本實用新型涉及一種電源模塊螺栓緊固裝置。

背景技術(shù)：

電源模塊是將電池、電氣元件、結(jié)構(gòu)零部件等通過大量螺栓連接緊固為一個完整的電源系統(tǒng)，螺栓的緊固質(zhì)量直接影響電源模塊的結(jié)構(gòu)強度以及電氣性能，尤其對于某些車用電源模塊，實際工況存在嚴(yán)重振動、顛簸，使用條件更加嚴(yán)苛，螺栓的緊固質(zhì)量不良將會導(dǎo)致整車在運行過程中易出現(xiàn)突發(fā)事故而無法正常運行，甚至引發(fā)安全事故。

傳統(tǒng)的螺栓緊固方法是人工采用咔嗒扳手（扭矩扳手）對電源模塊上的螺栓進行擰緊，但是由于電源模塊上的螺栓規(guī)格多種多樣，而且針對不同大小或類型的螺栓，所需要的扭矩和夾緊力也不相同，針對不同的螺栓在緊固時需要更換相應(yīng)型號的扳擰頭及人工調(diào)節(jié)扭矩的大小，導(dǎo)致操作不方便的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于針對不同的螺栓緊固時需要更換不同類型的扳擰頭及人工調(diào)節(jié)扭矩大小導(dǎo)致操作不方便問題的電源模塊螺栓緊固裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的一種電源模塊螺栓緊固裝置的技術(shù)方案是：一種電源模塊螺栓緊固裝置，包括扳擰頭選擇器、擰緊機構(gòu)和控制器，擰緊機構(gòu)包括用于供扳擰頭可拆安裝的扳擰頭安裝桿，扳擰頭選擇器包括底座，底座上設(shè)有至少兩個用于供相應(yīng)的扳擰頭安裝的扳擰頭放置結(jié)構(gòu)，各扳擰頭放置結(jié)構(gòu)上均設(shè)有用于檢測相應(yīng)的扳擰頭是否處于對應(yīng)的扳擰頭放置結(jié)構(gòu)上的檢測裝置，檢測裝置與控制器采樣連接以將取走的扳擰頭的類型的信號傳至控制器，控制器用于控制擰緊機構(gòu)輸出扭矩。

所述底座上還設(shè)有與各檢測裝置一一對應(yīng)控制連接的指示燈。

所述扳擰頭放置結(jié)構(gòu)為設(shè)置于底座上的安裝孔。

所述安裝孔沿底座的長度方向均勻間隔設(shè)置。

所述檢測裝置包括用于供相應(yīng)的扳擰頭的底部依靠自身重力頂壓的重力傳感器。

所述擰緊機構(gòu)包括安裝頂梁、擰緊槍和用于供擰緊槍安裝的安裝座，擰緊槍上具有所述扳擰頭安裝桿，安裝座通過上下伸縮結(jié)構(gòu)連接于安裝頂梁上。

所述安裝頂梁包括梁體和設(shè)置于梁體上的向下延伸的懸臂，上下伸縮結(jié)構(gòu)包括直臂伸縮桿，直臂伸縮桿包括伸縮桿桿體和套設(shè)于伸縮桿桿體上的彈簧，懸臂上設(shè)有用于供伸縮桿桿體縮進和伸出的安裝孔，彈簧的一端與懸臂連接，彈簧的另一端與伸縮桿桿體連接。

本實用新型的有益效果是：檢測裝置用以檢測相應(yīng)的扳擰頭是否處于對應(yīng)的扳擰頭放置結(jié)構(gòu)上，如果扳擰頭被取走，那么對應(yīng)的檢測裝置將被取走的扳擰頭的類型的信號傳遞至控制器，控制器根據(jù)取走的扳擰頭的不同控制不同的擰緊程序以輸出不同的扭矩控制指令，而不需要像現(xiàn)有技術(shù)中在更換不同的扳擰頭時需要人工調(diào)節(jié)扭矩，與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型操作方便。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種電源模塊螺栓緊固裝置的一種實施例中的扳擰頭選擇器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為擰緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

1底座；2安裝孔；3套筒指示燈；4套筒選擇器電源線；5控制器；6功能鍵；7自動編程鍵；8顯示屏；9幫助鍵；10“+”號鍵；11確認(rèn)鍵；12“–”號鍵；13電源開關(guān)；14合格判定指示燈；15安裝頂梁；16牽引滑塊；17懸臂；18直臂伸縮桿；19安裝座；20擰緊機構(gòu)；21擰緊槍電源線；22槍體提示燈；23金屬手柄；24啟動鍵；25套筒安裝桿；26套筒。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進一步說明。本實用新型的一種電源模塊螺栓緊固裝置的具體實施例，如圖1至圖3所示，包括擰緊機構(gòu)20、扳擰頭選擇器和控制器5。扳擰頭選擇器包括底座1，底座1上設(shè)有4個用于供待使用的扳擰頭放置的扳擰頭放置結(jié)構(gòu)，扳擰頭放置結(jié)構(gòu)為安裝孔2，4個安裝孔2沿底座1的長度方向均勻間隔并列布置，本實施例中扳擰頭為用于與螺栓頭相適配并傳動配合的套筒26，4個安裝孔2的孔徑均不相同，從左至右安裝孔的孔徑依次增大，安裝孔2均為盲孔，安裝孔2的孔底上均設(shè)置有用于供相應(yīng)的套筒的底部依靠自身重力頂壓的重力傳感器，底座1上于各安裝孔2處均對應(yīng)設(shè)置有與相應(yīng)的重力傳感器控制連接的套筒指示燈3，各重力傳感器與相應(yīng)的套筒指示燈3一一對應(yīng)控制連接，各重力傳感器分別與控制器5采樣連接，套筒26依靠自身重力壓在重力傳感器上時，套筒指示燈3不亮，當(dāng)相應(yīng)的套筒26被取走后，相應(yīng)的套筒指示燈3亮起顯示綠色，表示該套筒26正在被使用，重力傳感器并將相應(yīng)的套筒的類型的信號傳遞至控制器5。扳擰頭選擇器通過扳擰頭選擇器電源線4與控制器采樣連接，以實現(xiàn)供電和信號傳輸?shù)淖饔谩?/p>

擰緊機構(gòu)20，如圖3所示，包括安裝頂梁15、設(shè)置于安裝頂梁15上的牽引滑塊16、安裝座19和設(shè)置于安裝座19上的擰緊槍，安裝頂梁15的下底面上設(shè)有開槽，牽引滑塊16能夠在安裝頂梁15上沿水平方向X軸、Y軸水平移動，牽引滑塊16上設(shè)置有向下延伸的懸臂17，懸臂17與安裝座19之間設(shè)置有能夠沿上下方向伸縮的直臂伸縮桿18，直臂伸縮桿18形成上下伸縮結(jié)構(gòu)，直臂伸縮桿18包括伸縮桿桿體和套設(shè)于伸縮桿桿體上的彈簧，懸臂17上設(shè)有用于供伸縮桿桿體縮進和伸出的安裝孔，彈簧的一端與懸臂連接，彈簧的另一端與伸縮桿桿體連接，伸縮量為零即無外力情況下，對應(yīng)于彈簧的穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)需要伸長時，下拉伸縮桿，使得彈簧發(fā)生形變長度增加，完成螺栓緊固后，彈簧自動回到穩(wěn)態(tài)位置，伸縮桿收縮到初始位置。擰緊槍安裝于安裝座19上，直臂伸縮桿18可以帶動擰緊槍沿Z軸方向上下運動，直臂伸縮桿18的伸縮范圍為80mm，擰緊槍包括電機和與電機軸傳動連接的用于供套筒26可拆安裝的套筒安裝桿25，套筒安裝桿25的端部為長方體并附有珠狀彈力觸點，用于套筒26的安裝與限位，擰緊槍上具有用于供人工手握的金屬手柄23，擰緊槍上設(shè)有用于控制擰緊槍工作和停止的啟動鍵24，啟動鍵24為彈性啟動鍵，當(dāng)按壓啟動鍵24，電機工作，松開啟動鍵24，啟動鍵24在彈簧的作用力下復(fù)位，電機停止工作。擰緊機構(gòu)20上設(shè)有用于檢測擰緊槍施加扭矩大小的扭矩傳感器、用于檢測螺栓頭與貼合面接觸后在設(shè)定扭矩值下的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器和用于顯示是否達到規(guī)定扭矩、規(guī)定轉(zhuǎn)角及是否存在重復(fù)擰緊等情況的槍體指示燈22。擰緊槍還包括與控制器5控制連接的實現(xiàn)供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄Q緊槍電源線21，擰緊槍電源線21的長度滿足直臂伸縮桿18極限拉伸時的使用要求，擰緊槍電源線21用于擰緊槍的供電并實現(xiàn)擰緊槍與控制器5的雙向通訊，控制器5通過擰緊槍電源線21將設(shè)定程序下發(fā)至擰緊槍，控制擰緊槍的擰緊動作，擰緊槍將擰緊過程數(shù)據(jù)實時傳至控制器5，供控制器5邏輯判斷，并作出反應(yīng)動作。擰緊合格時即扭矩和轉(zhuǎn)角均符合設(shè)定的要求值時，槍體指示燈22顯示綠色，槍體發(fā)出短促振動，擰緊不合格時即有至少一個數(shù)值不滿足所設(shè)定的數(shù)值，則槍體指示燈22顯示紅色并閃爍，同時發(fā)出報警聲。懸臂17將擰緊槍和安裝座19及直臂伸縮桿18吊裝在安裝頂梁15上，擰緊過程中人手只需要控制擰緊槍的位置以控制套筒26的位置即可，無需承擔(dān)擰緊槍和安裝座19等部件的重量。人手握住金屬手柄23可以X軸、Y軸水平移動擰緊槍，同時通過直臂伸縮桿18可以上下沿Z軸移動擰緊槍，方便對準(zhǔn)待擰緊螺栓。

控制器5，如圖2所示，包括電源開關(guān)13、顯示屏8、“功能”鍵6、“自動編程”鍵7、“+”號鍵10、“-”號鍵12、“幫助”鍵9、“確認(rèn)”鍵11、合格判定指示燈14。其中電源開關(guān)13結(jié)構(gòu)為旋鈕型，控制開啟/切斷供電；顯示屏8提供人機交互界面，可通過顯示屏8讀取當(dāng)前擰緊信息、設(shè)置擰緊參數(shù)、編制擰緊控制程序；“功能”鍵6為控制器5所有功能設(shè)置的入口，按下功能鍵6，可查閱、設(shè)定控制器擰緊扭矩、擰緊轉(zhuǎn)角、擰緊轉(zhuǎn)速等各項功能參數(shù)；“自動編程”鍵7用于擰緊控制程序的設(shè)計、修改；“+”號鍵10可實現(xiàn)向上查閱或參數(shù)增大設(shè)置；“-”號鍵12可實現(xiàn)向下查閱或參數(shù)減小設(shè)置；“幫助”鍵9為輔助功能鍵，可供操作者查閱控制器使用說明，或突發(fā)異常時查看幫助信息完成異常分析處理；“確認(rèn)”鍵11為信息確認(rèn)鍵，完成程序修改、參數(shù)設(shè)置、功能選擇時按此鍵進行確認(rèn)；合格判定指示燈14用于顯示螺栓擰緊情況，緊固“批次合格”，合格判定指示燈14顯示藍色光，緊固“合格”，合格判定指示燈14顯示綠色光，異常情況“報警”，合格判定指示燈14顯示橙色光，緊固“不合格”，合格判定指示燈14顯示紅色光，并報警，提示操作者當(dāng)前擰緊信息，便于反應(yīng)判斷，并采取應(yīng)對措施。

本實用新型的電源模塊螺栓緊固裝置對螺栓的緊固控制方法采用扭矩控制加轉(zhuǎn)角控制雙重控制的工藝方法，螺栓是否擰緊取決于螺栓頭與工件間夾緊力大小，扭矩控制法的基本原理是依據(jù)緊固扭矩與夾緊力存在一定比例關(guān)系，通過控制緊固力矩間接實現(xiàn)夾緊力大小控制，一般情況下，緊固扭矩的90%消耗在螺栓頭下摩擦力和螺紋副間摩擦力，10%產(chǎn)生夾緊力，即受螺栓頭和螺紋副摩擦力影響，螺栓緊固最終產(chǎn)生的夾緊力波動較大，精度較差。轉(zhuǎn)角控制原理是從螺栓頭到達貼合面后測量到達設(shè)定目標(biāo)扭矩時的旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)角度落入某個設(shè)定區(qū)間時判定為合格。而判斷螺栓頭是否到達貼合面是通過在控制器中設(shè)定扭矩值實現(xiàn)的，因為不同的規(guī)格螺栓的扭矩-轉(zhuǎn)角曲線的起始力矩M₁值（彈性變形開始的值）也不同，但是曲線的走勢是一致的，從扭矩達到M₁值時開始轉(zhuǎn)角的測量，而螺栓達到貼合面時的扭矩值可以通過在線式扭矩傳感器動態(tài)測量來獲得，即當(dāng)扭矩值達到M₁值時，就認(rèn)定螺栓頭與貼合面貼合，將此扭矩值設(shè)定到控制器中，只要扭矩值達到M₁值就開始轉(zhuǎn)角控制和檢測，轉(zhuǎn)角通過設(shè)置于擰緊槍上的在線式角度傳感器來測量。而通過實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以得出一個螺栓擰緊合格區(qū)域，當(dāng)螺栓擰緊扭矩與旋轉(zhuǎn)角度兩個控制參數(shù)都落到合格區(qū)間內(nèi)，可判定螺栓擰緊合格，從而實現(xiàn)“扭矩控制+轉(zhuǎn)角控制”的控制策略。首先將螺栓擰緊到起始力矩M₁，即將螺栓拉伸到貼合面，然后，再旋轉(zhuǎn)一定的角度，將螺栓拉伸到彈性或塑性區(qū)域，轉(zhuǎn)角擰緊法的實質(zhì)是控制螺栓的伸長量，在彈性范圍內(nèi)軸向預(yù)緊力與伸長量成正比，控制伸長量就是控制軸向力，螺栓開始塑性變形后，雖然兩者已不再成正比關(guān)系，但螺栓受拉伸時的力學(xué)性能表明，只要保持在一定范圍以內(nèi)，軸向預(yù)緊力就能穩(wěn)定在屈服載荷附近，不僅高精度地完成了對擰緊的控制，而且充分提高了材料的利用率。扭矩控制加轉(zhuǎn)角控制通過檢測扭矩和轉(zhuǎn)角兩個控制參數(shù)均落入合格區(qū)間時，判定螺栓擰緊合格，若有一項參數(shù)不滿足要求，則視為擰緊不合格，控制精度更高，同時電源模塊螺栓緊固裝置還具備擰緊計數(shù)功能，可設(shè)定目標(biāo)緊固數(shù)量，并顯示當(dāng)前已緊固定扭螺栓數(shù)量，當(dāng)出現(xiàn)螺栓漏擰、未擰緊、重復(fù)擰緊、螺紋滑牙等擰緊不合格時，控制器可快速識別異常位置，立即檢測報警并顯示記錄，實現(xiàn)螺栓擰緊在線檢測功能，并能夠記錄保存擰緊全過程數(shù)據(jù)，有效保證螺栓緊固質(zhì)量，可有效解決螺栓漏擰、未擰緊、螺紋滑牙、重復(fù)擰緊等螺紋緊固質(zhì)量缺陷。

緊固裝置采用一次性自動擰緊工藝方法，緊固裝置采用一次性分兩步擰緊，分步擰緊的好處是防止扭矩的衰減，兩步擰緊間暫停時間取決于不同的套筒型號，設(shè)置好兩步的各自轉(zhuǎn)速后，可實現(xiàn)螺栓一次分步擰緊。

本實用新型的一種電源模塊螺栓緊固裝置的工作過程為：先將套筒選擇器電源線4、擰緊槍電源線21與控制器5連接，開啟控制器5的開關(guān)電源13，從套筒選擇器上選擇所需套筒26安裝至擰緊槍的套筒安裝桿25，控制器5自動識別所用套筒型號，調(diào)取相應(yīng)擰緊控制程序，擰緊控制程序包括扭矩設(shè)定值、轉(zhuǎn)角設(shè)定值、分步的各自轉(zhuǎn)速值、分步之間的暫停時間數(shù)值等，人工調(diào)整擰緊槍位置，使套筒26卡套住螺栓頭，啟動擰緊槍開始擰緊，由擰緊程序控制擰緊槍對螺栓實行一次性分步自動擰緊，若緊固扭矩和轉(zhuǎn)角同時滿足要求，擰緊槍報“合格”，松開啟動鍵24，進行下一顆螺栓緊固，若緊固扭矩或緊固轉(zhuǎn)角有一項參數(shù)不滿足要求，擰緊槍報“不合格”，并將異常信息反饋至控制器顯示屏，松開啟動鍵，人工查閱判斷后，消除異常。依次完成電源模塊內(nèi)所有螺栓的緊固，若螺栓緊固數(shù)量與程序設(shè)定相符且全部擰緊，則控制器報批次合格，若擰緊過程出現(xiàn)漏擰、未擰緊、滑牙等異常，則控制器根據(jù)相應(yīng)信息報警提示，人工消除異常后，重新開啟擰緊動作，按此流程，完成所有螺栓緊固。

在本實用新型的其他實施例中，扳擰頭也可以不是套筒，也可以是一字刀頭或者十字刀頭；底座上也可以設(shè)置安裝凸臺以形成扳擰頭放置結(jié)構(gòu)，此時套筒套設(shè)于安裝凸臺上；也可以不采用重力傳感器這一檢測裝置，可以采用非接觸式的檢測裝置，例如紅外線檢測，可以在安裝孔的孔壁上對應(yīng)設(shè)置紅外線發(fā)射器和紅外線接收器，當(dāng)紅外線接收器接收到紅外線時證明相應(yīng)的套筒被取走，當(dāng)紅外線接收器接收不到紅外線時，證明套筒沒有被取走；安裝孔的數(shù)量和孔徑可根據(jù)實際需要進行調(diào)整；安裝孔在底座上的位置也可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整；底座上也可以不設(shè)置套筒指示燈；套筒也可以位于安裝孔中時套筒指示燈亮起，當(dāng)套筒被取走后，套筒指示燈熄滅；上下伸縮結(jié)構(gòu)也可以為電動推桿，此時可以不使用彈簧。