CN114523279A - 一种螺套自动装配装置、装配方法及内螺纹紧固件装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于螺套自动装配技术领域，公开了一种螺套自动装配装置、装配方法及内螺纹紧固件装置，夹具体外壳内部镶嵌有旋转机构，旋转机构下端安装有胀紧机构；夹具体外壳主要由一大轴承和两个外壳组成，夹具体外壳内部中间部位设有大轴承；大轴承上镶嵌有连接轴，连接轴大头端穿过大轴承内圈。双电机驱动，内撑胀紧机构和旋转拧紧机构使用不同的动力源，可以同时完成内撑和旋转功能，采用导电滑环，使旋转机构可以不受旋转角度限制，实现无限旋转；使用平面螺纹实现胀紧机构的运动传递，内撑胀紧的精度更高，可以实现对不同尺寸的螺套进行内撑胀紧，互换性较强；带有夹具体外壳，可以安装在任意工作台进行使用。

Description

一种螺套自动装配装置、装配方法及内螺纹紧固件装置

技术领域

本发明属于螺套自动装配技术领域，尤其涉及一种螺套自动装配装置、装配方法及内螺纹紧固件装置。

背景技术

目前，螺套作为一种新型内螺纹紧固件，强度高、耐磨性好，常用于弥补铝合金内螺纹不足、修复螺纹缺陷等，广泛应用于汽车工业铝合金发动机以及变速器等领域，由于现有装配方式为人工手动装配，且现有安装工具只能完成螺套的内撑夹取，不能同时进行旋转拧紧，或对旋转角度限制较大。

2018年张礼飞等人在专利CN111037510A中公开了一种用于安装无尾钢丝螺套的工具，该工具通过传动压杆的移动使平行勾块向外撑紧螺套，然后通过手动旋转手柄带动整体旋转，进而完成无尾螺套的安装工作，但是旋转功能依然是人工手动实现，没有实现装配的自动化。2019年赵富等人在专利CN111300335A中公开了一种钢丝螺套的装配装置和方法，提供了一种钢丝螺套的装配装置，该装置利用螺杆芯与滑动螺杆的楔形面贴合，将滑动螺杆沿着卡盘径向向外撑出，进而胀紧螺套，然后卡盘带动螺套旋转进而拧紧螺套。但是该技术中只对胀紧功能进行设计，并未实现同步旋转功能，且该胀紧结构使用两个楔形面的摩擦进行胀紧，磨损较大，不能有效的保持夹持力。以上技术均没有解决螺套在安装过程中对内撑夹紧和旋转拧紧两个动作同步进行的难题，没有实现自动化装配。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的技术对胀紧功能进行设计，并未实现同步旋转功能，且该胀紧结构使用两个楔形面的摩擦进行胀紧，磨损较大，不能有效的保持夹持力。以上技术均没有解决螺套在安装过程中对内撑夹紧和旋转拧紧两个动作同步进行的难题，没有实现自动化装配。

解决以上问题及缺陷的难度为：

1、要实现两部分机构同步运动，下边电机要进行无线旋转，旋转时电机接线也要跟随电机进行旋转，这就会让电机接线出现断线。因此采用电动滑环进行连接。

2、螺套内径尺寸较小，需要的内撑力较大，且在拧紧时需要一定的保持力，使用普通楔形块旋转时内撑效果不明显。尺寸小的楔形块易磨损，在内撑时对胀紧力不好控制。

解决以上问题及缺陷的意义为：

本发明根据对螺套安装过程以及螺套的结构特点进行分析，设计了一种螺套自动装配装置来代替传统的手动安装工具，解决了螺套装配过程中对旋转角度的限制问题，实现了螺套的自动化装配，达到了预期的效果。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种螺套自动装配装置、装配方法及内螺纹紧固件装置。

本发明是这样实现的，一种螺套自动装配方法包括：所述螺套自动装配方法包括：卡爪、内撑平面内撑夹爪进行配合，夹爪通过背面的平面螺纹和带有平面螺纹的卡盘进行啮合，进行内撑；同时卡爪下端面地螺纹孔固定顶爪，顶爪跟随卡爪沿着导向轨道做直线运动，进行夹具的内撑胀紧；

第一电机轴和连接轴小头端固连，带动夹具体下半部分转动，进行拧紧；

内撑胀紧机构和旋转拧紧机构使用不同的动力源，同时完成内撑胀紧和旋转拧紧，并采用导电滑环，使旋转机构任意旋转角度地旋转。

进一步，进行夹具的内撑胀紧的方法包括：卡盘和电机轴连接，电机旋转带动卡盘旋转，卡爪通过背面的平面螺纹和卡盘进行配合，卡盘旋转运动带动卡爪沿着导向轨道径向运动，顶爪通过螺钉固定在卡爪下面，随卡爪一起运动，使用顶爪对螺套进行内撑并胀紧。

进一步，进行拧紧的方法包括：胀紧机构固定于该装置下半部，整个下半部分通过连接轴连接到第一电机，第一电机固定于旋转机构中，第一电机带动胀紧机构进行旋转并拧紧。

本发明中，拧紧功能和胀紧功能可以同步进行；旋转时不受旋转角度限制。

本发明的另一目的在于提供一种螺套自动装配装置设置有：

夹具体外壳；

所述夹具体外壳内部镶嵌有旋转机构，所述旋转机构下端安装有胀紧机构；所述夹具体外壳主要由一大轴承和两个外壳组成，夹具体外壳内部中间部位设有大轴承，所述大轴承外端镶嵌有连接轴，所述连接轴大头端穿过大轴承内圈。

进一步，所述夹具体内设有定位凸台，所述定位凸台上端为旋转机构，所述凸台下端为内撑胀紧机构；所述旋转机构通过导电滑环连接内撑胀紧机构。

进一步，所述夹具体定位凸台下端设有下端后盖，所述下端后盖设有圆柱形凸台，所述圆形凸台通过紧定螺钉与连接轴大头端固定连接，第一电机轴通过紧定螺钉与连接轴小头端固连。

进一步，所述旋转机构主要包括上端后盖、上端外壳、第一电机、第一小轴承、导电滑环；所述上端后盖通过螺钉连接上端外壳，上端外壳内部设有螺孔，连接轴小头端穿过第一小轴承内圈与第一电机轴固连，导电滑环采用过盈配合固定在上端外壳内部。

进一步，所述旋转机构中第一电机轴和连接轴小头端固连，所述连接轴小头端连接夹具体下半部分。

进一步，所述内撑胀紧机构主要包括下端后盖、下端外壳、第二电机、电机法兰、卡盘、卡爪、顶爪、第二小轴承、轴承支座，所述下端后盖和下端外壳通过螺钉固连，第二电机固定在电机法兰上，电机法兰侧面设有螺纹孔，下端外壳侧面开有槽口，用来调节电机高度并固定法兰。

进一步，所述卡盘上端设有空心轴，空心轴内侧和第二电机轴连接，空心轴外侧穿过第二小轴承内圈，做径向定位。

进一步，所述空心轴外圆加工有环形沟槽，所述环形沟槽内设有弹性挡圈；轴承支座下端面和卡盘上端面之间设有弹簧，弹性挡圈和弹簧的作用为限制卡盘轴向移动。

进一步，所述卡盘下端平面为平面螺纹，卡爪背面为平面螺纹，所述卡盘与卡爪配合连接，通过螺纹传动带动卡爪的移动，卡爪和顶爪通过螺钉固连，进而达到内撑胀紧的作用，轴承支座外圈有四个螺纹孔，通过螺钉和下端外壳固连。

进一步，所述内撑胀紧机构中，第二电机提供动力源，第二电机轴和卡盘上端连接，带动卡盘旋转，卡盘下端面和卡爪背面平面螺纹啮合，卡盘的旋转运动带动四个卡爪的径向移动。

进一步，所述卡爪两侧面加工有凹槽，下端外壳下端面加工有导向轨道，卡爪侧面凹槽卡在导向轨道上，固定卡爪运动路径，卡爪下端面加工有螺纹孔，用来固定顶爪，顶爪跟随卡爪沿着导向轨道做直线运动，进而实现夹具的内撑胀紧功能。

本发明的另一目的在于提供一种汽车工业铝合金发动机以及变速器内螺纹紧固件装置，所述汽车工业铝合金发动机以及变速器内螺纹紧固件装置搭载所述螺套自动装配装置。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

双电机驱动，内撑胀紧机构和旋转拧紧机构使用不同的动力源，可以同时完成内撑和旋转功能，采用导电滑环，使旋转机构可以不受旋转角度限制，实现无限旋转；通过使用控制程序对两个电机进行控制，电机有止转功能，可以对夹爪的胀紧力进行保持，进而实现同步运动。

使用平面螺纹实现胀紧机构的运动传递，内撑胀紧的精度更高，可以实现对不同尺寸的螺套进行内撑胀紧，互换性较强。

精度高：通过对控制程序进行编译，进而控制电机转速和转动圈数，电机带动卡盘一起旋转，卡盘和卡爪通过平面螺纹进行啮合，平面螺纹螺距已知，电机转一圈带动卡爪沿径向移动一定的距离。

互换性强：卡盘上的平面螺纹有多圈，电机转动n圈，卡爪就会沿着导向轨道移动n倍螺距的距离。

带有夹具体外壳，可以安装在任意工作台进行使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本发明实施例提供的螺套自动装配装置结构示意图。

图2是本发明实施例提供的螺套自动装配装置剖面图。

图3是本发明实施例提供的内撑胀紧机构局部剖面图。

图4是本发明实施例提供的内撑胀紧机构装配结构视图。

图5是本发明实施例提供的对螺套进行内撑胀紧示意图。

图6是本发明实施例提供的下端外壳导向轨道结构示意图。

图中：1、夹具体外壳；2、第一电机；3、上端外壳；4、连接轴小头端；5、第一小轴承；6、导电滑环；7、连接轴大头端；8、大轴承；9、电机法兰；10、第二小轴承；11、轴承支座；12、上端后盖；13、第一电机轴；14、下端后盖；15、第二电机；16、下端外壳；17、第二电机轴；18、卡盘；19、卡爪；20、顶爪；21、M3*16螺钉；22、M2*10螺钉；23、空心轴；24、弹性挡圈；25、弹簧；26、环形沟槽；27、平面螺纹；28、卡爪凹槽；29、导向轨道；30、槽口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种螺套自动装配装置，下面结合附图对本发明作详细的描述。

螺套为不锈钢材料，内径为8mm，高度为21mm。其内外均有螺纹，一端面开有一字槽。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的螺套自动装配装置辅助安装外壳主要由一大轴承和两个外壳组成，夹具体上下两部分间有一大轴承8，连接轴大头端7穿过大轴承8内圈，大轴承8固定在夹具体外壳1内部，大轴承8用来降低夹具体在外壳内转动时的摆动。夹具体外壳1用来包装整个夹具体。所述夹具体主要分为上下两部分：上部分为旋转机构，下部分为内撑胀紧机构。

上下两部分由连接轴穿过导电滑环6连接上下两部分，实现了内撑胀紧机构无限角度旋转。夹具体下端后盖12有一圆柱形凸台，其通过紧定螺钉与连接轴大头端7固连，第一电机轴13通过紧定螺钉与连接轴小头端4固连。所述旋转机构主要包括上端后盖12、上端外壳3、第一电机2、小轴承5、导电滑环6。

其中上端后盖12和上端外壳3通过螺钉固连，上端外壳3内部有固定电机用的螺孔，连接轴小头端4穿过第一小轴承5内圈和第一电机轴13固连，导电滑环6固定在上端外壳3内部，其采用过盈配合。所述旋转机构中，依靠第一电机2提供动力源，第一电机轴13和连接轴小头端4固连，带动夹具体下半部分转动，进而实现拧紧功能。所述内撑胀紧机构主要包括下端后盖14、下端外壳16、第二电机15、电机法兰9、卡盘18、卡爪19、顶爪20、第二小轴承10、轴承支座11。

如图3-图6所示，本发明实施例提供的下端后盖14和下端外壳16通过M3*16螺钉21固连，第二电机15固定在电机法兰9上，电机法兰9侧面有螺纹孔，下端外壳16侧面开有槽口30，用来调节电机高度并固定法兰。卡盘18上部分为一段空心轴23，空心轴23内侧和第二电机轴17连接，外侧穿过第二小轴承10内圈，做径向定位。所述空心轴23外圆加工有环形沟槽26，用来放置弹性挡圈24。轴承支座11下端面和卡盘18上端面之间放置弹簧25。弹性挡圈24和弹簧25的作用为限制卡盘18轴向移动。

卡盘18下端平面为平面螺纹27，卡爪19背面为平面螺纹27与卡盘18下端面配合，通过螺纹传动带动卡爪19的移动，卡爪19和顶爪20通过M2*10螺钉22固连，进而达到内撑胀紧的作用。

轴承支座11外圈有四个螺纹孔，通过M3*16螺钉21和下端外壳16固连。所述内撑胀紧机构中，第二电机15提供动力源，第二电机轴17和卡盘18上端连接，带动卡盘18旋转，卡盘18下端面和卡爪19背面的平面螺纹27啮合，卡盘18的旋转运动带动四个卡爪19的径向移动。

卡爪19两侧面加工有凹槽28，下端外壳16下端面加工有导向轨道29，卡爪19侧面凹槽卡在导向轨道29上，固定卡爪19运动路径。卡爪19下端面加工有螺纹孔，用来固定顶爪20，顶爪20跟随卡爪19沿着导向轨道29做直线运动，进而实现夹具的内撑胀紧功能。

本发明螺套自动装配装置的工作原理：工作时卡爪19、内撑平面内撑夹爪进行配合，夹爪通过背面的平面螺纹和带有平面螺纹的卡盘进行啮合，进行内撑。同时卡爪19下端面加工有螺纹孔，用来固定顶爪20，顶爪20跟随卡爪19沿着导向轨道29做直线运动，进而实现夹具的内撑胀紧功能。第一电机轴13和连接轴小头端4固连，带动夹具体下半部分转动，进而实现拧紧功能。

由于采用刚性卡爪19与橡胶板相结合对螺套进行内撑，可保证螺套内圈不受损伤。通过电机带动卡盘使卡爪运动，操作方便，电机有止转功能，可保证在拧紧过程中卡爪内撑力的保持。采用导电滑环，解决夹爪不能无限角度旋转的难题。可以实现螺套的自动夹取和安装功能，极大提高安装效率，节约人工成本。

具体地，工作步骤如下：首先卡爪处于闭合状态顶爪伸入螺套内孔中，此时，第二电机进行工作，带动顶爪径向移动对螺套进行内撑，顶爪和螺套内径贴合后，第二电机力保持。然后第一电机进行旋转，带动下半部分一起旋转，进而拧紧螺套。螺套完全旋入之后，第一电机停止运动，第二电机反向旋转，将顶爪恢复到闭合状态，等待下一步操作。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺套自动装配方法，其特征在于，所述螺套自动装配方法包括：卡爪、内撑平面内撑夹爪进行配合，夹爪通过背面的平面螺纹和带有平面螺纹的卡盘进行啮合，进行内撑；同时卡爪下端面的螺纹孔固定顶爪，顶爪跟随卡爪沿着导向轨道做直线运动，进行夹具的内撑胀紧；

第一电机轴和连接轴小头端固连，带动夹具体下半部分转动，进行拧紧；

内撑胀紧机构和旋转拧紧机构使用不同的动力源，同时完成内撑胀紧和旋转拧紧，并采用导电滑环，使旋转机构任意旋转角度地旋转。

2.如权利要求1所述的螺套自动装配方法，其特征在于，进行夹具的内撑胀紧的方法包括：卡盘和电机轴连接，电机旋转带动卡盘旋转，卡爪通过背面的平面螺纹和卡盘进行配合，卡盘旋转运动带动卡爪沿着导向轨道径向运动，顶爪通过螺钉固定在卡爪下面，随卡爪一起运动，使用顶爪对螺套进行内撑并胀紧。

3.如权利要求1所述的螺套自动装配方法，其特征在于，进行拧紧的方法包括：胀紧机构固定于该装置下半部，整个下半部分通过连接轴连接到第一电机，第一电机固定于旋转机构中，第一电机带动胀紧机构进行旋转并拧紧。

4.一种实施权利要求1～3任意一项所述螺套自动装配方法的螺套自动装配装置，其特征在于，所述螺套自动装配装置设置有：

夹具体外壳；

所述夹具体外壳内部镶嵌有旋转机构，所述旋转机构下端安装有胀紧机构；所述夹具体外壳主要由一大轴承和两个外壳组成，夹具体外壳内部中间部位设有大轴承；

所述大轴承外端镶嵌有连接轴，所述连接轴大头端穿过大轴承内圈。

5.如权利要求4所述螺套自动装配装置，其特征在于，所述夹具体内设有定位凸台，所述定位凸台上端为旋转机构，所述定位凸台下端为内撑胀紧机构；所述旋转机构通过导电滑环连接内撑胀紧机构。

所述定位凸台下端设有下端后盖，所述下端后盖设有圆柱形凸台，所述圆形凸台通过紧定螺钉与连接轴大头端固定连接，第一电机轴通过紧定螺钉与连接轴小头端固连；

所述旋转机构主要包括上端后盖、上端外壳、第一电机、第一小轴承、导电滑环；所述上端后盖通过螺钉连接上端外壳，上端外壳内部设有螺孔，连接轴小头端穿过第一小轴承内圈与第一电机轴固连，导电滑环采用过盈配合固定在上端外壳内部；

所述旋转机构中第一电机轴和连接轴小头端固连，所述连接轴小头端连接夹具体下半部分；内撑胀紧机构主要包括下端后盖、下端外壳、第二电机、电机法兰、卡盘、卡爪、顶爪、第二小轴承、轴承支座，所述下端后盖和下端外壳通过螺钉固连，第二电机固定在电机法兰上，电机法兰侧面设有螺纹孔，下端外壳侧面开有槽口，用来调节电机高度并固定法兰。

6.如权利要求4所述螺套自动装配装置，其特征在于，所述卡盘上端设有空心轴，空心轴内侧和第二电机轴连接，空心轴外侧穿过第二小轴承内圈，做径向定位。

7.如权利要求4所述螺套自动装配装置，其特征在于，所述空心轴外圆加工有环形沟槽，所述环形沟槽内设有弹性挡圈；轴承支座下端面和卡盘上端面之间设有弹簧。

8.如权利要求4所述螺套自动装配装置，其特征在于，所述卡盘下端平面为平面螺纹，卡爪背面为平面螺纹，所述卡盘与卡爪配合连接，卡爪和顶爪通过螺钉固连，轴承支座外圈有四个螺纹孔，通过螺钉和下端外壳固连。

9.如权利要求4所述螺套自动装配装置，其特征在于，所述内撑胀紧机构中，第二电机提供动力源，第二电机轴和卡盘上端连接，卡盘下端面和卡爪背面平面螺纹啮合；

所述卡爪两侧面加工有凹槽，下端外壳下端面加工有导向轨道，卡爪侧面凹槽卡在导向轨道上，卡爪下端面加工有螺纹孔。

10.一种汽车工业铝合金发动机以及变速器内螺纹紧固件装置，其特征在于，所述汽车工业铝合金发动机以及变速器内螺纹紧固件装置搭载权利要求4～9任意一项所述螺套自动装配装置。

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