CN108603347B - 螺纹旋拧机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于拧紧或松开导轨装配螺钉(9)的螺旋机螺纹旋拧机(1)，所述螺旋机螺纹旋拧机具有能够沿轨道(3)滚动的机器框架(5)，具有用于转向的手柄(8)和用于将扭矩(16)施加到螺钉头(11)的马达(7)以及用于扭矩限制的装置。在这里布置测量装置(17)，用于记录所述马达(7)相对于所述机器框架(5)的反作用力矩(21)，其中根据所述反作用力矩(21)控制所述马达(7)以限制所述扭矩(16)。将反作用力矩(21)用作参考参数，该反作用力矩从马达(7)作用在机器框架(5)上并且可以通过简单的测量装置(17)以高精度确定。这样，一方面实现了简单而坚固的结构，另一方面实现了精确的转速限制。

Description

螺纹旋拧机

技术领域

本发明涉及一种用于拧紧或松开导轨装配螺钉的螺纹旋拧机，该螺纹旋拧机具有机器框架，该机器框架可以沿着轨道滚动，该螺纹旋拧机具有用于转向(shunt)的手柄和用于向螺钉头施加扭矩的马达以及具有用于扭矩限制的装置。本发明还涉及一种用于操作螺纹旋拧机的方法。

背景技术

在DE 10 2010 023 798 A1中，已知一种螺纹旋拧机，该螺纹旋拧机包括用于施加限制扭矩的伺服螺丝刀。配备有数据存储器的处理器与旋转角度测量装置以及用于提供目标扭矩的扭矩传动器连接，螺纹连接待通过该目标扭矩被拧紧。

利用这种伺服螺丝刀，将扭矩测量轴直接集成在螺丝刀的主轴中。这需要复杂的安装和延长主轴，这使得螺纹旋拧机的结构性组装更加复杂。伺服螺丝刀也容易受到机械损伤。

WO 2006/058552 A1公开了一种机械螺纹旋拧机，其中可以通过电磁可切换摩擦离合器来设定扭矩限制。由于机械部件的磨损和惯性而发生不可忽视的误差。

在DE 44 14 886 A1中，已知一种具有替代驱动系统的螺纹旋拧机。除了用于以限定扭矩拧紧预制螺纹的螺纹连接件的机械驱动器之外，还设计出一种液压驱动器。在此使用液压压力作为用于拧紧扭矩的基准。由现有的温度依赖性和粘度依赖性而引起误差。

发明内容

本发明基于与现有技术相比提供用于上述类型的螺纹旋拧机的改进的任务。特别希望具有简单的结构和高精度。相应的方法也将被公开。

根据本发明，该任务通过根据第一方面的螺纹旋拧机和根据第二方面的方法来解决。

具体地说，本发明的第一方面提供了一种用于拧紧或松开导轨装配螺钉的螺纹旋拧机，所述螺纹旋拧机具有能够沿轨道以滚动方式运动的机器框架，具有用于移动的手柄和具有用于将扭矩施加到螺钉头的马达以及具有用于扭矩限制的装置。布置有用于记录马达相对于机器框架的反作用力矩的测量装置，其中马达被控制用于根据反作用力矩来限制扭矩。从马达作用在机器框架上并且可以通过简单的测量装置以高精度确定的反作用力矩用作参考参数。通过这种方式，一方面实现了简单且坚固的结构，另一方面实现了精确的转速限制。

在本发明的有利设计中，测量装置包括用于测量作用在马达上的力的力吸收元件。其不是在这里直接测量的反作用力矩，而是由机器框架施加到马达上的力。这里的力防止马达相对于机器框架的运动。在力和反作用力矩之间存在由现有马达悬架的几何形状明确限定的比例关系。

马达方便的是液压马达或电动马达，使得可以在小框架尺寸的情况下使用高扭矩。由于其坚固、低维护需求的结构，液压马达也非常适合轨道施工现场的苛刻条件。电动马达也易于调节，并且能够通过作为电动机器或混合机器的蓄能器来操作螺纹旋拧机。根据本发明，这些优点与非常精确的扭矩限制相结合。

螺纹旋拧机的简单有利的结构的特征在于，设置了一种控制器，该控制器被供应有与反作用力矩成比例的测量值，并且该控制器被设置用于根据测量值来控制马达。

如果螺钉头旋转地锁定到马达的驱动轴则更有利。在这两个部件之间没有设置诸如离合器或齿轮之类的传动装置，这确保了在马达和螺钉头之间的直接且无损耗的扭矩传递。没有阻尼或弹性传动装置导致通过螺钉头可以施加到螺钉上的扭矩可以从马达的反作用力矩高精度地推导出来。

在有利的设计中，马达被支承在机器框架上以绕预定轴线旋转。通过该预定轴线可以容易地确定所产生的反作用力矩。

在此，如果马达被支承成用于绕马达的轴线旋转则是有利的。这样，马达和螺钉头围绕同一轴线可旋转地布置。马达被支撑为防止旋转，其中测量支撑力矩或支撑力以记录反作用力矩。不需要考虑杠杆效应，并且所确定的反作用力矩等于待通过螺钉头以反向符号精确地施加的扭矩。

马达通过滚动轴承方便地支承在机器框架上。这排除了摩擦损失，否则在确定待被限制的扭矩时可能需要考虑摩擦损失。

结构简单的组装设想通过扭矩支撑装置相对于机器框架支撑马达，并且测量装置被设计用于记录借助于扭矩支撑装置施加的支撑力。阻止马达相对于机器框架的旋转运动的整个支撑力在扭矩支撑装置中起作用。通过这种方式，单个传感器就足以记录反作用力矩。

如果将测量装置集成到扭矩支撑装置中，则对于螺纹旋拧机的紧凑结构是方便的。纯粹的牵引力或压力也可以通过一个简单的负载单元进行非常精确的测量，也可作用于杆状扭矩支撑装置中，该杆状扭矩支撑装置的端部铰接式安装。

可选实施例设想，马达装配到机器框架的接收装置，并且测量装置特别地集成到接收装置中。利用可移动地支承的马达，该马达至少在一个装配点处被支撑，其中测量装置测量作用在该装配点处的力。还方便的是，可以设想马达的固定装配，并通过用于以这种方式记录马达的反作用力矩的测量装置在一个装配点或多个装配点处进行力的测量。

利用根据本发明的用于操作第一方面的螺纹旋拧机的第二方面的方法，通过马达将扭矩施加到螺钉头上，其中借助于测量装置记录马达相对于机器框架的反作用力矩，并且其中马达根据反作用力矩进行控制以限制扭矩。作用在螺钉头上的扭矩可以以这种方式容易地设定，其中所记录的反作用力矩用作发生的实际扭矩的参数。

在此，如果为了记录反作用力矩而通过力吸收元件测量用于作用在马达上的力的测量值，如果将测量值供应到控制器，并且如果控制器基于测量值控制马达，则是有利的。使用单个测量值来确定来自该测量值的反作用力矩。通过这种方式，可以用简单的部件进行控制，而且不需要复杂的计算操作。

在该方法的简单的进一步改进中，控制器被提供有可调节的极限值，其中一旦测量值达到极限值，马达就被停用。控制器没有设置扭矩值，而是例如设置有用于由测量装置测量的力的最大值，其中力和扭矩之间存在已知关系。

如果控制器提供具有极限值的液压压力限制阀，如果液压马达运行直到达到极限值，如果将液压马达停止时记录的反作用力矩与目标力矩进行比较，并且如果控制器根据该比较提供调节后的极限值，则也是有利的。液压马达在这里根据反作用力矩进行迭代控制。通过反作用力矩确定导轨装配螺钉的拧紧过程中实际施加的扭矩。如果由于温度或粘度变化而偏离目标值，则下一个拧紧过程的极限值将由控制器相应地调节。通过这种方式，当停止液压马达时否则在控制回路中会令人反感的反作用延迟可以忽略不计。

附图说明

现在将参照附图通过示例来描述本发明。示意图示出：

图1示出了在轨道上的螺纹旋拧机；

图2示出了螺纹旋拧机的细节A的斜视图；

图3示出了螺纹旋拧机的细节A的平面图。

具体实施方式

图1中所示的螺纹旋拧机1包括机器框架5，该机器框架5能够通过滚轮2在轨道4的导轨3上位移。用于产生用于供给马达7的液压压力的液压组件6被装配到机器框架。用于转向螺纹旋拧机1的手柄8也与机器框架5连接。设想可以借助驱动轴10旋转的螺钉头11来用于拧紧和松开导轨装配螺钉9。

液压组件6包括内燃机12和液压泵13，并且通过整流装置14与操作人员隔离以限制噪声暴露。设计为液压马达的马达7经由这里未示出的液压管线与液压组件6连接。

具有用于设定待施加的扭矩16的操作元件和显示器的控制器15布置在手柄8的区域中。控制器15经由这里未示出的管线与马达7或马达7的控制阀连接。还设想液压组件6和测量装置17的连接管线。测量装置17在实施例中集成到扭矩支撑装置18中。

现在将参考图2和图3详细地说明测量装置17的功能。马达7被支承成用于通过滚动轴承19相对于机器框架5绕轴线20旋转。一旦通过马达7将扭矩16施加到螺钉头11，则反作用力矩21作用在机器框架5上。具体地，这包括分别在马达7和螺钉头11之间的传递管线的两端处出现的扭转力矩。

借助于测量装置17记录反作用力矩21，该测量装置17例如包括设计为杆状扭矩支撑装置18的部件的力吸收元件。由于马达7借助扭矩支撑装置18的支撑，因此支撑力22沿扭矩支撑装置18的纵向方向作用。该支撑力22与杠杆臂距离23的乘积等于反作用力矩21。以这种方式简单且精确地限制扭矩21。

具体来说，设计为液压马达的马达7的控制以这样的方式实现，即，控制器15向液压压力限制阀提供极限值。以这种方式，根据液压马达的规格，液压压力被限制到影响待被施加的扭矩16的值。一旦在拧紧过程中达到最大压力并且液压马达停止，则在该过程中记录的反作用力矩21被用于调节极限值。如果从所记录的反作用力矩21推导出的扭矩16例如太低，则为下一个紧固过程提供用于压力限制阀的较高极限值。

本发明还包括各种其他实施例。例如可以设想具有相应电力供应装置的电动马达来代替液压马达。在此情况下，在机器框架5上而不是在液压组件6上布置发电机组。电动马达的良好可控性允许简化马达控制，其中借助于测量装置17测量的测量值被供应到控制器15并且连续地与极制值进行比较。这里的极限值对应于所提供的扭矩16，导轨装配螺钉9待通过该扭矩被紧固。

极限值可以无级调节或者根据预定的比例调节，以使螺纹旋拧机1适应相关的要求。将测量值与低于预定极限值的阈值连续比较也是有利的。当达到该阈值时，控制器15降低马达7的转速，以便在施加最大扭矩16时掩盖动态效应。

在这里未示出的表现形式中，马达7与接收装置固定或可移动地连接，其中测量装置17被集成到接收装置中。在此还可以设想，接收装置相对于机器框架5被可移动地支撑，并且测量作用在接收装置上的支撑力或支撑力矩。然后可以通过接收装置的已知几何形状容易地确定马达7的反作用力矩21。

可以以许多方式实现相对于机器框架5支撑马达7。对于本发明来说，这里至关重要的是利用测量装置18测量一个或多个测量值，利用这些测量值，可以通过支撑装置的几何形状确定马达7的反作用力矩21。

Claims (15)

1.一种用于拧紧或松开导轨装配螺钉(9)的螺纹旋拧机(1)，所述螺纹旋拧机具有能够沿轨道(3)以滚动方式运动的机器框架(5)，具有用于移动的手柄(8)和具有用于将扭矩(16)施加到螺钉头(11)的马达(7)以及具有用于扭矩限制的装置，其特征在于，布置有测量装置(17)，该测量装置用于检测所述马达(7)相对于所述机器框架(5)的反作用力矩(21)，并且根据所述反作用力矩(21)控制所述马达(7)以限制所述扭矩(16)。

2.根据权利要求1所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述测量装置(17)包括用于测量作用在所述马达(7)上的力的力吸收元件。

3.根据权利要求1或2所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述马达(7)是液压马达或电动马达。

4.根据权利要求1或2所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，设置控制器(15)，所述控制器被供应有与所述反作用力矩(21)成比例的测量值，并且所述控制器(15)被配备用于根据所述测量值控制所述马达(7)。

5.根据权利要求1或2所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述螺钉头(11)以旋转锁定的方式与所述马达(7)的驱动轴(10)连接。

6.根据权利要求1或2所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述马达(7)被支承在所述机器框架(5)上以围绕预定轴线旋转。

7.根据权利要求6所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述马达(7)被支承成用于围绕所述马达(7)的轴线(20)旋转。

8.根据权利要求6所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述马达(7)借助于滚动轴承(19)支承在所述机器框架(5)上。

9.根据权利要求6所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述马达(7)借助于扭矩支撑装置(18)相对于所述机器框架(5)被支撑，并且所述测量装置(17)被设计用于记录借助于扭矩支撑装置(18)施加的支撑力(22)。

10.根据权利要求9所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述测量装置(17)被集成到所述扭矩支撑装置(18)中。

11.根据权利要求1或2所述的螺纹旋拧机(1)，其特征在于，所述马达(7)被固定到所述机器框架(5)的接收装置并且所述测量装置(17)特别是被集成到所述接收装置中。

12.一种用于操作根据权利要求1至11中任一项所述的螺纹旋拧机(1)的方法，其中借助于所述马达(7)将所述扭矩(16)施加至所述螺钉头部(11)，其特征在于，借助于所述测量装置(17)记录所述马达(7)相对于所述机器框架(5)的所述反作用力矩(21)，并且根据所述反作用力力矩(21)控制所述马达(7)以限制所述扭矩(16)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，为了记录所述反作用力矩(21)，借助于力吸收元件测量作用在所述马达(7)上的力的测量值，将所述测量值供应到控制器(15)，并且所述控制器(15)根据所述测量值控制所述马达(7)。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制器(15)设置有可调节的极限值，并且一旦所述测量值达到所述极限值，所述马达(7)就停用。

15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述控制器(15)向液压压力限制阀提供极限值，液压马达运转直至达到所述极限值，将在所述液压马达停止时记录的所述反作用力矩与目标力矩进行比较，并且所述控制器(15)根据该比较提供所调节的极限值。

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