CN212286614U - 一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置，包括自动推送机构和与其连接的自动折展拧紧机构，自动推送机构将拧紧头送入或撤离拧紧工位，实现拧紧前的定位工作；自动折展拧紧机构用于拧紧头进入拧紧空腔时的收拢、快速拧紧时的扭力传递以及大力矩拧紧时的往复运动和拧紧与放松方向的切换，实现了快拧与大力矩往复双向复合一体拧紧运动。自动推送机构是由丝杠驱动的直线运动，与自动折展拧紧机构配合实现狭小长空间的推进与收拢，拧紧螺母过程中进行位置调整动作。
Description
技术领域
本实用新型属于旋转件装配技术领域，尤其涉及一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置。
背景技术
在工业应用中，螺栓连接无处不在，尤其是汽车和航空工业上更是广泛使用，根据不同的连接位置及连接形式，采用不同的自动化拧紧装置实现螺栓的拧紧与放松动作。
对于外露的螺栓连接，由于拧紧操作空间开放，视觉效果良好，普遍采用的是人工操作拧紧设备拧紧，或者采用自动化装置和机器人手臂等来操作拧紧机实现一个或几个螺栓的拧紧动作。而对于非外露的螺栓连接，特别是操作空间狭小、光线暗淡等工况环境比较复杂的场合，采用自动化方法直接拧紧受到操作环境的限制，无法应用；而人工拧紧方式也同样受到环境的限制，拧紧效率及精度也受到极大限制。因此，针对复杂的汽车发动机和航空工业螺栓的具体应用，亟需一种狭窄长空间盲腔操作的快速拧紧装置，并采用高效的拧紧方法实现高精度大力矩的螺栓拧紧动作。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置，所述装置是可通过狭小路径并能够实现快速大力矩拧紧的可收拢变形自动化装置，该拧紧自动化装置非常适合应用于入口狭窄、空腔较大的柱状体内部环境中螺栓的大力矩拧紧，提升装配效率和精度。
一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置，包括自动推送机构和自动折展拧紧机构，所述自动推送机构包括用于固定丝杠的套筒驱动电机法兰、丝杠、直线模组底板、拧紧机、拧紧机座、电机一、圆柱齿轮、C拐，所述丝杠通过丝杠螺母与拧紧机座相连，丝杠螺母固定在拧紧机座上；套筒驱动电机法兰安装于直线模组底板上端，丝杠两端分别通过轴承与套筒驱动电机法兰和直线模组底板下端连接；拧紧机座通过导轨滑块与直线模组底板连接；拧紧机固定在拧紧机座上，C拐与拧紧机的伸出轴连接并固定在拧紧机座上，电机一输出轴与圆柱齿轮连接，与圆柱齿轮啮合的齿轮连接在丝杠一端；
所述自动折展拧紧机构包括电机二、联轴器一、转轴、电机轴承安装座、滑块连接件、快速拧紧电机座、电机三、联轴器二、后置丝杠、精密连杆、拧紧头，所述快速拧紧电机座固定在C拐一侧，电机二固定在快速拧紧电机座上，电机二的输出轴与联轴器一相连；转轴一端与联轴器一相连，另一端通过万向节与拧紧头相连；所述电机轴承安装在C拐另一侧，电机三固定在电机轴承安装座上，其输出轴连接有联轴器二，后置丝杠两端分别与联轴器二和电机轴承安装座相连，滑块连接件与后置丝杠螺纹连接，滑块连接件上连接有精密连杆，精密连杆另一端与拧紧头连接。
所述拧紧头包括卡簧一、齿轮扳手、上扳手块、轴承、轴承座、拉簧、齿轴、下扳手块、弹簧、卡簧垫片、扳手头、扳手抱紧座、电机四、偏心轮轴、导轨拨块、弹簧底座、卡簧二、盖板，所述齿轮扳手固定在扳手抱紧座的卡槽内，齿轴上端部设置有花键，与齿轮扳手内部齿轮组的花键槽转子配合，齿轮扳手上设置有卡簧一；所述电机四固定在扳手抱紧座上，其输出轴与偏心轮轴相连，偏心轮轴另一端与轴承配合，且轴承固定于轴承座上，轴承座固定在扳手抱紧座上；齿轴中部设置有轴向双面棘轮，导轨拨块与偏心轮轴的偏心轮段配合，其端部与齿轴中部的双面棘轮的侧面相接触；上扳手块和下扳手块分别设置在导轨拨块的上下两侧，上扳手块末端下侧面与下扳手块末端上侧面分别设有棘轮，能够与齿轴中部的轴向双面棘轮啮合；导轨拨块上设置有拉簧，拉簧连接上扳手块和下扳手块，盖板固定在下扳手块的下端面；齿轴上下扳手块的下部依次设置有弹簧底座、弹簧、卡簧二、卡簧垫片，齿轴下端部设置有花键，通过下端部的花键与扳手头连接。
所述齿轮组由六个齿轮串联组成。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型提供了一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置，该拧紧装置提高了狭小空间的螺栓拧紧效率、提高了拧紧精度、增强了拧紧的可靠度、提高了产品质量。
2.本实用新型实现了中小力矩快速拧紧与高精度大力矩拧紧的有机结合，极大提高了拧紧效率，实现了特种工况条件下螺母拧紧、拧松动作的自动化，提高了工业现代化水平。
3.本实用新型整体结构稳定、设计新颖，利用率高，操作简单，能够实现自动化，大幅度提升了拧紧效率和精度。
附图说明
图1为本实用新型中装置的整体结构示意图；
图2为图1的后视图；
图3为拧紧头的结构示意图；
图4为图3的***视图；
图5为拧紧过程的俯视图；
其中，
2-1为套筒驱动电机法兰、2-2为丝杠、2-3为直线模组底板、2-4为拧紧机、2-5为拧紧机座、2-6为电机一、2-7为圆柱齿轮、2-8为电机二、2-9为联轴器一、2-10为转轴、2-11为电机轴承安装座、2-12为滑块连接件、2-13为C拐、2-14为快速拧紧电机座、2-15为电机三、2-16为联轴器二、2-17为后置丝杠、2-18为精密连杆、2-19为拧紧头、2-20为导轨滑块、2-21为丝杠螺母；
3-1为卡簧一、3-2为齿轮扳手、3-3为上扳手块、3-4为轴承、3-5为轴承座、3-6为拉簧、3-7为齿轴、3-8为下扳手块、3-9为弹簧、3-10为卡簧垫片、3-11为扳手头、3-12为扳手抱紧座、3-13为电机四、3-14为偏心轮轴、3-15为导轨拨块、3-16为弹簧底座、3-17为卡簧二、3-18为盖板。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案和效果作详细描述。
如图1-2所示，一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置，包括自动推送机构和与其连接的自动折展拧紧机构，自动推送机构将拧紧头2-19送入或撤离拧紧工位，实现拧紧前的定位工作；自动折展拧紧机构用于拧紧头2-19进入拧紧空腔时的收拢、快速拧紧时的扭力传递以及大力矩拧紧时的往复运动和拧紧与放松方向的切换，实现了快拧与大力矩往复双向复合一体拧紧运动。自动推送机构是由丝杠2-1驱动的直线运动，与自动折展拧紧机构配合实现狭小长空间的推进与收拢，拧紧螺母过程中进行位置调整动作。
所述自动推送机构包括用于固定丝杠2-2的套筒驱动电机法兰2-1、丝杠2-2、直线模组底板2-3、拧紧机2-4、拧紧机座2-5、电机一2-6、圆柱齿轮2-7、C拐2-13，所述丝杠2-2通过丝杠螺母2-21与拧紧机座2-5相连，丝杠螺母2-21固定在拧紧机座2-5上；套筒驱动电机法兰2-1安装于直线模组底板2-3上端，丝杠2-2两端分别通过轴承与套筒驱动电机法兰2-1和直线模组底板2-3下端连接；拧紧机座2-5通过导轨滑块2-20与直线模组底板2-3连接，所述导轨滑块2-20包括导轨和滑块，拧紧机座上连接有滑块，导轨与直线模组底板连接，滑块在导轨上移动实现拧紧机座的上下移动；拧紧机2-4固定在拧紧机座2-5上，C拐2-13与拧紧机2-4的伸出轴连接并固定在拧紧机座2-5上，电机一2-6输出轴与圆柱齿轮2-7连接，与圆柱齿轮2-7啮合的齿轮连接在丝杠2-2一端。
所述自动折展拧紧机构包括电机二2-8、联轴器一2-9、转轴2-10、电机轴承安装座2-11、滑块连接件2-12、快速拧紧电机座2-14、电机三2-15、联轴器二2-16、后置丝杠2-17、精密连杆2-18、拧紧头2-19，所述快速拧紧电机座2-14固定在C拐2-13一侧，电机二2-8固定在快速拧紧电机座2-14上，电机二2-8的输出轴与联轴器一2-9相连；转轴2-10一端与联轴器一2-9相连，另一端通过万向节与拧紧头2-19相连；所述电机轴承安装在C拐2-13另一侧，电机三2-15固定在电机轴承安装座2-11上，其输出轴连接有联轴器二2-16，后置丝杠2-17两端分别与联轴器二2-16和电机轴承安装座2-11相连，滑块连接件2-12与后置丝杠2-17螺纹连接，滑块连接件2-12上连接有精密连杆2-18，精密连杆2-18另一端与拧紧头2-19连接。
如图3-4所示，拧紧头2-19要到达拧紧位置需要通过比较复杂的狭小冗长路径，为此上述丝杠2-1、丝杠螺母2-21、导轨滑块2-20、直线模组底板2-3组成的直线运动机构实现拧紧头2-19向盲腔运动的推送功能，驱动电机一2-6转动，从而带动丝杠2-1转动，由于丝杠螺母2-21带动拧紧机座2-5向下移动，完成拧紧头2-19进入狭小工作腔中。驱动电机三2-15转动，电机三2-15带动后置丝杠2-17转动，从而驱动滑块连接件2-12和精密连杆2-18组成的曲柄滑块机构实现拧紧头2-19的收拢、折展，拧紧头2-19进入空腔后继续驱动电机三2-15，将拧紧头2-19快速回转驱动，折展至水平工作状态，即如图1中拧紧头2-19与C拐2-13的相对位置关系所示，进行拧紧操作。自动折展拧紧机构实现了满足了柱状空腔入口小、腔腹空间较大的拧紧需求，避免了动作过程中的磕碰。
所述拧紧头2-19包括卡簧一3-1、齿轮扳手3-2、上扳手块3-3、轴承3-4、轴承座3-5、拉簧3-6、齿轴3-7、下扳手块3-8、弹簧3-9、卡簧垫片3-10、扳手头3-11、扳手抱紧座3-12、电机四3-13、偏心轮轴3-14、导轨拨块3-15、弹簧底座3-16、卡簧二3-17、盖板3-18，所述齿轮扳手3-2固定在扳手抱紧座3-12的卡槽内，齿轴3-7上端部设置有花键，与齿轮扳手3-2内部齿轮组的花键槽转子配合，齿轮扳手3-2内部的齿轮组由六个齿轮串联组成；齿轮扳手3-2上设置有卡簧一3-1。所述电机四3-13固定在扳手抱紧座3-12上，其输出轴与偏心轮轴3-14相连，偏心轮轴3-14另一端与轴承3-4配合，且轴承3-4固定于轴承座3-5上，轴承座3-5固定在扳手抱紧座3-12上；齿轴3-7中部设置有轴向双面棘轮，导轨拨块3-15与偏心轮轴3-14的偏心轮段配合，其端部与齿轴3-7中部的双面棘轮的侧面相接触；上扳手块3-3和下扳手块3-8分别设置在导轨拨块3-15的上下两侧，上扳手块3-3末端下侧面与下扳手块3-8末端上侧面分别设有棘轮，能够与齿轴3-7中部的轴向双面棘轮啮合；导轨拨块3-15上设置有拉簧3-6，拉簧3-6连接上扳手块3-3和下扳手块3-8，盖板3-18固定在下扳手块3-8的下端面；与齿轴3-7配合的上下扳手块3-8的下部依次设置有弹簧底座3-16、弹簧3-9、卡簧二3-17、卡簧垫片3-10，齿轴3-7下端部设置有花键，通过下端部的花键与扳手头3-11连接。
该拧紧装置设计了中小力矩连续旋转拧紧与大力矩摆动拧紧相结合的拧紧方式，所述齿轴3-7是关键零件，齿轴3-7上端部的花键与齿轮扳手3-2内部齿轮组的花键槽转子配合，齿轴3-7下端部的花键与扳手头3-11连接，实现了电机二2-8的扭矩通过转轴2-10、齿轮扳手3-2内部齿轮和齿轴3-7向扳手头3-11的传递。齿轴3-7与扳手头3-11采用花键配合，可以满足小直径齿轴3-7实现大力矩传递；齿轴3-7中部的轴向双面棘轮分别与上扳手块3-3和下扳手块3-8端面棘轮配合，电机四3-13的转动带动偏心轮轴3-14的转动，从而带动导轨拨块3-15的上下拨动，由于导轨拨块3-15与偏心轮轴3-14的偏心轮段配合，导轨拨块3-15的上下进而推动上扳手块3-3和下扳手块3-8的上下滑动，可以实现上扳手块3-3的棘轮、下扳手块3-8的棘轮与齿轴3-7中部的双面棘轮同时分离、上扳手块3-3的棘轮与齿轴3-7中部的双面棘轮单独啮合以及下扳手块3-8的棘轮与齿轴3-7中部的双面棘轮单独啮合，从而实现了拧紧与松动方向可转换，中小力矩快拧与高精度大力矩可调整的机械结构，实现了快速拧紧与大力矩拧紧的有效复合运动。
根据具体的拧紧任务，上述拧紧装置能够实现狭小空间环境约束下大力矩高精度的快速拧紧，上述一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置的拧紧方法，包括以下步骤：
(1)中小力矩快速拧紧方式，该过程作用于螺母拧紧起始阶段或螺母拧松后期阶段，实现螺母中小力矩拧紧、拧松过程的快速拧动，提高工作效率：
步骤一：驱动电机三2-15转动，电机三2-15带动后置丝杠2-17转动，从而带动滑块连接件2-12和精密连杆2-18组成的曲柄滑块机构转动，使拧紧头2-19收拢；
步骤二：驱动电机一2-6转动，电机一2-6带动丝杠2-1转动，从而带动拧紧机座2-5下移，使末端拧紧头2-19完全伸入狭小长空间盲腔内；
步骤三：到达待拧紧部位后，电机一2-6停止转动，驱动电机三2-15使拧紧头2-19处于折展至水平工作状态；
步骤四：驱动电机四3-13拨动导轨拨块3-15，导轨拨块3-15推动上扳手块3-3、下扳手块3-8，使其端面的棘轮分别与齿轴3-7中部的轴向棘轮脱离；
步骤五：驱动电机一2-6使待拧紧螺母与扳手头3-11对接配合，锁紧拧紧机2-4固定C拐2-13；
步骤六：驱动电机二2-8转动，带动转轴2-10、齿轮扳手3-2内部齿轮、齿轴3-7和扳手头3-11的转动，从而实现了螺母的中小力矩快速拧紧、放松动作；
步骤七：逆序反向执行步骤一～步骤三，将拧紧装置移至盲腔外。
(2)大力矩高精度拧紧方式，该过程作用于螺母拧紧后期阶段或者螺母拧松起始阶段：
步骤一：驱动电机三2-15转动，电机三2-15带动后置丝杠2-17转动，从而带动滑块连接件2-12和精密连杆2-18组成的曲柄滑块机构转动，使拧紧头2-19收拢：
步骤二：驱动电机一2-6转动，电机一2-6带动丝杠2-1转动，从而带动拧紧机座2-5下移，使末端拧紧头2-19完全伸入狭小长空间盲腔内；
步骤三：到达待拧紧部位后，电机一2-6停止转动，驱动电机三2-15使拧紧头2-19处于折展至水平工作状态；
步骤四：拧紧过程：驱动电机四3-13拨动导轨拨块3-15，导轨拨块3-15推动下扳手块3-8，下扳手块3-8端面的棘轮与齿轴3-7中部的轴向双面棘轮分离，由于上扳手块3-3、下扳手块3-8之间有拉簧3-6连接，上扳手块3-3会跟随下扳手块3-8移动，使上扳手块3-3端面的棘轮与齿轴3-7中部的轴向双面棘轮啮合；拧松过程：驱动电机四3-13拨动导轨拨块3-15，导轨拨块3-15推动上扳手块3-3，上扳手块3-3端面的棘轮与齿轴3-7中部的轴向双面棘轮分离，由于上扳手块3-3、下扳手块3-8之间有拉簧3-6连接，下扳手块3-8会跟随上扳手块3-3移动，使下扳手块3-8端面的棘轮与齿轴3-7中部的轴向双面棘轮啮合；
步骤五：驱动电机一2-6使待拧紧螺母与扳手头3-11对接配合；
步骤六：拧紧过程：如图5所示，转动拧紧机2-4，使C拐2-13往复摆动实现螺母的拧紧动作；拧松过程：反向转动拧紧机2-4，使C拐2-13往复摆动实现螺母的拧松动作；
步骤七：逆序反向执行步骤一～步骤三，将拧紧装置移至盲腔外。
该阶段需要拧动螺母的弧度较小，但力矩很大，由于工作空间狭小，使用一般小型电机直接带动扳手头3-11圆周旋转拧紧、拧松螺母很难实现。但采用本实用新型的装置能很好解决此问题。
电机一2-6和电机三2-15的组合转动，带动相关牵连机构运动实现了拧紧装置进出狭小空腔和折展拧紧头2-19；电机一2-6、电机二2-8和电机四3-13的组合驱动，带动相关牵连机构运动实现了螺母的中小力矩快速拧紧、放松动作；拧紧机2-4、电机一2-6、电机二2-8和电机四3-13的组合驱动，带动相关牵连机构运动实现了螺母的大力矩拧紧、放松动作，达到了复合驱动方式。整套拧紧装置满足了特殊工况条件下的螺母大力矩拧紧动作。所述实用新型的使用方法实现了单独拧紧与复合拧紧的结合，同时也实现了正向拧紧与反向放松的结合。本实用新型提供了一种在狭小拧紧空间、长距离、盲腔环境下的全自动、高效、大力矩的拧紧技术，整个拧紧过程是由机械装置自动实现，不需要人工帮助，操作简单、自动化程度高，时效性好，结构新颖、易于实现，适用于多种复杂大力矩拧紧场合。
Claims (3)
1.一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置，其特征在于：包括自动推送机构和自动折展拧紧机构，所述自动推送机构包括用于固定丝杠的套筒驱动电机法兰、丝杠、直线模组底板、拧紧机、拧紧机座、电机一、圆柱齿轮、C拐，所述丝杠通过丝杠螺母与拧紧机座相连，丝杠螺母固定在拧紧机座上；套筒驱动电机法兰安装于直线模组底板上端，丝杠两端分别通过轴承与套筒驱动电机法兰和直线模组底板下端连接；拧紧机座通过导轨滑块与直线模组底板连接；拧紧机固定在拧紧机座上，C拐与拧紧机的伸出轴连接并固定在拧紧机座上，电机一输出轴与圆柱齿轮连接，与圆柱齿轮啮合的齿轮连接在丝杠一端；
所述自动折展拧紧机构包括电机二、联轴器一、转轴、电机轴承安装座、滑块连接件、快速拧紧电机座、电机三、联轴器二、后置丝杠、精密连杆、拧紧头，所述快速拧紧电机座固定在C拐一侧，电机二固定在快速拧紧电机座上，电机二的输出轴与联轴器一相连；转轴一端与联轴器一相连，另一端通过万向节与拧紧头相连；所述电机轴承安装在C拐另一侧，电机三固定在电机轴承安装座上，其输出轴连接有联轴器二，后置丝杠两端分别与联轴器二和电机轴承安装座相连，滑块连接件与后置丝杠螺纹连接，滑块连接件上连接有精密连杆，精密连杆另一端与拧紧头连接。
2.根据权利要求1所述的一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置，其特征在于：所述拧紧头包括卡簧一、齿轮扳手、上扳手块、轴承、轴承座、拉簧、齿轴、下扳手块、弹簧、卡簧垫片、扳手头、扳手抱紧座、电机四、偏心轮轴、导轨拨块、弹簧底座、卡簧二、盖板，所述齿轮扳手固定在扳手抱紧座的卡槽内，齿轴上端部设置有花键，与齿轮扳手内部齿轮组的花键槽转子配合，齿轮扳手上设置有卡簧一；所述电机四固定在扳手抱紧座上，其输出轴与偏心轮轴相连，偏心轮轴另一端与轴承配合，且轴承固定于轴承座上，轴承座固定在扳手抱紧座上；齿轴中部设置有轴向双面棘轮，导轨拨块与偏心轮轴的偏心轮段配合，其端部与齿轴中部的双面棘轮的侧面相接触；上扳手块和下扳手块分别设置在导轨拨块的上下两侧，上扳手块末端下侧面与下扳手块末端上侧面分别设有棘轮，能够与齿轴中部的轴向双面棘轮啮合；导轨拨块上设置有拉簧，拉簧连接上扳手块和下扳手块，盖板固定在下扳手块的下端面；齿轴上下扳手块的下部依次设置有弹簧底座、弹簧、卡簧二、卡簧垫片，齿轴下端部设置有花键，通过下端部的花键与扳手头连接。
3.根据权利要求2所述的一种狭小长空间盲腔快速大力矩拧紧装置，其特征在于：所述齿轮组由六个齿轮串联组成。
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