CN102513818B - 一种可调整多轴拧紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调整多轴拧紧机构，本发明包括角度调节机构、径向调节机构、单轴拧紧机、机架以及驱动控制单元。所述的角度调节机构固定在机架的上盘上，径向调节机构安装在下盘上，调节连杆连接角度调节机构与相应的径向调节机构，单轴拧紧机安装在径向调节机构上，驱动控制单元安装在机架的顶盖上。本发明可控制不同单轴拧紧机的拧紧速度、力矩、方向，具有调节精度高、结构简单、调整方便等优点，能够实现不同位置螺栓的快速拧紧。

Description

一种可调整多轴拧紧机构

技术领域

本发明涉及一种多轴螺栓拧紧装置，具体说是一种可精确调整拧紧头方位的多轴拧紧机构。

背景技术

为保证高精密设备的装配质量和整体性能，在装配过程中需对重要螺栓、螺母拧紧时的扭矩大小、拧紧顺序进行精确控制，而传统的手动拧紧方式随意性大，难以对拧紧过程进行精确控制，且效率低下。为此，大量单轴拧紧机、多轴拧紧机在装配过程中被采用。

单轴拧紧机由工人操作，拧紧头的对准、扭矩大小、拧紧次序都由人控制，难免出现错、漏现象，无法实现精确控制以保证装配质量与性能。当螺栓数目较多时，装配效率低，工人劳动强度大。多轴拧紧机拧紧头位置大多是固定的，用途单一，一旦装配过程中螺栓位置发生变化，需重新采购多轴拧紧设备，而多轴拧紧设备价格普遍比较高，这将大大增加成本，造成不必要的浪费。对于少数多轴拧紧设备，虽然可以调整，但调节范围小，或只能调节间距或角度，且自身调整结构复杂，制造成本高，造作不便，无法实现角度和间距的精确调整。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种可精确调整拧紧头方位的多轴拧紧机构，使其能够根据装配过程中螺栓的位置对拧紧头进行精确调整，控制拧紧机构按照设定的拧紧顺序、扭矩、方向，实现对不同位置的螺栓的同时拧紧，从而实现高精度、高效率的装配。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

包括四个角度调节机构、径向调节机构、机架、单轴拧紧机及驱动控制单元，四个角度调节机构分安装在机架上，四个径向调节机构通过旋转轴与机架连接，每个径向调节机构与对应的角度调节机构通过调节连杆连接，驱动控制单元安装在机架上，分别与四个单轴拧紧机连接，单轴拧紧机分别安装在径向调节机构上。

所述的机架包括上盘、下盘、顶盖、把手及中心轴，顶盖、上盘及下盘分别固定在中心轴的前端、中段、末端，两个把手固定在顶盖上。

所述的角度调节机构，包括上旋钮、旋转滑动轴、旋转架、上滑块、上滑动架、弹簧、转动轮、转动连接板及上固定轴，旋转架、上滑动架及上固定轴安装在上盘上，上旋钮与旋转滑动轴顶端固定连接，旋转滑动轴置于旋转架中，并两者通过螺纹配合连接，上滑块通过两侧滑条与上滑动架内侧滑槽配合连接，上滑动架与上滑块中间安装有弹簧，转动轮安装在可绕其转动的上固定轴上，转动连接板固定在转动轮上，可随转动轮绕上固定轴转动。

所述的旋转滑动轴末端三角滑块与上滑块顶端三角滑块配合，旋转滑动轴移动时，在弹簧的共同作用下，推动上滑块往复移动。

所述上滑块上部是齿条，上滑块移动时，齿条带动转动轮转动，从而带动转动轮上固定的转动连接板随转动轮绕上固定轴转动，转动连接板通过调节连杆带动径向调节机构转动。

所述的径向调节机构，包括下滑架、下滑动条、下旋转轴、连接座、拧紧螺钉，下滑动条置于下滑架中，连接座安装在下滑架顶端，下滑动条穿过连接座中心方孔，拧紧螺钉位于连接座的顶部，调节连杆固定在连接座顶部，下旋转轴位于下滑动条的中心孔。

所述的下旋转轴前端有螺纹，与下滑动条中心孔内的螺纹配合，旋转下旋转轴实现下旋转轴相对下滑动条的位移，实现单轴拧紧机径向位置的精调。

所述的单轴拧紧机，单轴拧紧机两侧有滑条，滑条置于下滑架内侧滑槽，其前端连接孔通过螺栓与下旋转轴末端连接孔固定连接，可随下旋转轴的移动相对下滑架移动，单轴拧紧机在控制器作用下能够控制其转速、扭矩、方向，且拧紧机的拧紧头能够根据被拧紧件的型号进行更换。

本发明具有显著的优点：

(1)四个单轴拧紧机的固定方位可通过角度调节机构和径向调节机构进行快速调整，从而实现不同方位螺栓的快速拧紧，具有广泛适应性，适合大面积推广应用；

(2)通过下滑动条与下旋转轴可实现单轴拧紧机径向固定位置的粗调和精调，通过角度调节机构可实现单轴拧紧机的固定角度的精确调节，实现各个单轴拧紧机拧紧头固定方位的精确调节，从而保证拧紧头的精确对准；

(3)通过驱动控制系统可分别控制四个单轴拧紧机的拧紧顺序、方向、扭矩，拧紧过程准确、可靠，保证各种复杂装配工艺准确实现，最大限度避免人为因素对装配过程的影响，从而确保装配质量和性能；

附图说明

图1为本发明可调整多轴拧紧机的整体结构示意图。

图2为本发明可调整多轴拧紧机去除顶盖后的结构示意图。

图3为本发明可调整多轴拧紧机角度调节机构结构示意图。

图4为本发明可调整多轴拧紧机上滑架结构示意图。

图5为本发明可调整多轴拧紧机上滑条结构示意图。

图6为本发明可调整多轴拧紧机旋转滑动轴结构示意图。

图7本发明可调整多轴拧紧机径向调节机构结构示意图。

图8本发明可调整多轴拧紧机下滑架结构示意图。

图9本发明可调整多轴拧紧机下滑动条结构示意图。

图10本发明可调整多轴拧紧机单轴拧紧机结构示意图。

图11本发明可调整多轴拧紧机驱动控制单元结构示意图。

1-角度调节机构；2-径向调节机构；3-单轴拧紧机；4-机架；5-驱动控制单元；6-上盘；7-下盘；8-顶盖；9-把手；10-中心轴；11-调节连杆；12-上旋钮；13-旋转滑动轴；14-旋转架；15-上滑块；16-上滑动架；17-弹簧；18-转动轮；19-转动连接板；20-上固定轴；21-上滑块滑条；22-上滑动架滑槽；23-旋转滑动轴三角滑块；24-上滑块三角滑块；25-上滑块齿条；26-下滑架；27-下滑动条；28-下旋转轴；29-连接座；30-拧紧螺钉；31-下滑架顶端；32-下旋转轴前端螺纹；33-下滑架滑槽；34-下旋转轴连接孔；35-下滑架旋转孔；36-单轴拧紧机滑条；37-单轴拧紧机连接孔；38-驱动器；39-控制器；40-控制连接线；41-控制外接线。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明的机构作进一步详细说明。

图1、图2分别表示了本发明可调整多轴拧紧机的整体及去除顶盖后的结构示意图，图3、图7分别表示了本发明中角度调节机构和径向调节机构的结构，图4、图5、图6分别表示了角度调节机构中上滑架、上滑条、旋转滑动轴的结构，图8、图9分别表示了径向调节机构中下滑架、下滑动条的机构，图10表示了本发明中单轴拧紧机的结构，图11表示了本发明驱动控制单元的结构。

参照图1、图2、图11，本发明的可调节多轴拧紧机构，包括径向调节机构2、角度调节机构1、单轴拧紧机3、固定调节机构的机架4、以及驱动控制单轴拧紧机3的驱动控制单元5。四个角度调节机构1以上盘6圆心为中心均匀安装，四个径向调节机构2以下盘7圆心为中心均匀安装，每个角度调节机构1与相应的径向调节机构2通过调节连杆11连接，共同作用实现单轴拧紧机3方位的精确调节。机架包括顶盖8、上盘6、下盘7以及中心轴10，顶盖8、上盘6和下盘7固定在中心轴10上，两个把手9固定在机架顶盖8上面，驱动控制单元5安装在顶盖8下面。

参照图11，驱动控制单元5包括驱动器38、控制器39、控制连接线40、控制外接线41，驱动器38和控制器39通过螺钉固定在机架4的顶盖8上，控制器39通过控制连接线40与驱动器39连接，实现对驱动器39的控制，从而控制各个单轴拧紧机3，控制器39通过控制外接线41与外部的操作控制设备连接。

参照图3、图4、图5、图6，角度调节机构1包括旋转架14、上滑动架16、旋转滑动轴13、带动旋转滑动轴13转动的上旋钮12、上滑块15、推动上滑块15的弹簧17、转动轮18、安装转动轮18的上固定轴20、转动连接板19。旋转架14、上滑动架16及上固定轴20安装在上盘6上，上旋钮12固定在旋转滑动轴13上，旋转滑动轴13上端有螺纹与旋转架14内螺纹相配合，上滑块15两侧滑条21与上滑动架16中的滑槽22配合，上滑块15顶端与上滑动架16之间装有弹簧17，上滑块15末端的三角滑块24与旋转滑动轴13下端的三角形滑块23配合，在弹簧17共同作用下实现上滑块15的往复移动，转动轮18安装在上固定轴20上，上滑块15上端齿条25与转动轮18配合，带动转动轮18转动，转动连接板19固定在转动轮18上，随转动轮18绕上固定轴20转动。

参照图7、图8、图9，径向调节机构2包括下滑动条27、下滑架26、连接座29、拧紧螺钉30、下旋转轴28。下滑架26通过前端旋转孔35与下盘7连接，下滑架26内侧两边有滑槽33，连接座29固定安装在下滑架顶端31，下滑动条27从连接座29中间穿过，连接座29上端装有对下滑动条27进行固定的拧紧螺钉30，调节连杆11通过末端螺纹与连接座29上端螺纹孔连接，下旋转轴28前端有螺纹，与下滑动条27中心孔中的螺纹配合，下旋转轴28末端有连接孔34，通过螺栓与单轴拧紧机3固定连接。

参照图10，所述的单轴拧紧机3两侧有滑条36，滑条36置于下滑架26内侧滑槽33，其前端连接孔37通过螺栓与下旋转轴28末端连接孔34固定连接，随下旋转轴28相对下滑架26往复移动，单轴拧紧机3在控制器作用下能够控制其转速、扭矩、方向，且单轴拧紧机3的拧紧头能够根据被拧紧件的型号进行更换。

下面结合附图1、图2、图3、图7对本发明的具体工作过程做详细的说明。

根据被拧紧零件的类型，选择相匹配的单轴拧紧机3拧紧头；根据被拧紧零件的位置分布，选定一个中心点，确定螺栓或螺母相对中心点的角度和径向距离，从而确定可调整多轴拧紧机中各个单轴拧紧机3的具体方位。

在确定可调整多轴拧紧机中各个单轴拧紧机3的具体方位后，分别调整各个角度调节机构1和相对的径向调节机构2，带动各个单轴拧紧机3移动到确定的方位。因每个角度调节机构1和相对的径向调节机构2的结构和调节方法相同，本文以其中一组角度调节机构1和相对的径向调节机构2的调整过程为例进行具体说明。

转动角度调节机构1的上旋钮12，带动旋转滑动轴13转动，旋转滑动轴13相对旋转架14移动，旋转滑动轴13通过其末端的三角滑块23与上滑块的三角滑块24配合，在弹簧17共同作用下推动上滑块15在上滑架16中往复移动，上滑块15上端的齿条25带动转动轮18绕上固定轴20转动，转动轮18带动与其固定连接的转动连接板19绕转动轮18转动，转动连接板19通过调节连杆11带动径向调节机构2绕下盘7上的固定中心转动，从而实现径向调节机构2上固定的单轴拧紧机3在拧紧面上的角度调节。

在角度调整完成后，松开径向调节机构2的拧紧螺钉30，根据下滑动条27上的尺度标记滑动下滑动条27，移动单轴拧紧机3到确定的位置，拧紧拧紧螺钉30，固定下滑动27条在下滑架26上，下旋转轴28随下滑动条27相对下滑架26移动，从而带动与下旋转轴2固定连接的单轴拧紧机3相对下滑架26的移动，实现单轴拧紧机3在拧紧面上径向位移的粗调。根据下旋转轴28上的刻度，转动下旋转轴28，使下旋转轴28相对下滑动条27移动到确定位置，下旋转轴28末端固定的单轴拧紧机3随下旋转轴28相对下滑架26移动，从而实现单轴拧紧机3在拧紧面上径向位移的精整。

通过调整单轴拧紧机3在拧紧面上角度和径向位移，可现实单轴拧紧机3在拧紧面上方位的调整，根据相同的方法实现其余单轴拧紧机3的方位调整。将可调整多轴拧紧机构与被拧紧设备对准，操作控制器通过外接控制线连接的控制器同时控制多轴拧紧机构各个拧紧机的拧紧速度、扭矩、角度等，实现装配中螺栓拧紧过程的精确控制。

Claims (7)

1.一种可调整多轴拧紧机构，其特征在于，包括四个角度调节机构（1）、径向调节机构（2）、机架（4）、单轴拧紧机（3）及驱动控制单元（5），四个角度调节机构（1）分别安装在机架（4）上，四个径向调节机构（2）通过旋转轴与机架（4）连接，每个径向调节机构（2）与对应的角度调节机构（1）通过调节连杆（11）连接，驱动控制单元安装在机架（4）上，分别与四个单轴拧紧机（3）连接，单轴拧紧机（3）分别安装在径向调节机构（2）上；其中，所述的机架（4）包括上盘（6）、下盘（7）、顶盖（8）、把手（9）及中心轴（10），顶盖（8）、上盘（6）及下盘（7）分别固定在中心轴（10）的前端、中段、末端，两个把手（9）固定在顶盖（8）上。 

2.根据权利要求1所述的一种可调整多轴拧紧机构，其特征在于，所述的角度调节机构（1），包括上旋钮（12）、旋转滑动轴（13）、旋转架（14）、上滑块（15）、上滑动架（16）、弹簧（17）、转动轮（18）、转动连接板（19）及上固定轴（20），旋转架（14）、上滑动架（16）及上固定轴（20）安装在上盘（6）上，上旋钮（12）与旋转滑动轴（13）顶端固定连接，旋转滑动轴（13）置于旋转架（14）中，并两者通过螺纹配合连接，上滑块（15）通过两侧滑条（21）与上滑动架内侧滑槽（22）配合连接，上滑动架（16）与上滑块（15）中间安装有弹簧（17），转动轮（18）安装在可绕其转动的上固定轴（20）上，转动连接板（19）固定在转动轮（18）上，可随转动轮（18）绕上固定轴（20）转动。 

3.根据权利要求2所述的一种可调整多轴拧紧机构，其特征在于，所述的旋转滑动轴（13）末端三角滑块（23）与上滑块（15）顶端三角滑块（24）配合，旋转滑动轴（13）移动时，在弹簧（17）的共同作用下，推动上滑块（15）往复移动。 

4.根据权利要求2所述的一种可调整多轴拧紧机构，其特征在于，所述上滑块（15）上部是齿条（25），上滑块（15）移动时，齿条（25）带动转动轮（18）转动，从而带动转动轮（18）上固定的转动连接板（19）随转动轮（18）绕上固定轴（20）转动，转动连接板（19）通过调节连杆（11）带动径向调节机构（2）转动。 

5.根据权利要求1所述的一种可调整多轴拧紧机构，其特征在于，所述的径向调节机构 （2），包括下滑架（26）、下滑动条（27）、下旋转轴（28）、连接座（29）、拧紧螺钉（30），下滑动条（27）置于下滑架（26）中，连接座（29）安装在下滑架（26）顶端（31），下滑动条（27）穿过连接座（29）中心方孔，拧紧螺钉（30）位于连接座（29）的顶部，调节连杆（11）固定在连接座（29）顶部，下旋转轴（28）位于下滑动条（27）的中心孔。 

6.根据权利要求5所述的一种可调整多轴拧紧机构，其特征在于，所述的下旋转轴（28）前端有螺纹（32），与下滑动条（27）中心孔内的螺纹配合，旋转下旋转轴（28）实现下旋转轴（28）相对下滑动条（27）的位移，实现单轴拧紧机（3）径向位置的精调。 

7.根据权利要求1所述的一种可调整多轴拧紧机构，其特征在于，所述的单轴拧紧机（3），单轴拧紧机（3）两侧有滑条（36），滑条（36）置于下滑架（26）内侧滑槽（33），其前端连接孔（37）通过螺栓与下旋转轴末端连接孔（34）固定连接，可随下旋转轴（28）的移动相对下滑架（26）移动，单轴拧紧机（3）在控制器作用下能够控制其转速、扭矩、方向，且拧紧机（3）的拧紧头能够根据被拧紧件的型号进行更换。 

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