CN109454436B - 用于自动安装/拆卸圆形阵列螺纹紧固件的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于安装/拆卸圆形阵列螺纹紧固件的装置和方法，适用于将车轮的紧固件安装到车辆上，或从车辆上拆卸车轮的紧固件。该装置具有支架以及安装在所述支架上的一组平行转轴，上述转轴的轴线按圆形阵列分布，或者可以等价的描述为，上述转轴的轴线等距分布在一个圆柱面上。这些转轴可以围绕各自的轴线分别旋转，并且这些转轴的一端能被用于握持及转动某种类型的螺纹紧固件。所述螺纹紧固件被构造成能够与车轮安装构件上另一种类型的螺纹紧固件构成螺纹副，用来将车轮固定到车轮安装构件上。该装置具有的调节机构，能够同步地调节所有转轴的位置，使得所有上述转轴的轴线所在圆柱面的直径，在第一直径和第二直径之间变化，从而调节转轴间距的大小。

Description

用于自动安装/拆卸圆形阵列螺纹紧固件的装置和方法

相关专利的交叉引用

根据35 U.S.C. § 119(e)，本申请要求2017年8月19日提交的序列号为62547757的美国临时申请以及2017年9月21日提交的序列号为62561486的美国临时申请的优先权。上述临时申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中，并且出于所有目的而成为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及用于自动安装/拆卸圆形阵列螺纹紧固件的装置和方法，所述圆形阵列螺纹紧固件包括但不限于汽车和其它公路/越野/工程车辆上的车轮紧固件，也包括一些机械设备上的应用场景，比如圆形人孔等。圆形阵列螺纹紧固件是指，多个相同的螺纹紧固件，他们的螺纹的轴线按圆形阵列分布，或者等价地说，这些螺纹紧固件的螺纹轴线等距分布于一个圆柱面上。在以下的描述中，螺纹紧固件有时简称紧固件，螺纹紧固件的螺纹的轴线有时简称紧固件的轴线，圆形阵列螺纹紧固件简称圆形阵列紧固件。

技术背景

在大部分具有不固定的工作和操作对象的环境中，比如车辆维修站点，在安装或拆卸车轮的过程中，经常需要处理具有不同的车轮尺寸、不同的车轮紧固件安装模式（即不同的车轮紧固件数量或间距）、不同的车轮紧固件形状和尺寸的车辆，难于应用机器人，截止目前为止，车辆修理场所装卸轮胎都是人工操作，将数个车轮紧固件比如车轮螺母用人力驱动的扳手或动力驱动的扳手一个接一个拆下来或安装上去，并且当安装车轮时，还需要使用扭力扳手将每个车轮紧固件一个接一个紧固到规定扭矩，因此效率极其低下。车辆自身所处的位置也有可能会使所安装的车轮或车轮安装构件所处的空间有限，不太便于人工操作。

此外，在车辆装配工厂中，虽然机器人已经被应用于车轮装配，但是，上述机器人只适用于安装固定型号的车轮。当多种车型在同一条车辆装配线上生产时，此时多种车型很可能具有多种车轮紧固件间距，为了适应装配要求，车轮装配机器人中的扳手模块上，多个车轮紧固件动力扳手的间距需要被人工调节，或者需要更换具有不同的上述间距的扳手模块，以便能够适应具有不同车轮紧固件安装模式的不同车轮。上述车轮紧固件动力扳手间距的调节，截止目前仍然是手动的，导致效率低下。即使直接更换另一个扳手模块，也会耗费另一个或者多个扳手模块的成本，其更换动作会占用生产时间，并耗费一定的人力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动安装/拆卸圆形阵列螺纹紧固件的装置和方法，该装置不仅可以同时对圆形阵列上的多个螺纹紧固件进行安装/拆卸，还可以自动调节对应每个螺纹紧固件的动力驱动轴的间距，以适应不同尺寸圆形阵列螺纹紧固件的需要。

本发明所述的螺纹紧固件安装/拆卸装置，其包括：支架和安装在上述支架上的多个细长平行转轴，上述转轴的轴线按圆形阵列分布，其等价描述是上述转轴的轴线等距分布在一个圆柱面上。上述转轴能够围绕各自的中心轴线旋转，上述转轴的一端被用于间接或直接地握持和转动相应螺纹紧固件的第一构件。上述多个螺纹紧固件第一构件，被构造成与相应的螺纹紧固件第二构件形成螺纹副，并且上述螺纹紧固件第二构件与第二基座构件连成一体，据此，能够将第一基座构件安装固定到上述第二基座构件与上述紧固件第一构件之间，或将第一基座构件从上述第二基座构件拆卸。该装置还具有调节机构，此调节机构能够同步地调节所有转轴的位置，使所有上述转轴的中心轴线所在圆柱面的直径，在第一直径和第二直径之间变化，上述第一直径不同于上述第二直径。

本装置及方法的有益效果在于，其具有多个动力驱动轴，能够对一个车轮上的多个车轮紧固件同时进行安装或拆卸操作，并且其可以选装扭矩控制功能，从而可以直接将所有车轮紧固件快速拧紧到规定的扭矩。并且，本装置能够根据指令自动地同步地迅速调节各驱动轴之间的间距，使得一个装置能够适用于多种不同的车轮紧固件间距。此外，本装置具有适当的体积，便于移动和安装。因此，本装置能够极大的提高生产和劳动效率，节省人力，并且在适当的应用场合中能够节约设备投资。

附图说明

为了说明的简单和清楚起见，附图中示出的元件不是按照共同的比例绘制的。例如，为清楚起见，一些元件的尺寸相对于其它元件被夸大。在参考附图去阅读并理解权利要求书和随后的描述时，本发明的优点、特征和特性，以及相关结构要素的方法、操作和功能，以及零件的组合和制造经济性将变得显而易见。所有这些附图构成说明书的一部分，其中相同的数字在不同的各个附图中代表相同的零件或部件，其中：

图1是本发明螺纹紧固件安装/拆卸工具的一个实施例的一侧的透视图。

图2是图1所示螺纹紧固件安装/拆卸工具的一个部分：凸轮单元的透视图。

图3是图1所示螺纹紧固件安装/拆卸工具的一个部分：导向单元的透视图。

图4是图1所示螺纹紧固件安装/拆卸工具的正视图，其中展示了从正面看，转轴的轴线位于同一个圆形轨迹上的情形。

图5是图1所示螺纹紧固件安装/拆卸工具的侧视图，展示了只包含一个套筒及相应的转轴、万向节、马达等零件的一个单独的传动链，其中所示的转轴在其轴向上处于未缩回的位置。

图6是与图4对应的正视图。

图7是与图5对应的侧视图，展示了只包含一个套筒及相应的转轴、万向节、马达等零件的一个单独的传动链，但是所示转轴在轴向上处于完全缩回的位置。

图8是与图7对应的正视图。

图9A是图1所示螺纹紧固件安装/拆卸工具的另一侧的局部透视图，而且展示了处于完全轴向缩回模式的单个传动链。

图9B是类似于图9A的局部透视图，但是展示了用于操作调节器单元的机械结构。

图10展示了一个附属测量工具的透视图，此附属测量工具用于基于本发明一个实施例的工具，上述附属测量工具能够测量车轮紧固件间距，随即被用于将上述螺纹紧固件安装/拆卸装置按照车轮紧固件间距进行初始化。

图11展示了组成图10所示附属测量工具的卡钳单元和卡座单元的透视图。

图12展示了图11中的卡座单元底部的透视图。

图13中的透视图，展示了图10所示的附属测量工具与工具的转轴及滑板单元等其他部件在一起协同使用的场景。

图13A是图13中滑板单元的分解图。

图14是基于本发明的另一个实施例的螺纹紧固件安装/拆卸工具侧上方的透视图。

图15是基于本发明的另一个实施例的螺纹紧固件安装/拆卸工具侧上方的透视图。

图16是图15所示工具的一部分：圆盘和连杆构件的剖视图，此图中，转轴和连杆构件处于收缩状态。

图17是图15所示工具的一部分：圆盘和连杆构件的剖视图，但转轴和连杆构件处于展开状态。

图18是图15所示工具的一部分：调节机构的剖视图，该图中的转轴和连杆构件处于收缩状态。

图19是基于本发明的又一个实施例的螺纹紧固件安装/拆卸工具的前侧上方的透视图。

图20是图19所示实施例的后侧上方透视图。

图21是图19所示实施例的凸轮单元的透视图。

图22是图19所示实施例的导向单元的透视图。

图23是图21和22所示凸轮单元和导向单元被组装在一起后的端视图。

图24是图19所示实施例的驱动单元的透视图，其中展示了驱动单元上安装的反力杆。

图25展示了一个基座的透视图，上述基座用于支撑一个基于本发明一个实施例的螺纹紧固件安装/拆卸工具，上述基座包含一个能够使上述工具绕其自身中心轴的轴线旋转的机构。

具体实施方式

在对本工具的详细构造及操作过程进行详细描述前，有必要对与车辆的车轮安装有关的构造及参数进行一定的介绍。车辆上的车轮，通常被多个螺纹紧固件（以下简称车轮紧固件或紧固件），固定于车轮安装基座比如轮毂轴承单元的外法兰或类似零件上。车轮被称为第一基座构件，上述车轮安装基座被称为第二基座构件或车轮安装构件。其中，车轮紧固件由可组成螺纹副的第一构件和第二构件组成。紧固件第一构件比如螺母，被旋进固定在车轮安装基座上的紧固件第二构件比如螺杆。车轮被放在上述紧固件第一构件和车轮安装基座之间，从而车轮能够被紧固件第一构件以合适的扭矩牢固压紧在车轮安装基座上。在以下描述中，车轮紧固件的螺纹的轴线简称车轮紧固件的轴线，同样地，车轮紧固件第一构件的轴线以及车轮紧固件第二构件的轴线具有同样的含义。

一个车轮的多个车轮紧固件通常绕车轮轴线按圆形阵列分布，其等价的描述是，车轮紧固件的轴线全部等距地分布在一个与车轮同轴的圆柱面上。此圆柱面上的一个圆叫做此车轮的车轮紧固件安装节圆，这个圆的直径叫车轮紧固件安装节圆直径PCD (PitchCircle Diameter)。相邻车轮紧固件的轴线的距离叫车轮紧固件的间距。某个车轮的车轮紧固件安装模式，由紧固件数量Q × PCD表达，如5X100，表示该车轮的所有5个车轮紧固件的轴线等距分布于直径为100mm的圆柱面上。不同车型的车轮紧固件数量是变化的，小型车辆每个车轮上的紧固件数量通常是5个或者6个。具有同样紧固件数量的不同的车轮，可以具有不同直径的车轮紧固件安装节圆，即不同的PCD数值。

此外，车轮紧固件具有不同的种类和配置，如紧固件第一构件是六角螺母，紧固件第二构件是固定在第二基座构件上的螺杆，或紧固件第一构件是六角头螺杆，紧固件第二构件是第二基座构件上的螺孔。紧固件也可以具有不同的螺纹尺寸如M12或M14。紧固件第一构件外表面上的驱动界面的几何造型也有多种类型和尺寸，比如外六角棱柱形，内六角棱柱形，外梅花形或内梅花形，等等。不同车型的车轮紧固件的拧紧扭矩也各不相同。

在若干实施例的以下描述中，为了清楚地描述操作过程，仅以车轮具有5个车轮紧固件，车轮紧固件第一构件为六角螺母，车轮紧固件第二构件为螺杆的情形为例，进行描述。具有不同车轮紧固件数量和类型的其他情形的操作过程，与上述情形的操作过程类似。并且，本文中，除非特别指明，在圆形阵列中相邻车轮紧固件轴线的距离简称车轮紧固件的间距，圆形阵列中的相邻转轴的轴线的距离简称转轴的间距。

使用本工具进行的以下操作过程，是将车轮螺母从车轮安装构件上的螺栓拆除以便取下车轮。当然，所述工具也可以被用于安装车轮。在后一种情况下，除了车轮螺母需要被预先放入套筒中或车轮螺母需要被预先旋到车轮安装构件的螺柱上之外，安装车轮的操作过程与拆卸车轮的操作过程大致相同。不同的是，所述工具是被用来将车轮螺母拧紧到螺杆上而不是拧松并旋出车轮螺母。

当从车轮安装构件（未示出）上拆卸车轮时，首先需要根据车轮紧固件数量，选择具有合适的转轴数的本工具。

详细参考图1，用于将车轮安装到车辆上/从车辆上拆卸下来的螺纹紧固件安装/拆卸工具具有五个转轴12，所述转轴12的轴线互相平行，并且每个转轴12都可以围绕转轴12自身的轴线旋转。转轴12的轴线按圆形阵列分布，其等价的描述是，所有转轴12的轴线都等距分布于一个圆柱面上。每个转轴的前端都具有工具常用的标准半英寸边长正方形形状或或其他不同的形状。转轴的前端也可以直接成形为套筒形状。可安装在转轴前端上的套筒16被用于握持和转动车轮螺纹紧固件第一构件（未示出），例如车轮螺母。每个转轴的后端18（图5和7）通过万向节20 (图1) 连接到一个相应的马达22，马达22能够使一个转轴12围绕其轴线旋转。马达22被安装在支架上的圆环形安装架10上，使得马达22能够摆动，从而适应由于转轴12的径向移动带动万向节20及马达前端所作的径向位移。一个调节机构能够使所有上述转轴的轴线所处圆柱面的直径，在第一直径和第二直径之间变化，且各转轴间保持相等的距离。

在图1所示的实施例中，调节机构包含导向单元48（图3）和凸轮单元 43（图2），这两个单元同轴安装。如图3所示，导向单元48具有通过中心轴38及连接杆41（图9B）连接的平行且间隔开的板30、32。在工具被完整的组装后，导向单元48将被固定到工具的支架上。每个板30、32上都各自具有围绕中心轴38的轴线按圆形阵列分布的五个通常在径向方向上延伸的孔46，其中板30的孔46与板32的孔46沿中心轴38的轴线方向对齐。如图2所示，凸轮单元43具有通过连接杆40连接的平行的板34、36。每个板34、36都各自具有围绕中心轴38的轴线按圆形阵列分布的五个弧形孔42，其中板34的孔42与板36的孔42沿中心轴38的轴线方向对齐。凸轮单元43通常被弹簧44（图1）拉动而转动到如图4所示的位置，但是也可以被直线马达45（图9B）驱动以改变各个转轴12之间的间距。直线马达45通过拉索47（图9B）的拉线连接到凸轮单元上的一个连接杆40上的锚固点39（图9B），拉索47的套管被固定到附近的固定于导向单元48的连接杆41，而拉索47的拉线穿过连接杆41上的通孔并且能够在其中自由滑动。导向单元48和凸轮单元43在被安装到一起时，就自然形成了间隔开的两个调节器单元26、28，其中板30、34构成了调节器单元26，板32、36构成了调节器单元28。其中，凸轮单元43的孔42和导向单元48的孔46交叉重叠而形成上述孔的交叉重叠区域，每个上述转轴依次穿过位于调节器单元26和28上相应的的两个上述交叉重叠区域，并且上述转轴安装在轴承50上，上述轴承50与前述孔的交叉重叠区域的边界接触，从而，每个转轴的位置由凸轮单元43的孔42和导向单元48的孔46形成的两个轴向对齐的交叉重叠区域的位置决定，并且孔42和46的布置能够使得上述转轴的轴线始终等距分布于与中心轴38同轴的一个圆柱面上，如图4所示。当凸轮单元相对于导向单元旋转时，孔42和孔46的几何关系以及相对运动产生的合力推动所有的轴承50和转轴12一起向内或向外移动，且上述移动具有相对于中心轴38或前述圆柱面的径向位移分量。

每个转轴和相应的套筒、万向节、马达等同一个传动链上的零件，受到弹簧52（图9A）指向前方（套筒方）的作用力，因而在轴向方向上通常停止在最前端（如图1所示向左），同时转轴12还能够从最前端位置相对于支架沿轴向向后回缩。如同随后的更详细的描述，当本工具上的每一个套筒都与对应一个车轮螺母轴向对齐，并且本工具被持续朝向车轮螺母方向推动时，从本工具的任何一个套筒接触对应车轮螺母开始，如果某个套筒16与车轮螺母（未示出）接触时二者的内外六棱柱面是互相错位的；或者，车轮螺母套入某个套筒后，套筒触碰到螺母的底部或车轮上螺母安装孔的底部；或者，当某个车轮螺母被旋出而轴向后退时，那么，在这些情形下，转轴12沿其轴向的相对于支架的向后回缩将会发生，万向节20和马达安装架10等所有同一个传动链上的零件会随着转轴12的回缩而沿转轴的轴向方向一起向后移动。挡板54被安装到中心轴38的前端并且与板30平行，此挡板54上装有接触传感器 56。挡板54被弹簧58拉动而通常停止在阻挡位置，如图1所示。在这个位置上，也如图5和6所示，当某个转轴12回缩了预定距离时，安装并且轴向固定在上述转轴12上的圆盘60将激活相应的传感器56，并且圆盘60会被挡板54阻挡因而转轴12不能进一步缩回。挡板可以被马达62驱动，从而克服弹簧58的阻力，绕着中心轴38顺时针旋转到如图7、8、9A和9B所示的解锁位置，其中为清楚起见，仅展示出了单个传动链上的套筒、转轴与马达等零件。在上述解锁位置，转轴上的圆盘60能够穿过挡板54中的孔64，从而允许与相应转轴连接的套筒和马达等同一个传动链上的零件可以进一步缩回。

在本发明的一个实施例中，以车轮紧固件第一构件是六角螺母为例，图10中所示的附属测量工具66用于识别目标车轮的车轮紧固件安装节圆直径PCD，其原理是，如果车轮紧固件的数量被确定了，那么紧固件的间距与车轮安装紧固件节圆直径PCD是一一对应的关系。图11所示的分解图更清楚地展示了，上述附属测量工具66具有卡钳单元70，以及可以夹住并固定卡钳单元70的卡座单元68。卡钳单元70具有一个中空的外部构件80，其一端的一侧安装了具有第一尺寸的圆筒82，并且上述一端的另一侧安装了具有第二不同尺寸的圆筒84，并且圆筒82和84同轴。卡钳内部构件72的一端的一侧安装了具有第一尺寸的圆筒74，并且上述一端的另一侧安装了具有第二尺寸的圆筒76。内部构件72嵌套在外部构件80中，且二者可以如箭头B所示相对滑动，以分别调节圆筒74、76与相应的圆筒82、84的间距。指拧螺钉86具有螺纹杆，其螺纹杆穿过外部构件80上的长圆孔103并且旋入构件72上的螺纹孔中，当指拧螺钉86被拧紧时，内部构件72和外部构件80的相对位置被固定。同一侧的圆筒74和82的内径是一样的，而另一侧的圆筒78和84的内径也是一样的，但不同于圆筒74和82的内径。上述两种圆筒的内孔刚好能够套上对应的两个尺寸或形状的车轮紧固件第一构件的外边缘，比如六角螺母或六角螺栓的外六角，或者螺杆的外边缘。圆筒74和76被同轴地固定连接到轴78上，轴78被固定到构件72前端，且圆筒74、76与构件72之间各自存在一段间距，使得轴78在两侧各自显露一段长度。同样地，圆筒82和84被各自同轴地固定到两个轴88上，两个轴88又同轴地分别固定到构件80两侧的对应位置，且圆筒82、84与构件80之间各自存在一段间距，使得每侧的轴88各自显露一段长度。

在使用中，在卡钳单元70与卡座单元68分离并且指拧螺钉86被松开的情况下，卡钳单元70被移动到将被拆卸的目标车轮旁，或车轮安装第二基座旁，并且被手动地调节方位以及构件72和80之间的相对距离，使得一对相邻的车轮紧固件构件能被插入某一侧适合的圆筒对74,82（或76,84），从而使得卡钳单元70上的套筒对74、82（或76、84）的间距等于目标车轮上相邻一对紧固件构件的间距。随后，指拧螺钉86被拧紧从而固定套筒对74、82（或76、84）的间距，之后，卡钳单元70被取出并插入卡座单元68。卡座单元68通常是具有两侧直立平板90的U形截面，每一边的直立平板90上都具有切槽92（图11,12）和切槽94（图12），其中切槽92的宽度刚好允许轴78的外露部分在其中自由滑动， 切槽94的宽度刚好允许轴88的外露部分在其中自由滑动，并且切槽92在两侧的切边互相对齐，切槽94在两侧的切边也互相对齐。如图11和12所示，第一从动件91被安装在卡座单元68底面的切槽98中，并被拉伸弹簧100向右拉动，如图11所示。将卡钳单元70插入卡座单元68的动作将使第一从动件91克服拉伸弹簧100的拉力而移动到一个位置，这个位置能代表圆筒74,82（或76,84）的间距。

除了卡钳单元和卡座单元，如图13A所示，在某两个相邻转轴上还有一个位于导向单元的板30和32之间的滑板单元83，用来将相邻转轴的间距反馈到卡座单元68。滑板单元83具有滑板85和滑板101，这两个滑板85和101上都各有一个纵向切槽和一个斜切槽。上述每块滑板的上述纵向切槽都沿着此滑板的长度方向延伸，而他们的上述斜切槽则与纵向切槽的长度方向存在一个锐角，且斜切槽的开口朝向纵向切槽一边，并且每个滑板的斜切槽内侧的圆弧形状的圆心，位于纵向切槽长度方向中心线的延长线上。上述相邻转轴12中的一个被放入滑板85上的斜切槽以及滑板101的纵向切槽中，上述相邻转轴12中的另一个则被放入滑板85的纵向切槽和滑板101的斜切槽中。滑板85通过拉索89的拉线连接到卡座68中的第二从动件96上（图12）。第二从动件96受到另一个弹簧的拉力，拉力方向与第一从动件91所受的弹簧拉力方向一致。滑板101通过拉索89的套管连接到卡座68中直立平板90所在的固定零件上。由于上述拉索89的拉线和套管所传递的弹簧力量的作用，上述两个滑板85和101上斜切槽的圆弧形边缘被相对地压向对应的转轴12，且上述圆弧形边缘能与对应的转轴12保持同轴，因而滑板85和101的相对距离能够跟随上述两个转轴12的间距的变化而同步变化，并且上述两个滑板的的长度方向能够一直保持平行。因此，如果上述两根转轴12的间距增加，滑板85和101同步地互相远离，且拉索89的拉线将被滑板85从套管拉出，从而在拉索89另一侧，拉索89的拉线拉动第二从动件96克服弹簧拉力，向第一从动件91方向移动；反之，当上述两个转轴12的间距减小时，滑板85和101会同步地互相靠近，滑板85将释放拉索89的拉线，使得第二从动件96受弹簧拉力而向远离第一从动件91的方向移动。此外，如图9B所示，上述两个转轴12上各安装了2个圆筒102，并且滑板单元83位于每个转轴上的两个圆筒102之间，上述圆筒的一端与滑板单元83接触，另一端与相应的轴承50接触。圆筒102能够相对于转轴12滑动。因而，圆筒102能够固定滑板单元83的纵向位置，使得当上述两个转轴各自发生任何轴向的移动时，上述滑板单元83与板32之间沿转轴12轴线方向的相对位置始终保持不变。

三个传感器，比如微动开关，被安装在卡座单元68上。如图12所示，传感器93被固定在第一从动件91上，当第二从动件96足够靠近第一从动件91时，传感器93被第二从动件96的内侧邻近一端触发，从而表示转轴的间距等于轴78和88之间的间距。否则，转轴的间距小于轴78和88之间的间距。当转轴12互相靠近，向待机状态的原始位置移动时，第二从动件96将向远离第一从动件91的方向移动，当转轴12到达上述原始位置时，固定到卡座单元68底部外侧表面的原位传感器95将被第二从动件96在外侧的另一端触发。占位传感器99安装在受弹簧拉力的可摆动锁板97上，并且当卡钳单元70插入卡座单元68时被套筒82触发，以显示，此时卡钳单元70被完全插入卡座单元并被固定。

在使用中，在对卡钳进行调节使得轴78和88的间距匹配相邻车轮紧固件的间距之后，在将卡钳单元70插入安装单元68时，轴78外露部分将首先进入切槽92并向前移动，随后轴78将接触并推动第一从动件91克服弹簧100的拉力，使得第一从动件91和卡钳单元70一起向前移动，同时卡钳的后方被适当的下压。当跟随卡钳单元一起移动的轴88移动到切槽94正上方的位置时，轴88将进入切槽94直到其被切槽94的下边缘阻挡，同时也被锁板97上的锁舌卡住而不能移动，此时，卡钳70就被完全固定在了卡座单元68上，并且第一从动件91相对于切槽94的位置代表了轴78和88的间距，也就是套筒74、82（或76、84）的间距。

卡钳单元的插入将触发对转轴间距的调节，使转轴从收缩时的“原位”位置开始，增大各转轴轴线所在圆柱面的直径。马达45能够拉动拉索47的拉线，从而拉动凸轮单元43上的连杆40，使凸轮单元43克服弹簧44的拉力而绕中心轴38的轴线旋转，这使上述对转轴间距的调整得以实现。当转轴展开，彼此间距增大时，滑板单元83的两个滑板将互相远离。两个滑板的相对远离运动通过拉索89的传递作用，使得第二从动件96被拉索89的拉线拉动而朝向第一从动件91移动。当上述两个从动件足够靠近彼此而触发传感器93时，马达45将被停止，并保持在当时的位置。在替代实施例中，附属测量工具66能够具有不同的结构，使得在“原位”位置，转轴完全展开，并且卡钳单元的插入会触发对转轴阵列的调节以减小转轴轴线所在圆柱面的直径。在另一个替代实施例中，附属测量工具66可以被构造成使得在“原位”位置，转轴处于完全展开位置或者处于完全展开位置和完全收缩位置之间，并且卡钳单元的插入会触发对转轴阵列预定的调节，以减小或增加各转轴轴线所在圆柱面的直径从而调节转轴的间距。

卡座单元68上的三个传感器产生的信号被发送到控制单元106，控制单元106据此在需要的时候输出适当功率以控制线性马达45驱动或释放凸轮单元43，使凸轮单元43围绕中心轴38的轴线旋转，从而增加或减少转轴12的间距。当凸轮单元43沿顺时针方向旋转时，如图1所示，平行转轴12的轴线由于弧形孔42和孔46之间的关系而互相远离，同时各转轴的轴线仍然被保持于以中心轴的轴线为中心的圆柱面上且各相邻转轴的间距保持相等。相反，当凸轮单元43沿逆时针方向旋转时，转轴12的轴线相互靠近，并且同样地，各转轴的轴线仍然被保持于以中心轴的轴线为中心的圆柱面上且各相邻转轴的间距保持相等。持续地调节转轴间距，直到传感器93被触发为止，这代表此时转轴间距等于卡钳圆筒间距，也就是等于车轮紧固件间距。

尽管图3的导向单元48上的孔46是沿着垂直并相交于中心轴38轴线的直线方向延伸，但是，或者，孔46也可以被构造成弯曲和/或其中心线不穿过中心轴的轴线，只要孔46和孔42的相对旋转能让转轴12互相接近或分离以改变各转轴的轴线所在的圆柱面的直径并保持等距分布即可。类似地，凸轮单元上的弧形孔42也可以具有不同的形状，只要相对旋转能改变各转轴的轴线所在的圆柱面的直径并保持等距分布即可。

为了使本工具上的每个转轴能够跟对应的车轮紧固件轴向对齐，除了执行上述转轴间距调节，还需要执行工具与车轮中心轴的对齐和与车轮紧固件阵列方位角对齐的过程。如果工具的重量在可操控范围内，则可以手动完成上述工具定位过程。对于较重的工具和/或重复操作动作，工具的支架可以被固定到可手动或机动调节和移动的底座上（图25），或机械手。上述机械手可以进行全平移自由度调节（X,Y,Z三个方向），并且可以进行全旋转自由度调节（绕X轴，绕Y轴，绕Z轴）。机电控制单元/系统控制并驱动底座进行适当的位置移动和角度转动，或者由操作员人工观察并引导工具以合适的姿态到达合适的位置。在机械手方面，适合于与本发明的工具配合使用的机械手的示例是KUKA KR 360 FORTEC，可从KUKA Deutschland GmbH, Zugspitzstraße 140, 86165 Augsburg, Germany获得，并在网址https://www.kuka.com/en-ca/products/robotics-systems/industrial-robots/kr- 360- fortec所指的网页中示出，在此引入作为参考。更进一步，或者，也可以使用具有机器视觉和自主导航及移动能力的系统去自动调节底座或机械臂，所述系统可包含图像采集系统、定位系统比如GPS、电子通信系统比如无线或有线网络、控制子系统及其它传感器/作动器。在这样的系统中，一个或多个摄像头（未示出）监视车轮（或车轮安装构件）的位置和方位、车轮紧固件方位等，并同时监视本发明的工具上各转轴前端及其他零部件的位置。在连续监视的同时，控制单元根据图像分析结果及其他通过通信系统传递而来的信息，去移动底座或机械手，使转轴前端的方位和螺柱/车轮螺母等紧固件构件的方位匹配。在图25所示的布置中，本发明的工具可以被安装在工具平台198上，而工具平台198则可以被安装在另一个基座（未示出）上，以使工具能够在3个平移自由度和3个角自由度中完全无约束或部分受约束地改变方位和姿态。并且，如图25所示，本发明的工具其后方的圆盘201通过轴承202与工具平台198相连接，轴承202与中心轴38同轴，一个直线马达200的两端分别固定在圆盘201和工具平台198上，马达200能够驱动圆盘201绕着中心轴38的轴线旋转，而圆盘201的旋转将带动各转轴绕中心轴38的轴线作对应转动，同时各转轴的间距保持不变。

在转轴间距调节和工具位置及方位角调节完成之后，需要执行紧固件第一构件和对应套筒之间各自的几何驱动特征之间的对齐，以六角螺母为例，为了将某六角螺母套进对应六角套筒16内部的六角孔，需要执行“六角对齐”以使每个套筒16内部六角孔的内六角棱柱面上的各平面与对应六角螺母（未示出）的外六角棱柱面上对应的平面对齐，如此，上述两个内外六角棱柱面才不会互相阻挡，使螺母能被插入到套筒的六角孔中。

为了实现六角对齐，各转轴已经与对应螺母轴向对齐的工具被持续地以足够大的推力朝向目标车轮推动再次说明，本发明的工具既可以在全手动操作下向目标车轮移动，也可以使基座198被某种动力驱动，从而机动、自动地运载工具到所需方位，其间，也可以存在机器视觉控制的参与。当套筒与车轮螺母（或螺柱）接触时，某个特定套筒与对应的车轮螺母可能已经六角对齐，在这种情况下，由于套筒保持着指向螺母的运动趋势，套筒16将滑动到对应的螺母上使得螺母被套入对应六角套筒。在其它情况下，虽然某个套筒的轴线与对应螺母的轴线已经对齐，但是他们互相之间是六角错位的，所以此套筒向前的运动会被对应的螺母阻挡，由于支架持续的向前运动，因而无法移动的上述套筒所在的传动链上将克服弹簧52的阻力而相对于支架回缩。当工具支架前进到一个位置使得转轴12相对于支架回缩到一个预先设定的极限位置时，此转轴12上的圆盘60将与挡板54接触，因而挡板54将阻止转轴的进一步缩回，而工具支架由于上述阻挡而停止前进。同时，圆盘60触发挡板54上相应的接触传感器56。响应于任何一个传感器56被触发，与各转轴12连接的所有马达22将被切换到低速低扭矩操作模式并且该模式被持续预定的最小时间长度。随后，所有的转轴12都将转动，随即，任何与螺母的六角错位的套筒都将旋转到其内部六棱柱面与对应的的车轮螺母的外部六棱柱面对齐的位置，此时上述套筒对应的驱动链受到弹簧52的力量作用都将向螺母方向弹出一段距离从而使得对应的车轮螺母被套入对应的六角套筒。由于此时马达22通过套筒传递到螺母的低扭矩足够小，套筒对螺母的驱动扭矩不足以克服螺母自身受到的阻力矩，因而此时螺母和套筒都无法旋转，因此，当螺母滑入某个套筒时，从这个套筒到对应的马达输出轴这一传动链上的全部零件都将停止转动。此时，被阻挡的圆盘60也跟随对应的驱动链前移，挡板54对相应圆盘60的阻挡被解除，随后工具支架能够带动所有套筒再次向前移动，随即每个套筒被对应的车轮螺母底座或车轮上的车轮紧固件安装孔的表面所阻挡而停止，向前移动的支架使得所有驱动链都相对于支架回缩，直到所有圆盘60被挡板54再次阻拦从而所有传感器56都被触发。

如前所述，在触发任何传感器56之后的预定最小时间之后，一旦信号显示所有传感器56都被触发，则控制单元106将把工具切换到高扭矩模式，其动作包括，先输出信号去锁定工具的位置和姿态，随即将挡板54从阻挡状态转动到非阻挡状态，最后将马达22按照预定的顺序从低扭矩切换到高扭矩模式。

在将挡板54从阻挡状态转动到非阻挡状态之前，本发明的工具必须实现以下对齐和定位条件：

1：中心轴对齐：车轮轴线和中心轴38的轴线对齐从而同轴

2：方位角对齐：将本工具绕中心轴的轴线旋转适当角度，使得当中心轴对齐时，某个转轴的轴线，正好位于车轮轴线与某个对应螺母的轴线共同形成的平面上, 并且，转轴和上述对应螺母在车轮轴线的同一侧。

3：套筒轴线对齐：所有套筒的轴线与对应车轮螺母等车轮紧固件第一构件的轴线对齐从而同轴

4：六角对齐：所有套筒与对应车轮螺母六角对齐

5：套入：所有螺母都被完全地套进了对应套筒

6：锁定：工具支架的位置被固定以防止位置和姿态变化

其中，上述条件1，2，3，4满足的顺序可以按需要灵活调整。而上述条件中的5，必须在上述条件1,2,3,4 都满足之后，并且在条件6之前被满足。

基于上述条件和顺序要求，前文所述控制逻辑和过程也可被灵活调整。

挡板54的解锁是通过马达62驱动挡板54从图6所示位置旋转到图8和9A所示位置而实现的。如此，当从车轮安装构件上的螺杆拧下车轮螺母时，被旋出的螺母沿其轴向后退而驱动相应套筒、转轴12及其上圆盘60和相应马达22等同一个传动链上的零件一起向右后退，如图5和7所示，此时，被解锁的挡板将允许圆盘60穿过对应的开口64从而向右做更多的回缩运动。

如图1所示，本装置包含线激光器112。线激光器被用于为中心轴对齐和方位角对齐过程提供辅助。在上述对齐的操作过程中，位于挡板54中央最高的那一个线激光器投射的激光线用于显示本工具中心轴垂直平面的位置，挡板54上方两边的另外一对激光器投射的激光线用于显示两个最高的套筒的移动轨迹线，下方另外一对激光器投射的激光线用于显示前述两个最高的套筒的两个轴线形成的平面的位置，而挡板上上述那一对激光器的激光线与上述下方那一对线激光器的激光线形成的两个几何交叉点就是上述两个套筒的轴线的位置。操作者或控制单元106可以据此采用适当方法或控制逻辑，如前所述地对转轴进行对齐和定位操作。

在用于监视目标车轮上车轮紧固件的安装模式和方位并据此驱动转轴改变位置以匹配车轮紧固件的间距的一个替代实施例中，本紧固件安装/拆卸装置具有机器视觉功能。如图25所示，控制逻辑可以结合机器视觉，去驱动马达200改变本工具之上的后壳201的姿态，从而调节本工具的姿态。图像分析也可用于识别车轮螺母的尺寸和形状，以便为部署正确的套筒提供辅助。最后，图像分析可用于识别车轮螺母外表面形状，从而探测其所处的姿态比如六角棱柱的方位。图像分析结果和距离等数据被控制器用来控制工具的位置和姿态，并且，也可以控制电动机22将转轴精确地旋转某个角度，使得套筒六角孔的内表面的方位能直接与目标车轮相应六角螺母外棱柱面的方位预先匹配，而不需要经过先前描述的低扭矩阶段。

如果本发明的工具中具有机器视觉的功能，典型的机器视觉工作顺序可以是如下的描述，在适当计算机算法的控制下，工具首先朝向目标紧固件移动，其中图像采集系统、距离传感器和控制单元106连续监视图像以分析本工具与目标紧固件之间的相对距离和和相对姿态并进行相应控制调整直到各转轴与对应紧固件同轴。随后，当工具足够接近目标紧固件/螺柱时，机器视觉系统和控制电路可以分析每个六角螺母的六角凸缘（或其它紧固件头部形状）的方位，并驱动电动机以使转轴精确旋转相应角度，使得每个套筒的内六角棱柱面与对应的目标紧固件上的外六角棱柱面预先对齐。

如图14所示，其中展示了一个不同形式的转轴间距调节机构。跟图1所示的实施例一样，多个转轴12安装在两个间隔开的调节器单元26和28上，且各转轴可以绕自身轴线旋转，并且他们的轴线保持互相平行。各转轴的轴线按圆形阵列分布，即，各转轴的轴线等距地分布在一个圆柱面上。转轴前端被成形为方形的方头或其它形状以便连接套筒或直接被成形为套筒，并且转轴的后端也被成形为方形的方头或其它形状，用于与独立的马达连接比如马达22。与图1的实施例一样，可安装在转轴前端的套筒16被用于握持和旋转螺纹紧固件，例如车轮螺母。调节器单元26、28各自包含固定到工具支架的板114、115，两块板彼此平行。中心轴116垂直地穿过并固定在上述板114、115的中心。与图1所示实施例不一样的是，在图14中所示的实施例中，在中心轴116上安装有两个圆盘118和119，两个圆盘118和119通过连接杆122连接为一体。线性马达120能够驱动圆盘118、119沿着轴116同步地往复移动。在图14所示的实施例中，轴116在平板114、115之间的部分具有较小的直径，或者在一个替代的实施例中，轴116具有前后一致的直径并且板114焊接到轴116上。线性马达120和圆盘118在轴116的后半部分滑动，而圆盘119在轴116位于平板114和115之间的前半部分上滑动。每个圆盘118和119上都装有五个同样的用于推拉的连杆124，并且所有连杆绕中心轴116的轴线按圆形阵列分布。每个连杆的形状都类似于Y字形，其一端是头端128。每个头端128都位于从圆盘118或119突出来的多个凸缘134之中对应的的两个之间，并且头端128上的孔穿过并固定在上述两个凸缘134上的圆轴132上，以允许连杆124相对于圆盘118绕杆132的轴线摆动。Y字形连杆124的另一端是分叉端，分成了两个方杆126，其间放置着滑动构件140，一个圆轴136被固定在滑动构件140的凸缘138上，并且穿过两个方杆126上的对应的两个孔，从而连杆124也可以相对于滑动构件140绕杆136的轴线摆动。板114、115的每一个上面都有五个径向延伸的切槽142，切槽142围绕中心轴116的轴线按圆形阵列分布，并且板114中的切槽142与板115中对应的切槽142沿中心轴116轴线的方向对齐，如图14所示。在图14的实施例中，虽然每个切槽142的两个边缘144都是直的并且互相平行，但是这两个边缘144也可以是其他形式或形状。上述滑动构件140通过其两边适当的凹槽卡在切槽142的两个边缘144上，使得滑动构件140可以沿着切槽142内外滑动，且此滑动具有径向位移分量。转轴12被容纳在位于对应滑动构件140上的孔145里面的轴承中（未显示）。

当在车轮安装构件上安装或拆卸车轮时，首先按照图1所示实施例中描述的方法之一来识别车轮螺母等车轮紧固件构件的尺寸、形状和紧固件安装模式PCD。随后，为了调节转轴轴线所在圆柱面的尺寸，即调节转轴间距，控制单元驱动线性马达120，使圆盘118、119沿中心轴116一起向左移动，以增加转轴12的展开度从而增加转轴间距，或向右移动以降低展开度从而减少转轴间距。当圆盘118、119向左移动时，固定板114、115与连杆124对滑动构件140形成的合力以及几何约束使得滑动构件140只能沿着切槽142的边缘部分144向外滑动。两侧的各连杆124的协调运动使得每个转轴在两个支撑点被同步驱动而远离中心轴116，从而转轴的间距被增加，同时它们的轴线也保持平行并且使转轴的轴线仍然等距分布于一个圆柱面上。当圆盘118、119向右移动时，会出现相反方向的运动。从而，转轴间距再一次被调节，直到转轴间距符合要求，或直到机器视觉系统监视到各相关零部件的位置关系符合要求为止。

如图15至18所示，其中展示了另一种形式的调节机构。跟图1所示的实施例一样，多个转轴12安装在两个间隔开的调节器单元26和28上，且各转轴可以绕自身轴线旋转，并且他们的轴线被保持互相平行。各转轴的轴线按照圆形阵列分布，即，各转轴的轴线等距地分布在一个圆柱面上。转轴前端被成形为正方形的方头或其它形状以便连接套筒或直接被成形为套筒，并且转轴的后端27也被成形为正方形的方头或其它形状，用于连接独立的马达比如马达22。与图1的实施例一样，可安装在转轴前端的套筒16被用于握持和旋转螺纹紧固件，例如车轮螺母。调节器单元26、28各自包含固定到工具支架的板146、147，这两块板彼此平行。中心轴148垂直地穿过上述两块板的中心并与上述两块板固定在一起。位于上述板146、147之间的两个圆盘150被安装在中心轴148上并且垂直于中心轴148，这两个圆盘150被连接杆154连接而成为一体并且能够绕中心轴148旋转。每个圆盘150都跟一组围绕圆盘150按圆形阵列分布的连杆构件156的一端相铰接，每个连杆构件都能够绕铰接处的转轴在平行于板146或147的平面上摆动。每个连杆构件156的另一端都安装在轴套158上，而转轴则被安装在轴套158内的轴承中（图中未显示）， 并且转轴与轴套158一侧的外表面上的环形凹槽同轴。每个板146、147上面都有五个径向延伸的切槽160，切槽160围绕中心轴148的轴线按圆形阵列分布，且板146中的切槽160与板147中对应的切槽160沿中心轴148轴线的方向对齐。每个切槽160的两个边缘都是直的，并且互相平行。每个轴套158的环形凹槽都插入对应的切槽160，使得轴套158可沿切槽160向内和向外滑动，且此滑动具有径向的位移分量。作动器152的一端连接到与板146、147连接的固定连接杆153上，其另一端连接到与圆盘150连接的连接杆154中的一个，使得作动器152能够驱动两个圆盘150同步地旋转而带动所有连杆构件的一端沿圆周方向移动，从而所有连杆构件156的位置能够在图16和图17所示位置之间改变。

当从车轮安装构件拆卸车轮时，首先按照图1所示实施例中描述的方法之一来识别车轮螺母的尺寸、形状和安装模式PCD并执行中心轴对齐和方位角对齐。随后，为了执行套筒轴向对齐，控制单元控制作动器152使连为一体的两个圆盘150绕轴148按某个方向同步地旋转使转轴展开相邻转轴间距增加，或者按相反方向同步地旋转使转轴收缩相邻转轴间距减小。如图16和17所示，当圆盘150沿顺时针方向旋转时，连杆构件156的外端也有顺时针旋转的趋势，由于连杆构件156的外端、轴套158与板146、147上对应的孔160的各边缘之间的受力关系、相对运动关系以及几何约束，各轴套158只能沿切槽160的边缘向远离中心轴148的方向同步移动，从而使转轴12展开而增加了彼此的间距，并且各转轴12的轴线仍然等距地分布在一个圆柱面上，同时各转轴的轴线仍然保持互相平行。当圆盘150逆时针转动时，会出现相反方向的运动。从而，转轴间距再一次被调节，直到转轴间距符合要求，或直到机器视觉系统监视到各相关零部件的位置关系符合要求为止。

如图19至24所示，在本发明的另一个实施例中，转轴162直接就是驱动单元166的动力输出轴。与前面的实施例一样，调节器单元26、28形成调节机构的一部分，用于调节转轴的间距，并且保持转轴的轴线平行地等距分布在圆柱面上，并且转轴可围绕自身轴线旋转。转轴162的外端被成形为适当的用于安装和驱动套筒的形状，套筒16被安装在转轴外端；或者，转轴外端被直接成形为套筒。套筒16被用于握持和驱动螺纹紧固件，例如车轮螺母。驱动单元166可以不具有扭矩控制能力，或者可选地具有扭矩控制能力。如图24所示，每个驱动单元166具有中央的筒状部分168，以及位于筒状部分168的两端并与筒状部分168固定在一起的两个空心轴170。

在调节器单元26、28中，如图21所示，凸轮单元174具有两个平行并且间隔开的板176，它们通过连接杆178或其它类型的连接方式固定在一起，并且这两块板上具有绕中心轴180的轴线按圆形阵列分布的弧形孔186，且两块板176上对应的弧形孔186沿中心轴180的轴线方向对齐。凸轮单元174能够围绕中心轴180旋转。如图22所示，导向单元182具有两个固定在工具支架上的平行并且间隔开的板172、173，这两块板上具有大致沿着径向延伸的相应的孔188， 孔188绕轴180的轴线按圆形阵列分布，且两块板172、173上对应的弧形孔188沿中心轴180的轴线方向对齐。凸轮单元174安装在导向单元的板172、173之间，其中凸轮单元的连接杆178在径向上位于驱动单元166靠近中心轴的那一侧。后端的空心轴170安装在轴承189中，前端的空心轴170安装在滑块单元191中。凸轮单元两个平板176中的一个具有一部分齿形边缘187，其与安装在相应的固定平板172或173上的小齿轮190的齿配合。作动器192能够使小齿轮190围绕其自身轴线旋转，从而驱动凸轮单元174绕轴180的轴线旋转。按照与图1所示实施例同样的原理，当凸轮单元174沿顺时针方向旋转时，如图19所示，每个驱动单元166连同其自身的转轴162及前后空心轴170，在受到弧形孔186和径向延伸孔188相对运动而产生的合力以及几何约束的共同作用下，都同步向外侧移动而互相远离，同时各转轴轴线保持互相平行并且等距分布于一个圆柱面上。同样地，当凸轮单元174沿逆时针方向旋转时，驱动单元和安装在其中的转轴162被驱动着互相靠近，同时各转轴的轴线仍然保持互相平行且等距分布于一个圆柱面上。

每个驱动单元166受到弹簧52向前的拉力（如图19和20所示向左），并且前后两个空心轴170能够分别在滑块单元191和轴承189中轴向滑动，使得驱动单元166能够相对于支架向后缩回，以便必要时为套筒提供回缩空间。在每个驱动单元166的筒状部分168内包含一个马达单元，马达单元可以适当地包含一个马达比如电动机，以及适当的减速器，从而能够输出被放大的扭矩。此外，可选地，每个驱动单元166的上述马达可以具有扭矩控制功能，或者，每个驱动单元166的内部可以配备用于控制转轴162输出扭矩的控制机构。驱动单元166还可以包含冲击机构，并且在需要控制转轴162的输出扭矩的情况下能够禁用所述冲击机构。转轴162被安装在前空心轴170的内部。前后空心轴170都被固定在筒状部分168的两端，包括马达、减速器、扭矩控制机构、冲击机构及转轴162的一部分等相关部件都被容纳在筒状部分168内。作为驱动单元166随着转轴162的缩回而同步缩回的替代方案，驱动单元166和转轴162也可以是在轴向上互相分离的结构，使得转轴162沿轴向方向缩回时，驱动单元166在轴向方向上相对于导向单元182既可以滑动或者也可以不能滑动。

反力杆193（图24）的一端被固定在相应筒状部分168的前端，用于防止驱动单元166围绕其纵向轴线旋转，并且在车轮紧固件安装/拆卸期间当有必要时可以提供反作用力矩。如图19、20、24所示，反力杆193具有弯折形状的另一端的短杆194具有沿中心轴180轴线向套筒方向延伸的适当的长度，上述短杆194被放置在孔188中并且可以在孔188中滑动。反力杆193与筒状部分168一起同步运动，因此反力杆193的折弯一端的短杆194也将随着筒状部分168的运动，相对于孔188的边缘进行相应的运动，这个运动或者是沿中心轴轴线的轴向前后移动，或者是径向内外移动，或者是上述两个方向运动的任意合成。当转轴162输出扭矩时，驱动单元166受到的反向扭矩会旋转反力杆193，使反力杆193上的短杆194被推向并接触孔188的相应边缘，由此产生的反作用力通过反力杆193作用于驱动单元而产生一个扭矩，此扭矩与上述反向扭矩大小相等并且方向相反，从而使驱动单元166受到的总扭矩为零，使得驱动单元166受力平衡。为了适应转轴162的缩回，空心轴170也可以被构造成可以沿中心轴180轴线方向在限定距离内移动。位于筒状部分168后端的空心轴170也可以被构造为其他不同的形状，比如但不限于实心圆柱体或实心长方体。位于筒状部分168前端的空心轴170的外表面，也可以被构造成其他不同的形状，比如但不限于椭圆面或与长方体形状相似的表面，等等

在前述的每一个实施例中，转轴通常具有圆形横截面，其外端通常各自被造型为具有适当大小和形状的标准或非标准接头用来直接或间接地握持和驱动某一种紧固件套筒。上述这种套筒，是多种形状和尺寸的紧固件套筒中，能够匹配目标紧固件构件的一种，并且上述套筒能被用来握持和驱动目标紧固件构件比如车轮螺母。在使用本发明的工具执行任务前，如果需要根据目标紧固件或对工作任务的其他要求，选择一种匹配的套筒，那么上述套筒的选择和随后往本工具上的安装，可以在一个相应的运营操作现场进行，例如一个车辆维修车间。用于将车轮安装到车辆上的紧固件构件，其外形等特性符合相应标准，其类型包括但不限定于：M12的19 mm六角螺母或螺栓、M14的21 mm六角螺母或螺栓、M12或M14的内六角螺栓，和M12或M14的多点梅花形螺母或内梅花头螺栓或外梅花头螺栓。此外，转轴的外端也可以被直接成形为适用于某种紧固件构件的套筒。

在以上所示的若干实施例中，每个目标车轮上的圆形阵列紧固件含有五个紧固件，但这个配置仅仅是示例。实际应用中，在比如在公路车辆和越野车辆上，车轮紧固件的常见数量可以包括但不限于3、4、5、6或8等数值。对于大型车辆，例如卡车或工程车辆，其每个车轮上的紧固件可以达到10个或更多。

在以上所示的若干实施例中，凸轮单元两端的板和导向单元两端的板被显示为通过例如30、32、34和36等连接杆彼此连接。上述板也可以通过其他方式互相连接，例如但不限于焊接到连接杆，或上述板与两头有螺纹和台阶的连接杆通过螺母固定在一起，等等。

在以上所示的若干实施例中，转轴的轴线位于圆柱面上，并围绕中心轴均匀分布。应当理解，在本发明的另一个实施例中，如果相邻转轴的间距具有足够大的调节范围，所述工具中转轴的数量有可能可以少于或多于用于将单个目标车轮固定到相应的车轮安装构件上所需的所有车轮紧固件的数量。例如，对于一个具有六个紧固件的圆形紧固件阵列，所述工具可以具有三个转轴，其转轴的轴线等距分布在圆柱面上。在使用中，先用所述工具安装或拆卸三个等距的紧固件，然后所述工具绕中心轴旋转60度，使得转轴随之一起旋转到与剩余的三个紧固件对齐的位置，随即，安装或拆卸剩下的三个紧固件。类似地，一个通常用于汽车的具有5个转轴的所述工具，可以用于具有十个紧固件的圆形紧固件阵列，上述十个紧固件的模式通常属于卡车的特征。反过来也是可能的：例如，通过从工具转轴上拆下五个均匀间隔的套筒，就有可能可以将具有十个转轴的所述工具应用在具有五个紧固件的车轮上；或者，在另外一个实施例中，某一个或几个转轴没有被安装，这些转轴对应的其他零部件或其他零部件上的特征也可以没有被制造或安装，而在使用的时候，先使用存在的转轴去操作对应的紧固件，随后旋转本工具某个角度，再使用存在的转轴去操作剩下的紧固件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，对所述工具的其它变动和修改，对于本领域的熟练技术人员来说是显而易见的。并且，针对本发明的前述实施例所进行的描述和图示，并非限制性的。按照本发明的原理，本发明可以有多种可选的实施方案，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种螺纹紧固件安装拆卸装置，其特征在于：所述装置具有安装多个螺纹紧固件第一构件和拆卸多个螺纹紧固件第一构件这两种功能中的至少一种功能，所述多个螺纹紧固件第一构件被构造成能够与多个螺纹紧固件第二构件一一对应地进行螺纹啮合，上述螺纹紧固件第二构件与第二基座构件连成一体；该装置包括支架和安装于支架上的多个互相平行的转轴，上述各转轴能够围绕其各自的中心轴线旋转，上述各转轴的中心轴线等距地分布于一个圆柱面上；所述装置还具有一个驱动机构，所述驱动机构能够驱动各转轴沿平行于所述转轴的中心轴线的第一方向相对于支架移动，所述转轴在支架上的安装方式，使每个转轴都能够相对于支架沿着与所述第一方向相反的第二方向各自独立地回缩，所述装置还包含了至少一个能在位置一与位置二之间旋转的挡板、以及驱动所述挡板旋转的马达，所述挡板垂直于各转轴的中心轴线，且各转轴穿过所述挡板上的开口，处于位置一的所述挡板能够在各转轴的回缩达到最大行程之前阻止其继续回缩，而处于位置二的所述挡板能够取消所述阻止；上述转轴的一端被用于间接或直接地握持和转动相应螺纹紧固件第一构件；据此，能够将第一基座构件安装固定到上述第二基座构件与上述紧固件第一构件之间，或将第一基座构件从上述第二基座构件拆卸；该装置还具有调节机构，此调节机构能够同步地调节所有转轴的位置，使所有上述转轴的中心轴线所在圆柱面的直径，在第一直径和第二直径之间变化，上述第一直径不同于上述第二直径。

2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括多个马达，上述转轴中的每一个都各自一一对应地连接到上述马达中的一个，上述每个马达都能够独立驱动对应的一个上述转轴从而使其独立于其他转轴旋转。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节机构具有包含第一构件和第二构件的调节器单元，上述第一构件能够相对于上述第二构件旋转，上述第一构件上具有多个按圆形阵列分布的第一孔，且上述第二构件上具有多个按圆形阵列分布的第二孔，上述每个第一孔至少部分地与对应的上述第二孔交叉重叠，并且上述转轴中的每一个都被容纳于上述相应的第一孔和第二孔的交叉重叠区域中，上述第一孔和第二孔被构造成使得上述第一和第二构件的相对旋转能够引起上述所有转轴的同步移动，上述每个转轴的移动，都具有相对于前述圆柱面的径向分量。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其具有多个上述调节器单元，上述调节器单元彼此间隔开，并且上述转轴延伸穿过上述间隔开的调节器单元。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，上述转轴安装在轴承上，上述轴承与前述孔的交叉重叠区域的边界接触。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：一个卡钳测量单元，其被用来与某两个相邻紧固件构件的位置匹配，从而测量紧固件构件的间距；以及控制电路，其接收来自上述卡钳单元的输入，并操作前述调节机构从而设定转轴的间距，使得上述转轴的间距等于上述紧固件构件的间距。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括多个微型激光器，上述微型激光器投射出的激光光束或线条能够实时标示本装置上的上述转轴所处的位置以及方位角。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：图像采集与机器视觉子系统，其用于测量紧固件第二构件的间距；以及控制系统，其能够根据来自上述图像采集与机器视觉子系统以及通信系统的输入，操作前述调节机构对转轴间距进行设定，使得上述转轴间距等于上述紧固件第二构件的间距。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转轴通过相应的柔性连接机构连接到相应马达上，以适应因所述圆柱面直径变化而引起所述转轴相对于圆柱面中心轴线的移动。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述柔性连接机构包含至少一个万向节，所述万向节将相应的马达连接到相应的转轴，所述马达被安装成可以摆动，从而所述马达的摆动以及连接其上的万向节能够容纳相应转轴的上述移动。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述马达具有低扭矩和高扭矩操作模式。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包含传感器子系统，所述传感器子系统用于检测所述转轴在所述第二驱动方向上的轴向移动距离。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，进一步包括控制器，当目标紧固件第一构件不能安全可靠的被转轴驱动旋转时，所述控制器便以所述低扭矩模式操作所述马达或关闭所述马达。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当各第一紧固件都已经与其对应的第二紧固件发生螺纹啮合，且所述第一紧固件能够安全可靠的被其对应的转轴驱动旋转时，所述控制器可以将与所述第一紧固件对应的所述马达按预定的顺序切换到高扭矩模式。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一基座构件是车轮，所述第二基座构件是车轮安装构件比如轮毂轴承单元的外法兰。

16.基于权利要求1所述原理而构建的另一个装置，其特征在于，其中所述调节机构包含多个调节器单元，每个调节器单元都具有第一和第二构件，以及连接上述第一和第二构件的按圆形阵列分布的多个连杆构件；第一和第二构件能够沿第一轴线进行相对移动；每个连杆构件的一端都安装在上述第一构件上并且连杆构件能相对于第一构件摆动，每个连杆构件的另一端都安装在上述第二构件上并能相对于第二构件滑动且此滑动的位移具有径向分量，并且每个连杆构件都能相对第二构件摆动；前述转轴中的每一个都安装在上述连杆构件中相应一个的上述另一端，由此，所述第一和第二构件沿所述第一轴线的上述相对移动引起上述连杆机构的上述另一端和上述所有转轴作相对于上述第二构件的同步的运动，并且每个转轴的上述运动具有相对于前述圆柱面的径向分量。

17.基于权利要求1所述原理而构建的另一个装置，其特征在于，其中所述调节机构包含多个调节器单元，每个调节器单元都具有第一和第二构件，以及连接上述第一和第二构件的按圆形阵列分布的多个连杆构件；所述第一构件能够相对于所述第二构件旋转；每个连杆构件的一端都安装到所述第一构件上并且连杆构件能够相对于所述第一构件摆动；所述每个连杆构件的另一端都安装在上述第二构件上并能相对于上述第二构件滑动且此滑动的位移具有径向分量，并且连杆构件能相对第二构件摆动；每一个前述转轴都安装在一个上述连杆构件中相应一个的上述另一端的孔中，并且上述每一个连杆构件都能绕相应转轴的轴线相对于第二构件摆动；由此，所述第一和第二构件之间的相对旋转引起所述连杆的另一端和上述所有转轴作相对于上述第二构件的同步的运动，并且每个连杆的这种运动具有相对于前述圆柱面的径向分量。

18.基于权利要求3所述原理而构建的装置，其特征在于，前述转轴中的每一个都是其对应的那一个驱动单元的输出轴，并且上述每一个转轴都被安装于其对应的驱动单元的壳体中，其中前述调节机构安装在上述壳体外部，并且通过前述调节机构改变上述壳体的位置从而改变上述转轴的轴线位置。

19.基于权利要求17所述原理而构建的装置，其特征在于，进一步包括反力杆，此反力杆的一端与上述壳体连成一体，并且其另一端保持在前述第二孔中,并能够随着上述壳体相对于上述第二孔的移动而沿所述第二孔的边缘滑动，从而使所述反力杆和所述壳体的旋转受到前述第二孔的边缘的限制。

20.基于权利要求17所述原理而构建的装置，其特征在于，进一步地，其每一个驱动单元之上都不具备或连接供人类手掌握持的手柄或类似手柄的形状，并且每个驱动单元的外表面都不具备可以被人类手指扣动的用于控制上述驱动单元输出轴的输出转速和输出扭矩的扳机开关。

21.基于权利要求1所述原理而构建的另一个装置，其特征在于，上述转轴中的至少一个转轴没有被安装。

22.一种将多个螺纹紧固件第一构件安装到相应多个螺纹紧固件第二构件，或从相应多个螺纹紧固件第二构件上拆卸多个螺纹紧固件第一构件的方法，其特征在于，所述多个螺纹紧固件第一构件被握持在安装在支架上的多个平行转轴的相应一端上，所述相应多个螺纹紧固件第二构件固定在第二基座构件上，第一基座构件位于所述紧固件第一构件与所述第二基座构件之间，由此将第一基座构件固定到所述第二基座构件，所述转轴能够围绕其自身轴线旋转，所述转轴的轴线等距分布于一个圆柱面上，所述方法包括同步地调节所述转轴的位置使各转轴的轴线所处的圆柱面的直径在第一直径和第二直径之间转换，所述第一直径不同于所述第二直径。

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