专利摘要

一种集成式螺栓紧固系统，包括交互式控制处理系统和集成式螺栓紧固装置，所述交互式控制处理系统和集成式螺栓紧固装置通讯连接，所述交互式控制处理系统用于以输入参数、处理数据、显示结果和存储结果以及实时调用；所述集成式螺栓紧固装置用于螺栓施拧、检测、辨别螺栓编号的工作；所述交互式控制处理系统通过所述数据处理器对扭矩、预紧力、转角、待连接板之间贴合程度的电信号进行计算，实时综合判断螺栓的预紧力是否准确，防止出现超拧和欠拧的现象，并可以提供待连接板之间的贴合程度。本发明保证节点的安全性。

权利要求

1.一种集成式螺栓紧固系统，其特征在于，所述集成式螺栓紧固系统包括交互式控制处理系统和集成式螺栓紧固装置，所述交互式控制处理系统和集成式螺栓紧固装置通讯连接，所述交互式控制处理系统用于以输入参数、处理数据、显示结果和存储结果以及实时调用；所述集成式螺栓紧固装置用于螺栓施拧、检测、辨别螺栓编号的工作；所述交互式控制处理系统通过数据处理器对扭矩、预紧力、转角、待连接板之间贴合程度的电信号进行计算，实时综合判断螺栓的预紧力是否准确，防止出现超拧和欠拧的现象，并可以提供待连接板之间的贴合程度。

2.如权利要求1所述的一种集成式螺栓紧固系统，其特征在于，所述交互式控制处理系统包括屏幕、数据处理器、数据储存器和报告输出，所述屏幕用于输入参数和显示结果和其它可视化操作，用于提示操作，判断施拧工序和结果；所述数据处理器一方面用于接收屏幕的输入参数，并将所设置的参数通过蓝牙装置传递给所述集成式螺栓紧固装置，另一方面用于将所述集成式螺栓紧固装置反馈的所测得的数据进行归档、处理、出具报告，根据用户操作反馈至屏幕，并按照螺栓编号进行储存；所述数据储存器为一储存装置，储存每个螺栓的终生信息和数据分析结果，并可以根据用户操作随时调用显示于屏幕上；所述报告输出根据用户操作将所需要的数据通过打印方式形成纸质报告。

3.如权利要求1或2所述的一种集成式螺栓紧固系统，其特征在于，所述集成式螺栓紧固装置包括电机、信号转化器、扫描标记装置、红外线发射装置、超声波检测装置和扭矩检测装置，所述电机为所述成式螺栓紧固装置工作的动力核心，所述电机中安装温流装置，优先采用可以精确工作的缓震系统，从而可以精确控制并符合用户输入的相关要求，不出现超拧和欠拧的情况；

所述信号转化器，将所述交互式控制处理系统中输入的数据转化成信号发送给所述集成式螺栓紧固装置的电机，通过电机进行机械运动，完成施拧工作；

所述扫描标记装置用于对螺栓上的独特标记进行扫码，独特标记可以是二维码，也可以是条形码，并将二维码或条形码和用户输入的信息综合转化成每个螺栓特定的编号；

所述红外线发射装置包括控制角度和对准施拧两个功能；

所述超声波检测装置用于对终拧后接板件之间贴合程度进行检测，所述超声波检测装置发射超声波，穿透连接板，收集反射的超声波，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给所述数据处理器进行处理，得到直观的数据；另一方面，所述超声波检测装置发射超声波通过螺栓，收集反射波，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给所述数据处理器进行处理，得到直观的螺栓预紧力信息；

所述扭矩检测装置用于检测在螺栓施拧过程中的扭矩，并将扭矩通过所述信号转化器将信号转换为电信号，传输到所述数据处理器进行处理，计算得到实时扭矩和扭矩系数以及预紧力。

4.如权利要求1或2所述的一种集成式螺栓紧固系统，其特征在于，所述交互式控制处理系统通过蓝牙装置传递至所述集成式螺栓紧固装置的信号转化器。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种螺栓紧固系统，涉及螺栓紧固领域，尤其是一种新型自动螺栓紧固系统。

背景技术

近年来，随着国民经济的发展，我国建筑行业发展迅猛，大跨结构、跃层结构、超高结构和大空间结构如雨后春笋出现在我国土地上，大量建筑已成为当地甚至我国的标志性建筑。这些建筑中，有大桥、超高层建筑、风力发电结构和电力结构等，大都采用具有自重轻、强度高等优点的钢结构，结构节点往往采用了大量的螺栓连接。而这些节点中螺栓连接的安装质量将直接影响结构的安全性。为保证螺栓连接的质量，需要施加稳定且准确的预紧力，不同等级的螺栓需要的预紧力不同，过大或过小的预紧力将导致螺栓连接的质量隐患，过大的预紧力将使螺杆长度变长，使连接板和贴合板出现过度压缩，螺栓杆在外荷载(尤其是动荷载)作用下发生断裂，而连接板和贴合板上所对应的部位出现薄弱点；过小的预紧力将降低连接板和贴合板之间的贴合程度，在外荷载作用下易出现缝隙，导致连接节点出现质量隐患，并且过小的预紧力将导致连接的强度降低，导致连接节点出现安全隐患。

目前，施工单位普遍采用定扭矩方法，采用定扭矩扳手实施螺栓的紧固工作，来保证螺栓安装后的预紧力。根据中国规范GB50017-2017《钢结构设计规范》中公式P＝M/Kd，其中P为预紧力，M为控制扭矩，d为螺栓直径(已知)，K为扭矩系数(由高强度螺栓生产厂家提供保证)，由此可知，只要控制好M即可得到准确的预紧力。然而螺栓的扭矩系数并不是一个稳定的值，厂家提供的扭矩系数是现场试验，并进行抽样测试,以样本的扭矩系数平均值作为出厂参数，以供使用，在现场实施紧固工作事，如果仅采用厂家提供的扭矩系数确定预紧力，将导致螺栓的预紧力也会有很大差别,造成一小部分螺栓连接副的预紧力发生超拧、欠拧现象。另一方面，扭矩扳手通过控制扳手电机输入电流强度来间接控制电动扳手的输出扭矩，且易受到电源电压波动的影响，因此扭矩误差较大，由于这种电动扳手不能直接显示输出扭矩，必须通过标定方法才能确定输出扭矩，每次使用后均需要进行标定，方才可以使用，非常麻烦，一旦未进行标定而是用扭矩扳手，则将导致所施拧的螺栓出现超拧或欠拧现象。中国规范JGJ82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》要求对已施拧的高强度螺栓连接副10％在规定的时间内进行扭矩检查，以确认施拧扭矩是否满足规范要求。扭矩检查一般采用手动扭矩扳手按松扣回扣法进行扭矩检查，劳动强度大；施拧和检测人员鱼龙混杂，上岗要求不高，不同的工人将会得到不同的施拧结果和检测见过，会出现一些的未检测和未施拧的螺栓，将会大大影响结构的安全；在整个过程中，需要工作人员填写大量的表格，工作量大，很难进行系统的管理，查找问题螺栓并修复的工作较困难。

综上所述，目前螺栓施拧工作工序十分复杂，信息化智能管理程度差，并且不能保证准确的预紧力，将危害结构的安全性。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本实用新型提供了一种集成式螺栓紧固系统，该系统具有一定的智能化，可以采集和处理所测的数据，从而计算转角信息、扭矩系数、扭矩和待连接板间的间隙和预紧力，并显示在电子屏幕上，工作人员可以综合判断螺栓的预紧力；为每个螺栓建立唯一的档案并储存，最后将第一次施拧的数据和后续维护检测的数据进行比较并给出结论，方便工作人员查看数据并制定应对措施。该种系统如能大量生产和使用，将具有非常可观的经济效益，并可以最大程度上保证我国钢结构螺栓连接的安全性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种集成式螺栓紧固系统，包括交互式控制处理系统和集成式螺栓紧固装置，所述交互式控制处理系统和集成式螺栓紧固装置通讯连接，所述交互式控制处理系统用于以输入参数、处理数据、显示结果和存储结果以及实时调用；所述集成式螺栓紧固装置用于螺栓施拧、检测、辨别螺栓编号的工作；所述交互式控制处理系统通过所述数据处理器对扭矩、预紧力、转角、待连接板之间贴合程度的电信号进行计算，实时综合判断螺栓的预紧力是否准确，防止出现超拧和欠拧的现象，并可以提供待连接板之间的贴合程度。

进一步，所述交互式控制处理系统包括屏幕、数据处理器、数据储存、报告输出，所述交互式控制处理系统优先采用便携式设备，如智能手机、电脑和平板等；所述屏幕用于输入参数和显示结果和其它可视化操作，用于提示操作，判断施拧工序和结果；所述数据处理器一方面用于接收屏幕的输入参数，并将所设置的参数通过蓝牙装置传递给所述集成式螺栓紧固装置，另一方面用于将所述集成式螺栓紧固装置反馈的所测得的数据(包括红外线所测螺栓六个角的位置信息、扭矩信息、超声波信息、螺栓编号信息等)进行归档、处理、出具报告，根据用户操作反馈至屏幕，并按照螺栓编号进行储存；所述数据储存器为一储存装置，储存每个螺栓的终生信息和数据分析结果，并可以根据用户操作随时调用显示于屏幕上；所述报告输出根据用户操作将所需要的的数据通过打印方式形成纸质报告。

再进一步，所述集成式螺栓紧固装置包括电机、信号转化器、扫描标记装置、红外线发射装置、超声波检测装置和扭矩检测装置，所述电机为所述成式螺栓紧固装置工作的动力核心，所述电机中安装温流装置，优先采用可以精确工作的缓震系统，从而可以精确控制并符合用户输入的相关要求，不出现超拧和欠拧的情况；

所述信号转化器，将所述交互式控制处理系统中输入的数据转化成信号发送给所述集成式螺栓紧固装置中的各子设备(特别是电机)，通过电机进行机械运动，完成施拧工作；

所述扫描标记装置用于对螺栓上的独特标记进行扫码，独特标记可以是二维码，也可以是条形码，并将二维码或条形码和用户输入的信息综合转化成每个螺栓特定的编号；

所述红外线发射装置包括控制角度和对准施拧两个功能；

所述超声波检测装置用于对终拧后接板件之间贴合程度(主要是分析)进行检测，所述超声笔检测装置发射超声波，穿透连接板，收集反射的超声波，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给所述数据处理器进行处理，得到直观的数据(可以反映连接板之间的贴合程度)；另一方面，所述超声波检测装置发射超声波通过螺栓，收集反射波，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给所述数据处理器进行处理，得到直观的螺栓预紧力信息；

所述扭矩检测装置主要检测在螺栓施拧过程中的扭矩，并将扭矩通过所述信号转化器将信号转换为电信号，传输到所述数据处理器进行处理，计算得到实时扭矩和扭矩系数以及预紧力。

进一步，所述交互式控制处理系统通过蓝牙装置传递至所述集成式螺栓紧固装置的信号转化器，驱动电机旋转，电机驱动减速器及套筒开始拧紧螺栓，同时由所述数据处理器计算的实时转角和扭矩以及预紧力来控制电机的转动，配合电机中的缓震装置准确调节电机的转动速度。

所述控制转角原理如下：通过红外线装置发射红外线，确定螺栓头六个角的位置信息(主要包括初始和实时的位置信息，所述交互式控制处理系统中的所述数据处理器进行计算得到初始和实时位置之间的旋转角度)，所述数据处理器接受到位置信息后，根据初始和实时位置信息确定螺栓头表面的形心，计算每个角点与形心的方向向量和位置关系，根据螺栓形心不变的原则，计算每个角点与形心之间连线从初始转向实时的角度，最后将六个角点与形心连线的转角平均求值，所得值即为螺栓初始至实时的旋转角度。

所述对准施拧原理如下：通过所述红外线发射装置确定螺栓孔的准确位置，通过所述信号转化器将信号转换并通过蓝牙装置反馈给交互式控制处理系统进行分析并对所述集成式螺栓紧固装置中的所述电机进行微调，达到定位准确的目的。

本实用新型的有益效果主要表现在：1、采用红外线对齐方法，采用红外线实时计算转角的方法；通过扭矩传感器实时监控扭矩(计算扭矩和扭矩系数以及预紧力)；通过超声波检测螺栓内的预紧力，达到集成了扭矩控制、转角控制和预紧力控制三重工艺，综合地严格地控制螺栓的预紧力，防止螺栓超拧和欠拧的现象，可以准确保证节点的安全性；

2、采用交互式的模式，针对每个节点，工作人员只要输入一次信息，就可以完成整个节点螺栓的施拧工作，系统根据输入信息控制所述电机、所述扫描标记装置、所述红外线发射装置、所述超声波检测装置和所述扭矩检测装置进行工作，在此过程中，屏幕可以直观反映施拧的实施状况。

3、每个螺栓具有独立的储存空间，并包括完成的施拧过程和监测过程的数据和数据分析结果，方便且直观，施工人员调用数据十分方便，有利于实时监控节点的安全性，为工作人员节省了大量的时间。

4、针对扭矩系数的偏差，本发明的系统通过转角监控的功能，在控制终拧扭矩的同时监控终拧转角，当终拧转角出现过大或过小而致螺栓预紧力偏小或偏大情况时予以报警，进一步提高了施工质量。

5、技术人员将数据全部输入交互式控制处理系统，并将交互式控制处理系统和扳手进行配对，文化程度不高、鱼龙混杂的施工人员只需带着扳手和便携式智能设备进行施工，可以大大保证螺栓连接的质量。

6、可以省去大量因对扭矩扳手进行标定而增加的工作量，大大简化了施工工序。

附图说明

图1是集成式螺栓紧固系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1，一种集成式螺栓紧固系统，包括交互式控制处理系统和集成式螺栓紧固装置，交互式控制处理系统包括屏幕、数据理器、数据储存、报告输出；集成式螺栓紧固装置包括电机、信号转化器、扫描标记装置、红外线发射装置、超声波检测装置和扭矩检测装置。

所述交互式控制处理系统包括屏幕、数据处理器、数据储存器、报告输出，所述交互式控制处理系统可以输入参数、处理数据、显示结果和存储结果以及实时调用；所述屏幕用于输入参数和显示结果和其它可视化操作(提示操作，判断施拧工序和结果)；所述数据处理器一方面用于接收屏幕的输入参数，并将所设置的参数数据传递给所述集成式螺栓紧固装置，另一方面用于将所述集成式螺栓紧固装置反馈的所测得的数据(包括红外线所测螺栓六个角的位置信息、扭矩信息、超声波信息、螺栓编号信息等)进行归档、处理、出具报告，根据用户操作反馈至屏幕，并按照螺栓编号进行储存；所述数据储存器为一储存装置，储存每个螺栓的终生信息和数据分析结果，并可以根据用户操作随时调用显示于屏幕上；所述报告输出根据用户操作将所需要的的数据通过打印方式形成纸质报告。

所述集成式螺栓紧固装置包括电机、信号转化器、扫描标记装置、红外线发射装置、超声波检测装置和扭矩检测装置，所述集成式螺栓紧固装置主要用于螺栓施拧、检测、辨别螺栓编号的工作；所述电机为所述成式螺栓紧固装置工作的动力核心，所述电机中安装温流装置，优先采用可以精确工作的缓震系统，从而可以精确控制并符合用户输入的相关要求，不出现超拧和欠拧的情况；所述信号转化器，将所述交互式控制处理系统中输入的数据转化成信号发送给所述集成式螺栓紧固装置中的各子设备(特别是电机)，通过电机进行机械运动，完成施拧工作；所述扫描标记装置用于对螺栓上的独特标记进行扫码，独特标记可以是二维码，也可以是条形码，并将二维码或条形码和用户输入的信息综合转化成每个螺栓特定的编号；所述红外线发射装置包括控制角度和对准施拧两个功能；所述控制转角原理如下：通过红外线装置发射红外线，确定螺栓头六个角的位置信息(主要包括初始和实时的位置信息，所述交互式控制处理系统中的所述数据处理器进行计算得到初始和实时位置之间的旋转角度)，所述数据处理器接受到位置信息后，根据初始和实时位置信息确定螺栓头表面的形心，计算每个角点与形心的方向向量和位置关系，根据螺栓形心不变的原则，计算每个角点与形心之间连线从初始转向实时的角度，最后将六个角点与形心连线的转角平均求值，所得值即为螺栓初始至实时的旋转角度；所述对准施拧原理如下：通过所述红外线发射装置确定螺栓孔的准确位置，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给交互式控制处理系统进行分析并对所述集成式螺栓紧固装置中的所述电机进行微调，达到定位准确的目的；一方面，所述超声波检测装置用于对终拧后接板件之间贴合程度(主要是分析)进行检测，所述超声笔检测装置发射超声波，穿透连接板，收集反射的超声波，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给所述数据处理器进行处理，得到直观的数据(可以反映连接板之间的贴合程度)；另一方面，所述超声波检测装置发射超声波通过螺栓，收集反射波，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给所述数据处理器进行处理，得到直观的螺栓预紧力信息；所述扭矩检测装置主要检测在螺栓施拧过程中的扭矩，并将扭矩通过所述信号转化器将信号转换为电信号，传输到所述数据处理器进行处理，计算得到实时扭矩和扭矩系数以及预紧力。

所述交互式控制处理系统通过所述数据处理器对扭矩、预紧力、转角、待连接板之间贴合程度的电信号进行计算，实时综合判断螺栓的预紧力是否准确，防止出现超拧和欠拧的现象，并可以提供待连接板之间的贴合程度(比如缝隙大小)，让工作人员直观了解每个螺栓和螺栓部位的连接情况吗，从而最大程度地保证螺栓连接的安全性。

所述交互式控制处理系统通过数据传递至所述集成式螺栓紧固装置的信号转化器，驱动电机旋转，电机驱动减速器及套筒开始拧紧螺栓，同时由所述数据处理器计算的实时转角和扭矩以及预紧力来控制电机的转动，配合电机中的缓震装置准确调节电机的转动速度。

本实施例的集成式螺栓紧固系统的工作过程为：

(1)技术人员在所述交互式控制处理系统(优先选用智能手机)的所述屏幕上输入节点信息(包括待连接板信息、厂家提供的扭矩系数、螺栓等级、螺栓直径等)，所述数据处理器进行计算处理输入信息得到额定转角、额定扭矩和预紧力等数据，所述数据储存器按照节点编号将这些信息进行储存，并将所述交互式控制处理系统和所述集成式螺栓紧固装置尽心配对，配对成功后交付施工人员，施工人员将设备带至现场，准备施拧。

(2)通过蓝牙装置将所述交互式控制处理系统中处理的数据传递至所述集成式螺栓紧固装置，通过信号转化器将输入数据转化成机器语言，从而控制所述电机、所述扫描标记装置、所述红外线发射装置、所述超声波检测装置和所述扭矩检测装置进行工作。

(3)在螺栓施拧过程前，所述扫描标记装置扫描螺栓上的标记，独特标记可以是二维码，也可以是条形码，并将二维码或条形码和用户输入的信息综合转化成每个螺栓特定的编号。

(4)通过所述红外线发射装置确定螺栓孔的准确位置，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给交互式控制处理系统进行分析并对所述集成式螺栓紧固装置中的所述电机进行微调，准确定位，然后，所述电机根据输入信号进行螺栓的施拧工作。

(5-1)在施拧过程中，所述红外线发射装置发射红外线，实时确定螺栓头六个角的位置信息(主要包括初始和实时位置信息，所述交互式控制处理系统中的所述数据处理器进行计算得到初始和实时位置之间的旋转角度)，所述数据处理器接受到位置信息后，根据初始和实时位置信息确定螺栓头表面的形心，计算每个角点与形心的方向向量和位置关系，根据螺栓形心不变的原则，计算每个角点与形心之间连线从初始和实时的角度，最后将六个角点与形心连线的转角平均求值，所得值即为螺栓初始和实时的旋转角度；

(5-2)在施拧过程中，所述超声波检测装置发射超声波通过螺栓，收集反射波，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给所述数据处理器进行处理，得到直观的实时的螺栓预紧力信息；

(5-3)在施拧过程中，所述扭矩检测装置主要检测在螺栓施拧过程中的扭矩，并将扭矩通过所述信号转化器将信号转换为电信号，传输到所述数据处理器进行处理，计算得到实时的扭矩和扭矩系数以及预紧力，。

(6-1)所述交互式控制处理系统通过所述数据处理器实时对所计算得到的扭矩、预紧力、转角等进行综合分析，以判断螺栓的预紧力是否准确，当各数据超过阈值时，所述屏幕会弹出警告框，可以防止出现超拧和欠拧的现象，这些数据将按螺栓编号按序储存在所述数据储存器内；

(6-2)所述交互式控制处理系统通过数据传递至所述集成式螺栓紧固装置的信号转化器，驱动电机旋转，电机驱动减速器及套筒开始拧紧螺栓，同时由所述数据处理器计算的实时转角和扭矩以及预紧力来控制电机的转动，配合电机中的缓震装置准确调节电机的转动速度。

(7)对每个螺栓重复(3)～(6-2)，所有螺栓达到初拧，储存初始位置和最后位置时的数据。

(8)对每个螺栓按施拧顺序进行终拧工作，扫描螺栓上的特有标准(得到螺栓的编号)，重复(4)～(6-2)，完成终拧，并将数据存储在对应螺栓编号的目录下。

(8)终拧后，所述超声波检测装置对终拧后接板件之间贴合程度(主要是分析)进行检测，所述超声笔检测装置发射超声波，穿透连接板，收集反射的超声波，通过所述信号转化器将信号转换为电信号反馈给所述数据处理器进行处理，得到直观的数据(可以反映连接板之间的贴合程度)，并储存在所述数据储存器内，让工作人员直观了解每个螺栓和螺栓部位的连接情况吗，从而最大程度地保证螺栓连接的安全性。

(9)工作人员可以随时调取任意已施拧过的螺栓数据。

(10)采用所述集成式螺栓紧固装置进行螺栓预紧力和连接板之间的贴合程度的监测，通过所属扫描标记装置扫描螺栓头上的特有标志(得到螺栓的编号)，并将所述数据处理器所处理得到的螺栓预紧力和连接板之间的贴合程度储存在所述数据存储器内。

(11)工作人员可以随时调取任意螺栓的数据，并进行数据分析，判断节点螺栓在结构投入使用后的工作质量。

一种集成式螺栓紧固系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。