一种狭窄空间的多轴自动同步拧紧装置

本发明涉及自动化拧紧领域，特别涉及一种狭窄空间的多轴自动同步拧紧装置。

背景技术：

1、航空发动机转子系统盘轴、盘盘的装配往往通过螺栓连接，所以螺栓连接的质量将会对航空发动机的装配性能产生直接影响，进而影响航空发动机的动力学特性。航空发动机作为高度复杂、精密的旋转机械，具有内部结构复杂、空间尺寸狭窄且在目视操作不便的特点，导致了盲装拧紧有较大的难度。

2、目前，针对航空发动机狭窄空间内的螺母连接拧紧方法的研究较少，采用的主要拧紧方式仍以手工拧紧为主，在空间允许范围内通过手持螺母伸入发动机腔内进行上料，若空间不允许将采用体型较大、笨重的l形杆来完成上料操作，而后再使用力矩扳手进行拧紧，但是由于航空发动机的复杂结构使得操作人员难以准确进入操作位置，且受空间限制单次操作的拧紧角度很小。为实现安装拧紧需要反复进行操作，每次对另一个螺母进行拧紧作业时需要重新进行定位导致效率较低，且操作缺乏完善的传感、控制系统，拧紧力不能保持恒定，和进给系统由于缺少相互作用无法及时反馈、调整，也导致了完成操作后各个螺母的力矩一致性较差、适用面窄，在应对航空发动机复杂的安装工况时，甚至导致不平衡、不对中等现象的出现，存在出现碰摩故障等潜在危险，需要对装配好的航空发动机转子系统拆散重装，过程中存在螺母等零部件掉落等现象，花费了大量的人力物力且存在一定的危险性。因此迫切需要发明设计一种适用于某型航空发动机狭窄空间的自动化折叠拧紧机构且整个过程可以实现自动化控制，在保证拧紧质量的前提下提高效率。

3、现有的航空发动机狭窄空间的拧紧机构设计方法，如中国专利cn112589408a中所涉及的航空发动机盲腔螺母自动拧紧装置的设计方法，该装置在给定的航空发动机机构参数下，有较高的自动化程度，减少了受人工操作影响引起的误差，其配有的视觉模块实现了可视化，解决了现有拧紧过程中视野不达的困难，在一定程度上可以做到自动认帽、戴帽和拧紧的过程，且可以根据工艺流程的变化与实际工况来对机构与程序进行调整，具备一定的灵活性。但该机构仍存在以下问题，亟需进一步完善解决：装置结构体积、尺寸较大，设备较为笨重，所需操作步骤与流程多且复杂不能一个人完成所有操作，仍需做轻量化处理，优化操作流程；对于航空发动机内腔的极狭窄空间部分，由于空间尺寸限制所设计装置的拧紧臂不足以达到目标拧紧螺母的位置，不能完成自动拧紧操作；所设计结构只配有一个拧紧臂，而发动机需要拧紧的整周螺母数量较多造成效率低下，完成作业所需时间增长；装置的支撑结构(含有l型拧紧机构、展开/收缩机构、周向转动机构)直接安装在压气机上，而某型航空发动机转子系统内腔并不具备该条件，不适应该种工况，需要进一步改进调整。

4、由上述方案仍存在的部分问题可知，目前现有的航空发动机狭窄空间的拧紧机构设计方法，在一定程度上解决了传统手工拧紧带来的不便利性，但是针对航空发动机内腔的复杂工况在方法上仍存在一些不足，结构不满足多型号航空发动机狭窄空间的拧紧机构设计的普适性，并且可进一步提高机构的便利性，仍需要对装置进一步设计优化。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种狭窄空间的多轴自动同步拧紧装置，以解决现有的航空发动机拧紧装备技术自动化程度较低，在进行拧紧安装时需要耗费较大的人力物力，拧紧状态受人为因素影响较大，且在狭窄空间拧紧时，由于安装空间有限，过于依赖于操作工人的经验，易出现装备碰壁、螺栓歪斜、螺栓脱落等问题。该装置能有效弥补现有技术中的不足，提高拧紧的效率及精度，并便于推广至狭窄空间的螺母拧紧作业。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种狭窄空间的多轴自动同步拧紧装置，包括升降动力输入机构、折叠动力输入机构、水平分度动力输入机构、拧紧动力输入机构、外壳支撑柱及齿轮箱，其中升降动力输入机构与水平分度动力输入机构连接，外壳支撑柱、折叠动力输入机构和拧紧动力输入机构均与升降动力输入机构连接，外壳支撑柱的下端铰接有两个齿轮箱，折叠动力输入机构与两个齿轮箱传动连接，折叠动力输入机构用于驱动两个齿轮箱同步折叠或展开；拧紧动力输入机构与两个齿轮箱铰接，拧紧动力输入机构为处于展开状态的两个齿轮箱提供拧紧动力。

4、所述折叠动力输入机构包括折叠动力输入系统电缸、摆头杆及齿条，其中折叠动力输入系统电缸设置于所述升降动力输入机构上，且输出端与平行设置的两个摆头杆的上端连接，两个摆头杆的下端分别与两个齿条连接，两个齿条分别与两个所述齿轮箱上设有的齿轮啮合；折叠动力输入系统电缸驱动摆头杆和齿条上下运动，从而带动所述齿轮箱转动。

5、所述拧紧动力输入机构包括两个拧紧枪和两个扭矩传递轴，其中两个拧紧枪均设置于所述升降动力输入机构上，且输出端分别与两个扭矩传递轴的上端连接，两个扭矩传递轴的下端分别与两个所述齿轮箱的动力输入轴铰接；拧紧枪通过扭矩传递轴为所述齿轮箱的拧紧作业提供动力。

6、所述扭矩传递轴的下端通过连杆与所述齿轮箱的动力输入轴铰接。

7、所述齿轮箱的输出端设有拧紧套筒，拧紧套筒内设有弹性涨圈。

8、所述升降动力输入机构包括升降基板、导向轴、导向轴基座、直线驱动模组、导轨及升降机构固定板，其中升降机构固定板与所述水平分度动力输入机构连接，直线驱动模组和导轨沿竖直方向设置于升降机构固定板上，升降基板设置于直线驱动模组的顶部，导向轴基座与直线驱动模组的输出端连接，且与导轨滑动配合，导向轴基座上设有多个导向轴，多个导向轴贯穿升降基板，且与升降基板滑动配合。

9、所述水平分度动力输入机构包括水平分度动力输入系统电机、水平分度动力输入系统减速器、圆柱齿轮、旋转盘及固定齿圈，其中旋转盘和固定齿圈转动连接，水平分度动力输入系统减速器通过分度电机连接件与旋转盘连接，水平分度动力输入系统电机与水平分度动力输入系统减速器的输入轴连接，水平分度动力输入系统减速器的输出轴与圆柱齿轮连接，圆柱齿轮与固定齿圈啮合；水平分度动力输入系统电机驱动圆柱齿轮转动，从而带动旋转盘转动；所述升降动力输入机构设置于旋转盘上。

10、所述固定齿圈上设有吊装架，吊装架上设有吊环。

11、所述外壳支撑柱的下端外侧设有视觉识别模块，视觉识别模块用于视觉识别待拧紧螺栓的位置。

12、本发明具有以下优点及有益效果：

13、1.本发明具有成本低、结构稳定、可靠性高的特点；本发明能适应各种狭窄空间的螺栓拧紧工作，操作方便适应性强，驱动均由伺服电机闭环控制，能够实时监控折叠、展开状态。

14、2.本发明满足一次定位后，小入口、大径深拧紧位置的全周螺母拧紧作业，实现了实时监控、及时调整、快速警告的目的，通过自动化控制提高了拧紧效率。

15、3.本发明的齿轮箱采用对称结构，径向力相互抵消，提高使用寿命；齿轮箱为封闭式结构，强度高、传递路线短、传递效率高。

16、4.本发明的结构轻量化、操作简单，有效提高整体设备效率和劳动力生产率，其技术方便理解，可实现简化培训、快速故障排除和便于升级的目的；本发明可根据拧紧工艺顺序的要求，灵活调整装置的相关机构与程序，自动实现螺母的认帽、旋合、预紧力的加载。