一種自動擰緊設備的製作方法

2023-09-23 23:29:25

專利名稱：一種自動擰緊設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種擰緊設備，尤其涉及用於擰緊螺紋殼體的自動擰緊 設備。
背景技術：
目前的機械設備中，大部份殼體都是通過螺紋連接的，往往需要擰緊。 例如用於給安全氣囊的充氣提供動力的氣體發生器，不僅是安全氣囊的核 心部件，也是安全氣囊氣體的產生源，其包括外殼，外殼內設置有過濾網、 氣體發生劑以及點火裝置。其中，外殼包括具有通氣孔的金屬圓型上殼以及 裝有電極塞的下殼，且，上殼上設置有外螺紋，下殼上設置有與該外螺紋相 配的內螺紋。裝配時，通過螺紋連接將上下殼旋合在一起，構成氣體發生 器。使用時，氣體發生器根據接收到的信號，通過點火裝置點燃氣體發生 劑，產生高壓氣體，該高壓氣體通過殼內的過濾網，衝出通氣孔，使氣囊迅 速膨脹，保護駕乘人員的安全。因此，氣體發生器的外殼需要承受較大的衝 擊力，使得裝配時，需要確保上下殼被可靠的擰緊，進而保障安全氣囊迅速 準確的發揮作用。然而，擰緊上下殼需要較大的扭力，而目前用於擰緊安全氣囊氣體發生 器的上下殼的工具通常是手工扳手即操作員首先用小扳手將上下殼旋合， 然後改用大扳手將上下殼擰緊，操作員的勞動強度大，效率低，且手動擰緊 上下殼，其扭力難以控制， 一致性較差，使得擰緊效果不理想，進而容易造 成使用過程中上下殼的鬆開，可靠性較低。中國發明專利說明書中公開號為"CN1603060 "名稱為"基於伺服系統的螺紋擰緊機"公開了一種基於伺服系統的螺紋擰緊機，用於對螺栓實現擰 緊，包括以伺服電機作為動力源的驅動機構、輸出機構以及設置於所述驅動 機構以及輸出機構之間的減速機構以及扭矩4令感器。其中，減速機構釆用兩 級減速，第一級為行星輪系，以太陽輪的輪軸與電機直聯、行星輪I與太陽 輪及內齒輪嚙合，以行星架為輸出。第二級為少齒差傳動，由作為輸入軸的偏心軸、固定不動的內齒輪n、安裝在偏心軸上並與內齒輪n嚙合的行星輪n組成行星輪系，由所述行星輪n與固定在支撐圓盤上的輸出軸組成輸出機 構，支撐圓盤通過銷軸n與行星輪n聯動。傳感器外殼固聯在內齒輪n上， 其應變軸在兩端伸出， 一端與減速機構中輸出端直聯，另一端與輸出機構中 作為轉動輸入的花鍵套直聯。然而，這種擰緊機成本較高，結構比較複雜， 且，由於釆用伺服電機作為動力源以及齒輪變速作為減速機構，無法提供大 扭力。實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種可靠性高、成木低廉、結構簡 單、能提供大扭力的自動擰緊設備。本實用新型的發明目的是通過以下技術方案來實現的一種自動擰緊設備，主要包括機架，設置於所述機架上的動力機構，與 所述動力機構連接、由所述動力機構帶動的傳動機構，以及與所述動力機構 和傳動機構連接的控制機構，所述自動擰緊設備還包括與所述控制機構連接 的扭力控制器，所述傳動機構包括與待裝配螺紋殼體連接的夾持裝置，與所 述夾持裝置連接的轉動裝置，與所述轉動裝置連接、帶動其做旋轉運動的傳 動裝置，以及推動待裝配螺紋殼體作運動的推動裝置。上述的自動擰緊設備，其中所述夾持裝置包括夾持待裝配螺紋殼體上 殼的電動卡盤，所述電動卡盤包括固定架，設置在所述固定架上的力矩電 機，與所述力矩電機連接的齒輪組，與所述齒輪組連接的驅動盤，與所述驅 動盤連接的卡爪，所述卡爪上設置有與待裝配螺紋殼體上殼的通氣孔相配的 彈簧觸頭。上述的自動擰緊設備，其中所述轉動裝置包括內花鍵軸以及設置於所 述內花鍵軸內、與所述內花鍵軸配合的外花鍵軸；所述外花鍵軸的底端與所 述電動卡盤連接；所述外花鍵軸的頂端與所述推動裝置之間設置有軸承，所 述軸承的外圈與所述推動裝置連接，其內圈與所述外花鍵軸連接。上述的自動擰緊設備，其中所述機架上設置有與所述力矩電機電性連 接的供電裝置，所述內花鍵軸向內凹陷形成供所述供電裝置走線用的凹槽。上述的自動擰緊設備，其中所述供電裝置包括與所述內花鍵軸連接的 供電圓盤，所述供電圓盤上設置有供電滑道，所述機架上固接有與所述控制 機構連接、做往復直線運動的供電氣缸，所述供電氣缸上連接有觸頭支架，所述觸頭支架上設置有與所述供電滑道接觸的供電觸頭。上述的自動擰緊設備，其中所述傳動裝置包括與所述動力結構連接的 主動輪，與所述內花鍵軸連接的從動輪，以及設置於所述主動輪以及從動輪 之間的傳送帶。上述的自動擰緊設備，其中所述動力機構包括提供動力、並對所提供 的動力進行減速的帶減速器電機；所述扭力控制器包括設置於所述帶減速器 電機輸出軸以及傳動裝置之間的扭力限制器，以及設置於所述機架上、臨近 扭力限制器處的扭力傳感器。上述的自動擰緊設備，其中所述夾持裝置還包括夾持待裝配螺紋殼體 下殼的夾具；所述機架上還設置有承載待裝配螺紋殼體的料盒，以及一端與 所述控制機構連接、另一端與所述料盒連接、帶動其做往復運動的送料氣 缸。上述的自動擰緊設備，其中所述推動裝置與所述夾具連接；所述轉動 裝置為傳動軸，其輸出端與所述電動卡盤連接；所述傳動裝置為齒輪組；所 述扭力控制器為微動開關，設置於所述傳動軸上或者卡爪上。上述的自動擰緊設備，其中所述機架上臨近電動卡盤處還設置有與所 述控制機構連接的雷射檢測器。本實用新型的自動擰緊設備，通過動力機構以及傳動裝置，提供大扭 力，且，通過扭力控制器，轉動裝置以及夾持裝置，將氣體發生器自動擰 緊，保證氣體發生器的旋緊扭力--致，結構簡單，可靠性高，成本低廉。 又，通過卡爪上設置的彈簧觸頭，使得電動卡盤有效夾緊氣體發生器的上 殼，而供電裝置通過設置在內花鍵軸上的凹槽對電動卡盤的供電，減少供電 裝置以及力矩電機之間的導線長度，且，通過控制機構確保卡爪抓緊或鬆開 氣體發生器的上殼時，電動卡盤不會旋轉，避免了供電觸頭在供電圓盤旋轉 時的磨損。此外，擰緊過程中，通過雷射檢測器檢測氣體發生器的高度，確 保氣體發生器滿足裝配要求，將擰緊、測厚(測厚指檢測氣體發生器的高 度)工序整合為一體，提高裝配效率。


為了易於說明，本實用新型由下述的較佳實施例及附圖作以洋細描述。圖1為本實用新型較佳實施方式自動擰緊設備的半剖視結構示意圖； 圖2為圖1的A部放大結構示意圖。
具體實施方式
圖l所示為本實用新型自動擰緊設備的半剖視結構示意圖，請同時參閱 圖2，為圖1的A部放大結構示意圖。自動擰緊設備包括機架IO，設置於機 架上、用於提供動力的動力機構(圖中未標示)，與動力機構連接、由動力 機構帶動其擰緊待裝配螺紋殼體(圖中未示出)的傳動機構，與動力機構和 傳動機構連接、用於控制動力機構和傳動機構工作的控制機構，以及與控制 機構連接、用於控制扭力的扭力控制器。本實施方式中，待裝配螺紋殼體為 安全氣囊的氣體發生器，其包括具有通氣孔的金屬圓型上殼以及裝有電極塞 的下殼，且，上殼上設置有外螺紋，下殼上設置有與該外螺紋相配的內螺 紋。本實施方式中，控制機構內設有可編程控制程序PLC，當然該控制機構 也可以換用公知的具有可編程功能的其他控制機構，如工業計算機、單片 機、微型計算機等等，這裡不再贅述。傳動機構包括與待裝配螺紋殼體連接的夾持裝置，與所述夾持裝置連接 的轉動裝置31，與轉動裝置31連接、帶動其做旋轉運動的傳動裝置33，以及 用於推動待裝配螺紋殼體作運動的推動裝置32。其中，夾持裝置包括夾持待 裝配螺紋殼體上殼的電動卡盤30以及夾持待裝配螺紋殼體下殼的夾具37。推 動裝置32設置於轉動裝置31與電動卡盤30的非相鄰的一端。轉動裝置31包括 內花鍵軸311以及設置於內花鍵軸311內、與內花鍵軸311配合的外花鍵軸312。外花鍵軸312的底端與電動卡盤30連接，其頂端與推動裝置32之間設 置有軸承34。軸承34的外圈與推動裝置32連接，其內圈與外花鍵軸312連 接。本實施方式中，推動裝置32為氣缸。軸承34用於避免氣缸隨轉動裝置31 旋轉而轉動，進而減少氣缸活塞的磨損。電動卡盤30包括固定架300 ，設置在固定架300的力矩電機301 ，與力 矩電機301連接的齒輪組302 ，與齒輪組302連接的驅動盤303 ，與驅動盤303連接、用於抓緊/鬆開待裝配螺紋殼體的卡爪304 。本實施方式中，固 定架300與內花鍵軸311連接，卡爪304上設置有與待裝配螺紋殼體上殼的通氣孔相配的彈簧觸頭305 ， B卩，彈簧觸頭305用於滑入氣體發生器上殼的 通氣孔中。本實施方式中，彈簧觸頭305均勻布置，且，其數量小於氣體發 生器通氣孔的數量。本實用新型其它實施方式中，電動卡盤30也可以用機械手代替，這裡不 再贅述。機架10上還設置有與力矩電機301電性連接的供電裝置35，而內花鍵軸 311向內凹陷形成供供電裝置走線用的凹槽(圖中未示出)。採用凹槽的結 構，有利於減少供電裝置35以及力矩電機301之間的導線(圖中未示出)長 度。供電裝置35包括與內花鍵軸311連接的供電圓盤351 ，供電圓盤351上 設置有供電滑道(圖中未示出)，機架10上固接有與控制機構連接、做往復 直線運動的供電氣缸352 ，供電氣缸352上連接有觸頭支架353 ，觸頭支架 353上設置有與供電滑道接觸的供電觸頭354 。本實施方式中，供電觸頭 354的數量為4個，相互間絕緣，且，供電滑道的數量與供電觸頭354的數 量相一致，此外，供電滑道為圓形，與內花鍵軸311同軸，其材質為銅箔。本實施方式中，供電氣缸352在控制機構的控制下，做下降運動，帶動 與其聯動的供電觸頭354做下降運動，與供電圓盤351上的供電滑道相接 觸，形成通路，通過導線管中的導線(圖中未示出)給力矩電機301供電， 力矩電機301根據控制機構的指示，控制卡爪304的抓緊或鬆開。本實施方 式中，力矩電機301的正轉為抓緊，反轉為鬆開。而卡爪304的抓緊或鬆開 的位移距離可以通過控制機構內的可編程控制程序進行調整。且，通過控制 機構內的可編程控制程序控制卡爪304 ，能確保卡爪304抓緊或鬆開氣體發 生器的上殼時，電動卡盤30不會旋轉，避免了供電觸頭354在供電圓盤351 旋轉時的磨損。又，機架10上、臨近供電氣缸352處還設置有用於檢測供電 氣缸352移動行程的位移傳感器(圖中未示出)。本實施方式中，自動擰緊設備每完成一次裝配工作，供電氣缸352需工 作三次。詳細說，供電氣缸352第一次下降時，電動卡盤30預卡緊氣體發生 器的上殼，即，部分彈簧觸頭305未卡入上殼通氣孔中，處於壓縮狀態。之 後，電動卡盤30點動旋轉，點動旋轉過程中，使沒有卡到氣孔中的彈簧觸頭 305自動滑入氣體發生器上殼通氣孔中，供電氣缸352第二次下降，開始二 次卡緊。二次卡緊後，電動卡盤30旋轉，擰緊氣體發生器。最後，供電氣缸 352第三次下降，使力矩電機301開始反轉，卡爪304鬆開氣體發生器，完成擰緊。此外，機架10上還設置有用於固定內花鍵軸311的軸承座36，有利於外 花鍵軸312在推動裝置32的推動下，在內花鍵軸311中作升降運動。且，機 架10上臨近電動卡盤30處還設置有與控制機構連接、用於檢測待裝配螺紋殼 體高度的雷射檢測器(圖中未示出)。本實施方式中，雷射檢測器為反射型 雷射傳感器，在自動擰緊設備的工作過程中，當反射型雷射傳感器檢測到氣 體發生器被擰緊到預設高度後，將發出控制信號給控制機構，控制機構控制 動力機構停止運轉。本實用新型其它實施方式中，雷射檢測器也可以為對射型雷射傳感器。 動力機構包括用於提供動力，並對所提供的動力進行減速的帶減速器電 機20。扭力控制器包括設置於帶減速器電機20輸出軸以及傳動裝置33之間的 扭力限制器21，以及設置於機架10上、臨近扭力限制器21處、用於檢測扭力 限制器21達到預設扭力的扭力傳感器(圖中未示出)。
具體實施方式
中，扭 力限制器21為安全打滑的機械裝置，其內包括滾珠，當與扭力限制器21聯動 的裝置，例如傳動裝置33打滑時，扭力限制器21內的滾珠滑出滾珠軌道，將 該軌道上的蓋子頂起，換句話說，自動擰緊設備達到預設扭力，扭力傳感器 檢測到該蓋子被頂起後，發出限制信號給控制機構。因此，自動扦緊設備通 過扭力限制器21，扭力傳感器以及控制機構，可控制待裝配螺紋殼體的扭 力。本實用新型其它實施方式中，帶減速器電機20也可以為提供動力的電機 以及與該電機連接、用於對所提供的動力進行減速的減速裝置分立而成。當 然，該減速裝置也可以省略，這裡不再贅述。帶減速器電機20輸出軸以及扭力限制器之間還設置有用於使輸出軸暫時分離和接合的離合器(圖中未示出)，採用離合器的結構，有利於傳動裝置 33的安裝。本實用新型中，自動擰緊設備還包括用於承載待裝配螺紋殼體的料盒 (圖中未示出)， 一端與控制機構連接、另一端與料盒連接、帶動其做往復運動的送料氣缸38,設置於機殼10上、與控制機構連接的產品檢測傳感器 (圖中未示出)以及設置於夾具37下、與控制機構連接的光電開關(圖中未示出)。其中，產品檢測傳感器用於檢測料盒內是否有產品。光電開關用於檢測夾具37內是否有料盒。傳動裝置33包括與動力結構連接的主動輪331以及與內花鍵軸311連接 的從動輪332 。主動輪331以及從動輪332之間通過傳送帶333聯動。本實 施方式中，主動輪331與扭力限制器21聯動。本實用新型其它實施方式中，主動輪331以及從動輪332之間還設置有 至少--個中間帶輪組，機架上設置有用於固定中間帶輪組的傳動軸，該中間 帶輪組包括與主動輪331傳動的第一傳動輪以及與第一傳動輪同軸的第二傳 動輪。啟動自動擰緊設備後，產品檢測傳感器檢測到料盒中有待裝配氣體發生 器時，傳送推送信號給控制機構，控制機構控制送料氣缸將帶裝配的氣體發 生器送入夾具37中，電動卡盤30開始下降，通過二次卡緊，帶減速器電機20 輸出速度較小，力矩較大的扭力，帶動與扭力限制器21同軸的主動輪331旋 轉，主動輪331經過傳送帶，將低速的旋轉運動傳遞給從動輪332 ，與從動 輪332同軸的內花鍵軸311做周期地旋轉，從而帶動嚙合在內的內花鍵軸 311中的外花鍵軸312的旋轉，進而使連接在外花鍵軸312底端的電動卡盤 30帶動氣體發生器的上殼旋轉。由於氣休發生器下殼被夾具37所固定，從而 實現了氣體發生器的擰緊。當氣體發生器的扭力達到預設扭力，主帶輪331打滑，扭力限制器21內 滾珠滑出，扭力傳感器檢測後，發出限制信號給控制機構，同時，在擰緊過 程中，雷射檢測器對產品高度進行掃描，通過控制機構檢測氣體發生器的高 度是否合格，當氣體發生器達到合格的高度後，給控制機構內的可編程控制 器提供一個停止信號，電動卡盤停止旋轉，完成氣體發生器的裝配。最後， 控制機構通過控制電動卡盤30鬆開氣體發生器的上殼，電動卡盤30隨著供電 氣缸352的復位，送料氣缸38將完成裝配的氣體發生器送出。因此，本實用新型的自動擰緊設備，通過動力機構以及傳動裝置33，提 供大扭力，且，通過扭力控制器，轉動裝置31，電動卡盤30以及夾具37，將 氣體發生器自動擰緊，保證氣體發生器的旋緊扭力一致，結構簡單，可靠性 高，成本低廉。又，通過卡爪304上設置的彈簧觸頭305 ，使得電動卡盤30 有效夾緊氣體發生器的上殼，而供電裝置35通過設置在內花鍵軸311上的凹 槽對電動卡盤30的供電，減少供電裝置35以及力矩電機301之間的導線長 度，且，通過控制機構確保卡爪304抓緊或鬆開氣體發生器的上殼時，電動 卡盤30不會旋轉，避免了供電觸頭354在供電圓盤351旋轉時的磨損。此外，在擰緊過程中，通過雷射檢測器檢測氣體發生器的高度，確保其滿足裝 配要求，且，將擰緊、測厚(測厚指檢測氣體發生器的高度)工序整合為-休，提高裝配效率。以上所述之具體實施方式
為本實用新型的較佳實施方式，並非以此限定 本實用新型的具體實施範圍，本實用新型的範圍包括並不限於本具體實施方式
，例如，推動裝置32直接與夾具37連接，帶動氣體發生器的下殼作運動； 當自動擰緊設備將特大螺絲擰緊到已固定的裝置上時，夾具37可以省略傳 動裝置31為傳動軸或者外花鍵軸，其輸出端與電動卡盤30連接；減速裝置33 為齒輪組，該齒輪組中的其中一個齒輪與帶減速器電機20輸出軸連接；扭力 控制器也可以是微動開關，設置於傳動軸或者卡爪3(M上，只要滿足氣體發 生器被擰緊後能發出限制信息給控制機構，控制機構控制動力機構停止輸出 即可；凡依照本實用新型之形狀、結構所作的等效變化均包含本實用新型的 保護範圍內。
權利要求1.一種自動擰緊設備，主要包括機架，設置於所述機架上的動力機構，與所述動力機構連接、由所述動力機構帶動的傳動機構，以及與所述動力機構和傳動機構連接的控制機構，其特徵在於所述自動擰緊設備還包括與所述控制機構連接的扭力控制器，所述傳動機構包括與待裝配螺紋殼體連接的夾持裝置，與所述夾持裝置連接的轉動裝置，與所述轉動裝置連接、帶動其做旋轉運動的傳動裝置，以及推動待裝配螺紋殼體作運動的推動裝置。
2. 根據權利要求1所述的自動擰緊設備，其特徵在於所述夾持裝置包 括夾持待裝配螺紋殼體上殼的電動卡盤，所述電動卡盤包括固定架，設置在 所述固定架上的力矩電機，與所述力矩電機連接的齒輪組，與所述齒輪組連 接的驅動盤，與所述驅動盤連接的卡爪，所述卡爪上設置有與待裝配螺紋殼 體上殼的通氣孔相配的彈簧觸頭。
3. 根據權利要求2所述的自動擰緊設備，其特徵在於所述轉動裝置包 括內花鍵軸以及設置於所述內花鍵軸內、與所述內花鍵軸配合的外花鍵軸 所述外花鍵軸的底端與所述電動卡盤連接；所述外花鍵軸的頂端與所述推動 裝置之間設置有軸承，所述軸承的外圈與所述推動裝置連接，其內圈與所述 外花鍵軸連接。
4. 根據權利要求3所述的自動擰緊設備，其特徵在於所述機架上設置 有與所述力矩電機電性連接的供電裝置，所述內花鍵軸向內凹陷形成供所述 供電裝置走線用的凹槽。
5. 根據權利要求4所述的自動擰緊設備，其特徵在於所述供電裝置包 括與所述內花鍵軸連接的供電圓盤，所述供電圓盤上設置有供電滑道，所述 機架上固接有與所述控制機構連接、做往復直線運動的供電氣缸，所述供電 氣缸上連接有觸頭支架，所述觸頭支架上設置有與所述供電滑道接觸的供電 觸頭。
6. 根據權利要求3所述的自動擰緊設備，其特徵在於所述傳動裝置包 括與所述動力結構連接的主動輪，與所述內花鍵軸連接的從動輪，以及設置 於所述主動輪以及從動輪之間的傳送帶。
7. 根據權利要求6所述的自動擰緊設備，其特徵在於所述動力機構包 括提供動力、並對所提供的動力進行減速的帶減速器電機，所述扭力控制器包括設置於所述帶減速器電機輸出軸以及傳動裝置之間的扭力限制器，以及 設置於所述機架上、臨近扭力限制器處的扭力傳感器。
8. 根據權利要求2所述的自動擰緊設備，其特徵在於所述夾持裝置還包括夾持待裝配螺紋殼體下殼的夾具；所述機架上還設置有承載待裝配螺紋 殼體的料盒，以及一端與所述控制機構連接、另一端與所述料盒連接、帶動 其做往復運動的送料氣缸。
9. 根據權利要求8所述的自動擰緊設備，其特徵在於所述推動裝置與 所述夾具連接；所述轉動裝置為傳動軸，其輸出端與所述電動卡盤連接；所 述傳動裝置為齒輪組；所述扭力控制器為微動開關，設置於所述傳動軸上或 者卡爪上。
10. 根據權利要求1至9任意一項所述的自動擰緊設備，其特徵在於 所述機架上臨近電動卡盤處還設置有與所述控制機構連接的雷射檢測器。
專利摘要一種自動擰緊設備，主要包括機架，設置於所述機架上的動力機構，與所述動力機構連接、由所述動力機構帶動的傳動機構，以及與所述動力機構和傳動機構連接的控制機構，所述自動擰緊設備還包括與所述控制機構連接的扭力控制器，所述傳動機構包括與待裝配螺紋殼體連接的夾持裝置，與所述夾持裝置連接的轉動裝置，與所述轉動裝置連接、帶動其做旋轉運動的傳動裝置，以及推動待裝配螺紋殼體作運動的推動裝置。本實用新型的自動擰緊設備，利用動力機構、傳動裝置、轉動裝置、推動裝置以及夾持裝置，實現對大扭力螺紋殼體的自動擰緊，結構簡單、可靠性高、成本低廉。
文檔編號B23P19/06GK201217145SQ200820094318
公開日2009年4月8日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者謝紅軍 申請人:比亞迪股份有限公司