旋擰系統的制作方法

本發明涉及旋擰系統，用于執行，特別是用于自動執行旋擰過程，它包括旋擰工具和具有氣動進給缸的進給裝置，借助于所述進給缸，所述旋擰工具能夠在進給方向上移動，以便與螺釘接合，并且在旋擰過程中，將其驅動到以第一進給力擰緊的組件中。

背景技術：

在這種已知的旋擰系統中，氣動進給缸用于將旋擰工具輸送到螺釘和擰緊位置，以及用于在旋擰過程中向前驅動螺釘。事實證明，此類旋擰系統在執行流鉆擰緊過程中存在問題，因為螺釘必須借助強力壓到組件上，該力不能由氣動進給缸單獨提供，用于加熱組件（將連接到其他組件）的擰緊位置。只可以通過更大的氣動進給缸為已知的旋擰系統提供足夠高的壓力，然而，由于其較大的結構形狀、與其相關的空氣體積和伴隨的較大系統慣性，導致其不受歡迎。

技術實現要素：

本發明的基本目的是進一步開發最初命名的此種類型的旋擰系統，使其還適于執行流鉆擰緊過程，同時保持盡可能緊湊的結構尺寸。

該目的通過具有以下所述特征的旋擰系統來實現，并且特別在于，進給裝置包括增壓器，通過該增壓器，大于第一進給力的第二進給力可以在旋擰過程中施加到旋擰工具上。

因此，根據本發明，旋擰工具進給運動的分離發生在具有較小力（第一進給力）的輸送行程和具有較高力（第二進給力）的動力行程中，其中輸送行程僅由氣動進給缸實現，并由動力行程期間增壓器產生的力進行輔助。對于流鉆應用，氣動進給缸也不必具有較大的尺寸，這是由于進給運動的這種分離，因為在流鉆旋擰中，加熱組件所需的螺釘壓力由增壓器提供。因此，也可以保持相對較小的空氣體積，用于在流鉆旋擰期間，致動氣動進給缸，這對旋擰系統的經濟性具有積極影響。旋擰系統的更優動力學通過增壓器的快速響應行為同時實現。

可以從相關權利要求、說明和圖紙中找到本發明的有利實施例。

根據一個實施例，增壓器可以在旋擰工具進給運動的任何所需時間打開和關閉。可以另外優選地計量增壓器，特別是通過控制壓力，例如，可以通過比例閥控制。因此，可以計量動力行程，例如期望的處理程序所需的動力行程。旋擰系統因此可以特別靈活地適應于不同的應用，特別是不同的螺釘和待擰緊的組件。例如，在整個擰緊過程中，增壓器不必起作用。因此，對于許多流鉆旋擰應用來說，足以僅將提高的進給力施加到螺釘上很長時間，直到待擰緊的組件已經被加熱到使得螺釘能夠以流鉆方式滲透進它們的程度。因此，在這種情況下，增壓器只需要在旋擰過程的初始階段期間被接通，而由進給缸施加的進給力在旋擰過程的剩余階段期間足以驅動螺釘。然而，通常情況下，增壓器也可以在旋擰過程的其他階段期間，可選地利用不同的力，或者在整個旋擰過程中，使用可選變化的力激活。

根據另一實施例，進給缸具有可氣動致動的工作活塞，能夠執行最大工作行程。最大工作行程受進給缸長度限制，并且按照理想情況選擇，以便即使在擰緊更長的螺釘時，也不會完全延伸。

由于增壓器可以在旋擰工具進給運動的任何所需時間接通，即，可以在工作活塞任何期望的行程位置上接通，所以足以可靠地執行旋擰過程，如果增壓器影響工作活塞的動力行程（小于最大工作行程），則對旋擰系統的結構尺寸有利。

根據另一實施例，增壓器包括致動活塞。致動活塞可以與進給缸的工作活塞同軸對準。然而，如果致動活塞偏離工作活塞布置，則會特別有利，因為這允許旋擰系統擁有更緊湊的結構尺寸。例如，致動活塞可以與工作活塞平行地偏離布置和/或可以沿不同的方向作用，例如，相反方向或非平行方向。

通常可以想到的是，通過氣態流體實現從致動活塞到工作活塞的力傳遞。然而，從致動活塞到工作活塞的力傳遞優選地通過液壓流體進行，因為它在增壓器接通和斷開時顯示更快的響應行為，并且還允許傳遞更高的力。液壓流體有利地位于液壓系統中，液壓系統本身封閉或封裝，這有助于增加旋擰系統的經濟性，并且簡化其在干燥環境中的使用。

根據另一實施例，致動活塞可氣動致動，此為有利情況，因壓縮空氣總可用于致動進給缸。

如果致動活塞的致動以氣動方式進行，并且如果從致動活塞到工作活塞的力傳遞以液壓方式進行，則增壓器為氣動液壓增壓器。然而，如已提及的情況，還可想到的是，致動活塞氣動致動，并且還將力從致動活塞以氣動方式傳遞到工作活塞，在此種情況下，增壓器將是氣動增壓器。相反，能夠以液壓方式實現致動活塞的致動和從致動活塞到工作活塞的力傳遞，在此種情況下，會是液壓增壓器。

根據另一實施例，進給裝置使旋擰工具與扭矩測量裝置一起移動。或者，進給裝置也可使旋擰工具與用于旋擰工具的驅動單元一起移動，并且可選地與扭矩測量裝置一起移動，或者甚至僅讓旋擰工具移動，即未扭矩測量裝置和驅動單元。

根據另一個實施例，旋擰系統包括供應頭，將螺釘保持在用于接合旋擰工具的對準位置。供應頭有助于輸送的旋擰工具能夠正確接合在螺釘處，特別是在擰緊過程的初始階段期間不能夠傾斜的螺釘。

為了能夠自動執行擰緊過程，旋擰系統還優選地包括供應裝置，用于將螺釘自動供應到供應頭。

附圖說明

下面將僅通過示例描述本發明，并參考可能的實施例和附圖。如下所示：

圖1根據本發明的螺栓擰緊系統的示意性、部分截面側視圖。

具體實施方式

根據本發明的旋擰系統在圖1中示意性地示出。其可，例如安裝于機器人臂處或靜態地安裝于機架處，以便自動執行流鉆旋擰過程。

旋擰系統包括旋擰工具10，其限定中心縱向軸線11，并且通過旋轉驅動器12，圍繞中心縱向軸線11進行可旋轉驅動。扭矩測量裝置14連接在旋擰工具10和旋轉驅動器12之間。

旋擰系統還包括導向件16，其與旋擰工具10之中心縱向軸線11平行延伸，并且供應頭18可移動地支撐在其上，其能夠借助于輸送缸20沿導向件16行進，與待擰緊的組件接觸。供應頭18用于對準和保持為旋擰過程所提供的螺釘，未在圖中示出。為將螺釘供應到供應頭18，后者（供應頭18）耦合到同樣未示出的自動供應裝置，例如，其通過壓縮空氣將螺釘射入到供應頭18中。

為使旋擰工具10與保持在供應頭18中的螺釘接合，旋擰工具10與扭矩測量裝置14一起被向前推出圖1所示的后端位置，其也可稱為靜止位置，并到達前端，即圖1中的左側。用于此目的的進給裝置22作用于扭矩測量裝置14，扭矩測量裝置14又可移動地支撐在導向件16上。

進給裝置22包括氣動進給缸24，氣動進給缸24具有工作活塞28，它平行于旋擰工具10和導向件16，可通過壓縮空氣26來致動，并且可執行進給缸24的長度預定義的最大工作行程。工作活塞28聯接到扭矩測量裝置14，例如，可被模制到扭矩測量裝置14的殼體中。

此外，工作活塞28構造成空心圓柱形，并且可移動地支撐在管件30上，管件30從后部（即從圖1中的右側）延伸，進入工作活塞28。由管件30和工作活塞28界定的內部空間37填充有液壓流體，并且通過密封件34，相對于進給缸24的空氣空間36密封。

內部空間32具有第一橫截面，并且在其后端開口，進入流體存儲空間38中，流體存儲空間38同樣填充有液壓流體，并且具有第二橫截面，所述第二橫截面比內部空間32的橫截面大數倍。流體存儲空間38在后側被可移動支撐的環形活塞40限制，所述活塞通過平衡彈簧42被推向前方，即沿進給缸24的方向。內部空間32和流體存儲空間38一起形成本身封閉的液壓系統。

與管件30同軸對齊的柱塞44延伸穿過環形活塞40，并且其輪廓適于管件30的輪廓，使其可密封地浸入管件30中，并通過布置在管件30端部區域中的密封件46，進一步改善密封效果。

柱塞44是致動活塞48的一部分，致動活塞48可移動地支撐在力缸50中，并且可通過壓縮空氣52致動。力缸50的空氣空間54相對于流體存儲空間38的密封，通過密封件56進行，密封件56被引入環形活塞40中。

柱塞44被復位彈簧58包圍，此處復位彈簧58為螺旋壓縮彈簧的形式，其一方面支撐在環形活塞40的后側，另一方面支撐在致動活塞48的前側，促使環形活塞40和致動活塞48分開。或者，復位彈簧58可構造為氣動彈簧的形式。

組件30到58一起形成供給裝置22的氣動液壓增壓器60，其功能將在下面進行解釋。

為使旋擰工具10脫離圖1所示的靜止位置，并與保持在供給頭18中的螺釘接合，進給缸24具有施加的壓縮空氣26，使得工作活塞28向圖1中的左側移動，并且這樣做會將扭矩測量裝置14和旋擰工具10推到前面。當旋擰工具10與螺釘接合時，由壓縮空氣致動的進給缸24會進一步向前推動旋擰工具10，直至螺釘鄰接待擰緊的組件。

內部空間32由于工作活塞28向前移動而增加，其中液壓流體通過由平衡彈簧42作用的環形活塞40，從流體存儲空間38被推進到內部空間32中。

由于可通過壓縮空氣26施加到進給缸24上的力，不足以在經濟型旋擰過程可接受的時間內，將用于流鉆旋擰過程的足夠熱量引入到待擰緊的組件中，一旦螺釘鄰接待擰緊的組件，增壓器60會被激活。

這是通過將壓縮空氣52施加到致動活塞48上，并且柱塞44由此被推到前面來實現的。一旦柱塞44浸入管件30中，內部空間23就會相對于流體存儲空間38密封，并且液壓流體無法再從內部空間32逸出或流入其中。壓縮空氣52進一步施加到致動活塞48上，現在具有以下效果：第二進給力經由工作活塞28施加到旋擰工具10上，所述第二進給力基本上大于可通過壓縮空氣26施加到工作活塞28上的第一進給力。假設作用于致動活塞48上的壓縮空氣52，與作用于工作活塞28上的壓縮空氣26的壓力相同，在該假設下，第二進給力與第一進給力之比，大致對應致動活塞48的橫截面表面與柱塞44的橫截面表面之比。

可控制壓縮空氣52的壓力，例如，通過由控制器控制的氣動比例閥，以便計量第二進給力。

應當理解，增壓器60的尺寸使得第二進給力足夠大，以便在處理程序可接受的時間內，將待擰緊的組件加熱到流鉆擰緊所需的足夠高的溫度。

一旦組件已經達到足夠的流動能力，則螺釘會通過旋擰工具10的進一步進給，被驅動到組件中。在達到組件的足夠流動能力之后，通常可以再次停用增壓器60，因壓縮空氣52的供應停止，并且柱塞44通過復位彈簧58再次被拉出管件30，使得液壓流體可再次從流體存儲空間38流出并進入內部空間32中，而在螺旋擰緊過程的剩余階段期間，通過將壓縮空氣26施加到工作活塞28上實施旋擰工具10的進給。然而，通常也可設想，在增壓器接通的情況下執行整個擰緊過程，但前提是其能夠執行足夠高的行程，還能夠通過使用增壓器60的壓力調節控制壓力來計量第二進給力。

最后必須指出的是，增壓器60相對于圖1所示的進給缸24的布置，僅具有示意性質。增壓器60不一定必須與進給缸24同軸對準。為了實現旋擰系統更緊湊的結構尺寸，例如，增壓器60也可與進給缸24平行偏移地設置，并且甚至可以在相反的方向上起作用。在后一種情況下，管件30可形成U形液壓通道的一個分支，而柱塞44在增壓器60激活時，浸入U形液壓通道的另一個分支。

參考編號列表

10 旋擰工具

11 中心縱向軸線

12 旋轉驅動器

14 扭矩測量裝置

16 導向件

18 供應頭

20 輸送缸

22 進給裝置

24 進給缸

26 壓縮空氣

28 工作活塞

30 管件

32 內部空間

34 密封件

36 空氣空間

38 流體存儲空間

40 環形活塞

42 平衡彈簧

44 柱塞

46 密封件

48 致動活塞

50 力缸

52 壓縮空氣

54 空氣空間

56 密封件

58 復位彈簧

60 增壓器