CN201405188Y - 发动机螺栓装配机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机螺栓装配机，具有螺栓旋紧模块，其包括：由动力源驱动用于旋紧螺栓的螺栓旋紧装置；力矩测控装置，力矩测控装置包括用于测量所述螺栓旋紧装置旋紧螺栓时作用到螺栓上的力矩的传感器，且所述力矩测控装置在测量到的力矩达到设定数值时停止螺栓旋紧装置的旋紧操作。发动机螺栓装配机还包括螺栓自动定位模块以及螺栓自动供应模块。本实用新型可显著提高发动机螺栓装配的速度和精度、降低出错率以及劳动强度，能够有效提高发动机整体的性能。

Description

发动机螺栓装配机

技术领域

本实用新型涉及发动机的螺栓装配设备，尤其是涉及一种能提高装配自动化程度的发动机螺栓装配机。

背景技术

发动机是汽车的心脏，如果心脏出现了问题，就会引发更大的问题。一台发动机上会安装数十条螺栓。在目前的情况下，发动机的装配都是由工人手工安装的，每个螺栓的预紧力矩也是由操作人员自己控制的。

众所周知，手工安装螺栓主要分三个步骤，将螺栓安在螺栓孔内，用气动扳手将螺栓旋至一定程度，再由工人使用力矩扳手手工将螺栓旋紧至一定力矩。由于采用手工操作，出现漏装、错装等的机会非常大。另外，使用手工操作，不仅劳动强度大，而且装配的速度和精度也比较低，不能有效提高发动机整体的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决现有技术中的上述问题之一，以提供一种能够降低发动机螺栓装配的出错率和劳动强度、提高发动机螺栓装配的速度和精度，以及有效提高发动机整体的性能的发动机螺栓装配机。

为此，本实用新型提供一种发动机螺栓装配机，具有螺栓旋紧模块，其中，所述螺栓旋紧模块包括：

由动力源驱动用于旋紧螺栓的螺栓旋紧装置；

力矩测控装置，所述力矩测控装置包括用于测量所述螺栓旋紧装置旋紧螺栓时作用到螺栓上的力矩的传感器且所述力矩测控装置在测量到的力矩达到设定数值时停止螺栓旋紧装置的旋紧操作。

与现有技术相比，使用本实施例所述的发动机螺栓装配机，不仅能够一次性地将螺栓自动旋紧，而且能够检测螺栓旋紧的力矩并在所述力矩到达到设定数值时使所述螺栓旋紧装置停止旋紧操作，一定程度上降低了劳动强度，提高装配的速度和精度。

作为进一步的改进，所述发动机螺栓装配机还包括：

螺栓自动定位模块，所述螺栓自动定位模块将螺栓自动定位到发动机上螺栓待安装位置。

所述螺栓自动定位模块的采用，替代了实际操作过程中由工人手工进行定位的操作，进一步地提高了装配的速度和精度、降低了出错率以及劳动强度，有效提高发动机整体的性能。

作为更进一步的改进，所述发动机螺栓装配机还包括：

螺栓自动供应模块，所述螺栓自动供应模块将螺栓自动供应给所述螺栓旋紧模块。

采用螺栓自动供应模块，可以在发动机螺栓安装工序中实现完全的自动化，更进一步地降低劳动强度、提高装配的速度和精度以及发动机整体的性能。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型的一个实施例的螺栓自动排位器的主视结构示意图；

图2为根据本实用新型的一个实施例的螺栓自动排位器的左视结构示意图；

图3为根据本实用新型的一个实施例的螺栓自动适配器的主视结构示意图；

图4为根据本实用新型的一个实施例的螺栓自动适配器的右视结构示意图；

图5为根据本实用新型的一个实施例的螺栓定向斜道的主视结构示意图；

图6为根据本实用新型的一个实施例的螺栓定向斜道的左视结构示意图；

图7为根据本实用新型的一个实施例的接口转换器的主视结构示意图；

图8为根据本实用新型的一个实施例的接口转换器的俯视结构示意图；

图9为根据本实用新型的一个实施例的所述接口转换器中定位盘的结构示意图；

图10为根据本实用新型的一个实施例的螺栓旋紧模块的半剖视结构示意图；

图11A为根据本实用新型的一个实施例的支架的主视结构示意图；

图11B为图11A中所示支架的左视结构示意图；

图11C为图11A中所示支架的俯视结构示意图；

图11D为图11A中所示支架的立体结构示意图；

图12A为根据本实用新型的一个实施例的关节型机器人的主视结构示意图；

图12B为图12A中所示关节型机器人的左视结构示意图；

图12C为图12A中所示关节型机器人的俯视结构示意图；

图12D为图12A中所示关节型机器人的立体结构示意图；

图13A为根据本实用新型的一个实施例的发动机螺栓装配机的总装结构主视示意图；

图13B为图13A中所示发动机螺栓装配机的总装结构左视示意图；

图13C为图13A中所示发动机螺栓装配机的总装结构俯视示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

另外，需要说明的是，在本实用新型的描述中所使用的术语以及关于位置关系的名词仅仅是为了方便本实用新型的描述，而不能解释为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的一个实施例的发动机螺栓装配机，具有将螺栓旋紧到发动机上的螺栓旋紧模块，螺栓旋紧模块是进行旋紧螺栓工作的直接部件，它进一步包括：螺栓旋紧装置，所述螺栓旋紧装置在动力源的驱动下将螺栓旋紧到发动机上的螺孔中；力矩测控装置，所述力矩测控装置测量所述螺栓旋紧装置旋紧螺栓时作用到螺栓上的力矩，并在所述力矩达到设定数值时使所述螺栓旋紧装置停止旋紧操作。

其中，所述螺栓旋紧装置可以为气动扳手或液压扳手等，如图10所示，在本实施例中优选为目前广泛使用的气动扳手70，所述动力源为气压驱动；所述力矩测控装置包括气压传感器72，所述气压传感器72测定来自高气压进气口71的驱动气压的压力，并换算为对应的预紧力矩予以显示并指示计算机控制单元100(参见图13B和13C)进行自动停止旋紧操作的控制。

与现有技术相比，使用本实施例所述的发动机螺栓装配机，不仅能够一次性地将螺栓自动旋紧，而且能够检测螺栓旋紧的力矩并在所述力矩到达到设定数值时使所述螺栓旋紧装置停止旋紧操作，一定程度上降低了劳动强度，提高装配的速度和精度。

需要指出的是，尽管本实施例中采用了气压驱动方式以及采用包括传感器等的电子测控型式，但并不限于上述方式和型式，其他任何容易想到的例如液压驱动和机械测控等可以实现上述功能的方式和型式均包括在本实用新

型意图保护的范围内。

根据本实用新型的一个实施例的发动机螺栓装配机，所述气动扳手70可以包括一组与其相配合的卡扣(图中未示出)，所述卡扣具有一组规定的尺寸，与特定的螺栓型号相配合。当改变螺栓的型号时，需要为发动机螺栓装配机更换相应的卡扣。这样，可以实现一台发动机螺栓装配机适用于安装不同尺寸螺栓的功能。

根据本实用新型的一个实施例的发动机螺栓装配机，如图3、图4和图10所示，与上述加装一组卡扣不同，所述气动扳手70上加装有螺栓自动适配器40。因此一台发动机螺栓装配机可以安装大多数型号的螺栓。

所述螺栓自动适配器40可以根据螺栓的型号自动调整至合适的卡扣大小，其包括旋紧头部41、卡套42以及卡隼43。所述旋紧头部41内装有气动机构60(可为一气动马达)、所述气压传感器72和调整电机(图中未示出)。所述气动机构60为所述气动扳手70的主要动力机构，它为所述气动扳手70的转动提供动力。具体而言，所述气压传感器72检测气动机构60内气压的大小，间接检测力矩的大小，当达到指定气压或者说力矩时，由所述计算机控制单元100发出指令，停止气动扳手70的工作。所述调整电机带动所述卡套42进行转动，随着所述卡套42的转动，所述卡隼43前端三个卡爪间的距离相应的发生变化，直到与螺栓帽的六角相啮合，同时施加一定的力矩夹紧螺栓，防止其脱落。

另外，所述卡爪前段装有卡块44，可对螺栓进行定位。所述卡块44采用活动件设置，由电磁铁(图中未示出)控制，随着螺栓的旋入，所述卡块44逐渐回缩消失，螺栓在旋进时产生的轴向力作用下同时向外移动，最终实现螺栓的旋紧。

根据本实用新型的一个实施例的发动机螺栓装配机，所述螺栓自动适配器40与所述气动扳手70之间设置有柔性定位机构，所述柔性定位机构在螺栓的螺纹和螺孔的螺纹对齐之前允许所述螺栓空转，以防止因为螺纹未对齐就强行旋入造成螺纹破坏、滑丝等现象。如图10所示，所述柔性定位机构的柔性功能是由装在所述气动机构60和自动适配器40之间的弹簧51来实现的，具体来说是通过设在所述气动机构60与螺栓自动适配器40的旋紧头部41之间的弹簧51来实现。所述弹簧51具有一定的刚度，当螺栓牙与螺孔牙未对齐时，自动适配器40带着螺栓随气动机构60一起转动，但螺栓会在螺孔上空转，直到牙形对齐后螺栓随着气动机构60的旋转进入螺孔内。此外所述柔性定位机构也可使自动适配器40具有微量的周向跳动，以消除螺孔加工和定位误差所造成的影响。

根据本实用新型的一个实施例，所述发动机螺栓装配机还包括：螺栓自动定位模块，所述螺栓自动定位模块将螺栓自动定位到待安装位置。在本实施例中，如图12A、12B、12C和12D所示，所述螺栓自动定位模块为关节型机器人80，所述螺栓旋紧模块即安装在所述关节型机器人80上。所述关节型机器人80包括：安装基座81、定位挡块82、导轨83、大臂84、小臂85以及腕部86。安装基座81是整个所述关节型机器人80的定位基础，也是安装基础，安装基座81的位置决定了工作范围的位置。所述安装基座81、大臂84、小臂85以及腕部86活动连接，所述大臂84与小臂85是所述关节型机器人80的驱动机构以及受力机构。所述腕部86安装所述螺栓旋紧模块，实现螺栓的定位和旋紧。

所述关节型机器人80共有六个自由度，包括三个位置自由度以及三个姿态自由度。位置自由度是指所述安装基座81沿X轴的水平移动，所述大臂84沿X轴的转动以及所述小臂85沿X轴的转动。其中，所述安装基座81沿X轴的水平移动是在导轨83上移动实现的，在导轨的两侧设有定位挡块82以限制安装基座81水平移动的范围。姿态自由度是指所述腕部86可绕三个轴(即X、Y、Z轴)进行转动。具体结构此处不再详述。

同样，需要指出的是，尽管本实施例中采用了关节型机器人80，但并不限于上述结构的机器人，也不限于使用关节型机器人的型式。其他容易想到的比如将所述螺栓旋紧模块预先定位到螺栓待安装位置的机构等任何可以实现上述功能的型式均包括在本实用新型意图保护的范围内。

根据本实用新型的一个实施例，所述发动机螺栓装配机还包括螺栓自动供应模块，所述螺栓自动供应模块将螺栓自动供应给所述螺栓旋紧模块。

如图1和2以及图13A、13B和13C所示，本实施例中，所述螺栓自动供应模块包括：料斗10、螺栓自动排位器20、螺栓输送管50。所述料斗10用于盛放待安装的螺栓，并向所述螺栓自动排位器20供应螺栓。料斗10的大小决定了人工参与工作的周期，料斗越大，盛放的螺栓越多，就可以在较长时间内实现无人操作，但由于从装置的整体机械性能考虑，料斗的容积不能过大，否则会影响设备的定位精度以及速度。所述螺栓自动排位器20是螺栓供应模块的核心部件，它的作用是将来自所述料斗10内的螺栓进行整齐的排列，并传送给所述螺栓输送管50。所述输送管50用来将排列整齐的螺栓传送到所述螺栓旋紧模块，其主要由气压驱动，使螺栓在输送管50内快速到达所述螺栓旋紧模块前端的所述卡扣或所述螺栓自动适配器40。所述螺栓旋紧模块再进行旋紧安装。

如图1和2所示，根据本实用新型的一个实施例，所述料斗10的上半部为椭圆柱形部分，下半部为与所述椭圆柱形部分相对接的椭圆锥形部分。与一般的圆柱锥斗形料斗相比，本料斗10能盛放更多的螺栓，同时所述料斗10底部设有可实现多条螺栓同时进入螺栓自动排位器20进行排位的长条形开口(图中未示出)，有效地提供高了螺栓自动排位器的工作效率，为发动机螺栓的快速安装奠定了基础。

根据本实用新型的一个实施例，参见图1和2以及图5-6，所述螺栓自动排位器20包括阶梯皮带22和螺栓定向斜道27。所述阶梯皮带22的各个阶梯部依次承接来自所述长条形开口的螺栓，并将所述螺栓依次输送给所述螺栓定向斜道27。所述螺栓定向斜道27包括斜道272和定向槽273，螺栓在所述斜道272中滑行时其螺杆部分在重力作用下落入所述定向槽273中而实现定向。另外，所述阶梯皮带22通过皮带轴23由电机(图中未示出)带动。此外，在所述阶梯皮带22的上方还设有挡板24，用于进一步保证落在所述阶梯皮带22上的螺栓不至于因为意外情况而处于立着的状态。

根据本实用新型的一个实施例，所述螺栓自动排位器20还包括消阻滚筒21，所述消阻滚筒21设置在所述长条形开口的下方，并在所述电机的驱动下转动，来防止螺栓卡在所述料斗的底部而阻止其他螺栓进入阶梯皮带22。比如对于立在所述长条形开口中的螺栓，通过所述消阻滚筒21的转动对其下端不断施加拨动的力，从而使螺栓平倒在所述长条形开口中。所述消阻滚筒21和所述阶梯皮带22由同一电机带动，可以实现消阻滚筒21与阶梯皮带22的同开同停。

所述消阻滚筒21由转轴和皮套(图中未示出)组成，所述转轴通过电机(图中未示出)驱动，再带动所述阶梯皮带22转动，所述皮套包裹在所述转轴外，以减少对螺栓的磨损。

通过调节所述消阻滚筒21与料斗10底部的距离，从而可以改变出料口的宽度，使螺栓顺利的从所述料斗10进入阶梯皮带22。阶梯皮带22通过与消阻滚筒21的共同作用可实现对螺栓的第一次定向。螺栓随着阶梯皮带22到达下端。

另外，所述螺栓定向斜道27还包括上限板271，所述上限板271设置于所述斜道272的上方。上限板271主要是对一次定向的补充，防止螺栓在阶梯皮带上未被良好定向。所述定向槽273对螺栓进行的是第二次定向。

根据本实用新型的一个实施例，所述螺栓自动排位器20还包括送料道26，所述送料道26介于所述阶梯皮带22和螺栓定向斜道27之间，用于将上述随着阶梯皮带22到达下端并从所述阶梯皮带22上落下的螺栓输送给所述螺栓定向斜道27。

另外，为了防止螺栓进入所述送料道26时发生多枚螺栓位置重叠的现象发生，在所述阶梯皮带22与送料道26之间还设有螺栓滑坡29。所述螺栓滑坡29使落到其上的螺栓立即向下滑动。可以通过改变所述螺栓滑坡29以及送料道26的斜度实现螺栓的有序排列。所述送料道26下端连接所述螺栓定向斜道27。由于螺栓的大小、重量等的不同，以及所述送料道26送料速度的不同，所述螺栓定向斜道27的斜度与长度需经过实际测试并做出相应调整以达到使所有螺栓都有足够的时间实现定向。

根据本实用新型的一个实施例，所述螺栓自动排位器20还包括T形截面斜道28，所述T形截面斜道28设置于所述螺栓定向斜道27和螺栓的输送管50之间。

当螺栓通过螺栓定向斜道27实现定向后就进入所述T形截面斜道28。通过所述T形截面斜道28可以使螺栓排列的更加整齐，同时也可作为螺栓的临时存放仓。在所述T形截面斜道28的前端安装有传感器25。所述传感器25主要负责检测和计数两个功能。通过检测有无螺栓通过，所述传感器25可在一定时间内无螺栓通过时启动自动报警器报警(图中未示出)，由操作人员补充物料或查看原因。所述T形截面斜道28作为螺栓的临时存放仓具有一定的容积，当在一段时间内所述螺栓的输送管50未从所述T形截面斜道28取走螺栓，T形截面斜道28内所储存的螺栓达到一定数量时，所述传感器25将向控制系统(图中未示出)发出信号以将所述电机自动停机，使所述消阻滚筒21和阶梯皮带22停止运转，螺栓自动排位器20暂时停止进行螺栓排位。

当螺栓在T形截面斜道28内排列整齐后，根据装配的需要，由所述螺栓的输送管50输送到螺栓旋紧模块。由T形截面斜道28进入螺栓的输送管50需要经过一接口转换器30，参见图7-9，所述接口转换器30主要由进气口31、定位盘32、进料口33和输送管接口34四部分组成。它主要的作用是将T形截面斜道28内的螺栓转到所述输送管50，同时为输送管50接入高压气体。进气口31接高压空气管，为输送螺栓提供动力。定位盘32主要由转轴321、月牙口322和盘面323三部分组成，它主要负责将所述T形截面斜道28内的螺栓转移到所述接口转换器30中，同时它的一部分同所述接口转换器30的壁面一起形成密闭空间。其中转轴321带动定位盘32绕其旋转，月牙口323进行螺栓的运输的定位。所述进料口33与所述T形截面斜道28相连，输送管接口34连接所述输送管50。通过接口转换器，螺栓由所述T形截面斜道进入所述输送管50同时在强大的气压推动下运动到所述螺栓旋紧模块。另外，在所述输送管50的另一接口设有缓冲橡胶层和橡胶圈，同时安装传感器用于检测螺栓的速度，并通过调节气压来调节螺栓的输送速度，以防止出现剧烈的碰撞。

如图11A、11B、11C、11D所示，根据本实用新型的一个实施例，所述发动机螺栓装配机还包括支架90。所述支架90进一步包括纵向拉杆91、纵向拉板92、上横梁93、下横梁94、后支撑杆95以及前支撑杆96。如图13A、13B和13C所示，所述螺栓自动供应模块、计算机控制单元100以及关节型机器人80均固定在所述支架90。其中，所述关节型机器人80的定位挡块82、导轨83安装在所述支架90的前支撑杆96上。所述计算机控制单元100以及螺栓自动供应模块的料斗10、螺栓自动排位器20固定在支架90的上部。

本实用新型由于采用模块化设计，可以实现不同模块的组成来实现不同的功能。例如单独使用螺栓旋紧模块，螺栓供应与定位功能由操作人员手工完成，这样就可以实现在现有装配设备的基础上进行进一步的改造即可完成，降低了前期的投资，同时一定程度上也提高了装配的速度与精度。而使用螺栓供应模块、装配臂定位模块、螺栓旋紧模块三部分组成的发动机螺栓装配机，则可以大大提高装配的速度与精度，实现高度的自动化，降低出错率和劳动强度，有效提高发动机整体的性能。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种发动机螺栓装配机，具有螺栓旋紧模块，其特征在于，所述螺栓旋紧模块包括：

由动力源驱动用于旋紧螺栓的螺栓旋紧装置；

力矩测控装置，所述力矩测控装置包括用于测量所述螺栓旋紧装置旋紧螺栓时作用到螺栓上的力矩的传感器且所述力矩测控装置在测量到的力矩达到设定数值时停止螺栓旋紧装置的旋紧操作。

2.如权利要求1所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述发动机螺栓装配机还包括：

螺栓自动供应模块，所述螺栓自动供应模块将螺栓自动供应给所述螺栓旋紧模块。

3.如权利要求2所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述螺栓自动供应模块包括：

料斗，所述料斗盛放待安装的螺栓，并向下述螺栓自动排位器供应螺栓；

螺栓自动排位器，所述螺栓自动排位器将来自料斗的螺栓进行整齐的排列，并传送给下述螺栓输送管；

螺栓输送管，所述螺栓输送管将排列整齐的螺栓传送到所述螺栓旋紧模块。

4.如权利要求3所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述料斗的底部设有长条形开口。

5.如权利要求4所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述螺栓自动排位器包括：

阶梯皮带，所述阶梯皮带的各阶梯部依次承接来自所述长条形开口的螺栓并将所述螺栓依次输送给下述螺栓定向斜道；

螺栓定向斜道，所述螺栓定向斜道包括斜道和定向槽，螺栓在所述斜道中滑行时其螺杆部分在重力作用下落入所述定向槽中而实现定向。

6.如权利要求5所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述螺栓自动排位器还包括：

T形截面斜道，所述T形截面斜道设置于所述螺栓定向斜道和螺栓输送管之间。

7.如权利要求6所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述螺栓自动排位器还包括：

接口转换器，所述接口转换器将来自所述T形截面斜道的螺栓自动转换到所述输送管中。

8.如权利要求1-7中任一项所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述发动机螺栓装配机还包括：

螺栓自动定位模块，所述螺栓自动定位模块将螺栓自动定位到发动机上的螺栓待安装位置。

9.如权利要求1-7中任何一项所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述螺栓旋紧装置上设置有螺栓自动适配器。

10.如权利要求9所述的发动机螺栓装配机，其特征在于，所述螺栓自动适配器与所述螺栓旋紧装置之间设置有柔性定位机构，所述柔性定位机构在螺栓的螺纹和螺孔的螺纹对齐之前允许所述螺栓空转。

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