CN109014882A - 实现螺栓自动装配及检测反馈的工装 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，包括：工件定位机构：包括用于放置待装配工件的定位块，以及用于压紧放置在定位块上的工件的压块；螺栓装配机构：包括固定在定位块旁的工作台，以及安装在工作台上的装配电机和螺栓导向组件，工作台上设有可沿其表面移动的移动块，在移动块上固定设置装配电机，螺栓导向组件设置在工作台上介于装配电机与定位块上待装配工件的位置，且在螺栓导向组件上设有正对工件上待装配孔位的螺栓导向套，该螺栓导向套上用于安放待装配的螺栓部件，装配电机的输出轴端上设有用于装配螺栓部件的螺栓定位头。与现有技术相比，本发明在装配螺栓部件时效率和自动化程度高，装配稳定可靠等。
Description
技术领域
本发明属于汽车关键零部件装配技术领域，涉及一种实现螺栓自动装配及检测反馈的工装。
背景技术
现有的中扶手转轴螺栓基本采用人工装配，使用扭矩枪将螺栓拧紧。其主要流程为：操作员前期样件准备，样件在工装放置面准确摆放，手工打螺栓，产品检验，后续工序。这种手工装配的方式效率不高，扭矩不均匀造成零件位置偏心，力值控制不准，造成产品翻转力超差。
中国专利ZL201510228705.3公开了一种可变径变位拧紧汽车轮毂螺栓的装配机台，其包括机架、程控箱、升降锁紧装置和变径变相拧紧装置，机架上固装有支撑板，支撑板前端下方的机架上装有升降锁紧装置；支撑板顶部固装有吊装顶板，吊装顶板下方通过吊装杆固定吊装有变径变相拧紧装置。该专利的全自动拧紧的工作方式，一定程度上解决了螺栓拧紧效率低和扭矩不均匀的问题。但是，其结构仍比较复杂，且难以适用具有垫片等结构的螺栓组件的便捷装配。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现螺栓自动装配及检测反馈的工装。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提出了一种实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，包括：
工件定位机构：包括用于放置待装配工件的定位块，以及悬置于定位块正上方并用于压紧放置在定位块上的工件的压块；
螺栓装配机构：包括固定在定位块旁的工作台，以及安装在工作台上的装配电机和螺栓导向组件，所述工作台上设有可沿其表面移动的移动块，在移动块上固定设置所述装配电机，所述的螺栓导向组件设置在工作台上介于装配电机与定位块上待装配工件的位置，且在螺栓导向组件上设有正对工件上待装配孔位的螺栓导向套，该螺栓导向套上用于安放待装配的螺栓部件，所述的装配电机的输出轴端上设有用于装配螺栓部件的螺栓定位头。
本发明的装置在工作时，待装配工件放置在定位块上，然后启动压块向下压紧工件，然后，移动块在工作台上移动，带动装配电机向待装配工件上的待装配孔位移动，装配电机即抵住置于螺栓导向套内的螺栓部件移动，并将其推进至待装配孔位内，此时，装配电机运行，以均匀的转速带动螺栓部件旋转拧紧，直至扭力达到设定的力值则停止旋转，此时，移动块后退，螺栓部件在工件上装配完成。
进一步的，所述的定位块上设有与待装配工件底部匹配的特征槽，并通过所述特征槽实现待装配工件与定位块之间的定位安置。通过此种结构的定位块的设置，可以保证每次安置在定位块上的待装配工件均以特定加工位置进行加工。
进一步的，所述的压块的顶端还连接固定设置的垂直压紧气缸，并由垂直压紧气缸驱动上下移动，以压紧置于定位块上的待装配工件。通过垂直压紧气缸与定位块配合可以完全实现对待装配工件的锁死。
进一步的，所述工作台上铺有平行于工件上待装配孔位方向的导轨，在导轨上安置有所述移动块。利用在工作台上布置导轨，很方便的实现了对移动块的导向移动。
更进一步的，所述的移动块还连接有一固定设置的基座气缸，并由所述基座气缸驱动沿所述导轨来回移动。
进一步的，所述的装配电机为带有扭力实时检测传感器的伺服电机，所述扭力实时检测传感器还反馈连接控制器；工作时，伺服电机驱动并通过螺栓定位头对工件的待装配孔位安装螺栓部件，扭力实时检测传感器监测伺服电机对螺栓部件施加的扭力值并反馈给控制器，且当扭力实时检测传感器反馈的扭力值达到设定力值，则由控制器控制伺服电机停止工作，即显示螺栓部件装配完成。控制器可以采用常用产品，如PLC控制器等。
进一步的，所述的螺栓部件包括与工件上待装配孔位匹配的螺栓件和垫片。
进一步的，所述的螺栓导向组件包括设置工作台上的导向支架，在导向支架上设有悬于装配电机与定位块上待装配工件之间位置的所述螺栓导向套。
更进一步的，所述的导向支架上还设有朝向定位块上工件待装配孔位的导向通孔，在导向通孔内安置有可沿其滑动的导向移动杆，该导向移动杆下方固定安装有所述螺栓导向套，在导向移动杆与导向支架之间还设有约束两者相对移动的第一复位弹性件；所述的装配电机的输出轴端上套有与所述螺栓定位头轴向相对固定的轴承件，在轴承件的外侧上设有可抵住所述螺栓导向套端部的定位翼板，所述定位翼板与轴承件之间可发生沿螺栓导向套方向的相对移动，且两者之间采用第二复位弹性件约束固定。更进一步优选的，所述的第一复位弹性件的刚度小于所述第二复位弹性件，更优选的，第一复位弹性件和第二复位弹性件的刚度要求满足：在螺栓定位头推动螺栓导向套抵住待装配孔位前，定位翼板与轴承件之间均不会发生相对移动。在进行螺栓部件装配时，移动块带动装配电机朝待装配孔位行进，首先，装配电机上安装的定位翼板抵住螺栓导向套的端部，由于第一复位弹性件的刚度小于第二复位弹性件，此时，装配电机先抵住螺栓导向套，并通过导向移动杆和导向支架的配合关系向工件的待装配孔位移动，直至螺栓导向套抵住待装配孔位并呈刚性接触，随后，移动块带动装配电机克服第二复位弹性件的约束，使得螺栓定位头抵住所述螺栓部件并沿螺栓导向套方向行进，直至将螺栓部件推入待装配孔位内，到位后，装配电机即可启动并开始螺栓部件的安装。这种特殊结构的设置可以使得螺栓导向组件可以布置在离定位块以及工件一定距离的位置，避免两者之间的相互干涉，同时，也不影响对螺栓部件的精确导向至待装配孔位内。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(一)、可靠性：扭矩力值均匀，提高零件力值稳定性，提高产品良率；
(二)、高效率：因工装的高集成性，使产品生产周期大大减少，有效的扩展了生产线的产能；
(三)、自动化程度高：本工装全程高度自动化，大大节约了人力成本；
(四)、高精密性：精密定位螺栓位置，精密定位工件、工装导柱和导套的应用和螺丝位置千分尺的应用使工装具有良好的精密性。
附图说明
图1为本发明的待装配工件的结构示意图；
图2为本发明的待装配工件的A-A剖面图；
图3为本发明的待装配工件的待装配孔位的示意图；
图4为本发明的主视示意图；
图5为本发明的俯视示意图；
图6为本发明的螺栓导向组件部分的示意图；
图7为本发明的螺栓定位头部分的示意图；
图中标记说明：
1-支撑臂，2-支撑脚，3-螺栓，4-润滑垫片，5-弹簧垫片，6-基座气缸，7-装配电机，8-螺栓定位头，9-螺栓导向组件，901-导向支架，902-螺栓导向套，903-导向移动杆，904-第一复位弹性件，10-定位块，11-垂直压紧气缸，12-轴承件，13-定位翼板，14-第二复位弹性件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
对于如图1-3所示的一种工件，其包括支撑臂1和支撑脚2两部分，两部分的交接部位为待装配的螺栓孔位，装配时，需要将由螺栓3、润滑垫片4和弹簧垫片5等部分组成的螺栓部件拧入到待装配的螺栓孔位中，并以设定扭力值拧紧。
为了实现对上述工件的装配，本发明设计了一种可实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，包括：
工件定位机构：包括用于放置待装配工件的定位块10，以及悬置于定位块10正上方并用于压紧放置在定位块10上的工件的压块；
螺栓装配机构：包括固定在定位块10旁的工作台，以及安装在工作台上的装配电机7和螺栓导向组件9，所述工作台上设有可沿其表面移动的移动块，在移动块上固定设置所述装配电机7，所述的螺栓导向组件9设置在工作台上介于装配电机7与定位块10上待装配工件的位置，且在螺栓导向组件9上设有正对工件上待装配孔位的螺栓导向套902，该螺栓导向套902上用于安放待装配的螺栓部件，所述的装配电机7的输出轴端上设有用于装配螺栓部件的螺栓定位头8。
这样，工作时，待装配工件放置在定位块10上，然后启动压块向下压紧工件，然后，移动块在工作台上移动，带动装配电机7向待装配工件上的待装配孔位移动，装配电机7即抵住置于螺栓导向套902内的螺栓部件移动，并将其推进至待装配孔位内，此时，装配电机7运行，以均匀的转速带动螺栓部件旋转拧紧，直至扭力达到设定的力值则停止旋转，此时，移动块后退，螺栓部件在工件上装配完成。
为了提高对工件的稳定装配，进一步的，所述的定位块10上还可以设有与待装配工件底部匹配的特征槽，并通过所述特征槽实现待装配工件与定位块10之间的定位安置。通过此种结构的定位块10的设置，可以保证每次安置在定位块10上的待装配工件均以特定加工位置进行加工。
此外，进一步的，所述的压块的顶端还连接固定设置的垂直压紧气缸11，并由垂直压紧气缸11驱动上下移动，以压紧置于定位块10上的待装配工件。通过垂直压紧气缸11与定位块10配合可以完全实现对待装配工件的锁死。
进一步的，所述工作台上铺有平行于工件上待装配孔位方向的导轨，在导轨上安置有所述移动块。利用在工作台上布置导轨，很方便的实现了对移动块的导向移动。
更进一步的，所述的移动块还连接有一固定设置的基座气缸6，并由所述基座气缸6驱动沿所述导轨来回移动。
进一步的，所述的装配电机7为带有扭力实时检测传感器的伺服电机，所述扭力实时检测传感器还反馈连接控制器；工作时，伺服电机驱动并通过螺栓定位头8对工件的待装配孔位安装螺栓部件，扭力实时检测传感器监测伺服电机对螺栓部件施加的扭力值并反馈给控制器，且当扭力实时检测传感器反馈的扭力值达到设定力值，则由控制器控制伺服电机停止工作，即显示螺栓部件装配完成。控制器可以采用常用产品，如PLC控制器等。装配电机7中，伺服电机与扭力实时检测传感器可以采用现有常规市售产品即可，也可以自己采用常规设置改进，如可以采用将传感器与伺服电机的输出轴固定等。
进一步的，所述的螺栓部件包括与工件上待装配孔位匹配的螺栓件和垫片。
进一步的，所述的螺栓导向组件9包括设置工作台上的导向支架901，在导向支架901上设有悬于装配电机7与定位块10上待装配工件之间位置的所述螺栓导向套902。
更进一步的，所述的导向支架901上还设有朝向定位块10上工件待装配孔位的导向通孔，在导向通孔内安置有可沿其滑动的导向移动杆903，该导向移动杆903下方固定安装有所述螺栓导向套902，在导向移动杆903与导向支架901之间还设有约束两者相对移动的第一复位弹性件904；所述的装配电机7的输出轴端上套有与所述螺栓定位头8轴向相对固定的轴承件12，在轴承件12的外侧上设有可抵住所述螺栓导向套902端部的定位翼板13，所述定位翼板13与轴承件12之间可发生沿螺栓导向套902方向的相对移动，且两者之间采用第二复位弹性件14约束固定。更进一步优选的，所述的第一复位弹性件904的刚度小于所述第二复位弹性件14，更优选的，第一复位弹性件904和第二复位弹性件14的刚度要求满足：在螺栓定位头8推动螺栓导向套902抵住待装配孔位前，定位翼板13与轴承件12之间均不会发生相对移动。在进行螺栓部件装配时，移动块带动装配电机7朝待装配孔位行进，首先，装配电机7上安装的定位翼板13抵住螺栓导向套902的端部，由于第一复位弹性件904的刚度小于第二复位弹性件14，此时，装配电机7先抵住螺栓导向套902，并通过导向移动杆903和导向支架901的配合关系向工件的待装配孔位移动，直至螺栓导向套902抵住待装配孔位并呈刚性接触，随后，移动块带动装配电机7克服第二复位弹性件14的约束，使得螺栓定位头8抵住所述螺栓部件并沿螺栓导向套902方向行进，直至将螺栓部件推入待装配孔位内，到位后，装配电机7即可启动并开始螺栓部件的安装。
实施例1
一种可实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，参见图4和图5所示，包括：
工件定位机构：包括用于放置待装配工件的定位块10，以及悬置于定位块10正上方并用于压紧放置在定位块10上的工件的压块；
螺栓装配机构：包括固定在定位块10旁的工作台，以及安装在工作台上的装配电机7和螺栓导向组件9，工作台上设有可沿其表面移动的移动块，在移动块上固定设置装配电机7，螺栓导向组件9设置在工作台上介于装配电机7与定位块10上待装配工件的位置，且在螺栓导向组件9上设有正对工件上待装配孔位的螺栓导向套902，该螺栓导向套902上用于安放待装配的螺栓部件，装配电机7的输出轴端上设有用于装配螺栓部件的螺栓定位头8。
上述工装中，定位块10上还可以设有与待装配工件底部匹配的特征槽，并通过特征槽实现待装配工件与定位块10之间的定位安置。通过此种结构的定位块10的设置，可以保证每次安置在定位块10上的待装配工件均以特定加工位置进行加工。
参见图4所示，压块的顶端还连接固定设置的垂直压紧气缸11，并由垂直压紧气缸11驱动上下移动，以压紧置于定位块10上的待装配工件。通过垂直压紧气缸11与定位块10配合可以完全实现对待装配工件的锁死。
参见图4所示，工作台上铺有平行于工件上待装配孔位方向的导轨，在导轨上安置有移动块。利用在工作台上布置导轨，很方便的实现了对移动块的导向移动。
参见图4和图5所示，移动块还连接有一固定设置的基座气缸6，并由基座气缸6驱动沿导轨来回移动。
参见图4所示，装配电机7为带有扭力实时检测传感器的伺服电机，扭力实时检测传感器还反馈连接控制器；工作时，伺服电机驱动并通过螺栓定位头8对工件的待装配孔位安装螺栓部件，扭力实时检测传感器监测伺服电机对螺栓部件施加的扭力值并反馈给控制器，且当扭力实时检测传感器反馈的扭力值达到设定力值，则由控制器控制伺服电机停止工作，即显示螺栓部件装配完成。控制器可以采用常用产品，如PLC控制器等。装配电机7中，伺服电机与扭力实时检测传感器可以采用现有常规市售产品即可，也可以自己采用常规设置改进，如可以采用将传感器与伺服电机的输出轴固定等。
参见图3所示，螺栓部件包括与工件上待装配孔位匹配的螺栓件和垫片。
参见图4，螺栓导向组件9包括设置工作台上的导向支架901，在导向支架901上设有悬于装配电机7与定位块10上待装配工件之间位置的螺栓导向套902。
工作时，待装配工件放置在定位块10上，然后启动压块向下压紧工件，然后，移动块在工作台上移动，带动装配电机7向待装配工件上的待装配孔位移动，装配电机7即抵住置于螺栓导向套902内的螺栓部件移动，并将其推进至待装配孔位内，此时，装配电机7运行，在控制器与扭力实时检测传感器的反馈控制下，以均匀的转速带动螺栓部件旋转拧紧，直至扭力达到设定的力值则停止旋转，此时，移动块后退，螺栓部件在工件上装配完成。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例进一步还采用以下设计：
参见图6所示，导向支架901上还设有朝向定位块10上工件待装配孔位的导向通孔，在导向通孔内安置有可沿其滑动的导向移动杆903，该导向移动杆903下方固定安装有螺栓导向套902，在导向移动杆903与导向支架901之间还设有约束两者相对移动的第一复位弹性件904；参见图7所示，装配电机7的输出轴端上套有与螺栓定位头8轴向相对固定的轴承件12，在轴承件12的外侧上设有可抵住螺栓导向套902端部的定位翼板13，定位翼板13与轴承件12之间可发生沿螺栓导向套902方向的相对移动，且两者之间采用第二复位弹性件14约束固定。第一复位弹性件904的刚度小于第二复位弹性件14，且第一复位弹性件904和第二复位弹性件14的刚度要求满足：在螺栓定位头8推动螺栓导向套902抵住待装配孔位前，定位翼板13与轴承件12之间均不会发生相对移动。在进行螺栓部件装配时，移动块带动装配电机7朝待装配孔位行进，首先，装配电机7上安装的定位翼板13抵住螺栓导向套902的端部，由于第一复位弹性件904的刚度小于第二复位弹性件14，此时，装配电机7先抵住螺栓导向套902，并通过导向移动杆903和导向支架901的配合关系向工件的待装配孔位移动，直至螺栓导向套902抵住待装配孔位并呈刚性接触，随后，移动块带动装配电机7克服第二复位弹性件14的约束，使得螺栓定位头8抵住螺栓部件并沿螺栓导向套902方向行进，直至将螺栓部件推入待装配孔位内，到位后，装配电机7即可启动并开始螺栓部件的安装。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，包括：
工件定位机构：包括用于放置待装配工件的定位块(10)，以及悬置于定位块(10)正上方并用于压紧放置在定位块(10)上的工件的压块；
螺栓装配机构：包括固定在定位块(10)旁的工作台，以及安装在工作台上的装配电机(7)和螺栓导向组件(9)，所述工作台上设有可沿其表面移动的移动块，在移动块上固定设置所述装配电机(7)，所述的螺栓导向组件(9)设置在工作台上介于装配电机(7)与定位块(10)上待装配工件的位置，且在螺栓导向组件(9)上设有正对工件上待装配孔位的两端导通的螺栓导向套(902)，该螺栓导向套(902)内用于安放待装配的螺栓部件，所述的装配电机(7)的输出轴端上设有用于装配螺栓部件的螺栓定位头(8)。
2.根据权利要求1所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述的定位块(10)上设有与待装配工件底部匹配的特征槽，并通过所述特征槽实现待装配工件与定位块(10)之间的定位安置。
3.根据权利要求1所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述的压块的顶端还连接固定设置的垂直压紧气缸(11)，并由垂直压紧气缸(11)驱动上下移动，以压紧置于定位块(10)上的待装配工件。
4.根据权利要求1所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述工作台上铺有平行于工件上待装配孔位方向的导轨，在导轨上安置有所述移动块。
5.根据权利要求4所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述的移动块还连接有一固定设置的基座气缸(6)，并由所述基座气缸(6)驱动沿所述导轨来回移动。
6.根据权利要求1所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述的装配电机(7)为带有扭力实时检测传感器的伺服电机，所述扭力实时检测传感器还反馈连接控制器；工作时，伺服电机驱动并通过螺栓定位头(8)对工件的待装配孔位安装螺栓部件，扭力实时检测传感器监测伺服电机对螺栓部件施加的扭力值并反馈给控制器，且当扭力实时检测传感器反馈的扭力值达到设定力值，则由控制器控制伺服电机停止工作，即显示螺栓部件装配完成。
7.根据权利要求1所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述的螺栓部件包括与工件上待装配孔位匹配的螺栓件和垫片。
8.根据权利要求1所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述的螺栓导向组件(9)包括设置工作台上的导向支架(901)，在导向支架(901)上设有悬于装配电机(7)与定位块(10)上待装配工件之间位置的所述螺栓导向套(902)。
9.根据权利要求8所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述的导向支架(901)上还设有朝向定位块(10)上工件待装配孔位的导向通孔，在导向通孔内安置有可沿其滑动的导向移动杆(903)，该导向移动杆(903)下方固定安装有所述螺栓导向套(902)，在导向移动杆(903)与导向支架(901)之间还设有约束两者相对移动的第一复位弹性件(904)；
所述的装配电机(7)的输出轴端上套有与所述螺栓定位头(8)轴向相对固定的轴承件(12)，在轴承件(12)的外侧上设有可抵住所述螺栓导向套(902)端部的定位翼板(13)，所述定位翼板(13)与轴承件(12)之间可发生沿螺栓导向套(902)方向的相对移动，且两者之间采用第二复位弹性件(14)约束固定。
10.根据权利要求9所述的实现螺栓自动装配及检测反馈的工装，其特征在于，所述的第一复位弹性件(904)的刚度小于所述第二复位弹性件(14)。
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