CN114683031A - 一种异形螺母拧紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形螺母拧紧装置，包括底板；底板左端安装有电机；电机下部的输出端安装有第一齿轮；底板的右端安装有拧紧头组件；放置需要拧紧的异形螺母；拧紧头组件中的拧紧头外套的外壁，套有一个第二齿轮；第二齿轮与第一齿轮相互啮合；拧紧头组件的正上方安装有机械手；底板的左端，还垂直设置有立板；立板的顶部，固定连接有上板；上板的右端底部，垂直设置有多个光杠；每个光杠的下端，分别垂直贯穿一个滑台上预留的通孔后与一个紧固螺母相连接；每个光杠的外壁分别套有第一弹簧；机械手的顶部，与滑台的底部相连接。本发明能够方便、可靠地对中心轴上部外壁具有的中心轴外螺纹，完成异形螺母的拧紧动作，保证拧紧的质量。

Description

一种异形螺母拧紧装置

技术领域

本发明涉及制造装配技术领域，特别是涉及一种异形螺母拧紧装置。

背景技术

目前，在装配作业时，经常涉及到螺母的拧紧。对于特定的专用设备，螺母为异形螺母，异形螺母安装在中心轴上(中心轴上具有用于安装异形螺母的螺纹)，中心轴位于一个环形结构的中心位置，该环形结构位于一个垂直分布的、中空的外套筒的顶部。在对异形螺母进行拧紧时，需要首先固定中心轴，然后再拧紧异形螺母，随着异形螺母的拧紧，中心轴与异形螺母之间会有竖直方向上的相对运动(通过螺纹拧紧)。

此外，为了保证中心轴下端与外套筒的底板之间的密封，需要中心轴有一定量的向上运动。

另外，由于中心轴径向上气孔的装配位置的要求，要求中心轴不能有明显转动。

但是，目前普通采用手动安装的方式，来固定中心轴，并对异形螺母进行拧紧，费时费力，工作效率低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种异形螺母拧紧装置。

为此，本发明提供了一种异形螺母拧紧装置，其包括水平分布的底板；

其中，底板的左端，固定安装有电机；

电机下部的输出端，垂直向下贯穿底板上预留的通孔后，安装有第一齿轮；

其中，底板的右端，开孔安装有拧紧头组件；

拧紧头组件，用于将需要拧紧的异形螺母，拧紧安装到一个中心轴上部外壁的中心轴外螺纹上；

中心轴垂直贯穿设置于一个环形结构的中心位置；

拧紧头组件中的拧紧头外套的外壁，套有一个第二齿轮；

第二齿轮与第一齿轮相互啮合；

其中，拧紧头组件的正上方，安装有一个机械手；

其中，底板的左端，还垂直设置有立板；

立板的顶部，固定连接有上板；

上板的右端底部，垂直设置有多个光杠；

每个光杠的下端，分别垂直贯穿一个滑台上预留的通孔后，与一个异形螺母相连接；

每个光杠的外壁，分别套有一个螺旋型的第一弹簧；

其中，机械手的顶部，与滑台的底部相连接。

优选地，每个第一弹簧的下端和滑台的顶部之间，设置有一个滚珠滑块；

滚珠滑块位于光杠的外部。

优选地，多个光杠等间隔分布；

滑台的顶部，还垂直设置有一根限位体。

优选地，底板在电机的前方位置，还垂直安装有一个侧板；

侧板上，具有垂直分布的电机露出槽。

优选地，拧紧头组件，包括中空且垂直贯通的拧紧头外套；

其中，拧紧头外套的上部外壁，与一个轴承的内圈相连接；

轴承的外圈，固定安装在底板右端具有的轴承安装孔中；

其中，拧紧头外套的下端，插接有一个中空的拧紧头；

拧紧头内部，具有异形螺母容纳空腔；

该异形螺母容纳空腔的形状大小，与需要拧紧的异形螺母的形状大小相对应匹配。

优选地，拧紧头的外壁，套有一个下挡圈；

下挡圈顶面，与拧紧头外套底面固定连接。

优选地，拧紧头与下挡圈，通过销相连接。

优选地，拧紧头的顶部，沿着周向分布有两圈第二弹簧插入凹槽；

每圈第二弹簧插入凹槽，包括多个等间隔分布的第二弹簧插入凹槽；

每个第二弹簧插入凹槽中，分别插入有一个第二弹簧的下端；

每个第二弹簧的上端，分别套在一个支撑柱的外壁。

优选地，每个支撑柱的顶部，与一个主挡圈的底部相连接；

主挡圈的顶部，与拧紧头外套顶部内侧四周限位边缘的底面相接触。

优选地，轴承的顶面，贴合设置有环形的轴承挡圈；

轴承挡圈套接在拧紧头外套的外壁；

其中，拧紧头外套的下部外壁，套接有第二齿轮；

拧紧头外套外壁在第二齿轮上下两侧，分别套有第二轴套和第一轴套；

第一轴套底部设置有一个环形的弹簧挡圈；

弹簧挡圈嵌入在拧紧头外套下部外壁预留的环形凹槽中。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种异形螺母拧紧装置，其结构设计科学，能够方便、可靠地对中心轴上部外壁具有的中心轴外螺纹，完成异形螺母的拧紧动作，保证拧紧的质量，显著提高了异形螺母拧紧的工作效率，节约了时间，降低了工作人员的劳动强度，具有重大的实践意义。

附图说明

图1a为本发明提供的一种异形螺母拧紧装置的正面结构示意图；

图1b为本发明提供的一种异形螺母拧紧装置的右侧结构示意图；

图2为本发明提供的一种异形螺母拧紧装置中，拧紧头组件的剖面结构示意图；

图3为本发明提供的一种异形螺母拧紧装置中，拧紧头组件的仰视图(如图2中S方向的视图，该图进行了局部剖面)；

图4为本发明提供的一种异形螺母拧紧装置，所需要拧紧的一个异形螺母，在将要对位于环形结构中心位置的中心轴进行安装操作前的位置关系示意图；

图5为本发明提供的一种异形螺母拧紧装置，所需要拧紧的一个异形螺母，在完成对位于环形结构中心位置的中心轴进行安装操作时的位置关系示意图；

图中，1、第一齿轮，2、底板，3、立板，4、侧板，5、电机；

6、上板，7、第一弹簧，8、光杠，9、滚珠滑块，10、滑台；

11、机械手，12、第二齿轮，13、拧紧头组件；

14、弹簧挡圈，15、第一轴套，16、第二轴套，17、轴承，18、轴承挡圈，19、拧紧头外套，20、主挡圈；

21、支撑柱，22、第二弹簧，23、拧紧头，24、下挡圈，25、销。

26、限位体。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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申请的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。

对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1至图5，本发明提供了一种异形螺母拧紧装置，包括水平分布的底板2；

其中，底板2的左端，固定安装有电机5；

电机5下部的输出端(即输出轴)，垂直向下贯穿底板2上预留的通孔后，安装有第一齿轮1；

其中，底板2的右端，开孔安装有拧紧头组件13；

拧紧头组件13，用于将需要拧紧的异形螺母400，拧紧安装到一个中心轴300上部外壁的中心轴外螺纹301上(即异形螺母400的内螺纹与中心轴外螺纹301相螺纹连接)；

中心轴300垂直贯穿设置于一个环形结构100的中心位置；

需要说明的是，参见图4、图5所示，环形结构100，固定安装在垂直分布的、中空的外套筒200顶部；

环形结构100顶部中心位置，具有一个上密封垫600，该上密封垫600套于中心轴300的外壁，且位于环形结构100顶部预留的上密封垫容纳凹槽中；

中心轴300外壁，在上密封垫600的上方套有一个支撑环500，支撑环500的底面与上密封垫600的顶面相接触；

中心轴300的下部外壁套有一个下密封垫700，下密封垫700位于外套筒200的底板中(底板中具有预留的下密封垫容纳凹槽)。

其中，拧紧头组件13中的拧紧头外套19的外壁，套有一个第二齿轮12；

第二齿轮12与第一齿轮1相互啮合；

其中，拧紧头组件13的正上方，安装有一个机械手11；

其中，底板2的左端，还垂直设置有立板3；

立板3的顶部，固定连接有上板6；

上板6的右端底部，垂直设置有多个光杠8(不限于图1所示的三个)；

每个光杠8的下端，分别垂直贯穿一个滑台10上预留的通孔后，与一个紧固螺母相连接；

需要说明的是，滑台10上预留的通孔的尺寸，大于光杠8的直径，从而滑台10可以沿着光杠8上下移动。

每个光杠8的外壁，分别套有一个螺旋型的第一弹簧7；

其中，机械手11的顶部，与滑台10的底部相连接。

在本发明中，具体实现上，每个第一弹簧7的下端和滑台10的顶部之间，设置有一个滚珠滑块9(中空)；

滚珠滑块9位于光杠8的外部。

在本发明中，具体实现上，上板6的右端底部，垂直设置有三个光杠8。

在本发明中，具体实现上，多个光杠8等间隔分布。

在本发明中，具体实现上，滑台10的顶部，还垂直设置有一根限位体26。

在本发明中，具体实现上，底板2在电机5的前方位置，还垂直安装有一个侧板4；

侧板4上，具有垂直分布的电机露出槽40。

在本发明中，具体实现上，拧紧头组件13，包括中空且垂直贯通的拧紧头外套19；

其中，拧紧头外套19的上部外壁，与一个轴承17的内圈相连接；

轴承17的外圈，固定安装在底板2右端具有的轴承安装孔中；

其中，拧紧头外套19的下端，插接有一个中空的拧紧头23；

该拧紧头23，具体用于放置需要拧紧的异形螺母；

拧紧头23内部，具有异形螺母容纳空腔231；

该异形螺母容纳空腔231的形状大小，与需要拧紧的异形螺母的形状大小相对应匹配。

具体实现上，拧紧头23的外壁，套有一个下挡圈24；

下挡圈24顶面，与拧紧头外套19底面固定连接。

其中，拧紧头23与下挡圈24，通过销25相连接。

具体实现上，拧紧头23的顶部，沿着周向分布有两圈第二弹簧插入凹槽230；

每圈第二弹簧插入凹槽230，包括多个等间隔分布的第二弹簧插入凹槽230；

每个第二弹簧插入凹槽230中，分别插入有一个第二弹簧22的下端；

每个第二弹簧22的上端，分别套在一个支撑柱21的外壁；

具体实现上，位于第二弹簧22最内侧方向的拧紧头外套19的内腔，与拧紧头23的异形螺母容纳空腔231上下对称设置，并且该内腔的形状大小大于需要拧紧的异形螺母将要连接的中心轴的形状大小。

具体实现上，每个支撑柱21的顶部，与一个主挡圈20的底部相连接；

主挡圈20的顶部，与拧紧头外套19顶部内侧四周限位边缘的底面相接触。

具体实现上，轴承17的顶面，贴合设置有环形的轴承挡圈18；

轴承挡圈18套接在拧紧头外套19的外壁。

具体实现上，拧紧头外套19的下部外壁，套接有第二齿轮12；

拧紧头外套19外壁在第二齿轮12上下两侧，分别套有第二轴套16和第一轴套15；

第一轴套15底部设置有一个环形的弹簧挡圈14；

弹簧挡圈14嵌入在拧紧头外套19下部外壁预留的环形凹槽中。

在本发明中，具体实现上，机械手11为现有的气动机械手。气动机械手爪为常用的公知结构，为现有的结构，在本发明中的作用是为了实现对中心轴的夹持。

需要说明的是，对于本发明，电机5与拧紧头组件13，通过两个齿轮(即相互啮合的第一齿轮1和第二齿轮12)实现联动连接，电机5通过齿轮带动拧紧头组件13旋转；

对于本发明，滑台10通过光杠8连接在上板6上，在滚珠滑块9上方装有第一弹簧7，当滑台10受力时，可以沿着光杠8有一定的向上位移，在受力结束后，在第一弹簧7的作用下，可以实现复位，机械手11安装在滑台10底部。

对于本发明，拧紧头外套19通过轴承17与底板2相连接，可以与底板2有相对的转动；

第二弹簧22上端套在支撑柱21上，下端插在拧紧头23顶部的第二弹簧插入凹槽230中，从而使拧紧头23与拧紧头外套19之间是柔性连接，保证在拧紧异形螺母时的平稳性与顺滑性。

对于本发明，拧紧头23与下挡圈24通过销25连接，两者之间不会相对转动，并且由于容纳销25的孔槽是垂直分布的孔槽，从而拧紧头23可以在竖直方向上移动。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明一种实施例的操作过程。

首先，操作人员预先提前把需要拧紧的异形螺母(例如铜异形螺母)放置于拧紧头23的套筒内(即异形螺母容纳空腔231内)；

然后，外部机器人或者其他移动设备，带动本发明的拧紧工装穿过中心轴(即异形螺母将要连接的中心轴，从下往上穿过拧紧头外套19，向上露出中心轴的头部；其中，拧紧头外套19的内腔用于通过中心轴)，然后到达装配位置(即中心轴上用于安装异形螺母的螺纹位置)，这时候，可以由视觉定位确定准确的位置(视觉定位技术为现有成熟的技术，不是本发明的技术创新点，在此不再赘述)；

然后，机械手11收缩，夹紧中心轴；

然后，电机5通过所连接的第一齿轮和第二齿轮，带动拧紧头23旋转，从而把异形螺母拧到其上方的中心轴上，在拧紧过程中，中心轴会竖直向上运动，推动滑台10沿光杠8移动，同时第一弹簧7被压缩；

最后，在异形螺母在中心轴上装配完成后，机械手11的手爪张开，外部机器人或者其他移动设备，带动本发明拧紧工装离开装配位置。

需要说明的是，外部机器人现有的机器人设备，例如可以采用现有的ABB IRB660工业机器人，可以实现整体结构的移动。

基于以上技术方案可知，对于本发明提供的异形螺母拧紧装置，可以可靠地实现异形螺母的拧紧动作；

对于本发明，通过中心轴固定装置(主要是机械手11)，在异形螺母紧固过程中可以固定中心轴，保证拧紧过程中心轴不会随着异形螺母转动；

对于本发明，通过导向及位移结构，实现拧紧过程中中心轴与异形螺母之间在竖直方向上的相对运动；

对于本发明，可以通过合理选择电机、滑台、机械手和齿轮，电机通过齿轮带动拧紧头转动，实现异形螺母的拧紧；机械手实现中心轴固定，以及通过滑台及弹簧结构，实现中心轴与异形螺母之间竖直方向上的相对运动。

需要说明的是，对于本发明，还可以进一步进行软件开发，编写程序并且合理的连接PLC线路图，使PLC控制器对电机等部件进行逻辑控制，实现整个装置的自动化。

与现有技术相比较，本发明提供的异形螺母拧紧装置，具有如下有益效果：

1、能够对异形螺母拧紧到位；

2、能够控制拧紧力矩达到指定要求；

3、在拧紧过程中，中心轴无明显转动。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种异形螺母拧紧装置，其结构设计科学，能够方便、可靠地对中心轴上部外壁具有的中心轴外螺纹，完成异形螺母的拧紧动作，保证拧紧的质量，显著提高了异形螺母拧紧的工作效率，节约了时间，降低了工作人员的劳动强度，具有重大的实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种异形螺母拧紧装置，其特征在于，包括水平分布的底板(2)；

其中，底板(2)的左端，固定安装有电机(5)；

电机(5)下部的输出端，垂直向下贯穿底板(2)上预留的通孔后，安装有第一齿轮(1)；

其中，底板(2)的右端，开孔安装有拧紧头组件(13)；

拧紧头组件(13)，用于将需要拧紧的异形螺母(400)，拧紧安装到一个中心轴(300)上部外壁的中心轴外螺纹(301)上；

中心轴300垂直贯穿设置于一个环形结构(100)的中心位置；

拧紧头组件(13)中的拧紧头外套(19)的外壁，套有一个第二齿轮(12)；

第二齿轮(12)与第一齿轮(1)相互啮合；

其中，拧紧头组件(13)的正上方，安装有一个机械手(11)；

其中，底板(2)的左端，还垂直设置有立板(3)；

立板(3)的顶部，固定连接有上板(6)；

上板(6)的右端底部，垂直设置有多个光杠(8)；

每个光杠(8)的下端，分别垂直贯穿一个滑台(10)上预留的通孔后，与一个紧固螺母相连接；

每个光杠(8)的外壁，分别套有一个螺旋型的第一弹簧(7)；

其中，机械手(11)的顶部，与滑台(10)的底部相连接。

2.如权利要求1所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，每个第一弹簧(7)的下端和滑台(10)的顶部之间，设置有一个滚珠滑块(9)；

滚珠滑块(9)位于光杠(8)的外部。

3.如权利要求1所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，多个光杠(8)等间隔分布；

滑台(10)的顶部，还垂直设置有一根限位体(26)。

4.如权利要求1所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，底板(2)在电机(5)的前方位置，还垂直安装有一个侧板(4)；

侧板(4)上，具有垂直分布的电机露出槽(40)。

5.如权利要求1所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，拧紧头组件(13)，包括中空且垂直贯通的拧紧头外套(19)；

其中，拧紧头外套(19)的上部外壁，与一个轴承(17)的内圈相连接；

轴承(17)的外圈，固定安装在底板(2)右端具有的轴承安装孔中；

其中，拧紧头外套(19)的下端，插接有一个中空的拧紧头(23)；

拧紧头(23)内部，具有异形螺母容纳空腔(231)；

该异形螺母容纳空腔(231)的形状大小，与需要拧紧的异形螺母的形状大小相对应匹配。

6.如权利要求5所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，拧紧头(23)的外壁，套有一个下挡圈(24)；

下挡圈(24)顶面，与拧紧头外套(19)底面固定连接。

7.如权利要求6所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，拧紧头(23)与下挡圈(24)，通过销(25)相连接。

8.如权利要求5所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，拧紧头(23)的顶部，沿着周向分布有两圈第二弹簧插入凹槽(230)；

每圈第二弹簧插入凹槽(230)，包括多个等间隔分布的第二弹簧插入凹槽(230)；

每个第二弹簧插入凹槽(230)中，分别插入有一个第二弹簧(22)的下端；

每个第二弹簧(22)的上端，分别套在一个支撑柱(21)的外壁。

9.如权利要求8所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，每个支撑柱(21)的顶部，与一个主挡圈(20)的底部相连接；

主挡圈(20)的顶部，与拧紧头外套(19)顶部内侧四周限位边缘的底面相接触。

10.如权利要求5所述的异形螺母拧紧装置，其特征在于，轴承(17)的顶面，贴合设置有环形的轴承挡圈(18)；

轴承挡圈(18)套接在拧紧头外套(19)的外壁；

其中，拧紧头外套(19)的下部外壁，套接有第二齿轮(12)；

拧紧头外套(19)外壁在第二齿轮(12)上下两侧，分别套有第二轴套(16)和第一轴套(15)；

第一轴套(15)底部设置有一个环形的弹簧挡圈(14)；

弹簧挡圈(14)嵌入在拧紧头外套(19)下部外壁预留的环形凹槽中。

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