一种汽车包裹层自动化打钉用排列装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车包裹层装配技术领域，具体为一种汽车包裹层自动化打钉用排列装置。

背景技术

汽车上有很多的塑料或者金属包裹结构需要固定到车身架上，车身架从基础的骨架开始，一层层堆加结构构成车体，骨架连接用于各种包裹层安装的安装架，安装架为包裹层提供固定位置，包裹层上再行布置例如车座皮垫等等部件。

包裹层与安装架的固定连接质量受到诸多因素的影响，其中的紧固件连接稳定性是一个难题：为了将包裹层固定到安装架上，需要在多个位置打上螺钉，传统上每个螺钉单独钉入，通过手握持或者起子头磁吸的方式吸住螺钉，螺钉旋合时，先行旋紧的螺钉影响后续螺钉的旋合质量与装配精度，后旋合的螺钉在旋紧过程中，可以影响先前旋合完毕螺钉的防松性能，所以，工业上旋合螺钉一般使用对角旋合法，而且，一些对于螺钉旋合精度和松紧度有要求的场合，每个螺钉并不是一步旋紧到位的，存在多次的交替旋合过程，装配繁琐，汽车上包裹层和安装架的螺钉，需要一致的旋合质量和松紧程度，如果有不适宜的位置，容易引起包裹层松动，造成车身异响与震动加剧，不利于汽车使用甚至造成安全隐患，同样的，快速便捷的紧固件旋合也是提高装配效率的一个要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车包裹层自动化打钉用排列装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种汽车包裹层自动化打钉用排列装置，包括壳体、拧动组件、分力组件，壳体上设置若干个排列孔，排列孔内分别设置拧动组件，分力组件设置在壳体内，分力组件为每个拧动组件提供扭矩。为了将包裹层固定到安装架上，需要在多个位置打上螺钉，本申请通过壳体上开设多个排列孔用于置入螺钉，每个螺钉被按序排列在孔内，将壳体抵在包裹层表面，然后，拧紧力输入分力组件，分力组件带动每个拧动组件旋转，每个拧动组件带动螺钉旋入包裹层和安装架的螺钉孔内，统一得拧紧一个较大范围上的螺钉，从而让该区域内的螺钉旋合质量一致，不会产生相互影响。

进一步的，排列孔内设置簧片构成的弹簧隘口结构。螺钉被置入排列孔后，需要相应的位置保持结构，否则在插入螺钉孔前就会从排列孔内掉出，而传统的磁吸式螺钉定位方式，不能方便的使用在本结构中，因为本申请通过多个排列孔的方式来统一旋紧螺钉，螺钉数量增多了，但是，每个螺钉在排列孔内安装深度不是统一的，因为，包裹层常常有些曲面位置，而壳体朝向包裹层的一面不能预先获知曲面形状，所以，只能通过调整螺钉置入排列孔内的深浅来适应每个螺钉的安装位置，簧片构成的隘口结构，可以允许螺钉头部在较大的受力下推开簧片，失去外力后，螺钉头部与身部被簧片抵紧从而保持位置不变，等待上方拧动组件对螺钉头进行施力。

进一步的，簧片在每个排列孔内沿孔的深度方向设置三组及以上，每组簧片在垂直于排列孔轴线的平面上圆周均布且至少三个。簧片用作维持螺钉在旋入螺钉孔前的姿态，螺钉被从推入排列孔内，在旋合前，至少有两组簧片与螺钉的身部贴合，像滑动轴承一样为螺钉提供径向支撑，簧片可以受迫变形，排列孔变大从而能够让螺钉头部通过，每一层簧片上，至少三个簧片圆周均布得支撑起螺钉，径向支撑均匀稳定，簧片的初始变形容易发生，从而在螺钉孔轻微偏斜时，螺钉的杆端部可以轻微晃动来适应性插入螺钉孔内。

进一步的，拧动组件包括六角头、第一连杆、第二连杆、弹簧、万向传动和接力轴，第一连杆和第二连杆套接传动并在套接位置内部设置弹簧，第一连杆远离第二连杆的一端设置六角头，第二连杆远离第一连杆的一端与接力轴通过万向传动连接，接力轴从分力组件上获取旋转动力，六角头插入待旋紧的螺钉头部六角孔内。六角头是直接与螺钉头部施力的部件，接力轴从分力组件上取得旋转扭矩，接力轴带动第二连杆转动，第二连杆又带动第一连杆转动，第一连杆与六角头固连，螺钉受到扭矩而旋入螺钉孔内，有时螺钉是以稍微偏斜的姿态往下方螺纹孔旋入的，所以，第一连杆、第二连杆、接力轴中有一两个需要适应性的产生一定的偏斜，六角头倒圆角，稍偏斜的扭矩仍然能够传递，万向传动进行变向传递力矩，弹簧弹开第一连杆和第二连杆，使得六角头时刻与螺钉头部抵紧，当然，弹簧的弹力不能超过簧片的隘口阻碍力，不然螺钉在初始置入排列孔内时会被弹出。

进一步的，弹簧为定力弹簧。定力弹簧即其弹力不随变形行程而改变，在拧动组件内使用定力弹簧，可以让六角头与螺钉具有恒定的接触力，不随安装位置的曲面而产生变化，常见的恒力弹簧有发条弹簧，类似于卷尺的结构，在本申请中使用时，需要将发条弹簧的一头与第一连杆端部固定，然后蜗卷部分置入第二连杆的一个容置结构内。

进一步的，分力组件包括输入轴、分力单元和若干输出轴，输出轴分别与接力轴传动连接，分力单元将输入轴输入的力矩按每根输出轴上的阻力矩进行分配：输出轴上阻力矩越大则获得的力矩比例越小。外界的螺钉旋合功率加载到首根输入轴上，输入轴上的输入力矩通过多个分力单元分配到多跟输出轴上，输出轴上阻力矩越大则分配到的力矩越小，是出于螺钉旋合力一致方面的考虑，不同位置的螺钉根据旋合量而有不同的阻力上升曲线，如果统一地均分初始旋合力，则有的位置的螺钉旋合地紧，有的稍松，这是不期望发生的，所以，分力单元将更多的力矩转移到螺钉旋合阻力较小的位置，旋合阻力较小的位置经历一定的旋合后，其阻力矩会上升，直至与周围的螺钉具有近似相等的旋合阻力，也就是说，旋合的松紧程度相同，配合时间上较为统一的旋合周期，所以，这一范围内的螺钉旋合质量得以保证，不产生相互的旋合干扰，利于紧固结构的长久使用。

进一步的，分力单元包括零轴、配力转子、第一输出组件和第二输出组件，零轴、配力转子、第一输出组件三者的具有重合的旋转轴线，第二输出组件的旋转轴线与第一输出组件的旋转轴线平行；

零轴端部设置零轴齿轮；

配力转子包括交界齿轮、连接架和分力齿轮，交界齿轮和分力齿轮分别设置在连接架的轴向两端，交界齿轮与连接架旋转连接，交界齿轮的旋转轴线垂直于零轴且与零轴轴线相交；

第一输出组件包括第一输出轴和第一输出齿轮，第一输出轴与零轴共轴设置，第一输出齿轮设置在第一输出轴的一端，

连接架旋转安装在第一输出轴或零轴上，交界齿轮、零轴齿轮、第一输出齿轮均为锥齿轮，交界齿轮分别与零轴齿轮、第一输出齿轮啮合连接，分力齿轮的旋转轴线为零轴轴线，

第二输出组件包括第二输出轴和第二输出齿轮，第二输出轴设置在第一输出轴的一旁并与第一输出轴平行，第二输出轴的端部设置第二输出齿轮，第二输出齿轮与分力齿轮啮合连接。

零轴输入力矩之后，有两根输出的轴，分别是第一输出轴和第二输出轴，

当第一输出轴上阻力矩较大时：第二输出齿轮旋转阻力很大，所以，零轴齿轮的旋转运动较多地用于驱动交界齿轮进行自转与公转，交界齿轮的公转即是分力齿轮的公转，分力齿轮公转时驱动第二输出组件进行转动，多数的旋转运动从第二输出轴输出；

当第二输出轴上阻力较大时：分力齿轮和连接架的公转阻力很大，所以，零轴齿轮的旋转多数经由交界齿轮传递给第二输出齿轮，从而带动第二输出轴进行输出，此时，交界齿轮只进行自转，不进行公转；

以上即是单个分力单元的力矩分配原理，通过组合使用分力单元，前级的第一第二输出轴分别作为后续的分力单元的零轴，可以将单一的旋转运动分配到多个位置进行旋转输出，分配比例根据每一处的螺钉阻力矩而定，达到统一地拧紧过程，组合使用分力单元后，首级的零轴就是分力组件整体的输入轴，而末级的多个分力单元的第一、第二输出轴就是分力组件的多根输出轴。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过壳体上开设多个排列孔来为多个螺钉提供安装位置，然后壳体贴敷到待固定的包裹层和安装架位置，螺钉整齐有序排列需要固定的位置处等待旋紧力输入；在排列装置内，有分力组件来让即将施加的螺钉旋合力在螺钉上进行不同比例的加载，螺钉受到较大的阻力矩的位置传递较少比例的力矩，而螺钉受到较小阻力的位置传递更多的力矩，较小阻力矩的位置经过一定的旋合过程后，其阻力矩上升，然后均匀分配旋合力矩，按需分配的力矩使得所有的螺钉以近似相等的松紧程度固定，旋合过程近似一致，从而这一区域上的包裹层与安装架的固定连接可靠。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明在使用位置的结构示意图；

图2是本发明排列孔内螺钉的位置保持原理示意图；

图3是图2中的视图A-A；

图4是本发明拧动组件的结构简化示意图；

图5为本发明分力组件的结构示意图；

图6为本发明分力单元的结构示意图；

图中：1-壳体、11-排列孔、2-拧动组件、21-六角头、22-第一连杆、23-第二连杆、24-弹簧、25-万向传动、26-接力轴、3-定位簧片、4-分力组件、41-输入轴、42-分力单元、420-零轴、4201-零轴齿轮、421-配力转子、4211-交界齿轮、4212-连接架、4213-分力齿轮、422-第一输出组件、4221-第一输出轴、4222-第一输出齿轮、423-第二输出组件、4231-第二输出轴、4232-第二输出齿轮、43-输出轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供技术方案：

一种汽车包裹层自动化打钉用排列装置，包括壳体1、拧动组件2、分力组件4，壳体1上设置若干个排列孔11，排列孔11内分别设置拧动组件2，分力组件4设置在壳体1内，分力组件4为每个拧动组件2提供扭矩。如图1所示，为了将包裹层固定到安装架上，需要在多个位置打上螺钉，本申请通过壳体1上开设多个排列孔11用于置入螺钉，每个螺钉被按序排列在孔内，将壳体1抵在包裹层表面，然后，拧紧力输入分力组件4，分力组件4带动每个拧动组件2旋转，每个拧动组件2带动螺钉旋入包裹层和安装架的螺钉孔内，统一得拧紧一个较大范围上的螺钉，从而让该区域内的螺钉旋合质量一致，不会产生相互影响。

排列孔11内设置簧片3构成的弹簧隘口结构。如图1、2所示，螺钉被置入排列孔11后，需要相应的位置保持结构，否则在插入螺钉孔前就会从排列孔11内掉出，而传统的磁吸式螺钉定位方式，不能方便的使用在本结构中，因为本申请通过多个排列孔11的方式来统一旋紧螺钉，螺钉数量增多了，但是，每个螺钉在排列孔11内安装深度不是统一的，因为，包裹层常常有些曲面位置，而壳体1朝向包裹层的一面不能预先获知曲面形状，所以，只能通过调整螺钉置入排列孔11内的深浅来适应每个螺钉的安装位置，如图2所示，簧片3构成的隘口结构，可以允许螺钉头部在较大的受力下推开簧片，失去外力后，螺钉头部与身部被簧片3抵紧从而保持位置不变，等待上方拧动组件2对螺钉头进行施力。

簧片3在每个排列孔11内沿孔的深度方向设置三组及以上，每组簧片3在垂直于排列孔11轴线的平面上圆周均布且至少三个。如图2、3所示，簧片3用作维持螺钉在旋入螺钉孔前的姿态，螺钉被从推入排列孔11内，在旋合前，至少有两组簧片3与螺钉的身部贴合，像滑动轴承一样为螺钉提供径向支撑，簧片3可以受迫变形，排列孔11变大从而能够让螺钉头部通过，每一层簧片3上，至少三个簧片3圆周均布得支撑起螺钉，径向支撑均匀稳定，簧片3的初始变形容易发生，从而在螺钉孔轻微偏斜时，螺钉的杆端部可以轻微晃动来适应性插入螺钉孔内。

拧动组件2包括六角头21、第一连杆22、第二连杆23、弹簧24、万向传动25和接力轴26，第一连杆22和第二连杆23套接传动并在套接位置内部设置弹簧24，第一连杆22远离第二连杆23的一端设置六角头21，第二连杆23远离第一连杆22的一端与接力轴26通过万向传动25连接，接力轴26从分力组件4上获取旋转动力，六角头21插入待旋紧的螺钉头部六角孔内。如图2、4所示，六角头21是直接与螺钉头部施力的部件，接力轴26从分力组件4上取得旋转扭矩，接力轴26带动第二连杆23转动，第二连杆23又带动第一连杆22转动，第一连杆22与六角头21固连，螺钉受到扭矩而旋入螺钉孔内，有时螺钉是以稍微偏斜的姿态往下方螺纹孔旋入的，所以，第一连杆22、第二连杆23、接力轴26中有一两个需要适应性的产生一定的偏斜，六角头21倒圆角，稍偏斜的扭矩仍然能够传递，万向传动25进行变向传递力矩，弹簧24弹开第一连杆22和第二连杆23，使得六角头21时刻与螺钉头部抵紧，当然，弹簧24的弹力不能超过簧片3的隘口阻碍力，不然螺钉在初始置入排列孔11内时会被弹出。

弹簧24为定力弹簧。定力弹簧即其弹力不随变形行程而改变，在拧动组件2内使用定力弹簧，可以让六角头21与螺钉具有恒定的接触力，不随安装位置的曲面而产生变化，常见的恒力弹簧有发条弹簧，类似于卷尺的结构，在本申请中使用时，需要将发条弹簧的一头与第一连杆22端部固定，然后蜗卷部分置入第二连杆23的一个容置结构内。

分力组件4包括输入轴41、分力单元42和若干输出轴43，输出轴43分别与接力轴26传动连接，分力单元42将输入轴41输入的力矩按每根输出轴43上的阻力矩进行分配：输出轴43上阻力矩越大则获得的力矩比例越小。如图5所示，外界的螺钉旋合功率加载到首根输入轴41上，输入轴41上的输入力矩通过多个分力单元42分配到多跟输出轴43上，输出轴43上阻力矩越大则分配到的力矩越小，是出于螺钉旋合力一致方面的考虑，不同位置的螺钉根据旋合量而有不同的阻力上升曲线，如果统一地均分初始旋合力，则有的位置的螺钉旋合地紧，有的稍松，这是不期望发生的，所以，分力单元42将更多的力矩转移到螺钉旋合阻力较小的位置，旋合阻力较小的位置经历一定的旋合后，其阻力矩会上升，直至与周围的螺钉具有近似相等的旋合阻力，也就是说，旋合的松紧程度相同，配合时间上较为统一的旋合周期，所以，这一范围内的螺钉旋合质量得以保证，不产生相互的旋合干扰，利于紧固结构的长久使用。

分力单元42包括零轴420、配力转子421、第一输出组件422和第二输出组件423，零轴420、配力转子421、第一输出组件422三者的具有重合的旋转轴线，第二输出组件423的旋转轴线与第一输出组件422的旋转轴线平行；

零轴420端部设置零轴齿轮4201；

配力转子421包括交界齿轮4211、连接架4212和分力齿轮4213，交界齿轮4211和分力齿轮4213分别设置在连接架4212的轴向两端，交界齿轮4211与连接架4212旋转连接，交界齿轮4211的旋转轴线垂直于零轴420且与零轴420轴线相交；

第一输出组件422包括第一输出轴4221和第一输出齿轮4222，第一输出轴4221与零轴420共轴设置，第一输出齿轮4222设置在第一输出轴4221的一端，

连接架4212旋转安装在第一输出轴4221或零轴420上，交界齿轮4211、零轴齿轮4201、第一输出齿轮4222均为锥齿轮，交界齿轮4211分别与零轴齿轮4201、第一输出齿轮4222啮合连接，分力齿轮4213的旋转轴线为零轴420轴线，

第二输出组件423包括第二输出轴4231和第二输出齿轮4232，第二输出轴4231设置在第一输出轴4221的一旁并与第一输出轴4221平行，第二输出轴4231的端部设置第二输出齿轮4232，第二输出齿轮4232与分力齿轮4213啮合连接。

如图6所示，零轴420输入力矩之后，有两根输出的轴，分别是第一输出轴4221和第二输出轴4231，

当第一输出轴4221上阻力矩较大时：第二输出齿轮4222旋转阻力很大，所以，零轴齿轮4201的旋转运动较多地用于驱动交界齿轮4211进行自转与公转，交界齿轮4211的公转即是分力齿轮4213的公转，分力齿轮4213公转时驱动第二输出组件423进行转动，多数的旋转运动从第二输出轴4231输出；

当第二输出轴4231上阻力较大时：分力齿轮4213和连接架4212的公转阻力很大，所以，零轴齿轮4201的旋转多数经由交界齿轮4211传递给第二输出齿轮4222，从而带动第二输出轴4221进行输出，此时，交界齿轮4211只进行自转，不进行公转；

以上即是单个分力单元42的力矩分配原理，如图5所示，通过组合使用分力单元42，前级的第一第二输出轴分别作为后续的分力单元42的零轴，可以将单一的旋转运动分配到多个位置进行旋转输出，分配比例根据每一处的螺钉阻力矩而定，达到统一地拧紧过程，组合使用分力单元42后，首级的零轴就是分力组件4整体的输入轴41，而末级的多个分力单元42的第一、第二输出轴就是分力组件4的多根输出轴43。

一种汽车包裹层自动化打钉用排列装置的排列方法，

排列方法包括如下步骤：

往排列孔内手动置入螺钉；

调整每个螺钉在排列孔内的深度；

将壳体贴敷到待固定的包裹层位置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。