CN108213932B - 螺母安装机构及螺母安装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螺母安装机构及采用该螺母安装机构的螺母安装装置，螺母安装机构包括扭矩枪和自动上帽结构，自动上帽结构包括基座，基座上形成有穿设孔、与穿设孔交汇导通的上帽通道以及与上帽通道导通的进帽通道，进帽通道连接有螺母供给单元，上帽通道内设有用于将螺母推送并夹紧在其穿设孔交汇处的定位夹紧单元，扭矩枪的枪头插入至穿设孔内，扭矩枪连接有用于驱动其沿枪杆轴向进给的进给单元。本发明可实现螺母安装的自动化操作，有效地提高生产效率，降低工人劳动强度，节约生产成本，尤其地，可应用于汽车尾门铰链螺母的安装。

Description

螺母安装机构及螺母安装装置
技术领域
本发明属于机械技术领域，具体涉及一种螺母安装机构及采用该螺母安装机构的螺母安装装置，尤其地，可应用于汽车尾门铰链螺母的安装。
背景技术
目前的铰链拧螺母技术还停留在人工拧紧上，铰链安装在汽车尾门螺柱上之后，人工将螺母放入手持式气动扭矩枪套筒，然后将扭矩枪对准尾门螺柱，拧紧螺母。
现有工序，人工操作螺母拧紧枪拧紧6颗螺母，劳动强度较大，且人工效率有限，整个生产线节奏无法提高；而且人工操作随机误差较大，导致铰链螺母安装质量一致性无法得到保障。
发明内容
本发明实施例涉及一种螺母安装机构及采用该螺母安装机构的螺母安装装置，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本发明实施例涉及一种螺母安装机构，包括扭矩枪，还包括自动上帽结构，所述自动上帽结构包括基座，所述基座上形成有穿设孔、与所述穿设孔交汇导通的上帽通道以及与所述上帽通道导通的进帽通道，所述进帽通道连接有螺母供给单元，所述上帽通道内设有用于将螺母推送并夹紧在其穿设孔交汇处的定位夹紧单元，所述扭矩枪的枪头插入至所述穿设孔内，所述扭矩枪连接有用于驱动其沿枪杆轴向进给的进给单元。
作为实施例之一，所述上帽通道为腰圆槽且开设于所述基座的远离所述扭矩枪枪把的一侧面部上，所述穿设孔贯通所述上帽通道的槽底且与所述上帽通道的一侧弧形端部同轴设置；所述定位夹紧单元包括滑设于所述上帽通道内的定位板以及用于驱动所述定位板滑移的定位板驱动构件。
作为实施例之一，所述定位板的工作端包括径向定位段和轴向限位段，其中，所述径向定位段位于所述轴向限位段的靠近所述上帽通道槽底的一侧且具有用于与螺母外周壁抵靠的槽型定位部。
作为实施例之一，所述轴向限位段上设有吸附磁铁。
作为实施例之一，所述螺母供给单元包括螺母输送管，通过所述螺母输送管将螺母吹送至所述进帽通道内。
本发明实施例涉及一种螺母安装装置，包括空间位置定位机构以及至少一组如上所述的螺母安装机构，各所述基座均与所述空间位置定位机构连接。
作为实施例之一，该螺母安装装置包括两组所述螺母安装机构，两所述基座均安装于一机架上且两所述扭矩枪的枪杆轴向平行，所述机架与所述空间位置定位机构连接，于所述机架上设置有用于调节两所述扭矩枪的枪杆轴线之间间距的间距调节机构。
作为实施例之一，两所述基座均滑设于所述机架上且滑移方向均与所述扭矩枪的枪杆轴向垂直，两所述基座分别连接有基座驱动构件。
作为实施例之一，所述空间位置定位机构包括机器人。
作为实施例之一，所述空间位置定位机构还包括用于对待连接螺柱进行位置扫描的扫描机构，所述扫描机构与所述空间位置定位机构连接。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
通过螺母供给单元自动供给螺母并经进帽通道将螺母输送至上帽通道内，由定位夹紧单元将螺母推送至上帽通道与穿设孔交汇处并将螺母夹紧在该交汇处，随后进给单元驱动扭矩枪进给，当扭矩枪的套筒与螺母接触时，该扭矩枪的枪杆自动旋转使套筒棱角与螺母对齐，此时，上述的枪杆上的伸缩弹簧弹出使套筒完全套住螺母，定位夹紧单元回位解除对螺母的夹紧作用，再由进给单元驱动扭矩枪进给以及扭矩枪枪杆旋转即可将螺母拧紧在螺柱上。因此，基于本发明提供的螺母安装机构及螺母安装装置，可以实现螺母安装的自动化操作，有效地提高生产效率，降低工人劳动强度，节约生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的螺母安装装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的螺母安装装置(省略机器人)的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的自动上帽结构的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2和图3，本发明实施例提供一种螺母安装机构，包括扭矩枪1和自动上帽结构2，自动上帽结构2包括基座4，基座4上形成有穿设孔201、与穿设孔201交汇导通的上帽通道202以及与上帽通道202导通的进帽通道(已图示，未标注)，进帽通道连接有螺母供给单元，上帽通道202内设有用于将螺母10推送并夹紧在其穿设孔201交汇处的定位夹紧单元，扭矩枪1的枪头插入至穿设孔201内，扭矩枪1连接有用于驱动其沿枪杆101轴向进给的进给单元5。
其中，上述的扭矩枪1可以采用常规的扭矩枪1，其枪头处设有套筒，用于套柱螺栓，该套筒优选为通过花键连接在枪杆101上，且连接有伸缩弹簧，从而该套筒可以沿枪杆101轴向运动并随枪杆101转动，上述套筒与枪头的连接结构是本领域常规技术，具体此处不再赘述。上述扭矩枪1优选为是可活动地安装于基座4上，如图2，基于该扭矩枪1需要沿枪杆101轴向进给的情况，该扭矩枪1可滑动安装于该基座4上且滑轨的导向方向与枪杆101轴向平行；上述进给单元5以及扭矩枪1所需连接的线缆等可通过拖链走线。易于理解地，上述穿设孔201的轴向与枪杆101轴向平行，优选为同轴设置；该穿设孔201的孔径与扭矩枪1的套筒外径适配，便于枪杆101穿设，同时尽量避免枪杆101晃动。
上述螺母安装机构工作过程大致如下：通过上述螺母供给单元自动供给螺母10并经进帽通道将螺母10输送至上帽通道202内，由定位夹紧单元将螺母10推送至上帽通道202与穿设孔201交汇处并将螺母10夹紧在该交汇处，随后进给单元5驱动扭矩枪1进给，当扭矩枪1的套筒与螺母10接触时，该扭矩枪1的枪杆101自动旋转使套筒棱角与螺母10对齐，此时，上述的枪杆101上的伸缩弹簧弹出使套筒完全套住螺母10，定位夹紧单元回位解除对螺母10的夹紧作用，再由进给单元5驱动扭矩枪1进给以及扭矩枪1枪杆101旋转即可将螺母10拧紧在螺柱上。因此，基于本实施例提供的螺母安装机构，可以实现螺母10安装的自动化操作，有效地提高生产效率，降低工人劳动强度，节约生产成本。
上述螺母供给单元用于自动供应螺母10，作为可行的实施例，其包括螺母输送管3，通过螺母输送管3将螺母10吹送至进帽通道内，即该螺母输送管3连接有气力输送结构，如在该螺母输送管3的一端连接鼓风机，通过螺母料斗向螺母输送管3内逐个供给螺母10，由鼓风机鼓风将螺母10吹送至进帽通道内，这种方式对于远近距离的螺母10输送均适宜；在另外的实施例中，也可以采用气缸、电动推杆等实现近距离的将螺母10送至进帽通道内。
参见图3，对上述的自动上帽结构2进一步优化，上述上帽通道202为腰圆槽且开设于基座4的远离扭矩枪1枪把的一侧面部上，穿设孔201贯通上帽通道202的槽底且与上帽通道202的一侧弧形端部同轴设置；定位夹紧单元包括滑设于上帽通道202内的定位板203以及用于驱动定位板203滑移的定位板驱动构件204。其中，该定位板驱动构件204可以采用常用的直线驱动设备，如气缸、电动推杆等；上述腰圆槽型的上帽通道202的另一侧弧形端部贯通设置，该定位板驱动构件204的输出端可以自该开放贯通的腰圆槽端部伸入至该上帽通道202内并与定位板203连接，驱动定位板203将上帽通道202内的螺母10推送至穿设孔201处并将该螺母10抵紧固定在该侧弧形端部。则，如图3，上述进帽通道包括形成于该上帽通道202的其中一直线段槽壁上的进帽槽。
进一步优选地，定位板203的工作端(即该定位板203的靠近穿设孔201的一端)包括径向定位段和轴向限位段，其中，所述径向定位段位于所述轴向限位段的靠近所述上帽通道202槽底的一侧且具有用于与螺母10外周壁抵靠的槽型定位部，该槽型定位部可以是圆弧形定位槽，也可以是与螺母10外周壁适配的多边形槽，该槽型定位部自定位板203的靠近穿设孔201的一端向另一端凹陷形成。上述径向定位段的槽型定位部与螺母10的外周壁接触抵靠，给螺母10施与一径向方向的作用力，用于推送及夹紧螺母10；轴向限位段则与螺母10的远离槽底的一侧面部贴合，在套筒套住螺母10的过程中可以很好地对螺母10进行限位，保证上帽效果及效率，防止螺母10从上帽通道202内掉落。进一步优选地，该轴向限位段上设有吸附磁铁205，可以快速地吸附进入上帽通道202内的螺母10，提高上帽效率，进一步可以防止螺母10从上帽通道202内掉落。
进一步优选地，为便于套筒套住螺母10，沿上述腰圆槽的槽深方向，其与穿设孔201同轴的一端弧形端部的槽壁呈台阶结构，其中，大直径段与槽底连接且高度小于螺母10的厚度(即轴向长度)，小直径段位于该大直径段的靠近槽外的一侧，从而，在螺母10被夹紧在该弧形端部时，该螺母10部分与小直径段和上述的径向定位段抵接，另外部分则悬空设置，与上述大直径段壁面之间具有间隙，便于套筒可以套住该螺母10。
本发明实施例还提供一种螺母安装装置，包括空间位置定位机构以及至少一组上述的螺母安装机构，各基座4均与空间位置定位机构连接，该空间位置定位机构用于调节各基座4也即各扭矩枪1的空间位置，从而可以进行不同螺柱的螺母10安装工作。如图1，本实施例中，优选为采用机器人9进行螺母10安装工作，自动化程度高、可操作性强、姿态调节容易、生产效率高。本发明创造性地将螺母10安装工作交由机器人9完成，属世界首创，极大地减轻工人工作强度，可以稳定地连续工作，保证生产节奏，而且可以通过机器之间通讯和自动化存储设备记录存储实际工作状态，实现质量追溯。当然，例如现有技术中常用的三维驱动设备等也适用于本实施例中。
进一步优选地，如图2，上述空间位置定位机构还包括用于对待连接螺柱进行位置扫描的扫描机构7，扫描机构7与空间位置定位机构连接。通过该扫描机构7先对需要安装螺母10的螺柱进行位置扫描，将其位置记录并反馈至中央控制系统中，以便修正上述机器人9的位置，实现准确可靠地自动化工作。该扫描机构7可以采用自动化生产中常用的定位扫描设备，如CCD视觉检测设备等。
接续上述螺母安装装置的结构，如图2，该螺母安装装置包括两组螺母安装机构，两基座4均安装于一机架6上且两扭矩枪1的枪杆101轴向平行，机架6与空间位置定位机构连接，于机架6上设置有用于调节两扭矩枪1的枪杆101轴线之间间距的间距调节机构。上述结构创造性地将两个扭矩枪1结合起来，一次可以进行两个螺柱的螺母10安装工作，并且可以通过调节两个枪杆101轴线之间的间距，实现不同间距的螺柱组的螺母10安装工作，可显著地提高工作效率。具体地，如图2，两基座4均滑设于机架6上，两基座滑轨82的导向方向均与扭矩枪1的枪杆101轴向垂直，两基座4分别连接有基座驱动构件81，该基座驱动构件81可以采用气缸、液压缸等直线驱动设备或由电机与传动机构配合等进行驱动，这是本领域技术人员易于设计的。
一般地，上述螺母安装装置包括中央控制器，上述的各扭矩枪1、扫描机构7、进给单元5、定位夹紧单元、螺母供给单元、基座驱动构件81等均与该中央控制器电连接。本实施例中，该中央控制器采用PLC系统；上述涉及的自动化控制过程均可以采用现有技术中常用的自动化控制方法，无需另外编程。进一步地，各扭矩枪1上还可设置传感器，用以检测套筒内是否套住有螺母10，以便于中央控制器指导扭矩枪1及进给单元5进行相应地动作。上述的进给单元5优选为采用伺服模组(如直线模组)、气缸等直线驱动设备。
作为优选实施例，将上述螺母安装装置应用于汽车尾门铰链的螺母10安装工作中。当铰链安放在汽车尾门处之后，机器人9带动两组螺母安装机构到铰链安装处，扫描机构7先对需要与螺母10连接的螺柱进行位置扫描，将其位置记录并反馈到PLC系统中，以此来修正机器人9的位置。汽车尾门铰链共有6个螺柱需要安装螺母10，左右各3个，将螺柱分为ABC三组(每组2个螺柱，左右各1个)，AB组螺柱间距相同，C组螺柱间距略小一些。设置两把扭矩枪1的初始枪杆101轴线间距(也即两个套筒轴线间距)和AB组螺柱的轴线间距相同，该螺母安装装置先在AB两组螺柱上旋紧螺母10；然后，通过间距调节机构将两把扭矩枪1的枪杆101轴线间距由原来的AB组螺柱间距缩小到与C组螺柱间距相同，然后在C组螺柱上旋紧螺母10。至此，三组螺柱全部旋紧了螺母10，尾门铰链螺母安装工作完毕。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种螺母安装机构，包括扭矩枪，其特征在于：还包括自动上帽结构，所述自动上帽结构包括基座，所述基座上形成有穿设孔、与所述穿设孔交汇导通的上帽通道以及与所述上帽通道导通的进帽通道，所述进帽通道连接有螺母供给单元，所述上帽通道内设有用于将螺母推送并夹紧在该上帽通道与穿设孔交汇处的定位夹紧单元，所述扭矩枪的枪头插入至所述穿设孔内，所述扭矩枪连接有用于驱动其沿枪杆轴向进给的进给单元，
所述上帽通道为腰圆槽且开设于所述基座的远离所述扭矩枪枪把的一侧面部上，所述穿设孔贯通所述上帽通道的槽底且与所述上帽通道的一侧弧形端部同轴设置；所述定位夹紧单元包括滑设于所述上帽通道内的定位板以及用于驱动所述定位板滑移的定位板驱动构件。
2.如权利要求1所述的螺母安装机构，其特征在于：所述定位板的工作端包括径向定位段和轴向限位段，其中，所述径向定位段位于所述轴向限位段的靠近所述上帽通道槽底的一侧且具有用于与螺母外周壁抵靠的槽型定位部。
3.如权利要求2所述的螺母安装机构，其特征在于：所述轴向限位段上设有吸附磁铁。
4.如权利要求1所述的螺母安装机构，其特征在于：所述螺母供给单元包括螺母输送管，通过所述螺母输送管将螺母吹送至所述进帽通道内。
5.一种螺母安装装置，其特征在于：包括空间位置定位机构以及至少一组如权利要求1至4中任一项所述的螺母安装机构，各所述基座均与所述空间位置定位机构连接。
6.如权利要求5所述的螺母安装装置，其特征在于：包括两组所述螺母安装机构，两所述基座均安装于一机架上且两所述扭矩枪的枪杆轴向平行，所述机架与所述空间位置定位机构连接，于所述机架上设置有用于调节两所述扭矩枪的枪杆轴线之间间距的间距调节机构。
7.如权利要求6所述的螺母安装装置，其特征在于：两所述基座均滑设于所述机架上且滑移方向均与所述扭矩枪的枪杆轴向垂直，两所述基座分别连接有基座驱动构件。
8.如权利要求5所述的螺母安装装置，其特征在于：所述空间位置定位机构包括机器人。
9.如权利要求8所述的螺母安装装置，其特征在于：所述空间位置定位机构还包括用于对待连接螺柱进行位置扫描的扫描机构，所述扫描机构与所述空间位置定位机构连接。
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