CN212286612U - 螺钉安装自动变径装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺钉安装自动变径装置，包括驱动机构、变径导向盘、回转支撑轴承、固定工作台和变径工装；固定工作台、变径导向盘分别与回转支撑轴承的外圈、内圈固定连接；变径导向盘上设有多个导向槽口，导向槽口上安装变径工装，变径工装下部安装滚轮，滚轮设置在所述导向槽口内；变径工装底部设有滑块，滑块与安装在固定工装台上的导轨配合，多条所述导轨以回转支撑轴承的轴线与固定工作台交叉点为圆心径向设置；驱动装置用于带动变径导向盘旋转，变径导向盘通过滚轮推动多个变径工装在滑轨上等距离移动。本实用新型能够实现变径工装的自动变直径位置，满足自动化生产线的发展需求；可实现多个螺钉同时拧紧，提高了组装效率。

Description

螺钉安装自动变径装置

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及装配工装的结构改进，具体地说是一种螺钉安装自动变径装置。

背景技术

火车车轮组装时需要拧紧车轮多个螺钉，车轮螺钉相对于车轮圆心均布，不同型号车轮螺钉布置位置、直径大小均不同。传统拧紧机构无法实现不同型号车轮拧紧装配的自动兼容，换型换产过程复杂繁琐；手动组装无法实现多个螺钉同时拧紧工作，装配效率低，拧紧组装质量稳定性差。

另外，在紧固螺钉或螺栓、螺母零部件时，在螺钉头部施加扭矩，螺母会打滑，跟随螺钉头一起转动，无法拧紧，所以需要在螺母端配备反力矩装置，让螺母固定不发生转动，螺钉头转动才能将螺钉、螺母拧紧，起到紧固零部件的作用。

自动化组装一组螺钉时，通常都是分几个阶段逐渐将螺钉扭矩施加到最终扭矩，而不是一次将扭矩施加到最大，这样会导致拧完一个螺钉后，反力矩套筒内壁与螺母外壁紧密挤压产生较大压力，导致反力矩套筒不易抽出；在使用很大拉力将反力矩套筒抽后，反力矩套筒与螺母之间的挤压力释放，会在两者的内壁、外壁上产生微量变形，导致反力矩套筒花纹与螺母花纹错位，无法再次将反力矩套筒***螺母。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种螺钉安装自动变径装置，用于解决解决现有技术中存在的问题。

为了实现本实用新型的目的，采用以下技术方案：

螺钉安装自动变径装置，包括驱动机构、变径导向盘、回转支撑轴承、固定工作台和变径工装；所述固定工作台、变径导向盘分别与回转支撑轴承的外圈、内圈固定连接；所述变径导向盘上设有多个导向槽口，导向槽口上安装变径工装，变径工装下部安装滚轮，滚轮设置在所述导向槽口内；所述变径工装底部设有滑块，滑块与安装在固定工装台上的导轨配合，多条所述导轨以回转支撑轴承的轴线与固定工作台交叉点为圆心径向设置；所述驱动装置用于带动变径导向盘旋转，变径导向盘通过滚轮推动多个变径工装在滑轨上等距离移动。

为了进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案：

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述固定工作台、变径导向盘上设置有与回转支撑轴承的外圈、内圈固定配合的内圆孔，多个所述导向槽口沿变径导向盘上的内圆孔切线方向设置。

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述驱动机构包括电机、小齿轮以及设置在变径导向盘上与小齿轮啮合的大齿轮，所述小齿轮和电机分别位于固定工作台上、下两侧，电机转轴穿过固定工装台后与小齿轮转轴连接。

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述大齿轮为设置在变径导向盘外周的弧形齿条段。

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述驱动机构带有齿间隙调整件，所述齿隙调整件包括安装在固定工装台上的盒体，盒体侧壁上安装顶紧螺钉、拉紧螺钉，固定工作台在电机转轴部分开有调节孔，顶紧螺钉、拉紧螺钉内端通过轴套与电机转轴或小齿轮转轴配合。

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述变径工装包括底座，所述底座上安装升降机构、锁紧机构和反力矩机构，反力矩机构和锁紧机构分别设置在升降机构侧面；所述反力矩机构包括升降导向筒、升降轴和反力矩套筒；所述升降导向筒内安装升降轴，升降轴伸出升降导向筒的上端安装反力矩套筒；所述升降导向筒侧壁在升降机构侧开有竖向的导向滑槽；所述升降机构包括升降气缸、气缸连接件和升降连接板；所述升降气缸的活塞杆上固定安装气缸连接件，气缸连接件与升降连接板的一端连接，升降连接板的另一端通过导向键与所述升降轴固定连接，导向键设置在所述导向滑槽内；升降轴可以带动导向键、升降连接板转动；所述锁紧机构包括锁紧气缸、固定块、锁紧滑块和顶针；所述固定块安装在升降导向筒外侧；固定块上开有竖向滑槽，锁紧滑块设在竖向滑槽内，锁紧气缸的活塞杆上部与锁紧滑块固定连接；所述固定块与升降导向筒上开有对应的锁紧孔，锁紧孔内设有顶针，顶针上安装弹簧；所述锁紧气缸可以带动锁紧滑块向上移动，锁紧滑块推动顶针外端伸入升降导向筒内与升降轴接触固定；当锁紧气缸带动锁紧滑块向下移动，弹簧可以推动顶针外端与升降轴分离缩回。

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述气缸连接件为卡座结构，包括上连接板、下连接板以及安装在两者之间的短轴.

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述升降连接板包括横板和竖板，横板的一端带有与所述短轴配合的弧形槽，横板的另一端与竖板上部固定连接，竖板下部通过导向键与所述升降轴固定连接。

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述导向滑槽的宽度为导向键宽度的1.2-1.6倍，所述导向键可以在导向滑槽内转动的角度范围在0-10°之间。

如上所述的螺钉安装自动变径装置，所述竖向滑槽和锁紧滑槽均为矩形孔；所述顶针与锁紧滑块上设置有配合的滑动斜面；所述升降轴外周带有竖向的V型槽，顶针外端设有与V型槽配合的V型部。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型能够实现变径工装的自动变直径位置，满足自动化生产线的发展需求。可实现多个螺钉同时拧紧，提高了组装效率。本实用新型可实现不同尺寸的多种产品型号的自动兼容。

2、本实用新型克服了人工安装螺钉过程中安装质量不稳定，降低不合格螺钉率，提升螺钉终扭矩的一致性，提高了产品质量，降低了生产成本。

3、本实用新型能够实现反力矩装置拧紧螺钉螺母时克服扭矩，确保螺母不会在拧紧时产生相对滑动，满足自动化生产线的使用需求。通过锁紧机构可以将升降轴定位，从而在拧紧螺钉时保证螺母固定。

4、本实用新型克服了分步拧紧过程中反力矩套筒受螺母挤压作用，不易拔出反力矩套筒的问题。通过升降轴带动反力矩套筒小较度转动，能较好的释放反力矩套筒与螺母挤压力，方便反力矩套筒抽出。通过提前将反力矩套筒与螺母挤压力释放，因此在反力矩套筒抽出时两者的内壁花纹、外壁花纹不会损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中所述变径导向盘、回转支撑轴承、固定工作台的装配图；

图3是图1的俯视图（所述变径工装移动到最小直径位置）；

图4是图3的另一种状态图（所述变径工装移动到最大直径位置）；

图5是图1中所述导向槽口与滚轮的局部示意图；

图6是图1中所述变径工装的结构示意图；

图7是图6中所述驱动机构的装配示意图；

图8是图6中所述升降导向筒的结构示意图；

图9是图6中所述导向键、导向滑槽的结构示意图；

图10是图6的内部结构示意图。

附图标记：1-驱动机构，2-变径导向盘，3-回转支撑轴承，31-内圈，32-外圈，4-变径工装，41-底座，42-升降气缸，43-气缸连接件，44-升降连接板，45-反力矩套筒，46-升降轴，461-安装孔，462-V型槽，47-升降导向筒，471-轴孔，472-导向滑槽，473-锁紧滑槽，474-连接部，48-固定块，49-锁紧气缸，410-顶针，411-弹簧，412-锁紧滑块，413-导向键，414-螺母，5-固定工作台，6-导向槽口，7-滚轮，8-直线导轨，9-小齿轮，10-大齿轮，11-齿间隙调整件，111-顶紧螺钉，112-拉紧螺钉。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-图10所示，本实施例公开的一种螺钉安装自动变径装置，包括驱动机构、变径导向盘、回转支撑轴承、固定工作台和变径工装；所述固定工作台、变径导向盘分别与回转支撑轴承的外圈、内圈固定连接；所述变径导向盘上设有多个导向槽口，导向槽口上安装变径工装，变径工装下部安装滚轮，滚轮设置在所述导向槽口内；所述变径工装底部设有滑块，滑块与安装在固定工装台上的导轨配合，多条所述导轨以回转支撑轴承的轴线与固定工作台交叉点为圆心径向设置；驱动装置用于带动变径导向盘旋转，变径导向盘通过滚轮推动多个变径工装在滑轨上等距离移动。

具体而言，驱动机构1安装在固定工作台5上，变径导向盘2通过回转支承轴承3与固定工作台5连接，回转支撑轴承3的内圈31与变径导向盘2固定连接，其外圈32与固定工作台5固定连接，变径导向盘2相对于固定工作台5可以转动。

如图2所示，本实施例在固定工作台5、变径导向盘2上设置有与回转支撑轴承3的外圈32、内圈31固定配合的内圆孔，多个导向槽口6沿变径导向盘上2的内圆孔切线方向设置。

驱动机构1包括电机、小齿轮9以及设置在变径导向盘2上与小齿轮9啮合的大齿轮10，小齿轮9和电机分别位于固定工作台5上、下两侧，电机转轴穿过固定工装台5后与小齿轮9转轴连接。

如图1、图5所示，本实施例中该大齿轮10为弧形齿条段，小齿轮9与大齿轮10啮合，固定工作台5上安装有直线导轨8，直线导轨8沿变径导向盘2直径方向均匀排布，直线导轨8上装有变径工装4，可沿直线导轨8方向滑动，变径工装4底部设有滚轮7，滚轮7布置在变径导向盘2的导向槽口6内，与导向槽口6相切。

在小齿轮9的外周设有齿间隙调整件，齿隙调整件包括安装在固定工装台5上的盒体，盒体侧壁上安装顶紧螺钉111、拉紧螺钉112，固定工作台5在电机转轴部分开有调节孔，顶紧螺钉111、拉紧螺钉112内端通过轴套与电机转轴或小齿轮转轴配合。

驱动机构1带动小齿轮9转动，小齿轮9带动大齿轮10和变径导向盘2在回转支承轴承3上转动，变径导向盘2旋转带动导向槽口6旋转，导向槽口6侧壁向滚轮7施加推力F1，推力F1分解成沿直线导轨8方向的分力F2和垂直于直线导轨8方向的分力F3，直线导轨8方向的分力F2驱动滚轮7与变径工装4沿直线导轨8方向移动，实现等距离变径，多套变径工装4均布实现同时动作和调节。

如图5-图10所示，该变径工装4包括底座41，底座41上安装有升降机构、锁紧机构和反力矩机构，反力矩机构和锁紧机构分别设置在升降机构侧面。

该底座41为底板，由板材制成，并预先在底板上开设安装升降机构、锁紧机构和反力矩机构的螺栓孔等。同时为使本装置的结构更紧凑，如图1所示，将升降机构设置在反力矩机构的左侧，锁紧机构设置在发力矩机构的前侧。

如图7、图8所示，本实施例的反力矩机构包括升降导向筒47、升降轴46和反力矩套筒45；升降导向筒47内安装升降轴46，升降轴46伸出升降导向筒47的上端安装反力矩套筒45；升降导向筒47侧壁在升降机构侧开有竖向的导向滑槽472。

升降导向筒47底部设置连接部474，连接部474与底板41上开设的连接孔配合；升降导向筒47的中间设置与升降轴46配合的轴孔471，升降轴46可在该轴孔471内升降，以带动反力矩筒体上升固定螺母414或下降抽出。

该反力矩套筒45为标准件，其开口向上与螺母414适配，反力矩套筒45与升降轴46之间通过内螺孔、螺钉可拆卸连接，方便进行更换和维护。

参见图6所示，升降机构包括升降气缸42、气缸连接件43和升降连接板44；升降气缸42的活塞杆上固定安装气缸连接件43，升降连接板44通过导向键413与升降轴46固定连接，导向键413设置在导向滑槽472内；升降轴46可以带动导向键413、升降连接板44转动。

如图7所示，本实施例的升降连接板44为卡座结构，包括上连接板、下连接板以及安装在两者之间的短轴。升降连接板44为横板和竖板构成，横板的一端带有与短轴配合的弧形槽，横板的另一端与竖板上部固定连接，竖板下部通过导向键413与升降轴46固定连接。

该导向键413穿过升降导向筒47侧壁上开设的导向滑槽472，导向键413一端与通过安装孔461与升降轴46固定连接，导向键413另一端与竖板下部固定连接。在升降气缸42的带动下，该导向键413可以在导向滑槽472内上、下滑动。

如图7、图8与图9所示，由于导向键413的宽度小于导向滑槽472，因此升降轴46可以带动导向键413在导向滑槽472内微旋转。

本实施例中导向滑槽472的宽度为导向键413宽度的1.2-1.6倍，优选在1.3-1.5倍范围，以保证稳定升降的同时兼有较好的旋转调节性能。当导向键413接触到导向滑槽472侧壁时被阻挡而无法继续旋转。

该导向键413可以在导向滑槽472内转动的角度在0-6°范围，以实现反力矩套筒45旋转微调。在升降轴46旋转带动导向键413、升降连接板44一起旋转时，利用横板上设置的弧形槽与短轴配合，实现升降连接板44同时旋转，而升降气缸42与气缸连接件43为固定。同时该升降连接板44旋转时不会碰到气缸连接件43，避免升降气缸42等受到侧向力损坏。

本实施例中的锁紧机构用于在反力矩套筒45上移套入螺母414时将升降轴46限位固定；当螺母414拧紧完毕锁紧机构复位，升降气缸42通过气缸连接件43、升降连接板44、导向键413带动升降轴46在升降导向筒47内上、下移动分离。

如图6、图10所示，锁紧机构包括锁紧气缸49、固定块48、锁紧滑块412和顶针410；固定块48安装在升降导向筒47外侧；固定块48上开有竖向滑槽，锁紧滑块412设在竖向滑槽内，锁紧气缸49的活塞杆上部与锁紧滑块412固定连接；固定块48与升降导向筒47上开有对应的锁紧孔，锁紧孔内设有顶针410，顶针410上安装弹簧411；锁紧气缸49可以带动锁紧滑块412向上移动，锁紧滑块412推动顶针410外端伸入升降导向筒47内与升降轴46接触固定；当锁紧气缸49带动锁紧滑块412向下移动，弹簧411可以推动顶针410外端与升降轴46分离缩回。

升降导向筒47在前侧开有锁紧滑槽473，同时在固定块48上也开有对应的锁紧滑槽473，作为顶针410在升降导向筒47与固定块48内的移动滑道，固定块48上开有竖向滑槽，该竖向滑槽和锁紧滑槽473均为矩形孔。

顶针410内端与锁紧滑块412上部设置有配合的滑动斜面。升降轴46外周开有竖向的V型槽462，顶针410外端设有与V型槽462配合的V型部。

锁紧气缸49上升时带动锁紧滑块412上移，锁紧滑块412推动顶针410向升降导向筒47内移动，顶针410外端的V型部与升降轴46外周的V型槽462配合，此时弹簧411被压缩，该升降轴46被顶紧无法旋转；锁紧气缸49下降时带动锁紧滑块412下移，弹簧411推动顶针410缩回，顶针410离开V型槽462与升降轴46分离，此时，升降轴46可以进行升降和旋转。

本实用新型的变径工装4在工作时，升降气缸42的活塞杆伸出，带动气缸连接件43、升降连接板44、导向键413、升降轴46、反力矩套筒45等同时一起上升，由于顶针410并未伸出，升降轴46和反力矩套筒45可以在升降导向筒47的圆周方向小角度转动。

当反力矩套筒45套入螺母414后，锁紧气缸49活塞杆伸出，带动锁紧滑块412上升；锁紧滑块412推动顶针410V型部伸入V型槽462，使升降轴46定位而无法转动，反力矩套筒45也因此被固定；螺母414在反力矩套筒45内无法转动，可以起到抗扭矩作用；用电动扭矩扳手给螺钉头施加扭矩，将螺钉拧紧，此时螺母414与反力矩套筒45内壁紧密相互挤压在一起，导致反力矩套筒45难以抽出。然后，锁紧气缸49的活塞杆缩回带动锁紧滑块412下降，弹簧411释放推力，推动顶针410向后缩回并与升降轴46分离；此时，反力矩套筒45会向远离螺母414的方向小角度转动一点，螺母414与反力矩套筒45之间的压力被释放，反力矩套的内壁与螺母414不再挤压在一起，升降轴46与反力矩套筒45恢复可以转动状态，升降气缸42的活塞杆缩回带动气缸连接件43、升降连接板44、导向键413、升降轴46、反力矩套筒45等一起向下移动。

当本装置下一次工作时，由于此前的反力矩套筒45与螺母414不存在挤压力，反力矩套筒45内壁与螺母414外壁的花纹没有错位，可以轻松对准花纹套上所述反力矩套筒45，继续进行下一次螺钉或螺栓、螺母414的拧紧操作。

本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (10)

1.螺钉安装自动变径装置，其特征在于，包括驱动机构、变径导向盘、回转支撑轴承、固定工作台和变径工装；所述固定工作台、变径导向盘分别与回转支撑轴承的外环、内环固定连接；所述变径导向盘上设有多个导向槽口，导向槽口上安装变径工装，变径工装下部安装滚轮，滚轮设置在所述导向槽口内；所述变径工装底部设有滑块，滑块与安装在固定工装台上的导轨配合，多条所述导轨以回转支撑轴承的轴线与固定工作台交叉点为圆心径向设置；所述驱动机构用于带动变径导向盘旋转，变径导向盘通过滚轮推动多个变径工装在滑轨上等距离移动。

2.根据权利要求1所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述固定工作台、变径导向盘上设置有与回转支撑轴承的外圈、内圈固定配合的内圆孔，多个所述导向槽口沿变径导向盘上的内圆孔切线方向设置。

3.根据权利要求1所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机、小齿轮以及设置在变径导向盘上与小齿轮啮合的大齿轮，所述小齿轮和电机分别位于固定工作台上、下两侧，电机转轴穿过固定工装台后与小齿轮转轴连接。

4.根据权利要求3所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述大齿轮为设置在变径导向盘外周的弧形齿条段。

5.根据权利要求3所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述驱动机构带有齿间隙调整件，所述齿间隙调整件包括安装在固定工装台上的盒体，盒体侧壁上安装顶紧螺钉、拉紧螺钉，固定工作台在电机转轴部分开有调节孔，顶紧螺钉、拉紧螺钉内端通过轴套与电机转轴或小齿轮转轴配合。

6.根据权利要求1所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述变径工装包括底座，所述底座上安装升降机构、锁紧机构和反力矩机构，反力矩机构和锁紧机构分别设置在升降机构侧面；所述反力矩机构包括升降导向筒、升降轴和反力矩套筒；所述升降导向筒内安装升降轴，升降轴伸出升降导向筒的上端安装反力矩套筒；所述升降导向筒侧壁在升降机构侧开有竖向的导向滑槽；所述升降机构包括升降气缸、气缸连接件和升降连接板；所述升降气缸的活塞杆上固定安装气缸连接件，气缸连接件与升降连接板的一端连接，升降连接板的另一端通过导向键与所述升降轴固定连接，导向键设置在所述导向滑槽内；升降轴可以带动导向键、升降连接板转动；所述锁紧机构包括锁紧气缸、固定块、锁紧滑块和顶针；所述固定块安装在升降导向筒外侧；固定块上开有竖向滑槽，锁紧滑块设在竖向滑槽内，锁紧气缸的活塞杆上部与锁紧滑块固定连接；所述固定块与升降导向筒上开有对应的锁紧孔，锁紧孔内设有顶针，顶针上安装弹簧；所述锁紧气缸可以带动锁紧滑块向上移动，锁紧滑块推动顶针外端伸入升降导向筒内与升降轴接触固定；当锁紧气缸带动锁紧滑块向下移动，弹簧可以推动顶针外端与升降轴分离缩回。

7.根据权利要求6所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述气缸连接件为卡座结构，包括上连接板、下连接板以及安装在两者之间的短轴。

8.根据权利要求7所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述升降连接板包括横板和竖板，横板的一端带有与所述短轴配合的弧形槽，横板的另一端与竖板上部固定连接，竖板下部通过导向键与所述升降轴固定连接。

9.根据权利要求6所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述导向滑槽的宽度为导向键宽度的1.2-1.6倍，所述导向键可以在导向滑槽内转动的角度范围在0-10°之间。

10.根据权利要求6所述的螺钉安装自动变径装置，其特征在于，所述竖向滑槽和锁紧滑槽均为矩形孔；所述顶针与锁紧滑块上设置有配合的滑动斜面；所述升降轴外周带有竖向的V型槽，顶针外端设有与V型槽配合的V型部。

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