CN212823817U - 一种预拧装置及前盖自动装配系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种预拧装置及前盖自动装配系统，所述预拧装置包括支撑架、第一驱动电机及至少三个预拧组件，所述预拧组件包括转轴，所述转轴活动安装于所述支撑架，转轴的一端设置有与螺栓的头部相适配的扭转部，各预拧组件中的转轴相互平行，并分别用于对应前盖组件中的各螺栓，所述第一驱动电机用于驱动所述转轴转动，各预拧组件的转轴分别通过所述扭转部驱动螺栓转动；本预拧装置，可以驱动前盖组件中的螺栓转动，以便顺利、高效的将螺栓旋入对应的螺纹孔中，有利于实现前盖组件的自动装配。

Description

一种预拧装置及前盖自动装配系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通设备技术领域，具体涉及一种预拧装置及前盖自动装配系统。

背景技术

在轨道交通设备技术领域，轮对是机车上与钢轨相接触的重要部件，现有技术中，轮对通常需要与轴箱装置(简称轴箱)配合进行安装，因为轴箱装置是套在轴颈上联结轮对和转向架或二轴车车体的部件，主要用于把车体重量和载荷传递给轮对，润滑轴颈，降低运行阻力；现有的轴箱装置通常包括前盖组件，所述前盖组件包括前盖(或称为端盖、压板)、铭牌、止动片以及若干螺栓，前盖、铭牌以及止动片上对应位置处分别设置有通孔，所述螺栓分别套设于所述通孔内，如附图1所示；轮对的轴端相应地设置有螺纹孔(数目通常为三个或大于三个)，所述螺栓分别套设于所述通孔中，并用于连接轮对轴端的螺纹孔；传统工艺通常是采用人工手动将前盖组件中的螺栓对应的拧入螺纹孔中，从而实现前盖组件与轮对的装配。

现有技术中，采用人工手动进行装配，存在装配效率低、人工成本高等问题，而随着技术的发展，使得基于机器视觉的轮对前盖自动装配系统成为了可能，其过程为：1、采集轮对轴端的图像(轮对放置于轨道)，通过图像分析确定各螺纹孔的位置，2、将前盖水平放置，将铭牌和止动片与前盖对齐并放置于前盖，在通孔中分别套入螺栓，使得前盖、铭牌、止动片以及若干螺栓可以构成一个前盖组件，3、采集前盖组件的图像，通过图像分析前盖组件中各螺栓(或通孔)的水平方位，并驱动前盖组件水平转动，以调剂前盖组件的方位，使得各螺栓可以与各螺纹孔建立一一对应关系，4、将前盖组件翻转到竖直方向(各螺栓的中心轴线及各通孔的中心轴线均位于水平方向)，使得螺栓的中心轴线可以与螺纹孔中心轴线平行，以使得各螺栓分别对准各螺纹孔，5、调节前盖组件的位置，使得各螺栓可以分别插入对应的螺纹孔中，并预拧紧螺栓，从而完成前盖的自动装配；在这个过程中，预拧紧螺栓是一个关键步骤，但现有技术中缺乏相应的预拧紧螺栓的装置或设备，亟待解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种适用于前盖组件的预拧装置，可以驱动前盖组件中的螺栓转动，以便顺利、高效的将螺栓旋入对应的螺纹孔中，完成前盖组件的装配。

本实用新型所采用的技术方案是：

为解决前盖组件中螺栓的自动装配问题，提供了一种预拧装置，包括支撑架、第一驱动电机及至少三个预拧组件，

所述预拧组件包括转轴，所述转轴活动安装于所述支撑架，转轴的一端设置有与螺栓的头部相适配的扭转部，各预拧组件中的转轴相互平行，并分别用于对应前盖组件中的各螺栓，

所述第一驱动电机用于驱动所述转轴转动，各预拧组件的转轴分别通过所述扭转部驱动螺栓转动。本预拧装置设置有若干与前盖组件中的螺栓相适配的预拧组件，各螺栓的头部可以分别卡入预拧组件中转轴一端的扭转部，通过第一驱动电机驱动转轴转动，并通过所述扭转部将旋转动力传递给对应的螺栓，从而可以驱动螺栓与转轴同步转动，以便顺利、高效的将螺栓旋入对应的螺纹孔中，从而完成前盖组件的装配。

优选的，各所述预拧组件中的转轴分别沿同一圆的圆周方向均匀分布。该圆与前盖组件中各通孔(螺栓)所在的圆相同，从而使得各预拧组件可以分别与前盖组件中的各通孔或螺栓对齐，以便二者可以相互配合。

为解决各预拧组件与前盖组件中各螺栓一一对准的问题，进一步的，还包括机架和第二驱动电机，所述第二驱动电机安装于所述机架，且所述支撑架活动安装于所述机架，所述第二驱动电机用于驱动支撑架绕各转轴所在圆的中心轴线转动。从而使得各预拧组件可以沿圆周方向转动，以便调节各预拧组件的方位，从而使得各预拧组件中的转轴可以分别与前盖组件中的各螺栓对齐，使得前盖组件与本预拧装置配合时，各螺栓的头部可以顺利的卡入对应的扭转部中，以便驱动各螺栓转动。

为实现所述支撑架的活动安装，进一步的，还包括安装轴，所述支撑架固定于所述安装轴，所述安装轴通过轴承固定于所述机架，所述第二驱动电机与所述安装轴相连，用于驱动所述支撑架转动。通过设置安装轴，可以实现支撑架的活动安装，使得支撑架可以相对于机架转动。

为利用第一驱动电机驱动转轴转动，一种方案中，包括至少三个所述第一驱动电机，各所述第一驱动电机分别与各所述转轴相连，用于分别驱动各转轴转动。以便通过转轴驱动各螺栓转动。

为解决各螺栓的同步预拧紧问题，进一步的，包括第一传动机构及一个所述第一驱动电机，所述第一驱动电机通过所述第一传动机构驱动各所述转轴同步转动。所述同步转动是指各转轴在第一驱动电机的驱动下可以同方向、同速度转动，从而可以驱动各螺栓同步转动，从而达到同步拧紧各螺栓的目的。

优选的，所述第一传动机构为带传动机构。

优选的，所述第一传动机构包括传动带、与所述第一驱动电机的输出轴相连的第一带轮、分别设置于所述转轴的第二带轮及至少一个张紧轮，所述传动带套设于所述第一带轮和第二带轮，所述张紧轮用于控制传动带的张紧力。在本方案中，传动带依次绕过第一带轮、各第二带轮及张紧轮，并通过张紧轮张紧传动带，使得第一驱动电机输出的动力可以驱动第一带轮、各第二带轮同步转动，从而达到驱动各转轴同步转动的目的，而通过合理的设置张紧轮的位置，可以有效调节张紧力，从而有效调节第一带轮、第二带轮与传动带之间的摩擦力，从而可以使得传动带上的应力达到所设定的应力值时打滑，从而达到过载保护第一驱动电机的目的，还可以根据此原理有效控制螺栓预紧力的大小，非常的方便。

优选的，所述第一驱动电机和/或所述第二驱动电机采用的是步进电机或伺服电机。

优选的，所述扭转部为与所述螺栓的头部相适配的六角孔、十二角孔、六棱柱、十二棱柱、一字型凸起或十字形凸起。以便适配不同型号的螺栓，通用性更好。

优选的，所述扭转部构造于所述转轴的一端，

或，所述预拧组件还包括套筒，所述套筒的一端固定于转轴的一端，所述扭转部构造于所述套筒的另一端。

为解决自动控制问题，进一步的，还包括控制器，所述第一驱动电机及第二驱动电机分别与所述控制器相连。控制器用于第一驱动电机的启/停，及用于控制第二驱动电机的启/停。

为解决本预拧装置中的各预拧组件与轮对轴端的各螺纹孔一一对应的问题，进一步的，还包括图像采集模块，所述图像采集模块与所述控制器相连，用于采集轮对轴端的图像并发送给控制器，所述控制器根据所述图像确定轮对轴端各螺纹孔的方位，并通过所述第二驱动电机调节各预拧组件的方位，使各预拧组件的方位分别与各螺纹孔的方位一致。即，采用图像处理的方法确定各螺纹孔的方位，并通过第二驱动电机驱动支撑架转动，以调节各预拧组件的方位，从而使得预拧装置中的各预拧组件可以与轮对轴端的各螺纹孔一一对应，方位一致，以便实现自动对准和自动装配功能。

一种前盖自动装配系统，包括所述预拧装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种预拧装置及前盖自动装配系统，结构简单紧凑、设计合理，可以驱动前盖组件中的螺栓转动，以便顺利、高效的将螺栓旋入对应的螺纹孔中，完成前盖组件的自动装配。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为前盖组件的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中提供的一种预拧装置的主视图。

图3为图2的右视图。

图4为图2的A-A视图。

图5为本实用新型实施例中提供的一种预拧装置的结构示意图。

图6为本实用新型实施例中提供的一种前盖自动装配系统中，翻转装置的结构示意图。

图7为本实用新型实施例中提供的一种前盖自动装配系统中，翻转装置与预拧装置配合使用时的结构示意图。

图中标记说明

前盖组件100、前盖101、铭牌102、止动片103、螺栓104

支撑架201、第一驱动电机202、预拧组件203、转轴204、扭转部205、套筒206、轴承207、基圆208、安装轴209、

传动带301、第一带轮302、第二带轮303、张紧轮304、

机架401、第二驱动电机402、

翻转装置501、夹持部502、翻转部503。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图2-图7，本实施例中提供了一种预拧装置，包括支撑架201、第一驱动电机202及至少三个预拧组件203，预拧组件203的数目需要与前盖组件100中螺栓104(通孔)的数目相同，作为优选，在本实施例中，预拧组件203的数目为三，以便与前盖组件100中的三个螺栓104相匹配，所述三个螺栓104分别沿前盖101的圆周方向均匀分布；

所述预拧组件203包括转轴204，所述转轴204活动安装于所述支撑架201，转轴204的一端设置有与螺栓104的头部相适配的扭转部205，各预拧组件203中的转轴204相互平行，并分别用于对应前盖组件100中的各螺栓104，

所述第一驱动电机202用于驱动所述转轴204转动，各预拧组件203的转轴204分别通过所述扭转部205驱动螺栓104转动。

在本实施例中，预拧装置设置有若干与前盖组件100中的螺栓104相适配的预拧组件203，各螺栓104的头部可以分别卡入预拧组件203中转轴204一端的扭转部205，通过第一驱动电机202驱动转轴204转动，并通过所述扭转部205将旋转动力传递给对应的螺栓104，从而可以驱动螺栓104与转轴204同步转动，以便顺利、高效的将螺栓104旋入对应的螺纹孔中，从而完成前盖组件100的装配。

由于前盖组件100中的螺栓104通常是沿圆周方向分布的，故在本实施例中，各预拧组件203中的转轴204分别沿同一圆(可以称为基圆208)的圆周方向均匀分布，如图3或图4所示，该圆与前盖组件100中各通孔(螺栓104)所在的圆相同，从而使得各预拧组件203可以分别与前盖组件100中的各通孔或螺栓104对齐，以便二者可以相互配合。

在本实施例中，所述支撑架201主要起支撑和约束各预拧组件203的目的，可以采用现有技术中常用的机械支撑结构，而各预拧组件203中的转轴204可以通过至少一个轴承207(或轴承207座)固定于所述支撑架201，以便实现运动的分离。

由于螺栓104的头部有多种型号，作为优选，所述扭转部205可以为与所述螺栓104的头部相适配的六角孔(如图3或图5)、十二角孔，此时，所述螺栓104的为外六角螺栓104；

所述扭转部205还可以为与所述螺栓104的头部相适配的六棱柱、十二棱柱，此时，所述螺栓104的为内六角螺栓104；

所述扭转部205还可以为与所述螺栓104的头部相适配的一字型凸起，此时，所述螺栓104的头部设置有一字型凹槽；

同理，所述扭转部205还可以为与所述螺栓104的头部相适配的十字形凸起，此时，所述螺栓104的头部设置有十字形凹槽；以便适配不同型号的螺栓104，通用性更好。

扭转部205具有多种构造方式，作为一种优选的实施方式，所述扭转部205直接构造于所述转轴204的一端，即，所述扭转部205与所述转轴204可以为一体结构，如图2-图5所示；作为另一种优选的实施方式，所述预拧组件203还包括套筒206，所述套筒206的一端固定于转轴204的一端，例如，可以采用螺纹连接等，所述扭转部205构造于所述套筒206的另一端，如图1-图5所示，对于不同型号的螺栓104，只需对应的更换套筒206即可，不仅方便，而且通用性更好。

为利用第一驱动电机202驱动转轴204转动，具有多种实施方式，作为一种优选的实施方式，包括至少三个所述第一驱动电机202，各所述第一驱动电机202分别与各所述转轴204相连，用于分别驱动各转轴204转动，各转轴204可以在控制下单独动作或同步动作，以便通过转轴204驱动各螺栓104转动。

如图4及图5所示，作为另一种优选的实施方式，本预拧装置包括第一传动机构及一个所述第一驱动电机202，所述第一驱动电机202通过所述第一传动机构驱动各转轴204同步转动，所述同步转动是指各转轴204在第一驱动电机202的驱动下可以同方向、同速度转动，从而可以驱动各螺栓104同步转动，从而达到同步拧紧各螺栓104的目的，可以有效提高效率，且可以确保各螺栓104的预紧力相同。

为实现同步传动，第一传动机构具有多种实施方式，作为优选，所述第一传动机构可以优先采用带传动机构，作为一种最简单的举例，所述第一传动机构包括传动带301、与所述第一驱动电机202的输出轴相连的第一带轮302、分别设置于所述转轴204的第二带轮303及至少一个张紧轮304，所述传动带301套设于所述第一带轮302和第二带轮303，如图4及图5所示，所述张紧轮304用于控制传动带301的张紧力；在本方案中，传动带301依次绕过第一带轮302、各第二带轮303及张紧轮304，并通过张紧轮304张紧传动带301，使得第一驱动电机202输出的动力可以驱动第一带轮302、各第二带轮303同步转动，从而达到驱动各转轴204同步转动的目的，而通过合理的设置张紧轮304的位置，可以有效调节张紧力，从而有效调节第一带轮302、第二带轮303与传动带301之间的摩擦力，从而可以使得传动带301上的应力在达到所设定的应力值时打滑，从而达到过载保护第一驱动电机202的目的，还可以根据此原理有效控制螺栓104预紧力的大小，即，在达到所设定预紧力时，所述传动带301打滑即可，非常的方便。

在本实施中，所述第一驱动电机202采用的是步进电机或伺服电机，以便实现精确控制。

为解决自动控制问题，在本实施例中，本预拧装置还包括控制器，所述第一驱动电机202与所述控制器相连，控制器用于第一驱动电机202的启/停及转速等，从而可以精确控制螺栓104的预拧过程。

在本实施例中，所述控制器可以优先采用单片机、ARM芯片、STM芯片、PLC或PC机等，不仅成本低，而且响应速度快，有利于实现精确的自动控制。

为便于转轴204的安装，所述转轴204可以优先采用阶梯轴，这里不再举例说明。

实施例2

为便于调节本预拧装置中各预拧组件203的方位，使得各预拧组件203可以分别与前盖组件100中的各螺栓104一一对准，本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，本实施例所提供的预拧装置，还包括机架401和第二驱动电机402，所述第二驱动电机402安装于所述机架401，且所述支撑架201活动安装于所述机架401，所述第二驱动电机402用于驱动支撑架201绕各转轴204所在圆的中心轴线转动。从而使得各预拧组件203可以沿圆周方向转动，以便调节各预拧组件203的方位，从而使得各预拧组件203中的转轴204可以分别与前盖组件100中的各螺栓104对齐，使得前盖组件100与本预拧装置配合时，各螺栓104的头部可以顺利的卡入对应的扭转部205中，以便驱动各螺栓104转动。

为实现所述支撑架201的活动安装，在进一步的方案中，还包括安装轴209，所述支撑架201固定于所述安装轴209，即，所述安装轴209与支撑架201可以为一体结构，或，所述安装轴209可拆卸的安装于所述支撑架201；

如图2、图5及图7所示，所述安装轴209通过轴承207固定于所述机架401，以便实现支撑架201的活动安装；所述第二驱动电机402与所述安装轴209相连，用于驱动所述支撑架201转动；通过设置安装轴209，可以实现支撑架201的活动安装，使得支撑架201可以相对于机架401转动。

作为优选，所述第二驱动电机402可以优先采用步进电机或伺服电机，且所述第二驱动电机402与所述控制器相连，以便利用控制器控制第二驱动电机402的启/停、转速等。

实施例3

为解决预拧装置中的各预拧组件203与轮对轴端的各螺纹孔一一对应的问题，本实施例3与实施例2的主要区别在于，本实施例所提供的预拧装置，还包括图像采集模块，所述图像采集模块与所述控制器相连，用于采集轮对轴端的图像并发送给控制器，所述控制器根据所述图像确定轮对轴端各螺纹孔的方位，并通过所述第二驱动电机402调节各预拧组件203的方位，使各预拧组件203的方位分别与各螺纹孔的方位一致。即，采用图像处理的方法确定各螺纹孔的方位(所述图像处理方法可以现有的图像处理技术，这里不再赘述)，并通过第二驱动电机402驱动支撑架201转动，以调节各预拧组件203的方位，从而使得预拧装置中的各预拧组件203可以与轮对轴端的各螺纹孔一一对应，方位一致，以便实现自动对准和自动装配功能。

在本实施例中，所述图像采集模块包括相机，且所述相机与控制器相连，相机可以安装于所述机架401。

实施例4

本实施例4提供了一种前盖101自动装配系统，包括实施例1或实施例2或实施例3中所述预拧装置。

可以理解，本系统还包括翻转装置501，所述翻转装置501包括用于夹持前盖101的夹持部502、用于驱动夹持部502翻转的翻转部503(如，可以通过电机和传动带301进行驱动)，所述翻转部503固定于所述机架401，所述夹持部502固定于所述翻转部503，所述夹持部502和翻转部503分别与所述控制器相连，如图6及图7所示，夹持部502可以在控制器的控制下，在水平位置夹持前盖组件100，而所述翻转部503可以在控制器的控制下驱动夹持部502翻转，使得夹持部502可以从水平位置翻转到竖直位置，此时，前盖组件100中各螺栓104(通孔)的中心轴线正好与各预拧组件203中的转轴204的中心轴线平行或共轴，以便通过翻转装置501与预拧装置的配合实现前盖101的自动装配。

可以理解，在本实施中，所述预拧(或称为预拧紧)是螺栓104装配过程中的常用手段，这里不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预拧装置，其特征在于，包括支撑架、第一驱动电机及至少三个预拧组件，

所述预拧组件包括转轴，所述转轴活动安装于所述支撑架，转轴的一端设置有与螺栓的头部相适配的扭转部，各预拧组件中的转轴相互平行，并分别用于对应前盖组件中的各螺栓，

所述第一驱动电机用于驱动所述转轴转动，各预拧组件的转轴分别通过所述扭转部驱动螺栓转动。

2.根据权利要求1所述的预拧装置，其特征在于，还包括机架和第二驱动电机，所述第二驱动电机安装于所述机架，且所述支撑架活动安装于所述机架，各所述预拧组件中的转轴分别沿同一圆的圆周方向均匀分布，所述第二驱动电机用于驱动支撑架绕各转轴所在圆的中心轴线转动。

3.根据权利要求2所述的预拧装置，其特征在于，还包括安装轴，所述支撑架固定于所述安装轴，所述安装轴通过轴承固定于所述机架，所述第二驱动电机与所述安装轴相连，用于驱动所述支撑架转动。

4.根据权利要求1-3任一所述的预拧装置，其特征在于，包括至少三个所述第一驱动电机，各所述第一驱动电机分别与各所述转轴相连，用于分别驱动各转轴转动；

或，还包括第一传动机构及一个所述第一驱动电机，所述第一驱动电机通过所述第一传动机构驱动各所述转轴同步转动，所述第一传动机构为带传动机构。

5.根据权利要求4所述的预拧装置，其特征在于，所述第一传动机构包括传动带、与所述第一驱动电机的输出轴相连的第一带轮、分别设置于所述转轴的第二带轮及至少一个张紧轮，所述传动带套设于所述第一带轮和第二带轮，所述张紧轮用于控制传动带的张紧力。

6.根据权利要求1-3任一所述的预拧装置，其特征在于，所述扭转部为与所述螺栓的头部相适配的六角孔、十二角孔、六棱柱、十二棱柱、一字型凸起或十字形凸起。

7.根据权利要求1-3任一所述的预拧装置，其特征在于，所述扭转部构造于所述转轴的一端，

或，所述预拧组件还包括套筒，所述套筒的一端固定于转轴的一端，所述扭转部构造于所述套筒的另一端。

8.根据权利要求2或3所述的预拧装置，其特征在于，还包括控制器，所述第一驱动电机及第二驱动电机分别与所述控制器相连。

9.根据权利要求8所述的预拧装置，其特征在于，还包括图像采集模块，所述图像采集模块与所述控制器相连，用于采集轮对轴端的图像并发送给控制器，所述控制器根据所述图像确定轮对轴端各螺纹孔的方位，并通过所述第二驱动电机调节各预拧组件的方位，使各预拧组件的方位分别与各螺纹孔的方位一致。

10.一种前盖自动装配系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述预拧装置。

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