[發明專利]一種面向窄口深腔環境的螺栓自動預緊方法

有效

• 申請號: 201710407783.9
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107160157B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 李特;張嘉禮;劉海波;王永青;余雪;劉闊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23P19/06
• 分類號: B23P19/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

1.一種面向窄口深腔環境的螺栓自動預緊方法，其特征是，該方法采用機械輔助定位和自動螺母預緊的方式，確保高效預緊和安全操作；采用視覺傳感器實時反饋內部圖像，實現操作過程以及螺母裝配結果可視；采用應變片傳感器測量并反饋扭力信息，保證螺母預緊力的可控性和安全性；方法的具體步驟如下：

步驟一、組裝自動預緊裝置

自動預緊裝置由定位組件(I)、動力組件(II)及扳手組件(III)組成；

先裝配定位組件(I)：采用45鋼制成的止動套(4)與定位盤(3)同軸安裝，并通過緊固螺栓固定連接在一起，滿足精確定位要求；定位盤(3)上表面加工有一圈工字形滑槽(a)，工字形滑槽上開有周向均布的定位孔(d)，在工字形滑槽上還有兩個偏心槽(b)；止動套(4)底端有止口臺階(c)，止口臺階(c)的尺寸與深腔開口處插口尺寸相配合以確保其能準確安裝在深腔開口處；安裝時定位盤(3)上均布的定位孔(d)的位置分別與每個需要預緊的螺孔位置相對應；

再裝配動力組件(II)：動力組件(II)中，采用了圓柱凸輪-從動件擺動機構實現棘輪扳手工作所需的運動；圓柱凸輪(11)的一側通過軸承與軸承座(12)連接，另一側通過軸承、力矩電機(13)與機架(14)連接；圓柱凸輪(11)由力矩電機(13)驅動，實現圓柱凸輪的運動；球滾(10)一端安裝在圓柱凸輪(11)的凸輪曲線滾道中，另一端安裝在轉板(8)一側的邊孔中，將電機的轉動轉化為轉板(8)的來回擺動，轉板(8)中間的孔上通過銷與法蘭(9)相連；顯示控制器安裝在底座(5)上，底座(5)上端面安裝方便操作的扶手(6)，轉板(8)另一側通過銷軸(7)安裝在底座(5)的上平面上的小平臺上，底座(5)的下部焊有兩個對稱的特制形狀定位銷(e)，其尺寸與定位盤(3)上的工字形滑槽(a)尺寸一致，并可以伸入定位孔(d)中，通過螺紋擰緊將動力組件(II)固定在定位組件(I)上；

最后組裝扳手組件(III)：扳手組件(III)中，外殼(16)直接焊接在外桿套(15)的下端，在外殼(16)上裝有視覺傳感器(17)與LED燈(18)；固定銷(19)裝在外殼(16)上和扳手臂(20)上的滑槽中，拉桿(21)一端連接扳手臂(20)，另一端伸出外桿套供人工操作，扳手臂(20)與棘輪扳手(22)完全固定；

步驟二、向窄口深腔式結構的腔體偏心豎直送入扳手組件(III)，使底座(5)的定位銷(e)落在定位盤(3)的偏心槽(b)上；拉動拉桿(21)調節棘輪扳手(22)的姿態與偏心位置，使扳手頭對準螺母；

步驟三、在窄口深腔式結構的入口處安裝定位組件(I)

將定位組件(I)的止動套(4)穿過外桿套(15)，插在窄口深腔式結構的深腔入口處，并通過定位盤(3)上的工字形滑槽(a)、偏心槽(b)以及多個周向均布的定位孔(d)實現機械輔助定位；法蘭(9)套在外桿套(15)的指定位置上；

步驟四、啟動力矩電機(13)實施自動預緊

采用電機驅動圓柱凸輪-從動件機構，實現棘輪扳手往復擺動與預緊動作；啟動力矩電機(13)，開啟LED燈(18)，視覺傳感器(17)工作，利用應變片傳感信息預測力及電機力閉環控制的方法實現扳手精準扭矩輸出、工作力矩、已預緊螺栓數量的狀態信息；利用高清液晶顯示器實時顯示螺母預緊狀態；檢測扭矩是否達標，沒有達標電機繼續預緊，若達標進行分度至下一個螺母，直到完成全部螺母的預緊。