專利名稱：一種熱力膨脹閥自動擰緊裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及螺紋自動擰緊裝置，特別是涉及一種熱力膨脹閥自動擰緊 裝置。
背景技術：
在空調用熱力膨脹閥的裝配過程中， 一般除了對熱力膨脹閥的閥體與氣箱 頭的擰緊扭力需要精確控制外，某些場合可能還需要對熱力膨脹閥閥體內(nèi)推桿 到進口螺紋口水平端面的距離進行準確的控制。目前，在熱力膨脹閥的裝配過 程中， 一般是手持電動扳手或氣動扳手(風動扳手)來完成的，由于電動扳手 和氣動扳手在擰緊過程中是依靠大沖擊力來擰緊螺紋的，所以擰緊扭矩值誤差 范圍比較大，同時擰緊完成后再用卡尺去測量推桿到端面的距離。尤其是在已 有技術中，擰緊工件熱力膨脹閥的夾緊一般使用傳統(tǒng)的機械卡盤，既繁瑣費勁 又不易實現(xiàn)控制，使自動化程度大打折扣。這種操作方式不僅勞動強度大，而 且不易實現(xiàn)適度的預緊和距離的控制，致使生產(chǎn)效率低下，擰緊質量得不到保 證。
發(fā)明內(nèi)容
為了提高空調用熱力膨脹閥與氣箱頭擰緊的效率，本實用新型的目的在于 提供一種適用于空調用熱力膨脹閥螺紋自動擰緊裝置，實現(xiàn)裝配過程的自動 化。
本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是
包括由擰緊裝置動力傳動和旋轉機構組成的擰緊裝置、閥體頂緊機構、氣 箱頭卡緊機構和位移測試組件；其中
1) 由擰緊裝置動力傳動和旋轉機構組成的擰緊裝置包括交流伺服電機、 兩個膜片型彈性體聯(lián)軸器、動態(tài)扭矩傳感器和蝸輪減速器；交流伺服電機的輸
出軸經(jīng)第一膜片型彈性體聯(lián)軸器、動態(tài)扭矩傳感器和第二膜片型彈性體聯(lián)軸器
后，與蝸輪減速器連接；
2) 閥體頂緊機構包括底板、兩個結構相同的氣缸座、兩個結構相同的
頂緊氣缸、兩個結構相同的導向座、兩個結構相同的頂板和兩個結構相同的頂
爪；在底板兩側對稱位置分別裝有氣缸座，頂緊氣缸固定在氣缸座上；頂板與 頂緊氣缸連接頂爪安裝在頂板上；3) 氣箱頭卡緊機構包括底板、卡盤座、彈簧、氣動卡盤、三個自由滑 塊和三個氣爪；底板上開有一個和卡盤座圓軸直徑相同的孔，卡盤座圓軸套上 彈簧后穿過圓孔與閥體頂緊機構中的蝸輪減速器連接，氣動卡盤固定在卡盤座 上，三個氣爪分別固定在三個自由滑塊上；
4) 位移測試組件包括連板、氣缸支架、支撐桿、雙聯(lián)氣缸和數(shù)字式千 分尺；連板固定在閥體頂緊機構中的兩個氣缸座之間，氣缸支架固定在連板(6) 的中心，雙聯(lián)氣缸與氣缸支架固定，支撐桿與雙聯(lián)氣缸的升降軸連接，支撐桿 的一端圓孔中安裝數(shù)字式千分尺。
與已有技術相比，本實用新型的有益效果是
本實用新型采用氣動卡盤取代以往使用的機械卡盤從而實現(xiàn)了裝夾的自 動化，工控機在根據(jù)預先設定的擰緊算法結合反饋的扭矩和位移信號協(xié)調完成 整個擰緊過程，使得裝配過程實現(xiàn)了自動化，從而保證了產(chǎn)品性能的一致性和 穩(wěn)定性，提高了勞動效率，大大降低了勞動成本和強度。本實用新型能在空調 用熱力膨脹閥的閥體與氣箱頭擰緊裝配的自動化生產(chǎn)線上。

圖1是本實用新型總體構成示意圖。
圖2是熱力膨脹閥示意圖。
圖3是動力傳動及旋轉機構示意圖。
圖4是氣箱頭卡緊機構示意圖。
圖5是位移測試組件機構示意圖。
圖6是數(shù)字千分尺測量桿鎖緊原理示意圖。
圖7是頂緊位置示意圖。
圖8是帶坡度的圓弧型氣爪示意圖。
圖9是卡盤座與蝸輪減速器花鍵連接示意圖。
圖10是硬件系統(tǒng)組成框圖。
圖ll是氣路部分結構示意圖。
圖中1、由擰緊裝置動力傳動和旋轉機構組成的擰緊裝置，2、閥體頂緊 機構，3、氣箱頭卡緊機構，4、位移測試組件，5、工控機，6、連板，10、交 流伺服電機，11、膜片型彈性體聯(lián)軸器，12、動態(tài)扭矩傳感器，13、膜片型彈 性體聯(lián)軸器，14、蝸輪減速器，15、控制電纜，21、頂緊氣缸，22、連接螺母， 23、導向座，24、頂板，25、頂爪，30、彈簧，31、卡盤座，32、氣動卡盤， 33、自由滑塊，34、氣爪，35、底板，36、凸緣，37、圓弧凹槽，38、坡度，40、數(shù)字式千分尺，41、雙聯(lián)氣缸，42、雙聯(lián)氣缸升降軸，43、支撐桿，44、 氣缸支架，45、鎖緊螺母，46、卡套，47、測量座，48、測量桿，50、氣箱頭， 51、熱力膨脹閥閥體，52、出口螺母頂緊位置，53、外平衡螺母頂緊位置，54、 內(nèi)推桿，55、端面，60、卡盤座中空花鍵，61、蝸輪減速器中空花鍵，70、氣 源，71、儲氣罐，72、壓力表，73、三通，74、三通，75、減壓閥，76、減壓 閥，77、減壓閥，78、減壓閥，79、電磁閥，80、電磁閥，81、電磁閥，82、 雙聯(lián)氣缸進氣導管，83、雙聯(lián)氣缸出氣導管，84、氣動卡盤進氣導管，85、氣 動卡盤出氣導管，86、頂緊氣缸進氣導管，87、頂緊氣缸出氣導管。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。 如圖1所示，本實用新型包括由擰緊裝置動力傳動和旋轉機構組成的擰緊
裝置l、閥體頂緊機構2、氣箱頭卡緊機構3和位移測試組件4;其中
1) 由擰緊裝置動力傳動和旋轉機構組成的擰緊裝置1:包括交流伺服電機 10、兩個膜片型彈性體聯(lián)軸器ll， 13、動態(tài)扭矩傳感器12和蝸輪減速器14;
交流伺服電機10的輸出軸經(jīng)第一膜片型彈性體聯(lián)軸器11、動態(tài)扭矩傳感器12
和第二膜片型彈性體聯(lián)軸器1后，與蝸輪減速器4連接；
2) 閥體頂緊機構2:包括底板35、兩個結構相同的氣缸座26、兩個結構 相同的頂緊氣缸21、兩個結構相同的導向座23、兩個結構相同的頂板(24)和兩 個結構相同的頂爪25;在底板兩側對稱位置分別裝有氣缸座26，氣缸座26開 有和頂緊氣缸21形狀相同的方形口，頂緊氣缸通過氣缸座的方形口固定在氣 缸座上；頂板通過連接螺母與頂緊氣缸連接并通過導向座開有的和頂板尺寸相 同的孔。頂爪通過螺栓安裝在頂板上；
3) 氣箱頭卡緊機構3:包括底板35、卡盤座31、彈簧30、氣動卡盤32、 三個自由滑塊33和三個氣爪34;底板35上開有一個和卡盤座31圓軸直徑相 同的孔，卡盤座31圓軸套上彈簧30后穿過圓孔與閥體頂緊機構中的蝸輪減速 器14的中空花鍵61連接，氣動卡盤32通過螺栓固定在卡盤座31上，三個氣 爪34分別通過兩個螺栓固定在三個自由滑塊33上；
4) 位移測試組件4:包括連板6、氣缸支架44、支撐桿43、雙聯(lián)氣缸41、 數(shù)字式千分尺40、卡套46、鎖緊螺母45和測量座47;連板6通過螺栓固定在 閥體頂緊機構中的兩個氣缸座26之間，氣缸支架44通過兩個螺栓固定在連板 6的中心，雙聯(lián)氣缸41通過螺栓與氣缸支架44固定，支撐桿43通過兩個螺栓 與雙聯(lián)氣缸41的升降軸42連接，支撐桿43的一端開有了一個圓孔中安裝數(shù)字式千分尺40，卡套46和鎖緊螺母45先后套進數(shù)字式千分尺40的測量桿48， 測量桿48通過支撐桿43的圓孔，測量座47再套進數(shù)字式千分尺40的測量桿 與鎖緊螺母45進行螺紋連接。
參見圖1、圖3所示，交流伺服電機10的輸出軸通過膜片型彈性體聯(lián)軸器 11與動態(tài)扭矩傳感器12的輸入軸連接，動態(tài)扭矩傳感器12的輸出軸也通過膜 片型彈性體聯(lián)軸器13與蝸輪減速器14的輸入軸相連后實現(xiàn)減速增力。氣動卡 盤32的進氣氣管剛好可以從蝸輪減速器14的中空花鍵結構61通過連接到氣 源70。參見圖4、 9所示，卡盤座31的花鍵凸出部分套上了一個彈簧30用于 緩沖氣動卡盤32的重量，同時這種花鍵結構61在與卡盤座31的連接時沒有 縱向的約束，可以實現(xiàn)螺紋擰緊時的縱向微小位移的調整。
參見圖4所示，擰緊時的旋轉部分的氣箱頭50卡緊是通過氣箱頭卡緊機 構3實施的，氣動卡盤32通過六個內(nèi)六角螺栓于卡盤座31連接，氣動卡盤32 的三個自由滑塊33上分別通過兩個內(nèi)六角螺栓連接了一個氣爪，這個氣爪34 的爪尖是略帶坡度的圓弧型設計，參見圖8所示，三個圓弧凹槽結合坡度形成 一個圓環(huán)形凹槽對氣箱頭進行定位。
然后，啟動氣動卡盤32，氣箱頭50沿著坡度38上移到凸緣36處實現(xiàn)卡 緊，從而完成了對旋轉部分的卡緊。卡緊直徑范圍在25-60 mm之間可調。
參見圖7所示，作為擰緊時的靜止部分的熱力膨脹閥閥體51的頂緊是通 過閥體頂緊機構2實施的，頂緊氣缸21固定在氣缸座26上，沿著導向座23 推動頂板24，頂爪25通過兩個內(nèi)六角螺栓固定在頂板24上，頂緊時頂爪25 剛好頂在熱力膨脹閥閥體51的外平衡螺母53和出口螺母52位置處，以實現(xiàn) 大力矩頂緊，避免擰緊時出現(xiàn)打滑。
參見圖2、圖5、圖6所示，作為擰緊時測量熱力膨脹閥閥體51內(nèi)推桿54 到端面55的距離L是通過位移測試組件4實施的，雙聯(lián)氣缸41通過兩個內(nèi)六 角螺栓固定在氣缸支架44上，支撐桿43與雙聯(lián)氣缸升降軸42通過兩個內(nèi)六 角螺栓連接，可通過啟動雙聯(lián)氣缸41實現(xiàn)升降動作。先分別把卡套46和鎖緊 螺母45穿進數(shù)字式千分尺40的測量桿48，這里的卡套46是帶有縫隙的的彈 性設計，可實現(xiàn)上下約5mm左右的調節(jié)范圍以適應不同型號的熱力膨脹閥內(nèi) 推桿54初始位置。然后再把數(shù)字式千分尺40的測量桿48沿支撐桿43上的通 孔穿過支撐桿43，再把測量座47套進數(shù)字式千分尺40的測量桿48，最后鎖 緊鎖緊螺母45，就實現(xiàn)了對數(shù)字式千分尺40的固定。
工控機的硬件系統(tǒng)組成見圖10所示，工控機采用研華工控設備IPC-610H，配合數(shù)據(jù)采集卡PCI-1711來實現(xiàn)。PCI-1711是一款功能強大的低成本多功能 PCI總線數(shù)據(jù)采集卡。這兩款設備都能在商業(yè)市場上購得。數(shù)據(jù)采集卡PCI-1711 的數(shù)字輸入功能用來采集數(shù)字式千分尺的反饋信號。數(shù)字輸出入功能用來控制 電磁閥的開關、指示燈的亮滅、采集編碼器反饋的電機轉動角度信號以及按鈕 的輸入采集。模擬輸入功能用來控制采集動態(tài)扭矩傳感器的反饋信號，模擬出 入功能用來驅動交流私服驅動來驅動電機轉動。
參見圖l、 IO所示，當擰緊產(chǎn)品時，稍微把氣箱頭擰進熱力膨脹閥閥體， 然后把氣箱頭定位在氣爪構成的圓形凹槽內(nèi)。啟動氣動卡盤，氣動卡盤帶動氣 爪沿坡度自動調整卡緊狀態(tài)，從而完成了對擰緊時旋轉部分的卡緊。然后啟動 頂緊氣缸，頂緊氣缸帶動頂爪頂緊熱力膨脹閥閥體的外平衡螺母和出口螺母位 置處，從而完成了對擰緊時靜止部分的頂緊。接著啟動雙聯(lián)氣缸，自動降下數(shù) 字式千分尺使數(shù)字式千分尺的測量桿與熱力膨脹閥閥體內(nèi)的推桿接觸。此時， 已完成全部擰緊前的定位調整工作。參見圖10所示，工控機通過控制交流伺 服驅動器驅動電機轉動開始擰緊，同時實時根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡采集到的扭矩傳感 器和數(shù)字式千分尺的反饋信號，結合擰緊工藝要求判斷合格與否，并通過數(shù)據(jù) 采集卡返回合格或不合格信號。擰緊操作完成后，工控機控制電磁閥完成頂緊 氣缸松開頂爪和氣動卡盤打開氣爪，完成卸載過程。本膨脹閥自動擰緊裝置的 最大輸出轉速為300轉/分，最大輸出力矩為480N，m。
氣路部分的工作原理參見圖11所示，氣源70通過減壓閥75進入儲氣罐 71，然后連接壓力表72測量進氣壓力。然后通過三通73和三通74，三通73 分為二路， 一路經(jīng)減壓閥76和電磁閥79接雙聯(lián)氣缸41， 82為雙聯(lián)氣缸進氣 導管，83為雙聯(lián)氣缸出氣導管；另一路經(jīng)減壓閥77和電磁閥80接氣動卡盤 32， 84為氣動卡盤進氣導管，85為氣動卡盤出氣導管；三通74經(jīng)減壓閥78 和電磁閥81后分別接兩個頂緊氣缸21， 86為兩個頂緊氣缸進氣導管，87為兩 個頂緊氣缸出氣導管。三個電磁閥分別通過控制電纜15與工控機5連接，對 各種氣缸進行控制。
權利要求1、一種熱力膨脹閥自動擰緊裝置，其特征在于包括由擰緊裝置動力傳動和旋轉機構組成的擰緊裝置(1)、閥體頂緊機構(2)、氣箱頭卡緊機構(3)和位移測試組件(4)；其中1)由擰緊裝置動力傳動和旋轉機構組成的擰緊裝置(1)包括交流伺服電機(10)、兩個膜片型彈性體聯(lián)軸器(11，13)、動態(tài)扭矩傳感器(12)和蝸輪減速器(14)；交流伺服電機(10)的輸出軸經(jīng)第一膜片型彈性體聯(lián)軸器(11)、動態(tài)扭矩傳感器(12)和第二膜片型彈性體聯(lián)軸器(11)后，與蝸輪減速器(14)連接；2)閥體頂緊機構(2)包括底板(35)、兩個結構相同的氣缸座(26)、兩個結構相同的頂緊氣缸(21)、兩個結構相同的導向座(23)、兩個結構相同的頂板(24)和兩個結構相同的頂爪(25)；在底板兩側對稱位置分別裝有氣缸座(26)，頂緊氣缸固定在氣缸座上；頂板與頂緊氣缸連接，頂爪安裝在頂板上；3)氣箱頭卡緊機構(3)包括底板(35)、卡盤座(31)、彈簧(30)、氣動卡盤(32)、三個自由滑塊(33)和三個氣爪(34)；底板(35)上開有一個和卡盤座(31)圓軸直徑相同的孔，卡盤座(31)圓軸套上彈簧(30)后穿過圓孔與閥體頂緊機構中的蝸輪減速器(14)連接，氣動卡盤(32)固定在卡盤座(31)上，三個氣爪(34)分別固定在三個自由滑塊(33)上；4)位移測試組件(4)包括連板(6)、氣缸支架(44)、支撐桿(43)、雙聯(lián)氣缸(41)和數(shù)字式千分尺(40)；連板(6)固定在閥體頂緊機構中的兩個氣缸座(26)之間，氣缸支架(44)固定在連板(6)的中心，雙聯(lián)氣缸與氣缸支架(44)固定，支撐桿(43)與雙聯(lián)氣缸(41)的升降軸連接，支撐桿(43)的一端圓孔中安裝數(shù)字式千分尺(40)。
專利摘要本實用新型公開了一種熱力膨脹閥自動擰緊裝置。包括由擰緊裝置動力傳動和旋轉機構組成的擰緊裝置、閥體頂緊機構、氣箱頭卡緊機構和位移測試組件組成。本實用新型采用氣動卡盤取代以往使用的機械卡盤從而實現(xiàn)了裝夾的自動化，工控機在根據(jù)預先設定的擰緊算法結合反饋的扭矩和位移信號協(xié)調完成整個擰緊過程，使得裝配過程實現(xiàn)了自動化，從而保證了產(chǎn)品性能的一致性和穩(wěn)定性，提高了勞動效率，大大降低了勞動成本和強度。本實用新型能在空調用熱力膨脹閥的閥體與氣箱頭擰緊裝配的自動化生產(chǎn)線上。
文檔編號G01B5/14GK201342573SQ20092011229
公開日2009年11月11日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權日2009年1月12日
發(fā)明者焱 張, 慶 蔣, 蔡晉輝, 谷小紅 申請人:中國計量學院