CN209902614U - 一种智能化扭矩操作监管系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能化扭矩操作监管系统，涉及螺栓紧固领域，包括智能电动扭矩扳手、控制系统、激光标定检查系统和防错系统，激光标定检查系统与控制系统连接，激光标定检查系统包括上立柱、下立柱、前机械手臂和后机械手臂，下立柱套装于上立柱外，下立柱内设有调节装置一，后机械手臂后端垂直安装于上立柱顶端，上立柱内设有调节装置二，前机械手臂套装于后机械手臂内，后机械手臂内设有调节装置三，前机械手臂前端设有调节装置四、调节装置五和调节装置六，调节装置五安装于调节装置四上，调节装置六安装于调节装置五上，调节装置六上设有激光标定检查器。本实用新型可以有效控制螺栓紧固顺序及紧固过程，提高紧固作业质量，消除安全隐患。

Description

一种智能化扭矩操作监管系统

技术领域

本实用新型涉及螺栓紧固技术领域，特别是涉及一种智能化扭矩操作监管系统。

背景技术

目前，在铁路行业的螺栓紧固过程中，普遍采用手动定扭咔嗒扳手进行紧固作业，作业过程中无法对扭矩值进行采集记录，因而对紧固过程无法进行有效控制，扭矩值偏大时有可能对螺栓造成破坏。

部分紧固作业过程采用电动伺服扳手进行螺栓紧固作业，可以对紧固作业扭矩值进行采集记录，如授权公告号为CN205750466U的中国专利公开了一种智能扭矩监控及校验平台，授权公告号为CN203380833U的中国专利公开了一种智能扭矩扳手，但两者均只对扭矩值进行记录，无法对螺栓紧固顺序及作业过程进行有效控制，即使螺栓紧固顺序错误也无法识别，因此存在安全隐患。

实用新型内容

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种智能化扭矩操作监管系统，包括智能电动扭矩扳手、控制系统、激光标定检查系统和防错系统，激光标定检查系统与控制系统连接，激光标定检查系统包括上立柱、下立柱、前机械手臂和后机械手臂，

下立柱套装于上立柱外，下立柱内设有调节装置一，调节装置一使得上立柱可在下立柱内上下滑动；

后机械手臂后端垂直安装于上立柱顶端，上立柱内设有调节装置二，调节装置二使得后机械手臂可绕上立柱水平转动；

前机械手臂套装于后机械手臂内，后机械手臂内设有调节装置三，调节装置三使得前机械手臂可在后机械手臂内前后滑动；

前机械手臂前端设有调节装置四、调节装置五和调节装置六，调节装置五安装于调节装置四上，调节装置六安装于调节装置五上，调节装置六上设有激光标定检查器；调节装置五可与调节装置四联动，调节装置六可与调节装置五联动，调节装置四使得调节装置五和调节装置六可水平转动，调节装置五使得调节装置六可竖直转动，调节装置六使得激光标定检查器可水平转动。

技术效果：本实用新型提供一种扭矩操作监管系统，有效控制螺栓紧固顺序及紧固过程，提高紧固作业质量，消除安全隐患。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

前所述的一种智能化扭矩操作监管系统，调节装置一包括伺服电机一、轴套一、丝杠一和丝杠螺母一，伺服电机一固定于下立柱内底端，丝杠一通过轴套一固定于伺服电机一输出端，丝杠螺母一安装于丝杠一上并可相对丝杠一转动，丝杠螺母一通过螺栓与上立柱固连。

前所述的一种智能化扭矩操作监管系统，调节装置二包括轴承座一、法兰轴一、轴承一、伺服电机二和轴套二，轴承座一安装于上立柱内顶端，法兰轴一通过轴承一与轴承座一连接并可在轴承座一内转动，伺服电机二安装于法兰轴一底端，法兰轴一通过轴套二与伺服电机二输出端固定，法兰轴一顶端通过螺栓与后机械手臂后端固定。

前所述的一种智能化扭矩操作监管系统，调节装置三包括伺服电机三、轴套三、丝杠二和丝杠螺母二，伺服电机三安装于后机械手臂内后端，丝杠二通过轴套三与伺服电机三输出端固定，丝杠螺母二安装于丝杠二上并可相对丝杠二转动，丝杠螺母二通过螺栓与前机械手臂固连。

前所述的一种智能化扭矩操作监管系统，调节装置四包括轴承座二、法兰轴二、轴承二、轴套四和伺服电机四，轴承座二通过螺钉与前机械手臂前端固连，法兰轴二通过轴承二与轴承座二连接并可在轴承座二内转动，伺服电机四通过螺钉与前机械手臂前端固定，法兰轴二通过轴套四与伺服电机四输出端固定。

前所述的一种智能化扭矩操作监管系统，调节装置五包括轴承座三、轴承座四、轴承三、伺服电机五、轴套五，轴承座三通过螺钉与法兰轴二顶端固定，伺服电机五通过螺钉固定于轴承座三一侧，轴承座四通过轴承三水平连接于轴承座三另一侧并可相对轴承座三转动，轴承座四通过轴套五与伺服电机五输出端固连。

前所述的一种智能化扭矩操作监管系统，调节装置六包括法兰轴三、轴承四、伺服电机六，法兰轴三通过轴承四与轴承座四连接并可在轴承座四内转动，伺服电机六通过螺钉固定于轴承座四一侧，法兰轴三与伺服电机六输出端固连，激光标定检查器呈圆周状均匀分布于法兰轴三上。

前所述的一种智能化扭矩操作监管系统，控制系统包括移动小车、工业计算机、显示器键盘及控制单元，智能电动扭矩扳手、工业计算机和显示器键盘设于移动小车上，控制单元与工业计算机通过电缆连接，激光标定检查器通过电缆与控制单元连接，控制单元通过无线控制智能电动扭矩扳手进行紧固作业，工业计算机将紧固工艺过程编辑到控制管理软件中，紧固作业进行时在显示器上通过颜色显示并区分紧固状态。

前所述的一种智能化扭矩操作监管系统，防错系统包括套筒选择器、语音提示系统和报警系统，套筒选择器通过电缆与控制单元连接；语音提示系统包括功率放大器和扬声器，功率放大器通过电缆与工业计算机连接，扬声器通过电缆与功率放大器连接，在紧固作业进行前扬声器发出紧固作业提示音，提醒操作者下一步操作内容；报警系统包括蜂鸣器和LED灯。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型采用智能电动扭矩扳手进行紧固作业，相对于手动，可以提高紧固扭矩精度；

（2）本实用新型对作业扭矩值进行记录上传保存，可以减轻作业人员劳动强度；

（3）本实用新型相对于现有的电动扭矩扳手，在拧紧作业过程控制中增加了激光标定检查系统及防错系统等，对实际操作过程中作业顺序和扭力值进行监测、记录、统计和报警监控，对拧紧作业过程进行有效控制，避免了人为因素对拧紧过程的干扰，增强了紧固作业可靠性，确保拧紧作业质量，消除螺栓紧固不合格而造成的安全隐患；

（4）本实用新型的激光标定检查系统，可有效地对安装紧固后的螺栓进行感应、对螺栓紧固状态进行反馈，激光标定检查系统感应灵敏度高、工作可靠，能够有效对螺栓紧固顺序及紧固过程进行控制。

附图说明

图1为本实用新型的正面结构示意图；

图2为本实用新型的背面结构示意图；

图3为本实用新型的激光标定检查系统示意图；

图4为图3中B-B方向剖视图；

图5为列车轴端盖安装示意图；

其中：1、智能电动扭矩扳手；2、控制系统；3、激光标定检查系统；4、防错系统；5、移动小车；6、工业计算机；7、显示器键盘；8、控制单元；9、下立柱；10、上立柱；11、伺服电机一；12、轴套一；13、丝杠一；14、丝杠螺母一；15、轴承座一；16、法兰轴一；17、后机械手臂；18、前机械手臂；19、轴承座二；20、法兰轴二；21、轴承座三；22、轴承一；23、法兰轴三；24、轴承座四；25、激光标定检查器；26、套筒选择器；27、语音提示系统；28、报警系统；29、功率放大器；30、扬声器；31、蜂鸣器；32、LED灯；33、列车轴端盖；34、螺栓；35、套筒；36、列车轴端；37、伺服电机二；38、轴套二；39、伺服电机三；40、轴套三；41、丝杠二；42、丝杠螺母二；43、轴承二；44、伺服电机四；45、轴套四；46、轴承三；47、伺服电机五；48、轴套五；49、轴承四；50、伺服电机六。

具体实施方式

本实施例提供的一种智能化扭矩操作监管系统，结构如图1-2所示，包括智能电动扭矩扳手1、控制系统2、激光标定检查系统3和防错系统4，激光标定检查系统3与控制系统2连接。

如图3-4所示，激光标定检查系统3包括上立柱10、下立柱9、前机械手臂18和后机械手臂17。下立柱9套装于上立柱10外，下立柱9内设有调节装置一，调节装置一使得上立柱10可在下立柱9内上下滑动。后机械手臂17后端垂直安装于上立柱10顶端，上立柱10内设有调节装置二，调节装置二使得后机械手臂17可绕上立柱10水平转动。前机械手臂18套装于后机械手臂17内，后机械手臂17内设有调节装置三，调节装置三使得前机械手臂18可在后机械手臂17内前后滑动。前机械手臂18前端设有调节装置四、调节装置五和调节装置六。调节装置五安装于调节装置四上，调节装置六安装于调节装置五上，调节装置六上设有激光标定检查器25；调节装置五可与调节装置四联动，调节装置六可与调节装置五联动，调节装置四使得调节装置五和调节装置六可水平转动，调节装置五使得调节装置六可竖直转动，调节装置六使得激光标定检查器25可水平转动。

调节装置一包括伺服电机一11、轴套一12、丝杠一13和丝杠螺母一14。伺服电机一11固定于下立柱9内底端，丝杠一13通过轴套一12固定于伺服电机一11输出端，丝杠螺母一14安装于丝杠一13上并可相对丝杠一13转动，丝杠螺母一14通过螺栓与上立柱10固连。当伺服电机一11带动丝杠一13转动时，丝杠螺母一14带着上立柱10在下立柱9中上下滑动。

调节装置二包括轴承座一15、法兰轴一16、轴承一22、伺服电机二37和轴套二38。轴承座一15安装于上立柱10内顶端，法兰轴一16通过轴承一22与轴承座一15连接并可在轴承座一15内转动，伺服电机二37安装于法兰轴一16底端，法兰轴一16通过轴套二38与伺服电机二37输出端固定，法兰轴一16顶端通过螺栓与后机械手臂17后端固定。伺服电机二37可带动法兰轴一16转动。

调节装置三包括伺服电机三39、轴套三40、丝杠二41和丝杠螺母二42。伺服电机三39安装于后机械手臂17内后端，丝杠二41通过轴套三40与伺服电机三39输出端固定，丝杠螺母二42安装于丝杠二41上并可相对丝杠二41转动，丝杠螺母二42通过螺栓与前机械手臂18固连。当伺服电机三39带动丝杠二41转动时，丝杠螺母二42带着前机械手臂18在后机械手臂17中前后滑动。

调节装置四包括轴承座二19、法兰轴二20、轴承二43、轴套四45和伺服电机四44。轴承座二19通过螺钉与前机械手臂18前端固连，法兰轴二20通过轴承二43与轴承座二19连接并可在轴承座二19内转动，伺服电机四44通过螺钉与前机械手臂18前端固定，法兰轴二20通过轴套四45与伺服电机四44输出端固定。伺服电机四44可带动法兰轴二20转动。

调节装置五包括轴承座三21、轴承座四24、轴承三46、伺服电机五47、轴套五48。轴承座三21通过螺钉与法兰轴二20顶端固定，伺服电机五47通过螺钉固定于轴承座三21一侧，轴承座四24通过轴承三46水平连接于轴承座三21另一侧并可相对轴承座三21转动，轴承座四24通过轴套五48与伺服电机五47输出端固连。

调节装置六包括法兰轴三23、轴承四49、伺服电机六50。法兰轴三23通过轴承四49与轴承座四24连接并可在轴承座四24内转动，伺服电机六50通过螺钉固定于轴承座四24一侧，法兰轴三23与伺服电机六50输出端固连，伺服电机六50可带动法兰轴三23转动。激光标定检查器25呈圆周状均匀分布于法兰轴三23上。

控制系统2包括移动小车5、工业计算机6、显示器键盘7及控制单元8。智能电动扭矩扳手1、工业计算机6和显示器键盘7设于移动小车5上，控制单元8与工业计算机6通过电缆连接，激光标定检查器25通过电缆与控制单元8连接，控制单元8通过无线控制智能电动扭矩扳手1进行紧固作业，工业计算机6将紧固工艺过程编辑到控制管理软件中，紧固作业进行时在显示器上通过颜色显示并区分紧固状态。

防错系统4包括套筒选择器26、语音提示系统27和报警系统28。套筒选择器26通过电缆与控制单元8连接；语音提示系统27包括功率放大器29和扬声器30，功率放大器29通过电缆与工业计算机6连接，扬声器30通过电缆与功率放大器29连接，在紧固作业进行前扬声器30发出紧固作业提示音，提醒操作者下一步操作内容；报警系统28包括蜂鸣器31和LED灯32。

上述智能化扭矩操作监管系统的控制方法：启动智能电动扭矩扳手1，按照紧固工艺顺序进行紧固作业，紧固作业软件界面显示拧紧步骤及状态图，拧紧作业过程中目视拧紧状态图与工艺要求不符则判断为不合格拧紧作业，需要重新开始；拧进前根据拧紧工艺文件将需要拧紧的螺栓个数及步骤设置在控制单元8的控制程序中，据此在程序中判断拧紧过程中是否存在漏拧情况；将螺栓的紧固顺序输入控制单元8内，激光标定检查器25根据控制单元8内的螺栓紧固顺序对紧固操作工人实际的螺栓紧固顺序进行控制；同时通过智能电动扭矩扳手1内置角度传感器在控制单元8内设置拧紧角度，据此判断拧紧过程中是否存在重拧情况。

下面以列车轴端盖安装为例：

综合图1-5，进行列车轴端盖33安装时,预先设置轴端盖安装时紧固的扭矩等参数，并将螺栓34安装顺序预设在控制单元8内，将套筒选择器26与控制单元8连接，并将轴端盖安装的套筒35规格预设在控制单元8内，套筒35放置于套筒选择器26内，将扬声器30与控制单元8连接，激光标定检查器25通过电缆与控制单元8连接，通过工业计算机6在控制单元8中预设好安装步骤、部件及顺序，把移动小车5电动移动至列车轴端36，启动扭矩操作监管系统，在紧固作业控制程序中选择将要作业轴端，根据程序语音提示预装列车轴端盖33及螺栓34，选取与轴端螺栓34规格相对应的套筒35，程序通过套筒选择器26识别套筒35规格是否正确，将套筒35安装在智能电动扭矩扳手1输出轴端，拧紧头与需要拧紧的螺栓34保持在一条直线上，并将套筒35套住预拧紧螺栓34，移动小车5至列车轴端36附近大概位置。

激光标定检查器25发射激光调校激光标定检查系统3，若激光标定检查器25低于需要紧固的列车轴端36，则伺服电机一11启动，丝杠一13在伺服电机一11带动下旋转，丝杠螺母一14转动带着上立柱10在下立柱9中向上滑动，上立柱10上升；若激光标定检查器25相对列车轴端36偏后，则伺服电机三39带动丝杠二41旋转，丝杠螺母二42带动前机械手臂18在后机械手臂17中向前滑动，激光标定检查器25相对列车轴端36向前移动；若激光标定检查器25阵列面与需要拧紧的螺栓34环面存在左右夹角，则伺服电机四44带动法兰轴二20旋转，法兰轴二20带动轴承座三21旋转，轴承座三21带动轴承座四24旋转，轴承座四24带动法兰轴三23做水平圆周旋转，激光标定检查器25在法兰轴三23带动下做水平圆周旋转，从而消除激光标定检查器25阵列面与需要拧紧的螺栓34环面之间左右夹角；若激光标定检查器25阵列面与需要拧紧的螺栓34环面存在上下夹角，则伺服电机五47带动轴承座四24在竖直平面内做圆周转动，轴承座四24带动法兰轴三23在竖直平面做圆周转动，从而消除激光标定检查器25阵列面与需要拧紧的螺栓34环面之间的上下夹角；若法兰轴三23上阵列的激光标定检查器25与需要紧固的轴端螺栓34错位，则伺服电机六50带动法兰轴三23转动，从而使激光标定检查器25与需要紧固的轴端螺栓34对位。

启动智能电动扭矩扳手1，按照紧固工艺顺序进行紧固作业，紧固作业软件界面显示拧紧步骤及状态图，拧紧作业过程中目视拧紧状态图与工艺要求不符，则判断为不合格拧紧作业，需要重新开始；拧紧前根据拧紧工艺文件将需要拧紧的螺栓34个数及步骤设置在控制单元8的控制程序中，可以据此在程序中判断拧紧过程中是否存在漏拧情况，将螺栓34的紧固顺序输入控制单元8内，激光标定检查器25根据控制单元8内的螺栓34紧固顺序对紧固操作工人的实际螺栓34紧固顺序进行控制，同时通过对智能电动扭矩扳手1内置角度传感器可以在控制单元8内设置拧紧角度，据此可以判断拧紧过程是否存在重拧情况，可以对螺栓34紧固顺序及拧紧过程进行有效控制，提高拧紧作业质量，消除人为因素对拧紧过程造成的不利影响。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能化扭矩操作监管系统，包括智能电动扭矩扳手（1）、控制系统（2）、激光标定检查系统（3）和防错系统（4），其特征在于：所述激光标定检查系统（3）与所述控制系统（2）连接，所述激光标定检查系统（3）包括上立柱（10）、下立柱（9）、前机械手臂（18）和后机械手臂（17），

所述下立柱（9）套装于所述上立柱（10）外，所述下立柱（9）内设有调节装置一，所述调节装置一使得所述上立柱（10）可在所述下立柱（9）内上下滑动；

所述后机械手臂（17）后端垂直安装于所述上立柱（10）顶端，所述上立柱（10）内设有调节装置二，所述调节装置二使得所述后机械手臂（17）可绕所述上立柱（10）水平转动；

所述前机械手臂（18）套装于所述后机械手臂（17）内，所述后机械手臂（17）内设有调节装置三，所述调节装置三使得所述前机械手臂（18）可在所述后机械手臂（17）内前后滑动；

所述前机械手臂（18）前端设有调节装置四、调节装置五和调节装置六，所述调节装置五安装于所述调节装置四上，所述调节装置六安装于所述调节装置五上，所述调节装置六上设有激光标定检查器（25）；所述调节装置五可与所述调节装置四联动，所述调节装置六可与所述调节装置五联动，所述调节装置四使得所述调节装置五和所述调节装置六可水平转动，所述调节装置五使得所述调节装置六可竖直转动，所述调节装置六使得所述激光标定检查器（25）可水平转动。

2.根据权利要求1所述的一种智能化扭矩操作监管系统，其特征在于：所述调节装置一包括伺服电机一（11）、轴套一（12）、丝杠一（13）和丝杠螺母一（14），所述伺服电机一（11）固定于所述下立柱（9）内底端，所述丝杠一（13）通过所述轴套一（12）固定于所述伺服电机一（11）输出端，所述丝杠螺母一（14）安装于所述丝杠一（13）上并可相对所述丝杠一（13）转动，所述丝杠螺母一（14）通过螺栓与所述上立柱（10）固连。

3.根据权利要求1所述的一种智能化扭矩操作监管系统，其特征在于：所述调节装置二包括轴承座一（15）、法兰轴一（16）、轴承一（22）、伺服电机二（37）和轴套二（38），所述轴承座一（15）安装于所述上立柱（10）内顶端，所述法兰轴一（16）通过所述轴承一（22）与所述轴承座一（15）连接并可在所述轴承座一（15）内转动，所述伺服电机二（37）安装于所述法兰轴一（16）底端，所述法兰轴一（16）通过所述轴套二（38）与所述伺服电机二（37）输出端固定，所述法兰轴一（16）顶端通过螺栓与所述后机械手臂（17）后端固定。

4.根据权利要求1所述的一种智能化扭矩操作监管系统，其特征在于：所述调节装置三包括伺服电机三（39）、轴套三（40）、丝杠二（41）和丝杠螺母二（42），所述伺服电机三（39）安装于所述后机械手臂（17）内后端，所述丝杠二（41）通过所述轴套三（40）与所述伺服电机三（39）输出端固定，所述丝杠螺母二（42）安装于所述丝杠二（41）上并可相对所述丝杠二（41）转动，所述丝杠螺母二（42）通过螺栓与所述前机械手臂（18）固连。

5.根据权利要求1所述的一种智能化扭矩操作监管系统，其特征在于：所述调节装置四包括轴承座二（19）、法兰轴二（20）、轴承二（43）、轴套四（45）和伺服电机四（44），所述轴承座二（19）通过螺钉与所述前机械手臂（18）前端固连，所述法兰轴二（20）通过所述轴承二（43）与所述轴承座二（19）连接并可在所述轴承座二（19）内转动，所述伺服电机四（44）通过螺钉与所述前机械手臂（18）前端固定，所述法兰轴二（20）通过所述轴套四（45）与所述伺服电机四（44）输出端固定。

6.根据权利要求5所述的一种智能化扭矩操作监管系统，其特征在于：所述调节装置五包括轴承座三（21）、轴承座四（24）、轴承三（46）、伺服电机五（47）、轴套五（48），所述轴承座三（21）通过螺钉与所述法兰轴二（20）顶端固定，所述伺服电机五（47）通过螺钉固定于所述轴承座三（21）一侧，所述轴承座四（24）通过所述轴承三（46）水平连接于所述轴承座三（21）另一侧并可相对所述轴承座三（21）转动，所述轴承座四（24）通过所述轴套五（48）与所述伺服电机五（47）输出端固连。

7.根据权利要求6所述的一种智能化扭矩操作监管系统，其特征在于：所述调节装置六包括法兰轴三（23）、轴承四（49）、伺服电机六（50），所述法兰轴三（23）通过所述轴承四（49）与所述轴承座四（24）连接并可在所述轴承座四（24）内转动，所述伺服电机六（50）通过螺钉固定于所述轴承座四（24）一侧，所述法兰轴三（23）与所述伺服电机六（50）输出端固连，所述激光标定检查器（25）呈圆周状均匀分布于所述法兰轴三（23）上。

8.根据权利要求1所述的一种智能化扭矩操作监管系统，其特征在于：所述控制系统（2）包括移动小车（5）、工业计算机（6）、显示器键盘（7）及控制单元（8），所述智能电动扭矩扳手（1）、所述工业计算机（6）和所述显示器键盘（7）设于所述移动小车（5）上，所述控制单元（8）与所述工业计算机（6）通过电缆连接，所述激光标定检查器（25）通过电缆与所述控制单元（8）连接，所述控制单元（8）通过无线控制所述智能电动扭矩扳手（1）进行紧固作业，所述工业计算机（6）将紧固工艺过程编辑到控制管理软件中，紧固作业进行时在显示器上通过颜色显示并区分紧固状态。

9.根据权利要求8所述的一种智能化扭矩操作监管系统，其特征在于：所述防错系统（4）包括套筒选择器（26）、语音提示系统（27）和报警系统（28），所述套筒选择器（26）通过电缆与所述控制单元（8）连接；所述语音提示系统（27）包括功率放大器（29）和扬声器（30），所述功率放大器（29）通过电缆与所述工业计算机（6）连接，所述扬声器（30）通过电缆与所述功率放大器（29）连接，在紧固作业进行前所述扬声器（30）发出紧固作业提示音，提醒操作者下一步操作内容；所述报警系统（28）包括蜂鸣器（31）和LED灯（32）。

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