[發(fā)明專利]微小型螺紋副自動裝配中的預(yù)緊力控制裝置

在審

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• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN105643257A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張習(xí)文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)第六一八研究所
• 主分類號: B23P19/06
• 分類號: B23P19/06
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微小型零件精密裝配領(lǐng)域，具體涉及微小型螺紋副自動裝配中的預(yù)緊力控制 方法和裝置。

背景技術(shù)

螺紋連接是微小型精密機電產(chǎn)品裝配中重要的連接方式。為增強連接的可靠性、緊密性 和防松能力，多數(shù)螺紋連接在裝配時都需要預(yù)緊。預(yù)緊力對螺紋的總載荷、連接的臨界載荷、 抵抗橫向載荷的能力和接合面密封能力等都有影響，據(jù)報道高達90％的螺紋副失效是由于初 始預(yù)緊不正確引起的。有限元分析及實驗研究表明,預(yù)緊力的大小對微小螺紋副的可靠性和 疲勞壽命與影響很大,對預(yù)緊力進行精確控制,可以提高螺紋副的可靠性并最大限度延長微 小螺紋副的疲勞壽命。

目前應(yīng)用于螺紋副連接的預(yù)緊力控制方法有扭矩控制法、扭矩/轉(zhuǎn)角控制法【FukuokaT， TakakiT，2004ASME/JSMEPressureVesselsandPipingConference，2004，11-18】、 螺栓伸長量控制方法，通過檢測應(yīng)變來測量預(yù)緊力的方法如超聲波測量法【JesseRM， ProceedingsoftheASME2010PowerConference，2010，1-9】、形狀記憶合金測量法 【GhorashiM,InmanDJ，JournalofIntelligentMaterialSystemsandStructures， 2004(8)，589-600】、非接觸式光學(xué)方法【NassarSA,MengAD，JournalofPressureVessel Technology-TransactionsoftheASME，2007(1)，89-95】及電子散斑干涉測量【YangLX, EttemeyerA，OpticalEngineering，2003(5),1257-1266】等方法。扭矩控制法操作簡 單，是目前應(yīng)用最廣泛的預(yù)緊力控制方法，但由于摩擦、幾何誤差等因素的影響，扭矩法的 控制誤差可達±30％以上。扭矩/轉(zhuǎn)角控制法可將預(yù)緊力控制精度提高到±15％，但只有當(dāng)螺 栓超過屈服點時才能獲得較好的精度。超聲波測量法需要在螺栓上安裝超聲發(fā)生與拾取裝 置，形狀記憶合金測量法則需要在螺紋副中安裝經(jīng)過特殊處理的形狀記憶合金墊片，由于空 間和尺寸限制，這兩種方法均無法應(yīng)用于微小型螺紋副的裝配。非接觸式光學(xué)方法與電子散 斑干涉測量方法需要復(fù)雜的光學(xué)測量裝置，因此也不適于微小螺紋副裝配。綜上所述，基于 形變或應(yīng)變測量的預(yù)緊力控制方法在小型螺紋副精密裝配中均難以實現(xiàn)。而現(xiàn)有的螺紋副預(yù) 緊力控制方法和裝置，也存在控制精度低或者無法應(yīng)用于小型螺紋副的裝配的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種小型螺紋副裝配預(yù)緊力控制的裝置，能夠用于小型螺紋副的 自動裝配，實現(xiàn)對預(yù)緊力的精確控制。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：微小型螺紋副自動裝配中的預(yù)緊力控制裝置，其特征在于：螺 母夾持裝置[1]，傳動軸[2]，第一聯(lián)軸器[3]，扭矩傳感器[4]，第二聯(lián)軸器[5]，直流電機 [6]，支架[7]，精密直線導(dǎo)軌[8]，直線滾珠軸承[9]和計算機[10]，螺母夾持裝置[1]通過 傳動軸[2]與第一聯(lián)軸器[3]一端連接，第一聯(lián)軸器[3]另一端與扭矩傳感器[4]一端連接，扭 矩傳感器[4]另一端與第二聯(lián)軸器[5]一端連接，第二聯(lián)軸器[5]另一端與直流電機[6]連接， 直流電機[6]及扭矩傳感器[4]固定在支架[7]上，支架[7]安裝在精密直線導(dǎo)軌[8]上，支架 [7]上安裝有直線軸承[9]，直線軸承[9]與傳動軸[2]配合以保證扭矩可靠傳遞同時使螺母夾 持裝置在軸向具有一定柔性，

直流電機[6]與精密直線導(dǎo)軌[8]分別用于螺紋副裝配過程中的周向與軸向進給，兩者同 步進給，精密直線導(dǎo)軌[8]進給一個螺距的同時，直流電機[6]進給一周，帶動螺母夾持裝置 [1]進行螺母裝配進給；

扭矩傳感器[4]輸出信號進入計算機[10]，計算機[10]對螺母夾持裝置[1]、直流電機[6] 及精密直線導(dǎo)軌[8]進行控制，完成微小螺紋副裝配。

進一步的，計算機[10]通過運動控制卡[11]控制直流電機[6]和精密直線導(dǎo)軌[8]運精確 同步運動，同步運動過程中螺母夾持裝置[1]對螺母施加扭矩，扭矩傳感器[4]實時測量螺母 進給過程中的扭矩，數(shù)據(jù)采集卡[12]將扭矩傳感器[4]輸出信號采集進入計算機[10]。