一种智能螺栓压电片安装装置

技术领域

本发明属于连接状态检测技术领域，具体涉及一种智能螺栓压电片安装装置。

背景技术

螺栓因其简单可靠的特点被广泛应用于各类结构的连接，螺栓预紧力的大小直接影响连接结构甚至整体结构的安全性与稳定性。超声预紧力检测是螺栓预紧力检测的一种主流方式，它基于声弹性原理，利用压电片产生超声波获取螺栓的伸长量从而实现螺栓预紧力的测量。此方法需要使用智能螺栓，智能螺栓的螺栓头部中心铣有一个圆形凹坑，凹坑内部粘贴压电片，压电片通常为圆形的薄片，压电片安装的对中性越好，粘贴胶层越均匀测量效果越好。目前，压电片的安装还依赖于操作者的使用镊子的经验水平，不同操作者安装效果一致性差。此外，压电片粘贴完成后，需要保压12h以上，现有的保压装置难以保证压电片的受力均匀，从而导致胶层厚度不一。因此需要一种能够准确定位智能螺栓头中心轴线，能够夹持并放置压电片，且能够使压电片均匀受压的压电片安装装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够准确将压电片放置在智能螺栓头部中心位置且在保压阶段能够使得压电片均匀受压的装置以解决背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案：

一种智能螺栓压电片安装装置，包括固定底座、底座固定压头、把手螺杆、把手螺母、固定装夹底座、装夹控制螺杆、定心安装结构、保压结构、滑动装夹底座、转动臂、移动臂和转动架；

固定底座设置有两个相互平行的矩形平台，上方的矩形平台四个角附近设有螺纹孔，下方的矩形平台设有一个螺纹通孔，两个矩形平台连接处设有加强筋；

底座固定压头为一体结构的圆台和全螺纹杆，全螺纹杆的末端设置有通孔；全螺纹杆穿过固定底座下方的矩形平台的螺纹通孔；把手螺杆过全螺纹杆末端的通孔，并通过把手螺母固定；

固定装夹底座两侧设置有加强筋，右端设置为矩形凸台，左端为矩形平面，矩形平面中心附近设置有两条燕尾型导轨，矩形平面四角附近设置有通孔；装夹底座固定螺钉依次过固定装夹底座上的通孔和固定底座方的矩形平台的螺纹孔将固定底座和固定装夹底座固定为一体；

滑动装夹底座底部设置有两条燕尾槽，其与固定装夹底座上的燕尾型导轨配合；滑动装夹底座一侧设置有矩形凸台，上端面设置有一个阶梯孔，阶梯孔的柱面上设置有一个通孔；

转动臂下端设有一个阶梯轴，其与滑动装夹底座上的阶梯孔配合，转动臂锁紧螺钉过阶梯孔柱面上的通孔实现转动臂的锁紧；转动臂上端为方柱，方柱上端设置有正方形通孔，正方形通孔侧边设置有一个螺纹通孔；

移动臂前端设置有螺纹孔，左右两侧设置有限位挡块；移动臂后端与转动臂上端正方形通孔配合，利用移动臂锁紧螺钉将移动臂与转动臂的相对位置固定；

转动架为夹角为90°的两个矩形块组成的一体结构，其交汇处设有通孔，转动架锁紧螺杆依次过转动架上的通孔和移动臂前端的螺纹孔，将转动架固定在移动臂上；两个矩形块的末端设有螺纹通孔，二者长度厚度一致；

定心安装结构包括定心螺杆、定心螺柱、夹持控制螺母、三头套筒、夹持复位弹簧、夹持连杆、夹持滑块、夹持圆盘座、转动关节锁紧螺母、转动关节销轴；定心螺杆上端设置有矩形把手，定心螺杆穿过转动架上一矩形块的螺纹通孔，定心螺柱内外侧均设置有螺纹，定心螺柱的内螺纹与定心螺杆配合，定心螺柱的外螺纹与夹持控制螺母的内螺纹配合；三头套筒中心设置有通孔，绕通孔中心轴线以120°间隔设置三组矩形凸缘，每组凸缘设置有两个同轴通孔；夹持圆盘座圆心设置有螺纹通孔，绕螺纹孔中心轴线以120°间隔设置三条矩形通槽及三组燕尾型导轨，矩形通槽与圆盘边界留有一定距离，燕尾型导轨中间为矩形通槽；夹持滑块在燕尾型导轨上滑动，其上端凸缘设置有与三头套筒尺寸一致的两个同轴通孔，中部设置有两个直角梯形槽，直角梯形槽与夹持圆盘座的燕尾型导轨相配合，下端设置有阶梯状夹头，阶梯状夹头穿过夹持圆盘座的矩形通槽使其末端在夹持圆盘座下侧；夹持连杆一端通过转动关节锁紧螺母固定在三头套筒的一组凸缘间，另一端通过转动关节销轴固定在夹持滑块上端的组凸缘间；

保压结构包括保压螺杆、塑料压头和保压弹簧，保压螺杆设置为全螺纹，上端设有矩形把手，下端设置有一个盲孔；保压螺杆穿过转动架上另一矩形块的螺纹通孔；塑料压头上套装有保压弹簧，插入到保压螺杆上的盲孔内。

底座固定压头的材料为橡胶。

塑料压头的材料设置为尼龙。

本发明有益效果：扭转夹持控制螺母配合夹持复位弹簧能够控制夹持滑块沿轨道进行往复运动，当三个夹持滑块下端的夹爪同时接触智能螺栓顶部凹坑边缘时，能够实现夹持圆盘座中心轴线与智能螺栓中心轴线重合。实现定心任务后，利用夹持滑块下端的夹爪夹持压电片，通过旋转定心螺杆控制夹持滑块的高度，与纯人工安装相比，本发明可以使得压电片中心轴线与螺栓轴线几乎完全重合。压电片放置后，将转动架旋转90°，扭转保压螺杆使得塑料压头均匀的压在压电片上，解决了粘贴胶层厚度不均匀的问题。

附图说明

图1为一种智能螺栓压电片安装装置爆炸图；

图2为一种智能螺栓压电片安装装置定心安装结构示意图；

图3为一种智能螺栓压电片安装装置保压结构示意图；

图4为一种智能螺栓压电片安装装置后视爆炸图；

图5为一种智能螺栓压电片安装装置爆炸俯视爆炸图；

图6为一种智能螺栓压电片安装装置移动臂示意图；

图7为一种智能螺栓压电片安装装置夹持圆盘座示意图；

图8为一种智能螺栓压电片安装装置夹持滑块示意图；

图9为一种智能螺栓压电片安装装置工作状态示意图。

图中：1、固定底座；2、底座固定压头；3、把手螺杆；4、把手螺母；5、固定装夹底座；6、装夹控制螺杆；7、定心安装结构；701、定心螺杆；702、定心螺柱；703、夹持控制螺母；704、三头套筒；705、夹持复位弹簧；706、夹持连杆；707、夹持滑块；708、夹持圆盘座；709、转动关节锁紧螺母；710、转动关节销轴；8、保压结构；801、保压螺杆；802、塑料压头；803、保压弹簧；9、滑动装夹底座；10、装夹底座固定螺钉；11、转动臂锁紧螺钉；12、转动臂；13、移动臂锁紧螺钉；14、移动臂；15、转动架锁紧螺杆；16、转动架；17、智能螺栓；18、桌子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细描述，这种描述没有限制性，实际使用方式并不局限于此。

参考图1-9，本发明提供的一种实施例：一种智能螺栓压电片安装装置，包括固定底座1、底座固定压头2、把手螺杆3两个、把手螺母4两个、固定装夹底座5、装夹控制螺杆6、定心安装结构7、保压结构8、滑动装夹底座9、装夹底座固定螺钉10四颗、转动臂锁紧螺钉11、转动臂12、移动臂锁紧螺钉13、移动臂14、转动架锁紧螺杆15、转动架16。

本发明可以固定在多种物品上，如图9所示，本发明被固定在桌子18边缘。安装时，底座固定压头2通过螺纹配合旋入固定底座1中，把手螺杆3穿过底座固定压头2的通孔与把手螺母4通过螺纹连接，将把手螺杆3与把手螺母4绕固定底座1的下端螺纹通孔中心旋转，能够推动底座固定压头2向上运动直至将固定底座1夹紧固定在桌子18边缘上，橡胶材质的压头不仅能够增大摩擦力，而且不容易压坏桌子18。

固定装夹底座5的四个通孔的轴线与固定底座1上端的四个螺纹孔的轴线一一对应重合，利用装夹底座固定螺钉10使得固定装夹底座5固接在固定底座1上。

滑动装夹底座9通过两列燕尾型导轨与固定装夹底座5相接，导轨面需涂抹润滑油以减小摩擦，装夹控制螺杆6穿过滑动装夹底座9右侧通孔，与固定装夹底座5右侧螺纹通孔配合，旋转装夹控制螺杆6直至其下端通孔全部从固定装夹底座5中脱离，接着将把手螺杆3穿过旋转装夹控制螺杆6的通孔与把手螺母4连接，扭转把手螺杆3与把手螺母4能够控制滑动装夹底座9的运动，结合固定装夹底座5的矩形凸台与滑动装夹底座9的矩形凸台，实现不同尺寸智能螺栓的装夹，如图9所示，智能螺栓17被装夹在固定装夹底座5与滑动装夹底座9之间。

装夹控制螺杆6安装结束后，将转动臂12下端阶梯轴与滑动装夹底座9的阶梯孔配合，接触部分涂抹润滑油，转动臂12即可在滑动装夹底座9上自由转动。移动臂14的主体部分与转动臂12的正方形孔相配合，移动臂14相对于转动臂12可自由进行一维方向的滑动。转动架锁紧螺杆15穿过转动架16的通孔与移动臂14的螺纹孔配合，转动架16可绕转动架锁紧螺杆15中心轴线转动，拧紧转动架锁紧螺杆15产生压力可锁定转动架16的转动角度，初始状态下，转动架16安装保压结构8的一端需要与移动臂14左侧限位块接触。

定心螺杆701与转动架16一端的螺纹通孔配合，穿过螺纹通孔的部分与定心螺柱702的内螺纹配合，使得定心螺杆701底面与定心螺柱702底面近乎对齐。接着将夹持控制螺母703与定心螺柱702外螺纹配合从末端旋入。利用三头套筒704的通孔将其套入定心螺柱702中与夹持控制螺母703下端面贴合，接着套入夹持复位弹簧705，其上端与三头套筒704接触。将三个夹持滑块707通过夹持圆盘座708中心的螺纹孔，安装到夹持圆盘座的导轨上，夹持滑块707的下端夹爪宽度尺寸要小于夹持圆盘座708中心的螺纹孔的直径。接着，将已经安装好夹持滑块707的夹持圆盘座708，通过其中心的螺纹通孔与定心螺柱702的外螺纹配合，旋转夹持圆盘座708至定心螺柱702的底面与夹持圆盘座708的底面近乎重合，夹持复位弹簧705与夹持圆盘座708上表面接触且不触碰导轨。调整三头套筒704的角度，将夹持连杆706同时放入三头套筒704的凸缘与夹持滑块707的凸缘中心，结合转动关节锁紧螺母709与转动关节销轴710，将三头套筒704分别于三个夹持滑块707连接。调整夹持控制螺母703的位置，当夹持控制螺母703向下运动时，推动三头套筒704向下运动，夹持复位弹簧705压缩，此时夹持滑块707沿夹持圆盘座708导轨向外柱面运动，即夹持滑块707下端夹爪张开。当夹持控制螺母703向上运动时，夹持复位弹簧705恢复伸长，推动三头套筒704向上运动，此时夹持滑块707沿夹持圆盘座708导轨向圆心运动，即夹持滑块707下端夹爪关闭。

应用时，调整移动臂14的位置、转动臂12的角度以及定心螺杆701的旋入量即可控制三个夹持滑块707的空间位置，调整夹持控制螺母703的位置即可控制三个夹持滑块707下端夹爪的张开幅度，当三个夹持滑块707下端夹爪调整至与智能螺栓17的凹坑贴合时，此时定心螺杆701的中心轴线与智能螺栓17的中心轴线近乎重合，拧紧转动臂锁紧螺钉11与移动臂锁紧螺钉13，即定心成功。调整定心螺杆701的旋入量与夹持控制螺母703的位置，使得三个夹持滑块707下端夹爪可以夹持已经涂抹胶水的压电片并准确放置到智能螺栓17凹坑的中心位置。

压电片放置成功后，将转动架锁紧螺杆15拧松，调整转动架16角度，使得转动架16包含定心安装结构8的一端与移动臂14右侧限位块接触，拧紧转动架锁紧螺杆15，此时保压螺杆801的中心轴线与智能螺栓的中心轴线近乎完全重合。将保压弹簧803套入塑料压头802上，将塑料压头802插入保压螺杆801的盲孔中，保压弹簧803上端面与保压螺杆801接触，下端与塑料压头802接触。转动保压螺杆801，使得塑料压头802均匀压在压电片上。采用尼龙材料的压头不易损坏压电片，同时观察弹簧压缩量即可控制压紧力的大小。

本发明将智能螺栓压电片定心放置与保压操作集成到一个装置，可以大大提高智能螺栓压电片的安装效率与安装质量。