管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统的制作方法

本发明涉及一种地下盾构施工设备，尤其涉及一种地下盾构施工管片

拼装机管片螺栓自动拧紧系统。

背景技术：

在地下盾构施工领域，盾构机管片拼装系统可实现管片位置的精确摆放，采用人工安放螺栓和使用扭矩扳手紧固螺栓来实现管片间的连接，这存在以下缺点：拼装时螺栓扭力不好控制，易导致各管片连接时力分布不均；人工操作易疲劳、精度不高，操作不慎易发生安全事故；人工操作效率不高、加长了拼装管片的工期。

技术实现要素：

为了克服现有技术中盾构施工中管片拼装机安装螺栓时的上述缺点，解决管片拼装人工安装螺栓时安装困难、受力不均，把施工人员从单一危险的施工环境中解放出来，并可有效缩短工期、提高设备拼装管片效率，本发明提供了一种管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统，其包括：数据监控中心、自动上下料安放机构、现场数据采集控制系统、管片螺栓扭紧数控系统、管片螺栓拧紧机构，数据监控中心对螺栓拧紧过程中产生的数据进行控制和监测、并对产生的不合格情况记录并警告；自动上下料安放机构将螺栓螺母有序的送入料道、将合格的螺栓放入指定的管片连接孔内；现场数据采集控制系统通过可编程控制器实现对现场数据的采集，通过总线将数据传送到数据监控中心；管片螺栓拧紧数控系统，提供高精度的扭力控制，数控系统控制器界面实时显示拧紧过程的扭力值、转角值、过程时间、是否合格，通过数据线将数据上传到现场数据采集控制系统；管片螺栓拧紧机构安放在拼装机系统上，通过定位销对管片进行精确定位后，对指定螺栓孔进行识别，当检测到螺栓的安装位置后拧紧机构执行装置会在数控系统指定的扭力下对螺栓执行拧紧动作。

优选地，自动上下料安放机构主要由3部分组成：振动料斗、料道上料机构、螺栓安放机构，通过振动料斗将螺栓螺母有序的送入料道、避免堵塞和出现粘仓现象，在料道上料机构中，螺栓螺母在送入料道前通过上料机构对螺母的正反及大小是否合格进行检验，合格品被选中送入料道，不合格品被剔除，由于螺母反向造成的不合格品在上料机构中给予纠正，从返检测机构进行二次判定，合格后送入料道；螺栓安放机构负责将合格的螺栓放入指定的管片连接孔内，由于管片间存在一定的间隙，当识别到指定的螺栓安装孔后，推进油缸会给螺栓施加一个力，在导向环作用下使螺栓进入指定安放位置；

优选地，数控系统控制器界面为触摸屏；

优选地，管片螺栓拧紧机构拧紧螺栓包括二次修正拧紧，初次拧紧管片螺栓，在拼环结束后，拧紧机构伴随拼装机对管片二次修正拧紧使管片连接达到最佳状态。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用前述的管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统拧紧管片螺栓的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）通过振动料斗将螺栓螺母有序的送入料道、避免堵塞和出现粘仓现象，在料道上料机构中，螺栓螺母在送入料道前通过上料机构对螺母的正反及大小是否合格进行检验，合格品被选中送入料道，不合格品被剔除，由于螺母反向造成的不合格品在上料机构中给予纠正，从返检测机构进行二次判定，合格后送入料道；螺栓安放机构负责将合格的螺栓放入指定的管片连接孔内，由于管片间存在一定的间隙，当识别到指定的螺栓安装孔后，推进油缸会给螺栓施加一个力，在导向环作用下使螺栓进入指定安放位置；

2）管片螺栓拧紧机构执行装置在数控系统指定的扭力下对螺栓执行拧紧动作；

3）管片螺栓拧紧数控系统提供高精度的扭力控制，数控系统控制器界面实时显示拧紧过程的扭力值、转角值、过程时间、是否合格，通过数据线将数据上传到现场数据采集控制系统；

4）现场数据采集控制系统通过可编程控制器实现对现场数据的采集，通过总线将数据传送到数据监控中心；

5）数据监控中心对螺栓拧紧过程中产生的数据进行控制和监测、并对产生的不合格情况记录并警告。

与现有技术相比，利用此发明能够有效地实现管片拼装螺栓的自动下料、识别和拧紧，解决管片拼装过程中需要人工安放拧紧螺栓，把人从危险繁琐的工作环境解放出来，并提高了整体拼装过程的精度和效率缩短工期，实现对管片拧紧和连接过程中管片螺栓拉力、 扭矩、受力分布数据的监测。

附图说明

图1为本发明的管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统组成示意图；

图2为本发明的管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统连接图；

图3为本发明的管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统数据监控中心；

图4为本发明的管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统自动上下料安放机构；

图5为本发明的管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统现场数据采集控制系统；

图6为利用本发明的管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统拧紧管片螺栓时监控中心监测的数据图；

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1、2所示，本发明提供一种管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统，其包括：数据监控中心、自动上下料安放机构、现场数据采集控制系统、管片螺栓扭紧数控系统、管片螺栓拧紧机构，数据监控中心对螺栓拧紧过程中产生的数据进行控制和监测、并对产生的不合格情况记录并警告；自动上下料安放机构将螺栓螺母有序的送入料道、将合格的螺栓放入指定的管片连接孔内；现场数据采集控制系统通过可编程控制器实现对现场数据的采集，通过总线将数据传送到数据监控中心；管片螺栓拧紧数控系统，提供高精度的扭力控制，数控系统控制器界面实时显示拧紧过程的扭力值、转角值、过程时间、是否合格，通过数据线将数据上传到现场数据采集控制系统；管片螺栓拧紧机构安放在拼装机系统上，通过定位销对管片进行精确定位后，对指定螺栓孔进行识别，当检测到螺栓的安装位置后拧紧机构执行装置会在数控系统指定的扭力下对螺栓执行拧紧动作。

如图4所示，优选地，自动上下料安放机构主要由3部分组成：振动料斗、料道上料机构、螺栓安放机构，通过振动料斗将螺栓螺母有序的送入料道、避免堵塞和出现粘仓现象，在料道上料机构中，螺栓螺母在送入料道前通过上料机构对螺母的正反及大小是否合格进行检验，合格品被选中送入料道，不合格品被剔除，由于螺母反向造成的不合格品在上料机构中给予纠正，从返检测机构进行二次判定，合格后送入料道；螺栓安放机构负责将合格的螺栓放入指定的管片连接孔内，由于管片间存在一定的间隙，当识别到指定的螺栓安装孔后，推进油缸会给螺栓施加一个力，在导向环作用下使螺栓进入指定安放位置；

优选地，数控系统控制器界面为触摸屏；

优选地，管片螺栓拧紧机构拧紧螺栓包括二次修正拧紧，初次拧紧管片螺栓，在拼环结束后，拧紧机构伴随拼装机对管片二次修正拧紧使管片连接达到最佳状态。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用前述的管片拼装机管片螺栓自动拧紧系统拧紧管片螺栓的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）通过振动料斗将螺栓螺母有序的送入料道、避免堵塞和出现粘仓现象，在料道上料机构中，螺栓螺母在送入料道前通过上料机构对螺母的正反及大小是否合格进行检验，合格品被选中送入料道，不合格品被剔除，由于螺母反向造成的不合格品在上料机构中给予纠正，从返检测机构进行二次判定，合格后送入料道；螺栓安放机构负责将合格的螺栓放入指定的管片连接孔内，由于管片间存在一定的间隙，当识别到指定的螺栓安装孔后，推进油缸会给螺栓施加一个力，在导向环作用下使螺栓进入指定安放位置；

2）管片螺栓拧紧机构执行装置在数控系统指定的扭力下对螺栓执行拧紧动作；

3）管片螺栓拧紧数控系统提供高精度的扭力控制，数控系统控制器界面实时显示拧紧过程的扭力值、转角值、过程时间、是否合格，通过数据线将数据上传到现场数据采集控制系统；

4）现场数据采集控制系统通过可编程控制器实现对现场数据的采集，通过总线将数据传送到数据监控中心；

5）数据监控中心对螺栓拧紧过程中产生的数据进行控制和监测、并对产生的不合格情况记录并警告，如图6所示。

与现有技术相比，利用此发明能够实现管片拼装螺栓的自动下料、识别和拧紧，并实现了对管片螺栓拉力、 扭矩、受力分布数据的监测，提高了生产效率。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明所要求保护的范围内。