CN218284435U - 一种螺栓拧紧机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种螺栓拧紧机，用于生产线上对于工件不同位置的螺栓拧紧作业，包括：操作体、连接于操作体上的若干拧紧轴、三轴运动机构、操作体回转机构及拧紧轴变位机构；所述三轴运动机构设置于操作体的顶部；位于操作体的顶部与三轴运动机构之间设置操作体回转机构；位于操作体前板上设置有拧紧轴变位机构，若干个拧紧轴输出头位置分别设置有套筒，套筒上设有套筒提升装置；本实用新型螺栓拧紧机针工件混线生产，节拍要求快的场合。解决汽车差速器、车桥上不同倍数的紧固螺栓拧紧需要车型快速切换的需要；可满足快速准确的切换所需的拧紧分度圆，便于维护，减小劳动强度的工作需要。同时节省工作区间，提高工作效率。

Description

一种螺栓拧紧机

技术领域

本实用新型涉及一种螺栓拧紧机，用于生产线上对于工件不同位置的螺栓拧紧作业，属于拧紧设备技术领域。

背景技术

正常情况下，以汽车差速器举例，差速器螺栓在圆周上分布，因品种多，螺栓分布不同，螺栓分度圆尺寸不一样。

在差速器生产线上，对工件来料状态是未知的，工件在输送线上位置不准确，螺栓的分布也不确定。如果是人工去操作拧紧，需要不断的去调整设备对螺栓的拧紧位置，费时费力，效率低。

通常情况下，装配过程部分由人工完成,人工装配，拧紧时，采用电动螺栓拧紧机，由人工操作拧紧机设备来实现自动拧紧（包括调整位置空间、角向位置等）。这样的模式，劳动强度高，装配效率低，拧紧过程还是离不开人来操作，所以还不能减少操作者数量，同时对于不同的产品还需要人工调整拧紧轴的分布尺寸，比较费时、费力。

实用新型内容

鉴于上述的技术难题，本实用新型的目的是提供一种螺栓拧紧机，该拧紧机采用五轴伺服联动对位形式并包含套筒提升装置，解决装配过程中，对于生产线上不同位置的工件可实现设备自动拧紧；提高了产品核心竞争力，提高了装配作业效率和生产节拍，减轻员工劳动强度，解决了工件在装配线上的自动拧紧问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种螺栓拧紧机，包括：操作体、连接于操作体上的若干拧紧轴、三轴运动机构、操作体回转机构及拧紧轴变位机构；所述三轴运动机构设置于操作体的顶部；位于操作体的顶部与三轴运动机构之间设置操作体回转机构；位于操作体前板上设置有拧紧轴变位机构，若干个拧紧轴输出头位置分别设置有套筒，套筒上设有套筒提升装置；

进一步的，所述的三轴运动机构分别包括X、Y、Z三个方向的X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件，构成三轴XYZ伺服桁架结构，所述操作体与三轴XYZ伺服桁架通过固定板连接；

进一步的，所述的操作体回转机构为B轴回转装置，用于驱动整个操作体的回转；

进一步的，所述的拧紧轴变位机构为A轴自动变位装置，用于各拧紧轴轴距的自动变换；

进一步的，所述的X轴运动组件、Y轴运动组件均通过伺服驱动，Z轴运动件通过气缸进行升降；

进一步的，所述的X轴运动组件包括：两条相互平行的X轴直线导轨，所述两条X轴直线导轨分别设置于其底部的X轴直线导轨固定座中，两条X轴直线导轨上分别配合连接有X轴滑板，X轴滑板滑动设置于X轴直线导轨上；位于其中一条于X轴直线导轨的外侧并且在X轴滑板下部连接有X轴滚珠丝杠，X轴滚珠丝杠的一端连接有X轴伺服电机和减速器，所述X轴伺服电机和减速器连接在固定座上；通过伺服电机驱动滚珠丝杠旋转，带动X轴滑板在X轴直线导轨上往复运动，在两条平行的X轴直线导轨之间垂直的设置Y轴运动组件；

进一步的，所述的Y轴运动组件包括：Y轴滚珠丝杠、Y轴固定滑板、Y轴导向轴、导向轴支座、Y轴伺服电机及减速机；所述Y轴导向轴为两条并且分别通过导向轴支座固定于两个X轴滑板之间，在两条Y轴导向轴之间位置设置Y轴滚珠丝杠，Y轴滚珠丝杠的一端通过支座连接在X轴滑板上，滚珠丝杠的另一端延申至另一个X轴滑板滑板位置并且连接有Y轴伺服电机及减速机，Y轴固定滑板连接于Y轴滚珠丝杠上随之运动；通过Y轴伺服电机驱动Y轴滚珠丝杠旋转，带动Y轴滑板在Y轴导向轴的导向作用下进行往复运动，在Y轴固定滑板的上部及下部设置Z轴运动组件；

进一步的，所述的Z轴运动组件包括：Z轴升降板、Z轴升降气缸、Z轴导向轴；Z轴升降板上端四周通过Z轴导向轴支座设有Z轴导向轴，位于Z轴升降板上端中心位置设有Z轴升降气缸，Z轴升降气缸底部通过升降浮动接头与操作体回转轴的一端连接，操作体回转轴连接于Z轴升降板上；通过驱动Z轴升降气缸带动操作体进行上下升降；

进一步的，所述的B轴回转装置设置于Z轴升降板的一侧，所述B轴回转装置包括：B轴伺服电机及减速器、回转B齿轮、回转A齿轮；B轴伺服电机的输出轴穿设于Z轴升降板的下部，并且与Z轴升降板之间通过轴承连接，B轴伺服电机输出轴端部固定连接有回转B齿轮，操作体回转轴外部通过轴承转动连接有回转A齿轮，回转A齿轮设置在回转A齿轮固定座上，并通过螺栓固定连接在操作体的上顶部，所述回转B齿轮与回转A齿轮啮合连接；通过驱动B轴伺服电机，使电机输出轴转动带动回转B齿轮旋转，回转B齿轮带动回转A齿轮转动，从而带动与回转A齿轮连接的整个操作体进行回转；

进一步的，所述的A轴自动变位装置设置在操作体前板的一侧，所述的A轴自动变位装置，包括前板，所述前板底部同心设置有大齿盘，且大齿盘一侧设置有弧形齿条，与弧形齿条相对应位置的前板上设有与大齿盘啮合的小齿轮，所述大齿盘上开设有多个限位槽，拧紧轴穿设于每个限位槽中并与大齿盘相互配合，前板上对应每个限位槽位置还设有一个导向滑块；通过弧形齿条和限位槽的设置，可准确的拧紧不同尺寸的螺栓；通过驱动小齿轮驱动大齿轮旋转带动拧紧轴进行轴距的自动变换。

所述小齿轮通过转动杆连接，所述转动杆一端通过螺栓连接小齿轮，转动杆另一端穿过前板上部并通过螺栓固定有A轴减速机，且A轴减速机顶部通过螺栓连接有A轴伺服电机；

当需要对不同尺寸的螺栓进行拧紧时，A轴伺服电机启动，A轴减速机启动，A轴伺服电机带动转动杆转动，从而带动小齿轮进行转动，小齿轮转动带动大齿盘进行转动，大齿盘上的限位槽带动拧紧轴在导向滑块的作用下对螺栓进行拧紧工作。

进一步的，所述的套筒提升装置配套设置于每个拧紧轴上，拧紧轴的输出端头设置套筒，套筒与拧紧轴之间设置转换头，套筒通过套筒气缸固定板连接于套筒气缸的一端，套筒气缸的另一端通过套筒气缸固定板连接在拧紧轴的末端方向的轴体上；通过套筒气缸的伸缩提升或降低拧紧轴套筒。

采用上述结构的螺栓拧紧机的工作原理是：

（1）寻找工件位置，确定螺栓位置；

（2）通过A轴自动变位装置实现拧紧轴轴距自动变位；

（3）通过X轴运动组件、Y轴运动组件驱动拧紧机操作体移动到螺栓拧紧位置；

（4）拧紧机操作体到达拧紧位置，通过Z轴运动组件驱动操作体升降与螺栓进行认帽，同时检测工件达到升降（拧紧）位置；

（5）操作体拧紧完成第一组螺栓，通过套筒提升装置提升拧紧轴套筒；

（6）操作体通过B轴回转装置进行下一组螺栓拧紧，此时，Z轴运动组件的升降气缸不升降，通过套筒提升装置提升套筒，完成螺栓的拧紧。

本实用新型的技术关键在于，XYZ三轴配合A旋转轴和B旋转轴形成五轴联动系统，套筒提升装置确保顺利拧紧下一组螺钉，提升节拍，节省时间，也防止工件移动；针对不同分度圆螺栓情况下的快速自动切换。

本实用新型的有益效果是：

针工件混线生产，节拍要求快的场合。解决汽车差速器、车桥上不同倍数的紧固螺栓拧紧需要车型快速切换的需要；

可满足快速准确的切换所需的拧紧分度圆，便于维护，减小劳动强度的工作需要。同时节省工作区间，提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为图1的侧视图。

图3为图2的I处放大图。

图4为本实用新型的拧紧机的变位机构结构图。

图5为本实用新型的带套筒提升装置的拧紧轴结构图。

图中，1、操作体、2、拧紧轴、3、B轴回转装置、4、A轴自动变位装置、5、X轴直线导轨、6、X轴直线导轨固定座、7、X轴滑板、8、X轴滚珠丝杠、9、X轴伺服电机、10、固定座、11、Y轴滚珠丝杠、12、Y轴固定滑板、13、Y轴导向轴、14、导向轴支座、15、Y轴伺服电机、16、Z轴升降板、17、Z轴升降气缸、18、Z轴导向轴、19、Z轴导向轴支座、20、升降浮动接头、3.1、B轴伺服电机、3.2、回转B齿轮、3.3、回转A齿轮、3.4、回转A齿轮固定座、4.1、前板、4.2、大齿盘、4.3、弧形齿条、4.4、小齿轮、4.5、限位槽、4.6、导向滑块、4.7、A轴伺服电机、21、操作体回转轴、22、套筒、23、转换头、24、套筒气缸固定板、25、套筒气缸。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例

如图1-5所示的一种螺栓拧紧机，包括：操作体1、连接于操作体1上的若干拧紧轴2、三轴运动机构、操作体回转机构及拧紧轴变位机构；所述三轴运动机构设置于操作体1的顶部；位于操作体1的顶部与三轴运动机构之间设置操作体回转机构；位于操作体1前板上设置有拧紧轴变位机构，若干个拧紧轴2输出头位置分别设置有套筒21，套筒21上设有套筒提升装置；

进一步的，所述的三轴运动机构分别包括X、Y、Z三个方向的X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件，构成三轴XYZ伺服桁架结构，所述操作体与三轴XYZ伺服桁架通过固定板连接；

进一步的，所述的操作体回转机构为B轴回转装置3；所述的拧紧轴变位机构为A轴自动变位装置4。

进一步的，所述的X轴运动组件包括：两条相互平行的X轴直线导轨5，所述两条X轴直线导轨5分别设置于其底部的X轴直线导轨固定座6中，两条X轴直线导轨5上分别配合连接有X轴滑板7，X轴滑板7滑动设置于X轴直线导轨5上；位于其中一条于X轴直线导轨5的外侧并且在X轴滑板7下部连接有X轴滚珠丝杠8，X轴滚珠丝杠8的一端连接有X轴伺服电机9和减速器，所述X轴伺服电机9和减速器连接在固定座10上；通过伺服电机9驱动滚珠丝杠8旋转，带动X轴滑板7在X轴直线导轨5上往复运动，在两条平行的X轴直线导轨5之间垂直的设置Y轴运动组件；

进一步的，所述的Y轴运动组件包括：Y轴滚珠丝杠11、Y轴固定滑板12、Y轴导向轴13、导向轴支座14、Y轴伺服电机15及减速机；所述Y轴导向轴13为两条并且分别通过导向轴支座14固定于两个X轴滑板7之间，在两条Y轴导向轴13之间位置设置Y轴滚珠丝杠11，Y轴滚珠丝杠11的一端通过支座连接在X轴滑板7上，滚珠丝杠11的另一端延申至另一个X轴滑板7位置并且连接有Y轴伺服电机15及减速机，Y轴固定滑板12连接于Y轴滚珠丝杠11上随之运动；通过Y轴伺服电机15驱动Y轴滚珠丝杠11旋转，带动Y轴滑板12在Y轴导向轴13的导向作用下进行往复运动，在Y轴固定滑板12的上部及下部设置Z轴运动组件；

进一步的，所述的Z轴运动组件包括：Z轴升降板16、Z轴升降气缸17、Z轴导向轴18；Z轴升降板16上端四周通过Z轴导向轴支座19设有Z轴导向轴18，位于Z轴升降板16上端中心位置设有Z轴升降气缸17，Z轴升降气缸17底部通过升降浮动接头20与操作体回转轴21的一端连接，操作体回转轴21连接于Z轴升降板16上；通过驱动Z轴升降气缸17带动操作体1进行上下升降；

进一步的，所述的B轴回转装置设置于Z轴升降板16的一侧，所述B轴回转装置包括：B轴伺服电机3.1及减速器、回转B齿轮3.2、回转A齿轮3.3；B轴伺服电机3.1的输出轴穿设于Z轴升降板16的下部，并且与Z轴升降板16之间通过轴承连接，B轴伺服电机3.1输出轴端部固定连接有回转B齿轮3.2，操作体回转轴21外部通过轴承转动连接有回转A齿轮3.3，回转A齿轮3.3设置在回转A齿轮固定座3.4上，并通过螺栓固定连接在操作体1的上顶部，所述回转B齿轮3.2与回转A齿轮3.3啮合连接；通过驱动B轴伺服电机3.1，使电机输出轴转动带动回转B齿轮3.2旋转，回转B齿轮3.2带动回转A齿轮3.3转动，从而带动与回转A齿轮3.3连接的整个操作体1进行回转；

进一步的，所述的A轴自动变位装置设置在操作体1前板的一侧，所述的A轴自动变位装置，包括前板4.1，所述前板4.1底部同心设置有大齿盘4.2，且大齿盘4.2一侧设置有弧形齿条4.3，与弧形齿条4.3相对应位置的前板4.1上设有与大齿盘4.2啮合的小齿轮4.4，所述大齿盘4.2上开设有多个限位槽4.5，拧紧轴2穿设于每个限位槽4.5中并与大齿盘4.2相互配合，前板4.1上对应每个限位槽4.5位置还设有一个导向滑块4.6；通过弧形齿条4.3和限位槽4.5的设置，可准确的拧紧不同尺寸的螺栓；通过驱动小齿轮4.4驱动大齿轮4.2旋转带动拧紧轴2进行轴距的自动变换。

所述小齿轮4.4通过转动杆连接，所述转动杆一端通过螺栓连接小齿轮4.4，转动杆另一端穿过前板4.1上部并通过螺栓固定有A轴减速机，且A轴减速机顶部通过螺栓连接有A轴伺服电机4.7。

进一步的，所述的套筒提升装置配套设置于每个拧紧轴2上，拧紧轴2的输出端头设置套筒22，套筒22与拧紧轴2之间设置转换头23，套筒22通过套筒气缸固定板24连接于套筒气缸25的一端，套筒气缸25的另一端通过套筒气缸固定板24连接在拧紧轴2的末端方向的轴体上；通过套筒气缸25的伸缩提升或降低拧紧轴套筒22。

采用上述结构的螺栓拧紧机的工作原理是：

（1）寻找工件位置，确定螺栓位置；

（2）通过A轴自动变位装置4实现拧紧轴2轴距自动变位；

（3）通过X轴运动组件、Y轴运动组件驱动拧紧机操作体1移动到螺栓拧紧位置；

（4）拧紧机操作体1到达拧紧位置，通过Z轴运动组件驱动操作体1升降与螺栓进行认帽，同时检测工件达到升降（拧紧）位置；

（5）操作体1拧紧完成第一组螺栓，通过套筒提升装置提升拧紧轴套筒22；

（6）操作体1通过B轴回转装置3进行下一组螺栓拧紧，此时，Z轴运动组件的升降气缸17不升降，通过套筒提升装置提升套筒22，完成螺栓的拧紧。

现有技术中能够替代本技术方案的是类似人工手动驱动拧紧轴进行拧紧，但是具有一定局限性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (10)

1.一种螺栓拧紧机，其特征在于，包括：操作体、连接于操作体上的若干拧紧轴、三轴运动机构、操作体回转机构及拧紧轴变位机构；所述三轴运动机构设置于操作体的顶部；位于操作体的顶部与三轴运动机构之间设置操作体回转机构；位于操作体前板上设置有拧紧轴变位机构，若干个拧紧轴输出头位置分别设置有套筒，套筒上设有套筒提升装置。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：所述的三轴运动机构分别包括X、Y、Z三个方向的X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件，构成三轴XYZ伺服桁架结构，所述操作体与三轴XYZ伺服桁架通过固定板连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：所述的操作体回转机构为B轴回转装置。

4.根据权利要求1所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：所述的拧紧轴变位机构为A轴自动变位装置。

5.根据权利要求2所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：所述的X轴运动组件包括：两条相互平行的X轴直线导轨，所述两条X轴直线导轨分别设置于其底部的X轴直线导轨固定座中，两条X轴直线导轨上分别配合连接有X轴滑板，X轴滑板滑动设置于X轴直线导轨上；位于其中一条于X轴直线导轨的外侧并且在X轴滑板下部连接有X轴滚珠丝杠，X轴滚珠丝杠的一端连接有X轴伺服电机和减速器，所述X轴伺服电机和减速器连接在固定座上；在两条平行的X轴直线导轨之间垂直的设置Y轴运动组件。

6.根据权利要求5所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：所述的Y轴运动组件包括：Y轴滚珠丝杠、Y轴固定滑板、Y轴导向轴、导向轴支座、Y轴伺服电机及减速机；所述Y轴导向轴为两条并且分别通过导向轴支座固定于两个X轴滑板之间，在两条Y轴导向轴之间位置设置Y轴滚珠丝杠，Y轴滚珠丝杠的一端通过支座连接在X轴滑板上，滚珠丝杠的另一端延申至另一个X轴滑板滑板位置并且连接有Y轴伺服电机及减速机，Y轴固定滑板连接于Y轴滚珠丝杠上随之运动；在Y轴固定滑板的上部及下部设置Z轴运动组件。

7.根据权利要求2所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：所述的Z轴运动组件包括：Z轴升降板、Z轴升降气缸、Z轴导向轴；Z轴升降板上端四周通过Z轴导向轴支座设有Z轴导向轴，位于Z轴升降板上端中心位置设有Z轴升降气缸，Z轴升降气缸底部通过升降浮动接头与操作体回转轴的一端连接，操作体回转轴连接于Z轴升降板上。

8.根据权利要求7所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：B轴回转装置设置于Z轴升降板的一侧，所述B轴回转装置包括：B轴伺服电机及减速器、回转B齿轮、回转A齿轮；B轴伺服电机的输出轴穿设于Z轴升降板的下部，并且与Z轴升降板之间通过轴承连接，B轴伺服电机输出轴端部固定连接有回转B齿轮，操作体回转轴外部通过轴承转动连接有回转A齿轮，回转A齿轮设置在回转A齿轮固定座上，并通过螺栓固定连接在操作体的上顶部，所述回转B齿轮与回转A齿轮啮合连接。

9.根据权利要求4所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：所述的A轴自动变位装置，包括前板，所述前板底部同心设置有大齿盘，且大齿盘一侧设置有弧形齿条，与弧形齿条相对应位置的前板上设有与大齿盘啮合的小齿轮，所述大齿盘上开设有多个限位槽，拧紧轴穿设于每个限位槽中并与大齿盘相互配合，前板上对应每个限位槽位置还设有一个导向滑块；所述小齿轮通过转动杆连接，所述转动杆一端通过螺栓连接小齿轮，转动杆另一端穿过前板上部并通过螺栓固定有A轴减速机，且A轴减速机顶部通过螺栓连接有A轴伺服电机。

10.根据权利要求1所述的一种螺栓拧紧机，其特征在于：所述的套筒提升装置配套设置于每个拧紧轴上，拧紧轴的输出端头设置套筒，套筒与拧紧轴之间设置转换头，套筒通过套筒气缸固定板连接于套筒气缸的一端，套筒气缸的另一端通过套筒气缸固定板连接在拧紧轴的末端方向的轴体上。

Images