混合床离子交换器的自动装钉装置的制作方法

1.本发明涉及自动装钉装置技术领域，尤其涉及一种混合床离子交换器的自动装钉装置。


背景技术：

2.目前，混合床离子交换器采用人工装钉方式组装，由于混合床离子交换器两端面的螺钉数量多，设备体积大，需要辅助多种设备，导致装钉作业费时费力；并且人工装钉螺钉的紧固力度需要经验丰富的技术人员才能保证离子交换器密封性达标的同时不会过度拧紧，上述多种人工装钉的缺陷严重影响了设备的组装效率。虽然自动化领域的发展愈加成熟，但全自动化装钉设备较为缺少，尤其是用于混合床离子交换器的自动装钉设备更为稀缺。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混合床离子交换器的自动装钉装置，节省人力，降低生产人工成本，节约时间。
4.为实现此技术目的，本发明采用如下方案：混合床离子交换器的自动装钉装置，包括底座机构、夹紧机构、定位机构、旋转机构和拧钉机构；底座机构固定在基础面上，底座机构中设置有滑动配合的滑板，滑板上固定混合床离子交换器；底座机构的端面固定有夹紧机构，夹紧机构用于夹紧混合床离子交换器的端盖；底座机构上表面固定有定位机构，定位机构插装在混合床离子交换器和端盖上进行端盖定位；旋转机构固定在混合床离子交换器端盖侧的基础面上，旋转机构用于选定安装位置和旋转拧钉；拧钉机构固定在旋转机构上，拧钉机构通过弹簧推进螺钉并进行螺钉卡位固定。
5.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本装置通过底座机构实现水平方向移动，夹紧机构实现夹紧端盖功能，定位机构实现定位功能，旋转机构实现旋转以选定安装位置和旋转拧钉的功能，拧钉机构通过弹簧实现推进螺钉和单个螺钉卡位的功能；节省人力，降低生产人工成本，节约时间，操作简单，安全可靠。
6.本发明的优选方案为：
7.底座机构包括底板、液压缸、定位柱和滑板，底座固定在基础面上，底板上表面设置有供滑板移动的滑槽，液压缸缸体固定在底板上表面一端，液压缸的活塞杆端与滑板一端面固定连接，滑板滑动装在底板上，滑板上表面对角位置分别固定一定位柱；通过底座机构实现混合床离子交换器的水平方向移动。
8.夹紧机构包括左侧夹紧弧、右侧夹紧座、夹紧液压缸和右侧夹紧弧，左侧夹紧弧和右侧夹紧座分别固定在滑板端部的两侧面，右侧夹紧座上部与夹紧液压缸缸体固定连接，夹紧液压缸的活塞杆端与右侧夹紧弧固定连接；通过夹紧机构实现夹紧端盖的功能。
9.右侧夹紧座包括水平板、弧形连接板和竖杆，水平板与滑板侧壁固定连接，水平板的端面与弧形连接板一端固定连接，弧形连接板另一端与竖杆下端固定连接，竖杆上穿装
有夹紧弧连接架，夹紧弧连接架一端与右侧夹紧弧固定连接；通过夹紧弧连接架限制右侧夹紧弧的运动轨迹，保证其水平移动。
10.定位机构包括定位气缸、定位连接杆、定位销块、销块基座和定位销，定位气缸的缸体固定在滑板上表面，定位气缸的活塞杆与定位连接杆铰接，定位连接杆与定位销块一端铰接，定位销块另一端穿过销块基座与定位销固定连接，销块基座下端固定在滑板端面；通过定位机构实现端盖的定位。
11.旋转机构包括固定基座、第一旋转电机、第一主动齿轮、第一从动齿轮、第二主动齿轮、第二从动齿轮和第二旋转电机，固定基座固定在基础面上与装有夹紧机构的底板端相对设置，固定基座上固定第一旋转电机，第一旋转电机的输出轴与第一主动齿轮连接，第一主动齿轮与第一从动齿轮啮合，第一从动齿轮通过转轴与固定基座上部连接；第一从动齿轮外侧面上部固定有连接筒，连接筒的端面与第二从动齿轮侧面连接，第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合，第二主动齿轮固定第二旋转电机的输出轴上，第二旋转电机固定在连接筒侧壁；通过旋转机构选定安装位置并旋转拧钉。
12.拧钉机构包括装钉框架、出钉弹簧、限位滑块、螺钉、防掉框架、防掉气缸、防掉气杆板、轴套板、限位块和防掉弹簧，装钉框架一端为封堵端，另一端为开口端，封堵端外壁与第二从动齿轮侧面固定连接，封堵端内壁与出钉弹簧一端固定连接，出钉弹簧另一端与限位滑块固定连接，限位滑块卡在装钉框架中并与装钉框架滑动连接，螺钉塞装在装钉框架中与限位滑块抵接；防掉框架固定在装钉框架的开口端侧壁，防掉框架上端固定防掉气缸，防掉气缸的活塞杆端与防掉气杆板固定连接，防掉气杆板下方设置轴套板，轴套板固定在防掉框架中部；防掉气杆板下表面固定一圆杆，圆杆穿过轴套板与限位块固定连接，限位块卡在装钉框架侧壁设置的长条孔中，限位块与轴套板之间的圆杆上套装防掉弹簧；通过拧钉机构实现推进螺钉功能和单个螺钉卡位功能。
13.装钉框架内部为与螺钉头部匹配的六棱柱腔体结构，当螺钉与内螺纹孔套和后协助拧钉装置拧钉。
附图说明
14.图1为本发明实施例提供的混合床离子交换器的自动装钉装置的立体结构示意图；
15.图2为本发明实施例提供的底座机构的立体结构示意图；
16.图3为本发明实施例提供的夹紧机构的立体结构示意图；
17.图4为本发明实施例提供的定位机构的立体结构示意图；
18.图5为本发明实施例提供的旋转机构的立体结构示意图；
19.图6为图5中a处的结构放大图；
20.图7为本发明实施例提供的拧钉机构的立体结构示意图；
21.图8为本发明实施例提供的旋转机构与拧钉机构的连接示意图；
22.图9为本发明实施例提供的混合床离子交换器的自动装钉装置的使用状态图；
23.图10为本发明实施例提供的夹紧机构与定位机构的使用状态图；
24.图11为本发明实施例提供的拧钉机构初始状态图；
25.图12为本发明实施例提供的拧钉机构中间状态图；
26.图13为本发明实施例提供的拧钉机构后期状态图；
27.图中标记为：1、底座机构；11、底板；12、混合床离子交换器；13、液压缸连接板；14、平移液压缸；15、液压杆连接板；16、定位柱；17、滑板；2、夹紧机构；21、左侧夹紧弧；22、右侧夹紧座；23、竖杆；24、夹紧液压杆连接架；25、夹紧液压缸；26、右侧夹紧弧；3、定位机构；31、定位气缸座；32、定位气缸；33、定位气杆连接块；34、定位气杆轴；35、定位连接杆；36、定位销块轴；37、定位销块；38、定位销块基座；39、定位销；4、旋转机构；41、固定基座；42、第一电机基座；43、第一旋转电机；44、第一主动齿轮；45、第一从动齿轮；46、转轴；47、连接筒；48、第二从动齿轮；49、第二主动齿轮；410、第二旋转电机；411、第二电机基座；5、拧钉机构；51、连接板；52、装钉框架；53、出钉弹簧；54、限位滑块；55、螺钉；56、防掉框架；57、防掉气缸；58、防掉气杆板；59、轴套板；510、防掉弹簧；511、限位块。
具体实施方式
28.为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
29.请参阅图1，本发明提供的一种混合床离子交换器的自动装钉装置由底座机构1、夹紧机构2、定位机构3、旋转机构4和拧钉机构5组成。底座机构1固定安装在地面上作为基座，实现水平方向的移动；夹紧机构2固定安装在底座机构1上，实现夹紧端盖的功能；定位机构3固定安装在底座机构1上，实现定位的功能；旋转机构4固定安装在地面上，实现旋转以选定安装位置与旋转拧钉的功能；拧钉机构5固定安装在旋转机构4上，通过弹簧实现推进螺钉55与单个螺钉55卡位的功能。
30.混合床离子交换器12包括筒体、端盖和托架，托架上端为圆弧板结构，混合床离子交换器12的圆柱型筒体水平固定在圆弧板上，托架的下端设置有安装孔。筒体的两端设置有法兰，法兰上均布有带内螺纹的螺纹孔，端盖上设置有与法兰匹配上螺纹孔匹配的内螺纹孔，端盖由夹紧机构2固定在筒体端面处待安装。
31.请参阅图2，底座机构1由底板11、液压缸连接板13、平移液压缸14、液压杆连接板15、定位柱16和滑板17组成。底板11固定在地面上，底板11上表面设置有两条平行设置的燕尾槽，滑板17下表面设置有与燕尾槽对应的凸起滑块，凸起滑块安装在燕尾槽中使滑板17在底板11上滑动。底板11一端的中部焊接有一块竖直的液压缸连接板13，液压缸连接板13与平移液压缸14缸体固定连接，平移液压缸14的活塞杆端焊接有液压杆连接板15，液压杆连接板15与滑板17的内端面固定连接。平移液压缸14提供滑板17在底板11上滑动的动力。滑板17的上表面对角位置分别焊接一定位柱16，托架放置在滑板17上表面，并且定位柱16插装在托架的安装孔中，实现滑板17与混合床离子交换器12的定位固定。
32.请参阅图3，夹紧机构2由左侧夹紧弧21、右侧夹紧座22、夹紧液压缸25、夹紧液压杆连接架24和右侧夹紧弧26组成。左侧夹紧弧21通过折线连接杆固定在滑板17外端左侧面。右侧夹紧座22由水平板、弧形连接板和竖杆23组成，水平板固定在滑板17外端右侧面，水平板一端与弧形连接板一端连接，弧形连接板弯曲朝上，弧形连接板的另一端与竖杆23下端固定连接，竖杆23侧壁上设置有供夹紧液压杆连接架24穿过的贯通孔。夹紧液压杆连接架24由两根水平杆和中部连接杆组成，中部连接杆的内壁与夹紧液压缸25的活塞杆端固定连接，中部连接杆的两端分别与一根水平杆固定连接，水平杆穿过竖杆23与右侧夹紧弧
26固定连接。通过夹紧液压缸25的伸缩使右侧夹紧弧26左右移动，将待安装端盖进行夹紧固定在筒体的端面处或装钉后松开端盖。
33.请参阅图4，定位机构3由定位气缸座31、定位气缸32、定位气杆连接块33、定位气杆轴34、定位连接杆35、定位销块轴36、定位销块37、定位销块基座38和定位销39组成，定位气缸座31固定在滑板17上表面，定位气缸座31的侧面与定位气缸32的缸体焊接，定位气缸32的活塞杆端与定位气杆连接块33焊接，定位气杆连接块33通过定位气杆轴34与定位连接杆35一端铰接，定位连接杆35的另一端通过定位销块轴36与定位销块37铰接，定位销块37穿过定位销块基座38与定位销39固定连接。定位销块37与定位销块基座38滑动连接，定位销块基座38下端固定在滑板17的外端面上，且定位销块37的高度高于定位气缸32的高度，通过定位气缸32拉动定位连接杆35移动，进而带动定位销块37和定位销39移动。定位销39依次穿过筒体法兰的螺纹孔和端盖的内螺纹孔，对端盖进行定位，之后通过夹紧机构2对端盖进行夹紧。
34.请参阅图5和图6，旋转机构4由固定基座41、第一电机基座42、第一旋转电机43、第一主动齿轮44、第一从动齿轮45、连接筒47、第二主动齿轮49、第二从动齿轮48、第二旋转电机410和第二电机基座411组成。固定基座41固定在地面上，与底板11装有夹紧机构2的一端相对设置。第一电机基座42固定在固定基座41下部，第一电机基座42与第一旋转电机43连接，第一旋转电机43的输出轴上安装第一主动齿轮44，第一主动齿轮44为小齿轮。第一主动齿轮44与第一从动齿轮45啮合，第一从动齿轮45为大齿轮，第一从动齿轮45通过转轴46和轴承安装在固定基座41上部。连接筒47的一端固定焊接在第一从动齿轮45外侧面上部，连接筒47的另一端与第二从动齿轮48侧面固定连接。第二从动齿轮48与第二主动齿轮49啮合，第二主动齿轮49安装在第二旋转电机410的输出轴上，第二旋转电机410与第二电机基座411固定连接，第二电机基座411固定在连接筒47的侧壁上。第二从动齿轮48的另一侧面与拧钉机构5固定连接。连接筒47在第一从动齿轮45带动下转动，其圆心形成的轨迹圆，与端盖上内螺纹孔圆心的连接圆直径相同，并且轨迹圆与连接圆的圆心等高平齐，使得连接筒47在第一从动齿轮45带动下转动一圈，拧钉机构5跟随其转动一圈将端盖上的内螺纹孔全部装钉完成。
35.请参阅图7和图8，拧钉机构5由连接板51、装钉框架52、出钉弹簧53、限位滑块54、螺钉55、防掉框架56、防掉气缸57、防掉气杆板58、轴套板59、限位块511和防掉弹簧510组成。连接板51固定在装钉框架52的一端作为封堵端，装钉框架52的另一端为开口端。连接板51外壁与第二从动齿轮48的外侧面固定连接，连接板51内壁与出钉弹簧53一端固定连接，出钉弹簧53另一端与限位滑块54固定连接。限位滑块54由两块横板和一根竖板组成，竖板有上至下贯穿装钉框架52侧壁上设置的长条孔，竖板上、下端分别固定一块横板，横板卡在长条孔外侧，防止竖板掉落。通过出钉弹簧53使限位滑块54与装钉框架52滑动连接。装钉框架52的内部为与螺钉55头部六边形匹配的六棱柱腔体结构，螺钉55头尾顺次装在装钉框架52的腔体中，最内侧的螺钉55头部与限位滑块54抵接。装钉框架52靠近开口端的长条孔两侧垂直固定防掉框架56，防掉框架56为矩形结构，防掉框架56的上端内壁与防掉气缸57的缸体固定连接，防掉气缸57的活塞杆端与防掉气杆板58固定连接，防掉气杆板58卡在防掉框架56中滑动连接，防掉气杆板58下方的防掉框架56中固定有轴套板59，轴套板59上设置有通孔。防掉气杆板58下端面焊接一根圆杆，圆杆穿过轴套板59的通孔与限位块511固定连
接，限位块511与轴套板59之间的圆杆上套装有防掉弹簧510。限位块511为水平放置的三棱柱结构，三棱柱的一个侧面与圆杆固定连接，相应的下方则为三棱柱的一个棱边，限位块511的下端穿过长条孔卡在螺钉55头部或螺钉55下端部，对螺钉55进行限位。装钉框架52的开口端与端盖的内螺纹孔位置对应，螺钉55的下端头螺纹与内螺纹孔的螺纹套和。
36.工作过程：
37.请参阅图9和图10，将混合床离子交换器12放置在滑板17上，滑板17上的定位柱16插装到托架的安装孔中实现滑板17与混合床离子交换器12的定位固定。通过底板11上的平移液压缸14将滑板17推到指定位置。定位机构3中的定位气缸32的活塞杆伸出，将定位销39插入混合床离子交换器12法兰螺纹孔与端盖内螺纹孔中，对待安装的端盖进行定位。夹紧液压缸25带动右侧夹紧弧26移动将端盖和法兰夹紧固定，之后定位气缸32带动定位销39缩回。
38.防掉气缸57初始状态为伸出状态，限位块511卡在最外侧螺钉55下端头外侧，将螺钉55全部卡在装钉框架52腔体中。第一旋转电机43带动拧钉机构5旋转至端盖上任意一个内螺纹孔位置时，防掉气缸57带动限位块511缩回，使得出钉弹簧53将螺钉55弹出至内螺纹孔处，第二旋转电机410旋转带动拧钉机构5整体转动，如图11所示。由于装钉框架52内腔为六棱柱结构，契合螺钉55的头部形状，使得螺钉55能够旋转至内螺纹孔中，且出钉弹簧53提供初始前进的动力。当螺钉55进入内螺纹孔中啮合螺纹后，防掉气缸57变为松气状态，使限位块511实现由防掉弹簧510的弹力自由驱动。拧钉机构5继续旋转，此时螺钉55不再依靠出钉弹簧53的弹力驱动，而是由内螺纹孔中的螺纹带动，限位块511紧贴着卡在螺钉55头部下端面，如图12所示。由于限位块511斜面与螺钉55头部端面呈锐角，所以当螺钉55继续前进时，限位块511逐渐被顶高，最终限位块511能够越过螺钉55头部，当越过的一瞬间限位块511被防掉弹簧510的弹力伸张向下运动，由于防掉弹簧510的弹力远大于出钉弹簧53的弹力，所以下一个螺钉55的下端被限位块511挡住，如图13所示。拧钉机构5整体继续旋转完成螺钉55安装，一个螺钉55安装完成后，平移液压缸14带动滑板17和混合床离子交换器12后退，第一旋转电机43带动拧钉机构5转动，切换至下一个内螺纹孔位置，平移液压缸14带动滑板17前进，重复此前的拧钉工作。多次重复上述操作，直到端盖的内螺纹孔全部安装螺钉55为止。
39.最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。