CN108326541A - 一种螺栓装配紧固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓装配紧固装置，包括装置本体、自动紧固扳手以及用以连接装置本体和自动紧固扳手、且能够调整自动紧固扳手位置的机械臂。本发明所提供的自动紧固扳手通过机械臂与装置本体相连，机械臂能够实现自动紧固扳手三个自由度的运动，进而对自动紧固扳手的位置能够任意调整，将自动紧固扳手与螺栓对正，再由自动紧固扳手对螺栓进行拧紧，实现螺栓的装配紧固。该装置可灵活移动(用四轮小车或AGV小车为载体)，由可伸缩移动的机械臂携带自动紧固扳手，机械臂可抗扭防反作用力，保证装配操作的安全性；操作人员只需对机械臂和自动紧固扳手的位置进行调整，降低了装配的劳动强度。

Description

一种螺栓装配紧固装置

技术领域

本发明涉及装备制造技术领域，特别涉及一种螺栓装配紧固装置。

背景技术

电机、变压器等机电产品的装配过程中，需要使用多组螺栓和螺母进行固定，螺栓的规格多、扭矩大。现有技术中，需要工人采用手工扭矩扳手或手持式自动紧固扳手对螺栓进行固定，手工扭矩扳手需要工人手动拧紧，劳动强度大、紧固扭矩精度差；手持式自动紧固扳手虽然可以减小工人的劳动强度，但大扭矩螺栓紧固过程中的反作用力大，容易对工人造成伤害，安全性较差。

因此，如何减小紧固螺栓的劳动强度，增加其安全性，提高紧固扭矩精度是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种螺栓装配紧固装置，其能够减小紧固螺栓的劳动强度，降低紧固过程的危险性，同时提高紧固扭矩精度。

为实现上述目的，本发明提供一种螺栓装配紧固装置，包括装置本体、自动紧固扳手以及用以连接所述装置本体和所述自动紧固扳手、且能够调整所述自动紧固扳手位置的机械臂。

优选地，所述机械臂包括机械前臂和机械后臂，所述装置本体设有沿竖直方向延伸的安装柱，所述机械后臂的后端与所述安装柱铰接，前端与所述机械前臂铰接，所述机械前臂与所述自动紧固扳手铰接。

优选地，所述机械前臂与所述机械后臂间还设有用以调节所述自动紧固扳手高度的伸缩机构。

优选地，所述机械后臂与所述安装柱间设有用以限定所述机械后臂位置的第一刹车装置；所述机械前臂与所述机械后臂间设有用以限定所述机械前臂位置的第二刹车装置。

优选地，所述自动紧固扳手还连有用以控制扭矩的拧紧控制器。

优选地，所述自动紧固扳手还连有用以统计螺栓紧固数量的计数器。

优选地，所述装置本体下部还设有便于所述装置本体移动的滚轮。

优选地，所述拧紧控制器还连有用以提示拧紧操作完成的提示器。

优选地，所述装置本体还设有用以推动的扶手。

优选地，所述装置本体还设有用以存放对应不同规格的螺栓的套筒的工具库。

本发明所提供的螺栓装配紧固装置，包括装置本体、机械臂和自动紧固扳手，在装配螺栓的过程中，通过机械臂携带自动紧固扳手，工人将自动紧固扳手对正所装配螺栓，自动紧固扳手装配紧固螺栓时，由机械臂承受自动紧固扳手产生的反作用力，避免工人手持自动紧固扳手，提高了操作的安全性，工人在使用的过程中仅需通过机械臂调整自动紧固扳手的位置，因而降低了工人的工作强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的螺栓装配紧固装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的螺栓装配装置的结构示意图。

本发明所提供的螺栓装配装置，包括装置本体1、自动紧固扳手3以及机械臂2，机械臂2的一端连接装置本体1，另一端连接自动紧固扳手3，通过调整机械臂2可以改变自动紧固扳手3的位置。

装置本体1包括装置底板11和电控柜12等，装置底板11上设有用于安装机械臂2的安装柱13或安装架等机械臂安装机构。

机械臂2能够调整自动紧固扳手3的位置，自动紧固扳手3的移动主要为平动的三个自由度，因此机械臂2应能够调整自动紧固扳手3的平动的三个自由度。

具体的，机械臂2与机械臂安装机构铰接，使机械臂2能够绕机械臂安装机构旋转，实现自动紧固扳手3的前后移动；机械臂2采用可伸缩结构，例如气缸、液缸或折叠杆等结构，实现自动紧固扳手3的左右移动；机械臂安装机构可以为气缸或液缸，机械臂2与其活塞相连，通过气缸或液缸的伸缩，实现自动紧固扳手3的上下移动，当然机械臂2也可以绕水平设置的转动轴在竖直平面内转动，实现自动紧固扳手3的上下移动。最终通过上述移动方式的组合，实现自动紧固扳手3三个自由度的运动。需要说明的是，本申请中的前方为靠近机电装备的方向。

自动紧固扳手3能够拧紧螺栓，完成机电装备的紧固，自动紧固扳手3可参考现有技术中的电动扳手或拧紧枪等，自动紧固扳手3安装不同尺寸的套筒能够对不同尺寸的螺栓进行紧固。为方便操作人员更换套筒，装置本体1还设有用于存放不同规格的螺栓所对应套筒的工具库，工具库可设置于电控柜12箱体的上端面，工具库的结构可参考现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，自动紧固扳手3通过机械臂2与装置本体1相连，机械臂2能够实现自动紧固扳手3三个自由度的运动，进而对自动紧固扳手3的位置能够任意调整，将自动紧固扳手3与螺栓对正，再由自动紧固扳手3对螺栓进行固定，实现螺栓的装配紧固。装配的过程中，由机械臂2调整和扶持自动紧固扳手3，机械臂2吸收自动紧固扳手3产生的反作用力，避免工人受到反作用力的伤害，提高了装配的安全性；操作人员只需对自动紧固扳手3的位置进行调整，因此降低了装配的劳动强度。

可选的，机械臂2采用折叠杆式结构实现自动紧固扳手3左右方向的位置调整，装置本体1沿竖直方向设置有安装柱13，机械臂2包括机械前臂22和机械后臂21，机械后臂21的后端与安装柱13铰接，使机械臂2可绕安装柱13转动，机械后臂21的前端与机械前臂22铰接，机械前臂22可绕机械后臂21转动，机械前臂22与自动紧固扳手3铰接。其中，靠近自动紧固扳手3的方向为前方，远离自动紧固扳手3的方向为后方。

具体的，机械前臂22和机械后臂21之间设有连接机构框架24，连接机构框架24包括沿竖直方向设置的框架主板，框架主板的上下两侧均设有水平连接板，两水平连接板向框架主板靠近机械后臂21的一侧延伸，机械后臂21设置于两水平连接板之间，通过沿竖直方向设置的第一铰接轴铰接；框架主板的左右两侧还设有竖直连接板，两竖直连接板向框架主板靠近机械前臂22的一侧延伸，机械前臂22设置于两竖直连接板之间，通过水平设置的第二铰接轴铰接。

机械后臂21与安装柱13之间设有连接结构23，连接结构23一侧与安装柱13固定连接，另一侧与机械后臂21铰接，使机械后臂21可在水平面内绕安装柱13转动。

机械前臂22绕第一铰接轴在水平面内转动，绕第二铰接轴在竖直平面内转动，实现自动紧固扳手3上下移动和前后移动，另外机械后臂21可绕安装柱13在水平面内转动，机械前臂22和机械后臂21同时转动使机械臂2伸展和折叠，从而实现自动紧固扳手3左右移动。

机械前臂22与机械后臂21间还设有伸缩机构27。伸缩机构27能够推动机械前臂22绕第二铰接轴转动，从而调节自动紧固扳手3的高度。

具体的，伸缩机构27的机构本体位于两竖直连接板之间、并与之铰接，伸缩机构27的伸缩端与机械前臂22铰接，当伸缩机构27伸缩时，伸缩端能够带动机械前臂22上下移动。伸缩机构27可为气缸、液缸或电动伸缩杆等。伸缩机构27推动机械前臂22后位置锁死，能够起到限位作用。

机械后臂21与安装柱13间设有第一刹车装置；机械前臂22与机械后臂21间设有第二刹车装置，第一刹车装置和第二刹车装置能够分别限定机械后臂21和机械前臂22的位置，避免在紧固螺栓的过程中机械前臂22或机械后臂21发生位移。

具体的，第一刹车装置为位于连接结构23的上方、且水平设置的第一圆盘25，第一圆盘25设有多个贯穿厚度方向的刹车孔，当自动紧固扳手3调整至所需位置后，在刹车孔中插入定位销，限定机械后臂21的位置，避免其发生位移。第二刹车装置为位于连接机构框架24上方的第二圆盘26，第二圆盘26结构可参考第一圆盘25，在此不再赘述。

本实施例中，机械臂2采用折叠杆式结构，折叠杆式机械臂2通过弯折调整自动紧固扳手3与装置本体1间距离，由于机械臂2能够弯折，使得机械臂2能够处理在较为复杂的环境下完成螺栓紧固，提高了螺栓装配装置的灵活性。

由于变压器紧固过程中要求螺栓的紧固力达到预设扭矩，避免变压器在使用过程中螺栓发生松脱，因此螺栓装配紧固装置还设有拧紧控制器4，拧紧控制器4与自动紧固扳手3相连，用于控制自动紧固扳手3的扭矩，拧紧控制器4可参考现有技术中电动扳手或气动扳手的扭矩控制器，在此不再赘述。

显然，拧紧控制器4包括扭矩传感器和控制部，扭矩传感器用于测量自动紧固扳手3的当前扭矩，当前扭矩达到预设值，螺栓紧固完成，当然现有技术的部分电动扳手中也设有扭矩传感器，拧紧控制器4也可通过有线或无线传输的方式与该扭矩传感器相连；控制部用于控制自动紧固扳手3的工作，由于机电设备具有很多种类，同样的机电设备也具有多种规格的螺栓，不同的螺栓所需的扭矩通常也不相同，拧紧控制器4中还可设置多种拧紧程序，对应不同机电设备上不同规格的螺栓，控制部可根据拧紧程序对螺栓进行紧固，控制部可参考现有技术中ICD/ICM控制器，在此不再赘述。

可选的，控制部还连有存储部和工控部42，存储部用于储存不同机电设备上不同规格的螺栓所对应的拧紧程序，工控部42用于选择拧紧程序，改变当前的预设扭矩，以便自动紧固扳手3拧紧不同机电设备上不同规格的螺栓。存储部可具体为硬盘、磁盘等，工控部42可具体为控制盘或触摸屏显示器等，控制盘或触摸屏显示器设有自动紧固扳手3紧固螺栓操作及程序选择相对应的按钮。

拧紧控制器4还连有提示器41，用于提示操作人员螺栓紧固完成或紧固力矩合格。提示器41可具体为位于拧紧控制器4上方的提示灯，当自动紧固扳手3进行紧固操作时，红色提示灯亮起，当紧固操作完成后，红色提示灯熄灭，绿色提示灯亮起，提醒操作人员紧固完成，提示器41还可设置相应的声音提示。当然用户根据需要，也可采用其他形式的提示装置，在此不做限定。提示器41能够显示螺栓装配装置当前的工作状态，以便操作人员在螺栓拧紧后及时调整自动紧固扳手3的位置，提高装配效率。

有些机电产品如变压器所需安装的螺栓数量较多，很容易造成漏装或错装，自动紧固扳手3还连有计数器，在装配的过程中能够对已完成装配的螺栓进行统计。计数器可参考现有技术中的计数电路等，在此不再赘述。

螺栓装配紧固装置通常需要来回移动，装置本体1下部还设有滚轮14，便于操作人员可将螺栓装配紧固装置移动至需要装配螺栓的机电产品附近，减少操作人员的工作负担，为方便推动，装置本体1还设有扶手16，扶手16通常设置于电控柜12远离安装柱13的一侧。当然，装置本体1还可设置于AGV小车上，AGV小车沿预设路线移动至需要装配螺栓的机电产品附近，进一步降低操作人员的工作负担。

本实施例中，螺栓装配紧固装置设有拧紧控制装置，拧紧控制装置能够控制自动紧固扳手3，如果当前扭矩达到预设扭矩，则使自动紧固扳手3停止，完成装配。另外拧紧控制装置还设有工控部42、提示器41和计数器，分别用于管理紧固操作程序、提示拧紧控制装置当前工作状况、以及统计已拧紧的螺栓数量，使操作人员能够及时调整拧紧控制装置，防止错装、漏装，能够提高装配紧固效率。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的螺栓装配紧固装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种螺栓装配紧固装置，其特征在于，包括装置本体(1)、自动紧固扳手(3)以及用以连接所述装置本体(1)和所述自动紧固扳手(3)、且能够调整所述自动紧固扳手(3)位置的机械臂(2)。

2.根据权利要求1所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述机械臂(2)包括机械前臂(22)和机械后臂(21)，所述装置本体(1)设有沿竖直方向延伸的安装柱(13)，所述机械后臂(21)的后端与所述安装柱(13)铰接，前端与所述机械前臂(22)铰接，所述机械前臂(22)与所述自动紧固扳手(3)铰接。

3.根据权利要求2所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述机械前臂(22)与所述机械后臂(21)间还设有用以调节所述自动紧固扳手(3)高度的伸缩机构(27)。

4.根据权利要求3所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述机械后臂(21)与所述安装柱(13)间设有用以限定所述机械后臂(21)位置的第一刹车装置；所述机械前臂(22)与所述机械后臂(21)间设有用以限定所述机械前臂(22)位置的第二刹车装置。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述自动紧固扳手(3)还连有用以控制扭矩的拧紧控制器(4)。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述装置本体(1)下部还设有便于所述装置本体(1)移动的滚轮(14)。

7.根据权利要求5所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述拧紧控制器(4)还连有用以统计螺栓紧固数量的计数器。

8.根据权利要求5所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述拧紧控制器(4)还连有用以提示拧紧操作完成的提示器。

9.根据权利要求6所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述装置本体(1)还设有用以推动的扶手(16)。

10.根据权利要求8所述的螺栓装配紧固装置，其特征在于，所述装置本体(1)还设有用以存放不同规格的套筒的工具库(15)。