非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置和方法

本发明涉及机械设备装配自动化，特别是一种非标螺纹连接件自动拧紧装置和方法。

背景技术：

1、随着制造业快速发展，对产品装配过程中螺纹连接的操作速度、质量要求不断提高，传统方式的人工拧紧达不到连接要求的精度并且生产效率低，产品质量得不到保证。在降低企业生产成本并且保证产品质量的情况下，研发一种自动拧紧装置是实现自动化生产的必然趋势。

2、为此，行业内开发了多种自动拧紧装置，例如手动电批、带有真空吸附式和磁吸式的自动化拧紧工具等，应用在发动机装配螺栓、其他装配螺栓的拧紧中，替代工人手动拧紧螺纹连接的操作，能够减轻劳动强度，提高生产效率。但是，现在的自动化拧紧装置存在如下技术问题：伺服电机或无刷电机通过减速器直接与拧紧扳手连接，拧紧精度和拧紧力矩无法得到实时检测和精准控制，仅适用于一些拧紧力矩值固定的的标准连接件中，无法满足非标螺纹连接件的拧紧精度和拧紧力矩的要求。另外，先后完成同一台工件的多种规格的螺母拧紧时，需要停机更换输出拧紧头，并且单侧拧紧作业，耗费时间，降低工作效率。

技术实现思路

1、针对螺纹连接件自动拧紧技术的上述问题，本发明提供了一种对于非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，以实现拧紧精度和拧紧力矩的实时检测和精准控制，并实现不更换输出拧紧头的情况下满足多种规格的螺母拧紧，双侧同时拧紧，提高工作效率。

2、为了达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，包括底板、工件夹紧单元和拧紧作业单元。所述底板上设置有x轴滑台，所述工件夹紧单元设置在x轴滑台上并用于工件的夹紧。所述y轴滑台包括独立的两个并沿x轴间隔设置于底板上方的机架上，所述拧紧作业单元包括两个，各所述拧紧作业单元分别通过独立的z轴滑台连接至其中一个所述y轴滑台上。所述拧紧作业单元包括拧紧电机、力矩传感器、输出拧紧头和适配器，所述拧紧电机通过力矩传感器与输出拧紧头驱动连接，所述输出拧紧头通过弹性补偿机构连接至所述z轴滑台上，所述弹性补偿机构用于拧紧过程中输出拧紧头沿z轴弹性进给补偿；适配器的上端设置有与所述输出拧紧头可拆卸插接配合的插接部、下端设置有与工件的螺栓件/螺母件形状适配的夹紧部；所述适配器与所述输出拧紧头设置有分离状态和结合状态，在分离状态，所述插接部与输出拧紧头分离，所述夹紧部与工件的螺栓件/螺母件连接；在结合状态，所述输出拧紧头移向输出拧紧头并与所述插接部连接，拧紧电机通过输出拧紧头、适配器向工件的螺栓件/螺母件施加转矩。

3、在一些优选的方案中，所述z轴滑台的上端附近设置有减速器，所述减速器连接于所述拧紧电机与力矩传感器之间。

4、在一些优选的方案中，，所述z轴滑台的中间设置有通过轴承座支撑中间轴，所述中间轴上端与力矩传感器的输出轴连接。

5、在一些优选的方案中，所述z轴滑台的下端附近设置有沿z轴布置的固定套筒，所述输出拧紧头的上端滑设在所述固定套筒内并与所述中间轴通过滑套机构连接，所述固定套筒与输出拧紧头之间设置有用于向输出拧紧头施加弹性下压力的弹性件。

6、在一些优选的方案中，所述输出头的上端设置有与所述固定套筒内腔轴向滑动配合、周向固定配合的滑块。

7、在一些优选的方案中，所述输出头的下端设置有外多边体结构，所述插接部为与所述多边体结构形状适配的多边孔结构，所述夹紧部为与螺栓件/螺母件形状适配的孔状结构。

8、在一些优选的方案中，所述z轴滑台设置有周向角度检测部件，所述周向角度检测部件用于检测所述插接部的周向角度信息并输送至拧紧电机的控制器，所述拧紧电机的控制器接收所述周向角度信息并驱动所述旋转头转动至与所述适配器周向角度一致。

9、在一些优选的方案中，所述适配器的下端和/或夹紧部内侧设置有磁吸件或者弹性夹紧件，以用于适配器与工件的螺栓件/螺母件的紧固。

10、为了达到上述目的，第二方面，本发明提供了一种非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧方法，用于所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，包括：

11、将工件通过工件夹紧单元夹紧，适配器分别连接至工件上的需要拧紧的螺栓件/螺母件上；所述x轴滑台带动工件沿x轴移动，使得其中的两个螺栓件/螺母件在x轴上分别与两个拧紧作业单元对齐；所述y轴滑台分别带动拧紧作业单元沿着y轴移动，使得两个拧紧作业单元分别与其中一个所述螺栓件/螺母件在y轴上对齐；所述z轴滑台分别驱动所述拧紧作业单元沿z轴下移，输出拧紧头下移并与对应的适配器连接；所述拧紧电机通过输出拧紧头、适配器输出的转矩而拧紧对应的螺栓件/螺母件，在拧紧过程中，所述力矩传感器检测拧紧转矩信息并输送至拧紧电机的控制器，当拧紧转矩信息值达到设定值时停控制拧紧电机停止；拧紧完成后，所述z轴滑台分别驱动所述拧紧作业单元沿z轴上移，输出拧紧头上移并与对应的适配器断开连接。

12、在一些优选的方案中，所述z轴滑台设置有周向角度检测部件，所述自动拧紧方法包括：所述检测部件检测所述适配器的插接部的周向角度信息并输送至拧紧电机的控制器；所述拧紧电机的控制器接收所述周向角度信息并驱动所述旋转头转动至与所述适配器周向角度一致；所述z轴滑台分别驱动所述拧紧作业单元沿z轴下移，输出拧紧头下移并与对应的适配器连接。

13、相对于现有技术，本发明中提供的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置及方法的技术优势主要体现在：在拧紧过程中通过力矩传感器对拧紧力矩实时检测并及时控制拧紧电机停止，保证拧紧精度和产品质量问题，通过将输出拧紧头与设配器设置为分离状态和结合状态，在不更换输出拧紧头的情况下选择合适适配器对多种规格的螺母进行拧紧，在拧紧过程中拧紧主轴通过弹性补偿机构有效控制拧紧深度，可实现双侧同时拧紧，有效提高了工作效率。

技术特征：

1.非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：所述z轴滑台的上端附近设置有减速器，所述减速器连接于所述拧紧电机与力矩传感器之间。

3.根据权利要求2所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：所述z轴滑台的中间设置有通过轴承座支撑中间轴，所述中间轴上端与力矩传感器的输出轴连接。

4.根据权利要求3所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：所述z轴滑台的下端附近设置有沿z轴布置的固定套筒，所述输出拧紧头的上端滑设在所述固定套筒内并与所述中间轴通过滑套机构连接，所述固定套筒与输出拧紧头之间设置有用于向输出拧紧头施加弹性下压力的弹性件。

5.根据权利要求4所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：所述输出头的上端设置有与所述固定套筒内腔轴向滑动配合、周向固定配合的滑块。

6.根据权利要求1所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：所述输出头的下端设置有外多边体结构，所述插接部为与所述多边体结构形状适配的多边孔结构，所述夹紧部为与螺栓件/螺母件形状适配的孔状结构。

7.根据权利要求1至6任一项所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：所述z轴滑台设置有周向角度检测部件，所述周向角度检测部件用于检测所述插接部的周向角度信息并输送至拧紧电机的控制器，所述拧紧电机的控制器接收所述周向角度信息并驱动所述旋转头转动至与所述适配器周向角度一致。

8.根据权利要求1至6任一项所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：所述适配器的下端和/或夹紧部内侧设置有磁吸件或者弹性夹紧件，以用于适配器与工件的螺栓件/螺母件的紧固。

9.一种非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧方法，用于权利要求1至8所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧方法，其特征在于：所述z轴滑台设置有周向角度检测部件，所述自动拧紧方法包括：

技术总结
本发明公开了非标螺纹连接件双侧多工位自动拧紧装置和方法，工件夹紧单元设置在底板的X轴滑台上，Y轴滑台包括独立的两个并沿X轴间隔设置于机架上，拧紧作业单元包括两个，各拧紧作业单元分别通过独立的Z轴滑台连接至其中一个Y轴滑台上，拧紧作业单元的输出拧紧头通过弹性补偿机构连接至Z轴滑台上，适配器与输出拧紧头设置有分离状态和结合状态，在分离状态，适配器与输出拧紧头分离；在结合状态，输出拧紧头移向输出拧紧头并与输出拧紧头连接，拧紧电机拧紧螺栓件/螺母件。自动拧紧装置实现拧紧精度和拧紧力矩的实时检测和精准控制，不更换输出拧紧头而进行多种规格的螺母拧紧，双侧拧紧，提高拧紧质量和效率。

技术研发人员：徐明刚,王振,张从鹏,董信,管生智,刘祖煌
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13