CN108971955A - 顶升式螺母拧装机及其拧装方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了顶升式螺母拧装机及其拧装方法，其中拧装机包括电批，至少能够进行纵向往复移动，其披头朝上；浮动套，常态下，套装在所述电批的披头外且可相对所述披头上下浮动，其顶部具有用于限位螺母的孔，所述披头常态下伸入到所述孔中，固定装置，用于将第二构件固定并使第二构件上可自转的待螺接件与浮动套共轴。本方案设计精巧，结构简单，采用顶升的方式进行拧装，避免了常规操作对输送线和料盘产生压力，有利于对输送线和料盘进行保护；组装时，通过巧妙的浮动结构与电批结合，采用驱动转子轴转动及顶升螺母的方式，从而有效的实现它们的组装，省去了固定转子轴的结构，有利于简化设备的整体结构。

Description

顶升式螺母拧装机及其拧装方法

技术领域

本发明涉及螺母拧装设备，尤其是顶升式螺母拧装机及其拧装方法。

背景技术

目前，在汽车发动机、新能源电机装配自动化生产线领域，时常出现需要将螺母连接到带外螺纹的部件上的拧装作业，例如在将皮带轮组装在转子轴上后，需要通过螺母将其固定。

通常的顶升式螺母拧装机作业时，一般是将装好皮带轮的半成品电机放置于托盘上，托盘随输送线（辊道线）输送到拧装位置后，由专用电批驱动螺母下压从而螺接在半成品电机的转子轴上，在拧装的过程中，下压力会对输送线和托盘造成一定的负荷，易使其产生变形、压损等问题，影响它们的使用。

同时，在拧装时，由于转子轴是可转动的状态，因此需要通过专用的设备来固定转子轴，使其无法自转，才能实现有效的拧装，这就增加了额外的固定结构，致使设备结构复杂化。

另外，由于螺栓的体积相对螺钉等较大，不便于通过披头进行吸附，因此在拧装前，需要结合夹爪等自动化设备将螺栓先置于转子轴上，这就进一步增加了设备的复杂性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种反向拧装的顶升式螺母拧装机及其拧装方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

顶升式螺母拧装机，包括

电批，至少能够进行纵向往复移动，其披头朝上；

浮动套，常态下，套装在所述电批的披头外且可相对所述披头上下浮动，其顶部具有用于限位螺母的孔，所述披头常态下伸入到所述孔中；

固定装置，用于将第二构件固定并使第二构件上可自转的待螺接件与浮动套共轴。

优选的，所述的顶升式螺母拧装机中，所述披头与所述孔的孔壁保持间隙。

优选的，所述的顶升式螺母拧装机中，所述浮动套限位于一限位套中，常态下，其上的孔位于所述限位套上方，其底部与一弹簧的一端抵靠，所述弹簧的另一端与一限位盘抵靠，所述限位盘套装在所述电批的侧壁上。

优选的，所述的顶升式螺母拧装机中，还包括供料机，用于供应螺母并逐一将螺母置入到所述浮动套的孔中。

优选的，所述的顶升式螺母拧装机中，所述供料机包括

振动盘，用于供应螺母；

输送通道，具有限位螺母的输送槽，所述输送槽的高度小于所述螺母的高度；

及移载机，用于将输送通道末端的螺母移动到所述孔中。

优选的，所述的顶升式螺母拧装机中，所述输送通道靠近所述振动盘的出料口的一端设置有一对用于确定它们之间是否有螺栓的传感器。

优选的，所述的顶升式螺母拧装机中，所述移载机包括

夹爪，其两个卡爪相对的端面为圆弧面，且圆弧面的下端形成有限位台；

移动机构，驱动夹爪沿纵向及第一方向移动。

优选的，所述的顶升式螺母拧装机中，还包括用于输送待螺接件的输送线及用于将承载所述待螺接件的料盘顶升与输送线脱离的顶升装置。

优选的，所述的顶升式螺母拧装机中，还包括阻挡机构，用于阻挡输送线上的料盘，其包括与料盘侧壁接触的滚轮，所述滚轮连接于安装座上，所述安装座枢轴连接一位于气缸的活塞杆上的基座，且通过限位件限定。

螺母反向拧装方法，包括如下步骤： S1，供料机将一个螺栓置于浮动套的孔中；

S2，输送线将待螺接件输送至与浮动套共轴，顶升装置抬升料盘使其与输送线脱离；

S3，电批上移至披头插入到待螺接件底部的槽或孔中，电批启动同时上移，将螺母拧装至待螺接件上。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本方案设计精巧，结构简单，采用顶升的方式进行拧装并结合反顶机构提供支撑，避免了常规操作对输送线和料盘产生压力，有利于对输送线和料盘进行保护；组装时，通过巧妙的浮动结构与电批结合，采用驱动转子轴转动及顶升螺母的方式，从而有效的实现它们的组装，省去了固定转子轴的结构，有利于简化设备的整体结构。

披头与浮动套之间保持间隙，且披头与电批的转头螺接，因此，披头具有一定的摆动幅度，因此在披头顶升比插入到待螺接件底部的槽时，披头的摆动可以更好的提高其位置与槽位置的契合，便于快速的实现两者的插接，避免它们之间产生不必要的硬接触磨损，同时结合O型圈能够使摆动的披头快速校正，从而保持螺母和待螺接件之间位置的稳定性。

在输送通道的进料端位置设置传感器，从而能够在输送通道上仍有螺母时提前进行振动盘预料量的提示，避免了螺母停止供应造成的时间损失。

结合特殊的上料结构，在极大的提高设备集成度、自动化程度同时，通过输送通道和夹爪的独特设计，有利于充分对螺栓进行保护，保证零件品质，同时采用移载的方式供料，有效的避免了与输送线、顶升装置等结构等产生干涉，从而使整体结构更加紧凑合理。

采用顶升的方式进行拧装，上顶力由反顶机构承担，不会对顶升装置产生较大的压力，因此对顶升装置的支撑力要求大大减低，有利于降低对顶升装置的动力要求，从而使顶升装置的选择性更多。

附图说明

图 1 是本发明的主视图；

图 2 是本发明的电批、浮动套及升降装置的示意图（图中电批及浮动套区域为剖视状态）；

图 3是图2中A区域的放大图；

图4是本发明中上料机的俯视图（图中隐去了振动盘的结构）；

图5是本发明中顶升机构及反顶机构示意图；

图6是本发明中阻挡机构的示意图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的顶升式螺母拧装机进行阐述，用于将包括一体的垫片及外六角状的螺接部的螺母与具有外螺纹的轴螺接，如附图1-附图3所示，其包括

电批1 ，能够进行纵向Z往复移动，其披头11朝上；

浮动套2，常态下，套装在所述电批1的披头11外且可相对所述披头11上下浮动，其顶部具有用于限位螺母的孔21，所述披头11常态下伸入到所述孔21中；

固定装置，用于将第二构件固定并使第二构件上可自转的待螺接件与浮动套共轴。

工作时，所述第二构件被固定装置固定位置后，所述电批1上升带动浮动套2上升至其上的螺母与待螺接件接触，并且由于待螺接件的反作用力使所述浮动套2下压，同时所述电批1的披头11突出到浮动套2外并插入到所述待螺接件底部的花孔中，此时电批1启动，驱动待螺接件转动并且随着电批1上升，从而将螺母螺接至待螺接件。

具体来说，所述电批1可以是已知的各种电批，不再赘述，所述批头11的底部具有插槽，所述转头插接在所述插槽中且它们通过螺栓和螺母连接或通过转头上的弹性卡接件及插槽侧壁上的孔卡接，并且所述插槽与所述披头之间保持间隙，从而所述披头的底部相对转头具有一定的活动自由度，所述转头的所述披头11的上端为与待连接件底部的槽或孔的结构匹配的仿形形状，优选为花键状，从而可以保证披头与待螺接件卡接的稳定性。

如附图2所示，所述电批1架设于驱动其往复移动的升降装置30，优选的实施例中，所述升降装置30包括用于安装所述电批1一三脚架301上，所述三脚架301设置于一滑板302上，所述滑板302可滑动地设置于两条沿纵向Z延伸的导轨303上且其连接驱动其沿所述导轨303往复滑动的驱动设备304，所述驱动设备304可以是已知的各种能够产生直线运动的装置或结构，如电缸、气缸、直线导轨、油缸等，所述驱动设备304和导轨303均设置于一基架305上，在所述基架305上还设置有位于所述滑板302上下的缓冲器306及限位器307。

当然在其他实施例中，所述升降装置30也可以时其他可行的结构，例如其直接设置于一由电机驱动的丝杠的活动螺母上，或直接设置于一气缸的活塞杆上，并且其设置于一升降台上等，此处均为已知技术，不在赘述。

如附图3所示，所述浮动套2限位于一限位套4中，所述孔21为沉孔，并且其尺寸较大的孔区域的内壁具有两个平行且对称的平面，两个平面的两端分别通过圆弧面衔接，当所述螺母位于所述孔21中时，所述螺母两个相对的面与孔内壁的两个平面贴合，常态下，所述孔21位于所述限位套4的上方，其底部与一弹簧5的一端抵靠，所述弹簧5的另一端与一限位盘6抵靠，所述限位盘6套装在所述电批1的侧壁上，当所述浮动套2的顶部受到压力时，弹簧5被压缩，浮动套2下移，当其顶部压力小于弹簧5的反作用力时，驱动浮动套上移，从而使所述浮动套2可以相对于所述披头11上下移动。

并且，如附图3所示，所述披头11与所述孔21的孔壁保持间隙23，从而所述披头11可以相对所述浮动套2进行微小幅度的摆动，因此在插接到所述待螺接件底部的槽或孔时，能够在一定范围内调整与孔的位置，以提高它们位置的契合度，从而便于快速插接，所述披头11的侧壁上设置有限位槽111，所述限位槽111上设置有O型圈23，所述O型圈与所述浮动套2的内壁紧贴，从而在披头11摆动后能够快速的实现复位。

进一步，如附图1所示，所述的顶升式螺母拧装机还包括供料机7，用于供应螺母并逐一将螺母置入到所述浮动套的孔21中。

详细来说，如附图1、附图4所示，所述供料机7包括振动盘71、输送通道72及移载机73，其中，所述振动盘71用于持续供应螺母，并且其输出的螺母呈现为垫片在上，螺接部在下的状态。

如附图4所示，所述输送通道72用于输送螺母，其与所述振动盘71的出料口连接，其具有用于限位螺母的矩形输送槽721，所述输送槽721的高度小于所述螺母的高度，即所述垫片位于所述输送槽721的上方，并且在所述输送槽721的上方还间隙设置有位于其槽口处的挡条722，所述挡条722的底面到所述输送槽721的底面距离等于所述螺母的高度，从而可以有效的将螺母限位于输送槽721中，避免螺母在输送过程中出现跳动等异常情况。

如附图4所示，所述输送通道72的末端具有转接块723，所述转接块723的限位槽的前端区域的顶部为能够使一个螺母100显露的敞口结构，并且在所述转接块723的限位槽的前端顶面设置有挡块724，所述挡块724具有与所述螺母的垫片的侧壁曲率匹配的圆弧面，从而可以有效的避免螺栓的侧壁与限位槽的侧壁硬接触出现磨损的情况。

并且，如附图4所示，在所述输送通道72上靠近所述振动盘71的出料口的位置还设置有一对传感器，如一光束发射器725和光束接收器726或类似的结构，它们之间的光束的高度与被输送通道72上的螺母的垫片高度相同，当它们之间的光束被切断时，表明其光路位置之前有螺栓，反之，则无螺栓，从而可以提醒工作人员向振动盘中添加螺栓，并且在此处设置传感器可以在输送通道中还有螺母时进行声和/或光报警，避免出现断料的情况，从而为持续的拧装提供了保证。

如附图4所示，所述移载机73用于将输送通道72末端的螺母移动到所述孔21中，其包括气动的夹爪731及驱动夹爪731移动的移动机构732，所述夹爪731包括两个呈现为Z形的卡爪，两个卡爪相对的端面7311为圆弧面，且圆弧面7311的下端形成有限位台7312，在抓取所述螺母时，两个所述卡爪的圆弧面与所述螺母的垫片的侧壁贴合，并且所述限位台7312位于所述螺母的垫片的下方，从而夹爪的圆弧面可以避免夹持时对所述螺母的侧壁造成损伤，同时限位台又能够防止夹持力不足时，螺母从两个卡爪之间脱落。

如附图4所示，所述移动机构732驱动夹爪731沿纵向Z及第一方向Y移动，具体来说，其包括顶升气缸7321，所述顶升气缸7321的活塞杆上设置有一用于安装所述夹爪731的L形板7322，所述顶升气缸7321设置于滑动架7323上，所述滑动架7323可滑动地设置于沿第一方向Y延伸的导轨7324上，并且所述滑动架7323连接驱动其沿所述导轨7424往复滑动地气缸7325上，且所述气缸7325与所述滑动架7323卡接，因而便于进行组装。

更进一步，如附图1所示，所述的顶升式螺母拧装机还包括用于输送待螺接件的输送线8及用于将承载所述待螺接件的料盘20顶升与输送线8脱离的顶升装置9，所述输送线8优选为辊道输送线，其两条等高的辊道沿第二方向X延伸且之间保持间隙，其中，第二方向X与第一方向Y及纵向两两垂直，所述料盘20架设于两条辊道上进行输送，所述顶升装置9位于两条辊道输送线之间，且位于所述反顶装置3的正下方。

如附图5所示，所述顶升装置9包括顶板91，所述顶板91上设置有一组与料盘底部的槽匹配的定位销92，所述顶板91上开设有供所述电批1穿过的孔，且所述顶板91连接驱动其沿纵向Z往复移动的上顶气缸93，所述上顶气缸93设置于安装架33上，所述顶板91通过一组导向杆94及轴套95配合进行限位。

并且，所述顶升装置9还与反顶装置3配合将料盘20上的第二构件的位置固定，如附图5所示，所述反顶装置3包括一组位于所述顶升装置9正上方的顶杆31，它们呈四边形分布，其采用机械式的结构，能够保证支撑强度，且结构简单，易于实现，所述顶杆31固定在龙门架32的底部，所述龙门架32设置在安装架33上，所述顶升装置与反顶装置共同构成所述固定装置。

如附图1所示，所述的顶升式螺母拧装机还包括阻挡机构10，用于阻挡输送线上的料盘20，其设置于所述的安装架33上，如附图6所示，其包括与料盘20侧壁高度接近的滚轮101，所述滚轮101枢轴连接于安装座102上，所述安装座102枢轴连接一位于气缸104的活塞杆上的基座103，且所述安装座102的侧壁上设置有限位杆1021，所述限位杆1021插接在一限位件105的限位缺口1051中，并且所述限位件105螺栓连接在所述基座103的侧壁上。

由于所述安装座102可以转动且其由所述限位杆1021和缺口1051限定位置，因此在所述滚轮101与料盘20接触时，所述安装座102可以进行一定幅度的转动，并通过限位件5限定移动范围，从而阻挡机构10能够有效缓冲料盘20的冲击，避免两者硬接触造成损伤。

最后，在整个设备运行时，通过各种传感器结合PLC控制系统或具有相同功能的控制系统进行各气缸、电机等的启停及工作状态的切换，也可结合各种控制按钮进行相应的启停及工作状态的切换，此处为已知技术，不再赘述。

上述的顶升式螺母拧装机拧装时，以套装有皮带轮的转子轴和固定皮带

轮的螺母的拧装为例，其工作过程如下： S1，所述振动盘71持续将螺栓输送至输送通道72中进行输送，当传感器感应到所述转接块723最前端的位置有螺栓时，所述移载机73中的顶升气缸7321及气缸7325驱动所述夹爪731移动到最前端的所述螺母位置将其夹持并移动到所述浮动套2的孔中限位。

S2，在S1的同时，或在S1之前或之后，所述输送线8将装载有包括转

子轴的电机半成品的料盘20输送至转子轴与所述浮动套2共轴，接着，所述顶升装置9的上顶气缸93启动使所述顶板91抬升，顶板上的定位销92插入到料盘20底部的槽中从而将料盘20顶起并与输送线8脱离，同时，使料盘上的电机半成品的顶部与反顶机构3的四个顶杆31的底面接触，从而被固定。

S3，所述驱动设备304启动驱动所述电批1上移，所述螺母先与所述待螺接件的底面抵靠，从而使所述浮动套被下压，所述披头11则继续抬升至插入到待螺接件底部的槽或孔中，此时，所述电批1启动且继续上移，随着披头11带动所述待螺接件转动，在弹簧5的反作用力及披头1的上升顶力作用下，所述螺母逐步螺接至所述待螺接件上。

完成一个螺母与转子轴的螺接后，各部件复位，重复上述动作。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.顶升式螺母拧装机，其特征在于：包括

电批（1），至少能够进行纵向（Z）往复移动，其披头（11）朝上；

浮动套（2），常态下，套装在所述电批（1）的披头外且可相对所述披头（11）上下浮动，其顶部具有用于限位螺母的孔（21），所述披头（11）常态下伸入到所述孔（21）中固定装置，用于将第二构件固定并使其上可自转的待螺接件与浮动套共轴。

2.根据权利要求1所述的顶升式螺母拧装机，其特征在于：所述披头（11）与所述孔（21）的孔壁保持间隙（22）。

3.根据权利要求1所述的顶升式螺母拧装机，其特征在于：所述浮动套（2）限位于一限位套（4）中，常态下，其上的孔（21）位于所述限位套（4）上方，其底部与一弹簧（5）的一端抵靠，所述弹簧（5）的另一端与一限位盘（6）抵靠，所述限位盘（6）套装在所述电批（1）的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的顶升式螺母拧装机，其特征在于：还包括供料机（7），用于供应螺母并逐一将螺母置入到所述浮动套的孔（21）中。

5.根据权利要求4所述的顶升式螺母拧装机，其特征在于：所述供料机（7）包括振动盘（71），用于供应螺母；

输送通道（72），具有限位螺母的输送槽，所述输送槽的高度小于所述螺母的高度；

及移载机（73），用于将输送通道（72）末端的螺母移动到所述孔（21）中。

6.根据权利要求5所述的顶升式螺母拧装机，其特征在于：所述输送通道（72）靠近所述振动盘（71）的出料口的一端设置有一对用于确定它们之间是否有螺栓的传感器。

7.根据权利要求5所述的顶升式螺母拧装机，其特征在于：所述移载机（73）包括夹爪（731），其两个卡爪相对的端面（7311）为圆弧面，且圆弧面（7311）的下端形成有限位台（7312）；

移动机构（732），驱动夹爪（731）沿纵向（Z）及第一方向（Y）移动。

8.根据权利要求1-7任一所述的顶升式螺母拧装机，其特征在于：还包括用于输送待螺接件的输送线（8）及用于将承载所述待螺接件的料盘顶升与输送线脱离的顶升装置（9）、与所述顶升装置配合将第二构件固定的反顶机构（3）。

9.根据权利要求8所述的顶升式螺母拧装机，其特征在于：还包括阻挡机构（10），用于阻挡输送线上的料盘，其包括与料盘侧壁接触的滚轮（101），所述滚轮(101)连接于安装座(102)上，所述安装座(102)枢轴连接一位于气缸(104)的活塞杆上的基座(103)，且通过限位件(105)限定。

10.螺母反向拧装方法，其特征在于：包括如下步骤： S1，供料机将一个螺栓置于浮动套的孔中；

S2，输送线将待螺接件输送至与浮动套共轴，顶升装置抬升料盘使其与输送线脱离且与反顶装置配合将料盘上的第二构件固定；

S3，电批上移至披头插入到待螺接件底部的槽或孔中，电批启动同时上移，将螺母拧装至待螺接件上。