CN111283620A - 一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构 - Google Patents

Abstract

一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，属于机械设备技术领域。传动芯轴通过多个钢球将力矩传递给离合套筒，离合套筒通过斜面离合铰链销将力矩传递给拧紧头，拧紧头下端装有压块和磁铁，磁铁吸附梯形弹簧，压块推动弹簧旋转；顶杆设置在拧紧头上方，缓冲弹簧套装并抵触在顶杆上，离合芯轴设置在缓冲弹簧上端，扭力调整紧定螺钉设置在离合芯轴上方并与传动芯轴螺纹连接，扭力调整紧定螺钉通过压紧复位弹簧调节对离合芯轴的预紧力。本发明使四根相对独立的自动复位拧紧轴在同一个齿轮带动下各自完成各自的装配功能，又互不干涉，能实现自动复位，可设定扭矩。

Description

一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，特别是涉及一种自动装配机构。

背景技术

为适应现代社会的自动化装配生产，很多零件的装配由人工手工逐渐被自动化设备装配所代替，并通过大量的不断升级改造来实现更多功能。现在新产品越来越多，很多新兴产品的装配没有现场的参考模式，特别是对于一些以前都是手工装配的批量生产零件，我们需要用更合适快速生产的机构来完成特定的装配功能，同时也能对类似的其他产品起到借鉴作用，本设计就是为解决这一问题来发明的。

目前汽车方向盘中间安全气囊壳体上梯形弹簧的组装，是靠人手工把梯形弹簧用压紧旋转加上扭转的方式装到壳体上，手工装配要一个一个装配弹簧，效率很低而且生产一线普遍反映，工作一天手就会很疼，本发明主要针对解决这一问题。

而且，现有公知的拧紧机构多是用进口的扭矩抢(Bosch，atlas)，或者是伺服电机加上编码器和扭矩传感器组合机构，然而这种机构对于空间不大，要求扭矩范围要求不高，在效率上比较低下，而且设备成本很高。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提供一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，而其中任意一个弹簧到位后，其他三个弹簧仍然可以继续旋转装配，直到四根弹簧都装配好，用于后期各种扭转力矩转化为直线压缩机构而实现自动复位功能的所有机构，各自互补干涉。

本发明所采取的技术方案是：一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，包括四个自动复位拧紧轴，每个所述复位拧紧轴均包括压紧复位弹簧、离合芯轴、连接铰链销、传动芯轴、缓冲弹簧、顶杆、小直径轴承，顶针，离合套筒、斜面离合铰链销、水平铰链销、拧紧头、磁铁、压块螺丝、梯形弹簧压块、扭力调整紧定螺钉及多个钢球；

所述传动芯轴通过多个钢球将力矩传递给离合套筒，所述离合套筒通过斜面离合铰链销将力矩传递给拧紧头，所述拧紧头下端通过梯形弹簧压块和压块螺丝推动梯形弹簧，拧紧头底部装有磁铁，所述磁铁吸附梯形弹簧；

所述顶杆设置在拧紧头上方，所述缓冲弹簧套装并抵触在顶杆上，所述离合芯轴通过顶针和小直径轴承设置在缓冲弹簧上端，离合芯轴通过斜面离合铰链销的上下移动压紧缓冲弹簧，缓冲弹簧推动顶针再由小直径轴承推动离合芯向上移动；

所述扭力调整紧定螺钉设置在离合芯轴上方并与传动芯轴螺纹连接，扭力调整紧定螺钉通过压紧复位弹簧调节对离合芯轴的预紧力。

本发明的有益效果在于：

本发明采用同时一个齿轮拖动四个齿轮的机构，使四根相对独立的自动复位拧紧轴在同一个齿轮带动下各自完成各自的装配功能，又互不干涉，其中任意一个齿轮达到设定扭矩后，拧紧头停止，齿轮自动空转，而其他三个齿轮仍然可以继续旋转直到达到预设扭矩后空转，最终实现一个机器人头部工装可以一次装配四根梯形弹簧；利用弹簧的自动复位功能实现自动复位，可在类似功能的设备上推广应用，本发明可设定扭矩。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是自动复位拧紧轴轴测图；

图3是自动复位拧紧轴主视图；

图4是图3的V-V剖视图；

图5是自动复位拧紧轴左视图；

图6是图5的W-W剖视图；

图7是图4的X-X剖视图；

图8是本发明工作状态示意图；

图9是离合芯轴伸出推动钢珠与传动芯轴和离合套筒的啮合示意图；

其中：1-协作机器人；2-轮架；3-安全气囊壳体夹紧工装；4-主动大齿轮；5-自动复位拧紧轴；5-1-固定轴承；5-2-小齿轮；5-3套筒；5-4-压紧复位弹簧；5-5-离合芯轴；5-6-连接铰链销；5-7-卡簧；5-8-钢球；5-9-传动芯轴；5-10-缓冲弹簧；5-11-顶杆；5-12-离合套筒；5-13-斜面离合铰链销；5-14-水平铰链销；5-15拧紧头；5-16磁铁；5-17-梯形弹簧；5-18-压块螺丝；5-19-梯形弹簧压块；5-20-限位轴承；5-21-键；5-22-扭力调整紧定螺钉；5-23-安装螺栓；5-24-压紧轴承垫片；5-25-沟槽；5-26-异径缩径部；5-27-小直径轴承：5-28-顶针。

具体实施方式

如图1～图9所示，一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，包括四个自动复位拧紧轴5，每个所述复位拧紧轴均包括压紧复位弹簧5-4、离合芯轴5-5、连接铰链销5-6、传动芯轴5-9、小直径轴承5-27、顶针5-28、缓冲弹簧5-10、顶杆5-11、离合套筒5-12、斜面离合铰链销5-13、水平铰链销5-14、拧紧头5-15、磁铁5-16、压块螺丝5-18、梯形弹簧压块5-19、扭力调整紧定螺钉5-22及多个钢球5-8；传动芯轴5-9下端插入离合套筒5-12内，所述传动芯轴5-9通过多个钢球5-8将力矩传递给离合套筒5-12，钢球5-8数量优选为四个，离合套筒5-12上开设有用于插装斜面离合铰链销5-13的斜面长销孔和用于插装水平铰链销5-14的水平长销孔，拧紧头5-15上端插入离合套筒5-12内，斜面离合铰链销5-13和水平铰链销5-14串接拧紧头5-15和离合套筒5-12，所述离合套筒5-12通过斜面离合铰链销5-13将力矩传递给拧紧头5-15，磁铁5-16设置在拧紧头5-15下方，所述梯形弹簧压块5-19上端压在离合套筒5-12上并通过压块螺丝5-18固定，下端用来推动梯形弹簧旋转，所述磁铁5-16吸附梯形弹簧5-17；

所述顶杆5-11设置在拧紧头5-15上方，所述缓冲弹簧5-10套装并抵触在顶杆5-11上，所述顶针5-28由压缩弹簧5-10推动，并通过小直径轴承5-27来推动离合芯轴5-5，离合芯轴5-5设置在传动芯轴5-9内，传动芯轴5-9上开设有用于插装连接铰链销5-6的竖直长销孔，连接铰链销5-6用于串接离合芯轴5-5和传动芯轴5-9，所述离合芯轴5-5通过小直径轴承5-27和顶针5-28设置在缓冲弹簧5-10上端，离合芯轴5-5通过斜面离合铰链销5-13的轴向移动来推动顶杆5-11，压缩缓冲弹簧5-10推动顶针5-28，小直径弹簧5-27来实现上下移动，顶起离合芯轴5-5，使钢球5-8在离合芯轴5-5的异径缩径部5-26的大径和小径面上切换位置上切换，来完成传动芯轴5-9和离合套筒5-12的离合，所述斜面离合铰链销5-13通过离合套筒5-12上面的径向斜向沟槽轴运动时可产生轴向的上下移动；

所述扭力调整紧定螺钉5-22设置在离合芯轴5-5上方并与传动芯轴5-9螺纹连接，扭力调整紧定螺钉5-22通过压紧复位弹簧5-4调节对离合芯轴5-5的预紧力，同时把压力作用在缓冲弹簧5-10上面，并传递给斜面离合铰链销5-13。

所述可设定扭力，是通过扭力调整螺钉5-22压紧压紧复位弹簧5-4，将压紧复位弹簧5-4的压力通过离合芯轴5-5，小直径轴承5-28，顶针5-27传递给缓冲弹簧5-10，再由顶杆5-11传递给斜面离合铰链销5-13，压紧复位弹簧5-4压力越大，缓冲弹簧5-10受力越大，拧紧头5-15就需要更大的反向扭矩来推动离合芯轴5-5向上移动，使钢珠5-8在离合芯轴5-5的异径缩径部的大径和小径面上切换位置，来调节离合套筒5-12和传动芯轴5-9，离合芯轴5-5，钢珠5-8的脱离和结合，同时设定反向扭矩数值。

如图7、图9所示，所述离合套筒5-12内圆周面设有多个与钢球5-8匹配的沟槽5-25，传动芯轴5-9上开设有放置钢球5-8的多个通槽，所述离合芯轴5-5下端设有异径缩径部5-26，离合芯轴5-5的异径缩径部5-26上下移动和离合套筒5-12的旋转带动多个钢球5-8与沟槽5-25的卡接和分离，实现离合套筒5-12与传动芯轴5-9的离合。

如图8所示，所述可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构还包括主动大齿轮4，每个所述自动复位拧紧轴5均还包括小齿轮5-2，所述小齿轮5-2通过键5-21套装在传动芯轴5-9上，所述主动大齿轮4通过其轮轴和四个自动复位拧紧轴5通过固定轴承5-1和限位轴承5-20均转动安装在轮架2上，四个小齿轮5-2均匀环绕主动大齿轮4，主动大齿轮4与四个自动复位拧紧轴5的小齿轮5-2啮合传动连接。

如图2～图6所示，每个所述自动复位拧紧轴5均还包括安装螺栓5-23及压紧轴承垫片5-24，所述固定轴承5-1套装在传动芯轴5-9上端上，所述安装螺栓5-23与传动芯轴5-9内圆周面顶端螺纹连接，安装螺栓5-23的头部与传动芯轴5-9之间设有压紧轴承垫片5-24。

如图2～图6所示，小齿轮5-2与传动芯轴5-9通过键连接，两端用套筒5-3限位，

如图2～图6所示，每个所述传动芯轴5-9上均卡设有卡簧5-7，所述该卡簧5-7抵触在对应的离合套筒5-12上方。卡簧5-7起到传动芯轴5-9和离合套筒5-12的相对位置固定作用。

工作原理：如图1所示，协作机器人1的机器人头部工装到预定位置，利用磁铁5-16吸附四根梯形弹簧5-17，协作机器人1转到安全气囊壳体的夹紧工装3上方，并向下移动，梯形弹簧5-17套入安全气囊壳体的四根安装柱上面，向下压到一定位置，然后协作机器人1的第六轴电机旋转，带动主动大齿轮4，主动大齿轮4拖动四个小齿轮5-2旋转。

如图4所示，小齿轮5-2通过键5-21带动传动芯轴5-9，再利用四个钢球5-8把力矩传递给离合套筒5-12(啮合方式如图9所示，)再通过斜面离合铰链销5-13传递给拧紧头5-15，拧紧头5-15上有梯形弹簧压块5-19，梯形弹簧压块5-19推动弹簧旋转套入安全气囊壳体安装柱上面。

各自拧紧到位后对应齿轮带动传动芯轴5-9空转而拧紧头5-15在反向扭矩的作用下停止旋转，而互不干涉：自动复位拧紧轴5到达一定扭矩后，斜面离合铰链销5-13沿着斜面上升顶起顶出顶杆5-11，顶杆5-11推动缓冲弹簧5-10，缓冲弹簧5-10再顶起顶针5-27，通过小直径轴承顶起离合芯轴5-5，此时如图8所示，钢珠5-8缩回到传动芯轴5-9里面，传动芯轴5-9和离合套筒5-12失去了钢珠5-8的啮合，产生相对转动，即实现空转。这个设定扭矩是靠扭力调整紧定螺钉5-22来设定的，依照现场实际来选择弹簧弹力大小，和预压紧力的大小。

自动复位是当四个自动复位拧紧轴5脱离产品后，反向扭矩消失，离合芯轴5-5在压紧复位弹簧5-4的作用下向下移动，钢珠5-8重新被离合芯轴5-5顶进离合套筒5-12的沟槽5-25里面(如果没有正好卡到离合套筒5-12的沟槽5-25里面，自动复位拧紧轴5再次旋转时，就可以自动完成钢珠5-8和传动芯轴5-9和离合套筒5-12的啮合)，此时再次转动传动芯轴5-9就可以带动离合套筒5-12，再依次通过斜面离合铰链销5-13传递给拧紧头5-15，完成自动复位

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，其特征在于：包括四个自动复位拧紧轴(5)，每个所述复位拧紧轴均包括压紧复位弹簧(5-4)、离合芯轴(5-5)、连接铰链销(5-6)、传动芯轴(5-9)、缓冲弹簧(5-10)、顶杆(5-11)、离合套筒(5-12)、斜面离合铰链销(5-13)、水平铰链销(5-14)、拧紧头(5-15)、磁铁(5-16)、压块螺丝(5-18)、梯形弹簧压块(5-19)、扭力调整紧定螺钉(5-22)，多个钢球(5-8)、小直径轴承(5-27)及顶针(5-28)；

所述传动芯轴(5-9)通过多个钢球(5-8)将力矩传递给离合套筒(5-12)，所述离合套筒(5-12)通过斜面离合铰链销(5-13)将力矩传递给拧紧头(5-15)，所述拧紧头(5-15)下端通过梯形弹簧压块(5-19)和压块螺丝(5-18)推动梯形弹簧，所述拧紧头(5-15)底部装有磁铁(5-16)，磁铁(5-16)吸附梯形弹簧(5-17)；

所述顶杆(5-11)设置在拧紧头(5-15)上方，所述缓冲弹簧(5-10)套装并抵触在顶杆(5-11)上，所述离合芯轴(5-5)通过顶针(5-28)和小直径轴承(5-27)设置在缓冲弹簧(5-10)上端，离合芯轴(5-5)通过斜面离合铰链销(5-13)的上下移动压紧缓冲弹簧(5-10)，缓冲弹簧(5-10)推动顶针(5-28)再由小直径轴承(5-27)推动离合芯(5-5)向上移动；

所述扭力调整紧定螺钉(5-22)设置在离合芯轴(5-5)上方并与传动芯轴(5-9)螺纹连接，扭力调整紧定螺钉(5-22)通过压紧复位弹簧(5-4)调节对离合芯轴(5-5)的预紧力。

2.根据权利要求1所述的一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，其特征在于：所述离合套筒(5-12)内圆周面设有多个与钢球(5-8)匹配的沟槽(5-25)，传动芯轴(5-9)上开设有放置钢球(5-8)的多个通槽，所述离合芯轴(5-5)下端设有异径缩径部(5-26)，离合芯轴(5-5)的异径缩径部(5-26)上下移动和离合套筒(5-12)的旋转带动多个钢球(5-8)与沟槽(5-25)的卡接和分离，实现离合套筒(5-12)与传动芯轴(5-9)的离合。

3.根据权利要求1或2所述的一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，其特征在于：所述可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构还包括主动大齿轮(4)，每个所述自动复位拧紧轴(5)均还包括小齿轮(5-2)，所述小齿轮(5-2)通过键(5-21)套装在传动芯轴(5-9)上，所述主动大齿轮(4)和四个自动复位拧紧轴(5)均转动安装在轮架(2)上，主动大齿轮(4)与四个自动复位拧紧轴(5)的小齿轮(5-2)啮合传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，其特征在于：每个所述自动复位拧紧轴(5)均还包括安装螺栓(5-23)及压紧轴承垫片(5-24)，所述固定轴承(5-1)套装在传动芯轴(5-9)上端上，所述安装螺栓(5-23)与传动芯轴(5-9)内圆周面顶端螺纹连接，安装螺栓(5-23)的头部与传动芯轴(5-9)之间设有压紧轴承垫片(5-24)。

5.根据权利要求4所述的一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，其特征在于：每个所述小齿轮(5-2)均套装在套筒(5-3)上，所述套筒(5-3)固定套装在传动芯轴(5-9)上。

6.根据权利要求5所述的一种可设定扭矩同时可扭转装入四根弹簧的机构，其特征在于：每个所述传动芯轴(5-9)上均卡设有卡簧(5-7)，所述该卡簧(5-7)抵触在对应的离合套筒(5-12)上方。

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