CN116137830A - 用于钢丝螺套的安装工具的自动安装机和安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动安装机，其可与用于钢丝螺套的安装工具连接，以将钢丝螺套安装在螺纹孔中，所述自动安装机包括以下特征：旋转驱动单元，提供可在第一旋转方向和第二旋转方向之间切换的旋转运动；可轴向移动的中空圆柱形的主轴，与所述旋转驱动单元旋转联接，使得在从所述驱动单元向主轴传递旋转运动的过程中，所述主轴可独立于旋转运动在纵向上移动；第一气压缸，包括可轴向移动的活塞，所述活塞的作用方向平行于主轴的纵向方向，并且以可移动地方式与主轴联接，使得所述主轴可在致动器的作用下轴向移动；可轴向移动的心轴，设置在所述中空圆柱形的主轴中并且基本上不旋转地被驱动；以及夹头，可将用于钢丝螺套的安装工具连接至主轴。

Description

用于钢丝螺套的安装工具的自动安装机和安装方法

技术领域

本发明涉及一种自动安装机，其可被连接至用于部件的螺纹孔中的钢丝螺套的安装工具，以自动地将钢丝螺套安装至该螺纹孔中。此外，本发明涉及一种与这种安装工具相结合的自动安装机。此外，本发明涉及一种用于通过自动安装机在部件的螺纹孔中安装钢丝螺套的安装方法。

背景技术

现有技术中已知各种不同的钢丝螺套，用于安装至部件具有接收螺纹的孔中。这些钢丝螺套例如描述于US-A-2,363,789、EP-A-0 140 812以及EP-A-0 157 715中。通常情况下，钢丝螺套的圆柱螺旋的外径必须选择略大于部件的接收螺纹的内径。以这样的方式，确保了钢丝螺套在安装至接收螺纹中之后通过其弹性恢复实现钢丝螺套的紧固配合。

EP-B1-0 983 445描述了钢丝螺套的各种不同实施方式。这包括，例如，钢丝螺套是由具有多个螺旋绕圈的圆柱螺旋构成。圆柱螺旋的第一圈延伸至沿径向笔直地伸入至圆柱螺旋中的安装销。在适当的安装工具的帮助下，夹住安装销并由此将钢丝螺套安装在部件的接收螺纹中或螺合于其中。安装完成后，在预定断点的帮助下，通过在第一圈中将安装销断开从而将其移除。以这样的方式，获得了具有可被连续拧紧钢丝螺套的接收螺纹。

如EP 1 428 627 A2和DE 600 08 330T2所述，这种具有待断开的安装销的钢丝螺套借助于自动安装机和相应的安装工具进行安装。尽管上述两种自动安装机在结构上存在差异，但其基本结构都使用旋转驱动装置，即电动机，将安装轴与钢丝螺套一起进给至螺纹孔并拧入其中。所使用电动机的旋转例如通过齿轮装置传递。如DE 600 08 330T2中所述，该齿轮驱使中空圆柱形结构的轴旋转。轴和带有内螺纹的轴套之间的螺纹连接将电动机的旋转转换为轴在螺纹孔中的直线安装运动。冲头设置在中空圆柱形结构的轴中，该轴由气缸驱动。一旦安装完成，气缸与冲头的组合仅用于断开钢丝螺套上的安装销。销断开之后，根据钢丝螺套的旋转安装，将轴从安装有钢丝螺套的螺纹孔中旋转地退出。

WO 2012/062604描述了一种钢丝螺套，其具有径向突伸至螺旋中呈弧形的带动销。与上述钢丝螺套相反，弧形结构的带动销在完成安装之后被弯回到部件开口的内螺纹中。该可回弯销在安装后保持在部件开口的内螺纹中，例如，这避免了安装过程中的干扰和浪费。

上面已经提到的WO 2012/062604 A1描述了用于安装具有可回弯销的钢丝螺套的相应工具。WO 2018/114122描述了这种工具的另一实施方式。这些安装工具的特征在于，首先将钢丝螺套旋套或螺合至中空圆柱形结构的安装轴上。从安装方向来看，安装刀片的轴向端面设置于前侧，确保安装工具通过适当的供给肩部和突出部能够夹住并扭转可回弯销。致动器设置在中空圆柱形的安装轴内，其具体地通过线性移动将安装刀片移出。该安装刀片形成伸出安装轴的挤压面，用于将安装销压回至部件开口的接收螺纹中。在完成驱动销的弯回之后，致动器和挤压刀片回到安装轴中，以便之后能够将安装轴旋出钢丝螺套。

WO 2019/141497描述了用于安装具有可回弯销的钢丝螺套的进一步改进的工具。安装工具由旋转驱动单元，在此为由电动机驱动。电动机通过扭矩联轴器将其旋转和扭矩传递给安装轴。由于其结构，当达到特定扭矩阈值时，扭矩联接器使得设置在中空圆柱形的安装轴内的致动器线性移动。致动器在安装轴内的这种纯机械触发的线性移动会导致安装刀片被移出而将销弯回或者安装刀片退回至安装轴中。

与现有技术相比，本发明解决了以下问题，即提供一种用于钢丝螺套的安装工具和与之相结合的自动安装机，以优化地和更有效的方式执行已知的安装流程。

发明内容

上述目的通过根据独立权利要求1的自动安装机以及根据独立权利要求7的通过该自动安装机进行的钢丝螺套的安装方法来实现。本发明的有利实施方式和进一步改进源自以下描述、附图以及所附权利要求。

本发明的自动安装机可与用于钢丝螺套的安装工具连接，以将钢丝螺套安装在螺纹孔中。为此，本发明自动安装机包括以下特征：旋转驱动单元，提供可在第一旋转方向和第二旋转方向之间切换的旋转运动；可轴向移动的中空圆柱形的主轴，与旋转驱动单元旋转联接，使得在从驱动单元向主轴传递旋转运动的过程中，主轴可独立于旋转运动在纵向上移动；第一致动器，特别地是具有可轴向移动的活塞的气缸，其作用方向平行于主轴的纵向方向，并且以可移动地方式与主轴联接，使得主轴可在致动器的作用下轴向移动；可轴向移动的轴，设置在中空圆柱形的主轴中并且基本上不旋转地被驱动或致动；以及工具夹头，可将用于钢丝螺套的安装工具连接至主轴。

借助于本发明，提供了在部件的螺纹孔中自动安装钢丝螺套的结构要求。因此，与已知的用于将钢丝螺套安装在螺纹孔中的手动工具相比，这种自动安装机代表了进一步的自动化程度。根据本发明的优选自动安装机被配置为使得其可以连接到不同结构和/或功能的安装工具。因此，根据本发明的自动安装机为操作所使用的钢丝螺套的相应类型的安装工具提供了基础。已知的安装工具适用于具有或不具有安装销的钢丝螺套，或者适用于具有呈径向向内突伸的弧形安装销。

根据本发明，自动安装机优选地借助于旋转驱动单元，优选地为电动机或伺服电机，来提供主轴的旋转运动。主轴的这种旋转运动被传递到安装工具的安装轴，以将钢丝螺套旋转套至安装轴上，进而将其拧入螺纹孔中，然后将安装轴从已安装的钢丝螺套中拧出。

为了简化主轴以及因此带有钢丝螺套的安装轴到部件的螺纹孔的进给，使用第一致动器，优选地是具有可轴向移动的活塞的第一气缸。优选电磁、压电、液压和气动致动器作为第一致动器。第一致动器的功能通过气缸的示例进行解释。气缸的作用平行于主轴的轴向延伸方向，从而平行于安装轴的轴向延伸方向。此外，气缸集成在自动安装机中，通过其可轴向移动的活塞，主轴可平行于气缸的作用方向移位或移动。由此，通过旋转驱动单元的旋转来实现钢丝螺套的安装流程，第一气缸负责沿螺纹孔的方向进给主轴以及将其从螺纹孔退出。与现有系统相比，这减少了调整工作量。现有系统中，向螺纹孔的进给例如通过主轴和相应的螺母的螺合连接来实现。在这种情况下，旋转驱动单元不仅负责安装钢丝螺套，而且还需要旋转相应的螺母以实现轴向移动，即用于主轴向部件的螺纹孔的进给和退出。由于旋转驱动单元只能将扭矩传递给主轴，从而确保了进给装置和旋转装置的功能分离。扭矩优选地通过扭矩球衬套或凹槽轴引导件来传递，主轴通过形状配合连接以可轴向移动的方式保持在其内部。

主轴远离旋转驱动单元的端部设置有工具夹头，可将用于钢丝螺套的安装工具连接至主轴。优选地，这样的工具夹头具有不同的结构，例如为弹簧夹头或球锁。除了扭矩之外，这些已知的机械联接结构还旨在将主轴结构的轴向运动传递到安装工具。

基于主轴的中空圆柱形结构，其内部设置驱动轴。该驱动轴可在主轴的纵向方向上以特定方式移动，以实现已知安装工具的不同功能。驱动轴的这种轴向移动优选地被传递到同样构造为中空圆柱形的安装轴，安装轴至少包括一内部致动器或另一内部可移动元件。随着在主轴内被驱动自由转动的驱动轴的轴向移动，优选地，安装工具的安装刀片或用于断开钢丝螺套的销的轴或类似物分别被致动或移动。在这种情况下，优选的是，驱动轴在主轴内进行的轴向移动不是由旋转驱动单元引起的。这同样适用于优选的第一气缸，即第一致动器，其配置为其优选地仅以进给或退回的方式沿其纵向方向移动主轴。

关于上述工具夹头，安装轴优选地作为安装工具可收容在作为工具夹头的六角套筒中。由此实现了抗扭矩连接。安装轴内部的调节轴通过中心球锁连接到驱动轴。

根据自动安装机的一优选实施方式，可旋转的主轴和第一致动器，优选地为第一气缸的活塞，通过旋转解耦连接单元彼此连接，使得主轴可以在被旋转驱动单元驱动旋转的同时被第一气缸或通常是第一致动器驱动而线性移动。

优选的旋转解耦连接单元保证旋转驱动单元能够传递其扭矩到主轴，第一气缸能够传递其线性移动到主轴，并且传递都是彼此独立地。这些运动是可控制的且可以彼此独立地实现，因此即使是同时使用两个运动也可以减少循环时间，例如在部件开口中安装钢丝螺套时。

根据本发明的一优选实施方式，旋转解耦连接单元包括位于主轴和第一致动器之间的第二致动器，特别地是集成的致动器，通过该致动器驱动轴可在主轴内线性移动。

这意味着，虽然根据本发明，旋转驱动单元的扭矩和第一致动器，特别地是第一气缸的线性移动优选地传递到主轴，但是设置在旋转解耦连接单元中的第二致动器提供主轴中的驱动轴与其他功能和运动解耦的控制。其原因在于，由旋转解耦连接单元内的第二致动器引起的线性移动是可控制的并且可独立于旋转驱动单元的旋转运动和第一气缸的线性移动而执行。因此，不仅是驱动单元的旋转运动和第一气缸的线性移动能够以有效的方式相互组合和/或叠加。相反，还优选的是，驱动轴的线性移动也可以被控制并且可以在中空圆柱形的主轴内进行，至少部分地平行于驱动单元的旋转运动和/或第一气缸的线性移动。

根据本发明的不同优选实施例，第二致动器是电磁致动器或压电致动器或气动致动器。

根据本发明，优选的是，旋转解耦连接单元在第一气缸的活塞和可旋转使用的主轴之间的旋转解耦连接之外，还提供安装空间，该安装空间可用于安装不同的功能部件。然而，这些功能部件的关键在于，它们能够通过所产生的运动改变驱动轴在主轴内的轴向位置。

根据一优选实施方式，电磁致动器或压电致动器集成在连接单元的安装空间中。它们可以通过已知的方式被电控制，并基于传递的电信号改变长度。这种长度变化直接或间接地传递到主轴内的驱动轴，从而驱动轴由于致动器的运动而改变其在主轴的内通道中的轴向位置。因此，优选地是电信号引起压电致动器或电磁致动器的运动，使得驱动轴沿安装方向向外移动。该运动优选地被传递到安装工具以便断开钢丝螺套的安装销或者移出安装工具中的安装刀片以便将钢丝螺套的可回弯销弯回。以同样的方式，电信号引起致动器的缩短或驱动轴的轴向运动，并相应地引起安装工具中优选轴的轴向移动，从而使轴退回安装轴中。

根据本发明的另一优选实施方式，旋转解耦连接单元的安装空间中的存在被实现为气缸，优选为第二气缸，其可移动地设置有用于作为第二致动器的活塞。这提供了一种可能性，即具有其自身阀技术的现有的第一气缸的空气供应也可用于操作设置在旋转解耦连接单元中的第二气缸。此外，第二气缸的优点是不需要供电线连接到旋转解耦连接单元。第二气缸借助于合适的气动接口被供应，使得在钢丝螺套沿安装方向或与安装方向相反的方向的轴向运动是特别可控的。

根据本发明的另一优选实施方式，旋转解耦连接单元内的气动致动器是双作用气缸或具有弹性复位的单作用气缸。

根据本发明的第一优选实施方式，借助于具有弹性复位的单作用气缸，可以实现在与第一气缸并联的回路中使用第二气缸作为主轴内的驱动轴的致动器。这意味着，借助于可切换的空气压力，气缸只能在一个方向上移动。在这种情况下，由于施加的控制压力而在安装方向上运动，单作用气缸的实施方式是有用的。该运动可以优选地根据所施加的空气压力的量的力来执行。一种潜在的用途(参见上文)是在操作轴的帮助下以这种方式断开钢丝螺套的销。另一种可能性是移出安装工具的安装刀片。一旦驱动轴返回其初始位置，施加在第二气缸(在这种情况下实施为单作用气缸)上的致动压力就被关闭。由于在与致动的压缩空气的相反方向上第二气缸的活塞优选地以预紧的方式设置，当空气压力关闭时，预紧的致动弹簧使得活塞产生向其初始位置的移动，也就是在安装方向的反方向上的移动。致动器的这种结构优选地导致驱动轴和与之连接的安装工具的部件的有效偏移。同时，还保证了致动器在预紧的致动弹簧的帮助下被引导回到其初始位置，而无需进行太多的切换和控制。

根据本发明的另一优选实施方式，第二气缸配置为双作用气缸，与第一气缸并联布置。双作用气缸在这种情况下意味着，第一致动气压用于沿安装方向调节致动器，而第二致动气压将第二气缸的致动器或活塞退回其初始位置。与上述单作用气缸的弹性复位相比，需要控制气动压力，其一方面控制沿安装方向的运动，另一方面引起在与安装方向相反的方向上的运动。

当优选地使用第二气缸作为旋转解耦连接单元中的致动器时，需要分别在主轴和连接单元或其收容空间之间形成气动密封连接。在这种情况下，由于控制第二气缸所需的空气被引导通过连接部件，旋转解耦连接单元被构造成类似于气动旋转传动装置。此外，在第一气缸的活塞和旋转的主轴之间产生解耦，以实现主轴的旋转运动。

根据本发明的另一优选实施方式，用于与用于钢丝螺套的安装工具连接的工具夹头为用于安装工具的安装轴的球锁或者弹簧夹头。

球锁以及弹簧夹头是已知的机械结构。一方面，它们与安装工具的安装轴建立可拆卸的连接。另一方面，球锁和弹簧夹头可通过适当的形状配合的结合，使得主轴的旋转也可传递到安装工具的安装轴上。在这种情况下，还优选的是，除了安装轴，调节轴(例如在安装轴中被引导并且具有球锁以及弹簧夹头)连接至自动安装机。

根据另一优选实施方式，自动安装机包括如WO 2018/114122 A1所述的安装工具。在WO 2018/114122A1中，描述了一种用于具有可回弯销的钢丝螺套的安装工具。可线性移动的致动器设置在轴主体中，通过该致动器，驱动刀片和/或挤压刀片可以移出并退回轴主体。通过引用WO 2018/114122 A1，该安装工具整体包括在本申请中。

此外，本发明还公开了一种用于通过自动安装机，特别是根据上述实施方式之一的自动安装机在部件的螺纹孔中安装钢丝螺套的安装方法，包括以下步骤：将钢丝螺套旋套在安装工具的安装轴上，安装轴与主轴连接，其中旋转驱动单元驱动主轴旋转；通过第一致动器，优选地为第一气缸，将带有已旋套的钢丝螺套的安装轴进给至螺纹孔，第一致动器驱使主轴纵向移动；沿第一旋转方向旋转所述主轴，以将钢丝螺套拧入螺纹孔；通过第二致动器移出设置在主轴中的驱动轴，第二致动器设置在位于所述主轴和第一气缸之间的旋转解耦连接单元中，以便处理钢丝螺套的销；沿第二旋转方向旋转所述主轴，以便将安装轴旋出螺纹孔。

本发明用于钢丝螺套的安装方法基于不同安装运动的有效结合。这些安装运动在同一时间可以部分地实现，优选的通过三个驱动单元将钢丝螺套安装在部件的螺纹孔中。第一致动器，优选地为第一气缸，实现了将主轴有效地进给至部件的螺纹孔中；旋转驱动单元仅负责旋转并将钢丝螺套旋入螺纹孔中。这种分离的优点在于，驱动单元的旋转运动不必实现主轴到螺纹孔的直线进给运动，在主轴和驱动单元的旋转部件之间具有适配的螺纹连接。此外，优选地，旋转解耦连接单元的致动器保证在主轴中的旋转运动和主轴中的驱动轴的后续致动步骤之间的平滑过渡。因为借助于在安装方向上有效地移出驱动轴，例如，安装刀片可以在时间上更有效地定位，或者安装销可以在旋转后直接被断开。这意味着，相结合的两个独立作用的致动器，优选地为气缸，也与自动安装机的不同部件协作，保证了安装方法的有效操作。这种有效性另外由独立于第一致动器操作的第二致动器可以通过安装工具采取进一步的安装步骤这一事实来支持。

根据本发明的安装方法的优选实施方式，旋转解耦连接单元包括具有弹性复位的单作用气缸或作为第二致动器的双作用气缸，并且所述安装方法优选地还包括步骤：向单作用气缸或双作用气缸施加气压，使得主轴中的驱动轴从初始位置移出；以及，关闭单作用气缸的气压，驱动轴弹性复位到初始位置；或者关闭双作用气缸的第一腔室的气压并增加双作用气缸的第二腔室的气压，由此将驱动轴退回初始位置。

作为使用单作用或双作用气缸形式的气动第二致动器的另一方案，旋转解耦连接单元包括作为所述第二致动器的电磁致动器。在这种情况下，安装方法优选地包括步骤：向电磁致动器发送电信号，使得第二致动器被致动并且使得主轴中的驱动轴从初始位置移出；以及，关闭第二致动器的电信号，这导致电磁致动器退回并带动驱动轴回到初始位置，或者，这导致电磁致动器和驱动轴弹性复位。

附图说明

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行更详细地描述，其中：

图1是自动安装机的一优选实施例，其设置于机架中并且自动控制，用于在部件的螺纹孔中安装钢丝螺套；

图2是根据图1的自动安装机的放大图，其可以与用于钢丝螺套的安装工具的不同配置(它们作为替代配置并排示出)相配合；

图3是根据图1的自动安装机的放大图；

图4是图3所示截面的放大图，示出了第一气缸与旋转解耦连接部件的组合；

图5是旋转解耦连接单元的一优选实施例，其中双作用气缸作为致动器；

图6是旋转解耦连接单元的一优选实施例，其中单作用气缸作为致动器；

图7是旋转解耦连接单元的一优选实施例，其具有电磁式或压电式致动器；

图8是优选主轴的放大图，其在带有工具夹头的球衬套中被引导；

图9是安装工具的一优选实施例的示意图；

图10是优选工具夹头和安装工具的截面图，用于说明自动安装机和安装工具之间的连接；

图11是本发明的安装方法的一优选实施例的流程图，用于在具有自动安装机的部件的螺纹孔中安装钢丝螺套。

具体实施方式

图1示出了自动安装机1的一优选实施例。它集成在输送装置Z中，通过该输送装置Z自动安装机1可在所有三个空间方向上移动。

图1所示自动安装机1的示意性截面图如图2所示，包括多个替代结构。自动安装机1通常实现安装工具W的精准进给、定位以及驱动，该安装工具W将钢丝螺套安装在部件的孔中。优选地，这是构造为通孔或盲孔的螺纹孔。

待安装的钢丝螺套(未示出)根据不同的已知设计来构造。安装工具W根据钢丝螺套的结构来确定，其通过工具夹头90与自动安装机1可拆卸地连接。工具夹头90优选地构造为弹簧夹头或球锁。此外，工具夹头90在自动安装机1的主轴10和安装工具W，W’，W”的安装轴E，E’，E”之间建立抗扭矩连接。主轴10的旋转通过抗扭矩连接被传递到安装轴E，E’，E”。

同时，工具夹头90实现了设置在主轴10内的驱动轴12与安装轴E，E’，E”中的调节轴D，D’，D”的连接。调节轴D，D’，D”，优选地通过球锁，与驱动轴12连接。这为调节轴D，D’，D”与驱动轴12一起顺沿钢丝螺套的安装方向R_I及其反方向的线性移动提供了结构基础。

在自动安装机1中，主轴10的旋转运动以及驱动轴12的线性移动传递到相连接的安装工具W，W’，W”；自动安装机1可与不同结构的安装工具W，W’，W”连接。根据一优选实施例(见图2a)，自动安装机1与WO 2018/114122 A1中所描述的安装工具W连接。调节轴D设置于安装轴E内。通过调节轴D的线性移动，安装刀片I可以移出安装轴并且可以退回安装轴E中。所述安装工具W的结构通过引用WO 2018/114122 A1全部包括在本申请中。

图2b示出了自动安装机1和安装工具W’的另一优选结构。WO 2019/141497结合驱动单元描述了图示的安装工具W’。所公开的安装轴E’，具有调节轴D’但没有驱动单元，可以与自动安装机1相结合。因此，不带驱动单元的的安装工具W’通过引用WO 2019/141497包括在本申请中。

所述安装工具W和W’优选地适合于安装EP 2 637 825 B1中具有可回弯销的钢丝螺套。

图2c示出了EP 1 084 800 B1中的安装工具W”，包括安装轴E”和调节轴D”。当安装轴E”在主轴10的作用下旋转时，调节轴D”可以在驱动轴12的帮助下沿安装方向R_I及其反方向线性移动。在安装具有径向内突的安装销Z的钢丝螺套G的过程中，驱动轴12的运动以及由此调节轴D”的运动用来破坏该安装销Z。安装工具W”的结构通过引用EP 1 084800B1全部包括在本申请中。

图3示出了图1和图2所示的自动安装机1的截面的放大图。电机形式的驱动单元M，优选为电动机，例如三相同步电动机，驱使主轴10旋转。为了支持自动安装机1的运行，根据一实施方式，优选的三相同步电动机M的位置地被监控。这意味着三相同步电动机的相应位置被检测并被传输到控制单元。

电动机M沿第一旋转方向和相反的第二旋转方向的旋转通过齿轮14，优选地减速齿轮，被传递至主轴10。

为了检测电动机M所产生的扭矩，扭矩传感器16设置于优选的减速齿轮的前方。优选地，所检测的扭矩也被传输至控制单元S并在那里被监控。

为了抑制电动机M所产生的扭矩，优选地，扭矩传感器16由两个爪形联轴器18包围。他们避免了由于电动机M所产生的扭矩峰值在齿轮14中引起过大的应力。

为了将电动机M的旋转运动和扭矩传递到主轴10，优选的减速齿轮14通过球衬套20与主轴10连接。公知结构的球衬套20与主轴10以形状配合连接。由此，主轴10可在球衬套20内沿安装方向R_I或主轴10的纵向方向线性移动。优选的减速齿轮14和球衬套20之间进一步的形状配合连接确保了电动机M的旋转运动和扭矩可以传递到主轴10。基于所述结构，当旋转该主轴10时，也可以实现主轴10在球衬套20内沿安装方向R_I和其反方向的线性移动。

为了沿安装方向R_I和其反方向线性地移动主轴10，设置了第一致动器，这里优选为第一气缸30。第一气缸30包括活塞32。优选地，第一气缸30的活塞32具体地为双作用缸，可在平行于安装方向R_I的两个方向上移动。还优选的是，第一气缸30为单作用气缸，具有与安装方向R_I相反的复位弹簧(未示出)。

由于第一气缸30作为线性致动器，因此根据进一步的优选实施方式，它可以被实现为电磁致动器或电致动器或压电致动器。

第一气缸30的活塞32的线性位移使主轴10沿安装方向R_I或其反方向移动。这样，第一气缸30通过不旋转的直线运动优选地将心轴10以及相应的安装工具W，W’，W”运送至部件的螺纹孔中。设置于主轴10内的驱动轴12也随着主轴10一起被运送。

只有当设置在安装轴E，E’，E”上的钢丝螺套开始旋入螺纹开口时，电动机M才通过减速齿轮14使主轴10和安装轴E，E’，E”旋转。优选地，将钢丝螺套旋入或拧入螺纹孔中仅通过主轴10的旋转实现。在这种情况下，部件的螺纹孔的内螺纹通过主轴10的旋转将带有安装轴E，E’，E”的钢丝螺套拉入螺纹孔中。此时，第一气缸30优选地是无压力的。还优选的是，通过第一气缸30或第一致动器沿安装方向R_I的动力辅助移动来支持将钢丝螺套旋入螺纹孔中。

优选地，气缸30可通过减压器调节最大力。还优选的是，第一气缸30包括位置传感器。它感测活塞32的绝对位移，该绝对位移可根据主轴10的位移和部件开口中的钢丝螺套Z的安装深度进行校准。此外，当将钢丝螺套拧入螺纹孔时，主轴10优选地沿安装方向R_I移动第一气缸的活塞32，由此可以借助于位置传感器确定钢丝螺套安装至螺纹孔中的深度。

主轴10，其设置为可通过第一气缸30的活塞32并与活塞32一起线性移动，通过旋转解耦连接单元40连接至活塞32或者通常连接至第一气缸30。旋转解耦连接单元40与活塞32连接。活塞32的线性移动被传递到连接单元40，然后通过该连接被传递到主轴10。

连接单元40优选地设置有内部收容空间42。当活塞32固定到连接单元40的第一轴向端时，主轴10和与第一轴向端相对的第二轴向端连接。优选地，连接单元40以不可旋转的方式设置。为此，它在连杆机构44中被引导。该连杆机构44包括至少一个引导槽，该引导槽平行于安装方向RI延伸并保持连接单元40不旋转。

优选地，主轴10还与旋转缸46连接。旋转缸46可自由转动地设置在收容空间42中，并将连接单元40与主轴10连接。优选地，为了支撑连接单元40中的旋转缸46的旋转，设置了带槽滚珠轴承48。

主轴10内的驱动轴12与连接单元40的收容空间42中的致动器50，50’，50”连接。如图5至图7示出了具有不同优选致动器50，50’，50”的连接单元40的放大图。

如下的进一步描述，安装工具W，W’，W”包括至少一个可旋转的安装轴E。可线性移动或位移的调节轴D设置在安装轴E的内部。调节轴D根据安装工具W，W’，W”的结构使用，用于移出或移入安装刀片I或者用于断开钢丝螺套G的销Z。调节轴D的线性致动由驱动轴12产生。安装轴E的旋转由主轴10产生。

为了能够分别控制和移动主轴10和驱动轴12以及相应的安装轴E和调节轴D，设置了旋转解耦连接单元40。一方面，旋转解耦连接单元40在第一气缸30的帮助下确保主轴10在线性移动的同时旋转。同时，旋转解耦连接单元40中的致动器50，50’，50”确保驱动轴12可以沿安装方向R_I或其反方向线性移动。

在图5和图6所示的各连接单元40和40’的收容空间42中，设置了第二致动器50和50’，优选地为气动致动器。

优选地，气动致动器50由双作用的第二气缸组成。双作用的第二气缸50包括双作用活塞52，该双作用活塞在连接单元40的收容空间42中作为缸运行。双作用活塞52的不同侧可以通过两个压缩空气接头54、56以特定的方式进行供给。当空气压力施加到压缩空气接头54时，双作用活塞52和与之连接的驱动轴12沿安装方向R_I移动。当空气压力施加到压缩空气接头56时，优选地，使得双作用活塞52以及驱动轴12沿与安装方向R_I相反的方向移动复位。

在图6中，气动致动器50’优选地实施为具有弹性复位的单作用气缸50’。压缩空气通过压缩空气接头54’供给到单作用活塞58，这导致单作用活塞58与驱动轴12一起沿安装方向R_I移动。对于单作用活塞58的复位，压缩空气接头54’处的空气压力被降低或关闭。预紧单作用活塞58的弹簧60由此可以放松，使活塞58沿与安装方向R_I相反的方向复位。

第二致动器50”的另一优选实施例如图7所示。电磁或压电致动器50”设置在连接单元40”的收容空间52中。该致动器优选地通过供电线62或借助于无线连接来控制。供应线62被设置为不阻碍连接单元40”的移动或不被其移动损坏。根据电致动，致动器50”沿安装方向R_I移动，以致动驱动轴12。在相反的电致动的情况下，致动器50”使驱动轴12沿与安装方向R_I相反的方向移动，优选地在初始位置。

参照图8，驱动轴12优选地通过球锁70连接到调节轴(未示出)。

图9示出了安装工具W”’的一优选实施例。该安装工具W”’在WO 2018/114122 A1中进行了更详细的描述并在其它优选实施方式中进行了说明，WO 2018/114122 A1通过引用包括在本申请中。图9中安装工具W”’的示意图显示了带有外螺纹G_E的安装轴E”’。钢丝螺套(未示出)旋套在外螺纹G_E上，以便将其拧入部件的螺纹孔中。

安装轴E”’在轴向前侧包括一个窗口，该窗口朝向安装方向R_I设置。在驱动轴12和调节轴D”’的帮助下，安装刀片I”’通过该窗口从安装轴E”’移出并被退回安装轴E”’中。当安装刀片I”’位于安装轴E”’中时，钢丝螺套旋套在安装轴E”’上，然后被旋入至部件开口中。优选地，如上文所述，该钢丝螺套是具有可回弯销的钢丝螺套。

钢丝螺套在部件开口中达到预设的安装深度之后，通过驱动轴12和调节轴D”’沿安装方向R_I的移动将安装刀片I”’移出安装刀片E”’。这种状态优选地如图10所示。

此时，主轴10旋转并因此使安装轴E”’旋转，其旋转方向与部件开口中钢丝螺套的拧入方向相反。在该旋转期间，安装刀片I”’的侧面优选地与拧入的钢丝螺套的可回弯销抵顶并使其弯曲，优选地将其压入至部件开口的接收螺纹中。可回弯销没有因此而断开。

一旦销被弯曲，安装轴E”’就在主轴10的作用下沿钢丝螺套拧入的方向旋转，优选地小于四分之一圈。这将释放安装刀片I”’和可回弯销之间的抵顶。之后，由驱动轴12控制的调节轴D”’将安装刀片I”’退回安装轴E”’中。一旦安装刀片I”’再次被安装轴E”’收纳，安装轴E”’将被完全拧出或旋出已安装的钢丝螺套。

上述安装方法在WO 2018/114122 A1中进行了更详细的描述，并在其它优选实施方式中也进行了描述，WO 2018/114122 A1通过引用包括在本申请中。

为了能够通过自动安装机1可靠地实行安装工具E”’的上述步骤，优选地，工具夹头90以力配合和形状配合的方式将自动安装机1与安装工具E”’连接。这将通过图10所示的优选实施方式进行更详细的描述。

优选地，驱动轴12包括带有球锁的插接座13。调节轴D”’的球头K可拆卸地固定在插接座13中。基于这种连接，驱动轴12沿安装方向R_I及其反方向的线性移动被传递到调节轴D”’。

优选地，安装轴E”’包括形状适配的外轮廓F，其位于远离安装轴E”’的螺纹端的轴向端部。该形状适配的外轮廓F配置为非旋转对称结构，优选地为正方形、六边形等。

形状适配的外轮廓F被容纳在与其形状互补的收容空间94中。主轴10和安装轴E”’之间产生的形状配合保证了主轴10的旋转运动传递到安装轴E”’。

为了以可拆卸且牢固的方式将安装轴E”’保持在插接座94中，优选地在工具夹头90中设置球锁92。该球锁92抵接或接触安装轴E”’的插接座A，优选地为沟槽、凹槽或闭合轮廓。

通过上述的优选连接结构，安装工具E”’可以可靠地连接至自动安装机1，并且在磨损的情况下可以更换。

根据EP 2 637 825 B1，基于安装机1和用于具有可回弯销的钢丝螺套的安装工具的优选组合来描述钢丝螺套的安装，这种安装工具W或W’描述于WO 2018/114122Al或WO2019/141497(见上文)，相应的流程图如图11所示。

首先，在第一步骤S1中，将钢丝螺套旋套在安装轴E上。为此，电动机M驱动主轴10旋转，使得安装轴E将其自身拧入钢丝螺套或者将钢丝螺套拧套在安装轴E上。

之后，在步骤S2中，将其尖端带有旋套的钢丝螺套的安装轴定位至部件的螺纹孔上方。之后，第一气缸30优选地沿安装方向R_I移动安装轴10并因此在螺纹开口的方向上移动钢丝螺套。优选地，在步骤S2中的进给过程中，主轴10沿钢丝螺套拧入的方向旋转(步骤S3)。这具有优选的优点，即钢丝螺套可以通过进给运动中的旋转运动与部件的螺纹孔的螺纹相螺合。

当钢丝螺套到达预定的相对位置，该位置优选地由第一气缸30的位置传感器检测，优选地降低主轴10的转速。旋转频率的降低用于能够以类似于与真实位置相符的方式在钢丝螺套达到目标安装深度时结束或终止拧入过程(步骤S4)。

为了将钢丝螺套的优选可回弯销压部件螺纹中，驱动轴12在连接单元40中的致动器50，50’，50”的作用下沿安装方向RI移动。优选的挤压刀片通过安装工具的轴从安装轴中移出。

一旦挤压刀片通过驱动器50，50’，50”和轴从安装轴中移出，发动机使得主轴10以与拧入方向相反的第二旋转方向旋转。通过这种方式，可回弯销优选地被弯回至安装开口的螺纹中(步骤S5)。

同样优选的是，在与图2C所示的安装工具相结合的程序的这个阶段，在轴D”的帮助下销Z被断开。为此，驱动轴12的运动被转换为轴D”的相应运动(步骤S5’)。

在钢丝螺套的销已经被处理后，在步骤S6中安装轴沿与拧入方向相反的方向旋转，以便在弯回可回弯销之后释放挤压刀片。在此之后，驱动轴12沿与安装方向R_I相反的方向移动或退回至主轴10中。这通过致动器50，50’，50”的相应运动来实现(步骤S7)。

在此之后，主轴10沿与拧入方向相反的方向旋转。这样，将安装轴从螺纹孔中旋出(步骤S8)。

通过连接单元40中优选使用的第二致动器，执行以下用于致动该致动器的步骤。首先，对于具有双作用气缸的致动器50以及具有单作用气缸的致动器50’增加气压。该气压使主轴10的驱动轴12移出其初始位置。

为了能够在其致动步骤结束后将驱动轴引导回其初始位置，首先，关闭具有单作用气缸的致动器50'中的气压。通过关闭气压，单作用活塞58被气动释放，并且预紧的弹簧60使得单作用活塞和相应的驱动轴12弹性复位。

在具有双作用气缸的致动器50中，首先关闭双作用气缸第一腔室的气压。随后，增加双作用气缸第二腔室的气压。以这样的方式，优选地使驱动轴12沿与安装方向R_I相反的方向返回至其初始位置。

在优选使用电磁或压电致动器50”的情况下，借助于电信号控制该致动器。例如，首先向电磁致动器或压电致动器发送电信号，则致动器通过该电信号被致动，并且主轴10中的驱动轴12沿安装方向R_I移出其初始位置。一旦驱动轴完成其功能，则优选地关闭电磁致动器或压电致动器的电信号。因此，电磁致动器优选地复位，由此驱动轴被进给或退回到初始位置。根据另一优选实施方式，电磁致动器具有弹性复位。在关闭电信号之后，预紧的弹簧使电磁致动器连同驱动轴一起复位到相应的初始位置。

元件符号表

1自动安装机

5部件

10主轴

12驱动轴

13驱动轴上带有球锁的插接座

14减速齿轮

16扭矩传感器

18爪形联轴器

20球衬套

30第一致动器

32第一气缸的活塞

40，40’，40”旋转解耦连接单元

42收容空间

44连杆机构

46旋转缸

48滚珠轴承

50，50’，50”第二致动器

52双作用活塞

54、56压缩空气接头

58单作用活塞

60复位弹簧

62供电线

90工具夹头

92用于紧固安装轴E的球锁

94工具夹头和安装轴E之间的抗扭矩形状配合

Z输送装置

E，E’，E”，E”’安装轴

D，D’，D”，D”’调节轴

I，I’，I”，I”’安装刀片

G钢丝螺套

H钢丝螺套的销

M驱动单元/电动机

S控制单元

W安装工具

K调节轴D”’的球头

F安装轴E”’的形状适配的外轮廓

G_E安装轴E”’上的螺纹

A工具夹头90的球锁92的插接座

Claims (9)

1.一种自动安装机(1)，其可与用于钢丝螺套的安装工具(W，W’，W”)连接，以将钢丝螺套安装在螺纹孔中，所述自动安装机(1)包括以下特征：

a.旋转驱动单元(M)，提供可在第一旋转方向和第二旋转方向之间切换的旋转运动；

b.可轴向移动的中空圆柱形的主轴(10)，与所述旋转驱动单元(M)旋转联接(20)，使得在从所述驱动单元(M)向所述主轴(10)传递旋转运动的过程中，所述主轴(10)可独立于旋转运动在纵向上移动；

c.第一致动器(30)，其作用方向平行于所述主轴(10)的纵向方向，并且以可移动地方式与所述主轴(10)联接，使得所述主轴(10)可在所述致动器(30)的作用下轴向移动；

d.可轴向移动的驱动轴(12)，设置在所述中空圆柱形的主轴(10)中并且基本上不旋转地被驱动；以及

e.工具夹头(90)，可将用于钢丝螺套的安装工具(E，E’，E”)连接至所述主轴(10)。

2.根据权利要求1所述的自动安装机(1)，其特征在于，所述可旋转的主轴(10)和所述第一致动器(30)通过旋转解耦连接单元(40，40’，40”)彼此连接，使得所述主轴(30)在旋转的同时可在所述第一驱动器(30)的作用下线性移动。

3.根据权利要求2所述的自动安装机(1)，其特征在于，所述连接单元(40，40’，40”)包括第二致动器(50，50’，50”)，通过所述第二致动器(50，50’，50”)，所述驱动轴(12)可在所述主轴(10)内线性移动。

4.根据权利要求3所述的自动安装机(1)，其特征在于，所述第一致动器和/或第二致动器(50，50’)被配置为双作用气缸或具有弹性复位的单作用气缸。

5.根据前述权利要求之一的自动安装机(1)，其特征在于，所述工具夹头(90)是用于安装工具的安装轴球锁或弹簧夹头。

6.根据前述权利要求之一的自动安装机(1)，包括安装工具，所述安装工具具有安装轴和以可线性移动的方式设置在所述安装轴中的调节轴，所述调节轴具有安装刀片(I，I’，I”，I”’)，特别是带动刀片和/或挤压刀片。

7.一种安装方法(1)，通过自动安装机在部件的螺纹孔中安装钢丝螺套，包括以下步骤：

a.将钢丝螺套旋套在安装工具的安装轴上，所述安装轴与主轴连接，其中旋转驱动单元驱动所述主轴旋转(S1)；

b.通过第一致动器，特别是气缸，将带有旋套的钢丝螺套的安装轴进给至螺纹孔，所述第一致动器驱使所述主轴纵向移动(S2)；

c.沿第一旋转方向旋转所述主轴，以将钢丝螺套拧入螺纹孔(S3)；

d.通过第二致动器移出设置在所述主轴中的驱动轴，所述第二致动器设置在位于所述主轴和第一气缸之间的旋转解耦连接单元中，以便处理钢丝螺套的销(S5；S5’)；

e.沿第二旋转方向旋转所述主轴，以便将所述安装轴旋出螺纹孔(S8)。

8.根据权利要求7所述的安装方法，所述旋转解耦连接单元(40，40’，40”)包括弹性复位的单作用气缸(50’)或作为致动器的双作用气缸(50)，并且所述安装方法还包括步骤：

向所述单作用气缸或双作用气缸施加气压，使得所述主轴中的驱动轴从初始位置移出；以及

关闭所述单作用气缸的气压，所述驱动轴弹性复位到初始位置；或

关闭所述双作用气缸的第一腔室的气压，并增加所述双作用气缸的第二腔室的气压，由此将所述驱动轴退回初始位置。

9.根据权利要求7所述的安装方法，其中所述旋转解耦连接单元包括作为所述第二致动器的电磁致动器，所述安装方法还包括步骤：

向所述电磁致动器发送电信号，使得所述第二致动器被致动并且使得所述主轴中的驱动轴从初始位置移出；以及

关闭所述电磁致动器的电信号，这导致电磁致动器退回并带动所述驱动轴回到初始位置，或者，这导致所述电磁致动器和驱动轴弹性复位。

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