CN103394906B - 一种箱卡螺栓锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种箱卡螺栓锁紧装置，主要用于载有铁型砂箱的输送小车中的箱卡螺栓的自动锁紧，属于铁型覆砂铸造设备领域。本发明包括锁紧扳手和电感式开关，锁紧扳手包括套管、一号销轴、第一压缩弹簧、扭矩手轮和至少两个复合式销钉，套管的两侧开有长条形槽，第一压缩弹簧均设置在套管内，扭矩手轮与套管连接，转轴上开有凹弧面，复合式销钉穿接于套管内，复合式销钉的外端顶牢扭矩手轮的锥台面，复合式销钉的内端位于凹弧面内，电感式开关固定在动梁的底面，且该电感式开关位于所述的锁紧扳手的一侧。本发明结构设计合理，自动锁紧箱卡螺栓，以减轻工人劳动负担，提高了铁型覆砂线的自动化程度。

Description

一种箱卡螺栓锁紧装置

技术领域

本发明涉及一种锁紧装置，尤其是涉及一种箱卡螺栓锁紧装置，主要用于载有铁型砂箱的输送小车中的箱卡螺栓的自动锁紧，它属于铁型覆砂铸造设备领域。

背景技术

现有的铁型覆砂生产线中，箱卡螺栓需要使用者进行手工锁紧，不仅耗费人力，而且增加了使用者的劳动强度，操作的危险性，因此用机器代替人工锁紧箱卡螺栓显得尤为必要。

如公开日为2000年04月26日，公开号为CN2375808的中国专利中，公开了一种名称为“一种锁紧螺栓” 的实用新型专利。该锁紧螺栓，有螺栓头和螺杆、螺杆中开有贯穿螺栓头的轴向孔，孔中有旋杆可纵向移动，旋杆下端铰接凸块，轴向孔上端直径小于凸块，螺栓头上开有可卡入旋柄的横槽，所述的螺栓，在旋紧或旋松时，将旋柄自螺栓头顶部抽出，横卡在螺栓头的横槽中构成力臂，虽然该专利无须携带和使用扳手等工具，但是要用手扳动旋柄才可获得较大的扭转力矩将螺栓旋紧，故其还是存在上述缺陷。

如公开日为2012年10月10日，公开号为CN102720745A的中国专利中，公开了一种名称为“新型定位螺栓锁紧装置” 的发明专利。该专利包括定位螺栓、设置有丝孔的螺栓支撑板、两块连接板、螺栓定位板和锁紧板，其中，所述定位螺栓的一端设置有锁紧立柱，所述锁紧立柱的外端面设置有锁紧丝孔，所述定位螺栓拧设在所述丝孔内，所述连接板分别垂直固定在所述丝孔的两侧，所述螺栓定位板设置在两块所述连接板之间，所述螺栓定位板上设置有定位孔和螺钉丝孔，所述锁紧立柱卡设在所述定位孔内，所述锁紧板设置在所述螺栓定位板和所述锁紧立柱的外侧，所述锁紧板通过螺钉与所述螺栓定位板和所述锁紧立柱固定连接。该专利将传统的锁紧螺栓进行改进，紧固牢靠，不易松动，但是在操作中还是要通过人工去锁紧，故其还是存在上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，而提供一种结构设计合理，自动锁紧箱卡螺栓，以减轻工人劳动负担，提高了铁型覆砂线的自动化程度的箱卡螺栓锁紧装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种箱卡螺栓锁紧装置，包括升降气缸、支撑框架和气动马达，所述升降气缸固定在支撑框架的顶部，所述气动马达上设有马达输出轴，其特征在于：还包括动梁、导向杆、锁紧扳手和电感式开关，所述的动梁与升降气缸连接，所述的导向杆固定在动梁上，所述的锁紧扳手与气动马达连接，该锁紧扳手位于动梁下方，所述的锁紧扳手包括套管、一号销轴、第一压缩弹簧、扭矩手轮、转轴、端盖、扳手、二号销轴和至少两个复合式销钉，所述套管的两侧开有长条形槽，所述套管与马达输出轴通过一号销轴连接，所述一号销轴的前端和一号销轴的后端均设置在所述长条形槽内，所述马达输出轴和第一压缩弹簧均设置在套管内，该第一压缩弹簧的上端顶牢马达输出轴的底部，所述扭矩手轮的内壁为锥台面，所述扭矩手轮与套管连接，所述转轴与套管连接，所述的转轴上开有凹弧面，所述的复合式销钉穿接于套管内，所述复合式销钉的外端顶牢扭矩手轮的锥台面，所述复合式销钉的内端位于凹弧面内，所述的端盖固定在套管的底部，所述的扳手与转轴通过二号销轴连接，所述电感式开关固定在动梁的底面，且该电感式开关位于所述的锁紧扳手的一侧。

升降气缸带动动梁上升与下降，气动马达将压缩空气的压力能转换为旋转的机械能，当气动马达启动，带动锁紧扳手转动，从而对箱卡螺栓施加扭矩，导向杆主要用于导向并保证动梁在工作过程中能够平稳的下降和上升。

第一压缩弹簧被逐渐压缩，以抵消位移差，当逐渐释放压缩张力，推动锁紧扳手随箱卡螺栓的下降而下降，从而保证了两者在高度位移上的同步性，以保证在锁紧螺栓在旋转下降的过程中，不会与扳手脱开。

扭矩手轮可以改变复合式销钉所在的径向圆直径，使复合式销钉沿径向向内或向外移位，对锁紧程度进行调节，同时在锁紧过程中对锁紧装置的受力进行分散，增加锁紧装置的使用寿命。

长条形槽起导向作用，使一号销轴的两端卡在长条形槽上，沿长条形槽上下滑动，长条形槽还起到传递扭力的作用，由于一号销轴的两端卡在长条形槽上，马达输出轴与套管不会产生相对旋转，所以马达输出轴输出的扭力会完全传给套管。

电感式开关用于检测信号，向PLC发出信号，表示箱卡螺栓的尾端已经抵牢铁型砂箱，从而让气动马达继续转动2-3秒后，再停止转动，以进一步锁紧箱卡螺栓。

扳手与转轴通过二号销轴连接，为了使扳手更易插入箱卡螺栓的头部，进行箱卡螺栓的锁紧，扳手制作成由四个卡销组成的环形结构，而箱卡螺栓头部制作成相应的环形结构，便于卡销与箱卡螺栓卡紧啮合。

作为优选，本发明所述的复合式销钉包括钢珠、第二压缩弹簧和压块，所述的钢珠位于第二压缩弹簧的前端，所述第二压缩弹簧的前端与钢珠连接，该第二压缩弹簧的后端与压块连接；复合式销钉在其所在的圆形滑道内可相对串动，改变第二压缩弹簧的压缩量，用以调节钢珠对转轴的压紧力，由于第二压缩弹簧具有可压缩性，对锁紧扳手和气动马达等各部件也起到了过载保护的作用。

作为优选，本发明所述的支撑框架包括立柱、上梁和底座，所述的立柱位于所述上梁和底座之间，所述立柱固定在底座上，所述的上梁与立柱连接；支撑框架起固定作用，用于安装升降气缸、动梁和升降马达等部件，保证在进行箱卡螺栓锁紧过程中，整个装置平稳。

作为优选，本发明所述的扳手包括圆台和卡销，所述圆台底面均匀设置有四个卡销，所述的圆台上端面开有圆孔，该圆孔与所述的转轴相匹配；扳手制作成由四个卡销组成的环形结构，而箱卡螺栓头部制作成相应的环形结构，便于卡销与箱卡螺栓卡紧啮合，更方便的进行锁紧箱卡螺栓。

作为优选，本发明所述的转轴的凹弧面与所述复合式销钉中的钢珠的球径匹配；钢珠在第二压缩弹簧的张力作用下，抵牢转轴中与钢珠球径匹配的凹弧面，以传递套管对转轴的扭力。

作为优选，本发明所述的端盖与套管通过螺钉连接，所述的扭矩手轮与套管通过螺纹连接；端盖与套管底部以螺钉的方式连接，其作用是卡住转轴，防止转轴与套管脱离；扭矩手轮内壁为锥台面，与压块的端部抵牢，旋转扭矩手轮可以改变复合式销钉所在的径向圆直径，使压块沿径向向内或向外移位，根据实际情况进行调节。

本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：1、结构设计合理，用锁紧装置代替了人工锁紧箱卡螺栓，节省了人力成本，并提高了生产线的自动化程度；2、该装置简单，执行部件均为加工件，成本低；3、气动马达、升降气缸为气动元件，维护方便，且使用寿命长；4、运行控制输入和输出点数较少，线路简单，由于该装置一般是配合生产线使用，故只需借用生产线PLC相应点数即可，不需单独配置PLC，便于推广。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明结构的另一结构示意图。

图3为本发明中锁紧扳手的剖面结构示意图。

图4为图3中的A-A的结构示意图。

图5为箱卡螺栓头部的俯视结构示意图。

图6为图5中的B-B的结构示意图。

图7为本发明中初始压牢箱卡螺栓的状态局部结构示意图。

图8为本发明中的锁紧箱卡螺栓状态局部结构示意图。

图中：支撑框架Ⅰ，底座1，立柱2，上梁3，动梁4，升降气缸5，导向杆6，气动马达7，锁紧扳手8，电感式开关9，箱卡螺栓10，马达输出轴71，一号销轴81，第一压缩弹簧82，套管83，扭矩手轮84，复合式销钉85，转轴86，端盖87，二号销轴88，扳手89，箱卡螺栓的头部101，箱卡螺栓的尾端102，长条形槽831，圆形凸台832，钢珠851，第二压缩弹簧852，压块853，凹弧面861，圆台891，卡销892，圆孔893。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1-图8，本发明主要包括支撑框架Ⅰ、底座1、立柱2、上梁3、动梁4、升降气缸5、导向杆6、气动马达7、锁紧扳手8、电感式开关9和箱卡螺栓10。

锁紧扳手8包括一号销轴81、第一压缩弹簧82、套管83、扭矩手轮84、复合式销钉85、转轴86端盖87、二号销轴88和扳手89。

支撑框架Ⅰ包括底座1、立柱2和上梁3，底座1、立柱2和上梁3相互连成一体，立柱2位于底座1和上梁3之间，底座1上安装有立柱2，立柱2上固定有上梁3，支撑框架Ⅰ起固定连接作用，保证在进行箱卡螺栓10锁紧过程中，整个装置稳固。

复合式销钉85包括钢珠851、第二压缩弹簧852和压块853，钢珠851位于第二压缩弹簧852的前端，第二压缩弹簧852的前端与钢珠851连接，该第二压缩弹簧852的后端与压块853连接，该复合式销钉85在其所在的圆形滑道内可相对串动。

升降气缸5固定在支撑框架Ⅰ中的上梁3的顶部，升降气缸5还与动梁4连接，导向杆6固定在动梁4上，导向杆6穿过上梁3，动梁4上还安装有气动马达7，锁紧扳手8与气动马达7相连，锁紧扳手8位于动梁4的下方。

气动马达7上固定有马达输出轴71，马达输出轴71与锁紧扳手8中的套管83为圆柱插入式连接，可相对上下滑动。

套管83的两侧开有长条形槽831，套管83与马达输出轴71通过一号销轴81连接，一号销轴81的前端和一号销轴81的后端均设置在长条形槽831内，马达输出轴71和第一压缩弹簧82均设置在套管83内，第一压缩弹簧82的上端顶牢马达输出轴71的底部，扭矩手轮84的内壁为锥台面，扭矩手轮84与套管83连接，转轴86与套管83连接，转轴86上开有凹弧面861，凹弧面861与复合式销钉85中的钢珠851的球径匹配，复合式销钉85穿接于套管83内，复合式销钉85的外端顶牢扭矩手轮84的锥台面，复合式销钉85的内端位于凹弧面861内。

转轴86与套管83连接，为圆柱插入式连接，可相对转动，端盖87固定在套管83的底部，端盖87与套管83底部以螺钉的方式连接，卡住转轴86，以防止转轴86与套管83脱离，复合式销钉85的一端与转轴86连接，该复合式销钉85的另一端与扭矩手轮84连接，扳手89与转轴86通过二号销轴88连接。

扭矩手轮84与套管83连接，扭矩手轮84与套管83以螺纹方式连接，扭矩手轮84的内壁为锥台面，与压块853的端部抵牢，旋转扭矩手轮84可以改变复合式销钉85所在的径向圆直径，使压块853沿径向向内或向外移动，而改变第二压缩弹簧852的压缩量，用以调节钢珠851对转轴86的压紧力。

压块853沿径向向内移动，迫使第二压缩弹簧852被进一步压缩，增加其张力，调节钢珠851对转轴88的压紧力增加，从而需要更大的扭力，才能使转轴88相对于套管83转动，增加了锁紧扳手8的扭力，箱卡螺栓10被锁的更紧，反之，压块853沿径向向外移动的作用与向内移动的作用相反。

扳手89包括圆台891和卡销892，圆台891底面均匀分布有四个卡销892，圆台891上端面开有圆孔893，圆孔893与转轴86的大小相匹配，为了使扳手89更易插入箱卡螺栓的头部101，箱卡螺栓的头部101制作成与卡销892相匹配的形状。

电感式开关9固定在动梁4的底面，且该电感式开关9位于所述的锁紧扳手8的一侧，电感式开关9检测到套管83上部圆形凸台832边沿时，向PLC发出信号，表示箱卡螺栓的尾端102已经抵牢铁型砂箱，气动马达7继续转动2-3秒后，再停止转动。

参见图1-图3，动梁4保持在高位，与气动马达7相连的锁紧扳手8为不旋转状态，当载有铁型砂箱的输送小车被推至装置的正下方时，此时箱卡螺栓10处于旋松状态，升降气缸5开始带动动梁4下降，导向杆6在此过程中起到导向并维持动梁4平稳下降的作用，从图2可以看出输送小车的前后均有箱卡螺栓10，因此，在箱卡螺栓10的上方均安装有锁紧装置，锁紧装置的数量与箱卡螺栓10的数量相匹配，保证整个装置同时运转，提高自动化程度。

参见图4，为图3中的A-A的结构示意图，当转轴86相对于套管83发生相对转动时，钢珠851被迫挤出转轴86的半球形凹弧面861，又在第二压缩弹簧852的作用下，顶进下一凹弧面861，从而对转轴86输出间歇性的扭矩，以进一步锁紧螺栓。

本实施例中的复合式销钉85为六个，六个复合式销钉85均匀分布在转轴86上。

参见图5-图6，图5为箱卡螺栓头部的俯视结构示意图，图6为图5中的B-B的结构示意图，扳手89中的四个卡销892先插入箱卡螺栓的头部101的四个空档内，动梁4进一步下降，此时扳手89已经抵牢箱卡螺栓的头部101，扳手89不再下降，而设置在锁紧扳手8和马达输出轴71之间的第一压缩弹簧82被逐渐压缩，以抵消位移差，当升降气缸5降至设定位置时，动梁4下降动作也随之停止。

参见图7，为本发明中已完成初始压牢箱卡螺栓10状态。

参见图8，为本发明中的锁紧箱卡螺栓10状态局部结构示意图，当电感式开关9检测到套管83上部圆形凸台832边沿时，向PLC发出信号，表明箱卡螺栓的尾端102已经抵牢铁型砂箱，气动马达7继续转动2-3秒进行延时，再停止转动。

延时的作用是：当箱卡螺栓10抵牢铁型砂箱时，已无法继续旋转下降，此时转轴86被迫停止转动，而使套管83与转轴86处于相对旋转状态，钢珠851被迫挤出转轴86的半球形凹弧面861，又在第二压缩弹簧852的作用下，顶进下一凹弧面861，从而对转轴86输出间歇性的扭矩，以进一步锁紧螺栓，由于第二压缩弹簧852可压缩性，对锁紧扳手8和气动马达7等各部件也起到了过载保护的作用。

工作时，装置的初始状态为：与升降气缸5相连的动梁4保持在高位，与气动马达7相连的锁紧扳手8为不旋转状态。

当载有铁型砂箱的输送小车被推至装置的正下方时，此时箱卡螺栓10处于旋松状态，升降气缸5开始带动动梁4下降，导向杆6在此过程中起到导向并维持动梁4平稳下降的作用，下降的过程中，扳手89首先插入箱卡螺栓的头部101空档内，动梁4进一步下降，此时扳手89已经抵牢箱卡螺栓的头部101，不再下降，而设置在锁紧扳手8和马达输出轴71之间的第一压缩弹簧82被逐渐压缩，以抵消位移差，当升降气缸5降至设定位置时，动梁4下降动作也随之停止，此时，已完成初始压牢箱卡螺栓10状态。

紧接着，气动马达7启动，带动锁紧扳手8转动，从而对箱卡螺栓10施加扭矩，实现了箱卡螺栓10的旋转随之下降过程，在这一过程中，第一压缩弹簧82逐渐释放压缩张力，推动锁紧扳手8随箱卡螺栓10的下降而下降，从而保证了两者在高度位移上的同步性，以保证在锁紧螺栓10在旋转下降的过程中，不会与扳手89脱开。

当电感式开关9检测到套管83上部圆形凸台832边沿时，向PLC发出信号，表示箱卡螺栓的尾端102已经抵牢铁型砂箱，气动马达7继续转动2-3秒进行延时，再停止转动。

当延时作用结束，气动马达7停止转动，升降气缸5带动动梁4升至高位，回位至初始状态，等待下一输送小车进入，重复上述动作对下一次箱卡螺栓10进行锁紧。

本实施例中，马达输出轴71与锁紧扳手8中的套管83为圆柱插入式连接，转轴86与套管83为圆柱插入式连接，所说的“圆柱插入式连接”是指马达输出轴71是圆柱型，套管83制作成圆形孔，该圆形孔的直径略大于马达输出轴71的直径，马达输出轴插入圆形孔内，在外力的作用下，两者就可以插入和伸出，即为圆柱插入式连接，马达输出轴71与锁紧扳手8的连接方式也是同上。

本发明中，端盖87与套管83的连接方式，扭矩手轮84与套管83的连接方式，并不局限于螺钉和螺纹的连接方式，复合式销钉85和整个锁紧装置的数量可以根据输送小车的结构和实际的生产状况进行选择，进行连接方式、数量和简单的结构和构造的简单变化均在本发明专利的保护范围内。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种箱卡螺栓锁紧装置，包括升降气缸、支撑框架和气动马达，所述升降气缸固定在支撑框架的顶部，所述气动马达上设有马达输出轴，其特征在于：还包括动梁、导向杆、锁紧扳手和电感式开关，所述的动梁与升降气缸连接，所述的导向杆固定在动梁上，所述的锁紧扳手与气动马达连接，该锁紧扳手位于动梁下方，所述的锁紧扳手包括套管、一号销轴、第一压缩弹簧、扭矩手轮、转轴、端盖、扳手、二号销轴和至少两个复合式销钉，所述套管的两侧开有长条形槽，所述套管与马达输出轴通过一号销轴连接，所述一号销轴的前端和一号销轴的后端均设置在所述长条形槽内，所述马达输出轴和第一压缩弹簧均设置在套管内，该第一压缩弹簧的上端顶牢马达输出轴的底部，所述扭矩手轮的内壁为锥台面，所述扭矩手轮与套管连接，所述转轴与套管连接，所述的转轴上开有凹弧面，所述的复合式销钉穿接于套管内，所述复合式销钉的外端顶牢扭矩手轮的锥台面，所述复合式销钉的内端位于凹弧面内，所述的端盖固定在套管的底部，所述的扳手与转轴通过二号销轴连接，所述电感式开关固定在动梁的底面，且该电感式开关位于所述的锁紧扳手的一侧。

2.根据权利要求1所述的箱卡螺栓锁紧装置，其特征在于：所述的复合式销钉包括钢珠、第二压缩弹簧和压块，所述的钢珠位于第二压缩弹簧的前端，所述第二压缩弹簧的前端与钢珠连接，该第二压缩弹簧的后端与压块连接。

3.根据权利要求1所述的箱卡螺栓锁紧装置，其特征在于：所述的支撑框架包括立柱、上梁和底座，所述的立柱位于所述上梁和底座之间，所述立柱固定在底座上，所述的上梁与立柱连接。

4.根据权利要求1所述的箱卡螺栓锁紧装置，其特征在于：所述的扳手包括圆台和卡销，所述圆台底面均匀设置有四个卡销，所述的圆台上端面开有圆孔，该圆孔与所述的转轴相匹配。

5.根据权利要求1所述的箱卡螺栓锁紧装置，其特征在于：所述的转轴的凹弧面与所述复合式销钉中的钢珠的球径匹配。

6.根据权利要求1所述的箱卡螺栓锁紧装置，其特征在于：所述的端盖与套管通过螺钉连接，所述的扭矩手轮与套管通过螺纹连接。