单驱动双运动自动拧紧螺栓装置及其拧紧螺栓的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，包括电机、减速器、扭矩传感器、主动齿形皮带轮A、传动轴、电磁离合器、主动齿形皮带轮B、电磁制动器、框架、齿形带A、滚珠螺杆花键轴、旋转型滚珠螺母组件、被动齿形皮带轮A、齿形带B、被动齿形皮带轮B、旋转型滚珠花键套组件、非接触位移传感器、反射板、法兰式滚珠花键套、限位环、连接组件、压缩弹簧和扳手组件。本发明专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，单驱动、全自动、效率高、结构紧凑，适合自动化生产线上使用；具有耦合能力，使应用范围广，可以用于不同螺距的螺栓拧紧。本发明专利技术还提供了单驱动双运动自动拧紧螺栓装置拧紧螺栓的方法。

The method of automatic tightening bolt device with single drive and double motion and its tightening bolt

Single drive double movement automatic bolt tightening device disclosed by the invention, including motor, reducer, torque sensor, active toothed pulley A, transmission shaft, electromagnetic clutch, driving toothed belt pulley B, electromagnetic brake, frame, belt A, ball screw shaft, rotary ball nut and passive components toothed pulley belt A, B, B, passive toothed belt wheel rotating type ball spline sleeve assembly, non-contact displacement sensor, a reflecting plate, flange type ball spline sleeve, a spacing ring, a connecting component, a compression spring and a wrench assembly. The single driving double motion automatic tightening bolt device of the invention has the advantages of single drive, full automation, high efficiency and compact structure, and is suitable for automatic production line. It has the coupling ability, and has wide application range, and can be used for tightening bolts with different pitch. The invention also provides a method for tightening a bolt in a single drive double motion automatic tightening bolt device.

【技术实现步骤摘要】
单驱动双运动自动拧紧螺栓装置及其拧紧螺栓的方法
本专利技术属于螺栓拧紧装置
，具体涉及一种单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，本专利技术还涉及该单驱动双运动自动拧紧螺栓装置拧紧螺栓的方法。
技术介绍
螺栓拧紧过程需要两类运动，其中一类为大行程的调整运动，将扳手运动至待拧紧的螺栓头部；另一类为螺栓拧紧的运动，即扳手一面回转一面移动的拧紧螺栓的螺旋运动。现有的螺栓拧紧装置有两种：一种为半自动螺栓拧紧装置，其大行程调整运动由人工搬运或人工操作完成、拧紧螺栓的运动由人工和机械联合完成；另一种为多驱动自动螺栓拧紧装置，其大行程调整运动由独立的动力源驱动自动完成、拧紧螺栓的运动由独立的动力源驱动完成，即由多个动力源驱动完成。半自动螺栓拧紧装置需要人的参与，工作效率低，无法在完全自动化生产线上使用。多驱动自动螺栓拧紧装置由于有多个驱动动力源和多个传动机构，因此结构较大，在自动化生产线上使用结构不够紧凑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，解决了现有的螺栓拧紧装置结构紧凑性与工作效率矛盾的问题。本专利技术的另一个目的在于提供上述单驱动双运动自动拧紧螺栓装置拧紧螺栓的方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是：单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，包括框架，框架的顶部上方固定有电机和减速器，电机的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴向下伸入到框架内，减速器位于框架内的输出轴依次同轴连接有扭矩传感器、传动轴和电磁离合器，传动轴上固定套接有主动齿形皮带轮A，电磁离合器的输出轴上固定套接有主动齿形皮带轮B，主动齿形皮带轮B的下方设置有电磁制动器，电磁制动器的制动件与主动齿形皮带轮B相邻接，电磁制动器的制动架固定于框架内的底面；框架的内部还固定有旋转型滚珠螺母组件和旋转型滚珠花键套组件，旋转型滚珠螺母组件位于旋转型滚珠花键套组件上方，旋转型滚珠螺母组件内和旋转型滚珠花键套组件内共同配合设置有滚珠螺杆花键轴，滚珠螺杆花键轴通过螺旋副与旋转型滚珠螺母组件相互配合，滚珠螺杆花键轴通过滚珠花键副与旋转型滚珠花键套组件相互配合，滚珠螺杆花键轴的两端均伸出于框架，滚珠螺母组件的套筒上固定套接有被动齿形皮带轮A，被动齿形皮带轮A与主动齿形皮带轮A通过齿形带A连接，旋转型滚珠花键套组件的套筒上固定套接有被动齿形皮带轮B，被动齿形皮带轮B与主动齿形皮带轮B通过齿形带B连接；框架的底部靠近滚珠螺杆花键轴伸出的位置设置有非接触位移传感器，滚珠螺杆花键轴的底端设置有拧紧机构。本专利技术第一种技术方案的特点还在于，拧紧机构包括套合在滚珠螺杆花键轴底部的法兰式滚珠花键套，法兰式滚珠花键套与滚珠螺杆花键轴为滚珠花键副，滚珠螺杆花键轴的底端固定有限位环，法兰式滚珠花键套的顶端设置有反射板，法兰式滚珠花键套的底端通过法兰固定连接有中空的连接组件，连接组件内设置有压缩弹簧，连接组件的底部固定有扳手组件。本专利技术所采用的第二种技术方案是：单驱动双运动自动拧紧螺栓装置拧紧螺栓的方法，包括如下步骤：步骤1：滚珠螺杆花键轴大行程直线运动将扳手组件移动至待拧紧螺栓头部，并生成压缩弹簧工作压缩量h；步骤2：步骤1中的压缩弹簧工作压缩量h到达预设值，即反射板与非接触位移传感器的距离L到达预设值L1及预设L1值的保持时间T1，根据L1、T1信息控制电磁离合器和电磁制动器通电，主动齿形皮带轮A和主动齿形皮带轮B同时旋转，带动滚珠螺杆花键轴旋转；同时，压缩弹簧释放压缩能使法兰式滚珠花键套及扳手组件向下移动，滚珠螺杆花键轴的旋转和扳手组件向下的直线运动带动扳手组件与待拧紧螺栓头部对准；步骤3：步骤2中扳手组件与待拧紧螺栓头部对准后，非接触位移传感器的距离L1变为L2，根据L2信息控制电磁离合器断电断开，电磁制动器断电制动，主动齿形皮带轮B停止旋转，主动齿形皮带轮A旋转带动滚珠螺杆花键轴做直线运动，非接触位移传感器测量值由L2变化为L3，带动扳手组件移动直至夹住待拧紧螺栓头部的全部，之后通过扳手组件的螺旋运动和待拧紧螺栓的螺旋运动自动进行耦合，逐步将待拧紧螺栓拧紧。本专利技术第二种技术方案的特点还在于，步骤3中在扳手组件夹住待拧紧螺栓头部的全部后，根据L3信息控制电磁离合器和电磁制动器电流接通，滚珠螺杆花键轴及扳手组件旋转滚珠螺杆花键轴旋转，进而带动扳手组件旋转，同时，压缩弹簧释放压缩能使滚珠螺杆花键轴向下移动带动扳手组件一面旋转一面移动，构成扳手组件的螺旋运动；扳手组件的旋转使待拧紧螺栓旋转，待拧紧螺栓的旋转与其按螺栓螺距的移动形成待拧紧螺栓的螺旋运动，通过压缩弹簧工作压缩量的变化自动进行扳手组件的螺旋运动和待拧紧螺栓的螺旋运动耦合。步骤3中将待拧紧螺栓拧紧至待拧紧螺栓的底部与被装配件A的表面接触后，继续拧紧螺栓过程中拧紧力矩逐渐增加，直至待拧紧螺栓完全被拧紧，扭矩传感器达到预设的扭矩时，控制电磁离合器断电断开，电磁制动器断电制动，主动齿形皮带轮B停止旋转，从而使旋转型滚珠花键套组件和滚珠螺杆花键轴停止旋转；同时旋转型滚珠螺母组件反向旋转，使滚珠螺杆花键轴作反向直线移动运动，带动扳手组件作返回直线运动。本专利技术的有益效果是：本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，单驱动、全自动、效率高、结构紧凑，适合自动化生产线上使用；具有耦合能力，使应用范围广，可以用于不同螺距的螺栓拧紧；对于螺栓头的高度比较高的螺栓，通过滚珠螺杆花键轴直线移动进行全部螺栓头卡紧，扳手摩擦磨损小；配置不同的扳手附件，可以用于外六方头和内六方头螺栓的拧紧。附图说明图1是本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置的结构示意图；图2是本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置中滚珠螺杆花键轴的结构示意图；图3是本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置中旋转型滚珠螺母组件的结构示意图；图4是本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置自由状态的示意图；图5是本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置开始与待拧紧螺栓对准状态的示意图；图6是本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置完成与待拧紧螺栓卡紧时的示意图；图7是本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置拧紧待拧紧螺栓过程的示意图；图8是本专利技术的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置将待拧紧螺栓完全拧紧的示意图。图中，1.电机，2减速器，3.扭矩传感器，4.主动齿形皮带轮A，5.传动轴，6.电磁离合器，7.主动齿形皮带轮B，8.电磁制动器，9.框架，10.齿形带A，11.滚珠螺杆花键轴，12.旋转型滚珠螺母组件，13.被动齿形皮带轮A，14.齿形带B，15.被动齿形皮带轮B，16.旋转型滚珠花键套组件，17.非接触位移传感器，18.反射板，19.法兰式滚珠花键套，20.限位环，21.连接组件，22.压缩弹簧，23扳手组件，24.待拧紧螺栓，25.被装配件A，26.被装配件B；12-1.旋转型滚珠螺母组件外圈，12-2.旋转型滚珠螺母组件套筒，12-3.旋转型滚珠螺母组件轴承；L.位移传感器测量的距离，h.法兰式滚珠花键套与限位环之间的间隙。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，如图1至图3所示，包括单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，包括框架9，电机1及减速器2的外壳均固定在框架9上，电机1的输出轴与减速器2的输入轴连接，减速器2的输出轴伸入到框架本文档来自技高网...

【技术保护点】
单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，其特征在于，包括框架(9)，框架(9)的顶部上方固定有电机(1)和减速器(2)，电机(1)的输出轴与减速器(2)的输入轴连接，减速器(2)的输出轴向下伸入到框架(9)内，减速器(2)位于框架(9)内的输出轴依次同轴连接有扭矩传感器(3)、传动轴(5)和电磁离合器(6)，传动轴(5)上固定套接有主动齿形皮带轮A(4)，电磁离合器(6)的输出轴上固定套接有主动齿形皮带轮B(7)，主动齿形皮带轮B(7)的下方设置有电磁制动器(8)，电磁制动器(8)的制动件与主动齿形皮带轮B(7)相邻接，电磁制动器(8)的制动架固定于框架(9)内的底面；框架(9)的内部还固定有旋转型滚珠螺母组件(12)和旋转型滚珠花键套组件(16)，旋转型滚珠螺母组件(12)位于旋转型滚珠花键套组件(16)上方，旋转型滚珠螺母组件(12)内和旋转型滚珠花键套组件(16)内共同配合设置有滚珠螺杆花键轴(11)，滚珠螺杆花键轴(11)通过螺旋副与旋转型滚珠螺母组件(12)相互配合，滚珠螺杆花键轴(11)通过滚珠花键副与旋转型滚珠花键套组件(16)相互配合，滚珠螺杆花键轴(11)的两端均伸出于框架(9)，滚珠螺母组件(12)的套筒上固定套接有被动齿形皮带轮A(13)，被动齿形皮带轮A(13)与主动齿形皮带轮A(4)通过齿形带A(10)连接，旋转型滚珠花键套组件(16)的套筒上固定套接有被动齿形皮带轮B(15)，被动齿形皮带轮B(15)与主动齿形皮带轮B(7)通过齿形带B(14)连接；框架(9)的底部靠近滚珠螺杆花键轴(11)伸出的位置设置有非接触位移传感器(17)，滚珠螺杆花键轴(11)的底端设置有拧紧机构。...

【技术特征摘要】
1.单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，其特征在于，包括框架(9)，框架(9)的顶部上方固定有电机(1)和减速器(2)，电机(1)的输出轴与减速器(2)的输入轴连接，减速器(2)的输出轴向下伸入到框架(9)内，减速器(2)位于框架(9)内的输出轴依次同轴连接有扭矩传感器(3)、传动轴(5)和电磁离合器(6)，传动轴(5)上固定套接有主动齿形皮带轮A(4)，电磁离合器(6)的输出轴上固定套接有主动齿形皮带轮B(7)，主动齿形皮带轮B(7)的下方设置有电磁制动器(8)，电磁制动器(8)的制动件与主动齿形皮带轮B(7)相邻接，电磁制动器(8)的制动架固定于框架(9)内的底面；框架(9)的内部还固定有旋转型滚珠螺母组件(12)和旋转型滚珠花键套组件(16)，旋转型滚珠螺母组件(12)位于旋转型滚珠花键套组件(16)上方，旋转型滚珠螺母组件(12)内和旋转型滚珠花键套组件(16)内共同配合设置有滚珠螺杆花键轴(11)，滚珠螺杆花键轴(11)通过螺旋副与旋转型滚珠螺母组件(12)相互配合，滚珠螺杆花键轴(11)通过滚珠花键副与旋转型滚珠花键套组件(16)相互配合，滚珠螺杆花键轴(11)的两端均伸出于框架(9)，滚珠螺母组件(12)的套筒上固定套接有被动齿形皮带轮A(13)，被动齿形皮带轮A(13)与主动齿形皮带轮A(4)通过齿形带A(10)连接，旋转型滚珠花键套组件(16)的套筒上固定套接有被动齿形皮带轮B(15)，被动齿形皮带轮B(15)与主动齿形皮带轮B(7)通过齿形带B(14)连接；框架(9)的底部靠近滚珠螺杆花键轴(11)伸出的位置设置有非接触位移传感器(17)，滚珠螺杆花键轴(11)的底端设置有拧紧机构。2.如权利要求1所述的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置，其特征在于，所述拧紧机构包括套合在滚珠螺杆花键轴(11)底部的法兰式滚珠花键套(19)，法兰式滚珠花键套(19)与滚珠螺杆花键轴(11)为滚珠花键副，滚珠螺杆花键轴(11)的底端固定有限位环(20)，法兰式滚珠花键套(19)的顶端设置有反射板(18)，法兰式滚珠花键套(19)的底端通过法兰固定连接有中空的连接组件(21)，连接组件(21)内设置有压缩弹簧(22)，连接组件(21)的底部固定有扳手组件(23)。3.如权利要求2所述的单驱动双运动自动拧紧螺栓装置拧紧螺栓的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：滚珠螺杆花键轴(11)大行程直线运动将扳手组件(23)移动至待拧紧螺栓(24)头部，并生成压缩弹簧(22)工作压缩量h；步骤2：步骤1中的压缩弹簧(22)工作压缩量h到达...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，
申请(专利权)人：赵阳，
类型：发明
国别省市：陕西,61