一种回转支承与转台连接螺栓的自动拧紧设备

技术领域

本发明属于螺栓拧紧领域，具体为工程起重机械中的回转支承与转台连接螺栓的自动紧固领域。

背景技术

工程起重机械中实现回转支承与转台连接螺栓的自动紧固一直是困扰这个行业的难点。主要原因是拧紧该位置的拧紧力矩对装配来说要求的非常严格、拧紧力矩非常大、拧紧螺栓的数量又非常多(最多达近百个)，并且回转支承与转台结合后整体体积又比较大、重量比较重，整个工件的定位及支承的空间又比较小，再加上拧紧的工艺要求也比较复杂，这些都是构成了该位置实现自动化拧紧的障碍。

传统的装配方法是地摊式的，为了工人装配方便省力先将转台放到地上，转台的定位结合面向上，再将回转支承吊放到结合面上定好位置、对好孔位(装配方式与附图相反)。人爬上转台手工带上所有螺栓，再手持风动扳手自上而下逐一对每个螺母进行拧紧，拧紧完后再用力矩扳手逐一对每个螺栓进行力矩校验；风动扳手紧固力矩精度低、噪音大，工人劳动强度高、效率低，无法保证每个螺母上力矩的准确与均衡；人工作时需爬上转台、回转支承，工作位置比较高也存在安全隐患，另外合件拧紧完后需翻转然后吊装到流水线进行装配，费时费力存在安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种回转支承与转台连接螺栓的自动拧紧设备，以解决现有技术费时费力且存在安全隐患的问题。

本发明的技术方案为：本产品由以下大的部件构成：回转支承定位装置(4套)、转台后端中心支撑(1套)、.底座(1套)、单轴预紧装置(2套)、双轴拧紧装置、6.回转台(1套)、转台前端支撑(1套)；

本产品解决了回转支承与转台连接螺栓自动拧紧的问题；解决传统拧方式多个螺栓不能同时拧紧的问题；解决传统拧紧方式精度不高、力矩不均衡问题；解决了传统拧紧方式劳动强度大、噪音大的问题；解决了合件拧紧完后不需翻转直接上装配线的问题；

底座是设备的基础平台。转台后端中心支撑、单轴预紧装置、双轴拧紧装置直接或间接与底座连接；转台后端中心支承直接安装在底座上；单轴预紧装置、双轴拧紧装置通过回转台与底座连接；各部分的尺寸精度调整也是以底座为基准的。

该设备的工作过程及原理：按下型号选择按钮，转台前端支承、转台后端中心支撑及回转支承定位装置按预先设定的不同产品的参数在电机减速机、直线导轨、滚珠丝杠等传动副的带动下自动进行位置调整；人工上料先将回转支承缓慢平稳的落到回转支承定位装置上，落好后伺服推进机构推动回转支承，使其中心与设备中心重合，然后伺服推进机构后撤一定距离；

4套回转支承定位装置对回转支承起到定位、支撑的作用，将回转支承放到4套回转支承定位装置的调整支撑钢球上，调整支撑钢球为万向球，可以任意滚动。尽管回转支承很重，但需要调整螺孔位置时可以人工不费力的拨动调整；又因为回转支承定位装置有双层伺服推进机构及直线导轨副，所以可以定位支承各种型号的、大小不等的回转支承，满足多品种工件拧紧的需要。

工作时双层伺服推进机构先根据回转支承产品的型号自动调整到位，再将回转支承吊放到其上。人工吊放转台，将转台后端的定位销孔与转台后端中心支撑的定位销对正并慢慢放下，转台前端也与转台前端支撑上方的支撑杆组件对正，此时转台还没落到回转支承上保证有几毫米的间隙，与此同时人工调整转动回转支承使其上的光孔与转台上的螺纹孔对正，再将转台完全落在回转支承及转台前端支撑的支撑杆组件上。

转台后端中心支撑和转台前端支撑共同作用，一起来定位、支撑转台；同时配合回转支承定位装置完成回转支承与转台的精确对位、连接。转台后端中心支撑和转台前端支撑可以根据产品的大小、尺寸不同来自动调整定位、支撑的位置，以适应多品种工件的需要。

人工把所有螺栓拧到转台上，完成后按下拧紧启动按钮，回转台在电机减速机的驱动下自动转动到一定位置，2组单轴预紧装置在气缸的带动下自动上升，拧紧轴头对准螺栓自动将螺栓拧入，预拧紧完成后自动下降，回转台自动回转到下一螺栓位置，单轴预紧装置再自动上升拧紧，重复先前的工作过程，直至将全部螺栓拧入，预拧工作完毕。预拧紧工作完成后，2组双轴拧紧装置在回转台、电机减速机的带动下自动运行到拧紧位置，在气缸的带动下自动升起并自动开始拧紧工作，一组螺栓拧紧完成后自动下降，回转台自动回转到下一拧紧位置，双轴拧紧装置再自动升起开始拧紧工作，如此循环直到所有螺栓均被拧紧合格完成，然后拧紧轴退出，拧紧工作完成，移走工件，进行下一工件的拧紧工作。

单轴预紧装置、双轴拧紧装置用来完成最重要的预紧和拧紧工作。整个设备所要完成的工作是通过螺栓将回转支承与转台连接起来，完成装配。单轴预紧装置通过高速拧紧轴将螺栓快速的拧完，使所有螺纹达到一个较小的扭矩值；然后用大扭矩的双轴拧紧装置完成最终扭矩的拧紧，这样的组合拧紧方式可以大大节省整个的拧紧时间(单轴预紧装置转速高但扭矩小，双轴拧紧装置转速慢但扭矩大)。单轴预紧装置和双轴拧紧装置的位置也是通过程序控制可以自动调整的，以适应多品种的需要。

本发明本产品自动化程度高，操作简便，效率高，1台设备可实现多品种回转支承与转台连接螺栓的拧紧。使用本产品，能彻底解决螺栓紧固中力矩的不准确性，大大提高了连接件的装配质量；降低了工人的劳动强度，克服了风动扳手对操作者手部及肘部经常造成的损害；噪音低，利于环保，避免了风动扳手对操作者耳部带来的职业病；该设备调整快捷、定位精确，满足了生产节拍；该设备能实现对角4个螺栓的同时拧紧。解决了合件拧紧完后不需翻转直接上装配线的问题；

附图说明

图1是设备工作示意图

图2是回转支承与转台连接螺栓的自动拧紧设备主视图；

图3是回转支承与转台连接螺栓的自动拧紧设备俯视图；

图4是回转支承定位装置主视图；

图5是回转支承定位装置侧视图；

图6是转台后端中心支撑主视图；

图7是转台后端中心支撑侧视图；

图8是小五件主视图；

图9是小五件侧视图；

图10是小五件俯视图；

图11是转台前端支撑主视图；

图12是转台前端支撑侧视图。

图中：A-转台，B-回转支承，C-回转支承与转台连接螺栓的自动拧紧设备，1-回转支承定位装置，2-转台后端中心支撑，3-底座，4-单轴预紧装置，5-双轴拧紧装置，6-回转台，7-转台前端支撑，8-调整支撑钢球，9-定位装置，10-上伺服推进机构，11-上支架，12-第二直线导轨副，13-下伺服推进机构，14-下支架，15-定位销，16-第三直线导轨副，17-变位气缸，18-平台，19-举升导向装置，20-电机伺服举升机构，21-小支架，22-预紧轴，23-第一支架，24-第一升降气缸，25-第一升降直线导轨副，26-第二支架，27-第一横向移动导轨副，28-第一伺服推进装置，29-第一支座，30-电机减速机，31-拧紧轴，32-第三支架，33-第二升降气缸，34-第二升降直线导轨副，35-第四支架，36-第二横向移动导轨副，37-第二伺服推进装置，38-第二支座，40-回转支承齿轮轴承，42-第三支座，43-支承杆组件，44-电机减速机升降装置，45-导向装置，46-第五支架，47-第四直线导轨副，48-第三伺服推进装置

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图2和图3分别是回转支承与转台连接螺栓的自动拧紧设备的主视图和俯视图，该设备整体为机床式结构型式，由4组回转支承定位装置1、1组转台后端中心支撑2、1组底座3、2组单轴预紧装置4、2组双轴拧紧装置5、1组回转台6和1组转台前端支撑7组成。

图1则是该设备对回转支承和转台的连接螺栓拧紧时的工作示意图。

图4和图5分别是回转支承定位装置主视图和侧视图；

4组回转支承定位装置1呈90°间隔坐落于地面上，形成一个圆形轮廓；每组回转支承定位装置1由调整支撑钢球8、定位装置9、上伺服推进机构10、上支架11、第二直线导轨副12、下伺服推进机构13和下支架14组成。调整支撑钢球8和上伺服推进机构10固定在上支架11的上部，定位装置9通过第一直线导轨副固定于上支架11上，并在上伺服推进机构10的作用下直线移动；上支架11通过第二直线导轨副12固定于下支架14上，并在下伺服推进机构13的作用下直线移动。实际工作时，按对应工件的参数尺寸下伺服机构推进13推动下支架11、上伺服推进机构10推动定位装置9一同完成对应工件的粗定位。回转支承吊放于4组回转支承定位装置1的4个调整支撑钢球8上。

图6和图7分别是转台后端中心支撑主视图和侧视图；

底座3位于由4组回转支承定位装置1组成的外圆周之内，转台后端中心支撑2的通过小支架21整体螺栓连接固定在底座3上，转台后端中心支撑2用于支撑转台后端；转台后端中心支撑2由定位销15、第三直线导轨副16、变位气缸17、平台18、举升导向装置19、电机伺服举升机构20、小支架21组成。小支架21是转台后端中心支撑2的基础部件，电机伺服举升机构20固定在小支架21上，可根据需要对位于其上部的平台18进行升降，一端固定在平台18上的举升导向装置19，在平台18升降时起导向作用。定位销15、第三直线导轨副16和变位气缸17统称为定位装置，其整体位于平台18之上。定位销15位于第三直线导轨副16之上，在变位气缸17的作用下直线移动。定位销15根据转台品种的不同、定位销孔位置的不同，自动调整距离，以实现不同品种转台的定位。

图8、图9和图10分别是小五件主视图、侧视图和俯视图；

2组单轴预紧装置4和2组双轴拧紧装置5通过螺栓连接固定在回转台6上，统称为小五件，单轴预紧装置4和双轴拧紧装置5间隔90°布置，形成圆周轮廓，其中2组单轴预紧装置4相对，2组双轴拧紧装置5相对。回转台6与底座3通过回转支承齿轮轴承40连接，回转台6在电机减速机30驱动下可以在底座3上回转。

每组单轴预紧装置4由预紧轴22、第一支架23、第一升降气缸24、第一升降直线导轨副25、第二支架26、第一横向移动导轨副27、第一伺服推进装置28和第一支座29组成。预紧轴22固定在第一支架23上，第一支架23与第二支架26通过第一升降直线导轨副25连接；第一升降气缸24尾部固定在第二支架26上，第一升降气缸24的缸杆头部与第一支架23连接，第一升降气缸24可带动第一支架23上下升降，预紧轴22上设置有预紧设备，可以对螺栓进行预紧。第一支座29与回转台6相连，第一横向移动导轨副27位于第一支座29上，可在第一伺服推进装置28的驱动下径向移动，第二支架26位于第一横向移动导轨副27上。通过第一横向移动导轨副27的径向移动，最终实现不同分度圆回转支承上螺栓的预紧工作。

每组双轴拧紧装置5由拧紧轴31、第三支架32、第二升降气缸33、第二升降直线导轨副34、第四支架35、第二横向移动导轨副36、第二伺服推进装置37、第二支座38组成。拧紧轴31固定在第三支架32上，第三支架32与第四支架35通过第二升降直线导轨副34连接；第二升降气缸33尾部固定在第四支架35上，第二升降气缸33的缸杆头部与第三支架32连接，第二升降气缸33可带动第三支架32上下升降，通过拧紧轴上的设备实现拧紧工作；第二支座38与回转台6相连，第二横向移动导轨副36位于第二支座38上，可在第二伺服推进装置37的驱动下径向移动，第四支架35位于第二横向移动导轨副36上。通过第二横向移动导轨副36的径向移动，最终实现不同分度圆回转支承上螺栓的拧紧工作。

图11和图12是转台前端支撑主视图和侧视图。

转台前端支承7用于支承转台前端，其坐落于地面上。其由第三支座42、支撑杆组件43、电机减速机升降装置44、导向装置45、第五支架46、第四直线导轨副47和第三伺服推进装置48组成。第三支座42是转台前端支撑7的基础部件，第四直线导轨副47位于第三支座42之上，第五支架46位于第四直线导轨副47之上，在伺服推进装置48的推动下直线移动，以适应不同长度转台的支撑。电机减速机升降装置44固定于第五支架46之上，通过导向装置45的导向作用对支撑杆组件43进行升降。其升降的根据是转台前端的高矮，以适应对不同高度转台前端部分的支撑。电机减速机升降装置44和第三伺服推进装置48的工作均通过工件选型按钮选型后自动调整到位。

整个设备的工作过程如下：按照对应型号的工件按下参数选型按钮、启动设备，回转支承定位装置1、转台后端中心支撑2、单轴预紧装置4、双轴拧紧装置5、回转台6、转台前端支撑7各部件按预先设定的参数程序自动调整到位；人工吊装回转支承到回转支承定位装置1上，完成后再吊装转台，将转台后端的定位销孔对准转台后端中心支撑2的定位销15，对准后慢慢落下转台并确保转台的前端也落在转台前端支撑7的支撑杆组件43上，这样就确保了转台的精准定位，但此时先不要将转台后端面落到先前就位的回转支承上，使其有几毫米的间隙，人工转动回转支承(回转支承整体放在回转支承定位装置1的调整支撑钢球8上，人手即可轻松转动)使其上的光孔对准转台上的螺纹孔，所有光孔都对准螺纹孔后再将转台放到回转支承上，人工将所有螺栓手工带上2-3圈，都带上后按下拧紧按钮，单轴预紧装置4自动上升对准螺栓开始高速预拧紧，一个螺栓预紧完成后单轴预紧装置4下降，电机减速机30带动回转台6转动从而带动单轴预紧装置4到下个要预紧的螺栓后再升起拧紧，直到回转支承一周的所有螺栓预紧完成后才停止；预紧完后双轴拧紧装置5又自动升起对准螺栓开始最终拧紧工作，直到达到最终扭矩值后停止、下降，自动转动到下一个拧紧点后重复先前的拧紧工作，直到所有螺栓拧紧完成。这时人工将整个工件吊走，整个工作过程结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。