连接设置；导杆4与拧紧轴8通过锁销连接，该连接方式更加快捷，便于拧紧机构的安装拆卸与日常维护。挡光板3固定套设在导杆4的外部；位移传感器6固定设置在导向套7的外部，位移传感器6发出的信号可经挡光板3反射，并回传至位移传感器6。导向套7套设在导杆4的外部，导向套7的一端与拧紧轴8的轴套固定连接，导杆4与导向套7之间设有间隙。助力弹簧5套设在导杆4的外部，助力弹簧5的一端抵接导向套7的自由端，另一端抵接挡光板3。安装芯轴1与待安装的钢丝螺套卡接设置。转换接头2与安装芯轴1之间还设置有变径套。拧紧轴8的内部还设置有扭矩传感器以及角度传感器。
57.如图2、3所示，导杆4包括一体同轴依次设置的转换接头安装段41、挡光板安装段42、导向套安装段43以及拧紧轴连接段44；转换接头安装段41与所述挡光板安装段42之间设有有限位轴肩，便于转换接头的快速安装，同时有效避免了转换接头在导杆上的轴向移动。挡光板安装段42与导向套安装段43之间设有限位轴肩，有效避免了挡光板在导杆上的轴向移动，使得机构的连接更加快捷稳定。
58.如图4所示，导向套7包括一体同轴设置的第一套设段71和第二套设段72；第二套设段72的自由端与拧紧轴8的轴套固定连接，第一套设段71套设在导向套安装段43的外部；第二套设段72的内径大于第一套设段71的内径，便于与拧紧轴的轴套连接，同时便于往拧紧机构中添加润滑油。导杆4与导向套7之间设置的间隙具体位于第一套设段71与导向套安装段43之间，该间隙的厚度小于0.029mm。在第一套设段71与导向套安装段43之间随着使用频次的增加，两者之间的摩擦力会增大，因此需要定期添加润滑油对间隙处进行润滑处理。因此，在第二套设段72上设有通孔73。另外，为了增大位移传感器与导向套的接触面积，提高位移传感器的安装稳定性，第一套设段71的外壁设有平面部，位移传感器6与该平面部固定设置，有效避免了机构操作过程中位移传感器的晃动所带来的测试数据的误差，有效提高了机构使用的精确度。
59.如图5所示，转换接头2的内腔为中空结构，内腔的两端均为同轴心的圆台结构，有利于提升安装芯轴与导杆的同轴度。
60.如图6所示，安装芯轴1的自由端设有卡接位11，待安装钢丝螺套上的尾柄与该卡接位11卡接设置。安装芯轴1的外壁可以为螺纹结构，并与钢丝螺套的螺纹配合，但两者之
间存在间隙，使得钢丝螺套拧紧固定好之后，安装芯轴可以轻松旋出。
61.本实用新型采用六自由度关节臂夹持拧紧轴安装钢丝螺套，可适用于不同产品，各种角度钢丝螺套的安装，为了补偿螺纹底孔的位置度公差，采用了视觉检测装置，精准定位螺纹底孔，实现钢丝螺套的自动化安装，安装成功率可达99.95％。
62.该机构采用带弹性伸缩模量的拧紧轴，由于拧紧轴输出端为3/4输出轴头，若直接与安装芯轴相连接，需要定制特殊的安装芯轴，对安装芯轴的加工要求与热处理要求较高，且难以达到快换的目标。因此，在此处连接部位设计了导杆与导向套，导杆与拧紧轴通过锁销连接，o型圈进行止挡，导杆可以在导向套内旋转与轴向移动。此外，设计了高精度快换接头，连接安装芯轴与导杆，可通过更换变径套规格兼容多规格的安装芯轴，并确保连接后的同轴度，减小安装芯轴在旋转过程中的径向跳动。为增加轴向推动力，该实用新型采用带弹性伸缩模量的固定式拧紧轴加载助力弹簧作为动力输出，多种传感器监控扭矩、角度、位移，共同协作完成有尾柄钢丝螺套的安装，有效的提升安装成功率，并解决了轴向进给移动与钢丝螺套安装芯轴旋转速度不匹配导致的塑性变形、螺纹孔口损伤问题。
63.实施例2
64.本实施例以hb5513-10x1.5x8的钢丝螺套的安装为例，对本实用新型的使用进行说明。
65.如图7所示，该机构安装过程分为以下6个阶段：
66.1)快速进给对孔阶段：
67.机器人将安装芯轴1快速移动到螺纹孔正上方50mm处。机器人带动拧紧轴8低速向下移动50mm，使待安装的钢丝螺套前端刚好与螺纹孔口倒角面贴合，记录位移传感器检测挡光板的距离d。
68.2)压缩弹簧阶段：
69.机器人带动拧紧轴8向下移动，将安装芯轴1压缩30mm，此时助力弹簧与拧紧轴内弹簧均处于压缩阶段。
70.3)快速旋入阶段：
71.拧紧轴8正转旋入，助力弹簧与拧紧轴内弹簧提供连续的轴向压力，角度传感器与扭矩传感器控制角度值与扭矩值在合格范围内，位移传感器6实时检测安装深度值记为y。
72.4)到位停止检测阶段：
73.判断安装深度值d-y是否达到阈值9mm。
74.若d-y＜9mm，则继续拧紧直到d-y＝9mm，拧紧轴8停止工作；
75.若始终d-y＜9mm，则检测扭矩与角度值，其中有一项到达上限则拧紧轴8停止，并记录ng结果及原因。深度阈值与钢丝螺套规格一一对应。
76.5)反转退出阶段：
77.拧紧轴8反转退出，压缩助力弹簧与拧紧轴内弹簧，位移传感器6检测值记为q：
78.判断是否达到安全阈值6mm安全阈值与钢丝螺套规格一一对应。
79.若d-q＞6mm，则拧紧轴继续旋转补偿退出距离，直至d-q＝6mm，拧紧轴停止工作。
80.6)反转低速抬升阶段：
81.为防止安装芯轴1尾部与螺牙勾连，破坏产品质量，此阶段在机器人低速抬升拧紧轴8的同时，启动拧紧轴反转3600
°
，将安装芯轴抬升至螺纹孔口正上方。
82.本实施例中的位移变化曲线见图8，角度变化曲线见图9，扭矩变化曲线见图10。
83.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。