[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

本發明一種面向窄口深腔環境的螺栓自動預緊方法屬于自動裝配技術領域，特別涉及一種面向窄口深腔環境的螺栓自動預緊方法。該方法采用機械輔助定位和自動螺母預緊的方式，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。先組裝自動預緊裝置，向窄口深腔式結構的腔體偏心豎直送入扳手組件，安裝底座組件，啟動力矩電機實施自動預緊。該方法提高了窄口深腔式結構環境連接螺栓自動預緊的精度和效率，消除了其他人為因素對裝卸過程的影響。采用了手動定位與自動裝卸相結合的方法，實現了實時可見，易于操控，高效靈活作業。

技術領域

本發明屬于自動裝配技術領域，特別涉及一種面向窄口深腔環境的螺栓自動預緊方法。

背景技術

隨著裝備制造技術發展與工藝革新，在現代高端裝備制造工藝中存在一類窄口深腔式結構環境的預緊裝配作業任務。該類任務具有作業空間窄小、狹長、不可視等特點，并對螺栓預緊力度均勻性和一致性要求很高，預緊操作難度大。但是，考慮到裝配工藝要求，大多數實際預緊操作不得不在深腔內部完成作業。以某回轉體結構螺栓連接為例，操作入口直徑不足100mm而操作深度400mm以上，且裝配位置上方存在其它零部件遮擋，需要在此狹窄受限的深腔結構環境中完成周向均布的螺母、螺栓預緊裝配，實施難度極大。實際生產中，此類預緊操作一般由人工完成，即由手臂細長的工人手持扭矩扳手深入腔內，在可視設備的輔助下執行預緊操作。這種傳統的深腔預緊有著諸如勞動強度大、操作效率低、可靠性差、工作環境較危險等問題，同時對工人的心理和技術素質均要求較高。目前，市場上的常規設備根本無法滿足靈活、穩定、可視化的操作需求。由此，國內外在此方面裝備的自動化應用程度有限，存在很大的技術創新空間。考慮到窄口深腔結構環境裝配件通常具有制造周期長、成本高昂等特點，為了兼顧操作安全性和操作簡易性，需要融合機械輔助操作、可視化、自動控制等設計思想，開展面向窄口深腔環境的螺栓自動預緊方法研究，并研制專用裝備。

2013年，王川等在申請號201320288424.3的專利《一種深入式螺栓緊固器》中，提出了一種帶有螺母嵌套部件的深入式螺栓緊固器，但精度不夠且無法實現可視化。2014年，黃洪展等在申請號201410612525.0的專利《航空發動機轉子組件深腔內螺栓裝卸限力轉接扳手》中，提出了一種能沿弧形孔運動的棘輪扳手擰緊裝置，但自動化程度較低，對工人操作要求較高。

發明內容

本發明是為克服上述現有技術的不足，針對窄口深腔式結構環境內螺栓自動預緊難題，發明了一種面向窄口深腔環境的螺栓自動預緊方法。該方法采用機械輔助定位和自動螺栓預緊的方式，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栓裝配結果可視；采用應變片傳感器測量并反饋扭力信息，保證螺栓預緊力的可控性和安全性；采用高質量機械部件與控制器，增強系統可靠性，提高了裝配精度和自動化程度。該方法操作效率高、可靠性好、工作環境安全。

本發明所采用的技術方案是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栓預緊的方式，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栓裝配結果可視；采用應變片傳感器測量并反饋扭力信息，保證螺栓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：

先組裝定位組件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；定位盤3上表面有一圈工字形滑槽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；