CN1230911A - 支承面上紧固螺栓的自动固定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在支承面上紧固螺栓的一种自动固定装置,其中紧固螺栓(1)带有盘形板(5)、该盘形板在其下侧涂有一种干的、通过热作用反应的热熔胶粘剂(6)。这种装置由一个长的外壳(3)组成,该外壳带有一个螺栓接受装置(56、57)和一个螺栓输入通道(37)、该输入通道在其从外壳(3)中凸出的一端可与一根输入软管(4)连接,通过该输入软管可将带有盘形板(5)的粘胶螺栓(1)预先用压缩空气运入外壳(3),并通过螺栓输入通道(37)运送到接受装置(56、57)。在螺栓输入通道(37)的一端上设置一个具有感应线圈(27)的圆筒(11)(所谓的感应器)。此外,在感应器(11)上面设置有压紧装置(38,39),用来把位于感应器(11)中的粘胶螺栓(1)压紧在支承面(2)的连接位置(29)上。

Description

支承面上紧固螺栓的自动固定装置
本发明涉及支承面上紧固螺栓的一种自动固定装置,其中紧固螺栓带有盘形板,该盘形板在其下侧涂有干的通过热作用反应的热熔胶粘剂。
文献DE 44 02 550 A1公开了这种紧固螺栓的一种固定装置,在该装置中,用一把夹钳夹住螺栓杆,而该夹钳则由一个机械手运送到预定的连接位置。至于紧固螺栓如何送入夹钳以及夹钳如何夹住和固定该紧固螺栓,则从该文献中不得而知。
本发明的目的在于,提出一种上述那类涂有热熔胶粘剂的紧固螺栓(粘胶螺栓)的自动固定装置,用这种装置可把由一个输入通道借助于压缩空气运送的粘胶螺栓在最短的时间内可靠而永久地粘接到支承面的预定连接位置上。
为了实现这个目的,本发明提出一种装置,其特征是,具有一个带有螺栓接受工位和螺栓输入通道的细长外壳,该输入通道在其从该外壳中凸出的一端上可与一根输入软管连接,通过该软管把带有盘形板的粘胶螺栓预先借助于压缩空气运入该外壳中,并经螺栓输入通道直至运送到接受工位,其中在输入通道的端上设置一个配有感应线圈的圆筒(=感应器),并在感应器上方设置有压紧装置,以便把位于感应器中的粘胶螺栓压紧在支承面的连接位置上。
这种螺栓固定装置可把由一个分件装置和一根输入软管供给的带有盘形板的螺栓预先通过螺栓输入通道送入螺栓接受工位,并从该处送到位于下面的感应器,以便在放到感应器上后借助于感应加热使粘胶层熔化到连接位置上,并同时在螺栓压紧在连接位置上的情况下与支承面建立足够牢固的粘接。
螺栓接受工位的任务是,使借助于压缩空气运送的粘胶螺栓在连接位置之前尽可能短的距离内制动,并防止涂有胶粘层的盘形板撞击到支承面上。
在螺栓固定装置的一种优选结构型式中,采用一种DE 44 02 550 A1公开的夹钳作为粘胶螺栓的压紧工具,这种夹钳夹住螺栓杆,并在粘胶层加热后压紧在预定的连接位置上。螺栓接受工位位于螺栓输入通道下面一个可旋转支承的转递盘上,该转递盘与接受工位错开180°,并具有一个取件工位。该夹钳在取件工位上方可在外壳内沿感应器的轴向延长段进行导向移动,其中感应器位于取件工位下方。
根据权利要求3所述的本发明的一种改进结构,可通过感应器用其下缘同时与螺栓盘形板压到支承面上,并用感应器附加地加热支承面,而可加速粘接过程。
为了在压紧螺栓时减少剪力,根据权利要求4在抓臂之间设置一个在压紧方向弹性支承的半球,该半球在打开抓臂后,在感应器内加热的过程中将螺栓用相同的力朝支承面施压。
根据权利要求5,用两个相互连接的工作活塞气缸操作抓臂,其中一个工作活塞气缸将抓臂运送到取件工位,以夹住螺杆,而第二个气缸则将螺栓运送到连接位置直到感应器的下缘。
根据权利要求6,通过夹料钳口插入转递盘的两个终端位置和引入斜面,使带有盘形板的螺栓事先引入接受工位,然后可靠停止在取件工位上,而不需专门操作夹料钳口。由于盘形板经引入斜面对着弹簧弹力引入,夹紧钳口自动打开。
这里所指的感应器是一个圆筒形外壳-必要时在下端具有一个止挡环-,其内径稍大于盘形板的外径。这个感应器外壳装在抓臂移动轴延长线内取件工位下方的壳体上。该感应器的壳壁直至凸缘环有一个或多个感应线圈穿过。这些线圈在通电流时产生磁场,从而迅速加热位于感应器中的螺栓和支承面。由于热作用使胶粘剂熔化到螺栓盘形板下侧上,从而将螺栓盘形板与支承表面粘接在一起。
在螺栓固定装置的另一种优选结构型式中,采用一个由一个工作活塞气缸操作的冲头作为粘胶螺栓的压紧工具,该冲头可沿感应器轴向延长线在外壳中进行导向移动,其中,螺栓输入通道从外壳的一侧在冲头上部位置的下方以一个锐角连通感应器的延长轴。
冲头最好经一根冲杆与一个气动的压力气缸连接,而该压力气缸则由一个气动的进给气缸推动,进给气缸将冲头从起始位置推到螺栓连接位置。冲头由两个气缸操作具有这样的优点,冲头的主运动由进给气缸进行,而压力气缸则只提供一个在粘胶螺栓压紧时由于粘胶层的熔化所需的短得多的行程。
这里最好用一块滑板作为螺栓接受工位,该滑板在感应器上方的螺栓输入通道中可垂直于该通道的轴线插入并装在配有一块减震板的螺栓输入侧上。
下面结合附图来详细说明本发明的两个实施例。其中:
图1表示本发明螺栓固定装置的外壳的侧视图;
图2表示沿图1剖面线II-II剖开的外壳纵截面;
图3表示螺栓固定装置的外壳顶视图;
图4表示沿图1剖面线IV-IV剖开的转递盘的截面;
图5表示一根固定用的螺栓的侧视图;
图6表示沿图3剖面线VI-VI通过外壳剖开的、夹钳位于起始位置的纵截面;
图7表示夹钳下降到取件位置时与图6相同的纵截面;
图8表示夹钳位于螺栓固定位置即连接位置时与图6相同的纵截面;
图9表示看到部分滑板布置的螺栓固定装置另一种结构型式的外壳侧视图;
图10表示沿图9剖面线X-X剖开的外壳纵截面;
图11表示沿图9或图10剖面线XI-XI剖开的带有关闭滑板顶视图的外壳的部分横截面;
图12表示沿图11剖面线XII-XII剖开的带有关闭滑板的螺栓输入通道的一个截面;
图13表示冲头处于起始位置的螺栓固定装置的外壳纵截面;
图14表示冲头位于连接位置时外壳的相同纵截面;
图15表示连接位置内下部固定范围的一个放大截面。
附图所示的螺栓固定装置在两个实施例中分别由一个具有一个螺栓接受装置和一个螺栓输入通道37的长外壳3组成,该输入通道在其伸出外壳3的一端上与一根输入软管4连接。通过该软管4可将带有盘形板5的粘胶螺栓1事先用压缩空气送入外壳3并经螺栓输入通道37送到接受装置,从该处进入一个位于输入通道37端部的感应器11上。该外壳3可借助于一个连接件31连接到一个图中未示出的机械手上。
如图5所示,该紧固螺栓1由一根螺栓杆7和一块与该螺栓杆连成一体的盘形板5组成,该盘形板在其下侧涂有一种干的通过热作用反应的热熔胶粘剂6。该螺栓杆7在本实施例中带有粗螺距螺纹8,该螺纹适合于固定具有螺栓的适当设计的固定孔的紧固件。如果相应的固定元件具有相应的支承体,也可用所谓有头螺栓或平螺栓来代替螺栓。盘形板5可具有任何的平面的几何形状,它只需适合于借助压缩空气在输入软管4或螺栓输入通道37中进行输送即可。
图1至图4中所示的螺栓固定装置的最重要的部件为:一个转递盘9、一把夹钳10和一个感应器11。它们全部装在外壳3中,现将其形状和功能详细说明如下:
转递盘9可旋转地支承在外壳底部12上的螺栓输入通道37下面,并具有一个相继输入的螺栓1的接受工位13和一个-错开180°的一取件工位14。在外壳3的纵向壁34中预留一个与转递盘9的点画线示出的螺旋圆弧B配合的孔35。
在转递盘9的两个工位上,各支承两个对置的夹料钳口15,该夹料钳口借助于弹簧例如板簧16压合。如图2所示,该夹料钳口15带有一个倾斜的引入面17,该引入面可分开到螺栓输入通道37的直径。在输入螺栓1时,夹料钳口15在引入面17滑过时被盘形板5压开,并通过板簧16的恢复力重新进入起始位置,在这个位置上,螺栓杆7被夹料钳口15牢牢夹住,并同时定中心。转递盘9的传动通过一根万向轴18由一台安装在外壳3上面的传动电动机19来进行,该电动机由一个气动的摆动缸组成,如图6所示。
夹钳10位于取件工位14的上方并由两个抓臂20组成,该抓臂可旋转地支承在矩形空心体21的下端。矩形空心体21与一个短行程传动机构的外壳24连接,而该外壳则连接在一个在外壳3中进行导向移动的工作活塞气缸30上。在矩形空心体21中,一个由短行程传动装置加载的推杆22可进行导向移动,该推杆用其杆尖23插入抓臂20的延长端之间。
抓臂20通过弹力保持张开,并可通过推杆22的插入实现压合,其中延长端由杆尖23压开。在抓臂20之间有一个所谓的半球36,它在移动方向内弹性支承着并在抓臂20夹到螺栓杆7上时压到螺栓1上。
工作活塞气缸30通过一根横杆32连接在另一个工作活塞气缸33上,后者平行于工作活塞缸30的移动方向在外壳3的外部范围内安装在该工作活塞缸30的旁边。这个第二工作活塞气缸33单独由第一工作活塞气缸30控制,所以,后者可由活塞气缸33向下推动一个行程H1(图7)。另一方面,夹钳10通过短行程传动装置的外壳24被工作活塞气缸30推动一个行程H2到达下部固定位置29上(图8)。
在外壳3上,感应器11装在转递盘9的取件位置14的延长线内的外壳底部12下面,并由一个圆筒形外壳26组成,该外壳在其下端用一个凸缘环25密封。外壳26的内直径稍大于盘形板5的外直径,所以螺栓1可由夹钳10自由送入感应器11的孔中。
外壳26直至凸缘环25有多个感应线圈27穿过,这些感应线圈从外部经导线28供电。当夹钳10将螺栓1下放到感应器11的内腔中时,通过一个图中未示出的传感器接通电流,从而产生一个迅速加速螺栓1的磁场,并由此在最短时间内使盘形板5下方的胶粘剂涂层6熔化。
上述装置的工作方式由下列步骤来表征:
首先一根螺栓1从输入通道37输入转递盘9的接收工位13,这时夹料钳口15被螺栓1的盘形板5推开,然后重新弹合在一起,所以螺栓杆7被夹料钳口15可靠夹住(图2)。
随后转递盘9通过孔35旋转180°,于是螺栓1被运到取件位置14。这时夹钳10通过工作活塞气缸33的操作被下降一个行程H1(图7),于是螺栓杆7被两个抓臂20夹住,该抓臂被推杆22压合。在机械手将固定装置运到连接位置29后(图8),夹钳10借助于第二工作活塞气缸30根据行程H2下降这样远,直到螺栓1的盘形板5与感应器11的下缘处于相同高度为止。这时感应器11用其凸缘环25贴到支承面2上。于是抓臂20便容易打开,所以螺栓1借助于弹性支承的半球23压到支承面2上。
现在接通感应电流,并由此产生磁场,具有盘形板5的螺栓1位于该磁场中,通过由此产生的热使盘形板5的下侧上的胶粘剂6熔化,于是该盘形板便粘接在支承面2的表面。
在经过一个短的时间间隔后达到继续处理所需的粘着强度。这时抓臂20松开螺栓1,固定装置便可由机械手运送到下一个连接位置29。
在相当快完成的连接动作过程中,下一个螺栓1已通过输入通道37到达起缓冲器作用的转递盘9的接收工位13,并在夹钳10返回它的起始位置时(图6)可旋转到取件工位14。
图9至15所示的螺栓固定装置的结构型式可-完全象前述结构型式一样-安装在一个图中未示出的机械手上,但也可用手控制和安装。这种结构型式与前述图1至4结构型式的主要区别在于两个结构上的改变:第一,粘胶螺栓1压紧到连接位置29用气动冲头38来完成;第二,粘胶螺栓1在螺栓输入通道37中由一个滑板56接收。在这个修改的结构型式的下面的说明中,在第一种结构型式中出现的形状或功能相同的部件仍沿用相同的参考号。
螺栓固定装置也由一个具有一个螺栓输入通道37的外壳3组成,该输入通道在其从该外壳3中凸出的一端可与供给螺栓1用的一根输入软管4连接。在该螺栓输入通道37的端部也设置有感应器11,它由一个圆筒形外壳26构成,该外壳在其下端用一个凸缘环25密封。在这个凸缘环中放入两匝感应线圈27,该感应线圈由外部经导线28供电,以实现迅速加热。
冲头38经一根冲杆39与一个气动的压力气缸40连接,并沿感应器11的轴向延长线进行导向移动。压力气缸40同样也由一个气动加载的进给气缸42驱动,该进给气缸固定装在外壳3中,并将冲头38从起始位置(图13)推到连接位置(图14和图15)。
为此目的,压力气缸38通过一块轭板43与进给气缸42的活塞44连接并在两侧借助于滑块45在外壳3的相应槽46中进行导向移动。压力气缸40在进给缸42的运动轴中定位在它的轭板43和冲杆导向装置41的法兰47之间并与该法兰47用螺丝连接。此外,法兰47和轭板43通过四块固定钢板48相互连接。
冲杆导板41位于螺栓输入通道37外面的上起始位置内,该输入通道从外壳3的一侧在冲头38的上部位置下方以一个锐角与带有弧形转向段49的感应器11的延长轴连通。该转向段49在一段分成两部分的引入孔道50中铣削成能使粘胶螺栓1顺利输送到感应器11中。
为了将冲头38推入连接位置29,在感应器11的延长轴内的引入孔道50中为冲杆导板41钻出一个导轨51。特别如图15所示,用螺栓连接在冲杆39上的冲头38具有与冲杆导板41相同的外直径。该冲头38还在其冲压侧具有一个漏斗形的孔52。该漏斗形的孔是为了粘胶螺栓1通过螺栓杆7压紧到支承面2上并同时在连接过程中在感应器11内定中心而设置的。
一个进气喷嘴53位于螺栓输入通道37的一个端上,该喷嘴终止在凸缘环25的贴合面上方。为了在盘形板5后面产生流体压力,必须经常保证进气喷嘴53通过足够的气流,在这个喷嘴和感应器11之间有一个同心的气隙54。在该气隙54的上端,感应器外壳26为相应的空气流出设置了多个径向孔,当粘胶螺栓1在连接过程中装到支承面2上时,这些径向孔可使空气从感应器11侧向流出。
如图9和10所示,螺栓输入通道37中感应器11上面设置了了一块垂直于该通道轴线插入的滑板56,该滑板在螺栓输入侧装有减震板57。该滑板56可在一个外壳58中进行导向移动,而该外壳则拧紧在引入孔道上。
滑板56在其向后移动的端上与一根操纵钢丝绳60连接,特别从图9可看出,该钢丝绳通过一个支座61连接在一个固定安装在上部外壳3中的动力气缸62上,在滑板外壳58中,向后移动端构成一个滑板止挡59。
为了该滑板正确完成其承接功能,该滑板56原则上可直接设置在感应器11前面,如果外壳3中的位置容许的话。但如图所示,最好将滑板56设置在螺栓输入通道37中的冲头38的导轨51的侧边,即尽可能设置在离其转向段49前面很近的距离内。在这种情况中,滑板56又把粘胶螺栓1继续运送到接受下一根螺栓1的感应器11中,而前面的一根螺栓1仍保留在连接位置29上,并由冲头38压紧到支承面2上。滑板56可按这种方式-完全象上述结构型式的转递盘9那样-作为缓冲器用(见图15)。
图9至15所示实施例的螺栓固定装置的动作原理如下:
粘胶螺栓1在关闭滑板56的情况下经输入软管4进入螺栓输入通道37中,并被减震板57制动和接收。当感应器11到达它的连接位置29时,该滑板56借助于动力气缸62经操纵钢丝绳60打开,于是粘胶螺栓1由空气压力推动飞快地经转向段49进入感应器11。当螺栓1装到支承面2上时,进给气缸42和加压气缸40同时用压缩空气加载,而喷入的压缩空气在短时间内被停止。
进给气缸42此时将冲头导板41推入连接位置,于是压力气缸40通过冲杆39操作冲头38,在粘接过程中,该冲头在感应电流接通后把所需的冲压力传递到粘胶螺栓1上。压力气缸40的移动距离是这样设计的,即虽然盘形板5和支承面2之间的距离很小,但在胶粘剂涂层6熔化的过程中始终用相同的冲击力与粘胶螺栓1保持接触。
在粘胶螺栓1达到要求的附着强度后,固定装置可从支承面2退回,并移到下一个连接位置29。

Claims (12)

1.在支承面上紧固螺栓的自动固定装置,其中紧固螺栓(1)带有盘形板(5),该盘形板在其下侧涂有一种干的、通过热作用反应的热熔胶粘剂(6),其特征在于,该装置具有一个螺栓接受装置和一个螺栓输入通道(37)的长外壳(3),该通道在其从该外壳(3)中凸出的一端与一根输入软管(4)连接,通过该软管可将带有盘形板(5)的粘胶螺栓(1)借助于压缩空气事先送入外壳(3)中,并经过螺栓输入通道(37)运送到接受装置,其中,螺栓输入通道(37)的终端上设置一个带有感应线圈的圆筒(11)(=感应器),并在该感应器(11)的上面设置有把位于感应器(11)中的粘胶螺栓(1)压紧到支承面(2)的连接位置上的冲压工具。
2.在使用一把夹钳(10)夹住螺栓杆(7)并把螺栓(1)压到支承面(2)的预定连接位置(29)的情况下,按权利要求1的螺栓固定装置,其特征在于,在螺栓输入通道(4)下面的外壳(3)中可旋转地支承一个转递盘(9),它具有一个单根输入的螺栓(1)的接受工位(13)和一个错开180°的取件工位(14),其中,可进行移动导向的夹钳(10)设置在取件工件(14)的上面,而感应器(11)则设置在取件工位(14)的下面。
3.按权利要求2的螺栓固定装置,其特征在于,螺栓(1)的盘形板(5)在最低的固定位置内与感应器(11)的下缘终止在相同的高度上。
4.按权利要求2或3的螺栓固定装置,其特征在于,在夹钳(10)的抓臂(20)之间支承一个沿冲压方向弹性支承的半球(36),在到达连接位置时,该半球作用到螺栓(1)上并以恒定的力把该螺栓压到支承面(2)上。
5.按权利要求2至4任一项的螺栓固定装置,其特征在于,夹钳(10)由两个相互连接的工作活塞气缸(30和33)操作,其中,一个工作活塞气缸(33)控制夹钳(10)从静止位置到抓住螺栓杆(7)的第一夹料位置的运动,而另一个工作活塞气缸(30)则把由抓臂(20)夹住的紧固螺栓(1)运动到支承面(2)上的连接位置(29)。
6.按权利要求2至5任一项的螺栓固定装置,其特征在于,在转递盘(9)中,各两个对置的夹料钳口(15)弹性地支承在终端位置上,该夹料钳口在紧固螺栓(1)的进入方向内设置有倾斜的引入面(17)。
7.按权利要求1的螺栓固定装置,其特征在于,为了把粘胶螺栓(1)压到支承面(2)上,设置了一个气动加载的冲头(38),该冲头在感应器(11)的轴向延长线内可在外壳(3)中进行导向移动,其中螺栓输入通道(37)从该外壳(3)的一侧在该冲头(38)的上部位置的下面以一个锐角连通感应器(11)的延长轴。
8.按权利要求7的螺栓固定装置,其特征在于,冲头(38)经一根冲杆(39)与一个气动加载的压力气缸(40)连接,而该压力气缸则由一个气动加载的进给气缸(42)传动,该进给气缸的把冲头(38)从起始位置移到连接位置。
9.按权利要求7或8的螺栓固定装置,其特征在于,为了接收螺栓输入通道(37)中送入的粘胶螺栓(1),在感应器(11)上面设置了一块垂直于该通道(37)的轴插入的滑板(56),该滑板在螺栓输入侧上装有一块减震板(57)。
10.按权利要求9的螺栓固定装置,其特征在于,滑板(56)侧向设置在螺栓输入通道(37)中的冲头(38)的导轨(51)的旁边。
11.在使用权利要求1所述的一种装置的情况下,紧固螺栓的自动固定的操作方法由下列工序来表征:
·用压缩空气运送单根螺栓;
·接收并继续运送到一个四周有感应磁场的连接位置;
·在该连接位置上,夹住螺栓;
·通电产生磁场,同时将螺栓的盘形板压到支承面上;
·在达到下一步处理所需的最低粘着强度后,松开螺栓。
12.按权利要求11的操作方法,其特征在于,该感应磁场具有10千赫到30兆赫的频率范围。
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