法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机制造技术

本发明专利技术公开了一种法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，属于工程机械制造领域。包括机架装置、动臂连接件、动臂装置、翻转臂连接件、翻转臂装置、旋转拧紧装置和电气控制系统，机架装置通过Z轴驱动装置与动臂连接件连接；动臂连接件通过X轴驱动装置与动臂装置连接；动臂装置与翻转臂连接件连接，翻转臂连接件通过Y轴驱动装置与翻转臂装置连接；翻转臂装置上设有控制旋转拧紧装置旋转的翻转驱动装置，翻转驱动装置与旋转拧紧装置固定连接；旋转拧紧装置上安装有扭矩传感器、激光传感器和视觉相机。本发明专利技术用于装载机后车架铰接法兰盘的螺栓拧紧，实现了在四个不同平面和不同直径的法兰盘上作业。

Full automatic double shaft tightening machine for flange bolts

The invention discloses an automatic double shaft tightening machine for flange bolts, which belongs to the field of construction machinery manufacturing. The frame device is connected with the movable arm connector through the Z-axis drive device; the movable arm connector is connected with the movable arm device through the X-axis drive device; the movable arm device is connected with the turning arm connector; The connecting part of the turning arm is connected with the turning arm device through the Y-axis driving device; the turning arm device is equipped with the turning driving device which controls the rotation of the rotating tightening device; the turning driving device is fixed with the rotating tightening device; and the rotating tightening device is equipped with a torque sensor, a laser sensor and a visual camera. The invention is used for tightening the bolts of the articulated flange plate of the rear frame of a loader and realizes the operation on four flange plates with different planes and diameters.

【技术实现步骤摘要】
法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机
本专利技术属于一种工程机械配件，具体地说，尤其涉及一种法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机。
技术介绍
目前，装载机后车架铰接法兰盘的安装工况复杂，四个法兰盘位于四个平面上，并且有两种不同直径的法兰盘，孔与工件的相对位置不固定，重型工件在流水线上无法准确定位，传统的法兰盘螺栓拧紧采用人工手动拧紧，这种拧紧方式完全凭借人的感觉来确定拧紧的状态，不仅难以使装配达到要求，而且装配效率低下；已有的机械拧紧方式是直接对锁紧螺母进行拧紧，虽然在一定程度上提高了装配效率，但是其拧紧力的大小不受控制，装配质量也存在很多问题，上述生产方式不但极大的降低了工作效率，同时也使得产品的质量无法保证，并且安全性差，难以满足现代工业发展的要求。另外，目前市面上的机械拧紧机只能实现在一个平面上作业并且没有变距功能，自动化效率不高，无法适应在四个平面和不同直径的法兰盘上作业的工况。因此，针对上述技术问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，设计出一种全自动法兰盘螺栓拧紧机，使其更具有实用性。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种适用于法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，以克服现有技术中螺栓拧紧机只能实现在一个平面上作业并且没有变距功能的缺陷。本专利技术是采用以下技术方案实现的：所述的法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，包括机架装置、动臂连接件、动臂装置、翻转臂连接件、翻转臂装置、旋转拧紧装置和电气控制系统，所述机架装置通过控制动臂连接件沿Z轴向移动的Z轴驱动装置与动臂连接件连接；所述动臂连接件通过控制动臂装置沿X轴向移动的X轴驱动装置与动臂装置连接；所述动臂装置与翻转臂连接件连接，所述翻转臂连接件通过控制翻转臂装置沿Y轴向移动的Y轴驱动装置与翻转臂装置连接；所述翻转臂装置上设有控制旋转拧紧装置旋转的翻转驱动装置，所述翻转驱动装置与旋转拧紧装置固定连接；所述旋转拧紧装置上安装有扭矩传感器、激光传感器和视觉相机，扭矩传感器、激光传感器和视觉相机产生电信号传输给电气控制系统；所述视觉相机用于对法兰盘轴承孔进行扫描定位，并根据定位算法补差校正；所述激光传感器用于对法兰盘上螺栓所在的分度圆直径进行二次定位；所述扭矩传感器用于向电气控制系统的传送扭矩值信号，并在设定值超出允许范围内时电气控制系统发出信号给控制旋转拧紧装置停止工作。进一步地，所述Z轴驱动装置包括机架导轨、机架齿条、机架滑块和Z轴减速电机，所述机架导轨和所述机架齿条固定设于机架装置上，所述机架滑块与机架导轨活动连接，并与动臂连接件固定连接，所述Z轴减速电机设于动臂连接件上，并且其输出轴通过齿轮与机架齿条啮合连接。进一步地，所述机架装置上设有配重导向支架和配重，所述配重通过牵引绳绕过配重导向支架上的滑轮与动臂连接件连接。进一步地，所述X轴向驱动装置包括动臂导轨、动臂滑块、动臂齿条和X轴减速电机，所述动臂导轨和动臂齿条固定设在动臂装置上，所述动臂滑块与动臂导轨活动连接，并与动臂连接件固定连接，所述X轴减速电机设于动臂连接件上，并且其输出轴通过齿轮与动臂齿条啮合连接。进一步地，所述Y轴向驱动装置包括翻转臂导轨、翻转臂齿条、翻转臂滑块、Y轴减速电机，所述翻转臂导轨和翻转臂齿条固定设于翻转臂装置上，所述翻转臂滑块与翻转臂导轨活动连接，并且与翻转臂连接件固定连接，所述Y轴驱动电机设于动臂连接件上，并且其输出轴通过齿轮与翻转臂齿条啮合连接。进一步地，所述翻转驱动装置包括链轮链条组合、回转轴、拔杆、翻转气缸、拨杆导轨、链条固定块、链轮限位板，所述翻转气缸固定在翻转臂装置的外侧，翻转气缸伸缩杆与拔杆连接，所述拔杆通过固定在拨杆上的滑块与拨杆导轨连接，所述拔杆还通过链条固定块与链轮链条组合连接，所述链轮链条组合一侧链轮与回转轴连接，另一侧链轮与链轮限位板连接。进一步地，所述旋转拧紧装置包括连接法兰、旋转电机、拧紧枪固定板、旋转轴承托架、拧紧枪、变矩导轨、齿圈和变矩气缸，所述旋转拧装置通过连接法兰与回转轴连接，所述拧紧枪固定在拧紧枪固定板上，所述拧枪固定板通过变矩导轨与旋转轴承托架连接，所述旋转电机固定在旋转轴承托架上，并且其输出轴上的齿轮与固定在旋转轴承托架上的齿圈啮合。进一步地，所述变矩气缸伸缩杆通过变位块与拧紧枪固定板连接，所述旋转轴承托架上固定设有变矩限位块。进一步地，所述动臂连接件上安装有控制动臂装置在Z轴、X轴方向上的移动Z轴接近开关和X轴接近开关，所述翻转臂连接件上方安装有控制翻转臂装置在Y轴方向上的移动范围Y轴接近开关。进一步地，所述电气控制系统包括主控单元PLC、控制面板和力矩可视化系统，所述主控单元PLC设有动作控制、故障处理和人机交互单元，其通过与拧紧机中的伺服驱动系统连接来控制拧紧机定位、定扭矩拧紧、翻转动作顺序及节拍时间，并对扭矩值进行记录，拧紧异常时有自动报警功能，所述控制面板包括触摸屏、手动操纵按钮和指示灯，触摸屏有参数设置、存储和控制操作功能，通过控制面板上的控制按钮或触摸屏手动输入指令，可以调节拧紧机的定位、扭矩值、转向、转速等工作参数，通过所述力矩可视化系统可以对拧紧机的拧紧状态、力矩范围、异常问题点进行监控。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的全自动双轴拧紧机可实现四个平面上的法兰盘螺栓的全自动拧紧，提高了装配效率，降低了劳动强度，此拧紧机安装调试方便，通过控制系统对基本参数的调整，能适用于类似结构零部件的自动拧紧，可与生产流水线结合，通用性好。2、本专利技术运动部分为四轴直线机械臂，机械结构高刚性设计，通过伺服电机驱动行走结合接近开关及机械定位装置的使用，保证了拧紧机行走、定位的精确性和稳定性，采用气缸结合回转轴和导轨进行翻转、变矩，保证了拧紧机翻转及变矩过程的稳定，实现不同直径法兰盘的拧紧作业；3、本专利技术采用视觉相机对法兰盘轴承孔进行扫描定位，采用激光传感器对分度圆螺纹孔进行二次定位，结合PLC控制系统，能将定位信息储存输出，实现了精密分度、弹簧杆自动寻位定位、上下法兰盘螺栓的全自动定扭矩拧紧；4、本专利技术中设置扭矩传感器，可利用扭矩传感器的实时检测信号实现闭环控制，并利用检测信号计算获得预紧力，实现预紧力的检测，相对于人工操作来说，可有效的控制螺栓的拧紧程度，更加能保证产品质量的稳定性；5、本专利技术通过力矩可视化系统可以对拧紧机的拧紧状态、力矩范围、异常问题点进行监控。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中机架装置的结构示意图；图3是本专利技术中动臂连接件和动臂装置连接的结构示意图；图4是本专利技术中翻转臂连接件和翻转臂装置连接的结构示意图一；图5是本专利技术中翻转臂连接件和翻转臂装置连接的结构示意图二；图6是本专利技术中旋转拧紧装置的结构示意图；图中：1、机架装置；2、动臂连接件；3、动臂装置；4、翻转臂连接件；5、翻转臂装置；6、旋转拧紧装置；7、配重；8、配重导向支架；9、机架滑块；10、机架导轨；11、机架齿条；12、Z轴减速电机；13、动臂齿条；14、动臂导轨；15、动臂滑块；16、X轴减速电机；17、翻转臂齿条；18、Y轴减速电机；19、翻转臂滑块；20、翻转臂导轨；21、链轮链条组合；22、回转轴；23、翻转限位块；24、拔杆；25、翻转气缸；26、拨杆导轨；27、链条固定块；28、链轮限位板；29本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，包括机架装置(1)、动臂连接件(2)、动臂装置(3)、翻转臂连接件(4)、翻转臂装置(5)、旋转拧紧装置(6)和电气控制系统，其特征在于：所述机架装置(1)通过控制动臂连接件(2)沿Z轴向移动的Z轴驱动装置与动臂连接件(2)连接；所述动臂连接件(2)通过控制动臂装置(3)沿X轴向移动的X轴驱动装置与动臂装置(3)连接；所述动臂装置(3)与翻转臂连接件(4)连接，所述翻转臂连接件(4)通过控制翻转臂装置(5)沿Y轴向移动的Y轴驱动装置与翻转臂装置(5)连接；所述翻转臂装置(5)上设有控制旋转拧紧装置(6)旋转的翻转驱动装置，所述翻转驱动装置与旋转拧紧装置(6)固定连接；所述旋转拧紧装置(6)上安装有扭矩传感器、激光传感器和视觉相机，扭矩传感器、激光传感器和视觉相机产生电信号传输给电气控制系统；所述视觉相机用于对法兰盘轴承孔进行扫描定位，并根据定位算法补差校正；所述激光传感器用于对法兰盘上螺栓所在的分度圆直径进行二次定位；所述扭矩传感器用于向电气控制系统的传送扭矩值信号，并在设定值超出允许范围内时电气控制系统发出信号给控制旋转拧紧装置停止工作。

【技术特征摘要】
1.一种法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，包括机架装置(1)、动臂连接件(2)、动臂装置(3)、翻转臂连接件(4)、翻转臂装置(5)、旋转拧紧装置(6)和电气控制系统，其特征在于：所述机架装置(1)通过控制动臂连接件(2)沿Z轴向移动的Z轴驱动装置与动臂连接件(2)连接；所述动臂连接件(2)通过控制动臂装置(3)沿X轴向移动的X轴驱动装置与动臂装置(3)连接；所述动臂装置(3)与翻转臂连接件(4)连接，所述翻转臂连接件(4)通过控制翻转臂装置(5)沿Y轴向移动的Y轴驱动装置与翻转臂装置(5)连接；所述翻转臂装置(5)上设有控制旋转拧紧装置(6)旋转的翻转驱动装置，所述翻转驱动装置与旋转拧紧装置(6)固定连接；所述旋转拧紧装置(6)上安装有扭矩传感器、激光传感器和视觉相机，扭矩传感器、激光传感器和视觉相机产生电信号传输给电气控制系统；所述视觉相机用于对法兰盘轴承孔进行扫描定位，并根据定位算法补差校正；所述激光传感器用于对法兰盘上螺栓所在的分度圆直径进行二次定位；所述扭矩传感器用于向电气控制系统的传送扭矩值信号，并在设定值超出允许范围内时电气控制系统发出信号给控制旋转拧紧装置停止工作。2.根据权利要求1所述的法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，其特征在于：所述Z轴驱动装置包括机架导轨(10)、机架齿条(11)、机架滑块(9)和Z轴减速电机(12)，所述机架导轨(10)和所述机架齿条(11)固定设于机架装置(1)上，所述机架滑块(9)与机架导轨(10)活动连接，并与动臂连接件(2)固定连接，所述Z轴减速电机(12)设于动臂连接件(2)上，并且其输出轴通过齿轮与机架齿条(11)啮合连接。3.根据权利要求2所述的法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，其特征在于：所述机架装置(1)上设有配重导向支架(8)和配重(7)，所述配重(7)通过牵引绳绕过配重导向支架(8)上的滑轮与动臂连接件(2)连接。4.根据权利要求1所述的法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，其特征在于：所述X轴向驱动装置包括动臂导轨(14)、动臂滑块(15)、动臂齿条(13)和X轴减速电机(16)，所述动臂导轨(14)和动臂齿条(13)固定设在动臂装置(3)上，所述动臂滑块(15)与动臂导轨(14)活动连接，并与动臂连接件(2)固定连接，所述X轴减速电机(16)设于动臂连接件(2)上，并且其输出轴通过齿轮与动臂齿条(13)啮合连接。5.根据权利要求1所述的法兰盘螺栓全自动双轴拧紧机，其特征在于：所述Y轴向驱动装置包括翻转臂导轨(20)、翻转臂齿条(17)、翻转臂滑块(19)、Y轴减速电机(18)，所述翻转臂导轨(20)和翻转臂齿条(17)固定设于翻转臂装置(5)上，所述翻转臂滑块(19)与翻转...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱峰，朱建华，付正洲，朱峰，咸龙滨，陈震，陈明全，
申请(专利权)人：山东临工工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37