CN110142718A - 螺栓拆装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺栓拆装装置，其包括：机壳；扭矩控制设备，所述扭矩控制设备装设于所述机壳内；扭矩输出设备，所述扭矩输出设备与所述扭矩控制设备电连接并装设于所述机壳内；及拆装工具头，所述拆装工具头与所述扭矩输出设备旋转驱动连接。根据当前待紧固螺母的特定规格，在扭矩控制设备中输入对应的扭矩标准值；紧接着，扭矩输出设备驱动拆装工具头旋转，拆装工具头带动螺母同步旋转并最终实现紧固安装。相较于传统的人工手动操作方式，本方案的螺栓拆装装置能够自动实现螺母紧固可靠，无需使用扭矩扳手进行二次校准，操作便捷，装拆效率高，同时整个作业过程无需人力参与，利于减轻工人劳动强度，改善了作业环境。

Description

螺栓拆装装置

技术领域

本发明涉及铁路检修工具技术领域，特别是涉及一种螺栓拆装装置。

背景技术

车钩缓冲装置是铁路货车的重要部件之一，用于传递、缓和列车运行中产生的牵引力和冲击力，由于其受力大、工作条件恶劣，因而需要进行定期检修。在检修过程中，需拆卸或组装钩尾框托板螺栓，这些螺栓均属于高强度变牙BY型防松螺母，对于不同车型，装配的钩尾框托板螺栓的规格不同，对紧固力矩也有各自的要求。例如，M20规格的螺母，其紧固力矩要求达到547N.m～608N.m；而M22规格的螺母，其紧固力矩要求达到747N.m～830N.m。

目前，铁路行业中对于钩尾框托板螺栓的拆装作业，主要采用人工手持风动冲击扳手进行操作。由于风动冲击扳手的扭矩输出粗糙，无法精确控制，因此当风动冲击扳手拧紧螺母后，还需要使用扭矩扳手进行人工力矩校核，才能达到螺母规定的紧固力矩要求，操作繁琐不便，装拆效率低，工人劳动强度大。

发明内容

基于此，有必要提供一种螺栓拆装装置，能够根据特定规格的螺栓精准输出所需大小的扭矩值，自动实现螺母紧固可靠，操作便捷，装拆效率高，利于减轻工人劳动强度。

其技术方案如下：

一种螺栓拆装装置，其包括：

机壳；

扭矩控制设备，所述扭矩控制设备装设于所述机壳内；

扭矩输出设备，所述扭矩输出设备与所述扭矩控制设备电连接并装设于所述机壳内；及

拆装工具头，所述拆装工具头与所述扭矩输出设备旋转驱动连接。

上述的螺栓拆装装置使用时，通过移动机壳能够将装置整体置放到需要拆卸或组装的螺母，方便对螺母进行紧固作业。具体地，先将拆装工具头套装到螺母上，之后根据当前待紧固螺母的特定规格，在扭矩控制设备中输入对应的扭矩标准值；紧接着，扭矩输出设备便能够将该设定的扭矩标准值以指令方式驱动扭矩输出设备动作，扭矩输出设备驱动拆装工具头旋转，拆装工具头带动螺母同步旋转并最终实现紧固安装。相较于传统的人工手动操作方式，本方案的螺栓拆装装置能够根据特定规格的螺栓精准输出所需大小的扭矩值，自动实现螺母紧固可靠，无需使用扭矩扳手进行二次校准，操作便捷，装拆效率高，同时整个作业过程无需人力参与，利于减轻工人劳动强度，改善了作业环境。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述扭矩输出设备包括与所述扭矩控制设备电连接的旋转驱动件、与所述旋转驱动件的动力轴驱动连接的减速增距机构、及与所述减速增距机构旋转驱动连接的输出轴，所述拆装工具头为内六角套筒，所述内六角套筒与所述输出轴同步转动连接。

在其中一个实施例中，所述扭矩输出设备还包括旋转机构，所述旋转机构与所述旋转驱动件的动力轴旋转驱动连接，所述旋转机构还与所述减速增距机构固定连接。

在其中一个实施例中，所述扭矩输出设备还包括装设在所述减速增距机构上的反力臂，所述反力臂与所述机壳的内侧壁抵接。

在其中一个实施例中，所述螺栓拆装装置还包括支撑座、及装设在所述支撑座上并与所述扭矩控制设备电连接的升降驱动件，所述支撑座的底部装设有滚轮，所述升降驱动件包括驱动主体、及与所述驱动主体驱动连接的第一伸缩臂，所述第一伸缩臂与所述机壳升降驱动连接。

在其中一个实施例中，所述螺栓拆装装置还包括浮动支承机构，所述浮动支承机构包括与所述第一伸缩臂连接的托板、设置于所述托板上的导杆、设置于所述支撑座上并与所述导杆滑动套接的导套、及套设在所述导杆上并抵设于所述托板与所述机壳之间的弹性件。

在其中一个实施例中，所述螺栓拆装装置还包括设置于所述第一伸缩臂上的行程开关，所述行程开关能够与所述机壳触发配合。

在其中一个实施例中，所述螺栓拆装装置还包括电源和电磁吸盘，所述电源装设在所述支撑座上并与所述电磁吸盘电连接，所述升降驱动件还包括与所述驱动主体驱动连接的第二伸缩臂，所述电磁吸盘与所述第二伸缩臂连接。

在其中一个实施例中，所述螺栓拆装装置还包括移动且贯穿装设在所述支撑座上的安装杆、及约束在所述安装杆上并可伸缩移动的复位弹簧，所述电磁吸盘与所述安装杆连接。

在其中一个实施例中，所述螺栓拆装装置还包括手把，所述手把装设在所述支撑座上。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的螺栓拆装装置的结构示意图；

图2为图1所示螺栓拆装装置中旋转机构的结构示意图。

附图标记说明：

10、机壳，20、扭矩控制设备，30、扭矩输出设备，31、旋转驱动件，32、减速增距机构，33、输出轴，34、旋转机构，341、第一轴承，342、第二轴承，343、挡圈，344、压板，345、轴承座，346、连接座，35、反力臂，40、拆装工具头，50、支撑座、60、升降驱动件，70、滚轮，80、浮动支承机构，81、托板，82、导杆，83、导套，84、弹性件，90、行程开关，100、电源，110、电磁吸盘，120、安装杆，130、复位弹簧，140、手把，150、螺母。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1所示，为本申请一实施例展示的螺栓拆装装置，用于对钩尾框托板上的螺栓组件进行拆装检修作业，具体用于对构成螺栓组件的螺母150进行拆装，其主要包括：支撑座50、手把140、机壳10、扭矩控制设备20、扭矩输出设备30及拆装工具头40。所述扭矩控制设备20装设于所述机壳10内，所述扭矩输出设备30与所述扭矩控制设备20电连接并装设于所述机壳10内，所述拆装工具头40与所述扭矩输出设备30旋转驱动连接，具体地，为了适应钩尾框托板81螺栓的安装位置(通常高于螺栓拆装装置的整体高度)，扭矩输出设备30位于扭矩控制设备20的上方，拆装工具头40位于扭矩输出设备30的上方，并伸出机壳10外部一定距离，以避免拆卸或组装螺母150时与周边部件发生干涉碰撞。

此外，所述支撑座50的底部装设有滚轮70，所述手把140安装在支撑座50上，具体位于支撑座50的侧面。因而工作人员方便推拉手把140使支撑座50灵活移动，带动拆装工具头40快速准确移动到所需操作的螺母150下方，利于提升装置的使用体验与便捷性。手把上还分别安装有档速切换开关、工作状态选择开关以及升降开关，分别能够控制拆装装置进行旋转速度切换、工作状态切换以及进行拆装工具头的升降操作。

可选地，滚轮70可以是万向轮，以进一步保证装置的移动能力。

在本实施例中，扭矩控制设备20包括壳座、及分别安装在壳座上的中控单元、输入面板以及显示屏。根据不同螺母150的规格，通过输入面板可输入要求的扭矩标准值。例如，当螺母150为M20时，则应当输入的紧固力矩为547N·m～608N·m。显示屏则能够实时显示输入的数据以及施加在螺母150上的最终力矩值，数据一目了然，方便工作人员进行调整和纠错。中控单元可以是PLC、微控计算机、控制芯片等，能够对输入信息处理并转化为工作指令输出，提升拆装装置的智能化及自动化水平。

为了能够对输出的扭矩大小进行控制，使扭矩值达到相应精度要求，并且使扭矩值可以在一定范围内进行调整并同步显示扭矩大小，需对设备的扭矩控制设备20的硬件进行设计。由电机的相关理论可知：扭矩M＝9550P/n，P＝U×I×cosθ，P代表电动扳手的有功功率，n代表电动扳手正常工作时的转速，U代表电动扳手的工作电压，I代表电动扳手的工作电流。故可通过测量电动扳手在工作状态下的电压、电流和转速，即可计算出扳手输出转矩的大小。

扭矩控制设备20的电压信号、电流信号和转速信号分别由有效值转换芯片、电流传感器和霍尔传感器测得。初步得到的信号需要经过滤波电路处理，再进行数模转换，最终集中在主控芯片内进行控制计算，同时外部可以通过输入面板设置相关参数，运算得到的数据结果可以通过显示屏(或数码管)进行显示。

扭矩控制设备20通过显示屏(或数码管)将最终测得的扭矩大小显示出来，直观地反映实时的工作参数，数据一目了然，方便进行调整。由于不同规格的螺栓需要施加不一样的拧紧力，这就要求扭矩输出设备30能在不同条件下输出不同大小的扭矩，所以扭矩控制设备20还设计了扭矩设定功能来实现这个要求。本扭矩控制设备20采用功率元件可控硅来控制启停，以便防止可控硅被击穿而影响正常工作。另外，还增设了继电器进行保护，当可控硅失去控制时，保证装置仍能够继续正常工作。

此外，在扭矩控制设备20刚开始启动的一段时间内，瞬时电流较大，通常是相当于额定电流的3-5倍，对扭矩输出设备30有很大的损害。为了避免这种损害，延长扭矩输出设备30的使用寿命，本扭矩控制设备20还设计了软启动功能，使启动过程电流大小从零平滑增加到预设工作电流，消除启动时大电流的冲击影响。

进一步地，一实施例中，所述支撑座50内安装有与所述扭矩控制设备20电连接的升降驱动件60，所述升降驱动件60包括驱动主体、及与所述驱动主体驱动连接的第一伸缩臂，所述第一伸缩臂与所述机壳10升降驱动连接。所述螺栓拆装装置还包括电源100和电磁吸盘110，所述电源100装设在所述支撑座50上并与所述电磁吸盘110电连接，所述升降驱动件60还包括与所述驱动主体驱动连接的第二伸缩臂，所述电磁吸盘110与所述第二伸缩臂连接。所述螺栓拆装装置还包括移动且贯穿装设在所述支撑座50上的安装杆120、及约束在所述安装杆120上并可伸缩移动的复位弹簧130，所述电磁吸盘110与所述安装杆120连接。

因而，当装置移动到螺母150下方后，首先，驱动主体驱动第二伸缩臂下降使电磁吸盘110贴近装置下方的铁轨或钢板；紧接着，开启电源100向电磁吸盘110通电，电磁吸盘110便能够吸附固定在铁轨或钢板上，实现拆装装置移动到位后的固定，为拧紧螺母150提供了可靠保证。紧接着，扭矩控制设备20输出指令使驱动主体工作，进而能够推动第一伸缩臂伸出，第一伸缩臂便可推动机壳10带动拆装工具头40移动靠近螺母150，并最终套装在螺母150上，从而能够传递旋转动力，使螺母150以设定的紧固力矩拧紧。但拧紧作业完成后，需要移开拆装装置时，仅需降下第一伸缩臂，使拆装工具头40脱离螺母150，之后关停电源100，在失电条件下，通过复位弹簧130的回弹力，能够自动拉回电磁吸盘110复位，以便于拆装装置移走。整个作业过程高效、便捷，可靠性高。

可选地，上述的升降驱动件60可以是双向气缸，即包括一个气缸座及两个活塞杆。气缸座即为驱动主体，两个活塞缸分别为第一伸缩臂和第二伸缩臂。或者，升降驱动件60为双向电机，即包括一个电机主体和相对设置的两个电机轴，两个电机轴分别连接一个换向机构(用于将旋转动力转换为直线往复动力)，同样能够实现对拆装工具头40和电磁吸盘110的升降驱动。

一实施例中，所述拆装工具头40为内六角套筒，因而能够与外六角螺母150配合，保证可靠拧紧。可以理解的，对于不同外形和规格的螺母150，工作时可相应更换不同的套筒。

然后，出于安全考虑，在一可选实施例中，所述螺栓拆装装置还包括浮动支承机构80，所述浮动支承机构80包括与所述第一伸缩臂连接的托板81、设置于所述托板81上的导杆82、设置于所述支撑座50上并与所述导杆82滑动套接的导套83、及套设在所述导杆82上并抵设于所述托板81与所述机壳10之间的弹性件84。因而第一伸缩臂向上推出后，可带动托板81同步向上移动，此时弹性件84被逐步压缩；由于弹性件84被压缩而产生的弹性复位力，则能够推动机壳10及其内部的各功能部件整体向上移动，从而使内六角套筒在与外六角螺母150接触的一瞬间具有回退避让机制，该柔性接触的方式能够避免内六角套筒与外六角螺母150发生刚性碰撞而导致形变甚至损坏。

可选地，弹性件84为弹簧，橡胶柱或现有技术中其它具有优良弹性性能的部件或装置。

较优选地，本实施例中，浮动支承机构80为两个，且以对称方式布置在第一伸缩臂的两侧，从而能够更加平稳的支撑机壳10、扭矩控制设备20等。

此外，所述螺栓拆装装置还包括设置于所述第一伸缩臂上的行程开关90，所述行程开关90能够与所述机壳10触发配合。在某些特殊情况下，例如卡涩、外物阻挡等原因造成弹簧的弹力不足以支撑内六角套筒上移，此时第一伸缩臂会继续向上推出而与机壳10的底壁发生撞击，但由于设置了行程开关90的原因，则能够在与机壳10接触的时候产生触发信号给扭矩控制设备20，从而及时关停升降驱动件60工作，避免第一伸缩臂与机壳10发生碰撞损坏，由此进一步提升了拆装装置的使用安全性与可靠性。

在上述任一实施例的基础上，所述扭矩输出设备30包括与所述扭矩控制设备20电连接的旋转驱动件31、与所述旋转驱动件31的动力轴驱动连接的减速增距机构32、及与所述减速增距机构32旋转驱动连接的输出轴33，所述内六角套筒与所述输出轴33同步转动连接。根据能量守恒原理，为达到省力不省功的效果，旋转驱动件31输出的额定扭力能够通过减速增距机构32实现放大，使放大后的力矩由输出轴33传递内六角套筒，从而在节省能耗的前提下实现对螺母150的精准拧紧。

可选地，旋转驱动件31为电机。减速增距机构32采用两级2K-H行星轮机构串联构成。因为该行星轮机构采用齿轮内啮合，因而能够提高空间利用率，可在较小的空间里实现较大的传动比，具有体积小、单位功率高、传动比广泛(i＝2.8～13)且传动效率高(可达η＝0.97～0.99)的优点。当然了，在其它实施例中，减速增距机构32也可以是现有技术中的其它类型传动机构。

实际工作时，由于内六角套筒与外六角螺母150的结构特点，只有当内六角套筒的六个内侧面与外六角螺母150的六个外侧面对齐时，才能使内六角套筒顺利套在外六角螺母150上；否则，拆装装置将需要人工手动进行对中操作，存在操作繁琐、使用不便、智能化水平低的缺点。

基于此，在一可选实施例中，所述扭矩输出设备30还包括旋转机构34，所述旋转机构34与所述旋转驱动件31的动力轴旋转驱动连接，所述旋转机构34还与所述减速增距机构32固定连接。通过旋转机构34的设置，使得减速增加机构能够相对旋转驱动件31旋转，进而带动内六角套筒相对外六角螺母150旋转，以自动调整空间位置实现自动对准，保证内六角套筒能够顺利套装到外六角螺母150上，使拆装装置具备二次对位能力，使用性能优良。

需要说明的是，旋转机构34能够在周向360度范围内以顺时针或逆时针方向自由旋转。一实施例中，旋转机构34包括第一轴承341、第二轴承342、挡圈343、压板344、轴承座345和连接座346，电机的动力轴竖直伸入连接座346内部，电机的动力轴通过第二轴承342与连接座346的一端转动连接，连接座346的外侧壁与轴承座345内侧壁之间通过第一轴承341连接，第一轴承341上部设有压板344，下部设有挡圈343，可限制第一轴承341上下窜动。该结构可以使电机和减速增矩机构之间产生相对转动，以便使内六角套筒与待拆装的外六角螺母150顺利配合。

当内六角套筒与外六角螺母150顺利装配好之后，扭矩控制设备20便输出指令使旋转驱动件31工作输出扭力力矩，减速增距机构32将力矩增强之后，内六角套筒便能够将外六角螺母150以合标的紧固力矩拧紧。所述扭矩输出设备30还包括装设在所述减速增距机构32上的反力臂35，所述反力臂35与所述机壳10的内侧壁抵接。在拧紧过程中，根据作用力与反作用力原理，外六角螺母150会产生与拧紧力矩反方向的反力距，然而通过反力臂35与机壳10的内侧壁抵接，其两者之间的摩擦阻力能够很好的抵消产生的反力距，保证紧固力矩的拧紧效能。一实施例中，反力臂35为中间贯通的圆筒体，该圆筒体一端固定在减速增距机构32的外壳上，另一端则与机壳10的内侧避免贴紧。

综上所述，上述的螺栓拆装装置使用时，通过移动机壳10能够将装置整体置放到需要拆卸或组装的螺母150，方便对螺母150进行紧固作业。具体地，先将拆装工具头40套装到螺母150上，之后根据当前待紧固螺母150的特定规格，在扭矩控制设备20中输入对应的扭矩标准值；紧接着，扭矩输出设备30便能够将该设定的扭矩标准值以指令方式驱动扭矩输出设备30动作，扭矩输出设备30驱动拆装工具头40旋转，拆装工具头40带动螺母150同步旋转并最终实现紧固安装。相较于传统的人工手动操作方式，本方案的螺栓拆装装置能够根据特定规格的螺栓精准输出所需大小的扭矩值，自动实现螺母150紧固可靠，无需使用扭矩扳手进行二次校准，操作便捷，装拆效率高，同时整个作业过程无需人力参与，利于减轻工人劳动强度，改善了作业环境。

特别地，为进一步拓宽和加强拆装装置的远程操控性能，扭矩控制设备20上还配装有无线信号接收器，工作人员手持遥控器发出信号，信号能够被无线信号接收器接收，从而在某些特殊工作场合，使工作人员能够在远处对拆装装置进行操作控制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种螺栓拆装装置，其特征在于，包括：

机壳；

扭矩控制设备，所述扭矩控制设备装设于所述机壳内；

扭矩输出设备，所述扭矩输出设备与所述扭矩控制设备电连接并装设于所述机壳内；及

拆装工具头，所述拆装工具头与所述扭矩输出设备旋转驱动连接。

2.根据权利要求1所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述扭矩输出设备包括与所述扭矩控制设备电连接的旋转驱动件、与所述旋转驱动件的动力轴驱动连接的减速增距机构、及与所述减速增距机构旋转驱动连接的输出轴，所述拆装工具头为内六角套筒，所述内六角套筒与所述输出轴同步转动连接。

3.根据权利要求2所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述扭矩输出设备还包括旋转机构，所述旋转机构与所述旋转驱动件的动力轴旋转驱动连接，所述旋转机构还与所述减速增距机构固定连接。

4.根据权利要求3所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述扭矩输出设备还包括装设在所述减速增距机构上的反力臂，所述反力臂与所述机壳的内侧壁抵接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述螺栓拆装装置还包括支撑座、及装设在所述支撑座上并与所述扭矩控制设备电连接的升降驱动件，所述支撑座的底部装设有滚轮，所述升降驱动件包括驱动主体、及与所述驱动主体驱动连接的第一伸缩臂，所述第一伸缩臂与所述机壳升降驱动连接。

6.根据权利要求5所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述螺栓拆装装置还包括浮动支承机构，所述浮动支承机构包括与所述第一伸缩臂连接的托板、设置于所述托板上的导杆、设置于所述支撑座上并与所述导杆滑动套接的导套、及套设在所述导杆上并抵设于所述托板与所述机壳之间的弹性件。

7.根据权利要求6所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述螺栓拆装装置还包括设置于所述第一伸缩臂上的行程开关，所述行程开关能够与所述机壳触发配合。

8.根据权利要求5所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述螺栓拆装装置还包括电源和电磁吸盘，所述电源装设在所述支撑座上并与所述电磁吸盘电连接，所述升降驱动件还包括与所述驱动主体驱动连接的第二伸缩臂，所述电磁吸盘与所述第二伸缩臂连接。

9.根据权利要求8所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述螺栓拆装装置还包括移动且贯穿装设在所述支撑座上的安装杆、及约束在所述安装杆上并可伸缩移动的复位弹簧，所述电磁吸盘与所述安装杆连接。

10.根据权利要求5所述的螺栓拆装装置，其特征在于，所述螺栓拆装装置还包括手把，所述手把装设在所述支撑座上。