專利名稱：扭矩控制多軸螺栓擰緊機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及螺栓擰緊裝置，具體地說是一種扭矩控制多軸螺 栓擰緊機。
背景技術(shù)：
通常裝配生產(chǎn)線設(shè)備繁多，技術(shù)復(fù)雜，所選用的檸緊機工具品種 很多，大致可分為電動單軸擰緊機，電動多軸擰緊機及氣動單軸擰緊
機等三種。電動多軸擰緊機大部分是通過皮帶輪傳遞動力；電動單軸 檸緊機由轉(zhuǎn)子與定子組成，通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動擰緊工件；氣動單軸擰緊機 是通過氣流吹動葉輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)葉輪停止轉(zhuǎn)動時，氣流通過卸壓閥減壓， 實現(xiàn)對擰緊機的保護。當(dāng)裝配工件在同一工作平面內(nèi)或者接近于同一 平面，而且螺栓的數(shù)目又很多的時，如果使用單軸檸緊機工作效率就 會很低，檸緊頭的扭矩由人控制，既影響了工件的精度和質(zhì)量，工人 操作起來還很不方便，并且加大了工人的勞動量，嚴(yán)重影響工作節(jié)拍。 而為了不影響工作進度，只有增加工人的數(shù)量來彌補設(shè)備功能的不 足，這樣一來無疑增加了生產(chǎn)成本，而且由于工人數(shù)量的增加，還會 造成不易管理和控制。
目前，很多裝配生產(chǎn)線迫切需要釆用扭矩可以調(diào)節(jié)控制的多軸螺 栓檸緊機設(shè)備，例如汽車變速器裝配生產(chǎn)線，工件裝配時就需要用到 十四軸或者更多軸的螺栓檸緊機，因此，如何既保證工件質(zhì)量，又提 高工作效率已成為亟待解決的問題。

實用新型內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種效率 高、自動化程度高、工件質(zhì)量好的扭矩控制多軸螺栓檸緊機，適用于 高水平裝配生產(chǎn)線的應(yīng)用。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 本實用新型包括驅(qū)動裝置、變速器箱、中間軸、扭矩限制器及擰 緊頭，中間軸的一端與驅(qū)動裝置相連，另一端由變速器箱穿出；變速
器箱輸出有傳動軸，每個傳動軸均通過扭矩限制器連接有輸出軸，輸 出軸的另一端設(shè)有固定板，該端的輸出軸由固定板穿過、與萬向軸的 一端相連，萬向軸的另一端連接有模板，擰緊頭由模板穿過與萬向軸
連接；在模板上安裝有限位開關(guān)，限位開關(guān)的一側(cè)設(shè)有固接在模板上的傳感器。
其中所述中間軸位于變速器箱內(nèi)的部分安裝有中間齒輪；在變
速器箱內(nèi)部、中間軸的外圍設(shè)有多個帶有過渡齒輪的過渡軸，過渡齒
輪與中間齒輪相嚙合；過渡軸的外圍設(shè)有多個帶有傳動齒輪的傳動 軸，傳動齒輪與過渡齒輪相嚙合；過渡軸的兩端安裝在變速器箱上， 兩端部均設(shè)有固接在變速器箱上的軸端蓋；傳動軸的一端安裝在變速
器箱上，端部設(shè)有固接在變速器箱上的軸端蓋，傳動軸的另一端由變 速器箱穿出；過渡軸、傳動軸、輸出軸、萬向軸及擰緊頭均為多個， 且個數(shù)相同；所述扭矩限制器包括第一法蘭、軸套、環(huán)狀塊及接近開 關(guān)，第一法蘭安裝在傳動軸上、與傳動軸連動，軸套套接在輸出軸的 一端、并與第一法蘭相固接；固定板上設(shè)有多個軸承固定座，輸出軸 的另一端依次穿過軸承固定座、固定板與萬向軸相連接；環(huán)狀塊安裝 在輸出軸上，接近開關(guān)固接在軸承固定座上、位于環(huán)狀塊的一側(cè)；環(huán) 狀塊為均布的凹凸齒形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成"檢出距離"內(nèi)和"檢出距離" 外的信號空間區(qū)域，接近開關(guān)安裝在環(huán)狀塊的凸齒和凹齒外圍；所述 萬向軸的另一端設(shè)有固接在模板上的第二法蘭，擰緊頭穿過模板、通 過第二法蘭與萬向頭相連接；固定板與模板之間設(shè)有連接桿；模板上 分別開有容置限位開關(guān)的第一定位孔、容置連接桿的第三定位孔及多 個與檸緊頭相對應(yīng)的第二定位孔；限位開關(guān)上設(shè)有復(fù)位彈簧。 本實用新型的優(yōu)點與積極效果為
本實用新型很好地克服了現(xiàn)有技術(shù)中擰緊機設(shè)備及工具的自動 化程度低、效率低、造價及運行成本高等不足，很好地解決了長期以 來裝配生產(chǎn)線沒有扭矩控制多軸螺栓擰緊機的問題。具體為
1. 自動化程度高。本實用新型可以無人值守在線自動運行，通 過控制系統(tǒng)控制，利于自動化控制，代替了大量重復(fù)勞動。
2. 效率高。本實用新型結(jié)構(gòu)中釆用了萬向軸，能夠同時提供一 定的扭矩值擰緊多個不規(guī)則排列的螺栓頭，并通過模板定位，提高了 工作效率。
3. 過載保護。本實用新型通過扭矩調(diào)節(jié)控制，可以設(shè)定扭矩值， 實現(xiàn)了扭矩大小、速度快慢的控制，避免過載。
4. 本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，多軸同 時運行。
5. 本實用新型靈活可靠，根據(jù)工件不同，調(diào)整模板和調(diào)節(jié)扭矩 限制器以適用多種工件，操作靈活，定位擰緊準(zhǔn)確可靠。


圖l為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意5圖2為圖1中模板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型的工作原理示意圖； 圖4為圖1中環(huán)狀塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實用新型的控制系統(tǒng)流程其中l(wèi)為電機，2為減速器，3為減速器座，4為軸端蓋，5為 變速器箱，6為過渡軸，7為過渡齒輪，8為第一法蘭，9為軸套，10 為輸出軸，ll為環(huán)狀塊，12為接近開關(guān)，13為萬向軸，14為連接桿， 15為模板，16為擰緊頭，17為限位開關(guān)，18為復(fù)位彈簧，19為第 二法蘭，20為傳感器，21為固定板，22為軸承固定座，23為扭矩限 制器，24為傳動軸，25為傳動齒輪，26為中間齒輪，27為中間軸， 28為第一定位孔，29為第二定位孔，30為第三定位孔，31為氣缸， 32為滑輪，33為配重塊，34為床身，35為工作臺。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
如圖1所示，本實用新型包括驅(qū)動裝置、變速器箱5、中間軸27、 扭矩限制器23及擰緊頭16，驅(qū)動裝置由電機l、減速器2及減速器 座3組成。減速器2安裝在減速器座3上，電機1與減速器2相連。 中間軸27的一端與通過減速器2與電機1相連，另一端由位于減速 器2下方的變速器箱5穿出，減速器座3固定在變速器箱5上；中間 軸27位于變速器箱5內(nèi)的部分固接有中間齒輪26，在變速器箱5內(nèi) 部、中間軸27的外圍設(shè)有多個過渡軸6 (本實施例為十四個)，每個 過渡軸6上均設(shè)過渡齒輪7，每個過渡齒輪7均與中間齒輪26相嚙 合，各過渡齒輪7在過渡軸6上的位置分別錯開，以避免與中間齒輪 26嚙合傳動時互相發(fā)生碰撞；變速器箱5內(nèi)、過渡軸6的外圍設(shè)有 多個相對應(yīng)的傳動軸24 (即一個過渡軸對應(yīng)一個傳動軸)，每個傳動 軸24上均設(shè)有與過渡齒輪7嚙合傳動的傳動齒輪25,各傳動齒輪25 在傳動軸24上的位置分別錯天，以避免與過渡齒輪7嚙合傳動時互 相發(fā)生碰撞。過渡軸6的兩端安裝在變速器箱5上，兩端部均設(shè)有固 接在變速器箱5上的軸端蓋4，通過軸端蓋4進行密封保護；傳動軸 24的一端安裝在變速器箱5上，端部設(shè)有固接在變速器箱5上的軸 端蓋4,通過軸端蓋4進行密封保護，傳動軸24的另一端由變速器 箱5穿出，連接有扭矩限制器23。輸出軸10的一端通過扭矩限制器 23與傳動軸24相連接，另一端設(shè)有固定板21,該端的輸出軸由固定 板21穿過、與萬向軸13的一端鉸接，固定板21位于輸出軸IO與萬 向軸13鉸接處的上方。扭矩限制器23包括第一法蘭8、軸套9、環(huán) 狀塊11及接近開關(guān)12,第一法蘭8安裝在傳動軸24上、與傳動軸
624連動，軸套9套接在輸出軸10的一端、并與第一法蘭8相固接； 固定板21上設(shè)有多個軸承固定座22，用以固定輸出軸10,輸出軸 10的另一端依次穿過軸承固定座22及固定板21后再與萬向軸13的 一端鉸接；在軸承固定座22上方的輸出軸10上設(shè)有環(huán)狀塊11,.環(huán) 狀塊11的一側(cè)設(shè)有固接在軸承固定座22上的接近開關(guān)12。如圖4 所示，環(huán)狀塊ll為均布的凹凸齒形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成"檢出距離"內(nèi)和"檢 出距離"外的信號空間區(qū)域，接近開關(guān)12安裝在環(huán)狀塊11的凸齒和 凹齒外圍。萬向軸13的一端與輸出軸IO鉸接，另一端設(shè)有第二法蘭 19,第二法蘭19安裝在模板15上，擰緊頭16穿過模板15、通過第 二法蘭19與萬向頭13相連接。在模板15上安裝有限位開關(guān)17,限 位開關(guān)17上設(shè)有復(fù)位彈簧18;固定板21與模板15之間設(shè)有連接桿 14,可防止檸緊頭16在擰緊時發(fā)生搖晃；限位開關(guān)17 —側(cè)的上方設(shè) 有傳感器20，傳感器20是通過傳感器座安裝在模板15上的。如圖2 所示，模板15上分別開有與限位開關(guān)17、擰緊頭16及連接桿14相 對應(yīng)的第一 三定位孔28~30，限位開關(guān)17、檸緊頭16及連接桿 14分別由第一 三定位孔28~30穿過，第一 三定位孔28~30在 模板15上的位置可根據(jù)實際生產(chǎn)需要來改變。本實用新型的過渡軸 6、傳動軸24、輸出軸IO、萬向軸13及檸緊頭16的個數(shù)相同，本實
施例均為十四個。
如圖3所示，本實用新型的擰緊機安裝在床身34上，床身34的 上方設(shè)有氣缸31,氣缸31的活塞桿與擰緊機相連接。床身34的上 方還設(shè)有滑輪32，鋼絲繩由滑輪32穿過， 一端連接擰緊機，另一端 連接配重塊33,可平衡擰緊機的自重，使擰緊機更方便、平穩(wěn)地上 升或下降。本實用新型中的扭矩限制器23、傳感器20、電機1、氣 缸31、接近開關(guān)12均與控制系統(tǒng)電連接
本實用新型的工作原理為
如圖5所示，控制系統(tǒng)初始化，控制系統(tǒng)發(fā)出工件到位信號，檢 測工作臺35上是否放置了工件；若沒有檢測到工作臺35上放置了工 件，則信號放過。若檢測到工作臺已放置好了工件，控制系統(tǒng)給氣缸 31信號，床身34上方的氣缸31工作，氣缸31的活塞桿下降，驅(qū)動 擰緊機下降。然后檢測限位開關(guān)！7是否到位，若沒到位，氣缸31驅(qū) 動擰緊機繼續(xù)下降；若限位開關(guān)17接觸到工作臺35，擰緊機繼續(xù)下 降，此時，限位開關(guān)17向上移動。當(dāng)限位開關(guān)17的上部到達傳感器 20時，傳感器20接收到信號，并將信號傳遞給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng) 接收到傳感器2Q發(fā)來的信號，控制氣缸31停止工作。
控制系統(tǒng)給電機l發(fā)出信號，電機l啟動旋轉(zhuǎn)，通過減速器2驅(qū)動中間軸27旋轉(zhuǎn)，中間軸27上的中間齒輪隨著中間軸27共同旋轉(zhuǎn)， 通過中間齒輪26與過渡齒輪7的嚙合以及過渡齒輪7與傳動齒輪25 的嚙合傳遞動力，使各個傳動軸24旋轉(zhuǎn)。通過扭矩限制器23與傳動 軸24相連的輸出軸IO在傳動軸24的帶動下共同旋轉(zhuǎn)，環(huán)狀塊ll.隨 待輸出軸10同步旋轉(zhuǎn)，其上的凹齒和凸齒經(jīng)過接近開關(guān)12時，接近 開關(guān)12會對不同的激勵輸出不同的信號，將接近開關(guān)的傳感器輸出 的信號設(shè)在一定的時間，通過預(yù)先設(shè)定的扭矩值，可以控制輸出軸 IO輸出的扭矩，避免過載。轉(zhuǎn)動的輸出軸10帶動萬向軸13同步旋 轉(zhuǎn)，萬向軸13再帶動擰緊頭16擰緊工件。
擰緊后，電機l停止旋轉(zhuǎn)，氣缸31的活塞桿上升復(fù)位，工件被 放行。
本實用新型通過調(diào)整模板和調(diào)節(jié)扭矩限制器預(yù)先設(shè)定的扭矩值，
可適用多種不同工件；扭矩限制器在傳動軸與輸出軸之間的位置也是 分別錯開的，以避免互相干擾。
本實用新型的擰緊頭為巿購產(chǎn)品，購置于臺灣霹靂馬公司生產(chǎn)的 型號為14的擰緊頭；萬向軸為巿購產(chǎn)品，購置于曰本椿本公司生產(chǎn) 的型號為HJ-16GX的萬向軸。
本實用新型的控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，釆用PLC編程，可以分析力 矩，調(diào)節(jié)控制扭矩，結(jié)合控制觸摸屏幕界面，既可以手動控制設(shè)備， 又可無人自動控制。
權(quán)利要求1. 一種扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征在于包括驅(qū)動裝置、變速器箱(5)、中間軸(27)、扭矩限制器(23)及擰緊頭(16)，中間軸(27)的一端與驅(qū)動裝置相連，另一端由變速器箱(5)穿出；變速器箱(5)輸出有傳動軸(24)，每個傳動軸(24)均通過扭矩限制器(23)連接有輸出軸(10)，輸出軸(10)的另一端設(shè)有固定板(21)，該端的輸出軸由固定板(21)穿過、與萬向軸(13)的一端相連，萬向軸(13)的另一端連接有模板(15)，擰緊頭(16)由模板(15)穿過與萬向軸連接；在模板(15)上安裝有限位開關(guān)(17)，限位開關(guān)(17)的一側(cè)設(shè)有固接在模板(15)上的傳感器(20)。
2. 按權(quán)利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征在于 所述中間軸(27)位于變速器箱(5)內(nèi)的部分安裝有中間齒輪(26); 在變速器箱(5)內(nèi)部、中間軸(27)的外圍設(shè)有多個帶有過渡齒輪(7) 的過渡軸(6),過渡齒輪(7)與中間齒輪(26)相咕合；過渡 軸(6)的外圍設(shè)有多個帶有傳動齒輪(25)的傳動軸(24)，傳動齒 輪(25)與過渡齒輪(7)相嚙合。
3. 按權(quán)利要求2所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征在于 所述過渡軸(6)的兩端安裝在變速器箱(5)上，兩端部均設(shè)有固接 在變速器箱(5)上的軸端蓋(4);傳動軸(24)的一端安裝在變速 器箱(5 )上，端部設(shè)有固接在變速器箱(5 )上的軸端蓋(4 ),傳動 軸(24)的另一端由變速器箱(5)穿出。
4. 按權(quán)利要求2所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征在于 所述過渡軸(6)、傳動軸(24)、輸出軸(10)、萬向軸(13)及擰緊 頭(16)均為多個，且個數(shù)相同。
5. 按權(quán)利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征在于 所述扭矩限制器(23)包括第一法蘭(8)、軸套(9)、環(huán)狀塊(11) 及接近開關(guān)(12),第一法蘭(8)安裝在傳動軸(24)上、與傳動軸(24)連動，軸套(9)套接在輸出軸(10)的一端、并與第一法蘭(8) 相固接；固定板(21)上設(shè)有多個軸承固定座(22),輸出軸(IO) 的另一端依次穿過軸承固定座(22)、固定板(21)與萬向軸(13) 相連接；環(huán)狀塊(11)安裝在輸出軸(10)上，接近開關(guān)(12)固接 在軸承固定座(22)上、位于環(huán)狀塊(11)的一側(cè)。
6. 按權(quán)利要求5所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征在于 所述環(huán)狀塊(ll)為均布的凹凸齒形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成"檢出距離"內(nèi)和"檢出距離"外的信號空間區(qū)域，接近開關(guān)(12)安裝在環(huán)狀塊(11)的 凸齒和凹齒外圍。
7. 按權(quán)利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓獰緊機，其特征在于: 所述萬向軸(13 )的另 一端設(shè)有固接在模板(15 )上的第二法蘭(19 ), 擰緊頭(16)穿過模板(l5)、通過第二法蘭(19)與萬向頭(13) 相連接。
8. 按權(quán)利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征在于: 所述固定板(n)與模板U5)之間設(shè)有連接桿(IO。
9. 按權(quán)利要求1或8所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征 在于所述模板(15)上分別開有容置限位開關(guān)(17)的第一定位孔(28)、容置連接桿(14)的第三定位孔(30)及多個與擰緊頭相對 應(yīng)的第二定位孔(29)。
10. 按權(quán)利要求1所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機，其特征在于: 所述限位開關(guān)(17)上設(shè)有復(fù)位彈簧(18)。
專利摘要本實用新型涉及螺栓擰緊裝置，具體地說是一種扭矩控制多軸螺栓擰緊機。包括驅(qū)動裝置、變速器箱、中間軸、扭矩限制器及擰緊頭，中間軸的一端與驅(qū)動裝置相連，另一端由變速器箱穿出；變速器箱輸出有傳動軸，每個傳動軸均通過扭矩限制器連接有輸出軸，輸出軸的另一端設(shè)有固定板，該端的輸出軸由固定板穿過、與萬向軸的一端相連，萬向軸的另一端連接有模板，擰緊頭由模板穿過與萬向軸連接；在模板上安裝有限位開關(guān)，限位開關(guān)的一側(cè)設(shè)有固接在模板上的傳感器。本實用新型具有效率高，結(jié)構(gòu)簡單，集成度高等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、力矩大小控制、速度快慢調(diào)節(jié)等多種功能，適應(yīng)性強，應(yīng)用范圍廣泛。
文檔編號B23P19/06GK201295835SQ20082023140
公開日2009年8月26日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者于龍會, 劉國濤, 周永征, 徐鳳春, 王海濤, 平 陳, 陳書宏 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所