專利名稱:扭矩控制多軸螺栓擰緊機的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及螺栓擰緊裝置,具體地說是一種扭矩控制多軸螺 栓擰緊機。
背景技術:
通常裝配生產線設備繁多,技術復雜,所選用的檸緊機工具品種 很多,大致可分為電動單軸擰緊機,電動多軸擰緊機及氣動單軸擰緊
機等三種。電動多軸擰緊機大部分是通過皮帶輪傳遞動力;電動單軸 檸緊機由轉子與定子組成,通過轉子轉動擰緊工件;氣動單軸擰緊機 是通過氣流吹動葉輪旋轉,當葉輪停止轉動時,氣流通過卸壓閥減壓, 實現對擰緊機的保護。當裝配工件在同一工作平面內或者接近于同一 平面,而且螺栓的數目又很多的時,如果使用單軸檸緊機工作效率就 會很低,檸緊頭的扭矩由人控制,既影響了工件的精度和質量,工人 操作起來還很不方便,并且加大了工人的勞動量,嚴重影響工作節拍。 而為了不影響工作進度,只有增加工人的數量來彌補設備功能的不 足,這樣一來無疑增加了生產成本,而且由于工人數量的增加,還會 造成不易管理和控制。
目前,很多裝配生產線迫切需要釆用扭矩可以調節控制的多軸螺 栓檸緊機設備,例如汽車變速器裝配生產線,工件裝配時就需要用到 十四軸或者更多軸的螺栓檸緊機,因此,如何既保證工件質量,又提 高工作效率已成為亟待解決的問題。
實用新型內容
為了解決上述存在的問題,本實用新型的目的在于提供一種效率 高、自動化程度高、工件質量好的扭矩控制多軸螺栓檸緊機,適用于 高水平裝配生產線的應用。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的 本實用新型包括驅動裝置、變速器箱、中間軸、扭矩限制器及擰 緊頭,中間軸的一端與驅動裝置相連,另一端由變速器箱穿出;變速
器箱輸出有傳動軸,每個傳動軸均通過扭矩限制器連接有輸出軸,輸 出軸的另一端設有固定板,該端的輸出軸由固定板穿過、與萬向軸的 一端相連,萬向軸的另一端連接有模板,擰緊頭由模板穿過與萬向軸
連接;在模板上安裝有限位開關,限位開關的一側設有固接在模板上的傳感器。
其中所述中間軸位于變速器箱內的部分安裝有中間齒輪;在變
速器箱內部、中間軸的外圍設有多個帶有過渡齒輪的過渡軸,過渡齒
輪與中間齒輪相嚙合;過渡軸的外圍設有多個帶有傳動齒輪的傳動 軸,傳動齒輪與過渡齒輪相嚙合;過渡軸的兩端安裝在變速器箱上, 兩端部均設有固接在變速器箱上的軸端蓋;傳動軸的一端安裝在變速
器箱上,端部設有固接在變速器箱上的軸端蓋,傳動軸的另一端由變 速器箱穿出;過渡軸、傳動軸、輸出軸、萬向軸及擰緊頭均為多個, 且個數相同;所述扭矩限制器包括第一法蘭、軸套、環狀塊及接近開 關,第一法蘭安裝在傳動軸上、與傳動軸連動,軸套套接在輸出軸的 一端、并與第一法蘭相固接;固定板上設有多個軸承固定座,輸出軸 的另一端依次穿過軸承固定座、固定板與萬向軸相連接;環狀塊安裝 在輸出軸上,接近開關固接在軸承固定座上、位于環狀塊的一側;環 狀塊為均布的凹凸齒形結構,構成"檢出距離"內和"檢出距離" 外的信號空間區域,接近開關安裝在環狀塊的凸齒和凹齒外圍;所述 萬向軸的另一端設有固接在模板上的第二法蘭,擰緊頭穿過模板、通 過第二法蘭與萬向頭相連接;固定板與模板之間設有連接桿;模板上 分別開有容置限位開關的第一定位孔、容置連接桿的第三定位孔及多 個與檸緊頭相對應的第二定位孔;限位開關上設有復位彈簧。 本實用新型的優點與積極效果為
本實用新型很好地克服了現有技術中擰緊機設備及工具的自動 化程度低、效率低、造價及運行成本高等不足,很好地解決了長期以 來裝配生產線沒有扭矩控制多軸螺栓擰緊機的問題。具體為
1. 自動化程度高。本實用新型可以無人值守在線自動運行,通 過控制系統控制,利于自動化控制,代替了大量重復勞動。
2. 效率高。本實用新型結構中釆用了萬向軸,能夠同時提供一 定的扭矩值擰緊多個不規則排列的螺栓頭,并通過模板定位,提高了 工作效率。
3. 過載保護。本實用新型通過扭矩調節控制,可以設定扭矩值, 實現了扭矩大小、速度快慢的控制,避免過載。
4. 本實用新型結構簡單,集成度高,能夠實現正反轉,多軸同 時運行。
5. 本實用新型靈活可靠,根據工件不同,調整模板和調節扭矩 限制器以適用多種工件,操作靈活,定位擰緊準確可靠。
圖l為本實用新型的結構示意5圖2為圖1中模板的結構示意圖; 圖3為本實用新型的工作原理示意圖; 圖4為圖1中環狀塊的結構示意圖; 圖5為本實用新型的控制系統流程其中l為電機,2為減速器,3為減速器座,4為軸端蓋,5為 變速器箱,6為過渡軸,7為過渡齒輪,8為第一法蘭,9為軸套,10 為輸出軸,ll為環狀塊,12為接近開關,13為萬向軸,14為連接桿, 15為模板,16為擰緊頭,17為限位開關,18為復位彈簧,19為第 二法蘭,20為傳感器,21為固定板,22為軸承固定座,23為扭矩限 制器,24為傳動軸,25為傳動齒輪,26為中間齒輪,27為中間軸, 28為第一定位孔,29為第二定位孔,30為第三定位孔,31為氣缸, 32為滑輪,33為配重塊,34為床身,35為工作臺。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。
如圖1所示,本實用新型包括驅動裝置、變速器箱5、中間軸27、 扭矩限制器23及擰緊頭16,驅動裝置由電機l、減速器2及減速器 座3組成。減速器2安裝在減速器座3上,電機1與減速器2相連。 中間軸27的一端與通過減速器2與電機1相連,另一端由位于減速 器2下方的變速器箱5穿出,減速器座3固定在變速器箱5上;中間 軸27位于變速器箱5內的部分固接有中間齒輪26,在變速器箱5內 部、中間軸27的外圍設有多個過渡軸6 (本實施例為十四個),每個 過渡軸6上均設過渡齒輪7,每個過渡齒輪7均與中間齒輪26相嚙 合,各過渡齒輪7在過渡軸6上的位置分別錯開,以避免與中間齒輪 26嚙合傳動時互相發生碰撞;變速器箱5內、過渡軸6的外圍設有 多個相對應的傳動軸24 (即一個過渡軸對應一個傳動軸),每個傳動 軸24上均設有與過渡齒輪7嚙合傳動的傳動齒輪25,各傳動齒輪25 在傳動軸24上的位置分別錯天,以避免與過渡齒輪7嚙合傳動時互 相發生碰撞。過渡軸6的兩端安裝在變速器箱5上,兩端部均設有固 接在變速器箱5上的軸端蓋4,通過軸端蓋4進行密封保護;傳動軸 24的一端安裝在變速器箱5上,端部設有固接在變速器箱5上的軸 端蓋4,通過軸端蓋4進行密封保護,傳動軸24的另一端由變速器 箱5穿出,連接有扭矩限制器23。輸出軸10的一端通過扭矩限制器 23與傳動軸24相連接,另一端設有固定板21,該端的輸出軸由固定 板21穿過、與萬向軸13的一端鉸接,固定板21位于輸出軸IO與萬 向軸13鉸接處的上方。扭矩限制器23包括第一法蘭8、軸套9、環 狀塊11及接近開關12,第一法蘭8安裝在傳動軸24上、與傳動軸
624連動,軸套9套接在輸出軸10的一端、并與第一法蘭8相固接; 固定板21上設有多個軸承固定座22,用以固定輸出軸10,輸出軸 10的另一端依次穿過軸承固定座22及固定板21后再與萬向軸13的 一端鉸接;在軸承固定座22上方的輸出軸10上設有環狀塊11,.環 狀塊11的一側設有固接在軸承固定座22上的接近開關12。如圖4 所示,環狀塊ll為均布的凹凸齒形結構,構成"檢出距離"內和"檢 出距離"外的信號空間區域,接近開關12安裝在環狀塊11的凸齒和 凹齒外圍。萬向軸13的一端與輸出軸IO鉸接,另一端設有第二法蘭 19,第二法蘭19安裝在模板15上,擰緊頭16穿過模板15、通過第 二法蘭19與萬向頭13相連接。在模板15上安裝有限位開關17,限 位開關17上設有復位彈簧18;固定板21與模板15之間設有連接桿 14,可防止檸緊頭16在擰緊時發生搖晃;限位開關17 —側的上方設 有傳感器20,傳感器20是通過傳感器座安裝在模板15上的。如圖2 所示,模板15上分別開有與限位開關17、擰緊頭16及連接桿14相 對應的第一 三定位孔28~30,限位開關17、檸緊頭16及連接桿 14分別由第一 三定位孔28~30穿過,第一 三定位孔28~30在 模板15上的位置可根據實際生產需要來改變。本實用新型的過渡軸 6、傳動軸24、輸出軸IO、萬向軸13及檸緊頭16的個數相同,本實
施例均為十四個。
如圖3所示,本實用新型的擰緊機安裝在床身34上,床身34的 上方設有氣缸31,氣缸31的活塞桿與擰緊機相連接。床身34的上 方還設有滑輪32,鋼絲繩由滑輪32穿過, 一端連接擰緊機,另一端 連接配重塊33,可平衡擰緊機的自重,使擰緊機更方便、平穩地上 升或下降。本實用新型中的扭矩限制器23、傳感器20、電機1、氣 缸31、接近開關12均與控制系統電連接
本實用新型的工作原理為
如圖5所示,控制系統初始化,控制系統發出工件到位信號,檢 測工作臺35上是否放置了工件;若沒有檢測到工作臺35上放置了工 件,則信號放過。若檢測到工作臺已放置好了工件,控制系統給氣缸 31信號,床身34上方的氣缸31工作,氣缸31的活塞桿下降,驅動 擰緊機下降。然后檢測限位開關!7是否到位,若沒到位,氣缸31驅 動擰緊機繼續下降;若限位開關17接觸到工作臺35,擰緊機繼續下 降,此時,限位開關17向上移動。當限位開關17的上部到達傳感器 20時,傳感器20接收到信號,并將信號傳遞給控制系統。控制系統 接收到傳感器2Q發來的信號,控制氣缸31停止工作。
控制系統給電機l發出信號,電機l啟動旋轉,通過減速器2驅動中間軸27旋轉,中間軸27上的中間齒輪隨著中間軸27共同旋轉, 通過中間齒輪26與過渡齒輪7的嚙合以及過渡齒輪7與傳動齒輪25 的嚙合傳遞動力,使各個傳動軸24旋轉。通過扭矩限制器23與傳動 軸24相連的輸出軸IO在傳動軸24的帶動下共同旋轉,環狀塊ll.隨 待輸出軸10同步旋轉,其上的凹齒和凸齒經過接近開關12時,接近 開關12會對不同的激勵輸出不同的信號,將接近開關的傳感器輸出 的信號設在一定的時間,通過預先設定的扭矩值,可以控制輸出軸 IO輸出的扭矩,避免過載。轉動的輸出軸10帶動萬向軸13同步旋 轉,萬向軸13再帶動擰緊頭16擰緊工件。
擰緊后,電機l停止旋轉,氣缸31的活塞桿上升復位,工件被 放行。
本實用新型通過調整模板和調節扭矩限制器預先設定的扭矩值,
可適用多種不同工件;扭矩限制器在傳動軸與輸出軸之間的位置也是 分別錯開的,以避免互相干擾。
本實用新型的擰緊頭為巿購產品,購置于臺灣霹靂馬公司生產的 型號為14的擰緊頭;萬向軸為巿購產品,購置于曰本椿本公司生產 的型號為HJ-16GX的萬向軸。
本實用新型的控制系統為現有技術,釆用PLC編程,可以分析力 矩,調節控制扭矩,結合控制觸摸屏幕界面,既可以手動控制設備, 又可無人自動控制。
權利要求1. 一種扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征在于包括驅動裝置、變速器箱(5)、中間軸(27)、扭矩限制器(23)及擰緊頭(16),中間軸(27)的一端與驅動裝置相連,另一端由變速器箱(5)穿出;變速器箱(5)輸出有傳動軸(24),每個傳動軸(24)均通過扭矩限制器(23)連接有輸出軸(10),輸出軸(10)的另一端設有固定板(21),該端的輸出軸由固定板(21)穿過、與萬向軸(13)的一端相連,萬向軸(13)的另一端連接有模板(15),擰緊頭(16)由模板(15)穿過與萬向軸連接;在模板(15)上安裝有限位開關(17),限位開關(17)的一側設有固接在模板(15)上的傳感器(20)。
2. 按權利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征在于 所述中間軸(27)位于變速器箱(5)內的部分安裝有中間齒輪(26); 在變速器箱(5)內部、中間軸(27)的外圍設有多個帶有過渡齒輪(7) 的過渡軸(6),過渡齒輪(7)與中間齒輪(26)相咕合;過渡 軸(6)的外圍設有多個帶有傳動齒輪(25)的傳動軸(24),傳動齒 輪(25)與過渡齒輪(7)相嚙合。
3. 按權利要求2所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征在于 所述過渡軸(6)的兩端安裝在變速器箱(5)上,兩端部均設有固接 在變速器箱(5)上的軸端蓋(4);傳動軸(24)的一端安裝在變速 器箱(5 )上,端部設有固接在變速器箱(5 )上的軸端蓋(4 ),傳動 軸(24)的另一端由變速器箱(5)穿出。
4. 按權利要求2所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征在于 所述過渡軸(6)、傳動軸(24)、輸出軸(10)、萬向軸(13)及擰緊 頭(16)均為多個,且個數相同。
5. 按權利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征在于 所述扭矩限制器(23)包括第一法蘭(8)、軸套(9)、環狀塊(11) 及接近開關(12),第一法蘭(8)安裝在傳動軸(24)上、與傳動軸(24)連動,軸套(9)套接在輸出軸(10)的一端、并與第一法蘭(8) 相固接;固定板(21)上設有多個軸承固定座(22),輸出軸(IO) 的另一端依次穿過軸承固定座(22)、固定板(21)與萬向軸(13) 相連接;環狀塊(11)安裝在輸出軸(10)上,接近開關(12)固接 在軸承固定座(22)上、位于環狀塊(11)的一側。
6. 按權利要求5所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征在于 所述環狀塊(ll)為均布的凹凸齒形結構,構成"檢出距離"內和"檢出距離"外的信號空間區域,接近開關(12)安裝在環狀塊(11)的 凸齒和凹齒外圍。
7. 按權利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓獰緊機,其特征在于: 所述萬向軸(13 )的另 一端設有固接在模板(15 )上的第二法蘭(19 ), 擰緊頭(16)穿過模板(l5)、通過第二法蘭(19)與萬向頭(13) 相連接。
8. 按權利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征在于: 所述固定板(n)與模板U5)之間設有連接桿(IO。
9. 按權利要求1或8所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征 在于所述模板(15)上分別開有容置限位開關(17)的第一定位孔(28)、容置連接桿(14)的第三定位孔(30)及多個與擰緊頭相對 應的第二定位孔(29)。
10. 按權利要求1所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機,其特征在于: 所述限位開關(17)上設有復位彈簧(18)。
專利摘要本實用新型涉及螺栓擰緊裝置,具體地說是一種扭矩控制多軸螺栓擰緊機。包括驅動裝置、變速器箱、中間軸、扭矩限制器及擰緊頭,中間軸的一端與驅動裝置相連,另一端由變速器箱穿出;變速器箱輸出有傳動軸,每個傳動軸均通過扭矩限制器連接有輸出軸,輸出軸的另一端設有固定板,該端的輸出軸由固定板穿過、與萬向軸的一端相連,萬向軸的另一端連接有模板,擰緊頭由模板穿過與萬向軸連接;在模板上安裝有限位開關,限位開關的一側設有固接在模板上的傳感器。本實用新型具有效率高,結構簡單,集成度高等優點,能夠實現正反轉、力矩大小控制、速度快慢調節等多種功能,適應性強,應用范圍廣泛。
文檔編號B23P19/06GK201295835SQ20082023140
公開日2009年8月26日 申請日期2008年12月10日 優先權日2008年12月10日
發明者于龍會, 劉國濤, 周永征, 徐鳳春, 王海濤, 平 陳, 陳書宏 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所