CN108907686B - 一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构及其工作方法，其特征在于，包括螺栓送料***、摇臂支撑座、复合拧紧装置、安装平台和安装底板。针对具有特殊结构的调整螺栓，采用高压气流、柔性辐板等柔性器件实现其自动送料与安装前定位，通过引入两级伸缩机构、空心电机、伸缩弹簧等机构可确保内六角扳手有效***调整螺栓底部的内六角深孔，并将螺栓、螺母的拧紧装置集成化，分时复用。本发明可实现调整螺栓、螺母与摇臂的全过程自动装配，改变了以往的全手工作业，机构可靠性好，适应能力强，对环境要求相对较低，易与其它自动生产环节自由组合。

Description

一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构及其工作方法，属于自动装配机构的技术领域。

背景技术

气门摇臂是发动机的关键零部件之一，通过配合凸轮轴的旋转，适时地开关气门，实现发动机的进气与排气。其中一种气门摇臂的结构组成如图2所示，包括摇臂、滚轮和滚轮轴，在摇臂的一端加工有调整螺栓安装孔，用于装配调整螺栓及配套螺母。调整螺栓结构如图3所示，包括活动帽和螺栓杆，其中活动帽为圆柱状，加工有顶部平面和底部不完整内球面；螺栓杆顶部为球头，杆状部分为全螺纹，螺纹底部加工有内六角深孔。装配时，首先将调整螺栓逐步旋入调整螺栓安装孔内，直至剩余一圈螺纹在外，以做后期调整用，最后旋入螺母并拧紧。

由于调整螺栓的结构特殊性，现有生产线上均是通过手工操作将调整螺栓及螺母装配于摇臂上，效率低下且精度得不到保证，随着人工成本的升高和汽车制造业全生产线自动化程度的提升，该生产环节的自动化需求愈发迫切。现有技术中虽然已经有关于调整螺栓自动装配的研究，例如，中国专利CN201711235356.3和CN201710267881.7分别公开了一种调节螺栓自动装配机，但其作为工作对象的调整螺栓顶部均没有活动帽，采用的均是传统的螺栓、螺母的自动送料与旋紧方法，不适应图3所示调整螺栓的装配。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构。

本发明提供一种上述将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构的工作方法。

发明概述：

本发明所述一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构及其工作方法，利用高压气流和柔性管道的配合，实现调整螺栓的自动送料及初始定位，通过多个机械结构的有效组合完成调整螺栓和螺母在同一个设备上的分时装配。

本发明的技术方案为：

一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，包括螺栓送料***、摇臂支撑座、复合拧紧装置、安装平台和安装底板；所述安装底板平置于地面；所述安装平台平置于安装底板上表面，在调整螺栓安装孔处设有通孔；

所述螺栓送料***包括输送管道和柔性辐板；所述输送管道内充斥有高压气流；所述柔性辐板以由外向内辐射的形式，一端与输送管道末端固联，一端悬浮于输送管道轴线附近，多个柔性辐板沿输送管道圆周方向均匀分布，在输送管道周线处形成一个圆形出口，出口方向与调整螺栓安装孔同轴。

所述摇臂支撑座主要特征包括底部平面、通孔、1/4圆柱面和支撑面；所述底部平面通过螺栓经所述通孔与安装平台固联；所述1/4圆柱面及所述支撑面分别与调整螺栓安装孔端面和滚轮外侧圆柱面贴合，实现摇臂组合的不完全定位。

所述复合拧紧装置包括升降机构、螺栓拧紧机构和螺母拧紧机构；所述升降机构包括一级伸缩气缸、二级伸缩气缸、导轨和滑块；所述一级伸缩气缸的缸体部分与所述安装底板固联；所述二级伸缩气缸的缸体部分及所述导轨分别与旋转电机的两相向侧面固联；所述二级伸缩气缸的活塞杆及所述滑块分别与空心电机两相向侧边固联。

所述螺栓拧紧机构包括旋转电机、驱动杆、驱动套、伸缩弹簧和内六角扳手；所述旋转电机底部与所述一级伸缩气缸活塞杆端部固联；所述驱动杆的一端与旋转电机输出轴固联，另一端与所述驱动套固联；所述驱动套与所述内六角扳手通过六边形的轴与孔实现周向定位；所述内六角扳手与所述调整螺栓安装孔同轴。所述螺母拧紧机构包括空心电机、输出轴和驱动筒；所述螺母拧紧机构包括空心电机、输出轴和驱动筒；所述输出轴为圆筒状结构，一端与所述空心电机转子固联，一端与所述驱动筒固联；所述驱动筒为阶梯形圆筒状结构，将螺栓拧紧机构包裹其内，并与所述内六角扳手同轴。

根据本发明优选的，调整螺栓的活动帽外径尺寸略小于输送管道内径尺寸，在保证调整螺栓于输送管道内运动畅通的同时，输送管道内的高压气流可有效作用于调整螺栓端面。

进一步优选的，调整螺栓在输送管道内沿高压气流运动方向采取螺栓杆在前，活动帽在后的姿态，使螺栓杆先于活动帽到达由柔性辐板形成的圆形出口。

进一步优选的，所述柔性辐板所形成的圆形出口内径尺寸略小于调整螺栓的螺栓杆外径尺寸。

根据本发明优选的，所述内六角扳手主体为六边形棱柱，在六边形棱柱的上端加工有圆形倒角，在接近上端出加工有E形退刀槽，在接近下端处设置有直径大于六边形外接圆的圆柱形凸台，可在所述驱动套的内圆柱面内上下滑动。

根据本发明优选的，所述伸缩弹簧内径大于所述内六角扳手六边形外接圆的半径，外径小于所述内六角扳手圆柱形凸台的外圆半径。

进一步优选的，所述伸缩弹簧置于所述驱动杆、驱动套内壁、内六角扳手六边形棱柱表面及内六角扳手圆柱形凸台下表面所围成的密闭空间内。

根据本发明优选的，驱动筒的上端口设置有内六角浅孔，周向、轴向尺寸分别略大于、小于螺母相应尺寸。

上述一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构的工作方法，包括步骤如下：

1)高压气流将调整螺栓送至输送管道端口处，保持竖直向下的姿态，并压紧在调整螺栓安装孔入口处，其中活动帽位于输送管道内，螺栓杆被多个柔性辐板夹持；

2)一级伸缩气缸动作，将活塞杆伸出，带动螺栓拧紧机构、螺母拧紧机构上升，同时二级伸缩气缸完全缩回，使加工有圆形倒角的内六角扳手端部高出驱动筒，并贴合在螺栓杆底部的内六角深孔处；活塞杆继续伸出，将内六角扳手端部***内六角深孔；如没有顺利***，则将使伸缩弹簧处于压缩状态；

3)旋转电机动作，将调整螺栓旋入调整螺栓安装孔内；如上一步中内六角扳手未能顺利出入，则在旋转过程中，在伸缩弹簧的压力作用下自行滑入内六角深孔内，进入螺纹旋紧过程；

4)旋紧电机持续转动直至拧紧，随后电机反向旋转一圈；过程中可通过电流的大小来判断调整螺栓是否被拧紧；

5)一级伸缩气缸缩回，活塞杆收回，带动螺栓拧紧机构、螺母拧紧机构下降，使内六角扳手断开与内六角深孔的连接；

6)由外部送料机构将螺母送至内六角扳手正上方，经内六角扳手棱柱面下滑至驱动筒内六角浅孔处；

7)一级伸缩气缸再次动作，将活塞杆伸出，将内六角扳手端部***内六角深孔或紧压在其边缘；

8)二级伸缩气缸伸出，与导轨、滑块一起带动螺母拧紧机构上升，驱动筒带动螺母沿内六角扳手上升至调整螺栓下端面处；

9)空心电机旋转，带动输出轴、驱动筒旋转，通过内六角浅孔将螺母旋入调整螺栓，直至与摇臂压紧；

10)二级伸缩气缸完全缩回，一级伸缩气缸缩回，完成一次装配。

本发明的有益效果为：

1.本发明所述一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构及其工作方法，可实现调整螺栓、螺母与摇臂的全过程自动装配，改变了以往的全手工作业；

2.过程中通过采用高压气流、柔性辐板、伸缩弹簧等柔性元件，提升了机构的整体可靠性与适应性；

3.本发明所述一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，结构简单，对环境要求相对较低，柔性好，容易与其它自动化生产环节连线。

附图说明

图1为本发明所述一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构的结构示意图；

图2为摇臂组合结构示意图；

图3为调整螺栓结构示意图；

图4为本发明所述螺栓送料***结构示意图；

图5为本发明所述摇臂安装座结构示意图；

图6为摇臂组合在本发明所述摇臂安装座内的固定方式示意图；

图7为本发明所述复合拧紧装置结构示意图；

图8为本发明所述升降机构结构示意图；

图9为本发明所述螺栓拧紧机构的结构示意图；

图10为图9的剖视图；

图11为本发明所述螺母拧紧机构的结构示意图；

图12为所述内六角扳手的结构示意图。

其中，1-摇臂组合；1-1、摇臂；1-2、滚轮；1-3、滚轮轴；1-4、调整螺栓安装孔；2-调整螺栓；2-1、活动帽；2-1-1、顶部平面；2-1-2、不完整内球面；2-2、螺栓杆；2-2-1、球头；2-2-2、螺纹；2-2-3、内六角深孔；3-螺栓送料***；3-1、输送管道；3-2、柔性辐板；4-摇臂支撑座；4-1、底部平面；4-2、通孔；4-3、1/4圆柱面；4-4、支撑面；5-复合拧紧装置；5-1、升降机构；5-1-1、一级伸缩气缸；5-1-2、二级伸缩气缸；5-1-3、导轨；5-1-4、滑块；5-2、螺栓拧紧机构；5-2-1、旋转电机；5-2-2、驱动杆；5-2-3、驱动套；5-2-4、伸缩弹簧；5-2-5、内六角扳手；5-2-5-1、六边形棱柱；5-2-5-2、凸台；5-2-5-3、圆形倒角；5-2-5-4、E形退刀槽；5-3、螺母拧紧机构；5-3-1、空心电机；5-3-2、输出轴；5-3-3、驱动筒；5-3-3-1、内六角浅孔；6-安装平台；7-安装底板。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

如图1所示，一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，包括螺栓送料***3、摇臂支撑座4、复合拧紧装置5、安装平台6和安装底板7；所述安装底板7平置于地面；所述安装平台6平置于安装底板7上表面，在调整螺栓安装孔1-4处设有通孔；

如图4所示，所述螺栓送料***3包括输送管道3-1和柔性辐板3-2；所述输送管道3-1内充斥有高压气流；所述柔性辐板3-2以由外向内辐射的形式，一端与输送管道3-1末端固联，一端悬浮于输送管道轴线附近，多个柔性辐板沿输送管道圆周方向均匀分布，在输送管道周线处形成一个圆形出口，出口方向与调整螺栓安装孔1-4同轴。

如图5所示，所述摇臂支撑座4主要特征包括底部平面4-1、通孔4-2、1/4圆柱面4-3和支撑面4-4；所述底部平面4-1通过螺栓经所述通孔4-2与安装平台6实现固联；如图6所示，所述1/4圆柱面4-3及所述支撑面4-4分别与调整螺栓安装孔1-4端面和滚轮1-2外侧圆柱面贴合，实现摇臂组合1的不完全定位。

如图7所示，所述复合拧紧装置5包括升降机构5-1、螺栓拧紧机构5-2和螺母拧紧机构5-3；如图8所示，所述升降机构5-1包括一级伸缩气缸5-1-1、二级伸缩气缸5-1-2、导轨5-1-3和滑块5-1-4；所述一级伸缩气缸5-1-1活塞杆端部与所述旋转电机5-2-1底部固联；所述二级伸缩气缸5-1-2的缸体部分及所述导轨5-1-3分别与旋转电机5-2-1的两相向侧面固联；所述二级伸缩气缸5-1-2的活塞杆及所述滑块5-1-4分别与空心电机5-3-1两相向侧边固联。

如图9所示，所述螺栓拧紧机构5-2包括旋转电机5-2-1、驱动杆5-2-2、驱动套5-2-3、伸缩弹簧5-2-4和内六角扳手5-2-5，所述内六角扳手5-2-5与所述调整螺栓安装孔1-4同轴。所述驱动杆5-2-2的一端与旋转电机5-2-1输出轴固联，另一端与所述驱动套5-2-3固联；如图10所示，所述驱动套5-2-3与所述内六角扳手5-2-5通过六边形的轴与孔实现周向定位。如图11所示，所述螺母拧紧机构5-3包括空心电机5-3-1、输出轴5-3-2和驱动筒5-3-3；所述一级伸缩气缸5-1-1的缸体部分与所述安装底板7固联；所述螺母拧紧机构5-3包括空心电机5-3-1、输出轴5-3-2和驱动筒5-3-3；所述输出轴5-3-2为圆筒状结构，一端与所述空心电机5-3-1转子固联，一端与所述驱动筒5-3-3固联；所述驱动筒5-3-3为阶梯形圆筒状结构，将螺栓拧紧机构5-2包裹其内，并与所述内六角扳手5-2-5同轴。

实施例2

如实施例1所述的一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，进一步的，调整螺栓2的活动帽2-1外径尺寸略小于输送管道3-1内径尺寸，在保证调整螺栓2于输送管道3-1内运动畅通的同时，输送管道3-1内的高压气流可有效作用于调整螺栓2顶部平面2-1-1。调整螺栓2在输送管道3-1内沿高压气流运动方向采取螺栓杆2-2在前，活动帽2-1在后的姿态，使螺栓杆2-2先于活动帽2-1到达由柔性辐板3-2形成的圆形出口。

实施例3

如实施例1所述的一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，进一步的，所述柔性辐板3-2所形成的圆形出口内径尺寸略小于调整螺栓2的螺栓杆2-2外径尺寸。所述内六角扳手5-2-5主体为六边形棱柱5-2-5-1，在六边形棱柱的上端加工有圆形倒角5-2-5-3，在接近上端出加工有E形退刀槽5-2-5-4，在接近下端处设置有直径大于六边形外接圆的圆柱形凸台5-2-5-2，可在所述驱动套5-2-3的内圆柱面内上下滑动。

实施例4

如实施例1所述的一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，进一步的，所述伸缩弹簧5-2-4内径大于所述内六角扳手5-2-5六边形外接圆的半径，外径小于所述内六角扳手5-2-5圆柱形凸台5-2-5-2的外圆半径。所述伸缩弹簧5-2-4置于所述驱动杆5-2-2、驱动套5-2-3内壁、内六角扳手六边形棱柱5-2-5-1表面及内六角扳手圆柱形凸台5-2-5-2下表面所围成的密闭空间内。驱动筒5-3-3的上端口设置有内六角浅孔5-3-3-1，周向、轴向尺寸分别略大于、小于螺母相应尺寸。

实施例5

一种实施例1-4所述一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构的工作方法，包括步骤如下：

1)高压气流将调整螺栓2送至输送管道3-1端口处，保持竖直向下的姿态，并压紧在调整螺栓安装孔1-4入口处，其中活动帽2-1位于输送管道3-1内，螺栓杆2-2被多个柔性辐板3-2夹持；

2)一级伸缩气缸5-1-1动作，将活塞杆伸出，带动螺栓拧紧机构5-2、螺母拧紧机构5-3上升，同时二级伸缩气缸5-1-2完全缩回，使加工有圆形倒角的内六角扳手5-2-5端部高出驱动筒5-3-3，并贴合在螺栓杆2-2底部的内六角深孔处；活塞杆继续伸出，将内六角扳手5-2-5端部***内六角深孔2-2-3；如没有顺利***，则将使伸缩弹簧5-2-4处于压缩状态；

3)旋转电机5-2-1动作，将调整螺栓2旋入调整螺栓安装孔1-4内；如上一步中内六角扳手5-2-5未能顺利出入，则在旋转过程中，在伸缩弹簧5-2-4的压力作用下自行滑入内六角深孔2-2-3内，进入螺纹旋紧过程；

4)旋转电机5-2-1持续转动直至拧紧，随后旋转电机5-2-1反向旋转一圈；过程中可通过电流的大小来判断调整螺栓2是否被拧紧；

5)一级伸缩气缸5-1-1缩回，活塞杆收回，带动螺栓拧紧机构5-2、螺母拧紧机构5-3下降，使内六角扳手5-2-5断开与内六角深孔2-2-3的连接；

6)由外部送料机构将螺母送至内六角扳手5-2-5正上方，经内六角扳手棱柱面5-2-5-1下滑至驱动筒5-3-3内六角浅孔5-3-3-1处；

7)一级伸缩气缸5-1-1再次动作，将活塞杆伸出，将内六角扳手5-2-5端部***内六角深孔2-2-3或紧压在其边缘；

8)二级伸缩气缸伸出5-1-2，与导轨5-1-3、滑块5-1-4一起带动螺母拧紧机构5-3上升，驱动筒5-3-3带动螺母沿内六角扳手5-2-5上升至调整螺栓2下端面处；

9)空心电机5-3-1旋转，带动输出轴5-3-2、驱动筒5-3-3旋转，通过内六角浅孔5-3-3-1将螺母与调整螺栓2拧紧；

10)二级伸缩气缸5-1-2完全缩回，一级伸缩气缸5-1-1缩回，恢复初始状态，完成一次装配。

Claims (6)

1.一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，其特征在于，包括螺栓送料***、摇臂支撑座、复合拧紧装置、安装平台和安装底板；所述安装底板平置于地面；所述安装平台平置于安装底板上表面，在调整螺栓安装孔处设有通孔；

所述螺栓送料***包括输送管道和柔性辐板；所述输送管道内充斥有高压气流；所述柔性辐板以由外向内辐射的形式，一端与输送管道末端固联，一端悬浮于输送管道轴线附近，多个柔性辐板沿输送管道圆周方向均匀分布，在输送管道周线处形成一个圆形出口，出口方向与调整螺栓安装孔同轴；

所述复合拧紧装置包括升降机构、螺栓拧紧机构和螺母拧紧机构；所述升降机构包括一级伸缩气缸、二级伸缩气缸、导轨和滑块；所述螺栓拧紧机构包括旋转电机、驱动杆、驱动套、伸缩弹簧和内六角扳手，所述旋转电机底部与所述一级伸缩气缸的活塞杆端部固联；所述内六角扳手与所述调整螺栓安装孔同轴；所述驱动杆的一端与旋转电机输出轴固联，另一端与所述驱动套固联；所述驱动套与所述内六角扳手通过六边形的轴与孔实现周向定位；所述螺母拧紧机构包括空心电机、输出轴和驱动筒；所述输出轴为圆筒状结构，一端与所述空心电机转子固联，一端与所述驱动筒固联；所述驱动筒为阶梯形圆筒状结构，将螺栓拧紧机构包裹其内，并与所述内六角扳手同轴；所述一级伸缩气缸的缸体部分与所述安装底板固联；所述二级伸缩气缸的缸体部分及所述导轨分别与旋转电机的两相向侧面固联；所述二级伸缩气缸的活塞杆及所述滑块分别与空心电机两相向侧边固联。

2.根据权利要求1所述的一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，其特征在于，所述摇臂支撑座主要特征包括底部平面、通孔、1/4圆柱面和支撑面；所述底部平面通过螺栓经所述通孔与安装平台实现固联；所述1/4圆柱面及所述支撑面分别与调整螺栓安装孔端面和滚轮外侧圆柱面贴合，实现摇臂组合的不完全定位。

3.根据权利要求1所述的一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，其特征在于，调整螺栓的活动帽外径尺寸略小于输送管道内径尺寸，在保证调整螺栓于输送管道内运动畅通的同时，输送管道内的高压气流可有效作用于调整螺栓端面；调整螺栓在输送管道内沿高压气流运动方向采取螺栓杆在前，活动帽在后的姿态，使螺栓杆先于活动帽到达由柔性辐板形成的圆形出口；所述柔性辐板所形成的圆形出口内径尺寸略小于调整螺栓的螺栓杆外径尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，其特征在于，所述内六角扳手主体为六边形棱柱，在六边形棱柱的上端加工有圆形倒角，在接近上端出加工有E形退刀槽，在接近下端处设置有直径大于六边形外接圆的圆柱形凸台，可在所述驱动套的内圆柱面内上下滑动；所述伸缩弹簧内径大于所述内六角扳手六边形外接圆的半径，外径小于所述内六角扳手圆柱形凸台的外圆半径；所述伸缩弹簧置于所述驱动杆、驱动套内壁、内六角扳手六边形棱柱表面及内六角扳手圆柱形凸台下表面所围成的密闭空间内。

5.根据权利要求1所述的一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构，其特征在于，所述驱动筒的上端口设置有内六角浅孔，周向、轴向尺寸分别略大于、小于螺母相应尺寸。

6.一种如权利要求1-5任意一种将调整螺栓装配于气门摇臂的自动机构的工作方法，

其特征在于，包括步骤如下：

1)高压气流将调整螺栓送至输送管道端口处，保持竖直向下的姿态，并压紧在调整螺栓安装孔入口处，其中活动帽位于输送管道内，螺栓杆被多个柔性辐板夹持；

2)一级伸缩气缸动作，将活塞杆伸出，带动螺栓拧紧机构、螺母拧紧机构上升，同时二级伸缩气缸完全缩回，使加工有圆形倒角的内六角扳手端部高出驱动筒，并贴合在螺栓杆底部的内六角深孔处；活塞杆继续伸出，将内六角扳手端部***内六角深孔；如没有顺利***，则将使伸缩弹簧处于压缩状态；

3)旋转电机动作，将调整螺栓旋入调整螺栓安装孔内；如上一步中内六角扳手未能顺利出入，则在旋转过程中，在伸缩弹簧的压力作用下自行滑入内六角深孔内，进入螺纹旋紧过程；

4)旋紧电机持续转动直至拧紧，随后电机反向旋转一圈；过程中可通过电流的大小来判断调整螺栓是否被拧紧；

5)一级伸缩气缸缩回，活塞杆收回，带动螺栓拧紧机构、螺母拧紧机构下降，使内六角扳手断开与内六角深孔的连接；

6)由外部送料机构将螺母送至内六角扳手正上方，经内六角扳手棱柱面下滑至驱动筒内六角浅孔处；

7)一级伸缩气缸再次动作，将活塞杆伸出，将内六角扳手端部***内六角深孔或紧压在其边缘；

8)二级伸缩气缸伸出，与导轨、滑块一起带动螺母拧紧机构上升，驱动筒带动螺母沿内六角扳手上升至调整螺栓下端面处；

9)空心电机旋转，带动输出轴、驱动筒旋转，通过内六角浅孔将螺母旋入调整螺栓，直至与摇臂压紧；

10)二级伸缩气缸完全缩回，一级伸缩气缸缩回，完成一次装配。

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