專利名稱：主錐螺母自動擰緊對孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于裝配的工具，特別是擰緊螺母的機械
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代制造工業(yè)中，經(jīng)常使用鎖緊螺母來調(diào)節(jié)軸承的預(yù)緊狀態(tài)，既防止螺 母松動又保證軸承的回轉(zhuǎn)精度及摩擦阻力，如汽車主減速器上主動齒輪軸螺母。 通過螺母相對螺桿的轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)鎖緊螺母的擰緊。螺母的擰緊力矩及軸承預(yù) 緊力矩是主齒鎖緊螺母的重要參數(shù)。主錐螺母需用數(shù)百牛米力矩擰緊以確保支 承軸承的內(nèi)圈與齒輪軸之間有足夠的連接剛度，而軸承需要有適當(dāng)摩擦阻力矩， 既保證軸承所需的支承剛度、回轉(zhuǎn)精度而又不致發(fā)熱升溫過大，為進一步防止 主錐螺母在劇烈振動等惡劣條件下松動，通常還在螺桿上設(shè)置銷孔，在螺母上 開設(shè)孔或槽口，穿開口銷防松。這就對擰緊力矩、預(yù)緊力矩和對孔均提出了要
求。在2008年1月23日公開的名稱為"主齒鎖緊螺母擰緊機"，公開號為 "CN201009075"的專利文獻中，公開了一種主齒鎖緊螺母擰緊裝置，提供一種 對不同的產(chǎn)品參數(shù)化調(diào)節(jié)，動態(tài)測量擰緊力矩及軸承預(yù)緊力矩，測量準(zhǔn)確的擰 緊裝置。該現(xiàn)有技術(shù)無法監(jiān)測螺母槽口與螺桿銷孔的對準(zhǔn)情況，在螺母擰緊過 程中無法方便、準(zhǔn)確地與螺柱銷孔進行對孔，擰緊效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供解決螺母與螺柱銷孔進行對孔的主錐 螺母自動擰緊對孔裝置。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
主錐螺母自、動擰緊對孔裝置,變頻電機48通過皮帶輪47驅(qū)、動小錐齒輪26帶動 大錐齒輪25轉(zhuǎn)動。凸緣編碼器60與小錐齒輪26同軸轉(zhuǎn)動。大錐齒輪25帶動套筒 19圍繞芯軸18轉(zhuǎn)動。制動器43浮動安裝，螺母編碼器46通過聯(lián)軸器45與制動器 43同軸轉(zhuǎn)動，通過變頻電機48驅(qū)動凸緣轉(zhuǎn)動擰緊主錐螺母時，螺母的轉(zhuǎn)動角度 通過上小錐齒輪40驅(qū)動螺母編碼器46轉(zhuǎn)動來測量。氣缸33帶動套筒19和芯軸18 一起上下移動，使擰緊頭與轉(zhuǎn)接盤14對接或脫開，芯軸18與上大錐齒輪30用滑 動花鍵連接，套筒19與大錐齒輪25用滑動花鍵連接，擰緊頭上的撥叉16被大錐 齒輪25驅(qū)動，撥爪17帶動上大錐齒輪30轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)接盤14通過銷12與凸緣連接， 螺母套筒13直接套于主錐螺母上，待擰主錐總成置于定位盤ll上用銷連接。定 位盤11相對轉(zhuǎn)接盤14的另外一面是圓桶10，圓桶10繞和芯軸18在一條直線的軸8 轉(zhuǎn)動，并通過傳力板5與預(yù)緊力傳感器4連接。
顯示界面與PLC連接,變頻電機48通過變頻器與PLC連接。制動器43通過電 流驅(qū)動器與PLC連接。預(yù)緊力傳感器4通過放大器后經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與PLC連 接。控制面板與PLC連接。電磁閥、行程開關(guān)與PLC連接，螺母編碼器46、凸緣 編碼器60與PLC連接。
支座56固定，擺動臂57既可上下擺動亦可左右轉(zhuǎn)動，支架58固定于擺動臂 57上。工件固定在定位盤ll上，支架58上的銷釘插入待擰緊主減速器凸緣的孔。 主錐螺桿與凸緣之間為花鍵連接，當(dāng)擺動臂57使支架58上的銷釘插入凸緣孔中 時，觸頭59前端處于銷孔所在平面，觸頭59鉸支在軸55尾端可繞軸55擺動，在 軸55帶動下可繞主錐螺桿軸線旋轉(zhuǎn)并在螺紋表面滑動。當(dāng)觸頭59處于螺桿上銷 孔所在位置時，觸頭59轉(zhuǎn)動帶動滑盤54向下移動，位移傳感器51與滑盤54相連， 檢測滑盤54在軸55上的移動量，角向編碼器53和軸55同軸，軸55上安裝齒形帶輪49，由電機52通過皮帶帶動旋轉(zhuǎn)。位移傳感器51通過放大器后經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換
》莫塊與PLC連接，角度編碼器53與PLC連接。
更進一步的技術(shù)方案是制動器43是磁粉制動器。
更進一步的技術(shù)方案是磁粉制動器是空心軸型磁粉制動器。
更進一步的技術(shù)方案是磁粉制動器的在擰緊制動力矩是的最小擰緊力矩的
50%，變頻器控制電機52以300轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)。擰緊力矩達到約束力矩時，制動器
開始滑動，電機52轉(zhuǎn)速至以30轉(zhuǎn)/分鐘。
更進一步的技術(shù)方案是預(yù)緊力傳感器4是電阻應(yīng)變式傳感器。 更進一步的技術(shù)方案是位移傳感器51是差動變壓器式傳感器。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是能實現(xiàn)螺母槽口方便、準(zhǔn)確地自動
與螺柱銷孔對孔，擰緊效率高。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中檢測螺桿銷孔位置機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。 ' 圖3為本發(fā)明的控制系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步闡述。
如圖1所示，主錐螺母自動擰緊對孔裝置，采用立式結(jié)構(gòu)，軸承座立式放 置，變頻電機48通過皮帶輪47驅(qū)動小齒輪26帶動大齒輪25轉(zhuǎn)動。凸緣編碼 器60與小錐齒輪26同軸轉(zhuǎn)動，大錐齒輪25帶動套筒19圍繞芯軸18轉(zhuǎn)動。制 動器43浮動安裝，螺母編碼器46通過聯(lián)軸器45與制動器43同軸轉(zhuǎn)動，通過變頻電機48驅(qū)動凸緣轉(zhuǎn)動擰緊主錐螺母時，螺母的轉(zhuǎn)動角度通過上小錐齒輪40 驅(qū)動螺母編碼器46轉(zhuǎn)動來S量。氣缸33帶動套筒19和芯軸18 —起上卞移動， 與擰緊頭轉(zhuǎn)接盤14對接或脫開，芯軸18與上大錐齒輪30用滑動花鍵連接，套 筒19與大錐齒輪25用滑動花鍵連接，擰緊頭上的撥叉16被大錐齒輪25驅(qū)動， 撥爪17帶動上大錐齒輪30轉(zhuǎn)動。擰緊頭上的轉(zhuǎn)接盤14通過銷12與凸緣連接， 螺母套筒13直接套于主錐螺母上，待擰主錐總成置于定位盤11上，用銷連接。 定位盤11相對轉(zhuǎn)接盤14的另外一面是圓桶10，圓桶10繞和芯軸18在一條直 線的軸8轉(zhuǎn)動，并通過傳力板5與預(yù)緊力傳感器4連接。
如圖2所示的檢測螺桿銷孔位置機構(gòu)，支座56固定，擺動臂57既可上下 擺動亦可左右轉(zhuǎn)動，支架58固定于擺動臂57上。工件固定在定位盤ll上，支 架58上的銷釘插入待擰緊主減速器凸緣的孔。主錐螺桿與凸緣之間為花鍵連接， 當(dāng)擺動臂57使支架58上的銷釘插入凸緣的孔中時，觸頭59前端處于螺桿銷孔 所在平面，觸頭59鉸支在軸55尾端可繞軸55擺動，在軸55帶動下可繞主錐 螺桿軸線旋轉(zhuǎn)并在螺紋表面滑動。當(dāng)觸頭59處于螺桿上銷孔所在位置時，觸頭 59轉(zhuǎn)動帶動滑盤54向下移動，位移傳感器51與滑盤54相連，檢測滑盤54在 軸55上的移動量，角向編碼器53和軸55同軸，軸55上安裝齒形帶輪49，由 電機52通過皮帶帶動旋轉(zhuǎn)。
如圖3所示的控制系統(tǒng)，顯示界面與PLC連接，變頻電機48通過變頻器與PLC 連接。制動器43通過電流驅(qū)動器與PLC連接。預(yù)緊力傳感器4通過放大器后經(jīng)過 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與PLC連接。控制面板與PLC連接。電磁閥、行程開關(guān)與PLC連接， 螺母編碼器46、凸緣編碼器60與PLC連接。位移傳感器51通過放大器后經(jīng)過數(shù)模 轉(zhuǎn)換模塊與PLC連接，角度編碼器53與PLC連接。
本發(fā)明采用兩步法解決螺桿銷孔對準(zhǔn)問題，先進行一次螺桿上的銷孔相對轉(zhuǎn)接盤14所處角向位置的預(yù)測量，再利用螺母編碼器46所確定螺母槽口角向 位置和凸緣編碼器60所確定轉(zhuǎn)接盤14的角向位置判薪il母槽口是否與螺桿上 的銷孔對準(zhǔn)。
位移傳感器51和預(yù)緊力傳感器4的信號經(jīng)放大器處理后按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)輸送 至PLC中通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊完成數(shù)模轉(zhuǎn)換采樣，PLC對螺母編碼器46、凸緣編 碼器60、角度編碼器53進行計數(shù)，換算成銷孔和螺母槽口方位，讀取按鈕指令 和行程開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)控制程序和運算結(jié)果輸出控制信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后控制 電流驅(qū)動器的輸出電流從而改變制動器43制動力矩的大小，通過變頻器控制電 機48啟停和擰緊頭上的撥爪17和撥叉16的轉(zhuǎn)速及電磁閥動作，擰緊力矩、預(yù) 緊力矩和螺桿銷孔方位、螺母槽口方位的狀態(tài)實時顯示于人機界面上并在擰緊 過程結(jié)束后一直保持至下一工件擰緊時更新。
本裝置的使用方法如下
1、 人工將壓裝凸緣后的主錐軸承座在擰緊機的定位盤11上定位，暫時 不套螺母。
2、 人工將對孔輔助裝置提起并轉(zhuǎn)至工件上，讓支架58上的銷釘插入凸 緣的孔中。
主錐螺桿與凸緣之間為花鍵連接，螺桿上呈十字交叉布置的銷孔相對于凸 緣處于隨機位置，當(dāng)轉(zhuǎn)動擺動臂57使支架58上的銷釘插入凸緣孔中時，觸頭 59前端處于銷孔所在平面，觸頭59鉸支在軸55尾端可繞其擺動，在軸55帶動 下可繞螺桿軸線旋轉(zhuǎn)在螺紋表面滑動，當(dāng)觸頭處于螺桿上銷孔所在位置時，觸 頭59轉(zhuǎn)動，滑盤54則向下移動，位移傳感器51用于檢測其移動量，角度編碼 器53檢測軸55所處角向位置，啟動電機52旋轉(zhuǎn)一周，根據(jù)滑盤54的位移隨 軸55的角向位置變化情況即可得到螺桿上銷孔所在位置。3、 人工提起可轉(zhuǎn)動支架58，轉(zhuǎn)至旁邊存放位置。
4、 人工將工件所對應(yīng)擰緊頭轉(zhuǎn)諉盤14放置于凸緣上，通過銷12使轉(zhuǎn)接 盤14與凸緣可靠連接，確保其能一起轉(zhuǎn)動。
5、 人工將螺母套入螺桿上轉(zhuǎn)動2 — 3圈，使螺母與螺母套筒13、轉(zhuǎn)接盤 14與撥爪17大致對正。
6、 按擰緊按鈕，擰緊機開始自動擰緊。氣缸33將套筒19和芯軸18 — 起上下放下，轉(zhuǎn)接盤14與撥爪17、螺母與螺母套筒13同時對接。氣缸33下降 到位，自動開始擰緊對孔過程。
7、 制動器43用工藝要求的最小擰緊力矩的50%約束螺母，變頻器控制 電機52帶動凸緣以300轉(zhuǎn)/分鐘高速旋轉(zhuǎn)，擰緊力矩達到約束力矩時，制動器 43開始滑動，降低擰緊變頻電機48轉(zhuǎn)速至30轉(zhuǎn)/分鐘，逐漸增加制動器43控 制電流，增大制動力矩即擰緊力矩，PLC同時檢測螺母擰緊力矩、軸承預(yù)緊力矩 和對孔狀況，當(dāng)三者同時到達工藝要求范圍時，制動器43松開，電機48以30 轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速帶動突緣繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，PLC測量穩(wěn)定后的平均預(yù)緊力矩值。
8、 用制動器43夾持螺母套筒13，變頻電機48快速轉(zhuǎn)動使撥叉16帶動 凸緣轉(zhuǎn)動從而擰緊螺母，達到夾持力矩時，螺母套筒13將被螺母帶動一起轉(zhuǎn)動， 通過撥爪17帶動芯軸18和上大錐齒輪30轉(zhuǎn)動，螺母與螺桿之間無相對轉(zhuǎn)動。 逐漸增加螺母套筒13的夾持力矩，螺母轉(zhuǎn)動被逐步限制，螺母相對螺桿產(chǎn)生相 對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)繼續(xù)擰緊，同時檢測撥爪17和撥叉16的角度位置，PLC綜合螺桿銷 孔相對轉(zhuǎn)接盤14的角度位置偏移量判斷對孔情況，PLC檢測預(yù)緊力矩值和擰緊 力矩值，當(dāng)三者同時達到工藝要求時，在顯示界面上報告擰緊完畢，電機48自 動停止，氣缸33提升，取下工件。
9、 PLC監(jiān)測擰緊力矩未達到工藝要求的最小值而預(yù)緊力矩已超過工藝要求上限，則停止擰緊，并在顯示界面上報告故障為墊片偏薄。
10、 PLC監(jiān)測若tf緊力矩達到工藝要求的最大值而預(yù)緊力矩未、達到工藝要
求最小值，則停止擰緊，并報顯示界面上告故障為墊片偏厚。
權(quán)利要求
1、主錐螺母自動擰緊對孔裝置，變頻電機(48)通過皮帶輪(47)驅(qū)動小錐齒輪(26)帶動大錐齒輪(25)轉(zhuǎn)動；凸緣編碼器(60)與小錐齒輪(26)同軸轉(zhuǎn)動；大錐齒輪(25)帶動套筒(19)圍繞芯軸(18)轉(zhuǎn)動；制動器(43)浮動安裝，螺母編碼器(46)通過聯(lián)軸器(45)與制動器(43)同軸轉(zhuǎn)動，通過變頻電機(48)驅(qū)動凸緣轉(zhuǎn)動擰緊主錐螺母時，螺母的轉(zhuǎn)動角度通過上小錐齒輪(40)驅(qū)動螺母編碼器(46)轉(zhuǎn)動來測量；氣缸(33)帶動套筒(19)和芯軸(18)一起上下移動，使擰緊頭與轉(zhuǎn)接盤(14)對接或脫開，芯軸(18)與上大錐齒輪(30)用滑動花鍵連接，套筒(19)與大錐齒輪(25)用滑動花鍵連接，擰緊頭上的撥叉(16)被大錐齒輪(25)驅(qū)動，撥爪(17)帶動上大錐齒輪(30)轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)接盤(14)通過銷(12)與凸緣連接，螺母套筒(13)直接套于主錐螺母上，待擰主錐總成置于定位盤(11)上用銷連接；定位盤(11)相對轉(zhuǎn)接盤(14)的另外一面是圓桶(10)，圓桶(10)繞和芯軸(18)在一條直線的軸(8)轉(zhuǎn)動，并通過傳力板(5)與預(yù)緊力傳感器(4)連接；顯示界面與PLC連接，變頻電機(48)通過變頻器與PLC連接；制動器(43)通過電流驅(qū)動器與PLC連接；預(yù)緊力傳感器(4)通過放大器后經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與PLC連接；控制面板與PLC連接；電磁閥、行程開關(guān)與PLC連接，螺母編碼器(46)、凸緣編碼器(60)與PLC連接；其特征在于檢測螺桿銷孔位置機構(gòu)中的支座(56)固定，擺動臂(57)既可上下擺動亦可左右轉(zhuǎn)動，支架(58)固定于擺動臂(57)上；工件固定在定位盤(11)上，支架(58)上的銷釘插入待擰緊主減速器凸緣的孔；主錐螺桿與凸緣之間為花鍵連接，當(dāng)擺動臂(57)使支架(58)上的銷釘插入凸緣孔中時，觸頭(59)前端處于銷孔所在平面，觸頭(59)鉸支在軸(55)尾端可繞軸(55)擺動，在軸(55)帶動下可繞主錐螺桿軸線旋轉(zhuǎn)并在螺紋表面滑動；當(dāng)觸頭(59)處于螺桿上銷孔所在位置時，觸頭(59)轉(zhuǎn)動帶動滑盤(54)向下移動，位移傳感器(51)與滑盤(54)相連，檢測滑盤(54)在軸(55)上的移動量，角向編碼器(53)和軸(55)同軸，軸(55)上安裝齒形帶輪(49)，由電機(52)通過皮帶帶動旋轉(zhuǎn)；位移傳感器(51)通過放大器后經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與PLC連接，角度編碼器(53)與PLC連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的主錐螺母自動擰緊對孔裝置，其特征在于所述的 制動器(43)是磁粉制動器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的主錐螺母自動擰緊對孔裝置，其特征在于所述的 磁粉制動器是空心軸型磁粉制動器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的主錐螺母自動擰緊對孔裝置，其特征在于所述的 磁粉制動器的在擰緊制動力矩是的最小擰緊力矩的50%，變頻器控制電機(52) 以300轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)；擰緊力矩達到約束力矩時，制動器開始滑動，電機(52) 轉(zhuǎn)速至以30轉(zhuǎn)/分鐘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的主錐螺母自動擰緊對孔裝置，其特征在于所述的 預(yù)緊力傳感器(4)是電阻應(yīng)變式傳感器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的主錐螺母自動擰緊對孔裝置，其特征在于所述的 位移傳感器(51)是差動變壓器式傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種主錐螺母自動擰緊對孔裝置，顯示界面與PLC連接，變頻電機(48)通過變頻器與PLC連接；制動器(43)通過電流驅(qū)動器與PLC連接；預(yù)緊力傳感器(4)通過放大器后經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與PLC連接；控制面板與PLC連接；電磁閥、行程開關(guān)與PLC連接，螺母編碼器(46)、凸緣編碼器(60)與PLC連接；位移傳感器(51)通過放大器后經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與PLC連接，角度編碼器(53)與PLC連接。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)無法監(jiān)測螺母槽口與螺桿銷孔對準(zhǔn)的不足，提供了螺母槽口能方便、準(zhǔn)確地自動與螺柱銷孔對孔，擰緊效率高的主錐螺母自動擰緊對孔裝置，可以廣泛應(yīng)用在主錐螺母裝配的領(lǐng)域。
文檔編號B23P19/06GK101434030SQ200810147829
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者丁杰雄, 華晨輝, 孔朝志, 怡 宋, 佳 陳 申請人:電子科技大學(xué)