一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置，包括弓形支座、安裝于支座上部的絲杠和橫向導軌、與絲杠連接的電機、與橫向導軌垂直分布的縱向導軌、位于縱向導軌上部的擰緊汽缸、抬起裝置、支撐爪，擰緊汽缸的汽缸軸通過連接件與擰緊機構連接；擰緊機構的驅動桿與擰緊頭連接。本實用新型一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置用于細長工件上有規律分布的批量雙頭螺柱或螺母的自動擰緊，既保證了擰緊系統的可靠性、精度及抗干擾能力，還可以提高擰緊的一致性和擰緊效率。
【專利說明】一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于用于擰緊螺柱及螺母的裝置，具體涉及一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置。
【背景技術】
[0002]雙頭螺柱是指兩端均有螺紋的圓柱形緊固件，廣泛應用于電力、化工、煉油、閥門、鐵路、橋梁、鋼構、汽摩配件、機械、鍋爐鋼結構、吊塔、大跨度鋼結構和大型建筑等。雙頭螺柱聯結是將雙頭螺柱一頭擰入被聯結件之一的螺孔，另一頭穿過另一被聯結件通孔，然后套上墊圈，擰緊螺母。雙頭螺柱的裝配，需要借助專門的工具才能完成，通常采用的雙頭螺柱擰緊器是依靠外力轉動螺套，將雙頭螺柱的尾端旋入螺套，再通過螺套內的頂杠與雙頭螺柱端面接觸而產生的頂緊力將其首端旋入基體中，最后通過反向旋轉力將螺套從雙頭螺柱上旋下。
[0003]螺母又稱為螺帽是一種固定用工具，其中心有孔，孔的內側有螺紋。螺母經常與大小相合的螺栓配合使用，以固定有關的接合部份，用以傳遞運動或動力的機械零件。螺母多呈六角形，其次為正方形。在進行機械裝置裝配時，螺母和螺栓聯接是一種普遍的連接方式，因此用于螺母的擰緊手電鉆是一個重要的手動工具，為了快遞、高效地將螺母擰緊，在現有的用于螺母的擰緊手電鉆中，都是把擰緊扳手與手電鉆直接聯接在一起，但是在擰緊過程中，擰緊套筒與螺母間會產生側向壓力，加上螺母與螺栓間的摩擦，側向力會造成附加力矩，該附加力矩會對各擰緊軸的工作力矩起到一個反向的作用，屬于一種有害力矩。根據螺栓分度圓直徑與螺栓直徑等參數的不同，附加力矩可達目標扭轉的3% -6%，即會對螺母的擰緊力矩構成3% -6%范圍內不可預測的影響。
[0004]針對單個細長工件有均勻分布的批量雙頭螺柱或者螺母需要擰緊，傳統的雙頭螺柱或者螺母擰緊方法為人為地用電或氣動扳手擰緊，其缺點是工作量大、耗時長、效率低，且擰緊程度不一，扭矩的大小難以量化地控制和顯示。
【發明內容】
[0005]本實用新型是為了克服現有技術中存在的術缺點而提出的，其目的是提供一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置。
[0006]本實用新型的技術方案是:
[0007]一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置，包括支座、絲杠、電機、橫向導軌、縱向導軌、擰緊汽缸、抬起裝置、支撐爪，所述支座呈弓形，由弓形上部、弓形下部和平臺組成；弓形上部安裝有相互平行的兩條橫向導軌和絲杠，絲杠位于兩條橫向導軌之間，絲杠的一端連接電機，移動螺母一側與縱向導軌背面固定連接；弓形下部底端向支座開口一側外延形成平臺，兩臺抬起裝置汽缸分別安裝于平臺上，兩條抬起裝置導軌安裝在弓形下部與抬起裝置相對應的位置；所述支撐爪固定于抬起裝置上，支撐爪的寬度與輸送帶上縫隙的寬度相適合；傳感器安裝于輸送帶上；縱向導軌與橫向導軌垂直分布，縱向導軌背部安裝有兩個橫向移動滑塊，橫向移動滑塊與縱向導軌背部構成C型,橫向移動滑塊開口處扣裝在橫向導軌的凹槽內，縱向導軌的上端安裝有擰緊汽缸，擰緊汽缸的汽缸軸通過連接件與擰緊機構連接；擰緊機構背部安裝有兩個縱向移動滑塊，縱向移動滑塊與縱向導軌的結合方式與橫向導軌和橫向移動滑塊的結合方式相同，抒緊機構的驅動桿與抒緊頭連接，控制系統分別與電機、傳感器、擰緊電機和扭矩傳感器控制盒的信號連接，對其進行控制。
[0008]所述擰緊機構包括底面開有兩個與驅動桿大小相匹配的通孔的箱體，箱體內部安裝有兩套分別依次連接的擰緊電機、傳動軸、調速器和驅動桿，安裝于驅動桿上的扭矩傳感器，以及與扭矩傳感器另一端連接的扭矩傳感器控制盒，控制系統設置的扭矩數據通過扭矩傳感器控制盒傳輸給扭矩傳感器，進一步控制驅動桿的扭矩大小。
[0009]所述擰緊頭為雙頭螺柱擰緊頭，雙頭螺柱擰緊頭包括上套筒、雙頭螺柱下套筒、頂杠、聯接套筒、鋼球和滾針，所述上套筒的中心形成通孔，通孔的孔徑大小與頂杠的直徑相匹配，上套筒的內壁形成有傾斜式限位槽，上套筒的下端沿圓周均布有上螺孔；所述雙頭螺柱下套筒的截面呈凸型，凸臺部外徑與通孔的孔徑相匹配，中心形成異徑孔，上段為光孔，孔徑與鋼球的直徑相匹配，且小于通孔的孔徑，雙頭螺柱下套筒的異徑孔下段為螺紋孔，螺紋孔孔徑與雙頭螺柱的直徑匹配，雙頭螺柱下套筒的下端沿圓周均布有下螺孔，下螺孔為通孔，位置與上螺孔相匹配；所述鋼球置于下套筒的光孔中；滾針安裝在頂杠下端外壁上的滾針孔內，大小與限位槽相匹配；所述頂杠的上端形成有下固定銷孔，頂杠的下端伸入上套筒的通孔中，上端伸入聯接套筒的階梯孔中，通過下固定銷與聯接套筒固定；所述聯接套筒的中心形成階梯孔，階梯孔分為上、下兩段，上段孔徑大小與驅動桿的直徑相匹配，下段的孔徑大小與頂杠的直徑相匹配；聯接套筒的上端形成有上固定銷孔，下端形成有下固定銷孔，兩者孔徑大小分別與上固定銷和下固定銷大小相匹配。
[0010]所述擰緊頭為螺母擰緊頭，螺母擰緊頭的結構與雙頭螺柱擰緊頭的結構基本相同，只有在螺母下套筒的異徑孔下段為內六角孔，內六角孔孔徑與螺母的外部六角形狀匹配。
[0011]所述控制系統為INTEL單片機。
[0012]本實用新型一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置通過多種控制方式進行雙頭螺柱、螺母的擰緊，不僅能實現自動認帽、自動卸荷、自動擰緊等功能，還能有效地提高擰緊效率，特別適合于零部件上均勻分布的大批量雙頭螺柱的自動擰緊。同時，該裝置也適用于其他有規律分布的批量雙頭螺柱擰緊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置的主視圖；
[0014]圖2是本實用新型一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置的左視圖；
[0015]圖3是本實用新型一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置的俯視圖；
[0016]圖4是本實用新型中的擰緊機構的結構示意圖；
[0017]圖5是圖1中A部分的局部放大圖；
[0018]圖6是圖2中B部分的局部放大圖；
[0019]圖7是本實用新型中雙頭螺柱擰緊頭的裝配結構示意圖；
[0020]圖8是本實用新型中螺母擰緊頭的裝配結構示意圖；[0021]圖9是本實用新型中擰緊頭的上套筒的結構示意圖；
[0022]圖10是本實用新型中擰緊頭的雙頭螺柱下套筒的結構示意圖；
[0023]圖11是本實用新型中擰緊頭的螺母下套筒的結構示意圖；
[0024]圖12是本實用新型中擰緊頭的螺母下套筒的仰視圖；
[0025]圖13是本實用新型中擰緊頭的頂杠的結構示意圖；
[0026]圖14是本實用新型中擰緊頭的聯接套筒的結構示意圖。
[0027]其中:
[0028]I 支座2 絲杠
[0029]3 電機4 橫向導軌
[0030]5 縱向導軌6 擰緊汽缸
[0031]7 擰緊機構8 擰緊頭
[0032]8， 雙頭螺柱擰緊頭8” 螺母擰緊頭
[0033]9 抬起裝置10 支撐爪
[0034]11 傳感器12 控制系統
`[0035]13 輸送帶14 細長工件
[0036]101 弓形上部102 弓形下部
[0037]103 平臺201 移動螺母
[0038]401 凹槽402 橫向移動滑塊
[0039]501 縱向移動滑塊601 汽缸軸
[0040]602 連接件701 箱體
[0041]702 擰緊電機703 傳動軸
[0042]704 調速器705 扭矩傳感器
[0043]706 扭矩傳感器控制盒 707 驅動桿
[0044]801 上套筒802 雙頭螺柱下套筒
[0045]802’螺母下套筒803 頂杠
[0046]804 聯接套筒806 鋼球
[0047]807 滾針808 上固定銷
[0048]809 下固定銷810 內六角螺栓
[0049]811 通孔812 限位槽
[0050]813 上螺孔814 凸臺部
[0051]815 光孔816 螺紋孔
[0052]816’內六角孔817 下螺孔
[0053]818下固定銷孔819 滾針孔
[0054]820 階梯孔821 上固定銷孔
[0055]822 雙頭螺柱822’ 螺母
[0056]901 抬起裝置汽缸902 抬起裝置導軌。
【具體實施方式】
[0057]下面，參照附圖和實施例對本實用新型一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置進行詳細說明:
[0058]如圖f 3所示，一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置，包括支座I，所述支座I呈弓形，包括弓形上部101、弓形下部102和平臺103。
[0059]弓形上部101安裝有相互平行的兩條橫向導軌4和絲杠2，絲杠2位于兩條橫向導軌4之間，絲杠2的一端連接電機3，移動螺母201 —側與縱向導軌5背面固定連接，移動螺母201與絲杠2嚙合，當絲杠2轉動時，移動螺母201帶動縱向導軌5沿橫向導軌4左右移動；
[0060]弓形下部102底端向支座I開口一側外延形成平臺103，兩臺抬起裝置汽缸901分別安裝于平臺103上，兩條抬起裝置導軌902安裝在弓形下部102與抬起裝置9相對應的位置，抬起裝置9在抬起裝置汽缸901的作用下沿抬起裝置導軌902上下移動。
[0061]所述支撐爪10固定于抬起裝置9上，支撐爪10的寬度與輸送帶13上縫隙的寬度相適合，支撐爪10的上部形成半圓形凹槽。
[0062]傳感器11安裝于輸送帶13上。
[0063]如圖5、6所不，縱向導軌5與橫向導軌4垂直分布,縱向導軌5背部安裝有兩個橫向移動滑塊402，橫向移動滑塊402與縱向導軌5背部構成C型，橫向移動滑塊402開口處扣裝在橫向導軌4的凹槽401內，縱向導軌5的上端安裝有擰緊汽缸6，擰緊汽缸6的汽缸軸601通過連接件602與擰緊機構7連接。
[0064]如圖4所示，擰緊機構7背部安裝有兩個縱向移動滑塊501，縱向移動滑塊501與縱向導軌5的結合方式與橫向導軌4和橫向移動滑塊402的結合方式相同，擰緊機構7在擰緊汽缸6的汽缸軸601的帶動下沿縱向導軌5上下移動，擰緊機構7的驅動桿707與擰緊頭8連接。
[0065]擰緊機構7包括底面開有兩個與驅動桿707大小相匹配的通孔的箱體701，箱體701內部安裝有兩套分別依次連接的擰緊電機702、傳動軸703、調速器704和驅動桿707，安裝于驅動桿707上的扭矩傳感器705，以及與扭矩傳感器705另一端連接的扭矩傳感器控制盒706，控制系統設置的扭矩數據通過扭矩傳感器控制盒706傳輸給扭矩傳感器705，進一步控制驅動桿707的扭矩大小；
[0066]如圖疒14所示，擰緊頭8具有兩種結構，其一是在安裝雙頭螺柱時使用的雙頭螺柱擰緊頭8’，其二是在安裝螺母時使用的螺母擰緊頭8”。其中雙頭螺柱擰緊頭8’包括上套筒801、雙頭螺柱下套筒802、頂杠803、聯接套筒804、鋼球806和滾針807，所述上套筒801的中心形成通孔811，通孔811的孔徑大小與頂杠803的直徑相匹配，上套筒801的內壁形成有傾斜式限位槽812，上套筒801的下端沿圓周均布有上螺孔813 ；
[0067]所述雙頭螺柱下套筒802的截面呈凸型，凸臺部814外徑與通孔811的孔徑相匹配，中心形成異徑孔，上段為光孔815，孔徑與鋼球806的直徑相匹配，且小于通孔811的孔徑，雙頭螺柱下套筒802的異徑孔下段為螺紋孔816，螺紋孔816孔徑與雙頭螺柱822的直徑匹配，雙頭螺柱下套筒802的下端沿圓周均布有下螺孔817，下螺孔817為通孔，位置與上螺孔813相匹配；
[0068]所述鋼球806置于下套筒802的光孔815中；
[0069]滾針807安裝在頂杠803下端外壁上的滾針孔819內，其直徑與限位槽812的寬度相匹配；所述頂杠803的上端形成有下固定銷孔818，頂杠803的下端伸入上套筒801的通孔811中，上端伸入聯接套筒804的階梯孔820中，通過下固定銷809與聯接套筒804固定；所述聯接套筒804的中心形成階梯孔820，階梯孔分為上、下兩段，上段孔徑大小與驅動桿707的直徑相匹配，下段的孔徑大小與頂杠803的直徑相匹配；聯接套筒804的上端形成有上固定銷孔821，下端形成有下固定銷孔818，兩者孔徑大小分別與上固定銷808和下固定銷809大小相匹配。
[0070]上套筒801與雙頭螺柱下套筒802通過內六角螺栓810相連接構成雙頭螺柱擰緊頭;
[0071]如圖8、11、12所示，其中螺母擰緊頭8”的結構與雙頭螺柱擰緊頭8’的結構基本相同，只有在螺母下套筒802’的異徑孔下段為內六角孔816’，內六角孔816’孔徑與螺母822’的外部六角形狀匹配。
[0072]所述控制系統12為INTEL單片機。
[0073]本實用新型的使用方法:
[0074]1.將雙頭螺柱822或者螺母822’預裝在細長工件14的相應位置上，將細長工件14置于輸送帶13上；
[0075]?.輸送帶13將細長工件14輸送到雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置前，位于輸送帶13的傳感器11發送位置信號給控制系統12，控制系統12控制輸送帶13停止輸送，細長工件14停止，此時細長工件14位置得到定位；
[0076]Ii1 .控制系統12控制抬起裝置汽缸901運動，抬起裝置9在其帶動下將支撐爪10上的細長工件14抬起至指定高度停止；
[0077]iv.控制系統12發送信號，電機3帶動絲杠2轉動，絲杠2的移動螺母201帶動縱向導軌5在橫向導軌4上移動至初始位置停止，縱向導軌5上的擰緊機構7位置得到定位；
[0078]V.控制系統12發送信號,抒緊汽缸9帶動抒緊機構7在縱向導軌5上移動,抒緊機構7下降指定位移，此時擰緊機構7下端連接的擰緊頭8下降至細長工件14的雙頭螺柱822或螺母822’上；
[0079]v1.控制系統12發送信號，擰緊機構7中的擰緊電機701啟動，通過驅動桿707帶動擰緊頭8轉動，擰緊頭8的雙頭螺柱下套筒802或螺母下套筒802’與細長工件14上的雙頭螺柱822或螺母822’配合，同時擰緊汽缸運動帶動擰緊機構隨雙頭螺柱822或螺母822’的擰緊而下移，細長工件14上的雙頭螺柱822或螺母822’得到擰緊；
[0080]Vi1.當雙頭螺柱822或螺母822’擰緊到指定扭矩后，扭矩傳感器705接受扭矩信號并反饋給控制系統12，控制系統12將信號反饋給調速器704，進行擰緊調速，當雙頭螺柱822或螺母822’擰緊到所需扭矩時，控制系統12控制擰緊電機702停止轉動，擰緊結束；
[0081]vii1.雙頭螺柱822或螺母822’擰緊后，擰緊汽缸6帶動擰緊機構7上升回原位；
[0082]ix.電機3帶動絲杠2旋轉，絲杠2帶動縱向導軌5上的擰緊機構7沿橫向軌道4移動指定距離，此距離與細長工件14上的雙頭螺柱822或螺母822’的間距一致；
[0083]X.重復步驟V~viii的動作，直至擰緊完最后一組雙頭螺柱822或螺母822’ ；
[0084]x1.雙頭螺柱822或螺母822’全部擰緊后，抬起裝置9落下，細長工件14落到輸送帶13上，擰緊過程結束。
[0085]本實用新型通過多種控制方式進行雙頭螺柱、螺母的擰緊，裝置具有自動認帽、自動卸荷、手動正轉及同時擰緊功能，可以實現選定軸的正轉或反轉，以及自動定位、擰緊功能；擰緊裝置采用扭矩控制、信號反饋等多種控制方式進行螺柱或螺母的擰緊，通過控制、協調各軸控單元來實現整個系統擰緊的協調控制；主控單元及軸控單元以先進的INTEL單片機為控制核心，采用模塊化結構，保證了系統的可靠性、系統的精度及抗干擾能力，又使其便于維修和擴展；采用高性能的伺服系統，實現無級調速，可以在量程范圍內隨意設定扭矩目標值及角度目標值；具有自診斷及報警功能，可判別工藝參數和擰緊結果，并給出聲、光指示；裝置能顯示統計擰緊產量及擰緊結果，與PC聯機，接收擰緊曲線，以便顯示和打印。本實用新型用于細長工件上有規律分布的批量雙頭螺柱或螺母的自動擰緊，既保證了擰緊系統的可靠性、精度及抗干擾能力，還可以提高擰緊的一致性和擰緊效率。
【權利要求】
1.一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置，包括支座(1)、絲杠(2)、電機(3)、橫向導軌(4)、縱向導軌(5)、擰緊汽缸(6)、抬起裝置(9)、支撐爪(10)，其特征在于:所述支座(1)呈弓形，由弓形上部(101)、弓形下部(102)和平臺(103)組成；弓形上部(101)安裝有相互平行的兩條橫向導軌(4)和絲杠(2)，絲杠(2)位于兩條橫向導軌(4)之間，絲杠(2)的一端連接電機(3)，移動螺母(201) —側與縱向導軌(5)背面固定連接；弓形下部(102)底端向支座(1)開口一側外延形成平臺(103)，兩臺抬起裝置汽缸(901)分別安裝于平臺(103)上，兩條抬起裝置導軌(902)安裝在弓形下部(102)與抬起裝置(9)相對應的位置；所述支撐爪(10)固定于抬起裝置(9)上，支撐爪(10)的寬度與輸送帶(12)上縫隙的寬度相適合；傳感器(11)安裝于輸送帶(12)上；縱向導軌(5)與橫向導軌(4)垂直分布,縱向導軌(5)背部安裝有兩個橫向移動滑塊(402)，橫向移動滑塊(402)與縱向導軌(5)背部構成C型，橫向移動滑塊(402)開口處扣裝在橫向導軌(4)的凹槽(401)內，縱向導軌(5)的上端安裝有擰緊汽缸(6 )，擰緊汽缸(6 )的汽缸軸(601)通過連接件(602 )與擰緊機構(7 )連接；擰緊機構(7)背部安裝有兩個縱向移動滑塊(501)，縱向移動滑塊(501)與縱向導軌(5)的結合方式與橫向導軌(4)和橫向移動滑塊(402 )的結合方式相同,抒緊機構(7 )的驅動桿(707 )與抒緊頭(8)連接，控制系統(12)分別與電機(3)、傳感器(11)、擰緊電機(702)和扭矩傳感器控制盒(706)的信號連接，對其進行控制。
2.根據權利要求1所述的一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置，其特征在于:所述擰緊機構(7)包括底面開有兩個與驅動桿(707)大小相匹配的通孔的箱體(701)，箱體(701)內部安裝有兩套分別依次連接的擰緊電機(7 O 2 )、傳動軸(7 O 3 )、調速器(7 O 4 )和驅動桿(707),安裝于驅動桿(707)上的扭矩傳感器(705)，以及與扭矩傳感器(705)另一端連接的扭矩傳感器控制盒(7 06)，控制系統設置的扭矩數據通過扭矩傳感器控制盒(706)傳輸給扭矩傳感器(705)，進一步控制驅動桿(707)的扭矩大小。
3.根據權利要求1所述的一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置，其特征在于:所述擰緊頭(8)為雙頭螺柱擰緊頭(8’)，雙頭螺柱擰緊頭(8’)包括上套筒(801)、雙頭螺柱下套筒(802)、頂杠(803)、聯接套筒(804)、鋼球(806)和滾針(807)，所述上套筒(801)的中心形成通孔(811)，通孔(811)的孔徑大小與頂杠(803)的直徑相匹配，上套筒(801)的內壁形成有傾斜式限位槽(812)，上套筒(801)的下端沿圓周均布有上螺孔(813);所述雙頭螺柱下套筒(802)的截面呈凸型，凸臺部(814)外徑與通孔(811)的孔徑相匹配，中心形成異徑孔，上段為光孔(815)，孔徑與鋼球(806)的直徑相匹配，且小于通孔(811)的孔徑，雙頭螺柱下套筒(802)的異徑孔下段為螺紋孔(816)，螺紋孔(816)孔徑與雙頭螺柱(822)的直徑匹配，雙頭螺柱下套筒(802)的下端沿圓周均布有下螺孔(817)，下螺孔(817)為通孔，位置與上螺孔(813)相匹配；所述鋼球(806)置于下套筒(802)的光孔(815)中；滾針(807)安裝在頂杠(803)下端外壁上的滾針孔(819)內，大小與限位槽(812)相匹配；所述頂杠(803)的上端形成有下固定銷孔(818)，頂杠(803)的下端伸入上套筒(801)的通孔(811)中，上端伸入聯接套筒(804)的階梯孔(820)中，通過下固定銷(809)與聯接套筒(804)固定；所述聯接套筒(804)的中心形成階梯孔(820)，階梯孔分為上、下兩段，上段孔徑大小與驅動桿(707)的直徑相匹配，下段的孔徑大小與頂杠(803)的直徑相匹配；聯接套筒(804)的上端形成有上固定銷孔(821)，下端形成有下固定銷孔(818)，兩者孔徑大小分別與上固定銷(808)和下固定銷(809)大小相匹配。
4.根據權利要求1或3所述的一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置，其特征在于:所述擰緊頭(8)為螺母擰緊頭(8”)，螺母擰緊頭(8”)的結構與雙頭螺柱擰緊頭(8’)的結構基本相同，只有在螺母下套筒(802’)的異徑孔下段為內六角孔(816’)，內六角孔(816’)孔徑與螺母(822’)的外部六角形狀匹配。
5.根據權利要求1或3所述的一種雙頭螺柱及螺母的自動擰緊裝置，其特征在于:所述控制系統(12 )為INTEL單片機。
【文檔編號】B23P19/06GK203526931SQ201320642283
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】李連廣, 張長秋, 于婷 申請人:中核（天津）機械有限公司