CN106425442A - 一种控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法及其控制系统 - Google Patents

一种控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法及其控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法及其控制系统，其中，方法包括，用一个逻辑控制单元测量至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数；将测量的至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数与针对该至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数的对应的预定阈值进行比较，以确定测量的所述运行参数是否在对应于测量的至少一个所述大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数的一个限制区域或一个超控区域内；以及，对参数属于所述限制区域内的螺栓、螺母或螺栓与螺母的装配件进行剔除。本发明能够适用不同场合。

Description

一种控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法及其控制 系统
技术领域
本发明涉及机械装配技术领域，具体地，特别是涉及一种控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法及其控制系统。
背景技术
螺栓在日常生活当中和工业生产制造当中，是少不了的，螺栓也被称为工业之米，可见螺栓的运用之广泛。螺栓的运用范围有：电子产品，机械产品，数码产品，电力设备，机电机械产品。船舶，车辆，水利工程，甚至化学实验上也有用到螺栓。特如数码产品上面用到的精密螺栓。DVD，照相机、眼镜、钟表、电子等使用的微型螺栓；电视、电气制品、乐器、家具等之一般螺栓；至于工程、建筑、桥梁则使用大型螺栓、螺帽；交通器具、飞机、电车、汽车等则为大小螺栓并用。螺栓在工业上负有重要任务，只要地球上存在着工业，则螺栓之功能永远重要。
大规格螺栓螺母拧紧过程比较复杂，但在航空航天飞行器型号设计中的应用非常广泛，尤其针对高温合金紧固件，其良好的耐高温性能在飞行器高温部段的连接起到至关重要的作用，国内外针对大规格螺栓拧紧力矩的标准不多，对于M18以上大规格螺栓螺母在型号上安装的可靠性研究也较少。
车间里生产的大规格螺栓和螺母，需要将被装配在一起，才能出售。目前大规格螺栓和螺母装配设备往往由人工对一组螺栓和螺母进行装配，效率较低，此外，大规格螺栓和螺母装配设备结构固定，扩展性较差。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明其中一个目的是拟开发一种高效的大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制方法，以提高螺栓和螺母自动装配的效率和扩展性。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法，其特征在于：包括，用一个逻辑控制单元测量至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数；将测量的至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数与针对该至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数的对应的预定阈值进行比较，以确定测量的所述运行参数是否在对应于测量的至少一个所述大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数的一个限制区域或一个超控区域内；以及，对参数属于所述限制区域内的螺栓、螺母或螺栓与螺母的装配件进行剔除；其中，所述测量至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数，其包括测量螺栓装配机构、螺母分拣机构、螺栓分拣机构或大规格螺栓和螺母装配平台的运行参数中的至少一个。
作为本发明所述的控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法的一种优选方案，其中：所述逻辑控制单元与第一控制层中的通讯模块和数据处理模块建立联系，所述数据处理模块能够将所述通讯模块传输的信息进行处理，实现人机交互。
作为本发明所述的控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法的一种优选方案，其中：所述第一控制层与第二控制层建立联系，所述第二控制层通过神经网络对所述第一控制层收集的数据进行分析处理学习，提高生产过程的协调性和效率。
作为本发明所述的控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法的一种优选方案，其中：所述第一控制层还包括界面单元，所述界面单元包括工作状态控制界面、历史工作状态查询界面和配置界面，所述配置界面能够实现不同组螺栓与螺母的装配。
作为本发明所述的控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法的一种优选方案，其中：所述大规格螺栓和螺母装配平台的预定阈值通过设定递进组件的转动角度确定。
本发明其中的另一个目的是提供大规格螺栓和螺母自动装配的控制系统。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统，其包括，大规格螺栓和螺母装配平台，其包括，承载组件，其上设置有第一配合孔；递进组件，设置于所述承载组件上，且设置有凹槽，所述凹槽通过运动能够与所述第一配合孔相对应；开合组件，设置于所述第一配合孔的下端，能够实现所述第一配合孔的通透和封闭；第三驱动组件，驱动所述递进组件在所述承载组件上相对运动，依次将输送至所述凹槽内的螺母运送至与所述第一配合孔的对应位置；以及，螺栓基座组件，设置于所述递进组件上，包括螺栓载台、支撑部件和弹性部件，所述螺栓载台穿过所述支撑部件，且其上设置有卡口，所述弹性部件套设于所述支撑部件上，使得所述螺栓载台在所述支撑部件上的运动受到弹力的影响；螺母分拣机构，其包括，能够将放置其内部的螺母按顺序一一定向输送螺母振动组件和将所述螺母输送至大规格螺栓和螺母装配平台的螺母输送轨道；螺栓分拣机构，其包括，能够将放置其内部的螺栓按顺序一一定向输送螺栓振动组件和将所述螺栓输送至所述大规格螺栓和螺母装配平台的螺栓输送轨道；螺栓装配机构，包括支架组件，其包括支撑单元和第一平台，所述第一平台设置于所述支撑单元上端；第一驱动组件，设置于所述第一平台上，所述第一驱动组件包括第一动力源和第一推动部，所述第一动力源为所述第一推动部在竖直方向运动提供动力；以及，第二驱动组件，与所述第一推动部相连接，包括第二动力源和装配部，所述装配部设置于所述第二动力源转轴的前端，能够与螺栓的阻隔部相配合，从而所述第二动力源带动与所述装配部配合的螺栓转动，实现与螺母的装配；以及，逻辑控制单元，其包括，分配组装模块、螺母分拣模块、螺栓分拣模块、以及，装配模块，所述分配组装模块控制所述大规格螺栓和螺母装配平台完成螺栓与螺母的对应分配，所述螺母分拣模块和螺栓分拣模块分别控制所述螺母分拣机构和螺栓分拣机构完成对螺母和螺栓的定向输送，所述装配模块控制所述螺栓装配机构完成螺栓与螺母的装配。
作为本发明所述的控制系统的一种优选方案，其中：所述螺栓分拣机构还包括，螺栓推进组件，其包括驱动推进部件和推进螺栓部件，所述驱动推进部件驱动所述推进螺栓部件运动，对在所述螺栓输送轨道上的所述螺栓进行推进；所述驱动推进部件和所述推进螺栓部件通过传输带相连接，所述螺栓经所述螺栓输送轨道后最终抵达至所述卡口内。
作为本发明所述的控制系统的一种优选方案，其中：所述螺栓输送轨道为中空结构，所述推进螺栓部件包括触臂端和转盘端，所述触臂端能够抵触至所述螺栓的直杆部。
作为本发明所述的控制系统的一种优选方案，其中：所述螺母分拣模块包括螺母振动分析块和螺母振动测试仪，螺栓分拣模块包括螺栓振动分析块和螺栓振动测试仪，所述螺母振动测试仪和螺栓振动测试仪分别对螺母振动组件和螺栓振动组件进行测试监控，通过所述螺母振动分析块和螺栓振动分析块的调整，使得所述螺母和螺栓定向输出。
作为本发明所述的控制系统的一种优选方案，其中：所述装配模块包括距离测定器和扭矩传感器，所述距离测定器测定装配部向下移动的距离，所述扭矩传感器检测扭矩大小，以此判断螺栓和螺母装配是否合格。
本发明的大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统具有扩展性，如果本系统仅需要对一组螺栓和螺母进行装配，则在系统上安装一个螺栓分拣机构和一个螺母分拣机构即可；如果想同时对两组螺栓和螺母进行装配，为了提高效率，可选择在设备上安装两个螺栓分拣机构和两个螺母分拣机构；如果想对更多的螺栓和螺母进行装配，可以安装三个螺栓分拣机构和一个螺母分拣机构。故本发明能够适用不同场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例所述大规格螺栓和螺母装配平台的主体结构示意图；
图2为本发明图1所示实施例所述大规格螺栓和螺母装配平台的局部放大结构示意图；
图3为本发明图1所示实施例所述大规格螺栓和螺母装配平台的仰视和局部放大结构示意图；
图4为本发明所述螺栓的结构示意图；
图5为本发明一个实施例所述大规格螺栓和螺母自动装配系统的主体结构示意图；
图6为本发明图5所示实施例中所述螺母振动组件的主体结构示意图；
图7为本发明图5所示实施例中所述螺杆振动组件的主体结构示意图；
图8为本发明图5所示实施例中所述螺栓推进组件的局部放大结构示意图；
图9为本发明所述控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法的线框图；
图10为本发明与第一控制层和第二控制层建立联系的所述大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统示意图；
图11为本发明所述大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统示意图；
图12为本发明螺栓装配机构的控制方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明首先提供了一种控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法，参见图9，S1：其利用逻辑控制单元500测量至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数，例如：测量螺栓装配机构100、螺母分拣机构200、螺栓分拣机构300或大规格螺栓和螺母装配平台400的运行参数中的至少一个。而后S2：将测量的至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数与针对该至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数的对应的预定阈值进行比较，以确定测量的所述运行参数是否在对应于测量的至少一个所述大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数的一个限制区域或一个超控区域内，在此，所述“预定阈值”分别指：通过扭矩传感器504b检测扭矩大小确定螺栓装配机构100的预定阈值，例如：将螺栓完整装配至螺母需要的扭矩为10N〃m，设定该扭矩10N〃m为预定阈值，而低于该预定阈值不能满足装配需求，则设定该扭矩区域为限制区域，判定此限制区域内装配为不合格；而超过该预定阈值范围为超控区域，也判定螺栓与螺母的装配合格。通过设定螺母振动组件201的运行参数使得确保螺母孔向上平稳输送以确定螺母分拣机构200的预定阈值。通过设定螺栓振动组件301的运行参数使得确保螺栓的直杆部L向前平稳输送以确定螺栓分拣机构300的预定阈值。通过设定递进组件402的转动角度确定大规格螺栓和螺母装配平台400的预定阈值。以此为判定标准，S3：对参数属于所述限制区域内的螺栓、螺母或螺栓与螺母的装配件进行剔除。
上述控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法是基于对大规格螺栓和螺母自动装配系统的自动化智能控制。图1是表示本发明大规格螺栓和螺母装配平台的一实施方式的示意图。该大规格螺栓和螺母装配平台400包括承载组件401、递进组件402、开合组件403、第三驱动组件404，以及螺栓基座组件405。承载组件401上设置有第一配合孔401a，该配合孔401a为通孔。递进组件402设置于承载组件401上，且设置有凹槽402a，凹槽402a通过运动能够与第一配合孔401a相对应。开合组件403设置于第一配合孔401a的下端，能够实现第一配合孔401a的通透(即打开)和封闭。第三驱动组件404驱动递进组件402在承载组件401上相对运动，依次将输送至凹槽402a内的螺母运送至与第一配合孔401a的对应位置。参加图2，螺栓基座组件405设置于递进组件402上，包括螺栓载台405a、支撑部件405b和弹性部件406c，螺栓载台405a穿过支撑部件405b，且其上设置有卡口405a-1，当螺栓进入卡口405a-1后，确保螺栓的阻隔部S向上被卡口405a-1卡住，其直杆部L穿过卡口405a-1后使得螺栓整体为“竖直状”。螺栓的直杆部L也与凹槽402a相配合，保证螺栓的轴线和凹槽402a中的螺母的轴线在一条线上，保证螺栓和螺母对准的。弹性部件406c套设于支撑部件405b上，使得螺栓载台405a在支撑部件405b上的运动受到弹力的影响。在一个实施例中，弹性部件406c可以选用弹簧。
在另一个实施方式中，如图3和图4，大规格螺栓和螺母装配平台400还包括支撑部件405b，其一端设置于递进组件402的上端面，另一端设置有卡点405b-1，对螺栓载台405a的向上运动进行限位。开合组件403包括驱动开合部件403a、开合推板403b和盖板403c，驱动开合部件403a活动设置在开合支架上，盖板403c通过活动轴设置在盖板支架上，驱动开合部件403a启动后，推动开合推板403b抵触至盖板403c，此时，盖板403c将第一配合孔401a闭合；当需要开启所述第一配合孔401a时，开合推板403b与盖板403c远离，从而实现第一配合孔401a的开启。第三驱动组件404包括第三转轴404a、从动轮404b、主动轮404c，以及第三动力源404d，第三动力源404d与主动轮404c相连接，主动轮404c与所述从动轮404b相配合，第三转轴404a与递进组件402相连接。
如图5所示，图5示出了本发明一个实施例中所述大规格螺栓和螺母自动装配系统的主体结构示意图。该大规格螺栓和螺母自动装配系统包括螺栓装配机构100、螺母分拣机构200、螺栓分拣机构300和大规格螺栓和螺母装配平台400。其中，螺栓装配机构100包括支架组件101、第一驱动组件102以及，第二驱动组件103。其中，支架组件101包括支撑单元101a和第一平台101b，第一平台101b设置于支撑单元101a上端。具体为：支架组件101的支撑单元101a整体设置为“冂”字形，且较佳地，支撑单元101a的左右两个“支撑腿”，分别设置为双支撑的结构。而第一平台101b可以选择为平板，其设置于支撑单元101a的顶端，且与该“支撑腿”固定连接。第一驱动组件102则设置于第一平台101b上端面，能够为第一推动部102b在竖直方向运动提供动力。具体的，该第一驱动组件102包括第一动力源102a和与其相连接的推进部件102b，第一动力源102a可以选用电机，设置于支撑单元101a的上端面，推进部件102b可以选用螺纹杆，其穿过第一平台101b且与推进部件102b相配合。当然，第一动力源102a也可以选择使用气缸，如此，与第一动力源102a相连接的推进部件102b上也无需设置螺纹，而是推进部件102b选择为伸缩杆，且与第一平台101b固定连接，如此，也能够实现带动第二驱动组件103在竖直方向的运动。在此不赘述。较佳地，第二驱动组件103中还设置有扭矩传感器，以测量螺栓扭动过程中的扭矩值。如此，当第一动力源102a在支撑单元101a的上端面驱动推进部件102b进行转动时，由于与第二驱动组件103相连接，进而实现第二驱动组件103在竖直方向的运动。此处，第二驱动组件103包括第二动力源103a和装配部103b，第二动力源103a可以选择为电机，装配部103b设置于第二动力源103a转轴103c的前端，这里所说的“装配部103b”是具有能够与螺栓的阻隔部S(如图4所示)相配合的装配结构，从而使得第二动力源103a带动与装配部103b配合的螺栓转动，实现与螺母的装配。
参见图6和图7，螺母分拣机构200包括螺母振动组件201和螺母输送轨道202。螺母振动组件201能够将放置其内部的螺母按顺序一一定向输送，在此所述的“螺母振动组件201”可以选用振动盘。螺母分拣机构200还包括，螺母推动组件203，设置于螺母输送轨道202的末端，能够推动所述螺母进入指定的位置。承载组件401上还设置有螺母通道401b，螺母推动组件203将螺母推动通过螺母通道401b而后进入凹槽402a。螺母振动组件201(振动盘)能够产生旋转振动力使得螺母在螺母物料道201a上依次有序运动。原理为：螺母振动组件201(振动盘)的底部腔体为包含一定封闭空间的容纳室，容纳室内设置有主电磁铁和主振弹簧，在一种实施方式中，主振弹簧可以为板弹簧，主振弹簧倾斜连接容纳室的底端和顶端，能够使得螺母振动组件201产生旋转振动力，这样就同时产生了一个在垂直轴上的扭转振动和一个垂直线性振动。在此实施方式中，当接通电源，主电磁铁随之产生吸力，在电磁吸力的作用下，螺母振动组件201偏离静平衡位置并且移动，然后绕中心轴线作同步扭转，同时主振弹簧产生弹性变形，当电磁吸力变小时，螺母振动组件201开始急剧的改变运动方向，并且超越最初的静平衡位置达到某一上限，这是因为主振弹簧已经有足够的弹性变形能，如此上下反复进行，就形成了高频微幅振动。
螺母振动组件201所产生高频微幅振动的结果，使与螺母振动组件201紧密相连的螺母物料道201a本身除中心轴线以外的各点都沿着各自的一小段空间螺旋线轨迹进行高频微幅振动。在螺母沿螺母物料道201a被输送的过程中，螺母物料道201a上的一致化机构使部分零件形成统一的姿态，由于下降速度很快，所以螺母会浮在空中，在重力的作用下，落入螺母物料道201a底部被重新沿螺母物料道201a螺旋向上输送，进行自动定向排列，最后逐个由设置于螺母物料道201a的末端的螺母出料道201b排出。
螺母输送轨道202能够将自螺母振动组件201的螺母出料道201b排出的螺母输送至大规格螺栓和螺母装配平台400。具体的，该螺母输送轨道202自螺母出料道201b始，依次设置倾斜轨道和水平轨道，以使得螺母能够顺利进入大规格螺栓和螺母装配平台400设定的位置中。
该大规格螺栓和螺母自动装配系统还包括螺栓分拣机构300，如图7所示，其用以将螺栓筛选出来并与大规格螺栓和螺母装配平台400内的螺母相配合。其包括了螺栓振动组件301和螺栓输送轨道302，螺栓振动组件301能够将放置其内部的螺栓按顺序一一定向输送，其实现原理与螺母振动组件201相似，在实施生产过程中，只需要调整螺栓振动组件301的振动参数即可。参见图8，螺栓分拣机构300还包括，螺栓推进组件303其包括驱动推进部件303a和推进螺栓部件303b，驱动推进部件303a驱动推进螺栓部件303b运动，对在螺栓输送轨道302上的螺栓进行推进。驱动推进部件303a和推进螺栓部件303b通过传输带303c相连接，螺栓经螺栓输送轨道302后最终抵达至卡口405a-1内。螺栓输送轨道302为中空结构，推进螺栓部件303b包括触臂端303b-1和转盘端303b-2，触臂端303b-1能够抵触至螺栓的直杆部L。螺栓振动组件301的底部腔体也为包含一定封闭空间的容纳室，容纳室内设置有主电磁铁和主振弹簧，在一种实施方式中，主振弹簧可以为板弹簧，主振弹簧倾斜连接容纳室的底端和顶端，能够使得螺栓振动组件301产生旋转振动力，这样就同时产生了一个在垂直轴上的扭转振动和一个垂直线性振动。在此实施方式中，当接通电源，主电磁铁随之产生吸力，在电磁吸力的作用下，螺栓振动组件301偏离静平衡位置并且移动，然后绕中心轴线作同步扭转，同时主振弹簧产生弹性变形，当电磁吸力变小时，螺栓振动组件301开始急剧的改变运动方向，并且超越最初的静平衡位置达到某一上限，这是因为主振弹簧已经有足够的弹性变形能，如此上下反复进行，就形成了高频微幅振动。
螺栓振动组件301所产生高频微幅振动的结果，使与螺栓振动组件301紧密相连的螺栓物料道301a本身除中心轴线以外的各点都沿着各自的一小段空间螺旋线轨迹进行高频微幅振动。在螺栓沿螺栓物料道301a被输送的过程中，螺栓物料道301a上的一致化机构使部分零件形成统一的姿态，由于下降速度很快，所以螺栓会浮在空中，在重力的作用下，落入螺栓物料道301a底部被重新沿螺栓物料道301a螺旋向上输送，进行自动定向排列，最后逐个由设置于螺栓物料道301a的末端的螺栓出料道301b排出。螺栓输送轨道302能够将自螺栓振动组件301的螺栓出料道301b排出的螺栓输送至大规格螺栓和螺母装配平台400。具体的，该螺栓输送轨道302自螺栓出料道301b始，依次设置倾斜轨道和水平轨道，以使得螺栓能够顺利进入大规格螺栓和螺母装配平台400设定的位置中。
如图1～4、图5所示，大规格螺栓和螺母装配平台400完成将螺母依次输送至对应螺栓安装的设定位置。大规格螺栓和螺母装配平台400除了螺栓基座组件405，还包括了承载组件401、递进组件402、开合组件403，以及第三驱动组件404。在这一事实方式中，承载组件401被设置为一中间有凹陷空间的方体，该凹陷空间用以“承载”递进组件402。递进组件402被设置为圆形，其边缘设置有能够搁置螺母的凹槽402a。承载组件401上设置有第一配合孔401a，第一配合孔401a能够与设置于承载组件401上的递进组件402的凹槽402a相对应，而开合组件403设置于第一配合孔401a的下端，也即承载组件401的下端面，其能够通过开启和闭合进而实现第一配合孔401a的通透和封闭。在一种实施方式中，第三驱动组件404通过轴与递进组件402相连接，能够驱动递进组件402在承载组件401上相对运动，依次将输送至凹槽402a内的螺母运送至第一配合孔401a的对应位置。如此，第三驱动组件404可以选用电机，当第三驱动组件404转动时，圆盘状的递进组件402开始转动，通过螺母输送轨道202输送至凹槽402a内的螺母被依次递进至第一配合孔401a处。在此，所述“递进”是指这样一种运动状态：将凹槽402a内的螺母依次运送至第一配合孔401a的对应位置，且为大规格螺栓和螺母装配平台400完全装配好螺母提供充足的时间。这一事实方式，同时需要满足凹槽402a、第一配合孔401a、开合组件403，以及卡口405a-1，四者一一对应，如此，当螺母和螺栓通过大规格螺栓和螺母装配平台400装配完整后，开合组件403开启，完整装配的螺母和螺栓才能掉落至特定的收集装置内。第三驱动组件404包括第三转轴404a、从动轮404b、主动轮404c，以及第三动力源404d，第三动力源404d与主动轮404c相连接，主动轮404c与所述从动轮404b相配合，第三转轴404a与递进组件402相连接。
在大规格螺栓和螺母自动装配系统的再一个实施方式中，该大规格螺栓和螺母自动装配系统包括螺栓装配机构100、螺母分拣机构200、螺栓分拣机构300和大规格螺栓和螺母装配平台400。其中，这一实施方式与上一个实施方式的区别之一在于：一个螺母分拣机构200分配了四个螺栓分拣机构300，如此提高工作效率。当然，本系统的结构是可以选择的，可以选择如上一实施例中一个螺栓分拣机构300和一个螺母分拣机构200的装配单元，也可选择两个、三个或者四个，甚至更多的螺母分拣机构200和/或螺栓分拣机构300装配单元，因此，其工作过程可能有一个螺栓和一个螺母装配，也可能同时有两个、三个或者四个螺栓和螺母进行装配。如此形式的变更，都应该涵盖在本发明的保护范围内，在此仅再以一个螺母分拣机构200分配四个螺栓分拣机构300的结构形式进行阐述，其他形式类推即可，不一而论。
如此，螺栓装配机构100包括支架组件101、第一驱动组件102以及，第二驱动组件103。其中，支架组件101包括支撑单元101a和第一平台101b，第一平台101b设置于支撑单元101a上端。具体为：支架组件101的支撑单元101a整体设置为“冂”字形，且较佳地，支撑单元101a的左右两个“支撑腿”，分别设置为双支撑的结构。而第一平台101b可以选择为平板，其设置于支撑单元101a的顶端，且与该“支撑腿”固定连接。第一驱动组件102则设置于第一平台101b上端面，能够为第一推动部102b在竖直方向运动提供动力。具体的，该第一驱动组件102包括第一动力源102a和与其相连接的推进部件102b，第一动力源102a可以选用电机，设置于支撑单元101a的上端面，推进部件102b可以选用螺纹杆，其穿过第一平台101b且与推进部件102b相配合。当然，第一动力源102a也可以选择使用气缸，如此，与第一动力源102a相连接的推进部件102b上也无需设置螺纹，而是推进部件102b选择为伸缩杆，且与第一平台101b固定连接，如此，也能够实现带动第二驱动组件103在竖直方向的运动。在此不赘述。较佳地，第二驱动组件103中还设置有扭矩传感器，以测量螺栓扭动过程中的扭矩值。如此，当第一动力源102a在支撑单元101a的上端面驱动推进部件102b进行转动时，由于与第二驱动组件103相连接，进而实现第二驱动组件103在竖直方向的运动。此处，第二驱动组件103包括第二动力源103a和装配部103b，第二动力源103a可以选择为电机，装配部103b设置于第二动力源103a转轴103c的前端，这里所说的“装配部103b”是具有能够与螺栓的阻隔部S(如图4所示)相配合的装配结构，从而使得第二动力源103a带动与装配部103b配合的螺栓转动，实现与螺母的装配。
参见图6和图7，螺母分拣机构200包括螺母振动组件201和螺母输送轨道202。螺母振动组件201能够将放置其内部的螺母按顺序一一定向输送，在此所述的“螺母振动组件201”可以选用振动盘。螺母分拣机构200还包括，螺母推动组件203，设置于螺母输送轨道202的末端，能够推动所述螺母进入指定的位置。承载组件401上还设置有螺母通道401b，螺母推动组件203将螺母推动通过螺母通道401b而后进入凹槽402a。螺母振动组件201(振动盘)能够产生旋转振动力使得螺母在螺母物料道201a上依次有序运动。原理为：螺母振动组件201(振动盘)的底部腔体为包含一定封闭空间的容纳室，容纳室内设置有主电磁铁和主振弹簧，在一种实施方式中，主振弹簧可以为板弹簧，主振弹簧倾斜连接容纳室的底端和顶端，能够使得螺母振动组件201产生旋转振动力，这样就同时产生了一个在垂直轴上的扭转振动和一个垂直线性振动。在此实施方式中，当接通电源，主电磁铁随之产生吸力，在电磁吸力的作用下，螺母振动组件201偏离静平衡位置并且移动，然后绕中心轴线作同步扭转，同时主振弹簧产生弹性变形，当电磁吸力变小时，螺母振动组件201开始急剧的改变运动方向，并且超越最初的静平衡位置达到某一上限，这是因为主振弹簧已经有足够的弹性变形能，如此上下反复进行，就形成了高频微幅振动。
螺母振动组件201所产生高频微幅振动的结果，使与螺母振动组件201紧密相连的螺母物料道201a本身除中心轴线以外的各点都沿着各自的一小段空间螺旋线轨迹进行高频微幅振动。在螺母沿螺母物料道201a被输送的过程中，螺母物料道201a上的一致化机构使部分零件形成统一的姿态，由于下降速度很快，所以螺母会浮在空中，在重力的作用下，落入螺母物料道201a底部被重新沿螺母物料道201a螺旋向上输送，进行自动定向排列，最后逐个由设置于螺母物料道201a的末端的螺母出料道201b排出。
螺母输送轨道202能够将自螺母振动组件201的螺母出料道201b排出的螺母输送至大规格螺栓和螺母装配平台400。具体的，该螺母输送轨道202自螺母出料道201b始，依次设置倾斜轨道和水平轨道，以使得螺母能够顺利进入大规格螺栓和螺母装配平台400设定的位置中。
该大规格螺栓和螺母自动装配系统还包括螺栓分拣机构300，如图7所示，其用以将螺栓筛选出来并与大规格螺栓和螺母装配平台400内的螺母相配合。其包括了螺栓振动组件301和螺栓输送轨道302，螺栓振动组件301能够将放置其内部的螺栓按顺序一一定向输送，其实现原理与螺母振动组件201相似，在实施生产过程中，只需要调整螺栓振动组件301的振动参数即可。参见图8，螺栓分拣机构300还包括，螺栓推进组件303其包括驱动推进部件303a和推进螺栓部件303b，驱动推进部件303a驱动推进螺栓部件303b运动，对在螺栓输送轨道302上的螺栓进行推进。驱动推进部件303a和推进螺栓部件303b通过传输带303c相连接，螺栓经螺栓输送轨道302后最终抵达至卡口405a-1内。螺栓输送轨道302为中空结构，推进螺栓部件303b包括触臂端303b-1和转盘端303b-2，触臂端303b-1能够抵触至螺栓的直杆部L。螺栓振动组件301的底部腔体也为包含一定封闭空间的容纳室，容纳室内设置有主电磁铁和主振弹簧，在一种实施方式中，主振弹簧可以为板弹簧，主振弹簧倾斜连接容纳室的底端和顶端，能够使得螺栓振动组件301产生旋转振动力，这样就同时产生了一个在垂直轴上的扭转振动和一个垂直线性振动。在此实施方式中，当接通电源，主电磁铁随之产生吸力，在电磁吸力的作用下，螺栓振动组件301偏离静平衡位置并且移动，然后绕中心轴线作同步扭转，同时主振弹簧产生弹性变形，当电磁吸力变小时，螺栓振动组件301开始急剧的改变运动方向，并且超越最初的静平衡位置达到某一上限，这是因为主振弹簧已经有足够的弹性变形能，如此上下反复进行，就形成了高频微幅振动。
螺栓振动组件301所产生高频微幅振动的结果，使与螺栓振动组件301紧密相连的螺栓物料道301a本身除中心轴线以外的各点都沿着各自的一小段空间螺旋线轨迹进行高频微幅振动。在螺栓沿螺栓物料道301a被输送的过程中，螺栓物料道301a上的一致化机构使部分零件形成统一的姿态，由于下降速度很快，所以螺栓会浮在空中，在重力的作用下，落入螺栓物料道301a底部被重新沿螺栓物料道301a螺旋向上输送，进行自动定向排列，最后逐个由设置于螺栓物料道301a的末端的螺栓出料道301b排出。螺栓输送轨道302能够将自螺栓振动组件301的螺栓出料道301b排出的螺栓输送至大规格螺栓和螺母装配平台400。具体的，该螺栓输送轨道302自螺栓出料道301b始，依次设置倾斜轨道和水平轨道，以使得螺栓能够顺利进入大规格螺栓和螺母装配平台400设定的位置中。
如图1～4、图5所示，大规格螺栓和螺母装配平台400完成将螺母依次输送至对应螺栓安装的设定位置。大规格螺栓和螺母装配平台400除了螺栓基座组件405，还包括了承载组件401、递进组件402、开合组件403，以及第三驱动组件404。在这一事实方式中，承载组件401被设置为一中间有凹陷空间的方体，该凹陷空间用以“承载”递进组件402。递进组件402被设置为圆形，其边缘设置有能够搁置螺母的凹槽402a。承载组件401上设置有第一配合孔401a，第一配合孔401a能够与设置于承载组件401上的递进组件402的凹槽402a相对应，而开合组件403设置于第一配合孔401a的下端，也即承载组件401的下端面，其能够通过开启和闭合进而实现第一配合孔401a的通透和封闭。在一种实施方式中，第三驱动组件404通过轴与递进组件402相连接，能够驱动递进组件402在承载组件401上相对运动，依次将输送至凹槽402a内的螺母运送至第一配合孔401a的对应位置。如此，第三驱动组件404可以选用电机，当第三驱动组件404转动时，圆盘状的递进组件402开始转动，通过螺母输送轨道202输送至凹槽402a内的螺母被依次递进至第一配合孔401a处。在此，所述“递进”是指这样一种运动状态：将凹槽402a内的螺母依次运送至第一配合孔401a的对应位置，且为大规格螺栓和螺母装配平台400完全装配好螺母提供充足的时间。这一事实方式，同时需要满足凹槽402a、第一配合孔401a、开合组件403，以及卡口405a-1，四者一一对应，如此，当螺母和螺栓通过大规格螺栓和螺母装配平台400装配完整后，开合组件403开启，完整装配的螺母和螺栓才能掉落至特定的收集装置内。第三驱动组件404包括第三转轴404a、从动轮404b、主动轮404c，以及第三动力源404d，第三动力源404d与主动轮404c相连接，主动轮404c与所述从动轮404b相配合，第三转轴404a与递进组件402相连接。
螺栓和螺母的装配过程：首先，递进组件402转动的过程中将螺母移动到装配部103b下方，其次，第一驱动组件102将第二驱动组件103压下，同时第二动力源103a启动，使装配部103b将螺栓压紧并向下旋转，此时扭矩传感器检测扭矩大小，判断螺栓和螺母的配合是否合格，判断装配过程是否完成，而由于螺栓载台405a穿过支撑部件405b且在其上活动连接，故螺栓载台405a在支撑部件405b上的运动受到弹力的影响。当螺栓和螺母配合上之后，螺栓从装配部103b脱离出来并从第一配合孔401a掉落。在此，第一配合孔401a的开关和闭合由开合组件403控制，在这一实施方式中，开合组件403包括驱动开合部件403a，例如电机或气缸，以及开合推板403b和盖板403c，驱动开合部件403a活动设置在开合支架上，盖板403c也通过活动轴设置在盖板支架上，如此，驱动开合部件403a启动后，推动开合推板403b抵触至盖板403c，此时，盖板403c将第一配合孔401a闭合；而当需要开启第一配合孔401a时，开合推板403b与盖板403c远离，从而实现第一配合孔401a的开启。此时，合格与不合格装配螺杆和螺帽的分拣，根据第二驱动组件103向下移动的距离和扭矩传感器的力的大小，判断该螺栓和螺母装配是否合格，如果合格，就从承载组件401的第一配合孔401a掉入合格品的收纳箱内；如果不合格，开合组件403的驱动开合部件403a推动开合推板403b遮挡装配后的螺栓和螺母移动轨迹，使其落入不合格收纳箱内。
由此可见，本发明的大规格螺栓和螺母自动装配系统具有扩展性，如果本系统仅需要对一组螺栓和螺母进行装配，则在系统上安装一个螺栓分拣机构300和一个螺母分拣机构200即可；如果想同时对两组螺栓和螺母进行装配，为了提高效率，可选择在设备上安装两个螺栓分拣机构300和两个螺母分拣机构200。如果想对更多的螺栓和螺母进行装配，可以安装三个螺栓分拣机构300和一个螺母分拣机构200。故本发明能够适用不同场合。
本发明提供的一种大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统，参见图10和图11，其包括了螺栓装配机构100、螺母分拣机构200、螺栓分拣机构300、大规格螺栓和螺母装配平台400以及逻辑控制单元500，其中，螺栓装配机构100包括，支撑第一驱动组件102和第二驱动组件103的支架组件101，驱动第二驱动组件103实现竖直方向运动的第一驱动组件102和实现螺栓与螺母的装配的第二驱动组件103；螺母分拣机构200包括，能够将放置其内部的螺母按顺序一一定向输送螺母振动组件201和将螺母输送至大规格螺栓和螺母装配平台400的螺母输送轨道202；螺栓分拣机构300包括，能够将放置其内部的螺栓按顺序一一定向输送螺栓振动组件301和将螺栓输送至螺栓装配机构100的螺栓输送轨道302；大规格螺栓和螺母装配平台400包括，设置在承载组件401上且能够发生相对运动的递进组件402和驱动递进组件402运动的第三驱动组件404；以及，逻辑控制单元500，其包括，分配组装模块501、螺母分拣模块502、螺栓分拣模块503、以及，装配模块504，分配组装模块501控制大规格螺栓和螺母装配平台400完成螺栓与螺母的对应分配，螺母分拣模块502和螺栓分拣模块503分别控制所述螺母分拣机构200和螺栓分拣机构300完成对螺母和螺栓的定向输送，所述装配模块504控制所述螺栓装配机构100完成螺栓与螺母的装配。在这一实施方式中，逻辑控制单元500与第一控制层600中的通讯模块601和数据处理模块602建立联系，数据处理模块602能够将通讯模块601传输的信息进行处理，实现人机交互。第一控制层600还包括界面单元，界面单元包括工作状态控制界面、历史工作状态查询界面和配置界面，工作状态控制界面包括了对系统自动状态、系统手动状态、系统正常状态、系统危险状态显示和控制；历史工作状态查询界面可以查询每日装配的螺栓和螺母的总数、螺栓螺母装配不合格的总数和螺栓和螺母装配合格的总数；配置界面能够实现不同组螺栓与螺母的装配。第一控制层600与第二控制层700建立联系，所述第二控制层700通过神经网络对所述第一控制层600收集的数据进行分析处理学习，提高生产过程的协调性和效率。
分配组装模块501设定递进组件402的转动角度，使得螺母最终能够分配至所述螺栓装配机构100处。螺母分拣模块502包括螺母振动分析块502a和螺母振动测试仪502b，螺栓分拣模块503包括螺栓振动分析块503a和螺栓振动测试仪503b，螺母振动测试仪502b和螺栓振动测试仪503b分别对螺母振动组件201和螺栓振动组件301进行测试监控，通过螺母振动分析块502a和螺栓振动分析块503a的调整，使得所述螺母和螺栓定向输出。装配模块504包括距离测定器504a和扭矩传感器504b，距离测定器504a测定装配部103b向下移动的距离，扭矩传感器504b检测扭矩大小，以此判断螺栓和螺母装配是否合格。
本发明控制系统的基本工作过程分为如下4个部分：(1)螺栓分离；(2)螺母分离；(3)螺栓和螺母装配；(4)合格与不合格产品的分拣。具体来说：
系统判断是一个螺栓装配机构100在工作、二个螺栓装配机构100工作、三个螺栓装配机构100工作还是四个螺栓装配机构100在工作。对应不同的情况分别启动1组装配情况下递进组件402转动程序、2组装配情况下递进组件402转动程序、3组装配情况下递进组件402转动程序还是4组装配情况下递进组件402转动程序。递进组件402一共有4个扇面，每个扇面占90度角。
当系统工作在1组装配情况下，递进组件402启动程序就是递进组件402每次转过一个螺母分度角，然后螺栓装配机构100就开始将螺栓和螺母相互配合在一起进行装配；当系统工作在2组装配情况下，这个时候系统就有2个螺栓装配机构100在同时组装螺栓和螺母，递进组件402启动程序就是递进组件402每次转过一个螺母分度角，然后螺栓装配机构100就开始将螺栓和螺母相互配合在一起进行装配，但是系统会一直判断一个扇面(90度)上的螺母是否被全部装配完毕，如果装配完毕了，就先让递进组件402先仅仅安装螺母而不装配螺栓，直到一个扇面过去了(90度)才开始每次转动一个螺母分度角，然后装配一对螺栓和螺母；当系统工作在3组装配情况下，这个时候系统就有3个螺栓装配机构100在同时组装螺栓和螺母，递进组件402启动程序就是递进组件402每次转过一个螺母分度角，然后螺栓装配机构100就开始将螺栓和螺母相互配合在一起进行装配，但是系统会一直判断一个扇面(90度)上的螺母是否被全部装配完毕，如果装配完毕了，就先让递进组件402先仅仅安装螺母而不装配螺栓，直到3个扇面过去了(270度)才开始每次转动一个螺母分度角，然后装配一对螺栓和螺母；当系统工作在4组装配情况下，这个时候系统就有4个螺栓装配机构100在同时组装螺栓和螺母，递进组件402启动程序就是递进组件402每次转过一个螺母分度角，然后螺栓装配机构100就开始将螺栓和螺母相互配合在一起进行装配，但是系统会一直判断一个扇面(90度)上的螺母是否被全部装配完毕，如果装配完毕了，就先让递进组件402先仅仅安装螺母而不装配螺栓，直到3个扇面过去了(360度)才开始每次转动一个螺母分度角，然后装配一对螺栓和螺母。
参见图12，当螺母和螺栓进行配合的时候，测量装配过程中装配的扭矩，如果装配的扭矩小于正常装配置，或者螺栓压下量小于正常值，则判断螺栓装配不成功，不合格产品的数量增加1，然后螺栓分拣装置将不合格的螺栓推送到不合格产品框内。假如装配过程中的扭矩值和螺栓压下量均大于正常装配扭矩和正常压下行程值，则认为螺栓装配成功。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法，其特征在于：包括，
用一个逻辑控制单元(500)测量至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数；
将测量的至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数与针对该至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数的对应的预定阈值进行比较，以确定测量的所述运行参数是否在对应于测量的至少一个所述大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数的一个限制区域或一个超控区域内；以及，
对参数属于所述限制区域内的螺栓、螺母或螺栓与螺母的装配件进行剔除；其中，所述测量至少一个大规格螺栓和螺母自动装配系统的运行参数，其包括测量螺栓装配机构(100)、螺母分拣机构(200)、螺栓分拣机构(300)或大规格螺栓和螺母装配平台(400)的运行参数中的至少一个。
2.如权利要求1所述的控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法，其特征在于：所述逻辑控制单元(500)与第一控制层(600)中的通讯模块(601)和数据处理模块(602)建立联系，所述数据处理模块(602)能够将所述通讯模块(601)传输的信息进行处理，实现人机交互。
3.如权利要求2所述的控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法，其特征在于：所述第一控制层(600)与第二控制层(700)建立联系，所述第二控制层(700)通过神经网络对所述第一控制层(600)收集的数据进行分析处理学习，提高生产过程的协调性和效率。
4.如权利要求2或3所述的控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法，其特征在于：所述第一控制层(600)还包括界面单元，所述界面单元包括工作状态控制界面、历史工作状态查询界面和配置界面，所述配置界面能够实现不同组螺栓与螺母的装配。
5.如权利要求2～4任一所述的控制大规格螺栓和螺母自动装配系统的方法，其特征在于：所述大规格螺栓和螺母装配平台(400)的预定阈值通过设定递进组件(402)的转动角度确定。
6.一种大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统，其特征在于：包括，
大规格螺栓和螺母装配平台(400)，其包括，承载组件(401)，其上设置有第一配合孔(401a)；递进组件(402)，设置于所述承载组件(401)上，且设置有凹槽(402a)，所述凹槽(402a)通过运动能够与所述第一配合孔(401a)相对应；开合组件(403)，设置于所述第一配合孔(401a)的下端，能够实现所述第一配合孔(401a)的通透和封闭；第三驱动组件(404)，驱动所述递进组件(402)在所述承载组件(401)上相对运动，依次将输送至所述凹槽(402a)内的螺母运送至与所述第一配合孔(401a)的对应位置；以及，螺栓基座组件(405)，设置于所述递进组件(402)上，包括螺栓载台(405a)、支撑部件(405b)和弹性部件(406c)，所述螺栓载台(405a)穿过所述支撑部件(405b)，且其上设置有卡口(405a-1)，所述弹性部件(406c)套设于所述支撑部件(405b)上，使得所述螺栓载台(405a)在所述支撑部件(405b)上的运动受到弹力的影响；
螺母分拣机构(200)，其包括，能够将放置其内部的螺母按顺序一一定向输送螺母振动组件(201)和将所述螺母输送至大规格螺栓和螺母装配平台(400)的螺母输送轨道(202)；
螺栓分拣机构(300)，其包括，能够将放置其内部的螺栓按顺序一一定向输送螺栓振动组件(301)和将所述螺栓输送至所述大规格螺栓和螺母装配平台(400)的螺栓输送轨道(302)；
螺栓装配机构(100)，包括支架组件(101)，其包括支撑单元(101a)和第一平台(101b)，所述第一平台(101b)设置于所述支撑单元(101a)上端；
第一驱动组件(102)，设置于所述第一平台(101b)上，所述第一驱动组件(102)包括第一动力源(102a)和第一推动部(102b)，所述第一动力源(102a)为所述第一推动部(102b)在竖直方向运动提供动力；以及，
第二驱动组件(103)，与所述第一推动部(102b)相连接，包括第二动力源(103a)和装配部(103b)，所述装配部(103b)设置于所述第二动力源(103a)转轴的前端，能够与螺栓的阻隔部(S)相配合，从而所述第二动力源(103a)带动与所述装配部(103b)配合的螺栓转动，实现与螺母的装配；以及，
逻辑控制单元(500)，其包括，分配组装模块(501)、螺母分拣模块(502)、螺栓分拣模块(503)、以及，装配模块(504)，所述分配组装模块(501)控制所述大规格螺栓和螺母装配平台(400)完成螺栓与螺母的对应分配，所述螺母分拣模块(502)和螺栓分拣模块(503)分别控制所述螺母分拣机构(200)和螺栓分拣机构(300)完成对螺母和螺栓的定向输送，所述装配模块(504)控制所述螺栓装配机构(100)完成螺栓与螺母的装配。
7.如权利要求6所述的大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统，其特征在于：所述螺栓分拣机构(300)还包括，
螺栓推进组件(303)，其包括驱动推进部件(303a)和推进螺栓部件(303b)，所述驱动推进部件(303a)驱动所述推进螺栓部件(303b)运动，对在所述螺栓输送轨道(302)上的所述螺栓进行推进；
所述驱动推进部件(303a)和所述推进螺栓部件(303b)通过传输带(303c)相连接，所述螺栓经所述螺栓输送轨道(302)后最终抵达至所述卡口(405a-1)内。
8.如权利要求7所述的大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统，其特征在于：所述螺栓输送轨道(302)为中空结构，所述推进螺栓部件(303b)包括触臂端(303b-1)和转盘端(303b-2)，所述触臂端(303b-1)能够抵触至所述螺栓的直杆部(L)。
9.如权利要求6～8任一所述的大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统，其特征在于：所述螺母分拣模块(502)包括螺母振动分析块(502a)和螺母振动测试仪(502b)，螺栓分拣模块(503)包括螺栓振动分析块(503a)和螺栓振动测试仪(503b)，所述螺母振动测试仪(502b)和螺栓振动测试仪(503b)分别对螺母振动组件(201)和螺栓振动组件(301)进行测试监控，通过所述螺母振动分析块(502a)和螺栓振动分析块(503a)的调整，使得所述螺母和螺栓定向输出。
10.如权利要求6～8任一所述的大规格螺栓和螺母自动装配系统的控制系统，其特征在于：所述装配模块(504)包括距离测定器(504a)和扭矩传感器(504b)，所述距离测定器(504a)测定装配部(103b)向下移动的距离，所述扭矩传感器(504b)检测扭矩大小，以此判断螺栓和螺母装配是否合格。
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