CN103846668A - 一种高精度螺钉螺母旋紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度螺钉螺母旋紧装置，本发明以低压电器关键部件即双金属片的变形状态为预测对象，通过对双金属片的材质和受热应力变形的随机性和不确定性进行预测推理分析，为测试系统提供前馈量；解决双金属片末端构件螺钉螺母的无附加力旋紧这一关键科学问题。

Description

一种高精度螺钉螺母旋紧装置

技术领域

本发明涉及一种旋紧装置,尤其涉及一种一种高精度螺钉螺母旋紧装置。

背景技术

随着科学技术的不断进步，许多工厂的生产线上螺钉螺母拧紧装置有手动变成自动，生产线智能化程度的大力发展，企业不断的提高生产工艺要求及生产效率，对高性能、高质量、智能化程度高的生产设备需求大大的提高，以此来提升企业效益，研制新型的高效率的智能化生产设备成为制造工业发展的动力。

然而，目前生产线上螺钉连接是每个装置中都需要用到的，螺钉螺母的拧紧装置几乎没有形成生产线规模，这样就明显影响到企业的生产效率，因此本项目解决了对螺钉的在线跟踪，螺钉螺母的同时在线拧紧的问题，很好的解决了产品高效率、大规模生产问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种高精度螺钉螺母旋紧装置。本项技术以低压电器关键部件——双金属片的变形状态为预测对象，通过对双金属片的材质和受热应力变形的随机性和不确定性进行预测推理分析，为测试系统提供前馈量；解决双金属片末端构件——螺钉螺母的无附加力旋紧这一关键科学问题。

本发明采用解耦并联机构实现轨迹的同步跟踪，利用智能控制技术实现以平台的轴向力抵消对双金属片变形产生影响的螺钉、螺母旋转力矩和摩擦力，克服低压电器关键部件材质变化和受热应力变形存在着随机性和不确定性，实现塑壳断路器的智能生产测试。建立了双电机同步闭环控制策略，保证两电机运行速度一致，为螺钉螺母的定位精度提供了高质量的保证；建立双金属片变形轨迹与柔性调整机构轨迹关系，并根据热分析理论建立热双金属片变形模型，从而建立螺钉螺母轨迹模型。

跟踪螺钉螺母的运动轨迹：螺钉螺母随双金属片的热变形而运动，螺钉中心的运动轨迹按双金属片端部的轨迹运动见下式：

双金属片移动距离：                                                

                               

上式中比弯系数： 

    

螺钉头移动距离（

向）： 

                           

螺钉头移动距离（

向）： 

     

螺钉头旋转角度： 

                                     

螺钉头运动速度：  

  。

角度倾斜机构:由于双金属片受热变形，造成双金属片末端螺钉也倾斜，为了保证刀头轴线能够与螺钉轴向保持同轴度，设计了角度调整装置，保证螺钉随着双金属片变形弯曲时能正确定位螺钉。

快速上升机构：由于目标物放置在特制夹具上，装置放置在夹具下方，为了能够跟踪上螺钉的变化，通过以上参数指标计算估计得到的z轴向的位移值，机构中设计了由步进电机带动的螺钉螺母快速上升装置寻找定位螺钉螺母。

螺钉旋紧锁定机构：本装置目的就是为了实现螺钉螺母的旋紧，所以螺钉的旋紧锁定机构设计是本装置的关键部件，由于螺钉螺母之间是靠螺纹配合，它们之间存在着相对的运动，当螺钉运动到一定的位置，螺母并没有调整到位，这样就需要将螺钉锁定，机构中采用了内套筒和外套筒的螺纹配合，再加上离合器和制动器之间的配合关系，保证螺钉锁定后螺母继续调整。

螺母旋紧机构：本机构实现螺母旋紧通电前将螺母旋松，断路器脱扣后旋紧固定螺钉，保证内套筒停止以后，机构继续拧紧螺母。

外套筒微升机构：上面叙述中提到螺钉螺母之间要有相对运动，保证以上功能的是外套筒微升机构，是由两电机的相互同步一个方向运动，制动器锁紧内套筒之间的的配合达到的，保证螺钉锁紧的同时螺母锁紧机构可以自由旋紧螺母。

快速上升保护装置：防止装置移动框架超出活动范围，分为机械保护装置和电气保护装置，机械保护在装置上方加上了限位块，保证装置的极限位置，电气保护在一定位置同时加上限位开关，起到双重保护的作用。

螺母旋紧机构保护装置：防止螺母无限制拧动，损坏机构及产品，本装置中设计了电机闭环控制策略，监控电机输出转矩和电流的变化，当转矩或电流都突然增大时，说明螺母已被锁紧，停止相关机构的运动。

外套筒微升保护机构：防止外套筒超出上升范畴。

附图说明

图1螺钉运动轨迹示意图。

具体实施方式

下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。

由于整体装置在实际的运用中安装空间小，造成整个装置要小巧化，灵活化，还能实现整个功能过程，因此本装置采用微型伺服电机带动内套筒和外套筒转动实现，内套筒由两部分组成，一为与电机相连部分，一为旋紧螺钉部分，两者通过有一定柔性的钢丝绳连接，在国内处于先进领先水平。

为了实现对螺钉螺母的无附加力调节，设计了对双电机相互配合的同步控制策略，能够很好的消除电机本身差异误差和安装误差，保证了系统的高精度的要求，国内处于领先水平。

为了实现螺钉螺母的同轴相对运动，设计出内外套筒之间通过螺纹连接，并且通过离合器和制动器之间的相互配合实现其功能的机构，螺钉螺母同时调节时，离合器处于工作状态，制动器处于空闲状态，当螺钉被调整到位后，离合器松开，制动器工作，内套筒锁紧，外套筒通过螺纹连接与内套筒实现相对运动。

为了补偿由于螺钉螺母安装位置的误差使得刀头不能套进的误差，本装置设计了柔性节，可以补偿其误差，使得刀头能够顺利套进螺钉螺母，柔性节还能实现扭矩缓冲传递，为电机的制动提供时间。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，主要结构包括如下部分，角度倾斜机构，快速上升机构，螺钉旋紧锁定机构，螺母旋紧机构，外套筒微升机构，快速上升保护装置，螺母旋紧机构保护装置，外套筒微升保护机构。

2.    根据权利要求1所述的一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，所述角度倾斜机构用于保证螺钉随着双金属片变形弯曲时能正确定位螺钉。

3.根据权利要求1所述的一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，所述快速上升机构中设计了由步进电机带动的螺钉螺母快速上升装置寻找定位螺钉螺母。

4.根据权利要求1所述的一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，所述螺钉旋紧锁定机构中采用了内套筒和外套筒的螺纹配合，再加上离合器和制动器之间的配合关系，保证螺钉锁定后螺母继续调整。

5.根据权利要求1所述的一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，所述螺母旋紧机构实现螺母旋紧通电前将螺母旋松，断路器脱扣后旋紧固定螺钉，保证内套筒停止以后，机构继续拧紧螺母。

6.根据权利要求1所述的一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，所述外套筒微升机构是由两电机的相互同步一个方向运动，制动器锁紧内套筒之间的的配合达到的，保证螺钉锁紧的同时螺母锁紧机构可以自由旋紧螺母。

7.根据权利要求5所述的一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，所述快速上升保护装置分为机械保护装置和电气保护装置，机械保护在装置上方加上了限位块，保证装置的极限位置，电气保护在一定位置同时加上限位开关，起到双重保护的作用。

8.根据权利要求4所述的一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，所述螺母旋紧机构保护装置中设计了电机闭环控制策略，监控电机输出转矩和电流的变化，当转矩或电流都突然增大时，说明螺母已被锁紧，停止相关机构的运动。

9.根据权利要求5所述的一种高精度螺钉螺母旋紧装置，其特征在于，所述外套筒微升保护机构作用是防止外套筒超出上升范畴。