[發明專利]一種自動化螺栓拉伸緊固系統及方法

有效

• 申請號: 202110205663.7
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113043002B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 莫堃;榮必賢;成偉;王兵;楊霄;徐娜;張沛;官雪梅
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團科學技術研究院有限公司
• 主分類號: B23P19/06
• 分類號: B23P19/06;B23P19/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 彭思雨

1.一種自動化螺栓拉伸緊固系統，其特征在于：包括上位機（1）、控制單元（2）、液壓泵站（3）、壓力傳感器（4）、溫度傳感器（5）、液壓拉伸器（6）、前端傳感器（6116）、旋出到位傳感器（656）以及旋進到位傳感器（657）；所述上位機（1）與控制單元（2）連接，用于實時監控液壓拉伸器（6）的拉伸過程并實現人機信息交互；所述控制單元（2）分別與液壓泵站（3）、壓力傳感器（4）、溫度傳感器（5）、液壓拉伸器（6）、前端傳感器（6116）、旋進到位傳感器（657）以及旋出到位傳感器（656）連接，用于接收所述液壓泵站（3）、壓力傳感器（4）、溫度傳感器（5）、液壓拉伸器（6）、前端傳感器（6116）、旋進到位傳感器（657）以及旋出到位傳感器（656）發送的信號，并進行分析判斷，最終控制液壓拉伸器（6）實現對螺栓的自動拉伸緊固；所述液壓泵站（3）還與液壓拉伸器（6）連接，用于為液壓拉伸器（6）提供穩定可靠的液壓力；所述液壓拉伸器（6）用于實現螺栓的拉伸與緊固；所述壓力傳感器（4）設置在液壓泵站（3）中，用于檢測液壓泵站（3）中液壓油的壓力；所述溫度傳感器（5）設置在液壓泵站（3）中，用于檢測液壓泵站（3）中液壓油的溫度；所述前端傳感器（6116）設置在液壓拉伸器（6）上，用于檢測液壓拉伸器（6）是否與待拉伸緊固螺栓的緊固端面接觸；所述旋進到位傳感器（657）設置在液壓拉伸器（6）上，用于檢測液壓拉伸器（6）的拉桿（621）是否被旋入待拉伸緊固螺栓中；所述旋出到位傳感器（656）設置在液壓拉伸器（6）上，用于檢測液壓拉伸器（6）中的拉桿（621）是否從待拉伸緊固螺栓中旋出；所述液壓拉伸器（6）包括從前往后依次連接的拉伸器支撐總裝（61）、拉伸缸及拉桿組件（62）、拉伸缸后端組件（63）、拉桿驅動組件（64）和拉伸器連接組件（65）；所述拉伸器支撐總裝（61）用于螺栓拉伸時的支撐、套住螺母、拉伸后鎖緊螺母以及實現拉桿（621）的前端在徑向方向的調整；所述拉伸缸及拉桿組件（62）用于實現螺栓的加壓拉伸；所述拉伸缸后端組件（63）用于實現拉伸后的復位；所述拉桿驅動組件（64）用于實現拉桿（621）在軸向方向的旋入與旋出以及實現拉桿（621）的后端在徑向方向的調整；拉伸器連接組件（65）用于實現拉桿（621）的復位以及檢測拉桿（621）的旋入與旋出是否到位；

所述拉伸器支撐總裝（61）包括支撐前端墊塊（611）、撥圈（612）、撥圈墊圈（613）、撥圈彈簧（614）、支撐橋（615）、前端浮動彈簧座（616）、前端浮動彈簧（617）、前端浮動圈（618）、撥螺母驅動連接件（619）、撥螺母電機（6110）、撥螺母減速器（6111）、驅動連接軸（6112）、驅動支撐件（6113）、第一驅動齒輪（6114）、第二驅動齒輪（6115）以及前端傳感器（6116），所述支撐前端墊塊（611）的后端與支撐橋（615）的前端連接，支撐橋（615）的后端與撥螺母驅動連接件（619）的前端連接，所述撥圈（612）、撥圈墊圈（613）以及撥圈彈簧（614）從前往后依次設置在支撐橋（615）的前端腔室內，撥圈墊圈（613）的一側與撥圈（612）接觸，另一側與撥圈彈簧（614）接觸，撥圈彈簧（614）的另一端與支撐橋（615）腔室內的凸臺接觸，所述前端浮動彈簧座（616）、前端浮動彈簧（617）以及前端浮動圈（618）設置在支撐橋（615）的后端腔室內，前端浮動彈簧座（616）和前端浮動彈簧（617）多組對稱設置，前端浮動彈簧（617）位于前端浮動彈簧座（616）和前端浮動圈（618）之間，一端與前端浮動彈簧座（616）與上的圓柱凸臺連接，另一端與前端浮動圈（618）外側的圓柱凸臺連接，所述撥螺母驅動連接件（619）的一端安裝有撥螺母減速器（6111），撥螺母電機（6110）的輸出端與所述撥螺母減速器（6111）的輸入端連接，撥螺母電機（6110）通過撥螺母伺服驅動器（8）與控制單元（2）連接，所述驅動支撐件（6113）設置在支撐橋（615）上，第一驅動齒輪（6114）以及第二驅動齒輪（6115）設置在驅動支撐件（6113）內，第一驅動齒輪（6114）通過驅動連接軸（6112）與撥螺母減速器（6111）連接，第二驅動齒輪（6115）的兩側分別與第一驅動齒輪（6114）以及撥圈（612）嚙合，所述前端傳感器（6116）設置在支撐前端墊塊（611）上；

所述拉伸缸及拉桿組件（62）包括拉桿（621）、第一油缸零件（622）、第二油缸零件（623）、球形墊塊（624）、油缸卡簧（625）、球形螺母（626）、第三油缸零件（627）以及密封件（628），所述第一油缸零件（622）的前端與撥螺母驅動連接件（619）的后端連接，第二油缸零件（623）設置在第一油缸零件（622）內并通過螺紋與第一油缸零件（622）連接，所述第三油缸零件（627）設置在第二油缸零件（623）內并通過密封件（628）與第二油缸零件（623）的內側壁形成液壓腔室，所述球形墊塊（624）以及拉桿（621）均設置第三油缸零件（627）內，拉桿（621）的前端依次貫穿所述三個油缸零件并延伸至支撐橋（615）中，拉桿（621）的后端貫穿拉伸缸后端組件（63）以及拉桿驅動組件（64）并延伸至拉伸器連接組件（65）中，拉桿（621）的前端設置有內螺紋，拉桿（621）的后端設置有貫穿的腰型槽孔（629），球形螺母（626）設置在拉桿（621）上并且位于第三油缸零件（627）內，球形螺母（626）的弧面與球形墊塊（624）的弧面接觸，球形螺母（626）可在第三油缸零件（627）內徑向滑動，所述油缸卡簧（625）設置在第一油缸零件（622）內并與第二油缸零件（623）的后端接觸，第一油缸零件（622）通過管路與液壓泵站（3）連接；

所述拉伸缸后端組件（63）包括拉伸缸端蓋（631）、孔用卡簧（632）、碟簧墊圈（633）以及碟簧（634），所述拉伸缸端蓋（631）的前端與第一油缸零件（622）的后端連接，孔用卡簧（632）、碟簧墊圈（633）以及碟簧（634）從前往后依次設置在拉伸缸端蓋（631）的腔體中，最前端的碟簧（634）與碟簧墊圈（633）接觸，碟簧墊圈（633）的另一端與第三油缸零件（627）的后端接觸，拉桿（621）的后端穿過所述拉伸缸端蓋（631）以及拉桿驅動組件（64）并延伸至拉伸器連接組件（65）中；

所述拉桿驅動組件（64）包括后端浮動彈簧座（641）、后端浮動彈簧（642）、后端浮動圈（643）、驅動后蓋（644）、驅動基座（645）、拉桿驅動電機側齒輪（646）、拉桿驅動電機中齒輪（647）、拉桿驅動齒輪（648）、拉桿驅動齒輪端蓋（649）、拉桿驅動銷軸（6410）、拉桿驅動電機（6411）、拉桿驅動減速器（6412）以及減速器墊塊（6413），所述驅動基座（645）的前端與拉伸缸端蓋（631）的后端連接，驅動基座（645）的后端與驅動后蓋（644）的前端連接，減速器墊塊（6413）設置在拉桿驅動減速器（6412）與驅動基座（645）中間，拉桿驅動減速器（6412）固定在驅動基座（645）上，拉桿驅動電機（6411）的輸出端與拉桿驅動減速器（6412）的輸入端連接，拉桿驅動電機（6411）通過拉桿伺服驅動器（9）與控制單元（2）連接，拉桿驅動電機側齒輪（646）、拉桿驅動電機中齒輪（647）以及拉桿驅動齒輪（648）設置在驅動基座（645）內并且依次嚙合，拉桿驅動電機側齒輪（646）與拉桿驅動減速器（6412）連接，拉桿驅動齒輪（648）上設置有凹槽，拉桿驅動銷軸（6410）設置在所述凹槽內，所述拉桿驅動齒輪端蓋（649）固定在驅動后蓋（644）內并且位于拉桿驅動齒輪（648）的前端，所述后端浮動彈簧座（641）、后端浮動彈簧（642）以及后端浮動圈（643）設置在驅動基座（645）內并且位于拉桿驅動齒輪（648）的后端，后端浮動彈簧座（641）和后端浮動彈簧（642）多組對稱設置在驅動基座（645）內，后端浮動彈簧（642）位于后端浮動彈簧座（641）與后端浮動圈（643）之間，一端與后端浮動彈簧座（641）與上的圓柱凸臺連接，另一端與后端浮動圈（643）外側的圓柱凸臺連接，所述拉桿（621）的后端依次穿過驅動基座（645）、拉桿驅動齒輪（648）以及拉桿驅動齒輪端蓋（649）并延伸至拉伸器連接組件（65）中，拉桿驅動銷軸（6410）從拉桿（621）后端的腰型槽孔（629）貫穿穿過。