CN106200420A - 一种螺栓拧紧/拧松控制装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺栓拧紧/拧松控制技术领域，公开了一种螺栓拧紧/拧松控制装置、系统和方法，该装置包括：多个拧紧设备，分别用于拧紧/拧松多个工位中的螺栓，并发出拧紧/拧松下一螺栓的下一拧紧/拧松程序的预先设定的序号；以及控制设备，根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备。本发明根据将要进行的下一拧紧/拧松程序的序号来自动控制拧紧/拧松螺栓的操作，从而使分别拧紧/拧松多个工位中的螺栓的操作顺序得到保证，不仅可以排除拧紧时密封胶条产生的波纹变形、防止密封不良，还可以保证整体的拧紧质量、防止力矩衰减。

Description

一种螺栓拧紧/拧松控制装置、系统和方法

技术领域

本发明涉及螺栓拧紧/拧松控制技术，具体地，涉及一种螺栓拧紧/拧松控制装置、系统和方法。

背景技术

目前，对于需要通过螺栓固定的设备的螺栓拧紧的操作，大多是通过手动拧紧的方式进行的，然而，手动拧紧的方式不能保证拧紧质量，特别是对于需要多个操作工同时进行拧紧的设备来说，在拧紧过程中，由于拧紧往往需要考虑拧紧顺序，各个操作工的拧紧操作往往很难协调，这样就容易造成拧紧时密封胶条产生的波纹变形、密封不良及不能保证用螺栓固定的设备整体的拧紧质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种螺栓拧紧/拧松控制装置、系统和方法，用于解决手动拧紧造成的拧紧质量差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种螺栓拧紧/拧松控制装置，该装置包括：多个拧紧设备，分别用于拧紧/拧松多个工位中的螺栓，并发出拧紧/拧松下一螺栓的下一拧紧/拧松程序的预先设定的序号；以及控制设备，根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备。

优选地，所述拧紧设备包括：拧紧工具，用于拧紧/拧松螺栓；以及拧紧工具控制器，控制所述拧紧工具拧紧/拧松螺栓，在所述拧紧工具完成当前拧紧/拧松程序时切换至下一拧紧/拧松程序，并发出该下一拧紧/拧松程序的序号。

优选地，所述多个工位包括第一工位和与该第一工位对置的第二工位；以及所述多个拧紧设备包括用于拧紧/拧松所述第一工位中的螺栓的第一拧紧设备和用于拧紧/拧松所述第二工位中的螺栓的第二拧紧设备；其中，所述第一拧紧设备在完成拧紧/拧松第一工位中的当前螺栓的情况下发出第一下一拧紧/拧松程序的序号，所述第二拧紧设备在完成拧紧/拧松第二工位中的当前螺栓的情况下发出第二下一拧紧/拧松程序的序号。

优选地，控制设备根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备包括：在所述第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号大于所述第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，所述控制设备锁定所述第一拧紧设备；在所述第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号等于所述第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，所述控制设备解锁所述第一拧紧设备。

优选地，该装置还包括：扭矩传感器，用于在所述拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测所述拧紧设备的力矩；和/或角度传感器，用于在所述拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测所述拧紧设备的转动角度，其中，所述控制设备根据所检测的力矩和/或转动角度确定拧紧/拧松程序完成。

相应地，本发明还提供了一种发动机油底壳螺栓拧紧/拧松控制系统，该系统包括：以上所述的螺栓拧紧/拧松控制装置。

优选地，在所述拧紧设备接收到所述控制设备发出的发动机的电子序列号的情况下，所述拧紧设备控制启动或重新启动对所述发动机油底壳螺栓的拧紧/拧松操作。

相应地，本发明还提供了一种螺栓拧紧/拧松控制方法，该方法包括：在多个拧紧设备分别拧紧/拧松多个工位中的螺栓的情况下，所述多个拧紧设备发出拧紧/拧松下一螺栓的下一拧紧/拧松程序的序号；以及根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备。

优选地，该方法还包括：在完成当前拧紧/拧松程序时，切换至下一拧紧/拧松程序。

优选地，所述多个工位包括第一工位和与该第一工位对置的第二工位；以及所述多个拧紧设备包括用于拧紧/拧松所述第一工位中的螺栓的第一拧紧设备和用于拧紧/拧松所述第二工位中的螺栓的第二拧紧设备；其中，所述第一拧紧设备在完成拧紧/拧松第一工位中的当前螺栓的情况下发出第一下一拧紧/拧松程序的序号，所述第二拧紧设备在完成拧紧/拧松第二工位中的当前螺栓的情况下发出第二下一拧紧/拧松程序的序号。

优选地，根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备包括：在所述第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号大于所述第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，所述控制设备锁定所述第一拧紧设备；在所述第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号等于所述第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，所述控制设备解锁所述第一拧紧设备。

优选地，该方法还包括：在所述拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测所述拧紧设备的力矩；和/或在所述拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测所述拧紧设备的转动角度，其中，根据所检测的力矩和/或转动角度确定拧紧/拧松程序完成。

通过上述技术方案，本发明根据将要进行的下一拧紧/拧松程序的序号来自动控制拧紧/拧松螺栓的操作，从而使分别拧紧/拧松多个工位中的螺栓的操作顺序得到保证，不仅可以排除拧紧时密封胶条产生的波纹变形、防止密封不良，还可以保证整体的拧紧质量、防止力矩衰减。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的螺栓拧紧/拧松控制装置的结构图；

图2是本发明提供的发动机油底壳螺栓拧紧顺序示意图；以及

图3是本发明提供的螺栓拧紧/拧松控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明提供的螺栓拧紧/拧松控制装置的结构图，如图1所示，该装置包括多个拧紧设备和控制设备，其中多个拧紧设备分别用于拧紧/拧松多个工位中的螺栓，并发出拧紧/拧松下一螺栓的下一拧紧拧松程序的预先设定的序号，控制设备根据拧紧设备发出的序号来控制拧紧设备。

在采用拧紧设备来拧紧/拧松螺栓的情况下，需要提前设定好需要拧紧/拧松螺栓的程序，即拧紧/拧松程序，该程序例如为24Nm拧紧程序、22Nm拧紧程序、3000度拧松程序、4000度拧松程序等。

其中，拧紧设备可以包括拧紧工具和拧紧工具控制器，拧紧工具用于拧紧/拧松螺栓，拧紧工具控制器应于控制拧紧工具拧紧/拧松螺栓，在拧紧工具完成当前拧紧/拧松程序时切换至下一拧紧/拧松程序，并发出该下一拧紧/拧松程序的序号。例如，当前拧紧/拧松程序的序号为3，在完成该当前拧紧/拧松程序时，切换至下一拧紧/拧松程序，即序号为4的拧紧/拧松程序，并同时发出序号4。

这里，拧紧工具控制器通过拧紧/拧松程序来控制拧紧工具拧紧/拧松螺栓，对每一个螺栓的拧紧/拧松的操作都是通过与其一一对应的拧紧/拧松程序来进行的，在一个拧紧/拧松程序执行结束时就完成了一次拧紧/拧松螺栓的操作。例如，当前拧紧/拧松程序为24Nm拧紧程序，那么在对所操作的螺栓所施加的力矩达到24Nm的情况下，该24Nm拧紧程序执行结束，则当前拧紧/拧松程序完成。

下面具体描述将以上螺栓拧紧/拧松控制装置应用于对置工位的实施方案。针对对置工位，以上所描述的多个工位包括第一工位和与该第一工位对置的第二工位，于此类似，多个拧紧设备包括用于拧紧/拧松第一工位中的螺栓的第一拧紧设备和用于拧紧/拧松第二工位中的螺栓的第二拧紧设备。其中，第一拧紧设备在完成拧紧/拧松第一工位中的当前螺栓的情况下发出第一下一拧紧/拧松程序的序号，第二拧紧设备在完成拧紧/拧松第二工位中的当前螺栓的情况下发出第二下一拧紧/拧松程序的序号。应当理解的是，这里所描述的“第一”、“第二”仅仅是为了区别两个工位，对本发明中具体的相关设备不存在限定的意义。

在对置工位中，第一工位和第二工位中的螺栓可以分别进行编号，也就是说，第一工位中的螺栓可以从1开始编排序号，第二工位中的螺栓也是从1开始编排序号。在这种情况下，控制设备可以通过以下方式来控制拧紧设备：在第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号大于第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，控制设备锁定第一拧紧设备；在第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号等于第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，控制设备解锁第一拧紧设备。

本领域技术人员应当理解，在控制设备接收到拧紧设备发出的下一拧紧/拧松程序的情况下进行以上对第一下一拧紧/拧松程序的序号和第二下一拧紧/拧松程序的序号的对比操作，以及锁定拧紧设备和解锁拧紧设备应当在完成当前拧紧/拧松程序时进行，以避免拧紧设备在拧紧/拧松螺栓的过程中突然被停止造成故障。

此外，为了能够监测拧紧/拧松程序的进行情况，本发明所提供的螺栓拧紧/拧松控制装置还可以包括扭矩传感器和/或角度传感器，扭矩传感器用于在拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测拧紧设备的力矩，角度传感器用于在拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测拧紧设备的转动角度，控制设备根据所检测的力矩和/或转动角度确定拧紧/拧松程序完成。例如，拧紧/拧松程序为4000度拧松程序，在所检测的转动角度达到4000度的情况下，则可以确定拧紧/拧松程序完成。

发动机油底壳的一般特点为：螺栓数量较多且处于同一平面、密封胶条属于软性连接，因此，在工艺设计时，若使用手动拧紧的方式，会采用对置工位(双人)进行拧紧，拧紧时一般遵循由中间至两边、对位或交叉拧紧的方式，这样不仅可以排除拧紧时密封胶条产生的波纹变形、防止密封不良造成机油泄漏，而且可以保证整个平面的拧紧质量、防止力矩衰减，图2示出了发动机油底壳螺栓拧紧顺序示意图。然而，在实际生产过程中，由于各种原因的影响，经常会出现对置工位的两名操作工拧紧不同步的现象，例如，一个操作工已经全部完成其所处工位的所有螺栓的拧紧操作，而另一个操作工还没有开始拧紧操作，从而会造成整个油底壳有一侧受力产生偏移，这样即使两个操作工都完成了本工位的所有螺栓的拧紧操作，也会产生螺栓力矩衰减或密封胶条波纹，原本设计的对位拧紧工艺没有被有效地执行，从而最终导致漏油、发动机失效等故障。

针对发动机油底壳的拧紧操作存在以上缺陷，本发明提供了一种发动机油底壳螺栓拧紧/拧松控制系统，该系统包括以上所描述的螺栓拧紧/拧松控制装置，也就是通过以上描述的螺栓拧紧/拧松控制技术来控制对发动机油底壳螺栓的拧紧。

考虑到整套系统稳定性及生产过程中常遇到的特殊情况(例如发动机工作执行过程中由于特殊原因需要重新启动整个拧紧/拧松过程)，可以在拧紧设备接收到控制设备发出的发动机的电子序列号(ESN号)的情况下，拧紧设备控制启动或重新启动发动机油底壳螺栓的拧紧，本领域技术人员应当理解，这里所描述的启动或重新启动发动机油底壳螺栓的拧紧指的是启动或重新启动整个拧紧过程，即从序号为1的螺栓开始或重新开始。

下面通过一个具体实施方式对本发明进行更好的阐述。

本实施方式针对发动机油底壳进行，具有第一工位和与第一工位对置的第二工位，第一拧紧设备用于对第一工位中的螺栓进行拧紧/拧松，第二拧紧设备用于对第二工位中的螺栓进行拧紧/拧松。

第一拧紧设备需要完成的操作：按顺序拧紧8颗油底壳螺栓(拧紧力矩为24Nm)，拧紧1个机油滤清器(拧紧力矩为22Nm)。拧紧8颗油底壳螺栓的拧紧程序的序号为1至8，拧紧1个机油滤清器的拧紧程序的序号为9。

第二拧紧设备需要完成的操作：按顺序拧紧8颗油底壳螺栓(拧紧力矩为24Nm)，按顺序拧松1个油底壳放油螺堵(拧松旋转角度为3000度)和2个油底壳放油螺堵(拧松旋转角度为4000度)。拧紧8颗油底壳螺栓的拧紧程序的序号为1至8，拧松1个油底壳放油螺堵(拧松旋转角度为3000度)的拧松程序的序号为9，拧松2个油底壳放油螺堵(拧松旋转角度为4000度)的拧松程序的序号为10、11。

对于具体的拧紧/拧松程序所对应的螺栓、机油滤清器、放油螺堵等设备于此不予赘述，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

例如，第一工位中已经有3颗螺栓被第一拧紧设备拧紧，即将开始拧紧第4颗螺栓，则第一拧紧设备向控制设备发出的序号为4，第二工位中已经有2颗螺栓被第二拧紧设备拧紧，即将开始拧紧第3颗螺栓，则第二拧紧设备向控制设备发出的序号为3，由于第一拧紧设备发出的序号4大于第二拧紧设备发出的序号3，所以，此时控制设备会锁定第二拧紧设备，直至第二拧紧设备已经完成第3颗螺栓的拧紧程序并发出序号4，第二拧紧设备才被解锁。

以上为了便于对拧紧/拧松操作程序的管理，可以将程序进行分组，对于采用相同程序进行操作的过程作为一组，例如，第二拧紧设备所要执行的拧紧8颗油底壳螺栓的程序均是拧紧力矩为24Nm的操作，所以可以调用相同的后台程序，因而可以将拧紧8颗油底壳螺栓(拧紧力矩为24Nm)分为第一组，同理，可以将拧松1个油底壳放油螺堵(拧松旋转角度为3000度)作为第二组，将拧松2个油底壳放油螺堵(拧松旋转角度为4000度)作为第三组。

在本实施例的应用中，本发明中所描述的控制设备为线体PLC，在拧紧设备完成所有操作之后，可以向线体PLC发送拧紧合格信号。本领域技术人员应当理解，在实际应用中，由于第一拧紧设备所要完成的操作包括2种不同的拧紧力矩，所以需要在第一工位为第一拧紧设备配置套筒选择器，关于套筒选择器的使用、与拧紧设备的连接及由于加入套筒选择器造成的以上方案的微调等相关技术为本领域公知常识，于此不予赘述。

图3是本发明提供的螺栓拧紧/拧松控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括：在多个拧紧设备分别拧紧/拧松多个工位中的螺栓的情况下，多个拧紧设备发出拧紧/拧松下一螺栓的下一拧紧/拧松程序的序号；以及根据拧紧设备发出的序号来控制拧紧设备。

需要说明的是，本发明提供的螺栓拧紧/拧松控制方法的具体细节及益处与本发明提供的螺栓拧紧/拧松控制装置相对应，于此不予赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

本发明提供的技术方案彻底解决了对置工位的两名操作工拧紧不同步的问题，当一侧的操作工拧紧数量多于另一侧操作工时，其拧紧工具会被禁止旋转，从而避免了由于螺栓的拧紧不同步带来的胶条变形或力矩衰减的问题，降低了发动机装配完成后油底壳漏油的风险，大大提高了发动机的装配质量。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种螺栓拧紧/拧松控制装置，其特征在于，该装置包括：

多个拧紧设备，分别用于拧紧/拧松多个工位中的螺栓，并发出拧紧/拧松下一螺栓的下一拧紧/拧松程序的预先设定的序号；以及

控制设备，根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拧紧设备包括：

拧紧工具，用于拧紧/拧松螺栓；以及

拧紧工具控制器，控制所述拧紧工具拧紧/拧松螺栓，在所述拧紧工具完成当前拧紧/拧松程序时切换至下一拧紧/拧松程序，并发出该下一拧紧/拧松程序的序号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述多个工位包括第一工位和与该第一工位对置的第二工位；以及

所述多个拧紧设备包括用于拧紧/拧松所述第一工位中的螺栓的第一拧紧设备和用于拧紧/拧松所述第二工位中的螺栓的第二拧紧设备；

其中，所述第一拧紧设备在完成拧紧/拧松第一工位中的当前螺栓的情况下发出第一下一拧紧/拧松程序的序号，所述第二拧紧设备在完成拧紧/拧松第二工位中的当前螺栓的情况下发出第二下一拧紧/拧松程序的序号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，控制设备根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备包括：

在所述第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号大于所述第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，所述控制设备锁定所述第一拧紧设备；

在所述第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号等于所述第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，所述控制设备解锁所述第一拧紧设备。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

扭矩传感器，用于在所述拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测所述拧紧设备的力矩；和/或

角度传感器，用于在所述拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测所述拧紧设备的转动角度，

其中，所述控制设备根据所检测的力矩和/或转动角度确定拧紧/拧松程序完成。

6.一种发动机油底壳螺栓拧紧/拧松控制系统，其特征在于，该系统包括：

权利要求1至5中任一项权利要求所述的螺栓拧紧/拧松控制装置。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述拧紧设备接收到所述控制设备发出的发动机的电子序列号的情况下，所述拧紧设备控制启动或重新启动对所述发动机油底壳螺栓的拧紧/拧松操作。

8.一种螺栓拧紧/拧松控制方法，其特征在于，该方法包括：

在多个拧紧设备分别拧紧/拧松多个工位中的螺栓的情况下，所述多个拧紧设备发出拧紧/拧松下一螺栓的下一拧紧/拧松程序的序号；以及

根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在完成当前拧紧/拧松程序时，切换至下一拧紧/拧松程序。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述多个工位包括第一工位和与该第一工位对置的第二工位；以及

所述多个拧紧设备包括用于拧紧/拧松所述第一工位中的螺栓的第一拧紧设备和用于拧紧/拧松所述第二工位中的螺栓的第二拧紧设备；

其中，所述第一拧紧设备在完成拧紧/拧松第一工位中的当前螺栓的情况下发出第一下一拧紧/拧松程序的序号，所述第二拧紧设备在完成拧紧/拧松第二工位中的当前螺栓的情况下发出第二下一拧紧/拧松程序的序号。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述拧紧设备发出的所述序号来控制所述拧紧设备包括：

在所述第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号大于所述第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，所述控制设备锁定所述第一拧紧设备；

在所述第一拧紧设备所发送的第一下一拧紧/拧松程序的序号等于所述第二拧紧设备所发送的第二下一拧紧/拧松程序的序号的情况下，所述控制设备解锁所述第一拧紧设备。

12.根据权利要求8至11中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在所述拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测所述拧紧设备的力矩；和/或

在所述拧紧设备拧紧/拧松螺栓时检测所述拧紧设备的转动角度，

其中，根据所检测的力矩和/或转动角度确定拧紧/拧松程序完成。