專利名稱：扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及螺栓擰緊裝置，具體地說是一種扭矩控制多軸螺 栓擰緊機(jī)。
背景技術(shù)：
通常裝配生產(chǎn)線設(shè)備繁多，技術(shù)復(fù)雜，所選用的檸緊機(jī)工具品種 很多，大致可分為電動(dòng)單軸擰緊機(jī)，電動(dòng)多軸擰緊機(jī)及氣動(dòng)單軸擰緊
機(jī)等三種。電動(dòng)多軸擰緊機(jī)大部分是通過皮帶輪傳遞動(dòng)力；電動(dòng)單軸 檸緊機(jī)由轉(zhuǎn)子與定子組成，通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)擰緊工件；氣動(dòng)單軸擰緊機(jī) 是通過氣流吹動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣流通過卸壓閥減壓， 實(shí)現(xiàn)對(duì)擰緊機(jī)的保護(hù)。當(dāng)裝配工件在同一工作平面內(nèi)或者接近于同一 平面，而且螺栓的數(shù)目又很多的時(shí)，如果使用單軸檸緊機(jī)工作效率就 會(huì)很低，檸緊頭的扭矩由人控制，既影響了工件的精度和質(zhì)量，工人 操作起來還很不方便，并且加大了工人的勞動(dòng)量，嚴(yán)重影響工作節(jié)拍。 而為了不影響工作進(jìn)度，只有增加工人的數(shù)量來彌補(bǔ)設(shè)備功能的不 足，這樣一來無疑增加了生產(chǎn)成本，而且由于工人數(shù)量的增加，還會(huì) 造成不易管理和控制。
目前，很多裝配生產(chǎn)線迫切需要釆用扭矩可以調(diào)節(jié)控制的多軸螺 栓檸緊機(jī)設(shè)備，例如汽車變速器裝配生產(chǎn)線，工件裝配時(shí)就需要用到 十四軸或者更多軸的螺栓檸緊機(jī)，因此，如何既保證工件質(zhì)量，又提 高工作效率已成為亟待解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種效率 高、自動(dòng)化程度高、工件質(zhì)量好的扭矩控制多軸螺栓檸緊機(jī)，適用于 高水平裝配生產(chǎn)線的應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型包括驅(qū)動(dòng)裝置、變速器箱、中間軸、扭矩限制器及擰 緊頭，中間軸的一端與驅(qū)動(dòng)裝置相連，另一端由變速器箱穿出；變速
器箱輸出有傳動(dòng)軸，每個(gè)傳動(dòng)軸均通過扭矩限制器連接有輸出軸，輸 出軸的另一端設(shè)有固定板，該端的輸出軸由固定板穿過、與萬向軸的 一端相連，萬向軸的另一端連接有模板，擰緊頭由模板穿過與萬向軸
連接；在模板上安裝有限位開關(guān)，限位開關(guān)的一側(cè)設(shè)有固接在模板上的傳感器。
其中所述中間軸位于變速器箱內(nèi)的部分安裝有中間齒輪；在變
速器箱內(nèi)部、中間軸的外圍設(shè)有多個(gè)帶有過渡齒輪的過渡軸，過渡齒
輪與中間齒輪相嚙合；過渡軸的外圍設(shè)有多個(gè)帶有傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng) 軸，傳動(dòng)齒輪與過渡齒輪相嚙合；過渡軸的兩端安裝在變速器箱上， 兩端部均設(shè)有固接在變速器箱上的軸端蓋；傳動(dòng)軸的一端安裝在變速
器箱上，端部設(shè)有固接在變速器箱上的軸端蓋，傳動(dòng)軸的另一端由變 速器箱穿出；過渡軸、傳動(dòng)軸、輸出軸、萬向軸及擰緊頭均為多個(gè)， 且個(gè)數(shù)相同；所述扭矩限制器包括第一法蘭、軸套、環(huán)狀塊及接近開 關(guān)，第一法蘭安裝在傳動(dòng)軸上、與傳動(dòng)軸連動(dòng)，軸套套接在輸出軸的 一端、并與第一法蘭相固接；固定板上設(shè)有多個(gè)軸承固定座，輸出軸 的另一端依次穿過軸承固定座、固定板與萬向軸相連接；環(huán)狀塊安裝 在輸出軸上，接近開關(guān)固接在軸承固定座上、位于環(huán)狀塊的一側(cè)；環(huán) 狀塊為均布的凹凸齒形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成"檢出距離"內(nèi)和"檢出距離" 外的信號(hào)空間區(qū)域，接近開關(guān)安裝在環(huán)狀塊的凸齒和凹齒外圍；所述 萬向軸的另一端設(shè)有固接在模板上的第二法蘭，擰緊頭穿過模板、通 過第二法蘭與萬向頭相連接；固定板與模板之間設(shè)有連接桿；模板上 分別開有容置限位開關(guān)的第一定位孔、容置連接桿的第三定位孔及多 個(gè)與檸緊頭相對(duì)應(yīng)的第二定位孔；限位開關(guān)上設(shè)有復(fù)位彈簧。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為
本實(shí)用新型很好地克服了現(xiàn)有技術(shù)中擰緊機(jī)設(shè)備及工具的自動(dòng) 化程度低、效率低、造價(jià)及運(yùn)行成本高等不足，很好地解決了長(zhǎng)期以 來裝配生產(chǎn)線沒有扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)的問題。具體為
1. 自動(dòng)化程度高。本實(shí)用新型可以無人值守在線自動(dòng)運(yùn)行，通 過控制系統(tǒng)控制，利于自動(dòng)化控制，代替了大量重復(fù)勞動(dòng)。
2. 效率高。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)中釆用了萬向軸，能夠同時(shí)提供一 定的扭矩值擰緊多個(gè)不規(guī)則排列的螺栓頭，并通過模板定位，提高了 工作效率。
3. 過載保護(hù)。本實(shí)用新型通過扭矩調(diào)節(jié)控制，可以設(shè)定扭矩值， 實(shí)現(xiàn)了扭矩大小、速度快慢的控制，避免過載。
4. 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，多軸同 時(shí)運(yùn)行。
5. 本實(shí)用新型靈活可靠，根據(jù)工件不同，調(diào)整模板和調(diào)節(jié)扭矩 限制器以適用多種工件，操作靈活，定位擰緊準(zhǔn)確可靠。


圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意5圖2為圖1中模板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型的工作原理示意圖； 圖4為圖1中環(huán)狀塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)流程其中l(wèi)為電機(jī)，2為減速器，3為減速器座，4為軸端蓋，5為 變速器箱，6為過渡軸，7為過渡齒輪，8為第一法蘭，9為軸套，10 為輸出軸，ll為環(huán)狀塊，12為接近開關(guān)，13為萬向軸，14為連接桿， 15為模板，16為擰緊頭，17為限位開關(guān)，18為復(fù)位彈簧，19為第 二法蘭，20為傳感器，21為固定板，22為軸承固定座，23為扭矩限 制器，24為傳動(dòng)軸，25為傳動(dòng)齒輪，26為中間齒輪，27為中間軸， 28為第一定位孔，29為第二定位孔，30為第三定位孔，31為氣缸， 32為滑輪，33為配重塊，34為床身，35為工作臺(tái)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括驅(qū)動(dòng)裝置、變速器箱5、中間軸27、 扭矩限制器23及擰緊頭16，驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)l、減速器2及減速器 座3組成。減速器2安裝在減速器座3上，電機(jī)1與減速器2相連。 中間軸27的一端與通過減速器2與電機(jī)1相連，另一端由位于減速 器2下方的變速器箱5穿出，減速器座3固定在變速器箱5上；中間 軸27位于變速器箱5內(nèi)的部分固接有中間齒輪26，在變速器箱5內(nèi) 部、中間軸27的外圍設(shè)有多個(gè)過渡軸6 (本實(shí)施例為十四個(gè))，每個(gè) 過渡軸6上均設(shè)過渡齒輪7，每個(gè)過渡齒輪7均與中間齒輪26相嚙 合，各過渡齒輪7在過渡軸6上的位置分別錯(cuò)開，以避免與中間齒輪 26嚙合傳動(dòng)時(shí)互相發(fā)生碰撞；變速器箱5內(nèi)、過渡軸6的外圍設(shè)有 多個(gè)相對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸24 (即一個(gè)過渡軸對(duì)應(yīng)一個(gè)傳動(dòng)軸)，每個(gè)傳動(dòng) 軸24上均設(shè)有與過渡齒輪7嚙合傳動(dòng)的傳動(dòng)齒輪25,各傳動(dòng)齒輪25 在傳動(dòng)軸24上的位置分別錯(cuò)天，以避免與過渡齒輪7嚙合傳動(dòng)時(shí)互 相發(fā)生碰撞。過渡軸6的兩端安裝在變速器箱5上，兩端部均設(shè)有固 接在變速器箱5上的軸端蓋4，通過軸端蓋4進(jìn)行密封保護(hù)；傳動(dòng)軸 24的一端安裝在變速器箱5上，端部設(shè)有固接在變速器箱5上的軸 端蓋4,通過軸端蓋4進(jìn)行密封保護(hù)，傳動(dòng)軸24的另一端由變速器 箱5穿出，連接有扭矩限制器23。輸出軸10的一端通過扭矩限制器 23與傳動(dòng)軸24相連接，另一端設(shè)有固定板21,該端的輸出軸由固定 板21穿過、與萬向軸13的一端鉸接，固定板21位于輸出軸IO與萬 向軸13鉸接處的上方。扭矩限制器23包括第一法蘭8、軸套9、環(huán) 狀塊11及接近開關(guān)12,第一法蘭8安裝在傳動(dòng)軸24上、與傳動(dòng)軸
624連動(dòng)，軸套9套接在輸出軸10的一端、并與第一法蘭8相固接； 固定板21上設(shè)有多個(gè)軸承固定座22，用以固定輸出軸10,輸出軸 10的另一端依次穿過軸承固定座22及固定板21后再與萬向軸13的 一端鉸接；在軸承固定座22上方的輸出軸10上設(shè)有環(huán)狀塊11,.環(huán) 狀塊11的一側(cè)設(shè)有固接在軸承固定座22上的接近開關(guān)12。如圖4 所示，環(huán)狀塊ll為均布的凹凸齒形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成"檢出距離"內(nèi)和"檢 出距離"外的信號(hào)空間區(qū)域，接近開關(guān)12安裝在環(huán)狀塊11的凸齒和 凹齒外圍。萬向軸13的一端與輸出軸IO鉸接，另一端設(shè)有第二法蘭 19,第二法蘭19安裝在模板15上，擰緊頭16穿過模板15、通過第 二法蘭19與萬向頭13相連接。在模板15上安裝有限位開關(guān)17,限 位開關(guān)17上設(shè)有復(fù)位彈簧18;固定板21與模板15之間設(shè)有連接桿 14,可防止檸緊頭16在擰緊時(shí)發(fā)生搖晃；限位開關(guān)17 —側(cè)的上方設(shè) 有傳感器20，傳感器20是通過傳感器座安裝在模板15上的。如圖2 所示，模板15上分別開有與限位開關(guān)17、擰緊頭16及連接桿14相 對(duì)應(yīng)的第一 三定位孔28~30，限位開關(guān)17、檸緊頭16及連接桿 14分別由第一 三定位孔28~30穿過，第一 三定位孔28~30在 模板15上的位置可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要來改變。本實(shí)用新型的過渡軸 6、傳動(dòng)軸24、輸出軸IO、萬向軸13及檸緊頭16的個(gè)數(shù)相同，本實(shí)
施例均為十四個(gè)。
如圖3所示，本實(shí)用新型的擰緊機(jī)安裝在床身34上，床身34的 上方設(shè)有氣缸31,氣缸31的活塞桿與擰緊機(jī)相連接。床身34的上 方還設(shè)有滑輪32，鋼絲繩由滑輪32穿過， 一端連接擰緊機(jī)，另一端 連接配重塊33,可平衡擰緊機(jī)的自重，使擰緊機(jī)更方便、平穩(wěn)地上 升或下降。本實(shí)用新型中的扭矩限制器23、傳感器20、電機(jī)1、氣 缸31、接近開關(guān)12均與控制系統(tǒng)電連接
本實(shí)用新型的工作原理為
如圖5所示，控制系統(tǒng)初始化，控制系統(tǒng)發(fā)出工件到位信號(hào)，檢 測(cè)工作臺(tái)35上是否放置了工件；若沒有檢測(cè)到工作臺(tái)35上放置了工 件，則信號(hào)放過。若檢測(cè)到工作臺(tái)已放置好了工件，控制系統(tǒng)給氣缸 31信號(hào)，床身34上方的氣缸31工作，氣缸31的活塞桿下降，驅(qū)動(dòng) 擰緊機(jī)下降。然后檢測(cè)限位開關(guān)！7是否到位，若沒到位，氣缸31驅(qū) 動(dòng)擰緊機(jī)繼續(xù)下降；若限位開關(guān)17接觸到工作臺(tái)35，擰緊機(jī)繼續(xù)下 降，此時(shí)，限位開關(guān)17向上移動(dòng)。當(dāng)限位開關(guān)17的上部到達(dá)傳感器 20時(shí)，傳感器20接收到信號(hào)，并將信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng) 接收到傳感器2Q發(fā)來的信號(hào)，控制氣缸31停止工作。
控制系統(tǒng)給電機(jī)l發(fā)出信號(hào)，電機(jī)l啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過減速器2驅(qū)動(dòng)中間軸27旋轉(zhuǎn)，中間軸27上的中間齒輪隨著中間軸27共同旋轉(zhuǎn)， 通過中間齒輪26與過渡齒輪7的嚙合以及過渡齒輪7與傳動(dòng)齒輪25 的嚙合傳遞動(dòng)力，使各個(gè)傳動(dòng)軸24旋轉(zhuǎn)。通過扭矩限制器23與傳動(dòng) 軸24相連的輸出軸IO在傳動(dòng)軸24的帶動(dòng)下共同旋轉(zhuǎn)，環(huán)狀塊ll.隨 待輸出軸10同步旋轉(zhuǎn)，其上的凹齒和凸齒經(jīng)過接近開關(guān)12時(shí)，接近 開關(guān)12會(huì)對(duì)不同的激勵(lì)輸出不同的信號(hào)，將接近開關(guān)的傳感器輸出 的信號(hào)設(shè)在一定的時(shí)間，通過預(yù)先設(shè)定的扭矩值，可以控制輸出軸 IO輸出的扭矩，避免過載。轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出軸10帶動(dòng)萬向軸13同步旋 轉(zhuǎn)，萬向軸13再帶動(dòng)擰緊頭16擰緊工件。
擰緊后，電機(jī)l停止旋轉(zhuǎn)，氣缸31的活塞桿上升復(fù)位，工件被 放行。
本實(shí)用新型通過調(diào)整模板和調(diào)節(jié)扭矩限制器預(yù)先設(shè)定的扭矩值，
可適用多種不同工件；扭矩限制器在傳動(dòng)軸與輸出軸之間的位置也是 分別錯(cuò)開的，以避免互相干擾。
本實(shí)用新型的擰緊頭為巿購(gòu)產(chǎn)品，購(gòu)置于臺(tái)灣霹靂馬公司生產(chǎn)的 型號(hào)為14的擰緊頭；萬向軸為巿購(gòu)產(chǎn)品，購(gòu)置于曰本椿本公司生產(chǎn) 的型號(hào)為HJ-16GX的萬向軸。
本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，釆用PLC編程，可以分析力 矩，調(diào)節(jié)控制扭矩，結(jié)合控制觸摸屏幕界面，既可以手動(dòng)控制設(shè)備， 又可無人自動(dòng)控制。
權(quán)利要求1. 一種扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征在于包括驅(qū)動(dòng)裝置、變速器箱(5)、中間軸(27)、扭矩限制器(23)及擰緊頭(16)，中間軸(27)的一端與驅(qū)動(dòng)裝置相連，另一端由變速器箱(5)穿出；變速器箱(5)輸出有傳動(dòng)軸(24)，每個(gè)傳動(dòng)軸(24)均通過扭矩限制器(23)連接有輸出軸(10)，輸出軸(10)的另一端設(shè)有固定板(21)，該端的輸出軸由固定板(21)穿過、與萬向軸(13)的一端相連，萬向軸(13)的另一端連接有模板(15)，擰緊頭(16)由模板(15)穿過與萬向軸連接；在模板(15)上安裝有限位開關(guān)(17)，限位開關(guān)(17)的一側(cè)設(shè)有固接在模板(15)上的傳感器(20)。
2. 按權(quán)利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征在于 所述中間軸(27)位于變速器箱(5)內(nèi)的部分安裝有中間齒輪(26); 在變速器箱(5)內(nèi)部、中間軸(27)的外圍設(shè)有多個(gè)帶有過渡齒輪(7) 的過渡軸(6),過渡齒輪(7)與中間齒輪(26)相咕合；過渡 軸(6)的外圍設(shè)有多個(gè)帶有傳動(dòng)齒輪(25)的傳動(dòng)軸(24)，傳動(dòng)齒 輪(25)與過渡齒輪(7)相嚙合。
3. 按權(quán)利要求2所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征在于 所述過渡軸(6)的兩端安裝在變速器箱(5)上，兩端部均設(shè)有固接 在變速器箱(5)上的軸端蓋(4);傳動(dòng)軸(24)的一端安裝在變速 器箱(5 )上，端部設(shè)有固接在變速器箱(5 )上的軸端蓋(4 ),傳動(dòng) 軸(24)的另一端由變速器箱(5)穿出。
4. 按權(quán)利要求2所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征在于 所述過渡軸(6)、傳動(dòng)軸(24)、輸出軸(10)、萬向軸(13)及擰緊 頭(16)均為多個(gè)，且個(gè)數(shù)相同。
5. 按權(quán)利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征在于 所述扭矩限制器(23)包括第一法蘭(8)、軸套(9)、環(huán)狀塊(11) 及接近開關(guān)(12),第一法蘭(8)安裝在傳動(dòng)軸(24)上、與傳動(dòng)軸(24)連動(dòng)，軸套(9)套接在輸出軸(10)的一端、并與第一法蘭(8) 相固接；固定板(21)上設(shè)有多個(gè)軸承固定座(22),輸出軸(IO) 的另一端依次穿過軸承固定座(22)、固定板(21)與萬向軸(13) 相連接；環(huán)狀塊(11)安裝在輸出軸(10)上，接近開關(guān)(12)固接 在軸承固定座(22)上、位于環(huán)狀塊(11)的一側(cè)。
6. 按權(quán)利要求5所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征在于 所述環(huán)狀塊(ll)為均布的凹凸齒形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成"檢出距離"內(nèi)和"檢出距離"外的信號(hào)空間區(qū)域，接近開關(guān)(12)安裝在環(huán)狀塊(11)的 凸齒和凹齒外圍。
7. 按權(quán)利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓獰緊機(jī)，其特征在于: 所述萬向軸(13 )的另 一端設(shè)有固接在模板(15 )上的第二法蘭(19 ), 擰緊頭(16)穿過模板(l5)、通過第二法蘭(19)與萬向頭(13) 相連接。
8. 按權(quán)利要求l所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征在于: 所述固定板(n)與模板U5)之間設(shè)有連接桿(IO。
9. 按權(quán)利要求1或8所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征 在于所述模板(15)上分別開有容置限位開關(guān)(17)的第一定位孔(28)、容置連接桿(14)的第三定位孔(30)及多個(gè)與擰緊頭相對(duì) 應(yīng)的第二定位孔(29)。
10. 按權(quán)利要求1所述的扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)，其特征在于: 所述限位開關(guān)(17)上設(shè)有復(fù)位彈簧(18)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及螺栓擰緊裝置，具體地說是一種扭矩控制多軸螺栓擰緊機(jī)。包括驅(qū)動(dòng)裝置、變速器箱、中間軸、扭矩限制器及擰緊頭，中間軸的一端與驅(qū)動(dòng)裝置相連，另一端由變速器箱穿出；變速器箱輸出有傳動(dòng)軸，每個(gè)傳動(dòng)軸均通過扭矩限制器連接有輸出軸，輸出軸的另一端設(shè)有固定板，該端的輸出軸由固定板穿過、與萬向軸的一端相連，萬向軸的另一端連接有模板，擰緊頭由模板穿過與萬向軸連接；在模板上安裝有限位開關(guān)，限位開關(guān)的一側(cè)設(shè)有固接在模板上的傳感器。本實(shí)用新型具有效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、力矩大小控制、速度快慢調(diào)節(jié)等多種功能，適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛。
文檔編號(hào)B23P19/06GK201295835SQ20082023140
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者于龍會(huì), 劉國(guó)濤, 周永征, 徐鳳春, 王海濤, 平 陳, 陳書宏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所