一种电源模块螺栓紧固装置的制作方法

本实用新型涉及一种电源模块螺栓紧固装置。

背景技术：

电源模块是将电池、电气元件、结构零部件等通过大量螺栓连接紧固为一个完整的电源系统，螺栓的紧固质量直接影响电源模块的结构强度以及电气性能，尤其对于某些车用电源模块，实际工况存在严重振动、颠簸，使用条件更加严苛，螺栓的紧固质量不良将会导致整车在运行过程中易出现突发事故而无法正常运行，甚至引发安全事故。

传统的螺栓紧固方法是人工采用咔嗒扳手（扭矩扳手）对电源模块上的螺栓进行拧紧，但是由于电源模块上的螺栓规格多种多样，而且针对不同大小或类型的螺栓，所需要的扭矩和夹紧力也不相同，针对不同的螺栓在紧固时需要更换相应型号的扳拧头及人工调节扭矩的大小，导致操作不方便的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种解决了现有技术中由于针对不同的螺栓紧固时需要更换不同类型的扳拧头及人工调节扭矩大小导致操作不方便问题的电源模块螺栓紧固装置。

为实现上述目的，本实用新型的一种电源模块螺栓紧固装置的技术方案是：一种电源模块螺栓紧固装置，包括扳拧头选择器、拧紧机构和控制器，拧紧机构包括用于供扳拧头可拆安装的扳拧头安装杆，扳拧头选择器包括底座，底座上设有至少两个用于供相应的扳拧头安装的扳拧头放置结构，各扳拧头放置结构上均设有用于检测相应的扳拧头是否处于对应的扳拧头放置结构上的检测装置，检测装置与控制器采样连接以将取走的扳拧头的类型的信号传至控制器，控制器用于控制拧紧机构输出扭矩。

所述底座上还设有与各检测装置一一对应控制连接的指示灯。

所述扳拧头放置结构为设置于底座上的安装孔。

所述安装孔沿底座的长度方向均匀间隔设置。

所述检测装置包括用于供相应的扳拧头的底部依靠自身重力顶压的重力传感器。

所述拧紧机构包括安装顶梁、拧紧枪和用于供拧紧枪安装的安装座，拧紧枪上具有所述扳拧头安装杆，安装座通过上下伸缩结构连接于安装顶梁上。

所述安装顶梁包括梁体和设置于梁体上的向下延伸的悬臂，上下伸缩结构包括直臂伸缩杆，直臂伸缩杆包括伸缩杆杆体和套设于伸缩杆杆体上的弹簧，悬臂上设有用于供伸缩杆杆体缩进和伸出的安装孔，弹簧的一端与悬臂连接，弹簧的另一端与伸缩杆杆体连接。

本实用新型的有益效果是：检测装置用以检测相应的扳拧头是否处于对应的扳拧头放置结构上，如果扳拧头被取走，那么对应的检测装置将被取走的扳拧头的类型的信号传递至控制器，控制器根据取走的扳拧头的不同控制不同的拧紧程序以输出不同的扭矩控制指令，而不需要像现有技术中在更换不同的扳拧头时需要人工调节扭矩，与现有技术相比本实用新型操作方便。

附图说明

图1为本实用新型的一种电源模块螺栓紧固装置的一种实施例中的扳拧头选择器的结构示意图；

图2为控制器的结构示意图；

图3为拧紧机构的结构示意图。

1底座；2安装孔；3套筒指示灯；4套筒选择器电源线；5控制器；6功能键；7自动编程键；8显示屏；9帮助键；10“+”号键；11确认键；12“–”号键；13电源开关；14合格判定指示灯；15安装顶梁；16牵引滑块；17悬臂；18直臂伸缩杆；19安装座；20拧紧机构；21拧紧枪电源线；22枪体提示灯；23金属手柄；24启动键；25套筒安装杆；26套筒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。本实用新型的一种电源模块螺栓紧固装置的具体实施例，如图1至图3所示，包括拧紧机构20、扳拧头选择器和控制器5。扳拧头选择器包括底座1，底座1上设有4个用于供待使用的扳拧头放置的扳拧头放置结构，扳拧头放置结构为安装孔2，4个安装孔2沿底座1的长度方向均匀间隔并列布置，本实施例中扳拧头为用于与螺栓头相适配并传动配合的套筒26，4个安装孔2的孔径均不相同，从左至右安装孔的孔径依次增大，安装孔2均为盲孔，安装孔2的孔底上均设置有用于供相应的套筒的底部依靠自身重力顶压的重力传感器，底座1上于各安装孔2处均对应设置有与相应的重力传感器控制连接的套筒指示灯3，各重力传感器与相应的套筒指示灯3一一对应控制连接，各重力传感器分别与控制器5采样连接，套筒26依靠自身重力压在重力传感器上时，套筒指示灯3不亮，当相应的套筒26被取走后，相应的套筒指示灯3亮起显示绿色，表示该套筒26正在被使用，重力传感器并将相应的套筒的类型的信号传递至控制器5。扳拧头选择器通过扳拧头选择器电源线4与控制器采样连接，以实现供电和信号传输的作用。

拧紧机构20，如图3所示，包括安装顶梁15、设置于安装顶梁15上的牵引滑块16、安装座19和设置于安装座19上的拧紧枪，安装顶梁15的下底面上设有开槽，牵引滑块16能够在安装顶梁15上沿水平方向X轴、Y轴水平移动，牵引滑块16上设置有向下延伸的悬臂17，悬臂17与安装座19之间设置有能够沿上下方向伸缩的直臂伸缩杆18，直臂伸缩杆18形成上下伸缩结构，直臂伸缩杆18包括伸缩杆杆体和套设于伸缩杆杆体上的弹簧，悬臂17上设有用于供伸缩杆杆体缩进和伸出的安装孔，弹簧的一端与悬臂连接，弹簧的另一端与伸缩杆杆体连接，伸缩量为零即无外力情况下，对应于弹簧的稳定状态，当需要伸长时，下拉伸缩杆，使得弹簧发生形变长度增加，完成螺栓紧固后，弹簧自动回到稳态位置，伸缩杆收缩到初始位置。拧紧枪安装于安装座19上，直臂伸缩杆18可以带动拧紧枪沿Z轴方向上下运动，直臂伸缩杆18的伸缩范围为80mm，拧紧枪包括电机和与电机轴传动连接的用于供套筒26可拆安装的套筒安装杆25，套筒安装杆25的端部为长方体并附有珠状弹力触点，用于套筒26的安装与限位，拧紧枪上具有用于供人工手握的金属手柄23，拧紧枪上设有用于控制拧紧枪工作和停止的启动键24，启动键24为弹性启动键，当按压启动键24，电机工作，松开启动键24，启动键24在弹簧的作用力下复位，电机停止工作。拧紧机构20上设有用于检测拧紧枪施加扭矩大小的扭矩传感器、用于检测螺栓头与贴合面接触后在设定扭矩值下的旋转角度的角度传感器和用于显示是否达到规定扭矩、规定转角及是否存在重复拧紧等情况的枪体指示灯22。拧紧枪还包括与控制器5控制连接的实现供电和数据传输的拧紧枪电源线21，拧紧枪电源线21的长度满足直臂伸缩杆18极限拉伸时的使用要求，拧紧枪电源线21用于拧紧枪的供电并实现拧紧枪与控制器5的双向通讯，控制器5通过拧紧枪电源线21将设定程序下发至拧紧枪，控制拧紧枪的拧紧动作，拧紧枪将拧紧过程数据实时传至控制器5，供控制器5逻辑判断，并作出反应动作。拧紧合格时即扭矩和转角均符合设定的要求值时，枪体指示灯22显示绿色，枪体发出短促振动，拧紧不合格时即有至少一个数值不满足所设定的数值，则枪体指示灯22显示红色并闪烁，同时发出报警声。悬臂17将拧紧枪和安装座19及直臂伸缩杆18吊装在安装顶梁15上，拧紧过程中人手只需要控制拧紧枪的位置以控制套筒26的位置即可，无需承担拧紧枪和安装座19等部件的重量。人手握住金属手柄23可以X轴、Y轴水平移动拧紧枪，同时通过直臂伸缩杆18可以上下沿Z轴移动拧紧枪，方便对准待拧紧螺栓。

控制器5，如图2所示，包括电源开关13、显示屏8、“功能”键6、“自动编程”键7、“+”号键10、“-”号键12、“帮助”键9、“确认”键11、合格判定指示灯14。其中电源开关13结构为旋钮型，控制开启/切断供电；显示屏8提供人机交互界面，可通过显示屏8读取当前拧紧信息、设置拧紧参数、编制拧紧控制程序；“功能”键6为控制器5所有功能设置的入口，按下功能键6，可查阅、设定控制器拧紧扭矩、拧紧转角、拧紧转速等各项功能参数；“自动编程”键7用于拧紧控制程序的设计、修改；“+”号键10可实现向上查阅或参数增大设置；“-”号键12可实现向下查阅或参数减小设置；“帮助”键9为辅助功能键，可供操作者查阅控制器使用说明，或突发异常时查看帮助信息完成异常分析处理；“确认”键11为信息确认键，完成程序修改、参数设置、功能选择时按此键进行确认；合格判定指示灯14用于显示螺栓拧紧情况，紧固“批次合格”，合格判定指示灯14显示蓝色光，紧固“合格”，合格判定指示灯14显示绿色光，异常情况“报警”，合格判定指示灯14显示橙色光，紧固“不合格”，合格判定指示灯14显示红色光，并报警，提示操作者当前拧紧信息，便于反应判断，并采取应对措施。

本实用新型的电源模块螺栓紧固装置对螺栓的紧固控制方法采用扭矩控制加转角控制双重控制的工艺方法，螺栓是否拧紧取决于螺栓头与工件间夹紧力大小，扭矩控制法的基本原理是依据紧固扭矩与夹紧力存在一定比例关系，通过控制紧固力矩间接实现夹紧力大小控制，一般情况下，紧固扭矩的90%消耗在螺栓头下摩擦力和螺纹副间摩擦力，10%产生夹紧力，即受螺栓头和螺纹副摩擦力影响，螺栓紧固最终产生的夹紧力波动较大，精度较差。转角控制原理是从螺栓头到达贴合面后测量到达设定目标扭矩时的旋转角度，旋转角度落入某个设定区间时判定为合格。而判断螺栓头是否到达贴合面是通过在控制器中设定扭矩值实现的，因为不同的规格螺栓的扭矩-转角曲线的起始力矩M₁值（弹性变形开始的值）也不同，但是曲线的走势是一致的，从扭矩达到M₁值时开始转角的测量，而螺栓达到贴合面时的扭矩值可以通过在线式扭矩传感器动态测量来获得，即当扭矩值达到M₁值时，就认定螺栓头与贴合面贴合，将此扭矩值设定到控制器中，只要扭矩值达到M₁值就开始转角控制和检测，转角通过设置于拧紧枪上的在线式角度传感器来测量。而通过实验统计数据可以得出一个螺栓拧紧合格区域，当螺栓拧紧扭矩与旋转角度两个控制参数都落到合格区间内，可判定螺栓拧紧合格，从而实现“扭矩控制+转角控制”的控制策略。首先将螺栓拧紧到起始力矩M₁，即将螺栓拉伸到贴合面，然后，再旋转一定的角度，将螺栓拉伸到弹性或塑性区域，转角拧紧法的实质是控制螺栓的伸长量，在弹性范围内轴向预紧力与伸长量成正比，控制伸长量就是控制轴向力，螺栓开始塑性变形后，虽然两者已不再成正比关系，但螺栓受拉伸时的力学性能表明，只要保持在一定范围以内，轴向预紧力就能稳定在屈服载荷附近，不仅高精度地完成了对拧紧的控制，而且充分提高了材料的利用率。扭矩控制加转角控制通过检测扭矩和转角两个控制参数均落入合格区间时，判定螺栓拧紧合格，若有一项参数不满足要求，则视为拧紧不合格，控制精度更高，同时电源模块螺栓紧固装置还具备拧紧计数功能，可设定目标紧固数量，并显示当前已紧固定扭螺栓数量，当出现螺栓漏拧、未拧紧、重复拧紧、螺纹滑牙等拧紧不合格时，控制器可快速识别异常位置，立即检测报警并显示记录，实现螺栓拧紧在线检测功能，并能够记录保存拧紧全过程数据，有效保证螺栓紧固质量，可有效解决螺栓漏拧、未拧紧、螺纹滑牙、重复拧紧等螺纹紧固质量缺陷。

紧固装置采用一次性自动拧紧工艺方法，紧固装置采用一次性分两步拧紧，分步拧紧的好处是防止扭矩的衰减，两步拧紧间暂停时间取决于不同的套筒型号，设置好两步的各自转速后，可实现螺栓一次分步拧紧。

本实用新型的一种电源模块螺栓紧固装置的工作过程为：先将套筒选择器电源线4、拧紧枪电源线21与控制器5连接，开启控制器5的开关电源13，从套筒选择器上选择所需套筒26安装至拧紧枪的套筒安装杆25，控制器5自动识别所用套筒型号，调取相应拧紧控制程序，拧紧控制程序包括扭矩设定值、转角设定值、分步的各自转速值、分步之间的暂停时间数值等，人工调整拧紧枪位置，使套筒26卡套住螺栓头，启动拧紧枪开始拧紧，由拧紧程序控制拧紧枪对螺栓实行一次性分步自动拧紧，若紧固扭矩和转角同时满足要求，拧紧枪报“合格”，松开启动键24，进行下一颗螺栓紧固，若紧固扭矩或紧固转角有一项参数不满足要求，拧紧枪报“不合格”，并将异常信息反馈至控制器显示屏，松开启动键，人工查阅判断后，消除异常。依次完成电源模块内所有螺栓的紧固，若螺栓紧固数量与程序设定相符且全部拧紧，则控制器报批次合格，若拧紧过程出现漏拧、未拧紧、滑牙等异常，则控制器根据相应信息报警提示，人工消除异常后，重新开启拧紧动作，按此流程，完成所有螺栓紧固。

在本实用新型的其他实施例中，扳拧头也可以不是套筒，也可以是一字刀头或者十字刀头；底座上也可以设置安装凸台以形成扳拧头放置结构，此时套筒套设于安装凸台上；也可以不采用重力传感器这一检测装置，可以采用非接触式的检测装置，例如红外线检测，可以在安装孔的孔壁上对应设置红外线发射器和红外线接收器，当红外线接收器接收到红外线时证明相应的套筒被取走，当红外线接收器接收不到红外线时，证明套筒没有被取走；安装孔的数量和孔径可根据实际需要进行调整；安装孔在底座上的位置也可以根据实际需要进行调整；底座上也可以不设置套筒指示灯；套筒也可以位于安装孔中时套筒指示灯亮起，当套筒被取走后，套筒指示灯熄灭；上下伸缩结构也可以为电动推杆，此时可以不使用弹簧。