CN210189682U - 拧紧机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种拧紧机构。主体支架上设置有导轨，待拧紧的部件放置在导轨上并能沿导轨移动。拧紧支架安装在主体支架上，拧紧支架能相对于主体支架转动以调节角度。角度切换气缸安装在主体支架上，角度切换气缸连接到拧紧支架，角度切换气缸伸缩以调节拧紧支架相对于主体支架的角度。拧紧轴安装在拧紧支架上。推进气缸安装在拧紧支架上并连接到拧紧轴。拧紧杆安装在拧紧轴上，套筒通过偏转组件安装到拧紧杆的端部，不受外力作用，偏转组件保持套筒与拧紧杆同心，受外力作用，偏转组件限制套筒相对于拧紧杆的偏转角度。控制手柄安装在拧紧支架上，控制手柄连接到推进气缸，控制手柄控制推进气缸动作以驱动拧紧轴带动拧紧杆进行拧紧操作。

Description

拧紧机构

技术领域

本实用新型涉及汽车制造领域，更具体地说，涉及汽车制造领域中的制造工具。

背景技术

作为最常见的零部件连接方式，螺栓连接在机械制造包括汽车制造中有着广泛的应用。为使得设计的产品最终能够被顺利生产出来，必须保证产品的可制造性。通常的做法是：在设计的过程中进行同步检验，对于可制造性有问题的点，需要进行对应性的调整和修改，直到产品完全的可制造。对于螺栓连接的可制造性，通常意味着：需要保证拧紧工具的可达性，也就是要保证螺栓头周边以及沿螺栓轴向靠近螺栓的空间。但在实际产品设计中，经常由于产品的结构或者工艺过程的限制，无法保证螺栓的拧紧空间。这种情况下，如果调整螺栓方向将可能导致连接方向与零件受力方向不匹配，进而影响产品结构强度；如果直接在遮挡零件上开孔，又可能导致产品的视觉效果受影响。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种能在一定的偏转角度范围内进行拧紧的拧紧机构。

根据本实用新型的一实施例，提出一种拧紧机构，包括：主体支架、拧紧支架、角度切换气缸、拧紧轴、推进气缸、拧紧杆和控制手柄。主体支架上设置有导轨，待拧紧的部件放置在导轨上并能沿导轨移动。拧紧支架安装在主体支架上，拧紧支架能相对于主体支架转动以调节角度。角度切换气缸安装在主体支架上，角度切换气缸连接到拧紧支架，角度切换气缸伸缩以调节拧紧支架相对于主体支架的角度。拧紧轴安装在拧紧支架上。推进气缸安装在拧紧支架上，推进气缸连接到拧紧轴。拧紧杆安装在拧紧轴上，套筒通过偏转组件安装到拧紧杆的端部，不受外力作用，偏转组件保持套筒与拧紧杆同心，受外力作用，偏转组件限制套筒相对于拧紧杆的偏转角度。控制手柄安装在拧紧支架上，控制手柄连接到推进气缸，控制手柄控制推进气缸动作以驱动拧紧轴带动拧紧杆进行拧紧操作。

在一个实施例中，拧紧杆的端部形成多面体的结构，拧紧杆上具有贯穿的定位孔，套筒套在拧紧杆的端部，套筒的侧壁上与定位孔对应的位置具有通孔。偏转组件包括：固定横销和辅助定位弹簧。固定横销穿过套筒上的通孔以及拧紧杆的定位孔，将套筒安装到拧紧杆上。辅助定位弹簧套在拧紧杆上且位于套筒的下方，套筒由固定横销安装于拧紧杆的端部，套筒的底端与辅助定位弹簧接触并压缩辅助定位弹簧，辅助定位弹簧向套筒的底部施加弹簧力。

在一个实施例中，拧紧杆的端部沿定位孔方向的截面呈八边型，八边型的上斜边和下斜边具有对应的倾斜角度，该倾斜角度与拧紧杆的最大偏转角度相对应。

在一个实施例中，拧紧杆的端部的多面体结构的边缘为圆角。

在一个实施例中，固定横销的直径小于定位孔以及通孔的直径，套筒能相对于拧紧杆的端部偏转，在最大偏转角度，套筒的内壁分别与拧紧杆的端部的八边型截面的上斜边和下斜边紧贴。

在一个实施例中，拧紧杆的杆身具有变化的直径，在靠近端部的位置形成台阶面，辅助定位弹簧的底部与台阶面接触，辅助定位弹簧的顶部与套筒的底端接触。

在一个实施例中，套筒由固定横销安装于拧紧杆的端部，辅助定位弹簧被压缩，辅助定位弹簧向套筒的底部施加竖直向上的弹簧力，保持套筒与拧紧杆同心。套筒受外力作用而偏转，辅助定位弹簧的一侧被额外压缩，外力消除，被额外压缩的一侧复原，辅助定位弹簧将套筒恢复至与拧紧杆同心的位置。

在一个实施例中，该拧紧机构还包括调压阀，调压阀安装在主体支架上，调压阀连接到推进气缸，调压阀控制推进气缸的推进力。

本实用新型的拧紧机构能在一定的偏转角度内转动，通过拧紧机构的适当偏转增加螺栓的拧紧空间，拧紧机构的偏转能够保证螺栓方向与零件受力方向匹配，减少对于产品结构强度的影响，同时避免在遮挡零件上开孔，不影响视觉效果，本实用新型的拧紧机构能较好地解决螺栓的拧紧空间不足的问题。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构的结构图。

图2揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构中安装在拧紧支架上的部件的结构图。

图3揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构中拧紧轴的结构图。

图4揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构中拧紧轴的剖面结构图。

图5揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构中拧紧轴的端部的结构图。

图6揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构中拧紧轴的端部的剖面结构图。

具体实施方式

为了解决螺栓的拧紧空间不足的问题，比较好的方式是使得拧紧机构具有一定的偏转角度，通过拧紧机构的适当偏转增加螺栓的拧紧空间，拧紧机构的偏转能够保证螺栓方向与零件受力方向匹配，减少对于产品结构强度的影响，同时避免在遮挡零件上开孔，不影响视觉效果。

图1揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构的结构图。参考图1所示，该拧紧机构包括：主体支架120、拧紧支架121、角度切换气缸103、拧紧轴101、推进气缸102、拧紧杆109和控制手柄104。主体支架120上设置有导轨，待拧紧的部件放置在导轨上并能沿导轨移动，使得待拧紧的部件能够移动到拧紧组件的作业范围内。拧紧支架121安装在主体支架120上，拧紧支架121能相对于主体支架121转动以调节角度。拧紧支架121与主体之间120之间是转动连接。角度切换气缸103安装在主体支架120上。角度切换气缸103连接到拧紧支架121，角度切换气缸103伸缩以调节拧紧支架121相对于主体支架120的角度。图2揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构中安装在拧紧支架上的部件的结构图。结合图1和图2所示，拧紧轴101安装在拧紧支架121上。推进气缸102安装在拧紧支架121上，推进气缸102连接到拧紧轴101。拧紧杆109安装在拧紧轴101上，套筒106通过偏转组件安装到拧紧杆109的端部。在套筒不受外力作用时，偏转组件保持套筒106与拧紧杆109同心。在套筒受外力作用时，偏转组件限制套筒106相对于拧紧杆109的偏转角度。控制手柄104安装在拧紧支架121上，控制手柄104连接到推进气缸102，控制手柄104控制推进气缸102动作以驱动拧紧轴101带动拧紧杆109进行拧紧操作。

图3至图6揭示了根据本实用新型的一实施例的拧紧机构中拧紧轴、套筒以及偏转组件的结构。其中图3揭示了拧紧轴的结构图，图4揭示了拧紧轴的剖面结构图，图5揭示了拧紧轴的端部的结构图，图6揭示了拧紧轴的端部的剖面结构图。如图所示，拧紧杆109的端部形成多面体的结构，拧紧杆上具有贯穿的定位孔191，套筒106套在拧紧杆的端部，套筒106的侧壁上与定位孔对应的位置具有通孔161。偏转组件包括：固定横销107和辅助定位弹簧108。固定横销107穿过套筒106上的通孔161以及拧紧杆109的定位孔191，将套筒106安装到拧紧杆109上。需要说明的是，在一个实施例中，固定横销107的直径小于定位孔191以及通孔161的直径，这样套筒106在被安装到拧紧杆109的端部后，并不是被完全固定，而是能相对于拧紧杆109的端部产生一定的偏转。辅助定位弹簧108套在拧紧杆109上且位于套筒106的下方。套筒106由固定横销107安装于拧紧杆109的端部，套筒106的底端与辅助定位弹簧108接触并压缩辅助定位弹簧108，辅助定位弹簧108向套筒106的底部施加弹簧力。继续参考附图所示，拧紧杆109的端部沿定位孔191方向的截面呈八边型(参考图6)。八边型的上斜边和下斜边具有对应的倾斜角度，该倾斜角度与拧紧杆的最大偏转角度相对应。拧紧杆的端部的多面体结构的边缘被导成圆角。拧紧杆109的杆身具有变化的直径，在靠近端部的位置形成台阶面192，辅助定位弹簧108的底部与台阶面192接触，辅助定位弹簧108的顶部与套筒106的底端接触。如前面所描述的，固定横销107的直径小于定位孔191以及通孔161的直径，使得套筒106能相对于拧紧杆109的端部偏转。在最大偏转角度下，套筒106的内壁分别与拧紧杆109的端部的八边型截面的上斜边和下斜边紧贴。拧紧杆的端部对套筒的最大偏转角度起到限位的作用。当套筒106由固定横销107安装于拧紧杆109的端部时，辅助定位弹簧108被压缩，辅助定位弹簧108向套筒106的底部施加竖直向上的弹簧力，以保持套筒106与拧紧杆109同心。当套筒106受外力作用(比如在进行拧紧作业时)而偏转，辅助定位弹簧108的一侧被额外压缩。在外力消除后，被额外压缩的一侧复原，辅助定位弹簧108利用其弹簧力将套筒106恢复至与拧紧杆109同心的位置。

在一个实施例中，套筒相对于拧紧轴的端部可具有±15°的偏转角度，相应的，固定横销可以在套筒的通孔和拧紧轴的定位孔内具有±15°的浮动量。在一个实施例中，套筒侧壁上的通孔为轴向的长腰孔，长腰孔的孔径为固定横销的最大直径+1mm，腰距为固定横销的最大直径±3mm，以满足套筒最大偏角下与固定横销互不干涉。

在一个实施例中，套筒相对于拧紧杆的偏转角度为±8°，套筒输入端为1/2寸的方孔，输出端为对比尺寸16mm的六角套筒，用于驱动对边尺寸16mm的螺栓，实现50Nm+90°的拧紧工艺值。

拧紧杆109的端部的多面体结构对套筒的偏转角度起到限位的作用，下面介绍拧紧杆端部的多面体结构的获取方式，该方式是在工程软件的辅助下获得多面体结构的模型：

套筒的偏转角度的控制是通过在拧紧杆的端部加工出多面体结构来实现，根据需要的偏转角度以及套筒的内壁尺寸设计拧紧杆的端部的多面体结构。在一个实施例中，该多面体结构为八面体结构，以偏转θ为例，该八面体结构的生成过程如下：

1)根据扭矩选取合适尺寸的套筒与拧紧杆；

2)在数模工程软件(或者开发工具)上将套筒和拧紧杆对正中心摆放在理论位置；

3)绘制套筒与拧紧杆的横向连接轴的中心线(也就是固定套筒与拧紧杆的固定横销的中心线)；

4)将套筒沿上述第3)步确定的中心线，朝一侧旋转θ角；

5)取套筒内壁的上侧平面与内壁的下侧平面作为八面体的2个面；

6)将套筒沿第2)步确定的中心旋转到另外一侧的偏转θ角位置；

7)取新位置的套筒内壁的上侧平面与内壁的下侧平面作为八面体的2个面；

8)将第4)步和第6)步取得的四个面沿接杆轴心旋转90°，可以得到另外四个面；

9)对上述各步所得的八面体的交界线或角进行适当大小的导圆角；

10)为避免套筒旋转过程中与八面体根部的干涉，还需要在八面体根部位置也导出适当的圆角。

通过上述的步骤之后，就能够获得拧紧杆的端部的多面体结构。

此外，为保证套筒在整个圆面上的浮动量，还需要在套筒上为横销的浮动留出足够大的余量。在拧紧杆上为辅助定位弹簧的安装预留台阶面，之后选取合适大小与虎克系数的辅助定位弹簧。

在应用中发现，针对扭矩较大的拧紧应用，带偏角拧紧易引发拧紧过程中套筒脱出螺栓头部的情况，此种情况下需要在拧紧轴上施加大小合适的压力。比如针对扭矩超过40Nm且偏角大于8°的应用，在正常拧紧过程中，偶尔会出现“脱枪”现象，即出现扭矩较大时套筒与螺栓脱开的情况，针对此情况需要在拧紧轴的轴向上施加一定大小的压紧力。压紧力来源可以是人工助力也可以是设备助力，比如在一个实施例中，该拧紧机构还包括辅助压力管路116和调压阀117。辅助压力管路116和调压阀117安装在主体支架120上，调压阀117连接到辅助压力管路116，调压阀117还连接到推进气缸102，调压阀117控制推进气缸102的推进力，以在拧紧轴上施加大小合适的压紧力。

本实用新型的拧紧机构能在一定的偏转角度内转动，通过拧紧机构的适当偏转增加螺栓的拧紧空间，拧紧机构的偏转能够保证螺栓方向与零件受力方向匹配，减少对于产品结构强度的影响，同时避免在遮挡零件上开孔，不影响视觉效果，本实用新型的拧紧机构能较好地解决螺栓的拧紧空间不足的问题。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种拧紧机构，其特征在于，包括：

主体支架，主体支架上设置有导轨，待拧紧的部件放置在导轨上并能沿导轨移动；

拧紧支架，拧紧支架安装在主体支架上，拧紧支架能相对于主体支架转动以调节角度；

角度切换气缸，角度切换气缸安装在主体支架上，角度切换气缸连接到拧紧支架，角度切换气缸伸缩以调节拧紧支架相对于主体支架的角度；

拧紧轴，拧紧轴安装在拧紧支架上；

推进气缸，推进气缸安装在拧紧支架上，推进气缸连接到拧紧轴；

拧紧杆，拧紧杆安装在拧紧轴上，套筒通过偏转组件安装到拧紧杆的端部，不受外力作用，偏转组件保持套筒与拧紧杆同心，受外力作用，偏转组件限制套筒相对于拧紧杆的偏转角度；

控制手柄，控制手柄安装在拧紧支架上，控制手柄连接到推进气缸，控制手柄控制推进气缸动作以驱动拧紧轴带动拧紧杆进行拧紧操作。

2.如权利要求1所述的拧紧机构，其特征在于，所述拧紧杆的端部形成多面体的结构，拧紧杆上具有贯穿的定位孔，套筒套在拧紧杆的端部，套筒的侧壁上与定位孔对应的位置具有通孔，所述偏转组件包括：

固定横销，固定横销穿过套筒上的通孔以及拧紧杆的定位孔，将套筒安装到拧紧杆上；

辅助定位弹簧，辅助定位弹簧套在拧紧杆上且位于套筒的下方，套筒由固定横销安装于拧紧杆的端部，套筒的底端与辅助定位弹簧接触并压缩辅助定位弹簧，辅助定位弹簧向套筒的底部施加弹簧力。

3.如权利要求2所述的拧紧机构，其特征在于，拧紧杆的端部沿定位孔方向的截面呈八边型，八边型的上斜边和下斜边具有对应的倾斜角度，该倾斜角度与拧紧杆的最大偏转角度相对应。

4.如权利要求3所述的拧紧机构，其特征在于，所述拧紧杆的端部的多面体结构的边缘为圆角。

5.如权利要求3所述的拧紧机构，其特征在于，所述固定横销的直径小于定位孔以及通孔的直径，套筒能相对于拧紧杆的端部偏转，在最大偏转角度，套筒的内壁分别与拧紧杆的端部的八边型截面的上斜边和下斜边紧贴。

6.如权利要求5所述的拧紧机构，其特征在于，所述拧紧杆的杆身具有变化的直径，在靠近端部的位置形成台阶面，辅助定位弹簧的底部与台阶面接触，辅助定位弹簧的顶部与套筒的底端接触。

7.如权利要求6所述的拧紧机构，其特征在于，套筒由固定横销安装于拧紧杆的端部，辅助定位弹簧被压缩，辅助定位弹簧向套筒的底部施加竖直向上的弹簧力，保持套筒与拧紧杆同心；

套筒受外力作用而偏转，辅助定位弹簧的一侧被额外压缩，外力消除，被额外压缩的一侧复原，辅助定位弹簧将套筒恢复至与拧紧杆同心的位置。

8.如权利要求1所述的拧紧机构，其特征在于，还包括调压阀，调压阀安装在主体支架上，调压阀连接到推进气缸，调压阀控制推进气缸的推进力。

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