[发明专利]一种面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法

说明书

本发明一种面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法属于自动装配技术领域，特别涉及一种面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法。该方法采用机械辅助定位和自动螺母预紧的方式，采用视觉传感器实时反馈内部图像，实现操作过程以及螺母装配结果可视；采用应变片传感器测量并反馈扭力信息，保证螺母预紧力的可控性和安全性。先组装自动预紧装置，向窄口深腔式结构的腔体偏心竖直送入扳手组件，安装底座组件，启动力矩电机实施自动预紧。该方法提高了窄口深腔式结构环境连接螺栓自动预紧的精度和效率，消除了其他人为因素对装卸过程的影响。采用了手动定位与自动装卸相结合的方法，实现了实时可见，易于操控，高效灵活作业。

技术领域

本发明属于自动装配技术领域，特别涉及一种面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法。

背景技术

随着装备制造技术发展与工艺革新，在现代高端装备制造工艺中存在一类窄口深腔式结构环境的预紧装配作业任务。该类任务具有作业空间窄小、狭长、不可视等特点，并对螺栓预紧力度均匀性和一致性要求很高，预紧操作难度大。但是，考虑到装配工艺要求，大多数实际预紧操作不得不在深腔内部完成作业。以某回转体结构螺栓连接为例，操作入口直径不足100mm而操作深度400mm以上，且装配位置上方存在其它零部件遮挡，需要在此狭窄受限的深腔结构环境中完成周向均布的螺母、螺栓预紧装配，实施难度极大。实际生产中，此类预紧操作一般由人工完成，即由手臂细长的工人手持扭矩扳手深入腔内，在可视设备的辅助下执行预紧操作。这种传统的深腔预紧有着诸如劳动强度大、操作效率低、可靠性差、工作环境较危险等问题，同时对工人的心理和技术素质均要求较高。目前，市场上的常规设备根本无法满足灵活、稳定、可视化的操作需求。由此，国内外在此方面装备的自动化应用程度有限，存在很大的技术创新空间。考虑到窄口深腔结构环境装配件通常具有制造周期长、成本高昂等特点，为了兼顾操作安全性和操作简易性，需要融合机械辅助操作、可视化、自动控制等设计思想，开展面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法研究，并研制专用装备。

2013年，王川等在申请号201320288424.3的专利《一种深入式螺栓紧固器》中，提出了一种带有螺母嵌套部件的深入式螺栓紧固器，但精度不够且无法实现可视化。2014年，黄洪展等在申请号201410612525.0的专利《航空发动机转子组件深腔内螺栓装卸限力转接扳手》中，提出了一种能沿弧形孔运动的棘轮扳手拧紧装置，但自动化程度较低，对工人操作要求较高。

发明内容

本发明是为克服上述现有技术的不足，针对窄口深腔式结构环境内螺栓自动预紧难题，发明了一种面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法。该方法采用机械辅助定位和自动螺栓预紧的方式，确保高效预紧和安全操作；采用视觉传感器实时反馈内部图像，实现操作过程以及螺栓装配结果可视；采用应变片传感器测量并反馈扭力信息，保证螺栓预紧力的可控性和安全性；采用高质量机械部件与控制器，增强系统可靠性，提高了装配精度和自动化程度。该方法操作效率高、可靠性好、工作环境安全。

本发明所采用的技术方案是一种面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法，其特征是，该方法采用机械辅助定位和自动螺栓预紧的方式，确保高效预紧和安全操作；采用视觉传感器实时反馈内部图像，实现操作过程以及螺栓装配结果可视；采用应变片传感器测量并反馈扭力信息，保证螺栓预紧力的可控性和安全性；方法的具体步骤如下：

步骤一、组装自动预紧装置

自动预紧装置由定位组件I、动力组件II及扳手组件III组成；先装配定位组件I：

先组装定位组件I，采用45钢制成的止动套4与定位盘3同轴安装，并通过紧固螺栓固定连接在一起；定位盘3上表面有一圈工字形滑槽a，工字形滑槽上开有周向均布的定位孔d，在工字形滑槽上还有两个偏心槽b，止动套4底端有止口台阶c，止口台阶c的尺寸与深腔开口处插口尺寸相配合，以确保其能准确安装在深腔开口处，安装时定位盘3上均布的定位孔d的位置分别与每个需要预紧的螺孔位置相对应；