CN210878474U - 一种可自定位的螺母拧紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可自定位的螺母拧紧装置，包括基座(1)和拧紧机构(3)，拧紧机构(3)安装在滑移机构(2)上，随滑移机构(2)在竖直方向同步运动，所述拧紧机构(3)输出轴末段连接有双节万向节(4)，双节万向节(4)随拧紧机构(3)的输出轴伸缩和旋转；双节万向节(4)的末端设有套筒(6)；套筒(6)下端的外部设有定位卡盘(7)，该卡盘张开时方便螺母的拾取，收缩时能够抱紧螺柱，促使套筒(6)与螺柱轴线重合。该装置通过定位卡盘(7)和双节万向节(4)的自动调节功能，可在粗定位情况下，使螺母轴线与螺柱轴线重合，实现螺母自动拧入螺柱的机械自动化，极大地提高了螺母拧紧工艺的工作效率和安全性能。

Description

一种可自定位的螺母拧紧装置

技术领域

本发明涉及机械通用零件安装技术领域，具体而言，涉及一种可自定位的螺母拧紧装置。

背景技术

目前，螺母的安装过程，尤其是在M6以上的大螺母安装、或螺柱轴心位置无法精准定位、或螺柱轴线角度无法精准获取的工况，都是先通过人工将螺母拧入螺柱，再使用其它的拧紧工具将其拧紧。该方法在螺母使用数量不多的情况下尚可，在螺母大批量使用过程中，若每件螺母都需人工先将其拧入螺柱，会消耗大量的劳动力资源，大幅增加了安装成本，并且作业效率低，安装过程中易出安全事故。

例如公布号为CN 107598549 A的中国发明专利申请，其公开了一种螺母拧紧机构，包括用于安装到装配线上的安装支架、支撑在安装支架上的用以将螺母夹紧的夹紧结构和用以将夹紧后的螺母旋转的旋拧结构，所述夹紧结构包括一端具有用于接收螺母的螺母夹头，所述螺母夹头至少在具有螺母接口的一端能够径向收缩以夹紧螺母，该机构能实现装配线螺母的自动拧紧，不需人工参与。但该拧紧机构仅适用于装配线上螺柱位置可精确定位且螺柱轴线与套筒轴线无倾角的工况，对螺柱轴心与螺母轴心错位或螺柱轴线与套筒轴线存在倾角等情况未提出有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种可自定位的螺母拧紧装置，该装置不仅可以在螺柱轴心预先可精准获取的情况下，靠机械自动完成螺母快速拧入和慢速拧紧的全过程，也可以在螺柱中心错位或轴线倾角无法准确获取等粗定位工况下，靠机械自动完成螺母快速拧入和慢速拧紧的全过程。该机构在螺母拧紧过程中减少了人工带螺母动作，提高了螺母拧紧工艺的工作效率和经济效益，并提升作业的安全性能。

为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：

本发明第一方面提供一种可自定位的螺母拧紧装置，包括基座和拧紧机构，拧紧机构安装在滑移机构上，随滑移机构在竖直方向同步运动，拧紧机构的拧紧轴可伸缩，也可旋转；所述拧紧机构输出轴末段连接有双节万向节，双节万向节随拧紧机构的输出轴伸缩和旋转，在受压力的作用下，该万向节能在一定角度范围内摆动；双节万向节的末端设有套筒；套筒下端的外部设有定位卡盘，卡盘内的手抓在外接动力的作用下，能轻松实现张开和收缩，手抓张开时中心孔很大，螺母可从中心穿过，方便螺母的拾取；手抓收缩时，中心孔刚好与螺柱圆柱面直径一致，能很好的抱紧螺柱，促使套筒与螺柱轴线重合。该装置通过定位卡盘和双节万向节的自动调节功能，可在粗定位情况下，使螺母轴线与螺柱轴线重合，实现螺母自动拧入螺柱的机械自动化，极大地提高了螺母拧紧工艺的工作效率和安全性能。

优选的是，所述滑移机构2的固定端连接在基座上，作竖直方向上下移动。

在上述任一方案中优选的是，所述双节万向节的外部设有橡胶套。橡胶套粘接固定在双节万向节的外侧，可在一定压力范围内对双节万向节的关节提供阻尼，使机构在作业运动过程中不至于无序晃动。

在上述任一方案中优选的是，所述定位卡盘为中空结构，安装固定在套筒的外圆柱上，与套筒同轴。

在上述任一方案中优选的是，所述拧紧机构由控制系统控制。控制系统是所述拧紧机构的中枢神经系统，通过该系统不仅可以实现机构的滑移、定位、取料及上料等过程控制，还可以对螺母的拧紧方法、转速、转向、扭矩值、转角、时间、上下限值等参数进行优选，并在作业过程中实时监控及反馈，保证螺母拧紧过程的顺利进行。

在上述任一方案中优选的是，所述滑移机构由滑块、直线导轨、滑座、传动机构和销轴组成。

在上述任一方案中优选的是，所述滑块通过螺钉固定在基座上；直线导轨通过螺钉固定在滑座上，直线导轨在滑块的导向作用下沿竖直方向运动。

在上述任一方案中优选的是，所述传动机构的一端通过销轴连接在基座上，另一端通过螺纹连接在滑座上。通过调整传动机构的位置，可实现直线导轨的上下移动。

在上述任一方案中优选的是，所述套筒由套筒本体和磁铁组成。磁铁可吸取螺母端面实现取料

在上述任一方案中优选的是，所述套筒本体的内部下端为与目标螺母外形匹配的方孔，上端为圆孔，在螺母套入套筒后，下端的方孔可夹持住螺母，使其同步旋转。

在上述任一方案中优选的是，所述磁铁采用胶粘接在套筒本体内部的方孔和内圆柱面之间。在套筒拾取螺母过程中，待套筒和螺母中心对准后，只需轻压，低速转动的套筒便能找正并套住螺母，磁铁吸住螺母的端面，使螺母能与套筒同步移动。

在上述任一方案中优选的是，所述定位卡盘由卡盘和移动手抓组成。整套机构通过卡盘的内孔安装固定在套筒的外圆柱面，可随套筒一起旋转和摆动。该卡盘的手抓在张开时套筒可从中间穿过，在夹紧时则可抱紧螺柱。

作为替代方案，所述定位卡盘选用气动卡盘或者液压卡盘。

作为替代方案，所述基座选用固定的机架或者具有各向调整功能的机构组合体。

作为替代方案，所述传动机构选用移动气缸或油缸或丝杠螺母副传动机构或齿轮齿条传动机构。

在上述任一方案中优选的是，所述移动手抓的数量为大于或者等于3。

本发明第二方面提供一种可自定位的螺母拧紧装置的作业过程，其包括以下步骤：

步骤A：通过控制系统调整机构的位置使套筒位于待拾取螺母的正上方，此时机构位于上极限位置，定位卡盘处于张开状态；

步骤B：控制拧紧机构，使套筒低速旋转；

步骤C：调整传动机构的位置，使拧紧机构向下移动至指定位置，此时，在橡胶套的横向阻尼作用下，双节万向节的各段均处于竖直状态，套筒套住待拧紧的螺母，磁铁吸住螺母端面实现取料；

步骤D：调整传动机构的位置，使拧紧机构移至上极限位；

步骤E：根据粗定位数据，调整机构位置或调整工件位置，使套筒位于目标螺柱正上方；

步骤F：调整传动机构的位置，机构下移，直至设定好的极限行程为止，此时目标螺柱顶住套筒，并使拧紧机构往上压缩一定长度；

步骤G：通过控制，使定位卡盘的手抓收缩，在双节万向节的自动调节作用下，无论套筒轴心与目标螺柱轴心错位，还是套筒轴线与目标螺柱轴线有倾角，定位卡盘的手抓都能抱紧目标螺柱，促使螺母和目标螺柱同轴；

步骤H：启动拧紧机构，使其在小扭矩状态下快速旋转，螺母在随拧紧机构旋转的过程中自动拧入目标螺柱；

步骤I：达到预设螺母拧入深度后，通过控制张开定位卡盘的手抓；

步骤J：再次启动拧紧机构，使其在定扭矩输出状态下完成螺母完全拧紧的工作；

步骤K：机构收回，准备下一次作业，优选的是，采用本发明第一方面所述的可自定位的螺母拧紧装置。

本发明所述的可自定位的螺母拧紧装置与现有技术相比具有下列优点和效果：

1.本发明实施例的螺母拧紧装置，不仅可以在螺柱轴心预先可精准获取的情况下，机械自动完成螺母拧入和拧紧的全过程，也可以在螺柱中心错位或轴线倾角无法准确获取等粗定位工况下，靠机械自动完成螺母拧入和拧紧的全过程。

2.在粗定位工况下通过机械定位方式使套筒6的轴心与螺柱轴心对齐，从而降低螺母拧入螺柱的难度。

3.该机构在螺母拧紧过程中减少了人工将螺母拧入螺柱的动作，从而降低了螺母拧紧过程中的劳动强度，提高了螺母拧紧工艺的工作效率和经济效益，并提升了作业的安全性能。

4.通过定位卡盘和双节万向节的自动调节功能，可在粗定位情况下，使螺母轴线与螺柱轴线重合，实现螺母自动拧入螺柱的机械自动化，极大地提高了螺母拧紧工艺的工作效率和安全性能。

附图说明

图1为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的一优选实施例的结构示意图。

图2为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示优选实施例的主视图。

图3为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示优选实施例的系统控制界面图。

图4为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的滑移机构的结构示意图。

图5为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的套筒的结构示意图。

图6为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的定位卡盘的结构示意图。

图7为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图6所示实施例的定位卡盘的俯视图。

图8为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的作业过程流程图。

图9为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的套筒中心与螺柱中心错位状态下结构示意图。

图10为按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的套筒轴线与螺柱轴线有倾角状态下结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。

如图1-图3所示，按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的一优选实施例的结构示意图。本发明的可自定位的螺母拧紧装置，包括基座1和拧紧机构3，拧紧机构3安装在滑移机构2上，随滑移机构2在竖直方向同步运动，拧紧机构3的拧紧轴可伸缩，也可旋转；所述拧紧机构3输出轴末段连接有双节万向节4，双节万向节4随拧紧机构3的输出轴伸缩和旋转，在受压力的作用下，该万向节能在一定角度范围内摆动；双节万向节4的末端设有套筒6；套筒6下端的外部设有定位卡盘7，卡盘内的手抓在外接动力的作用下，能轻松实现张开和收缩，手抓张开时中心孔很大，螺母可从中心穿过，方便螺母的拾取；手抓收缩时，中心孔刚好与螺柱圆柱面直径一致，能很好的抱紧螺柱，促使套筒与螺柱轴线重合。该装置通过定位卡盘7和双节万向节4的自动调节功能，可在粗定位情况下，使螺母轴线与螺柱轴线重合，实现螺母自动拧入螺柱的机械自动化，极大地提高了螺母拧紧工艺的工作效率和安全性能。

在本实施例中，所述滑移机构2的固定端连接在基座1上，作竖直方向上下移动。

在本实施例中，所述双节万向节4的外部设有橡胶套5。橡胶套5粘接固定在双节万向节4的外侧，可在一定压力范围内对双节万向节4的关节提供阻尼，使机构在作业运动过程中不至于无序晃动。

在本实施例中，所述定位卡盘7为中空结构，安装固定在套筒6的外圆柱上，与套筒6同轴。

在本实施例中，所述拧紧机构3由控制系统8控制。控制系统8是所述拧紧机构3的中枢神经系统，通过该系统不仅可以实现机构的滑移、定位、取料及上料等过程控制，还可以对螺母的拧紧方法、转速、转向、扭矩值、转角、时间、上下限值等参数进行优选，并在作业过程中实时监控及反馈，保证螺母拧紧过程的顺利进行。

作为替代方案：所述基座1选用固定的机架或者具有各向调整功能的机构组合体。不同结构的基座1，可使本发明装置应用于不同的场合。

接下来参阅图4所示，按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的滑移机构的结构示意图。

在本实施例中，所述滑移机构2由滑块201、直线导轨202、滑座203、传动机构204和销轴205组成。

在本实施例中，所述滑块201通过螺钉固定在基座1上；直线导轨202通过螺钉固定在滑座203上，直线导轨202在滑块201的导向作用下沿竖直方向运动。

在本实施例中，所述传动机构204的一端通过销轴205连接在基座1上，另一端通过螺纹连接在滑座203上。通过调整传动机构204的位置，可实现直线导轨的上下移动。

作为替代方案：所述传动机构204可选气缸或油缸或丝杠螺母副传动机构或齿轮齿条传动机构等各种直线传动机构。

如图5所示，按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的套筒的结构示意图。

在本实施例中，所述套筒6由套筒本体601和磁铁602组成。磁铁602可吸取螺母端面实现取料

在本实施例中，所述套筒本体601的内部下端为与目标螺母外形匹配的方孔，上端为圆孔，在螺母套入套筒后，下端的方孔可夹持住螺母，使其同步旋转。

在本实施例中，所述磁铁602采用胶粘接在套筒本体601内部的方孔和内圆柱面之间。在套筒拾取螺母过程中，待套筒和螺母中心对准后，只需轻压，低速转动的套筒便能找正并套住螺母，磁铁602吸住螺母的端面，使螺母能与套筒同步移动。在螺母拧入螺柱的过程中，螺柱顶端可进入套筒内部上端的内圆柱面内，使螺母能完全拧紧。

如图6、图7所示，按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的定位卡盘的结构示意图。

在本实施例中，所述定位卡盘7由卡盘701和移动手抓702组成。整套机构通过卡盘701的内孔安装固定在套筒6的外圆柱面，可随套筒6一起旋转和摆动。该卡盘的手抓在张开时套筒可从中间穿过，在夹紧时则可抱紧螺柱。

在本实施例中，所述定位卡盘7选用气动卡盘或者液压卡盘。

在本实施例中，所述移动手抓702的数量为大于或者等于3，试验证明手抓数量只需在3抓以上即可。

如图8所示，按照本发明的可自定位的螺母拧紧装置的图1所示实施例的作业过程流程图。

本发明提供一种可自定位的螺母拧紧装置的作业过程如下：

步骤A：通过控制系统8调整机构的位置使套筒6位于待拾取螺母的正上方，此时机构位于上极限位置，定位卡盘7处于张开状态；

步骤B：控制拧紧机构3，使套筒6低速旋转；

步骤C：调整传动机构204的位置，使拧紧机构3向下移动至指定位置，此时，在橡胶套5的横向阻尼作用下，双节万向节4的各段均处于竖直状态，套筒6套住待拧紧的螺母，磁铁602吸住螺母端面实现取料；

步骤D：调整传动机构204的位置，使拧紧机构3移至上极限位；

步骤E：根据粗定位数据，调整机构位置或调整工件位置，使套筒6位于目标螺柱正上方；

步骤F：调整传动机构204的位置，使机构下移，直至设定好的极限行程为止，此时目标螺柱顶住套筒6，并使拧紧机构3往上压缩一定长度；

步骤G：通过控制，使定位卡盘7的手抓收缩，在双节万向节4的自动调节作用下，无论套筒6轴心与目标螺柱轴心错位(如图9所示)，还是套筒6轴线与目标螺柱轴线有倾角(如图10所示)，定位卡盘7的手抓都能抱紧目标螺柱，促使螺母和目标螺柱同轴；

步骤H：启动拧紧机构3，使其在小扭矩状态下快速旋转，螺母在随拧紧机构3旋转的过程中自动拧入目标螺柱；

步骤I：达到预设螺母拧入深度后，通过控制张开定位卡盘7的手抓；

步骤J：再次启动拧紧机构3，使其在定扭矩输出状态下完成螺母完全拧紧的工作；

步骤K：机构收回，准备下一次作业，优选的是，采用本发明第一方面所述的可自定位的螺母拧紧装置。

本领域技术人员不难理解，本发明的可自定位的螺母拧紧装置包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。

Claims (16)

1.一种可自定位的螺母拧紧装置，包括基座（1）和拧紧机构（3），拧紧机构（3）安装在滑移机构（2）上，随滑移机构（2）在竖直方向同步运动，其特征在于：拧紧机构（3）输出轴末段连接有双节万向节（4），双节万向节（4）随拧紧机构（3）的输出轴伸缩和旋转；双节万向节（4）的末端设有套筒（6）；套筒（6）下端的外部设有定位卡盘（7）。

2.如权利要求1所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：滑移机构（2）的固定端连接在基座（1）上，作竖直方向上下移动。

3.如权利要求2所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：双节万向节（4）的外部设有橡胶套（5）。

4.如权利要求1所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：定位卡盘（7）为中空结构，安装固定在套筒（6）的外圆柱上，与套筒（6）同轴。

5.如权利要求1所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：拧紧机构（3）由控制系统（8）控制。

6.如权利要求1或2所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：滑移机构（2）由滑块（201）、直线导轨（202）、滑座（203）、传动机构（204）和销轴（205）组成。

7.如权利要求1所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：滑块（201）通过螺钉固定在基座（1）上；直线导轨（202）通过螺钉固定在滑座（203）上，直线导轨（202）在滑块（201）的导向作用下沿竖直方向运动。

8.如权利要求6所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：传动机构（204）的一端通过销轴（205）连接在基座（1）上，另一端通过螺纹连接在滑座（203）上。

9.如权利要求1或4所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：套筒（6）由套筒本体（601）和磁铁（602）组成。

10.如权利要求9所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：套筒本体（601）的内部下端为与目标螺母外形匹配的方孔，上端为圆孔，在螺母套入套筒后，下端的方孔可夹持住螺母，使其同步旋转。

11.如权利要求9所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：磁铁（602）采用胶粘接在套筒本体（601）内部的方孔和内圆柱面之间。

12.如权利要求1或4所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：定位卡盘（7）由卡盘（701）和移动手抓（702）组成。

13.如权利要求1或4所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：定位卡盘（7）选用气动卡盘或者液压卡盘。

14.如权利要求1所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：基座（1）选用固定的机架或者具有各向调整功能的机构组合体。

15.如权利要求6所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：传动机构（204）选用移动气缸或油缸或丝杠螺母副传动机构或齿轮齿条传动机构。

16.如权利要求12所述的可自定位的螺母拧紧装置，其特征在于：移动手抓（702）的数量为大于或者等于3。

Images