螺栓紧固系统的制作方法

本实用新型实施例涉及一种机械装置领域，尤其涉及一种螺栓紧固系统。

背景技术：

目前，在大型机械的工厂安装中，常常需要对不同规格的螺栓进行紧固，例如在风力发电机组的安装过程中，需要对轮毂上轴承安装面的螺栓进行紧固。在进行螺栓紧固过程中，往往需要机械臂操作相关紧固装置来进行，在上述操作过程中，机械臂上需要有一定的浮动量，以调整机械臂和螺栓之间的相对位置差。现有技术中通常在机械臂上安装浮动装置，通过浮动装置上的螺旋形弹簧伸缩来实现上述功能。但因其结构特点，当工件位置发生偏移或偏心时，现有技术中机械臂上的浮动装置不能自动调整机械臂与工件之间的相对位置，还需手动再做微动调整。而且当机械臂因浮动装置重心偏移发生“平衡度不准”时，会出现螺栓紧固出现偏差的情况。螺栓紧固系统长期处于这种情况下时，会导致螺栓紧固系统零部件弯曲、变形、密封件磨损等现象发生，降低螺栓紧固系统的工作效率，同时也缩短了零部件的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种螺栓紧固系统，以解决现有技术中螺栓紧固不便的问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种螺栓紧固系统。螺栓紧固系统包括机械臂和紧固装置，紧固装置通过连接装置连接在机械臂上，连接装置包括：安装部，安装部固定设置在机械臂上；角度适应部，角度适应部可移动地设置在安装部上，紧固装置设置在角度适应部上。

可选地，角度适应部包括万向头和连接座，紧固装置与连接座连接，万向头和连接座的抵接配合面为圆弧面。

可选地，安装部包括缓冲气缸，角度适应部通过缓冲气缸可浮动地设置在安装部上。

可选地，安装部还包括壳体，壳体具有容纳腔，缓冲气缸包括：

缓冲气缸体，缓冲气缸体可转动地设置在容纳腔内；

缓冲活塞杆，缓冲活塞杆可移动地设置在缓冲气缸体内，角度适应部连接在缓冲活塞杆的伸出端上。

可选地，连接装置还包括导向机构，导向机构设置在安装部上，且与角度适应部连接。

可选地，连接装置还包括角度调节部，角度调节部连接安装部与导向机构，并可驱动导向机构和角度适应部相对安装部转动。

可选地，紧固装置包括液压装置，液压装置上设置有扭矩测量装置，螺栓紧固系统还包括控制器，扭矩测量装置与控制器连接。

可选地，连接装置上安装有测距装置，螺栓紧固系统还包括控制器，测距装置分别与控制器连接。

可选地，螺栓紧固系统还包括直线导轨，机械臂为两个或两个以上，且各机械臂均可移动地设置在直线导轨上。

可选地，螺栓紧固系统还包括液压泵站，液压泵站固定设置在机械臂上，且与紧固装置通过液压管路连接。

本实用新型实施例通过在机械臂和紧固装置之间安装连接装置，连接装置可以在机械臂和紧固装置之间起到连接和缓冲的作用，通过将紧固装置与连接装置的角度适应部连接，角度适应部在安装部上的移动可以带动紧固装置移动，当机械臂和待紧固螺栓之间出现角度误差时，操作人员不必再手动对机械臂进行微调，而是通过移动角度适应部，角度适应部带动紧固装置移动，从而使紧固装置能够消除和待紧固螺栓之间的角度误差，使得螺栓紧固系统能够正常工作，降低了螺栓紧固系统零部件的弯曲、变形的发生，提高了螺栓紧固系统的使用寿命和工作效率。

附图说明

图1示出本实用新型实施例的螺栓紧固系统的立体结构示意图；

图2示出本实用新型实施例的螺栓紧固系统的连接关系示意图；

图3示出本实用新型实施例的螺栓紧固系统的连接装置的侧视结构示意图；

图4示出本实用新型实施例的螺栓紧固系统的连接装置的安装部和角度适应部的剖视结构示意图；

图5示出本实用新型实施例的螺栓紧固系统的连接装置的安装部处的剖视结构示意图；

图6示出本实用新型实施例的螺栓紧固系统的连接装置的角度适应部处的剖视结构示意图；

图7示出本实用新型实施例的螺栓紧固系统的连接装置的立体结构示意图。

附图标记说明：

1、机械臂；2、紧固装置；21、液压装置；3、连接装置；31、安装部；311、缓冲气缸；3111、缓冲气缸体；3112、缓冲活塞杆；312、壳体；32、角度适应部；321、万向头；322、连接座；323、容纳缸体；324、活塞套；33、导向机构；331、导杆；332、导向套；34、角度调节部；341、气缸；342、连杆；4、扭矩测量装置；5、测距装置；6、控制器；7、直线导轨；8、液压泵站；9、液压管路；10、推板；11、连接板；12、直线轴承；13、套筒；14、工作转台；15、底座；16、滚动轴承；17、端板；18、限位装置。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型实施例的示例性实施例。

结合图1和图2所示，本实用新型的实施例提供一种螺栓紧固系统。螺栓紧固系统包括机械臂1和紧固装置2，紧固装置2通过连接装置3连接在机械臂1上，连接装置3包括安装部31和角度适应部32，安装部31固定设置在机械臂1上，角度适应部32可移动地设置在安装部31上，紧固装置2设置在角度适应部32上。

本实用新型实施例通过在机械臂1和紧固装置2之间安装连接装置3，连接装置3可以在机械臂1和紧固装置2之间起到连接和缓冲的作用，通过将紧固装置2与连接装置3的角度适应部32连接，角度适应部32在安装部31上的移动可以带动紧固装置2移动，当机械臂1和待紧固螺栓之间出现角度误差时，操作人员不必再手动对机械臂1进行微调，而是通过移动角度适应部32，角度适应部32带动紧固装置2移动，从而使紧固装置2能够消除和待紧固螺栓之间的角度误差，使得螺栓紧固系统能够正常工作，降低了螺栓紧固系统零部件的弯曲、变形的发生，提高了螺栓紧固系统的使用寿命和工作效率。

如图1和2所示，螺栓紧固系统还包括直线导轨7和工作转台14，工作转台14设置在直线导轨7的一侧用以固定待紧固螺栓工件(如风力发电机组的轮毂)，在一种实施方式中工作转台14可以是圆盘形，圆盘形的工作转台14上设置有固定装置以固定待紧固螺栓工件，工作转台14可以在水平面内转动以方便对工件上不同工作面上的螺栓进行紧固。

直线导轨7由两条相互平行的导轨组成，直线导轨7固定安装在底座15上，机械臂1设置在直线导轨7上，并能够在驱动机构(如电机)的驱动下沿直线导轨7移动，将连接装置和紧固装置搬运至指定的工作位置。可选地，在直线导轨7上可以设置两个或两个以上的机械臂1，多个机械臂1可以相互独立地进行紧固螺栓的工作。这样能够同时对多个待紧固螺栓工件进行螺栓紧固工作，提高螺栓紧固效率。

具体地，机械臂1包括底部和机械臂主体，底部和直线导轨7相接触并在直线导轨7上移动，底部上固定连接有机械臂主体。安装部31通过端板17与机械臂主体连接，连接方式可以是螺栓连接等可以实现的方式。

可选地，安装部31包括缓冲气缸311和壳体312，壳体312固定连接在端板17上，且具有容纳腔，缓冲气缸311设置在壳体312的容纳腔内。角度适应部32通过缓冲气缸311可浮动地设置在安装部31上。

如图4和5所示，壳体312内部的容纳腔用于容纳缓冲气缸311，端板17上设有气孔，气孔与缓冲气缸311相通，通过气孔为缓冲气缸311输入或输出气体，安装部31和角度适应部32之间通过缓冲气缸311连接。在其他的实施例中安装部31和角度适应部32之间的连接方式还可以采用液压缸、弹簧等可以实现的连接方式。安装部31和角度适应部32之间浮动式地连接方式可以使紧固装置2在紧固螺栓时能够通过缓冲气缸311方便地调节螺栓和紧固装置2之间的相对位置。

具体地，缓冲气缸311包括缓冲气缸体3111和缓冲活塞杆3112，缓冲气缸体3111可转动地设置在容纳腔内；缓冲活塞杆3112可移动地设置在缓冲气缸体3111内，角度适应部32连接在缓冲活塞杆3112的伸出端上。

如图5所示，缓冲气缸体3111与容纳腔的内壁之间设置有滚动轴承16，在滚动轴承16之间还设置有套筒，以限制滚动轴承之间的位置，在缓冲气缸体3111和容纳腔内壁之间设置密封圈，这样不仅保证了缓冲气缸体3111与容纳腔内壁之间转动的灵活性，还保证了缓冲气缸体3111与容纳腔内壁之间的密封性。缓冲活塞杆3112的一端连接在缓冲活塞上并伸入缓冲气缸体3111内，缓冲活塞杆3112的另一端伸出缓冲气缸体3111并与角度适应部32固定连接。具体地可通过螺栓等连接件或者焊接等方式将缓冲活塞杆3112与角度适应部32固定连接。

优选地，为了保证连接的稳定性，在缓冲活塞杆3112伸出缓冲气缸体3111的一端上还设置有推板10，这样可以使角度适应部32受力均匀，更加平稳地使角度适应部32相对于安装部31移动。

角度适应部32包括万向头321和连接座322，紧固装置2(如液压扳手)与连接座322连接，万向头321和连接座322的抵接配合面为圆弧面。这样能够实现连接座322相对万向头321万向转动，从而调整连接座322和其上的紧固装置2的角度。

在一种实施方式中，万向头321可以是万向球，在其他的一些实施方式中，万向头321也可以是带有圆弧面的部件。连接装置3通过连接座322与紧固装置2固定连接，具体地可通过卡接或者螺栓连接等形式将二者固定。通过将万向头321与连接座322相互抵接，保证了连接座322可相对于万向头321做任意角度的调整，也保证了连接座322可以受到与万向头321接触点相垂直方向的推力，使得连接在角度适应部32上的紧固装置2能够有效地工作。连接装置3可根据实际的工况来调整紧固装置2与待紧固螺栓之间的角度偏差。

可选地，如图6所示，角度适应部32还包括容纳缸体323和活塞套324，万向头321卡接在活塞套324上，活塞套324带动万向头321在容纳缸体323内运动。活塞套324设置在容纳缸体323内，万向头321通过卡接的方式与活塞套324固定连接。活塞套324可在压缩空气或者液压油的驱动下带动万向头321在容纳缸体323内同步移动。从而保证万向头321与连接座322抵接。连接座322卡接在容纳缸体323上并且连接座322相对于容纳缸体323具有一定的浮动量。这就保证了当万向头321与连接座322抵接后，能够使得连接座322按照紧固装置2与待紧固螺栓之间的角度来自动调整角度适应部32与安装部31之间的角度。

可选地，如图3和4所示，连接装置3还包括导向机构33，导向机构33设置在安装部31上，且与角度适应部32连接，用于在角度适应部32移动时对角度适应部32进行导向。导向机构33包括导杆331和导向套332，导杆331的第一端可移动地设置在导向套332内，导杆331的第二端穿出导向套332并与角度适应部32固定连接。

导向机构33用于为角度适应部32相对安装部31移动时提供导向作用。导向套332与缓冲气缸体3111通过连接板11固定连接，连接板11位于安装部31的壳体312的端面并可相对于壳体312转动。具体地，可在连接板11上与导向机构33相对应的位置开设通孔，在通孔中设置直线轴承12，再将导杆331穿过在直线轴承12内，并将导杆331的一端穿设在导向套332内，将导杆331的另一端通过螺栓等连接件与角度适应部32固定连接。

优选地，导向套332内设置有限位装置18，限位装置18限制导杆331与导向套332的相对位置。如图4所示，限位装置18为设置在导向套332内的止挡板，用以防止导杆331从导向套332内脱出。

优选地，如图3所示，连接装置3还包括角度调节部34，角度调节部34连接安装部31与导向机构33，并可驱动导向机构33相对安装部31转动；角度调节部34包括调节气缸341和连杆342，调节气缸341的缸体与安装部31连接，连杆342的两端分别连接在调节气缸341的活塞杆和导向套332上。

具体地，角度调节部34包括调节气缸341和连杆342，调节气缸341可转动地固定在安装部31的壳体312上，例如可在壳体312上设置一个支架，将调节气缸341通过销等连接件设置在支架上。连杆342的一端与调节气缸341内的活塞杆固定连接，连杆342的另一端可转动地连接在导向套332上，例如可在导向套332上设置一个支架，在连杆342的另一端开设一个通孔，再将连杆342与支架铰接即可实现上述目的。

由于安装部31与机械臂1固定连接，即二者的相对位置、相对角度不会发生变化，因此，只要调节气缸341的活塞带动连杆342运动，即可带动导向套332相对于安装部31的壳体312转动。

进一步地，又由于导杆331与角度适应部32固定连接，这样还可同时带动角度适应部32相对于安装部31的壳体312转动。

可选地，螺栓紧固系统还包括液压泵站8，紧固装置2包括液压装置21(如液压扳手)，液压泵站8固定设置在机械臂1上，且与液压装置21通过液压管路9连接。

如图1和4所示，液压泵站8通过液压管路9与紧固装置2中的液压装置21连接，为液压装置21提供动力。在一种实施的方式中，液压泵站8设置在机械臂1的底部，但不限于此，液压泵站8还可以设置在机械臂1的其他部位。在实际工作中，液压泵站8也可单独工作，即在机械臂1不工作的情况下，通过手动将紧固装置2与待紧固螺栓对准，使紧固装置2对螺栓进行紧固。

可选地，螺栓紧固系统还包括控制器6，液压装置21上设置有扭矩测量装置4，扭矩测量装置4与控制器6连接。

如图2所示，控制器6用于控制整个螺栓紧固系统的工作，在一种实施例中，扭矩测量装置4与控制器6连接可以实时反馈螺栓紧固扭矩值至控制器6，控制器6中可以预设需要紧固的扭矩值，当扭矩值达到控制器6预设的扭矩值后，紧固作业完成，此时可通过控制器6操作工作转台14使其旋转至另一个工作面，并对下一个待紧固螺栓进行紧固。

可选地，螺栓紧固系统还包括控制器6，连接装置3上还安装有测距装置5，测距装置5分别与控制器6连接。

测距装置5与控制器6连接可以精确定位紧固装置2和待紧固螺栓之间的距离，实现紧固装置2紧固螺栓的精确定位，以准确对待紧固螺栓进行紧固。测距装置5可以为激光测距仪，也可以为工业相机等其他可实现测距的装置。

可选地，控制器6还包括HMI(全称：Human Machine Interface，以下简称：人机界面，人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。)，人机界面可以实时显示螺栓紧固的扭矩值，以保证精准紧固螺栓。当螺栓紧固系统工作完成后，控制器可以自动将螺栓的紧固强度生成检测报告，列出每个螺栓的扭矩值，以方便质检人员的检验。

具体地，本实施所示的螺栓紧固系统具有很高的自动化程度，操作人员只需要将待紧固螺栓固定到工作转台14上，然后在控制器6中输入待紧固螺栓预设的扭矩值，最后启动螺栓紧固系统便可自动对螺栓进行精准紧固，后续可代替人工作业，无需操作人员参与，减少了劳动强度，提高了工作效率。

在实际工作中，实际测量到的扭矩值和控制器6中预设的扭矩值的误差范围可以允许在±3％。扭矩测量装置4可以为扭矩传感器，也可以为拉伸器，通过拉伸器内位移传感器反馈预紧扭矩值，以实现对待紧固螺栓的准确紧固。在本实施例中，由于螺栓紧固系统是通过扭矩测量装置4来实时测量螺栓的紧固扭矩值，这样使得螺栓紧固系统对螺栓的紧固更加精确，无需对紧固装置2进行校正，提高了工作效率，防止了现有技术中机械臂对螺栓紧固扭矩值过大，导致螺栓易损坏，寿命低，需要经常对紧固装置2进行校正的情况发生。

进一步地，如图7所示，扭矩测量装置4上可以安装套筒13，套筒13用于与待紧固的螺栓配合，以将螺栓紧固。

可选地，螺栓紧固系统可以与MES系统(全称：Manufacturing Execution System，简称：MES系统，MES系统即制造企业生产过程执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。)连接以使生产过程更加信息化。

在实际工作中，以对风力发电机中轮毂上轴承安装面的螺栓进行紧固作业为例，首先将轮毂固定到工作转台14上，然后将轴承预紧在轮毂上，操作人员在控制器6上设置好螺栓需要紧固的扭矩值，然后启动螺栓紧固系统，机械臂1在直线导轨7上自动移动到工作位，测距装置5准确定位工作转台14上轮毂的位置反馈到控制器6中，控制器6控制连接装置3移动，连接装置3的缓冲气缸311运动将紧固装置2伸向待紧固螺栓方向，角度调节部34对紧固装置2和待紧固螺栓之间的角度偏差进行调节，同时角度调节部34带动角度适应部32转动，并最终消除紧固装置2和待紧固螺栓之间的角度偏差，当紧固装置2上的套筒13与待紧固螺栓完全配合后，液压泵工作，液压装置21对待紧固螺栓进行紧固，扭矩传感器实时反馈到螺栓紧固扭矩值至控制器6，当扭矩值达到控制器6预设的扭矩值后，紧固作业完成，系统自动生成螺栓紧固强度报告，由操作人员检验螺栓紧固强度是否符合要求，最后通过操控控制器6使工作转台14旋转至另一个工作面，并对下一个待紧固螺栓进行紧固。

本实用新型的实施例提供的螺栓紧固系统具有如下有益效果：

本实用新型实施例通过在机械臂和紧固装置之间设置连接装置，使得连接装置能消除紧固装置和待紧固螺栓之间的角度误差，从而使螺栓紧固系统能够正常工作，避免了螺栓紧固系统零部件的弯曲、变形的发生；螺栓紧固系统自动化程度高，可用于大型机械固定平面多个螺栓紧固作业中，可以允许一个系统中多个机械臂同时对螺栓进行紧固工作，通过设置扭矩测量装置和控制器，可以实时显示紧固螺栓的扭矩值，并对螺栓紧固扭矩值进行精确控制，并无需再对紧固装置进行校正，降低了劳动强度，提高了工作效率；控制器可以自动生成每个紧固螺栓的扭矩值检测报告，可方便质检人员进行检验；本实施例提供的螺栓紧固系统还可以和MES系统连接，提高了生产过程的信息化。

以上所述，仅为本实用新型实施例的具体实施方式，但本实用新型实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型实施例的保护范围之内。因此，本实用新型实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。