CN110561614A - 一种钢筋预应力张拉及放张装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种钢筋预应力张拉及放张装置，包括：放张机构、张拉机构以及夹持机构。在进行张拉工艺时，先通过夹持机构夹紧需要设置预应力的钢筋，再通过张拉电机带动张拉螺杆转动，改变张拉螺杆的长度，从而改变夹持机构的位置，牵引钢筋至预设长度，并在牵引至预设长度后通过液压杆维持预应力。在进行放张工艺时，先通过夹持机构夹紧预紧螺母，再通过放张电机带动液压杆以及夹持机构转动，释放预紧螺母。本申请可将张拉及放张机构集成在一起，便于操作以及对工艺过程进行控制，从而提高精度。

Description

一种钢筋预应力张拉及放张装置

技术领域

本申请涉及铁路轨道板生产技术领域，尤其涉及一种钢筋预应力张拉及放张装置。

背景技术

轨道板一般通过在模具中浇灌混凝土物料，待其凝固形成混凝土块，再经脱模后制作而成。为了提高轨道板的强度，以及便于混凝土物料成型，可以在混凝土中埋设钢筋。但由于混凝土在凝固过程中，容易使混凝土物料与钢筋之间产生应力，容易随着混凝土物料从半流体态凝固成固态而产生裂痕或断裂。因此，在轨道板的生产过程中，需要对钢筋施加一定的预应力，即预应力张拉工艺。

因此，预应力张拉是在构件中提前加拉力，使得被施加预应力张拉构件承受压应力，进而使得其产生一定的形变，来应对结构本身所受到的荷载。而在混凝土物料完全凝固后，需要停止施加张拉应力，即放张工艺。对于轨道板的生产过程，张拉工艺可以通过将预埋钢筋穿过模具的侧壁，并且通过在钢筋两端通过螺母进行固定。再通过对螺母施加一定的预应力，使螺母与模具侧壁配合，对钢筋产生一定的拉应力。而在放张工艺时，再将螺母旋松，以便于进行脱模。

现有的预应力张拉及放张方法一般以人工方式为主，即在张拉工艺中，通过人工的方式配合扳手等工具，将螺母安装在钢筋的两端；以及在放张工艺中，也通过人工的方式，将螺母拆除。然而，人工的方式不仅无法实现自动化作业，而且对张拉及放张工艺中应力的控制也不够准确，因此，实际生产中还可以通过专用的张拉或放张装置，代替人工完成张拉及放张。

张拉或放张装置一般通过电机带动螺母夹爪进行旋转，以实现旋紧或旋松螺母的目的，其中，张拉工艺中的预应力控制，可以通过控制电机的转动角度实现。然而这种方式需要先后进行张拉和放张工艺，两次工艺的电机转动方向相反，容易在螺母与夹爪之间产生较大的运动间隙，从而造成电机运动的角度无法达到预定需要转动的角度，造成预应力误差，降低张拉或放张的精度。

发明内容

本申请提供了一种钢筋预应力张拉及放张装置，以解决传统张拉或放张装置精度低的问题。

本申请提供一种钢筋预应力张拉及放张装置，包括：放张机构、张拉机构以及夹持机构；

其中，所述放张机构包括放张电机和多个液压杆；每个所述液压杆的一端连接所述放张电机的输出轴，另一端连接所述夹持机构，以通过所述放张电机驱动所述夹持机构转动，释放预紧螺母；

所述张拉机构包括张拉电机和张拉螺杆；所述张拉电机的固定部连接所述放张电机的输出轴；所述张拉电机的输出轴连接所述张拉螺杆的一端，以通过所述张拉电机改变所述张拉螺杆的长度；所述张拉螺杆的另一端连接所述夹持机构，以牵引钢筋至预设长度，以及在牵引至预设长度后通过所述液压杆维持预应力。

可选的，所述夹持机构包括三爪卡盘和连接盘；

所述三爪卡盘的一侧连接所述连接盘，另一侧设有至少三个夹爪，以卡接预紧螺母；所述连接盘连接所述液压杆和所述张拉螺杆；所述连接盘的中部设有连接孔，以连接钢筋。

可选的，所述夹持机构还包括多个卡盘调节杆；

所述卡盘调节杆为可调节长度的液压活塞杆；所述连接盘通过所述卡盘调节杆连接所述三爪卡盘。

可选的，所述放张机构还包括电机底座；

所述电机底座包括水平板和两个垂直设置在所述水平板上的竖直板，两个所述竖直板分别连接在所述放张电机固定部的两侧，以固定所述放张电机。

可选的，所述放张机构还包括连接板；

所述连接板的一侧连接所述放张电机的输出轴，所述连接板的另一侧连接多个所述液压杆的端部。

可选的，所述连接板为与所述放张电机输出轴同轴的所述圆盘结构；

所述连接板还设有连接所述张拉电机固定部的连接柱；所述连接柱设置在所述连接板的中部，与所述放张电机的输出轴同轴。

可选的，多个液压杆在所述连接板上以所述放张电机输出轴为中心均匀布置；所述张拉电机设置在多个所述液压杆所围成区域的中心位置上。

可选的，所述张拉机构还包括传动部；

所述传动部包括连接所述张拉电机输出轴的主动齿轮，以及连接所述张拉螺杆的从动齿轮；所述张拉电机通过所述主动齿轮与多个所述从动齿轮的啮合传动，向所述张拉螺杆传递扭矩。

可选的，多个所述张拉螺杆以所述张拉电机的输出轴为中心均匀布置；

所述张拉螺杆包括连接所述张拉电机输出轴的活动螺栓，以及垂直固定在所述夹持机构上的套管，所述套管内设有与所述活动螺栓配合的传动螺纹。

可选的，所述放张电机和张拉电机为可控制转角的伺服电机。

由以上技术方案可知，本申请提供一种钢筋预应力张拉及放张装置，包括：放张机构、张拉机构以及夹持机构。其中，放张机构包括放张电机和多个液压杆，张拉机构包括张拉电机和张拉螺杆，多个液压杆和张拉螺杆连接夹持机构。实际应用中，在进行张拉工艺时，先通过夹持机构夹紧需要设置预应力的钢筋，再通过张拉电机带动张拉螺杆转动，改变张拉螺杆的长度，从而改变夹持机构的位置，牵引钢筋至预设长度，并在牵引至预设长度后通过液压杆维持预应力。在进行放张工艺时，先通过夹持机构夹紧预紧螺母，再通过放张电机带动液压杆以及夹持机构转动，释放预紧螺母。本申请可将张拉及放张机构集成在一起，便于操作以及对工艺过程进行控制，从而提高精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种钢筋预应力张拉及放张装置的结构示意图；

图2为本申请所述张拉及放张装置的安装结构示意图；

图3为本申请所述张拉及放张装置整体结构示意图；

图4为本申请所述张拉机构的结构示意图；

图5为本申请所述夹持机构的结构示意图；

图6为本申请所述三爪卡盘的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为本申请一种钢筋预应力张拉及放张装置的结构示意图。由图1可知，本申请提供的钢筋预应力张拉及放张装置，包括：放张机构1、张拉机构2以及夹持机构3。其中，如图2所示，放张机构1用于实施放张工艺，即在模具4中混凝土强度到达放张标准时，通过旋松钢筋6上的预紧螺母5，卸除钢筋6内施加的预设张拉应力；张拉机构2用于实施张拉工艺，即在模具4中浇灌混凝土物料时，通过对钢筋6施加预设张拉应力，以将钢筋6维持在预设张拉长度；夹持机构3用于在张拉工艺时夹持钢筋6，以传递张拉应力，以及在放张工艺时夹持预紧螺母5，以传递旋转扭矩。

本申请提供的技术方案中，如图1、图3、图4所示，所述张拉机构2包括张拉电机21和张拉螺杆22；所述张拉电机21的输出轴连接所述张拉螺杆22的一端，以通过所述张拉电机21改变所述张拉螺杆22的长度；所述张拉螺杆22的另一端连接所述夹持机构3，以牵引钢筋6至预设长度，以及在牵引至预设长度后通过所述液压杆12维持预应力。实际应用中，张拉电机21在驱动信号的控制下，可以进行旋转，旋转的力矩可以传递至张拉螺杆22，使张拉螺杆22也进行旋转，并且在旋转的过程中，依靠螺纹传动的作用，可以伸长或缩短张拉螺杆22的长度。由于张拉螺杆22的一端连接夹持机构3，因此在张拉螺杆22的长度改变时，可以带动夹持机构3的位置发生改变。

针对张拉工艺，预设的张拉应力可以将钢筋6拉长在预设长度，钢筋6长度的改变量即是张拉螺杆22的动作长度。因此，可以根据张拉螺杆22动作长度的控制，对钢筋6施加预设张拉应力。即在实际应用中，可以通过调整张拉电机21的转动角度，来控制预设张拉应力。由于混凝土物料的凝固过程持续的时间较长，在混凝土凝固的过程中需要持续维持张拉应力，因此在通过张拉电机21调整好预设张拉应力后，需要通过维持张拉应力而使钢筋6维持在预设长度上。

相应的，在本申请提供的技术方案中，如图1所示，所述放张机构1包括放张电机11和多个液压杆12。每个所述液压杆12的一端连接所述放张电机11的输出轴，另一端连接所述夹持机构3。所述张拉电机21的固定部连接所述放张电机11的输出轴，可以通过放张机构1中的多个液压杆12维持在预设长度，从而通过液压作用维持张拉应力。由于电机或电机的制动机构不适合长时间维持在预设形态，即不适合用于维持张拉应力，因此在本申请提供的技术方案中，可通过液压杆12的液压作用维持张拉应力的方式能够简化整体结构，并且便于控制。

另外，在实际应用中，为了减少机器长时间符合，可以通过在钢筋6两端预设螺纹，并且在需要维持预设张拉应力时，通过在预设螺纹上添加预紧螺母5。预紧螺母5可以与模具4侧壁进行配合，限制钢筋6的长度。这样可以在添加预紧螺母5后，可以卸除液压杆12的应力，避免机器长时间维持高压高应力状态，延长器件的使用寿命。

针对上述张拉工艺，在本申请中，放张工艺即是将预设的张拉应力卸除，为了减少应力的突然变化而使混凝土物料断裂，需要缓慢地将张拉应力卸除。因此，为了完成放张工艺，本申请中，每个所述液压杆12的一端连接所述放张电机11的输出轴，另一端连接所述夹持机构3。因此，可以通过所述放张电机11驱动所述夹持机构3转动，释放预紧螺母5。

在进行放张工艺时，夹持机构3可以先对预紧螺母5进行夹紧，再启动放张电机11进行转动。由于液压杆12的一端连接所述放张电机11的输出轴，因此在放张电机11进行转动时，液压杆12也进行转动，并带动夹持机构3也进行转动，从而通过夹持机构3传递转动力矩，以将预紧螺母5缓慢的拧下。

由以上技术方案可知，本申请可以通过张拉电机21控制张拉工艺中的预设张拉应力，以及通过放张电机11控制放张过程的释放速度，代替人工，简化施工工序，实现对张拉和放张过程的精确控制。为了提高控制精度，在本申请的部分实施例中，所述放张电机11和张拉电机21为可控制转角的伺服电机。伺服电机可以通过控制器精确控制其转动角度，并且具有一定的转角维持能力，即在转动预设角度后，可以通过内部的锁定机构，使电机维持在预设的角度状态。伺服电机可以根据实际钢筋6的预应力要求选择其功率，以能够提供预设预应力要求。需要说明的是，伺服电机还可以通过其他形式的电机代替，例如步进电机等。

在本申请的部分实施例中，如图5所示，所述夹持机构3包括三爪卡盘31和连接盘32，其中，三爪卡盘31可以将预紧螺母5进行夹持，以向预紧螺母5传递旋转扭矩。连接盘32用于连接钢筋6的端部，以及将三爪卡盘31与多个液压杆12进行连接。具体地，如图6所示，所述三爪卡盘31的一侧连接所述连接盘32，另一侧设有至少三个夹爪，以卡接预紧螺母5。实际应用中，夹爪可以在卡盘上沿径向进行运动，并固定在任意位置，以适应不同大小的预紧螺母5。

所述连接盘32连接所述液压杆12和所述张拉螺杆22；所述连接盘32的中部设有连接孔，以连接钢筋6。连接盘32可以通过螺纹连接实现与钢筋6端部的连接，也可以通过在连接盘32的连接孔内设置胀紧套等连接机构，以抱紧钢筋6的端部实现连接。需要说明的是，当采用螺纹连接时，可以通过放张电机11翻转以将连接盘32旋入钢筋6端部的螺纹内，为了进行螺母5预紧，可以先将螺母5旋入钢筋6螺纹位置，再将连接盘32旋入钢筋6端部，以在拉伸钢筋6至预设长度后，旋紧螺母5。

进一步地，如图5所示，所述夹持机构3还包括多个卡盘调节杆33；所述卡盘调节杆33为可调节长度的液压活塞杆；所述连接盘32通过所述卡盘调节杆33连接所述三爪卡盘31。通过调节杆33可以改变三爪卡盘31与连接盘32之间的距离，从而适应不同长度的钢筋6，以避免连接盘32影响预紧螺母5的释放过程。

需要说明的是，在本申请提供的技术方案中，通过卡盘调节杆33，可以实现放张电机11对螺母5的转动，与螺母5转动过程中的轴向移动同步运行，从而能够使三爪卡盘31与螺母5之间一直保持良好的配合关系，提高连接的稳定性。同时，还可以通过放张电机11，在张拉过程中驱动螺母5和连接盘32转动，以完成安装。

为了通过放张电机11驱动装置进行旋转，在本申请的部分实施例中。所述放张机构1还包括电机底座13。实际应用中，电机底座13可以设置在模具放置平台或者生产线的两边，对应钢筋6埋设的位置，以将放张电机11的位置进行固定，也将整个装置固定在模具4的侧部。所述电机底座13包括水平板和两个垂直设置在所述水平板上的竖直板，两个所述竖直板分别连接在所述放张电机11固定部的两侧，以固定所述放张电机11。

实际应用中，放张电机11的固定端可以分别固定在两个垂直板上，具体的固定方式可以为螺栓连接，以限制放张电机11的位置。两个竖直板的长度可以不同，即位于远离放张电机11输出轴一侧的竖直板的长度要大于位于靠近放张电机11输出轴一侧的竖直板长度，这样的结构可以在将放张电机11的底部腾空，以便于进行散热，并且不影响输出轴的转动。

由于本申请中，放张机构1包括多个液压杆12，并且多个液压杆12均连接放张电机11的输出轴，因此，要将多个液压杆12连接到放张电机11的输出轴上，所述放张机构1还包括连接板14。所述连接板14的一侧连接所述放张电机11的输出轴，所述连接板14的另一侧连接多个所述液压杆12的端部。

进一步地，所述连接板14为与所述放张电机11输出轴同轴的所述圆盘结构，所述连接板14还设有连接所述张拉电机21固定部的连接柱；所述连接柱设置在所述连接板14的中部，与所述放张电机11的输出轴同轴。即，在本申请中，放张电机11的输出轴与夹持机构3的连接盘32之间保持同轴关系，放张电机11输出的转动力矩可以通过液压杆12传输给夹持机构3中的连接盘32，使连接盘32带动三爪卡盘31进行同轴转动。显然，在本申请中，放张电机11的输出轴应当与钢筋6同轴。

进一步地，多个液压杆12在所述连接板14上以所述放张电机11输出轴为中心均匀布置；所述张拉电机21设置在多个所述液压杆12所围成区域的中心位置上。实际应用中，多个液压杆12可以在圆盘结构的连接板14上，靠近外侧呈现为圆周向均匀分布，可以通过多个液压杆12传递转动力矩，并且能够为张拉电机21提供足够的安装空间，并且为张拉电机21的输出轴提供足够的转动空间，以在张拉工艺中，张拉电机21的输出轴能够进行转动。

在本申请的部分实施例中，所述张拉机构2还包括传动部23。所述传动部23可以将连接盘32上的张拉螺杆22与张拉电机21的输出轴进行连接，并通过设定的传动比将张拉电机21输出的转动力矩传递给张拉螺杆22。为了实现传动，本实施例中，所述传动部23包括连接所述张拉电机21输出轴的主动齿轮，以及连接所述张拉螺杆22的从动齿轮；所述张拉电机21通过所述主动齿轮与多个所述从动齿轮的啮合传动，向所述张拉螺杆22传递扭矩。

进一步地，多个所述张拉螺杆22以所述张拉电机21的输出轴为中心均匀布置。所述张拉螺杆22包括连接所述张拉电机21输出轴的活动螺栓，以及垂直固定在所述夹持机构3上的套管，所述套管内设有与所述活动螺栓配合的传动螺纹。实际应用中，张拉电机21输出的力矩先传递给主动齿轮，主动齿轮通过与从动齿轮之间的啮合关系，将转动力矩传递给从动齿轮。由于从动齿轮设置在张拉螺杆22的活动螺栓的端部，因此在从动齿轮受到转动力矩的作用时，可以带动活动螺栓进行相对套管的转动。随着活动螺栓的转动，套管在螺纹连接的作用下，可以产生向活动螺栓靠近或远离方向上的运动，从而带动连接盘32改变位置，以实现在待机位置和工作位置之间的转化。

可见在本申请提供的技术方案中，对于张拉工艺，可以先将装置设置在模具4的侧部，使放张电机11的输出轴与钢筋6同轴，此时放张电机11启动转动，将连接盘32安装在钢筋6的端部。安装完成后，张拉电机21启动运行，带动张拉螺杆22转动以缩短张拉螺杆22的长度，从而带动连接盘32向远离钢筋6的方向运动，以对钢筋6产生拉应力。待拉应力达到预设要求时，关闭液压杆12的控制阀门，以通过液压杆12维持张拉应力。最后通过放张电机11或手动旋紧预紧螺母5，完成预设张拉应力的设置。

对于放张工艺，可以在模具4中混凝土强度到达放张标准时，开启液压杆12的控制阀门，将三爪卡盘31送至工作位置，以通过夹爪卡接预紧螺母5。卡接完成后，启动放张电机11向释放的方向旋转，慢慢旋松预紧螺母5，直至完成张拉应力的释放。张拉应力释放完成后，三爪卡盘31松开卡接在预紧螺母5上的夹爪，液压杆12上的液压缸缩回，将三爪卡盘31送至待机位置，完成放张过程。

可见，本申请提供的一种钢筋预应力张拉及放张装置，具有以下有益效果：施工工序简单，提高效率；通过伺服电机使张拉及放张速度可以精准调控；实现自动化张拉及放张控制，节省人力成本；将放张机构1同张拉机构2组合在一起，节省制造成本。

由以上技术方案可知，本申请提供一种钢筋预应力张拉及放张装置，包括：放张机构1、张拉机构2以及夹持机构3。其中，放张机构1包括放张电机11和多个液压杆12，张拉机构2包括张拉电机21和张拉螺杆22，多个液压杆12和张拉螺杆22连接夹持机构3。实际应用中，在进行张拉工艺时，先通过夹持机构3夹紧需要设置预应力的钢筋6，再通过张拉电机21带动张拉螺杆22转动，改变张拉螺杆22的长度，从而改变夹持机构3的位置，牵引钢筋6至预设长度，并在牵引至预设长度后通过液压杆12维持预应力。在进行放张工艺时，先通过夹持机构3夹紧预紧螺母5，再通过放张电机11带动液压杆12以及夹持机构3转动，释放预紧螺母5。本申请可将张拉及放张机构集成在一起，便于操作以及对工艺过程进行控制，从而提高精度。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，包括：放张机构(1)、张拉机构(2)以及夹持机构(3)；

其中，所述放张机构(1)包括放张电机(11)和多个液压杆(12)；每个所述液压杆(12)的一端连接所述放张电机(11)的输出轴，另一端连接所述夹持机构(3)，以通过所述放张电机(11)驱动所述夹持机构(3)转动，释放预紧螺母(5)；

所述张拉机构(2)包括张拉电机(21)和张拉螺杆(22)；所述张拉电机(21)的固定部连接所述放张电机(11)的输出轴；所述张拉电机(21)的输出轴连接所述张拉螺杆(22)的一端，以通过所述张拉电机(21)改变所述张拉螺杆(22)的长度；所述张拉螺杆(22)的另一端连接所述夹持机构(3)，以牵引钢筋至预设长度，以及在牵引至预设长度后通过所述液压杆(12)维持预应力。

2.根据权利要求1所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，所述夹持机构(3)包括三爪卡盘(31)和连接盘(32)；

所述三爪卡盘(31)的一侧连接所述连接盘(32)，另一侧设有至少三个夹爪，以卡接预紧螺母(5)；所述连接盘(32)连接所述液压杆(12)和所述张拉螺杆(22)；所述连接盘(32)的中部设有连接孔，以连接钢筋。

3.根据权利要求2所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，所述夹持机构(3)还包括多个卡盘调节杆(33)；

所述卡盘调节杆(33)为可调节长度的液压活塞杆；所述连接盘(32)通过所述卡盘调节杆(33)连接所述三爪卡盘(31)。

4.根据权利要求1所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，所述放张机构(1)还包括电机底座(13)；

所述电机底座(13)包括水平板和两个垂直设置在所述水平板上的竖直板，两个所述竖直板分别连接在所述放张电机(11)固定部的两侧，以固定所述放张电机(11)。

5.根据权利要求1所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，所述放张机构(1)还包括连接板(14)；

所述连接板(14)的一侧连接所述放张电机(11)的输出轴，所述连接板(14)的另一侧连接多个所述液压杆(12)的端部。

6.根据权利要求5所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，所述连接板(14)为与所述放张电机(11)输出轴同轴的圆盘结构；

所述连接板(14)还设有连接所述张拉电机(21)固定部的连接柱；所述连接柱设置在所述连接板(14)的中部，与所述放张电机(11)的输出轴同轴。

7.根据权利要求6所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，多个液压杆(12)在所述连接板(14)上以所述放张电机(11)输出轴为中心均匀布置；所述张拉电机(21)设置在多个所述液压杆(12)所围成区域的中心位置上。

8.根据权利要求1所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，所述张拉机构(2)还包括传动部(23)；

所述传动部(23)包括连接所述张拉电机(21)输出轴的主动齿轮，以及连接所述张拉螺杆(22)的从动齿轮；所述张拉电机(21)通过所述主动齿轮与多个所述从动齿轮的啮合传动，向所述张拉螺杆(22)传递扭矩。

9.根据权利要求1所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，多个所述张拉螺杆(22)以所述张拉电机(21)的输出轴为中心均匀布置；

所述张拉螺杆(22)包括连接所述张拉电机(21)输出轴的活动螺栓，以及垂直固定在所述夹持机构(3)上的套管，所述套管内设有与所述活动螺栓配合的传动螺纹。

10.根据权利要求1所述的钢筋预应力张拉及放张装置，其特征在于，所述放张电机(11)和张拉电机(21)为可控制转角的伺服电机。