CN111503100B - 一种磁力驱动临时紧固件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁力驱动临时紧固件，包括预连接紧固机构和磁力驱动机构，所述预连接紧固机构包括紧固件本体、螺栓和夹紧卡爪；所述螺栓可转动地设置在所述紧固件本体的内腔中；所述夹紧卡爪套设在所述螺栓外部，并与所述螺栓螺纹连接；所述夹紧卡爪的一端与所述紧固件本体的内腔形状匹配，使其设置在所述紧固件本体的内腔中可沿轴向运动而无法沿径向运动；所述磁力驱动机构包括感应磁体、驱动磁体和电机，所述感应磁体固定套设在所述螺栓上，所述驱动磁体与所述电机的机轴固定连接，所述驱动磁体与所述感应磁体之间可产生磁力作用；所述电机驱动所述驱动磁体转动时，所述驱动磁体带动所述感应磁体转动，进而使所述螺栓与所述夹紧卡爪发生相对运动。
Description
技术领域
本发明属于紧固件技术领域，特别是涉及一种磁力驱动临时紧固件。
背景技术
紧固件是将两个或两个以上的零件或构件紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称，紧固件性能用途各异，是应用最广泛的机械基础件。在航空工业等行业中，对于金属材料的薄壁板类组件或躯壳、机翼类大部件的装配，预连接是整个装配过程的重要环节，其结果直接决定产品的质量、性能甚至是使用寿命，同时，紧固的过程也影响着整体产品的精度和外形。
传统的预连接类型多采用穿心夹临时紧固或普通螺栓紧固的方法去定位薄壁板类组件, 其动力传递的方式皆为机械传动，需要在薄壁板类的两侧同时操作，装配过程复杂、定位精度差，且夹紧力无法通过人工判断精准控制，难以保证夹紧力的一致性、无法实现自动化装配，很大程度上影响了产品质量和装配效率。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁力驱动临时紧固件，其利用永磁传动技术原理和螺旋传动原理，实现隔空传递动力和单边装卸操作，代替人工实现螺栓的拧紧和拧松两个动作，进而对两个或两个以上薄壁件进行紧固连接，结构设计巧妙，既简化了装配过程，也避免了人工安装带来的不一致性影响,能够实现快速装配和快速拆卸。该临时紧固件的投入，可以有效解决紧固件安装问题，从而提高产品的生产效率和质量，降低生产成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种磁力驱动临时紧固件，包括预连接紧固机构和磁力驱动机构，所述预连接紧固机构包括紧固件本体、螺栓和夹紧卡爪；所述螺栓可转动地设置在所述紧固件本体的内腔中；所述夹紧卡爪套设在所述螺栓外部，并与所述螺栓螺纹连接；所述夹紧卡爪的一端与所述紧固件本体的内腔形状匹配，使其设置在所述紧固件本体的内腔中可沿轴向运动而无法沿径向运动；所述磁力驱动机构包括感应磁体、驱动磁体和电机，所述感应磁体固定套设在所述螺栓上，所述驱动磁体与所述电机的机轴固定连接，所述驱动磁体与所述感应磁体之间可产生磁力作用；所述电机驱动所述驱动磁体转动时，所述驱动磁体带动所述感应磁体转动，进而使所述螺栓与所述夹紧卡爪发生相对运动；通过调节所述驱动磁体与所述感应磁体所在轴线之间的距离或相对位置，可以改变所述驱动磁体与所述感应磁体之间磁力的大小。
相对于现有技术，本发明利用永磁传动技术原理，设置了两个不同轴的感应磁体和驱动磁体，当驱动磁体转动时，感应磁体在磁力作用下也会转动，进而带动螺栓转动，实现了无接触式径向运动传递。同时，本发明基于螺旋传动原理，设置了与螺栓螺纹连接的夹紧卡爪，当螺栓转动时，由于夹紧卡爪限制在紧固件本体的内腔中而无法发生径向运动，因此，夹紧卡爪会在内腔中发生轴向位移，进而将两个或两个以上的薄壁件临时紧固。本发明同时利用永磁传动技术原理和螺旋传动原理，提供了一种自动化安装的临时紧固件，其具有定位精度高、装配难度小、夹紧力可控的特点。
进一步地，所述夹紧卡爪还包括卡合部和辨爪部，所述卡合部与所述辨爪部连接且连通，所述卡合部设有内螺纹，所述螺栓穿过所述卡合部和辨爪部并与所述卡合部螺纹连接；所述辨爪部为可收缩、可扩张的中空弹性结构。由于卡合部在紧固件本体的内腔中无法转动，当螺栓在感应磁体的带动下在原位转动时，卡合部在紧固件本体的内腔中发生径向移动，且通过设置螺纹的方向，可以使卡合部靠近螺栓移动，进而使得螺栓的端部挤压辨爪部使其扩张，并挤压预制孔，最终实现两个或两个以上薄壁件的紧固连接。
进一步地，所述卡合部为多方形卡合部，所述紧固件本体的内腔为与所述多方形卡合部形状相似的多方形结构。由于卡合部和紧固件本体的内腔均为相似的多方形形状，卡合部在紧固件本体的内腔中无法发生旋转等径向运动。
进一步地，还包括夹持机构，所述夹持机构将所述预连接紧固机构固定在所述磁力驱动机构上。
进一步地，所述夹持机构包括壳体、夹爪和控制电机，所述壳体固定设置在所述磁力驱动机构上，所述夹爪设置在所述壳体外部用于夹持所述紧固件本体；所述控制电机与所述夹爪连接并控制所述夹爪的张角。通过夹爪固定紧固件本体，防止其发生轴向或径向的窜动。
进一步地，所述磁力驱动机构还包括外壳，所述外壳与所述壳体固定，所述外壳为非磁性外壳，所述驱动磁体和电机设置在所述外壳内部。
进一步地，所述预连接紧固机构还包括前端盖和后端盖，所述前端盖和所述后端盖分别设置在所述紧固件本体的两端，使得所述紧固件本体的内腔形成一封闭空间；所述螺栓的头部可转动地设置在所述后端盖上。螺栓的头部可转动地安装在后端盖上，当螺栓在感应磁体的带动下转动时，螺栓仅在原位旋转而不会发生轴向的位移。
进一步地，所述预连接紧固机构还包括限位件，所述限位件设置在所述后端盖上，且包围所述螺栓的头部。所述限位件可防止螺栓脱落。
进一步地，所述磁力驱动机构还包括联轴器，所述驱动磁体通过所述联轴器与所述电机的机轴连接。该驱动磁体通过电机提供动力源，进而通过磁力作用带动感应磁体转动，实现了无接触式径向运动传递。
进一步地，所述螺栓为内六角螺栓。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明实施例的磁力驱动临时紧固件整体结构图；
图2为本发明实施例的磁力驱动临时紧固件的后视图；
图3为本发明实施例的磁力驱动临时紧固件的剖视图；
图4为本发明实施例的磁力驱动临时紧固件的部分结构图。
附图标记 说明：
10-预连接紧固机构、20-磁力驱动机构、30-夹持机构、11-紧固件本体、12-前端盖、13- 后端盖、14-限位壳、15-挡圈、16-螺栓、171-卡合部、172-辨爪部21-感应磁体、22-驱动磁体、23-联轴器、24-电机、25-外壳、31-壳体、32-夹爪。
具体实施方式
本发明提供了一种磁力驱动临时紧固件，请同时参阅图1和图2，包括预连接紧固机构 10、磁力驱动机构20和夹持机构30，所述夹持机构30将所述预连接紧固机构10固定在所述磁力驱动机构20上。
请参阅图3，所述预连接紧固机构10包括紧固件本体11、前端盖12、后端盖13、限位件、螺栓16和夹紧卡爪；所述前端盖12和所述后端盖13分别设置在所述紧固件本体11的前端和后端，所述紧固件本体11内部设有一内腔，使得内腔形成一封闭空间。
所述螺栓16的头部可转动地安装在后端盖13上，使得所述螺栓16的螺杆的一部分设置在所述内腔中，而所述螺栓16的螺杆的另一部分穿过所述前端盖12外露于所述紧固件本体 11；作为优选地，所述螺栓16为内六角螺栓。所述限位件用于防止所述螺栓16从后端盖13 脱落，具体地，所述限位件包括限位壳14和挡圈15，所述限位壳14设置在所述后端盖13 上，所述限位壳14内部设有一容纳空间，且所述限位壳14上设有一开口，使得所述螺栓16 的头部设置在所述容纳空间中，而所述螺栓16的螺杆穿过所述开口；所述挡圈15设置在所述开口的外侧，进一步防止所述螺栓16从限位壳14中脱离。
所述夹紧卡爪包括卡合部171和辨爪部172，所述卡合部171与所述辨爪部172连接且连通；所述卡合部171设有内螺纹，所述卡合部171设置在所述紧固件本体11的内腔中，且所述卡合部171的形状与所述内腔的截面形状匹配，在本实施例中，所述卡合部171和所述内腔的截面形状为多边形，多边形的设置使所述卡合部171在所述紧固件本体11的内腔中可沿轴向运动而无法沿径向运动；作为优选地，所述卡合部171和所述内腔的截面形状为两个相似为四方形；所述卡合部171靠近所述前端盖12设置，并套设在所述螺栓16上与其螺纹连接，即所述螺栓16穿过所述卡合部171，使得所述辨爪部172套设在所述螺栓16的螺杆前端，并外露于所述紧固件本体11；所述辨爪部172为可收缩、可扩张具有孔口导向功能的中空弹性结构，具体地，所述辨爪部172是内收缩带锥度倒钩形状的四辨爪或六辨爪结构；当所述螺栓16插入到所述辨爪部172的顶端时，所述辨爪结构会被顶紧而张开，而当所述螺栓16远离所述辨爪部172的顶端时，所述辨爪结构会收缩恢复原状。
所述磁力驱动机构20包括感应磁体21、驱动磁体22、联轴器23、电机24和外壳25；所述感应磁体21设置在所述紧固件本体11的内腔中，所述感应磁体21固定套设在所述螺栓16上，且位于所述螺栓16的中后部；所述驱动磁体22和所述电机24设置在所述外壳25中，所述驱动磁体22通过所述联轴器23与所述电机24的机轴固定连接；所述驱动磁体22与所述感应磁体21相对设置，作为优选地，所述驱动磁体22与所述感应磁体21平行设置，由此，所述驱动磁体22与所述感应磁体21之间可产生磁力作用，需要说明的是，通过调节所述驱动磁体22与所述感应磁体21所在轴线之间的距离或相对位置，可以改变驱动磁体22与感应磁体21之间磁力的大小；所述壳体31优选为非磁性壳体，其厚度设置以不影响驱动磁体22 与感应磁体21之间的磁力作用为准。使用时，当所述电机驱动所述驱动磁体转动时，所述驱动磁体22在磁力作用下带动所述感应磁体转动，进而带动所述螺栓转动。
进一步地，请参阅图4，所述夹持机构30包括壳体31、夹爪32和控制电机(图未示出)，所述壳体31固定设置在所述外壳25上方，且位于所述外壳25的后部，使得所述外壳25的顶面预留出一放置紧固件本体11的空位；所述夹爪32设置在所述壳体31外部，且所述夹爪 32可将所述紧固件本体11夹持在所述外壳25的顶面；而所述控制电机与所述夹爪32连接并控制所述夹爪32的张角；当将所述紧固件本体11夹持固定时，使得所述紧固件本体11内腔中的感应磁体21与所述外壳25内部的驱动磁体22相对且平行，进而使得所述感应磁体21与所述驱动磁体22之间可以实现磁力的传递，最终实现不同轴之间的无接触式机械传递。
安装使用时，将夹爪夹紧紧固件本体，使其位于所述磁力驱动机构的上方，在两个薄壁件的预制孔中插入所述预连接紧固机构中外露的螺栓和夹紧卡爪；启动电机正向转动，在电机的带动下驱动磁体正向转动，同时，感应磁体在驱动磁体的磁力作用下在原位正向转动，进而带动螺栓转动，由于螺栓和夹紧卡爪的卡合部螺纹连接，而夹紧卡爪的卡合部限制在紧固件本体的内腔中而无法发生径向运动，因此，夹紧卡爪会在内腔中发生轴向位移，进而与螺栓发生相对位移，即螺栓会插入到夹紧卡爪的辨爪部的顶端，使其辨爪结构撑开，进而挤压预制孔的内壁，完成两个薄壁件的夹紧固定。拆卸时，启动电机反向转动，在电机的带动下驱动磁体反向转动，同理，感应磁体在驱动磁体的磁力作用下在原位反向转动，进而带动螺栓转动，此时，螺栓与夹紧卡爪也会发生相对运动，且螺栓的端部远离夹紧卡爪辨爪部的顶端，使其辨爪结构收缩并恢复原状，最终两个薄壁件可以被快速分离和拆卸。
相对于现有技术，本发明利用永磁传动技术原理，设置了两个不同轴的感应磁体和驱动磁体，当驱动磁体转动时，感应磁体在磁力作用下也会转动，进而带动螺栓转动，实现了无接触式径向运动传递。同时，本发明基于螺旋传动原理，设置了与螺栓螺纹连接的夹紧卡爪，当螺栓转动时，由于夹紧卡爪限制在紧固件本体的内腔中而无法发生径向运动，因此，夹紧卡爪会在内腔中发生轴向位移，进而将两个或两个以上的薄壁件临时紧固。本发明同时利用永磁传动技术原理和螺旋传动原理，提供了一种自动化安装的临时紧固件，其具有定位精度高、装配难度小、夹紧力可控的特点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁力驱动临时紧固件，其特征在于：包括预连接紧固机构和磁力驱动机构，所述预连接紧固机构包括紧固件本体、螺栓和夹紧卡爪；所述螺栓可转动地设置在所述紧固件本体的内腔中；所述夹紧卡爪套设在所述螺栓外部，并与所述螺栓螺纹连接；所述夹紧卡爪的一端与所述紧固件本体的内腔形状匹配，使其设置在所述紧固件本体的内腔中可沿轴向运动而无法沿径向运动；所述磁力驱动机构包括感应磁体、驱动磁体和电机，所述感应磁体固定套设在所述螺栓上，所述驱动磁体与所述电机的机轴固定连接，所述驱动磁体与所述感应磁体之间可产生磁力作用；所述电机驱动所述驱动磁体转动时，所述驱动磁体带动所述感应磁体转动，进而使所述螺栓与所述夹紧卡爪发生相对运动；通过调节所述驱动磁体与所述感应磁体所在轴线之间的距离或相对位置，可以改变所述驱动磁体与所述感应磁体之间磁力的大小。
2.根据权利要求1所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：所述夹紧卡爪包括卡合部和辨爪部，所述卡合部与所述辨爪部连接且连通，所述卡合部设有内螺纹，所述螺栓穿过所述卡合部和辨爪部并与所述卡合部螺纹连接；所述辨爪部为可收缩、可扩张的中空弹性结构。
3.根据权利要求2所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：所述卡合部为多方形卡合部，所述紧固件本体的内腔为与所述多方形卡合部形状相似的多方形结构。
4.根据权利要求1所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：还包括夹持机构，所述夹持机构将所述预连接紧固机构固定在所述磁力驱动机构上。
5.根据权利要求4所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：所述夹持机构包括壳体、夹爪和控制电机，所述壳体固定设置在所述磁力驱动机构上，所述夹爪设置在所述壳体外部用于夹持所述紧固件本体；所述控制电机与所述夹爪连接并控制所述夹爪的张角。
6.根据权利要求5所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：所述磁力驱动机构还包括外壳，所述外壳与所述壳体固定，所述外壳为非磁性外壳，所述驱动磁体和电机设置在所述外壳内部。
7.根据权利要求1所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：所述预连接紧固机构还包括前端盖和后端盖，所述前端盖和所述后端盖分别设置在所述紧固件本体的两端，使得所述紧固件本体的内腔形成一封闭空间；所述螺栓的头部可转动地设置在所述后端盖上。
8.根据权利要求7所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：所述预连接紧固机构还包括限位件，所述限位件设置在所述后端盖上，且包围所述螺栓的头部。
9.根据权利要求8所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：所述磁力驱动机构还包括联轴器，所述驱动磁体通过所述联轴器与所述电机的机轴连接。
10.根据权利要求1所述的磁力驱动临时紧固件，其特征在于：所述螺栓为内六角螺栓。
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