CN105081755B - 带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械制造领域，更具体地说，涉及一种对螺栓进行装配的锁紧机构。自动脱开式紧固件锁紧机构，包括：伺服电机、减速器、导向机构、套筒；所述减速器固连于所述伺服电机，所述导向机构固连于所述减速器，所述套筒固连于所述导向机构的芯轴上。在工作过程中，所述伺服电机处于扭矩模式下，本发明自动脱开式紧固件锁紧机构可以输出精准的扭矩，使螺栓与螺母的配合更加牢固、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及机械制造领域，更具体地说，涉及一种对螺栓进行装配的锁紧机构。
背景技术
气动起子也叫：气动螺丝刀、风批、风动起子、风动螺丝刀等等，是用于拧紧和旋松螺丝螺帽等用的气动工具。
气动起子是用压缩空气作为动力来运行。有的装有调节和限制扭矩的装置，称为全自动可调节扭力式。简称(全自动气动起子)有的无以上调节装置，只是用开关旋钮调节进气量的大小以控制转速或扭力的大小。称为半自动不可调节扭力式。简称(半自动气动起子)。主要用于各种装配作业。有气动马达，捶打式装置或减速装置几大部分组成。由于它的速度快、效率高、温升小、已经成为组装行业必不可缺的工具。
由于气动起子的扭矩在大小与气压到底密切相关，而气压具有很大的波动性，所以气动起子的输出扭矩很不稳定，使螺丝螺帽的螺纹连接松紧不一致，预紧力大小不一。对于预紧力要求严格的使用场合，必须使用扭矩扳手进行可靠预紧，从而大大降低了工作效率。
用扳手驱动螺栓转动，螺母放在套筒里，套筒固定不动。扳手施加到螺栓上的顺时针锁紧扭矩会带动螺母发生顺时针方向的小幅度运动，该幅度受制于螺母与套筒之间的缝隙。当锁紧扭矩达到40NM以上的时候，螺母和套筒内壁产生非常大的摩擦力。当螺栓与螺母达到要求的锁紧扭矩，需要将螺母从套筒中脱离的时候，该摩擦力会阻止螺母从套筒中拔出，因此需要足够的拉力将螺母脱离套筒。在螺母从套筒中拔出的过程中，会使螺母表面留下被划伤的痕迹，从而破坏螺母表面的质量，影响外观。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构用于在将螺栓与螺母实现稳固的螺纹连接，其该螺纹连接的预紧力由本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构进行精准控制，锁紧后可以将螺母实现轻松取下。
带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，包括脱扣机构和伺服锁紧机构；所述脱扣机构和伺服锁紧机构固连于底座上；
所述脱扣机构包括：夹持器、弹簧、销钉；所述夹持器活动连接于所述销钉上，所述夹持器成对称布置，在两个所述夹持器之间设置所述弹簧，所述弹簧处于受压缩状态；螺母位于所述夹持器的夹持面之间，所述夹持器的最右端的面为挤压面，两个所述挤压面的连线为等高线，所述螺母位于所述等高线的左侧，至所述等高线的距离为一毫米至五毫米；
伺服锁紧机构包括：伺服电机、减速器、导向机构、套筒；所述减速器固连于所述伺服电机，所述导向机构固连于所述减速器，所述套筒固连于所述导向机构的芯轴上；所述套筒与所述螺母成同轴布置；所述导向机构固连于所述气动滑台的滑块上，所述滑块活动连接于所述气动滑台的底座气缸。
所述导向机构，包括：支架、芯轴、角接触轴承、螺母、端盖；所述角接触轴承固连于所述支架的内孔中，所述芯轴的承载面与所述角接触轴承相匹配，所述螺母固连于所述芯轴上，所述角接触轴承位于所述螺母与所述芯轴的轴肩之间；所述支架的端面上固连有所述端盖，所述端盖贴于所述角接触轴承上；所述减速器输出轴通过键槽连接于所述芯轴上。
所述伺服电机处于扭矩模式下。
所述夹持器的表面硬度为40HRC至50HRC。
所述减速器为行星齿轮减速器，速比为十至五十。
所述角接触轴承为一对背靠背轴承组合。
和传统技术相比，本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构的有益效果是：
本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，在工作过程中，所述伺服电机处于扭矩模式下且输出扭矩为4NM，转速为3000转每分钟；所述减速器的输出扭矩为40NM，转速为300转每分钟；所述导向机构的输出扭矩为40NM，转速为300转每分钟。所述套筒的内部放置螺栓，本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构将40NM的扭矩传递于螺栓上，使螺栓旋转进入螺母中，当螺栓与螺母的预紧力达到40NM的时候，所述伺服电机卸载，所述伺服电机处于扭矩模式下且输出扭矩为0，本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构无动力输出，且处于静止状态、卸载模式下。所述套筒脱离螺栓，完成一次螺栓与螺母的螺纹连接。
所述螺母位于所述夹持器的两个所述夹持面之间，所述夹持器在所述弹簧的作用下，所述夹持面依靠弹力固定住所述螺母。所述螺栓放置于所述伺服锁紧机构的所述套筒中。在所述螺栓与所述螺母之间同轴地放置所述铁环。
所述气动滑台驱动所述伺服锁紧机构向所述脱扣机构方向运动，所述螺栓穿过所述铁环的中心孔后接触于所述螺母。所述伺服电机启动顺时针方向运动，带动所述螺栓发送顺时针方向转动，所述螺栓旋转进入所述螺母中。在此过程中螺纹连接的预紧力从零开始并逐渐增大，到达40NM时，所述伺服电机的输出扭矩达到4NM，所述伺服电机停止转动并处于卸载状态。
所述螺母位于所述夹持器的夹持面之间，所述夹持器的最右端的面为挤压面，两个所述挤压面的连线为等高线。
在所述螺栓未开始拧紧的时候，所述螺母位于所述等高线的左侧，至所述等高线的距离为一毫米至五毫米，所述预紧力为零，所述铁环和所述挤压面的压力为零。
随着所述螺栓逐渐拧紧并进入所述螺母中，所述螺栓推动所述铁环向所述脱扣机构运动，所述铁环接触到所述挤压面，所述挤压面阻止所述铁环进一步向所述脱扣机构运动。随着预紧力的增大，所述螺母在所述螺栓的作用力下，向所述伺服锁紧机构方向运动；与此同时，由于所述气动滑台的推力作用，所述铁环对所述挤压面施加推力，由于所述夹持器的中间部位设置所述销钉，所述夹持器绕着所述销钉发生小角度转动，使所述夹持器张开，所述螺母脱离开所述夹持面。
本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，同时完成两大功能：一是，按照精准的扭矩实现对螺栓螺母的螺纹连接，达到所要求的预紧力；二是，在拧紧的过程中，将螺母自动脱离开脱扣机构，保护了螺母的外观表面。
本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，所述减速器固连于所述伺服电机，所述伺服电机将动力输出至所述减速器，所述减速器的速比为十，则所述减速器所输出的扭矩是所述伺服电机所输出的扭矩的十倍，同时所述减速器所输出的转速是所述伺服电机所输出的转速的十分之一。本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构可以输出精准的扭矩，使螺栓与螺母的配合更加牢固、可靠。转速进行了降低之后，有效避免了冲击载荷，使螺栓与螺母的装配过程更加缓和、无冲击。
所述导向机构中设置有所述角接触轴承。当所述套筒中内部放置螺栓时，螺栓对所述套筒施加有轴向载荷，该轴向载荷通过所述芯轴传递至所述角接触轴承。所述角接触轴承用于承受所述套筒在工作过程中受到的轴向载荷，使本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构具有良好的力学性能，使寿命更加长久，性能更加稳定。
附图说明
图1、2是本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构的结构示意图；
图3是本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构在拆装状态下的结构示意图；
图4、5、6是本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构的脱扣机构的工作过程示意图。
1伺服电机、2减速器、3导向机构、4套筒、5支架、6减速器输出轴、7芯轴、8角接触轴承、9螺母、10端盖、11轴肩、12承载面、13螺纹、14承载轴、15法兰面、16气动滑台、17滑块、18底座气缸、20螺栓、21铁环、22底座、23螺母、24夹持器、25挤压面、26夹持面、27弹簧、28销钉、30等高线。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，用于将螺栓、螺母在拧紧的时候达到精确的扭矩，以保证螺纹连接安全、可靠，取下螺母轻松、快捷。
图1、2是本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构的结构示意图，图3是本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构在拆装状态下的结构示意图，图4、5、6是本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构的脱扣机构的工作过程示意图。
带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，包括脱扣机构和伺服锁紧机构；所述脱扣机构和伺服锁紧机构固连于底座上；
所述脱扣机构包括：夹持器24、弹簧27、销钉28；所述夹持器24活动连接于所述销钉28上，所述夹持器24成对称布置，在两个所述夹持器24之间设置所述弹簧27，所述弹簧27处于受压缩状态；螺母9位于所述夹持器24的夹持面26之间，所述夹持器24的最右端的面为挤压面25，两个所述挤压面25的连线为等高线30，所述螺母9位于所述等高线30的左侧，至所述等高线30的距离为一毫米至五毫米；
伺服锁紧机构包括：伺服电机1、减速器2、导向机构3、套筒4；所述减速器2固连于所述伺服电机1，所述导向机构3固连于所述减速器2，所述套筒4固连于所述导向机构3的芯轴7上；所述套筒4与所述螺母9成同轴布置；所述导向机构3固连于所述气动滑台16的滑块17上，所述滑块17活动连接于所述气动滑台16的底座气缸18；
所述导向机构3，包括：支架5、芯轴7、角接触轴承8、螺母9、端盖10；所述角接触轴承8固连于所述支架5的内孔中，所述芯轴7的承载面12与所述角接触轴承8相匹配，所述螺母9固连于所述芯轴7上，所述角接触轴承8位于所述螺母9与所述芯轴7的轴肩11之间；所述支架5的端面上固连有所述端盖10，所述端盖10贴于所述角接触轴承8上；所述减速器输出轴6通过键槽连接于所述芯轴7上。
所述伺服电机1处于扭矩模式下。
所述夹持器24的表面硬度为40HRC至50HRC。
所述减速器2为行星齿轮减速器，速比为十至五十。
所述角接触轴承8为一对背靠背轴承组合。
见图1至6，接下来，详细描述本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构的工作过程和工作原理：
本实施例中，用于将铁环21固连于所述螺母9、螺栓20之间。
本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，在工作过程中，所述伺服电机1处于扭矩模式下且输出扭矩为4NM，转速为3000转每分钟；所述减速器2的输出扭矩为40NM，转速为300转每分钟；所述导向机构3的输出扭矩为40NM，转速为300转每分钟。所述套筒4的内部放置螺栓，本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构将40NM的扭矩传递于螺栓上，使螺栓旋转进入螺母中，当螺栓与螺母的预紧力达到40NM的时候，所述伺服电机1卸载，所述伺服电机1处于扭矩模式下且输出扭矩为0，本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构无动力输出，且处于静止状态、卸载模式下。所述套筒4脱离螺栓，完成一次螺栓与螺母的螺纹连接。
所述螺母9位于所述夹持器24的两个所述夹持面26之间，所述夹持器24在所述弹簧27的作用下，所述夹持面26依靠弹力固定住所述螺母9。所述螺栓20放置于所述伺服锁紧机构的所述套筒4中。在所述螺栓20与所述螺母9之间同轴地放置所述铁环21。
见图1、图2、图4、图5。所述气动滑台16驱动所述伺服锁紧机构向所述脱扣机构方向运动，所述螺栓20穿过所述铁环21的中心孔后接触于所述螺母9。所述伺服电机1启动顺时针方向运动，带动所述螺栓20发送顺时针方向转动，所述螺栓20旋转进入所述螺母9中。见图6。在此过程中螺纹连接的预紧力从零开始并逐渐增大，到达40NM时，所述伺服电机1的输出扭矩达到4NM，所述伺服电机1停止转动并处于卸载状态。
所述螺母9位于所述夹持器24的夹持面26之间，所述夹持器24的最右端的面为挤压面25，两个所述挤压面25的连线为等高线30。
见图5、图6。在所述螺栓20未开始拧紧的时候，所述螺母9位于所述等高线30的左侧，至所述等高线30的距离为一毫米至五毫米，所述预紧力为零，所述铁环21和所述挤压面25的压力为零。
见图6。随着所述螺栓20逐渐拧紧并进入所述螺母9中，所述螺栓20推动所述铁环21向所述脱扣机构运动，所述铁环21接触到所述挤压面25，所述挤压面25阻止所述铁环21进一步向所述脱扣机构运动。随着预紧力的增大，所述螺母9在所述螺栓21的作用力下，向所述伺服锁紧机构方向运动；与此同时，由于所述气动滑台16的推力作用，所述铁环21对所述挤压面25施加推力，由于所述夹持器24的中间部位设置所述销钉28，所述夹持器24绕着所述销钉28发生小角度转动，使所述夹持器24张开，所述螺母9脱离开所述夹持面26。
本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，同时完成两大功能：一是，按照精准的扭矩实现对螺栓螺母的螺纹连接，达到所要求的预紧力；二是，在拧紧的过程中，将螺母自动脱离开脱扣机构，保护了螺母的外观表面。
本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，所述减速器2固连于所述伺服电机1，所述伺服电机1将动力输出至所述减速器2，所述减速器2的速比为十，则所述减速器2所输出的扭矩是所述伺服电机1所输出的扭矩的十倍，同时所述减速器2所输出的转速是所述伺服电机1所输出的转速的十分之一。本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构可以输出精准的扭矩，使螺栓与螺母的配合更加牢固、可靠。转速进行了降低之后，有效避免了冲击载荷，使螺栓与螺母的装配过程更加缓和、无冲击。
所述导向机构3中设置有所述角接触轴承8。当所述套筒4中内部放置螺栓时，螺栓20对所述套筒4施加有轴向载荷，该轴向载荷通过所述芯轴7传递至所述角接触轴承8。所述角接触轴承8用于承受所述套筒4在工作过程中受到的轴向载荷，使本发明带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构具有良好的力学性能，使寿命更加长久，性能更加稳定。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，其特征在于，包括：脱扣机构和伺服锁紧机构；所述脱扣机构和伺服锁紧机构固连于底座上；
所述脱扣机构包括：夹持器、弹簧、销钉；所述夹持器活动连接于所述销钉上，所述夹持器成对称布置，在两个所述夹持器之间设置所述弹簧，所述弹簧处于受压缩状态；螺母位于所述夹持器的夹持面之间，所述夹持器的最右端的面为挤压面，两个所述挤压面的连线为等高线，所述螺母位于所述等高线的左侧，至所述等高线的距离为一毫米至五毫米；
伺服锁紧机构包括：伺服电机、减速器、导向机构、套筒；所述减速器固连于所述伺服电机，所述导向机构固连于所述减速器，所述套筒固连于所述导向机构的芯轴上；所述套筒与所述螺母成同轴布置；所述导向机构固连于气动滑台的滑块上，所述滑块活动连接于所述气动滑台的底座气缸。
2.根据权利要求1所述的带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，其特征在于，所述导向机构，包括：支架、芯轴、角接触轴承、螺母、端盖；所述角接触轴承固连于所述支架的内孔中，所述芯轴的承载面与所述角接触轴承相匹配，所述螺母固连于所述芯轴上，所述角接触轴承位于所述螺母与所述芯轴的轴肩之间；所述支架的端面上固连有所述端盖，所述端盖贴于所述角接触轴承上；所述减速器输出轴通过键槽连接于所述芯轴上。
3.根据权利要求1所述的带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，其特征在于，所述伺服电机处于扭矩模式下。
4.根据权利要求1所述的带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，其特征在于，所述减速器为行星齿轮减速器，速比为十至五十。
5.根据权利要求2所述的带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构， 其特征在于，所述角接触轴承为一对背靠背轴承组合。
6.根据权利要求1所述的带自动脱扣的紧固件伺服锁紧机构，其特征在于，所述夹持器的表面硬度为40HRC至50HRC。
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