微小型螺纹副自动装配中的预紧力控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于微小型零件精密装配领域，具体涉及微小型螺纹副自动装配中的预紧力控制装置，小型螺纹副自动装配装置包括螺母夹持装置[1]，传动轴[2]，第一联轴器[3]，扭矩传感器[4]，第二联轴器[5]，直流电机[6]，支架[7]，精密直线导轨[8]，直线滚珠轴承[9]。本发明专利技术可用于小型螺纹副的自动装配，针对不同的微小螺纹副采用不同大小的控制扭矩进行装配，以对螺纹副装配过程中的预紧力进行精确控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微小型零件精密装配领域，具体涉及微小型螺纹副自动装配中的预紧力控制方法和装置。
技术介绍
螺纹连接是微小型精密机电产品装配中重要的连接方式。为增强连接的可靠性、紧密性和防松能力，多数螺纹连接在装配时都需要预紧。预紧力对螺纹的总载荷、连接的临界载荷、抵抗横向载荷的能力和接合面密封能力等都有影响，据报道高达90％的螺纹副失效是由于初始预紧不正确引起的。有限元分析及实验研究表明,预紧力的大小对微小螺纹副的可靠性和疲劳寿命与影响很大,对预紧力进行精确控制,可以提高螺纹副的可靠性并最大限度延长微小螺纹副的疲劳寿命。目前应用于螺纹副连接的预紧力控制方法有扭矩控制法、扭矩/转角控制法【FukuokaT，TakakiT，2004ASME/JSMEPressureVesselsandPipingConference，2004，11-18】、螺栓伸长量控制方法，通过检测应变来测量预紧力的方法如超声波测量法【JesseRM，ProceedingsoftheASME2010PowerConference，2010，1-9】、形状记忆合金测量法【GhorashiM,InmanDJ，JournalofIntelligentMaterialSystemsandStructures，2004(8)，589-600】、非接触式光学方法【NassarSA,MengAD，JournalofPressureVesselTechnology-TransactionsoftheASME，2007(1)，89-95】及电子散斑干涉测量【YangLX,EttemeyerA，OpticalEngineering，2003(5),1257-1266】等方法。扭矩控制法操作简单，是目前应用最广泛的预紧力控制方法，但由于摩擦、几何误差等因素的影响，扭矩法的控制误差可达±30％以上。扭矩/转角控制法可将预紧力控制精度提高到±15％，但只有当螺栓超过屈服点时才能获得较好的精度。超声波测量法需要在螺栓上安装超声发生与拾取装置，形状记忆合金测量法则需要在螺纹副中安装经过特殊处理的形状记忆合金垫片，由于空间和尺寸限制，这两种方法均无法应用于微小型螺纹副的装配。非接触式光学方法与电子散斑干涉测量方法需要复杂的光学测量装置，因此也不适于微小螺纹副装配。综上所述，基于形变或应变测量的预紧力控制方法在小型螺纹副精密装配中均难以实现。而现有的螺纹副预紧力控制方法和装置，也存在控制精度低或者无法应用于小型螺纹副的装配的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种小型螺纹副装配预紧力控制的装置，能够用于小型螺纹副的自动装配，实现对预紧力的精确控制。本专利技术的技术方案是：微小型螺纹副自动装配中的预紧力控制装置，其特征在于：螺母夹持装置[1]，传动轴[2]，第一联轴器[3]，扭矩传感器[4]，第二联轴器[5]，直流电机[6]，支架[7]，精密直线导轨[8]，直线滚珠轴承[9]和计算机[10]，螺母夹持装置[1]通过传动轴[2]与第一联轴器[3]一端连接，第一联轴器[3]另一端与扭矩传感器[4]一端连接，扭矩传感器[4]另一端与第二联轴器[5]一端连接，第二联轴器[5]另一端与直流电机[6]连接，直流电机[6]及扭矩传感器[4]固定在支架[7]上，支架[7]安装在精密直线导轨[8]上，支架[7]上安装有直线轴承[9]，直线轴承[9]与传动轴[2]配合以保证扭矩可靠传递同时使螺母夹持装置在轴向具有一定柔性，直流电机[6]与精密直线导轨[8]分别用于螺纹副装配过程中的周向与轴向进给，两者同步进给，精密直线导轨[8]进给一个螺距的同时，直流电机[6]进给一周，带动螺母夹持装置[1]进行螺母装配进给；扭矩传感器[4]输出信号进入计算机[10]，计算机[10]对螺母夹持装置[1]、直流电机[6]及精密直线导轨[8]进行控制，完成微小螺纹副装配。进一步的，计算机[10]通过运动控制卡[11]控制直流电机[6]和精密直线导轨[8]运精确同步运动，同步运动过程中螺母夹持装置[1]对螺母施加扭矩，扭矩传感器[4]实时测量螺母进给过程中的扭矩，数据采集卡[12]将扭矩传感器[4]输出信号采集进入计算机[10]。进一步的，进行螺纹副装配前，与螺母配合的待装配被连接件的系统刚度为K，直流电机的固定转速为ω，螺纹副装配过程中，当被连接件被压实之后，计算机[10]对扭矩传感器[4]输出信号T经过滤波平滑后进行实时求导处理，得扭矩变化率T′，则设定预紧力F对应的控制扭矩T0的计算公式为T0=2πFT′PKω]]>其中P为被装配螺纹副的螺距。将扭矩传感器[4]输出信号T与控制扭矩T0进行比较，T＝T0时，直流电机[6]与直线精密导轨[8]停止运动，直线精密导轨[8]带动螺母夹持装置[1]脱离螺母，完成螺母装配。本专利技术的优点是：为实现微小型螺纹副的自动化精密装配，针对不同的微小螺纹副采用不同大小的控制扭矩进行装配，以对装配过程中的预紧力进行精确控制，预紧力控制方法简单易于实现，可作为一个装配模块集成到装配生产线中。附图说明图1是本专利技术的组成图；图2是本专利技术的一种实施方案示意图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，螺母夹持装置1，传动轴2，第一联轴器3，扭矩传感器4，第二联轴器5，直流电机6，支架7，精密直线导轨8，直线滚珠轴承9，螺母夹持装置1通过传动轴2与第一联轴器3一端连接，第一联轴器3另一端与扭矩传感器4一端连接，扭矩传感器4另一端与第二联轴器5一端连接，第二联轴器5另一端与直流电机6连接，直流电机6及扭矩传感器4固定在支架7上，支架7安装在精密直线导轨8上，支架7上安装有直线轴承9，直线轴承9与传动轴2配合以保证扭矩可靠传递同时使螺母夹持装置在轴向具有一定柔性，直流电机6与精密直线导轨8分别用于螺纹副装配过程中的周向与轴向进给，两者同步进给，精密直线导轨8进给一个螺距的同时，直流电机6进给一周，带动螺母夹持装置1进行螺母装配进给；扭矩传感器4输出信号进入计算机10，计算机10对螺母夹持装置1、直流电机6及精密直线导轨8进行控制，完成微小螺纹副装配。如图2所示，计算机10通过运动控制卡11控制直流电机6和精密直线导轨8精确同步运动，即直流电机6进给一周的同时，直线精密导轨8进给一个螺距，两者同步运动带动螺母夹持装置1进行螺母装配进给，进给过程中螺母夹持装置1对螺母施加扭矩，扭矩传感器4实时测量螺母进给过程中的扭矩，数据采集卡12将扭矩传感器4输出信号采集进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
微小型螺纹副自动装配中的预紧力控制装置，其特征在于：螺母夹持装置[1]，传动轴[2]，第一联轴器[3]，扭矩传感器[4]，第二联轴器[5]，直流电机[6]，支架[7]，精密直线导轨[8]，直线滚珠轴承[9]和计算机[10]，螺母夹持装置[1]通过传动轴[2]与第一联轴器[3]一端连接，第一联轴器[3]另一端与扭矩传感器[4]一端连接，扭矩传感器[4]另一端与第二联轴器[5]一端连接，第二联轴器[5]另一端与直流电机[6]连接，直流电机[6]及扭矩传感器[4]固定在支架[7]上，支架[7]安装在精密直线导轨[8]上，支架[7]上安装有直线轴承[9]，直线轴承[9]与传动轴[2]配合以保证扭矩可靠传递同时使螺母夹持装置[1]在轴向具有一定柔性，直流电机[6]与精密直线导轨[8]分别用于螺纹副装配过程中的周向与轴向进给，两者同步进给，精密直线导轨[8]进给一个螺距的同时，直流电机[6]进给一周，带动螺母夹持装置[1]进行螺母装配进给；扭矩传感器[4]输出信号进入计算机[10]，计算机[10]对螺母夹持装置[1]、直流电机[6]及精密直线导轨[8]进行控制，完成微小螺纹副装配。

【技术特征摘要】
1.微小型螺纹副自动装配中的预紧力控制装置，其特征在于：螺母夹持装置[1]，传动
轴[2]，第一联轴器[3]，扭矩传感器[4]，第二联轴器[5]，直流电机[6]，支架[7]，精密直
线导轨[8]，直线滚珠轴承[9]和计算机[10]，螺母夹持装置[1]通过传动轴[2]与第一联轴器
[3]一端连接，第一联轴器[3]另一端与扭矩传感器[4]一端连接，扭矩传感器[4]另一端与第
二联轴器[5]一端连接，第二联轴器[5]另一端与直流电机[6]连接，直流电机[6]及扭矩传感
器[4]固定在支架[7]上，支架[7]安装在精密直线导轨[8]上，支架[7]上安装有直线轴承[9]，
直线轴承[9]与传动轴[2]配合以保证扭矩可靠传递同时使螺母夹持装置[1]在轴向具有一定
柔性，
直流电机[6]与精密直线导轨[8]分别用于螺纹副装配过程中的周向与轴向进给，两者同
步进给，精密直线导轨[8]进给一个螺距的同时，直流电机[6]进给一周，带动螺母夹持装置
[1]进行螺母装配进给；
扭矩传感器[4]输出信号进入计算机[10]，计算机[10]对螺母夹持装置[1]、直流电机[6]
及精密直线导轨[8]进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张习文，
申请(专利权)人：中国航空工业第六一八研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61