旋拧系统的制作方法

本发明涉及旋拧系统，用于执行，特别是用于自动执行旋拧过程，它包括旋拧工具和具有气动进给缸的进给装置，借助于所述进给缸，所述旋拧工具能够在进给方向上移动，以便与螺钉接合，并且在旋拧过程中，将其驱动到以第一进给力拧紧的组件中。

背景技术：

在这种已知的旋拧系统中，气动进给缸用于将旋拧工具输送到螺钉和拧紧位置，以及用于在旋拧过程中向前驱动螺钉。事实证明，此类旋拧系统在执行流钻拧紧过程中存在问题，因为螺钉必须借助强力压到组件上，该力不能由气动进给缸单独提供，用于加热组件（将连接到其他组件）的拧紧位置。只可以通过更大的气动进给缸为已知的旋拧系统提供足够高的压力，然而，由于其较大的结构形状、与其相关的空气体积和伴随的较大系统惯性，导致其不受欢迎。

技术实现要素：

本发明的基本目的是进一步开发最初命名的此种类型的旋拧系统，使其还适于执行流钻拧紧过程，同时保持尽可能紧凑的结构尺寸。

该目的通过具有以下所述特征的旋拧系统来实现，并且特别在于，进给装置包括增压器，通过该增压器，大于第一进给力的第二进给力可以在旋拧过程中施加到旋拧工具上。

因此，根据本发明，旋拧工具进给运动的分离发生在具有较小力（第一进给力）的输送行程和具有较高力（第二进给力）的动力行程中，其中输送行程仅由气动进给缸实现，并由动力行程期间增压器产生的力进行辅助。对于流钻应用，气动进给缸也不必具有较大的尺寸，这是由于进给运动的这种分离，因为在流钻旋拧中，加热组件所需的螺钉压力由增压器提供。因此，也可以保持相对较小的空气体积，用于在流钻旋拧期间，致动气动进给缸，这对旋拧系统的经济性具有积极影响。旋拧系统的更优动力学通过增压器的快速响应行为同时实现。

可以从相关权利要求、说明和图纸中找到本发明的有利实施例。

根据一个实施例，增压器可以在旋拧工具进给运动的任何所需时间打开和关闭。可以另外优选地计量增压器，特别是通过控制压力，例如，可以通过比例阀控制。因此，可以计量动力行程，例如期望的处理程序所需的动力行程。旋拧系统因此可以特别灵活地适应于不同的应用，特别是不同的螺钉和待拧紧的组件。例如，在整个拧紧过程中，增压器不必起作用。因此，对于许多流钻旋拧应用来说，足以仅将提高的进给力施加到螺钉上很长时间，直到待拧紧的组件已经被加热到使得螺钉能够以流钻方式渗透进它们的程度。因此，在这种情况下，增压器只需要在旋拧过程的初始阶段期间被接通，而由进给缸施加的进给力在旋拧过程的剩余阶段期间足以驱动螺钉。然而，通常情况下，增压器也可以在旋拧过程的其他阶段期间，可选地利用不同的力，或者在整个旋拧过程中，使用可选变化的力激活。

根据另一实施例，进给缸具有可气动致动的工作活塞，能够执行最大工作行程。最大工作行程受进给缸长度限制，并且按照理想情况选择，以便即使在拧紧更长的螺钉时，也不会完全延伸。

由于增压器可以在旋拧工具进给运动的任何所需时间接通，即，可以在工作活塞任何期望的行程位置上接通，所以足以可靠地执行旋拧过程，如果增压器影响工作活塞的动力行程（小于最大工作行程），则对旋拧系统的结构尺寸有利。

根据另一实施例，增压器包括致动活塞。致动活塞可以与进给缸的工作活塞同轴对准。然而，如果致动活塞偏离工作活塞布置，则会特别有利，因为这允许旋拧系统拥有更紧凑的结构尺寸。例如，致动活塞可以与工作活塞平行地偏离布置和/或可以沿不同的方向作用，例如，相反方向或非平行方向。

通常可以想到的是，通过气态流体实现从致动活塞到工作活塞的力传递。然而，从致动活塞到工作活塞的力传递优选地通过液压流体进行，因为它在增压器接通和断开时显示更快的响应行为，并且还允许传递更高的力。液压流体有利地位于液压系统中，液压系统本身封闭或封装，这有助于增加旋拧系统的经济性，并且简化其在干燥环境中的使用。

根据另一实施例，致动活塞可气动致动，此为有利情况，因压缩空气总可用于致动进给缸。

如果致动活塞的致动以气动方式进行，并且如果从致动活塞到工作活塞的力传递以液压方式进行，则增压器为气动液压增压器。然而，如已提及的情况，还可想到的是，致动活塞气动致动，并且还将力从致动活塞以气动方式传递到工作活塞，在此种情况下，增压器将是气动增压器。相反，能够以液压方式实现致动活塞的致动和从致动活塞到工作活塞的力传递，在此种情况下，会是液压增压器。

根据另一实施例，进给装置使旋拧工具与扭矩测量装置一起移动。或者，进给装置也可使旋拧工具与用于旋拧工具的驱动单元一起移动，并且可选地与扭矩测量装置一起移动，或者甚至仅让旋拧工具移动，即未扭矩测量装置和驱动单元。

根据另一个实施例，旋拧系统包括供应头，将螺钉保持在用于接合旋拧工具的对准位置。供应头有助于输送的旋拧工具能够正确接合在螺钉处，特别是在拧紧过程的初始阶段期间不能够倾斜的螺钉。

为了能够自动执行拧紧过程，旋拧系统还优选地包括供应装置，用于将螺钉自动供应到供应头。

附图说明

下面将仅通过示例描述本发明，并参考可能的实施例和附图。如下所示：

图1根据本发明的螺栓拧紧系统的示意性、部分截面侧视图。

具体实施方式

根据本发明的旋拧系统在图1中示意性地示出。其可，例如安装于机器人臂处或静态地安装于机架处，以便自动执行流钻旋拧过程。

旋拧系统包括旋拧工具10，其限定中心纵向轴线11，并且通过旋转驱动器12，围绕中心纵向轴线11进行可旋转驱动。扭矩测量装置14连接在旋拧工具10和旋转驱动器12之间。

旋拧系统还包括导向件16，其与旋拧工具10之中心纵向轴线11平行延伸，并且供应头18可移动地支撑在其上，其能够借助于输送缸20沿导向件16行进，与待拧紧的组件接触。供应头18用于对准和保持为旋拧过程所提供的螺钉，未在图中示出。为将螺钉供应到供应头18，后者（供应头18）耦合到同样未示出的自动供应装置，例如，其通过压缩空气将螺钉射入到供应头18中。

为使旋拧工具10与保持在供应头18中的螺钉接合，旋拧工具10与扭矩测量装置14一起被向前推出图1所示的后端位置，其也可称为静止位置，并到达前端，即图1中的左侧。用于此目的的进给装置22作用于扭矩测量装置14，扭矩测量装置14又可移动地支撑在导向件16上。

进给装置22包括气动进给缸24，气动进给缸24具有工作活塞28，它平行于旋拧工具10和导向件16，可通过压缩空气26来致动，并且可执行进给缸24的长度预定义的最大工作行程。工作活塞28联接到扭矩测量装置14，例如，可被模制到扭矩测量装置14的壳体中。

此外，工作活塞28构造成空心圆柱形，并且可移动地支撑在管件30上，管件30从后部（即从图1中的右侧）延伸，进入工作活塞28。由管件30和工作活塞28界定的内部空间37填充有液压流体，并且通过密封件34，相对于进给缸24的空气空间36密封。

内部空间32具有第一横截面，并且在其后端开口，进入流体存储空间38中，流体存储空间38同样填充有液压流体，并且具有第二横截面，所述第二横截面比内部空间32的横截面大数倍。流体存储空间38在后侧被可移动支撑的环形活塞40限制，所述活塞通过平衡弹簧42被推向前方，即沿进给缸24的方向。内部空间32和流体存储空间38一起形成本身封闭的液压系统。

与管件30同轴对齐的柱塞44延伸穿过环形活塞40，并且其轮廓适于管件30的轮廓，使其可密封地浸入管件30中，并通过布置在管件30端部区域中的密封件46，进一步改善密封效果。

柱塞44是致动活塞48的一部分，致动活塞48可移动地支撑在力缸50中，并且可通过压缩空气52致动。力缸50的空气空间54相对于流体存储空间38的密封，通过密封件56进行，密封件56被引入环形活塞40中。

柱塞44被复位弹簧58包围，此处复位弹簧58为螺旋压缩弹簧的形式，其一方面支撑在环形活塞40的后侧，另一方面支撑在致动活塞48的前侧，促使环形活塞40和致动活塞48分开。或者，复位弹簧58可构造为气动弹簧的形式。

组件30到58一起形成供给装置22的气动液压增压器60，其功能将在下面进行解释。

为使旋拧工具10脱离图1所示的静止位置，并与保持在供给头18中的螺钉接合，进给缸24具有施加的压缩空气26，使得工作活塞28向图1中的左侧移动，并且这样做会将扭矩测量装置14和旋拧工具10推到前面。当旋拧工具10与螺钉接合时，由压缩空气致动的进给缸24会进一步向前推动旋拧工具10，直至螺钉邻接待拧紧的组件。

内部空间32由于工作活塞28向前移动而增加，其中液压流体通过由平衡弹簧42作用的环形活塞40，从流体存储空间38被推进到内部空间32中。

由于可通过压缩空气26施加到进给缸24上的力，不足以在经济型旋拧过程可接受的时间内，将用于流钻旋拧过程的足够热量引入到待拧紧的组件中，一旦螺钉邻接待拧紧的组件，增压器60会被激活。

这是通过将压缩空气52施加到致动活塞48上，并且柱塞44由此被推到前面来实现的。一旦柱塞44浸入管件30中，内部空间23就会相对于流体存储空间38密封，并且液压流体无法再从内部空间32逸出或流入其中。压缩空气52进一步施加到致动活塞48上，现在具有以下效果：第二进给力经由工作活塞28施加到旋拧工具10上，所述第二进给力基本上大于可通过压缩空气26施加到工作活塞28上的第一进给力。假设作用于致动活塞48上的压缩空气52，与作用于工作活塞28上的压缩空气26的压力相同，在该假设下，第二进给力与第一进给力之比，大致对应致动活塞48的横截面表面与柱塞44的横截面表面之比。

可控制压缩空气52的压力，例如，通过由控制器控制的气动比例阀，以便计量第二进给力。

应当理解，增压器60的尺寸使得第二进给力足够大，以便在处理程序可接受的时间内，将待拧紧的组件加热到流钻拧紧所需的足够高的温度。

一旦组件已经达到足够的流动能力，则螺钉会通过旋拧工具10的进一步进给，被驱动到组件中。在达到组件的足够流动能力之后，通常可以再次停用增压器60，因压缩空气52的供应停止，并且柱塞44通过复位弹簧58再次被拉出管件30，使得液压流体可再次从流体存储空间38流出并进入内部空间32中，而在螺旋拧紧过程的剩余阶段期间，通过将压缩空气26施加到工作活塞28上实施旋拧工具10的进给。然而，通常也可设想，在增压器接通的情况下执行整个拧紧过程，但前提是其能够执行足够高的行程，还能够通过使用增压器60的压力调节控制压力来计量第二进给力。

最后必须指出的是，增压器60相对于图1所示的进给缸24的布置，仅具有示意性质。增压器60不一定必须与进给缸24同轴对准。为了实现旋拧系统更紧凑的结构尺寸，例如，增压器60也可与进给缸24平行偏移地设置，并且甚至可以在相反的方向上起作用。在后一种情况下，管件30可形成U形液压通道的一个分支，而柱塞44在增压器60激活时，浸入U形液压通道的另一个分支。

参考编号列表

10 旋拧工具

11 中心纵向轴线

12 旋转驱动器

14 扭矩测量装置

16 导向件

18 供应头

20 输送缸

22 进给装置

24 进给缸

26 压缩空气

28 工作活塞

30 管件

32 内部空间

34 密封件

36 空气空间

38 流体存储空间

40 环形活塞

42 平衡弹簧

44 柱塞

46 密封件

48 致动活塞

50 力缸

52 压缩空气

54 空气空间

56 密封件

58 复位弹簧

60 增压器