[發明專利]由作用力控制實現的管螺母組裝應用自動化

有效

• 申請號: 201410433703.3
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104416344B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: M.E.阿布達拉;G.L.維爾納夫;S.扎庫拉;S.基爾普里;M.S.科克蘭
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 崔幼平,李濤

技術領域

本發明總體上涉及用于將管螺母有效地螺接到螺紋連接器上的系統和方法，并且更特別地涉及使用綜合控制策略將與柴油發動機中的高壓燃料管線相關聯的管螺母螺接到螺紋連接器上的系統和方法，所述綜合控制策略協調采用作用力控制的機械手與采用扭矩和角度控制的管螺母扳手工具。

背景技術

柴油發動機，比如6.6升V-8 Duramax柴油發動機，比起類似尺寸的常規內燃發動機提供效率改進。該效率主要源于：采用壓縮點火，其使用壓縮的熱來發起點火，以燃燒噴射到發動機燃燒室中的燃料，而不是使用采用火花塞的火花點火。因為柴油發動機使用用于點火的壓縮，燃料以高壓被提供至燃料噴射器。因為燃料以高壓被提供至噴射器，所以將燃料管線聯接至燃料軌以及噴射器的螺母和其它配件需要高完整性密封。通常，將燃料管線附接至燃料軌上的螺紋連接器的螺母是管螺母，其中管螺母附接至燃料管線的端部并且相對它是可旋轉的，并且其中將管螺母螺接到螺紋連接器上會將燃料管線的端部密封到燃料軌中的孔口。

在這種類型的柴油發動機的組裝期間，操作者常常將使用管螺母扳手來將管螺母螺接到螺紋連接器上。管螺母扳手是類似于螺母扳手的電動工具，但是具有開放端部的套筒。開放端部允許套筒滑動到螺母上，且同心管延伸穿過它們的中心。高級的螺母扳手和管螺母扳手可具有控制套筒的扭矩和/或角度位移的能力。它們還可具有監測角度和/或扭矩曲線的能力，以檢測失效模式。

因為操作者需要用高扭矩將管螺母旋轉到螺紋連接器上，組裝操作對操作者具有高的體能要求，尤其是操作者的臂關節，其限制操作者可在特定時間周期中緊固的管螺母數量。此外，因為燃料以高壓被輸送從而需要由管螺母提供的高完整性密封，所以可能由于將管螺母螺接到螺紋連接器上的復雜性質以及操作者上的磨損而發生質量問題。此外，由于為了緊固目的對管螺母的扭矩要求，即使在使用管螺母扳手緊固管螺母之后，常常使用人工扭矩扳子來再采用一個以及可能兩個管螺母緊固步驟，以確保管螺母被恰當地緊固在螺紋連接器上，從而增加發動機的組裝成本。

發明內容

依據本發明的教導，公開了一種系統和方法，來自動化將管螺母螺接到螺紋連接器上的組裝程序，其對于螺接與柴油發動機中的高壓燃料管線相關聯的管螺母具有特定操作。所述系統包括機械手，所述機械手具有作用力傳感器和機械手控制器，其中所述機械手控制器接收來自作用力傳感器的作用力信號。所述系統還包括管螺母扳手工具，其聯接至機械手，并包括工具控制器和工具頭，所述工具頭在其中具有可旋轉的套筒。所述方法包括使用來自作用力傳感器的作用力信號在作用力控制下使套筒與管螺母接合。工具控制器然后使套筒旋轉管螺母，其中工具控制器控制套筒的扭矩和/或角度位移，以將管螺母緊固在螺紋連接器上。所述方法還包括：在作用力控制下，在管螺母被恰當地緊固到螺紋連接器上之后，使工具頭與管螺母脫離接合，以確保工具頭與管螺母恰當地脫離接合。主控制器接收來自機械手控制器和工具控制器的信號，并向機械手控制器和工具控制器提供命令，以提供用于機械手與管螺母扳手工具之間的協調的綜合控制策略，其允許機械手將管螺母扳手工具接合在管螺母上，將管螺母緊固在螺紋連接器上，并使管螺母扳手工具與管螺母脫離接合。

本公開還提供以下技術方案：

1. 一種用于將管螺母螺接到螺紋連接器上的方法，所述方法包括：

提供機械手，所述機械手包括作用力傳感器和機械手控制器，所述機械手控制器接收來自所述作用力傳感器的作用力信號；

提供聯接至所述機械手的管螺母扳手工具，所述管螺母扳手工具包括工具控制器和工具頭，所述工具頭具有在其中可旋轉的套筒；

使用來自所述作用力傳感器的作用力信號，在由所述機械手控制器提供的作用力控制下，使所述套筒與所述管螺母接合；以及

在所述工具控制器的控制下使用所述套筒旋轉所述管螺母，所述工具控制器控制所述套筒上的扭矩以及所述套筒的角度位置，以將所述管螺母緊固在所述螺紋連接器上。

2. 根據技術方案1所述的方法，其中，所述管螺母與管相關聯，并且其中使所述套筒與所述管螺母接合包括：首先使所述管滑動到延伸穿過所述套筒和所述工具頭的孔中。

3. 根據技術方案2所述的方法，其中，所述管是燃料管。

4. 根據技術方案3所述的方法，其中，所述燃料管是柴油發動機的一部分。

5. 根據技術方案1所述的方法，其中，使用所述套筒旋轉所述管螺母包括：監測故障，以確保所述管螺母被恰當地螺接到所述螺紋連接器上。