本发明涉及螺栓安装紧固领域，具体地说，本发明涉及一种螺栓紧固装置和操作方法，尤其涉及一种能够自动行走的螺栓紧固装置及其操作方法。
mw级风力发电机组主要由塔架、发电机以及叶轮等组成，其中塔架通常是多个钢制塔架段组成，而塔架段通常为两端具有环形法兰的薄壁筒形结构。在环状法兰上通常在圆周方向上均布有若干螺栓通孔，连接螺栓及配套垫圈、螺母通过这些螺栓通孔将相邻塔架段连接在一起。
在吊装塔架段时，将底段塔架段安装到基础上并将两个塔架段对中后，作业人员先将环形法兰处的所有螺栓安装好并手动预拧紧，然后使用液压拉伸器将所有螺栓按工艺顺序多次张拉。张拉时，先将液压拉伸器通过人力放置在要紧固的螺栓处，然后旋动拉杆使拉杆和要紧固的螺栓或锚栓端部通过螺纹连接在一起，然后给液压缸供油，通过拉杆使螺栓或锚栓拉伸，直到达到预先设定好的压力值。之后，人工使用扳手旋动螺母，直到到达预定扭矩。最后卸掉液压缸中的高压，将拉伸器从紧固好的螺栓上拆卸下来并移动到下一个螺栓处执行同样的紧固操作。
在整个作业过程中，每紧固完一个螺栓，都需要将液压拉伸器拆卸下来，然后手动放置在另外一颗螺栓处。由于塔架法兰处螺栓个数较多，且液压拉伸器通常较重，因此现场人员作业量非常大。同时每紧固完一颗螺栓，都需要拆卸和重新安装设备，这造成时间的浪费以及现场安装效率的降低。另外，现场都是人工紧固螺栓，螺栓安装质量不易控制。
本发明的目的在于提供一种螺栓紧固装置，以自动地实现螺栓的紧固，降低人工操作投入，提高安装质量。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种螺栓紧固装置，用于紧固在部件上被预紧的多个螺栓和螺母，所述螺栓紧固装置包括：支座；执行单元，安装在所述支座上，用于沿着所述螺栓的延伸方向张拉所述螺栓并将所述螺栓上的螺母拧紧；行进单元，安装在所述支座上，用于带动所述螺栓紧固装置沿所述多个螺栓布置的路径行进；控制系统，控制所述执行单元和所述行进单元的操作。
优选地，所述支座包括底板、从所述底板向上竖直延伸的至少两个导轴以及安装在每个导轴上的直线轴承或套筒。
优选地，所述执行单元包括连接板、液压缸以及拉伸器，所述连接板固定安装到所述直线轴承或套筒上，所述液压缸的动臂固定到所述连接板，所述拉伸器安装在所述连接板上。
优选地，所述拉伸器包括：筒体，固定在所述连接板下侧；传动轴，安装在所述筒体内，且相对于所述筒体仅能转动；拉伸头(37)，可拆卸地安装在所述传动轴的底端，并能够与螺栓的端部啮合；拨动盘，可拆卸地安装在所述筒体的底端，并能够与所述螺栓上的螺母配合；第一动作单元，用于驱动所述传动轴转动，以使所述拉伸头与螺栓的端部啮合或脱离啮合；第二动作单元，用于驱动所述拨动盘转动，以使所述螺母旋转预定角度。
优选地，所述第一动作单元固定在所述连接板上侧，并包括相连接的第一电机和减速器，所述减速器的输出带动所述传动轴转动。
优选地，所述第一动作单元还包括与所述控制系统通信的第一编码器，用于检测所述第一电机的输出位置信息。
优选地，所述第二动作单元固定在所述筒体的外侧，并包括相连接的第二电机和减速器，所述减速器的输出带动所述拨动盘转动。
优选地，所述第二动作单元还包括与所述控制系统通信的第二编码器，用于检测所述第二电机的输出位置信息。
优选地，所述拨动盘的外圈上形成有齿轮结构，所述第二动作单元的减速器的输出通过齿轮与所述齿轮结构相啮合，且所述拨动盘的内圈呈六边形。
优选地，所述执行单元还包括固定在所述筒体外侧且与所述控制系统通信的影像识别模块，用于监测所述拉伸器与螺栓之间的相对位置关系。
优选地，所述影像识别模块包括用于捕获图像的镜头、用于处理图像并向所述控制系统发送信号的处理器。
优选地，所述行进单元包括：固定架，固定到所述支座；第三动作单元，连接在所述固定架上；驱动齿轮，可拆卸地安装在所述固定架下侧，所述驱动齿轮包括多个轮齿，其中一个轮齿与两个相邻的螺栓啮合，所述第三动作单元驱动所述驱动齿轮转动。
优选地，所述第三动作单元包括相连接的第三电机和减速器，所述减速器的输出带动所述驱动齿轮转动。
优选地，所述第三动作单元还包括与所述控制系统通信的第三编码器，用于检测所述第三电机的输出位置信息。
优选地，在所述驱动齿轮的每个轮齿上均设置有感应台，并且所述行进单元还包括安装在所述固定架上的接近开关，所述接近开关在每检测到感应台经过时便向所述控制系统发送信号，所述控制系统根据所述接近开关发送的信号进行计数。
优选地，所述控制系统根据所述执行单元相对于螺栓的位置调节所述驱动齿轮的位置，以使所述执行单元与螺栓对准。
优选地，所述螺栓紧固装置还包括安装在所述支座上的支撑单元，以防止所述螺栓紧固装置相对于所述部件倾倒。
优选地，所述支撑单元包括：枢转板，一端枢转地连接到所述支座，以在收起位置和限位位置之间转动；滚轮，安装在所述枢转板的另一端，并且所述滚轮在所述收起位置远离所述部件，在所述限位位置紧密贴合在所述部件上而沿所述部件滚动。
优选地，所述枢转板在所述收起位置通过弹簧销固定与所述支座之间的相对位置关系，在所述限位位置通过紧固件固定与所述支座之间的相对位置关系。
根据本发明的另一方面，一种利用螺栓紧固装置进行螺栓紧固的方法，其特征在于，所述螺栓紧固装置包括：支座；执行单元，安装在所述支座上，用于沿着所述螺栓的延伸方向张拉所述螺栓并将所述螺栓上的螺母拧紧；行进单元，安装在所述支座上，用于带动所述螺栓紧固装置沿所述多个螺栓行进，所述方法包括以下步骤：a、将所述螺栓紧固装置放置在已经分别预紧有螺母的多个螺栓的端部上并与所述多个螺栓中的一个螺栓对准；b、利用所述执行单元将相应螺栓张拉至预设拉力值并拧紧螺母；c、释放被紧固的螺栓；d、控制所述行进单元使所述螺栓紧固装置行进至下一个螺栓处；重复步骤b至d。
优选地，所述方法还包括：根据螺栓的规格和排布选取合适的固定在所述支座的底部的导轨、所述行进单元的与相邻两个螺栓啮合的驱动齿轮、所述执行单元的能够与螺栓螺纹啮合的拉伸头和用于拧紧螺母的拨动盘。
优选地，所述执行单元还包括拉伸头、驱动所述拉伸头旋转的第一动作单元、驱动所述拉伸头升降的液压缸、设置在所述拉伸头下方的拨动盘、驱动所述拨动盘旋转的第二动作单元，所述步骤b包括：通过所述液压缸收缩，使所述拉伸头运动至与所述螺栓端部相接的位置；通过所述第一动作单元驱动所述拉伸头旋转而与螺栓进入啮合，同时使所述液压缸相应地收缩预定距离；使所述液压缸向上继续伸出，张拉螺栓，直到达到所述预设拉力值；利用所述第二动作单元带动所述拨动盘旋转而拧紧螺母，直到达到预设扭矩值。
优选地，步骤c包括：使所述液压缸收缩，使其对螺栓的拉力降为零；利用所述第一动作单元使所述拉伸头反向旋转以与螺栓脱离啮合，同时使所述液压缸相应地伸出，以回到初始位置。
优选地，所述行进单元包括驱动齿轮以及驱动所述驱动齿轮旋转的第三动作单元，所述步骤d包括：利用所述第三动作单元驱动所述驱动齿轮沿着所述多个螺栓排列的方向向前行进一个齿，使所述螺栓紧固装置定位在下一个螺栓上。
根据本发明的实施例的螺栓紧固装置实现了螺栓的自动张拉，仅需事先预紧螺栓之后便可自动紧固螺栓，从而降低现场人员在紧固螺栓时投入的劳动强度，并提高了紧固效率，缩短了各种设备的装配时间，降低了成本。此外，通过自动地控制紧固操作，根据各种设备的型号要求等设定好各个参数，能够显著提高紧固精度，并且使各个螺栓的紧固度相同，可以更好的控制螺栓现场安装质量。
此外，螺栓紧固装置通过设置可拆卸或可更换规格的拉伸头和拨动盘等部件，能够适应于各种应用场合。
1：支座，11：导轨，12：底板，13：把手；14：直线：弹簧销，22：滚轮，23：弹簧，24：枢转板，25：自由端，26：耳板，27：螺栓紧固件28：连接端，3：执行单元，31：液压缸，32：连接板，33：第一动作单元，34：筒体，35：第二动作单元，36：传动轴，37：拉伸头，38：拨动盘，381：外圈，382：内圈，39：弹性组件，310：影像识别模块，4：行进单元，41：固定架，42：第三动作单元，43：驱动齿轮，44：接近开关，45：感应台，46：连接件，5：塔筒段法兰，6：螺母，7：螺栓，100：控制系统，101：，102：通信模块，103：数模转换模块，104：执行控制模块，105：行进控制模块，106：直线：液压控制模块，112：第二电机控制模块，113：液压控制阀，114：第一电机，115：第二电机，116：第三电机。
参照图1，示出了根据本发明的实施例的螺栓紧固装置，该螺栓紧固装置用于将人工预紧的螺栓紧固至预定的扭矩值，实现部件之间的连接。所应用到的多个螺栓可以以各种规则的方式布置，例如，可以呈直线排列，或者呈圆弧或周向排列。本发明所提供的螺栓紧固装置可包括支座1、安装在支座1上的执行单元3和行进单元4以及用于控制执行单元3和行进单元4的操作的控制系统，执行单元3用于在竖直方向上拉伸螺栓并拧紧螺栓上的螺母从而将螺栓紧固，行进单元4用于驱动螺栓紧固装置沿着螺栓排列的路径向前行进，从而在紧固完一个螺栓之后运动到下一个螺栓处继续进行紧固作业，直到紧固完所有的螺栓。
支座1可包括底板12，在底板12上设置有向上竖直延伸的至少两个导轴15，如图2所示。在每个导轴15上均安装有直线与直线固定连接并由直线支撑，从而通过直线可以为圆柱轴，其横截面可为圆形，从而与具有相应形状的内筒壁的直线滑动或滚动配合。然而，导轴15的截面形状与直线的内筒壁的截面形状不限于圆形，只要两者能够相互配合即可。此外，直线也可以用简单的滑动套筒代替。
支座1的底部还可以设置有导轨11，用于引导螺栓紧固装置沿着多个螺栓的布置路线向前行进。当执行螺栓紧固操作时，导轨11与多个螺栓的端部相互配合，通过螺栓的端部支撑螺栓紧固装置的重量。
优选地，导轨11设置在底板12的底表面上，并且可具体地为槽形导轨。导轨11的延伸方向可以匹配螺栓的排布方式，以适应各种不同排布的螺栓。导轨11还可以可拆卸地安装在底板12上，从而可根据不同部件上的螺栓的尺寸不同而更换不同的导轨11，从而能够扩大螺栓紧固装置的应用范围。在优选的实施例中，可在底板12下方沿着移动方向前后安装两个槽形导轨，且每个槽形导轨都可容纳螺栓的端部，并且可至少容纳两个螺栓端部，从而提高接合强度，防止螺栓紧固装置滑落。除了槽形导轨之外，还可以采用其他形式，只要能够与螺栓端部配合引导行进即可。例如，可以简单地在底板12的底面上固定两个平行的板。
在底板12的上表面与导轴15之间还可进一步连接有支撑块17，以使导轴15更加稳定，并支撑直线安装在支撑块17上，当直线向下滑落时，可以由支撑块17的顶部支撑。显然，支撑块17并不是必须的，也可以使导轴15的下段的直径大于上段的直径来达到同样的效果。
在多个导轴15的顶端还可进一步连接有顶板16，使多个导轴15的顶端相互连接在一起，以加强支座1的结构强度，并螺栓紧固装置在操作过程中更加稳定。
执行单元3可包括与直线(如图1所示)和用于对螺栓进行拉伸的拉伸器。在连接板32上可以开设有多个孔，以便与直线用于驱动拉伸器执行张拉作业，其动臂固定地连接到连接板32的下表面上且主缸安装在底板12上，而拉伸器安装在连接板32上，从而拉伸器随着连接板32一起在液压缸31的驱动下上下运动。另。
