[发明专利]一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统及操作方法

权利要求书

1.一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统，其特征是：包括助力关节臂、工具控制系统、位置识别系统和防错控制系统，所述的工具控制系统包括拧紧工具和工具控制器，所述的拧紧工具与工具控制器通过传输线缆连接，所述的防错控制系统包括防错控制器和工控机，所述的工控机与防错控制器和工具控制器分别通过传输线缆连接，所述的防错控制器、拧紧工具、工具控制器和位置识别系统分别设置在助力关节臂上，所述的位置识别系统通过传输线缆与防错控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统，其特征是：所述的助力关节臂包括机架、主臂、升降臂和夹持器，所述的主臂一端与机架相铰接，另一端与升降臂相铰接，所述的升降臂的另一端固定有夹持器，所述的夹持器的末端与拧紧工具相固定，所述的升降臂包括平行臂和升降驱动机构，所述的平行臂由升降驱动机构驱动，所述的防错控制器和工具控制器分别设置在机架上。

3.根据权利要求2所述的一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统，其特征是：所述的位置识别系统为高精度角度编码器，包括机架-主臂编码器、主臂-升降臂编码器和升降臂编码器，所述的机架-主臂编码器设置在主臂与机架铰接处，所述的主臂-升降臂编码器设置在主臂与升降臂铰接处，所述的升降臂编码器设置在平行臂中的上平行杆铰接处。

4.根据权利要求3所述的一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统，其特征是：所述的主臂与机架之间、主臂与升降臂之间分别通过回转制动盘相连，所述的机架-主臂编码器设置在主臂与机架之间的回转制动盘上，所述的主臂-升降臂编码器设置在主臂与升降臂之间的回转制动盘上。

5.根据权利要求2所述的一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统，其特征是：所述的升降驱动机构为气缸。

6.根据权利要求1所述的一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统，其特征是：所述的机架上设置有报警系统，所述的报警系统包括报警灯和蜂鸣器，所述的报警灯和蜂鸣器分别与与工控机通过传输线缆连接。

7.一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统的操作方法，其特征是：包括以下步骤：根据位置识别系统采集到数据，防错控制器通过计算得出拧紧工具实时的绝对三维坐标值(拧紧工具所处位置值)，将计算的位置信息同预保存的装配工艺数据(拧紧位置、顺序)进行比对，确保拧紧操作步骤符合装配工艺的要求。

8.根据权利要求7所述的一种应用于螺栓拧紧的工具定位系统的操作方法，其特征是：包括以下步骤：

首先通过示范教学模式输入装配工艺要求，然后进入设备操作阶段，按照被拧紧零部件调用相关的装配程序；

示范教学模式阶段：将需要装配的被拧紧零部件，通过将拧紧工具依次在需拧紧装配的位置信息点停留，防错控制器通过三个高精度角度编码器检测拧紧工具的位置信息，同时防错控制器记录螺栓拧紧次序、位置信息，并在工控机上图形化显示；

设备操作阶段：设备操作者根据装配工艺要求，将拧紧工具移至选定的螺栓连接点并确认其位置，防错控制器通过三个高精度角度编码器检测拧紧工具的位置信息，防错控制器将采集的数据通过全双工通讯上传到工控机中，通过工控机对数据进行处理，计算出拧紧工具的实时位置信息，完成对拧紧工具位置的实时跟踪，位置信息可在工控机上动态显示；工控机根据拧紧工具所处位置及拧紧工序，确认扭矩及顺序是否正确，若实时位置与设定位置在设计冗余范围之内，工控机发出拧紧信号；操作者从工控机上接收到此信号后，才可进入下一步拧紧操作步骤，同时工具控制器控制回转制动盘锁定主臂和升降臂，此时可启动拧紧工具，拧紧控制器根据拧紧工具所处位置调用相应的扭矩值对螺栓进行拧紧；当拧紧完成后，工控机读取工具控制器反馈回来的拧紧工具的扭矩值、角度信息，与设定的数值进行比对，如果不合格，则给出不合格蜂鸣器报警，在工控机的显示屏画面上显示具体的不合格信息，提示操作者下一步的操作步骤；如果合格则工具控制器自动进入下一个螺栓拧紧程序，并在工控机显示器上显示下一个需要拧紧螺栓的位置，工控机并解除主臂和升降臂的锁定状态，检测下一连接处的操作；如果当出现错拧、漏拧、以及重复拧紧时，工具控制器会禁止拧紧工具启动，同时工控机和报警灯给出错误报警信号。