CN110936327A - 一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，用于安装单边螺栓紧固件，所述的单边螺栓紧固件包括圆头螺栓以及沿轴向依次套设于圆头螺栓上的分体式垫片、套筒、垫圈和螺母，该安装工具包括操作杆和顶针组件，所述的顶针组件设置于操作杆上且可沿其轴移动，并在设定位置固定，与现有技术相比，本发明具有顶针位置调节方便且稳定可靠等优点。

Description

一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具

技术领域

本发明涉及土木建筑工程、机械装配中结构件紧固连接领域，尤其是涉及一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具。

背景技术

当前在土木建筑以及机械安装领域，对结构件连接紧固的安装需求量大。就目前普遍使用的螺栓而言，在对构件实施连接紧固作业时，工作人员需要同时在构件两侧作业，即在一侧插入带螺帽的螺栓，然后在另一侧用工具将螺母拧紧。这种连接紧固方法结构简单、操作方便、承载好，但仅适用于开口截面构件中，在某些特殊场合中，比如对封闭截面构件或不方便在另外一侧操作的构件进行连接紧固时，就无法使用这种常用的螺栓螺母连接紧固方法。比如：在钢管结构及钢管混凝土结构中，梁柱连接节点处，由于钢管柱为闭合截面，不能在两边进行操作，只能单侧连接安装，因此无法采用这种常用的螺栓螺母连接紧固法进行紧固安装。而目前国内市场上没有相应的单边螺栓产品，已公开的相关专利或是对螺栓杆削弱过多或是螺栓头受力点过少，国外市场已有类似产品，但上述既有专利或产品均难以在安装阶段对螺栓施加较大的预拉力以形成摩擦型螺栓连接接头，其承载的综合力学性能并不理想，在建筑结构抗震设计应用中受到很大限制。

中国专利CN105437149B授权了一种变形收缩自回复单边螺栓紧固件安装工具，其分体式垫片分为若干部分，各垫片通过外部的橡皮圈连为一体，圆头螺栓和分体式垫片通过引导杆和垫片夹进行安装。该紧固件安装工具虽然能够简化安装的过程和方式，但在安装过程中只能依靠固定位置的折弯槽将分体式垫片顶入安装孔，无法根据连接件厚度、圆头螺栓长度、连接件内部空间大小等实际要求调节折弯槽位置，操作环境适应性较差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，其顶针位置调节方便且稳定可靠。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，用于安装单边螺栓紧固件，所述的单边螺栓紧固件包括圆头螺栓以及沿轴向依次套设于圆头螺栓上的分体式垫片、套筒、垫圈和螺母，该安装工具包括操作杆和顶针组件，所述的顶针组件设置于操作杆上且可沿其轴移动，并在设定位置固定；

使用时，圆头螺栓与操作杆连接，分体式垫片、套筒、垫圈和螺母依次套设于操作杆上，所述的顶针组件移动至操作杆的设定位置并固定，分体式垫片受力捏扁呈类椭圆状，固定的顶针组件抵住类椭圆状分体式垫片长轴的端点，推动操作杆送入连接件安装孔，在分体式垫片脱离连接件安装孔后回拉操作杆，圆头螺栓将分体式垫片紧压在连接件表面，套入套筒和垫圈，拧紧螺母，最后卸下操作杆。

进一步地，所述的顶针组件还包括圆柱螺栓、开口销、保持架和顶针，所述的保持架呈U形，且其开口端两侧板上分别开设通孔，所述的顶针设置于保持架开口端的两侧板之间，且其下端中部开设通孔，所述的圆柱螺栓尾部开设圆孔，且穿过保持架和顶针上的通孔，所述的开口销插入圆柱螺栓尾部的圆孔，所述的保持架、顶针和圆柱螺栓相互配合，套设于操作杆上，所述的顶针绕圆柱螺栓的轴转动。

更进一步地，所述的顶针的顶部为平面，底部为弧面，当顶针与操作杆所成夹角小于90度时，所述的顶针底部的弧面与操作杆上表面分离，所述的顶针组件能够在操作杆上移动，当顶针与操作杆所成夹角等于90度时，所述的顶针底部的弧面与操作杆的上表面紧密接触，所述的顶针组件固定于操作杆上。

更进一步优选地，所述的顶针底部的弧面为曲率半径从上至下逐渐增大的圆弧面，当顶针与操作杆所成夹角逐渐增大时，顶针底部弧面与操作杆上面的压力及由此产生的摩擦力也逐渐增大，提高了操作过程中的流畅性与舒适性。

更进一步优选地，所述的顶针底部的弧面与侧面的交界处设有倒角，当顶针与操作杆所成夹角小于90度时，能使顶针底部与操作杆上表面留出足够的间隙，便于顶针在操作杆上进行轴向移动。

进一步地，所述的操作杆的横截面为矩形，所述的保持架由两块竖直侧板和一块水平底板连接而成，与操作杆形状配合，防止保持架在操作杆上转动，并提高其套设移动时的稳定性。

进一步地，该安装工具还包括手柄，所述的操作杆的两端分别设有外螺纹，其一端通过螺纹固定安装手柄，另一端通过螺纹与圆头螺栓固定连接，螺纹连接圆头螺栓在安装完成后可以方便实现拆卸。

在使用该安装工具推入受力变形后的分体式垫片前，转动顶针使其底部的弧面与操作杆上表面分离，移动顶针组件至操作杆上的设定位置后，转动顶针使其底部的弧面与操作杆上表面紧密接触，固定移动顶针组件；

当使用顶针向连接件安装孔推入受力变形后的分体式垫片时，所述的顶针的顶部抵住类椭圆状分体式垫片长轴的端点，所述的分体式垫片对顶针产生反作用力，所述的顶针与操作杆上表面所成角度增大，所述的顶针底部的弧面与操作杆之间的压力增大，所述的顶针底部的弧面与操作杆之间的摩擦力增大。

一种使用如所述的顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具安装的单边螺栓紧固件，包括圆头螺栓以及沿轴向依次套设于圆头螺栓上的分体式垫片、套筒、垫圈和螺母，所述的分体式垫片包括橡胶圈和至少四片垫片单体，所述的至少四片垫片单体沿周向依次首尾相连形成环形，形成多个支承点，所述的橡胶圈包围该环形分体式垫片的外缘，所述的分体式垫片受力挤压后形成的类椭圆状，该类椭圆状分体式垫片的短轴直径小于连接件安装孔的直径，容易通过连接件安装孔到达连接件的另一侧。

进一步地，所述的垫片单体的一端沿轴向设有两个右S型弧面，另一端沿轴向分别设有两个左S型弧面，两相邻垫片单体之间沿轴向分别形成两个S型圆弧配合面。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明利用顶针组件，可根据连接件厚度、圆头螺栓长度以及连接件内部空间等实际要求调节顶针位置，操作环境适应性好；

2)通过在顶针组件上设置转动的顶针，只需通过旋转顶针即可实现对顶针组件的定位锁定和解锁，让其可以自由地在操作杆上滑动或固定，而无需其他部件配合固定，操作方便简单；

3)本发明在使用时，顶针将受到来自分体式垫片的阻力，自身与操作杆上平面所成角度有增大的趋势，使得顶针弧形面与操作杆上平面的摩擦力增大，增强了可移动式顶针机构的稳定性；

4)本发明设置的手柄增加了操作人员的舒适度，同时可预先将螺母、垫圈和套筒按照安装顺序依次套设于操作杆上并用手柄进行限位，防止出现安装好圆头螺栓和分体式垫片后还需要寻找套筒、垫圈和螺母的情况，操作更加规范；

5)本发明基于变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件的结构，利用变形收缩自回复分体式垫片受力可收缩变形成类椭圆状，短轴直径小于连接件孔直径，能通过相对狭小的连接件安装孔，并且撤去力后可自动回复原状的特性，从而实现在连接件单侧完成单边螺栓紧固件的安装工作；

6)本发明尺寸较小、重量轻、方便携带，能反复利用安装工具，重复使用率高；

7)本发明对于现场安装环境及安装工人的要求较低，提高了建筑及工业现场安装的效率，能满足各种不同位置的连接件的紧固安装作业，应用的范围更为广泛。

附图说明

图1为本发明中安装工具及单边螺栓紧固件的结构示意图；

图2为本发明中顶针组件的结构示意图；

图3为本发明中拨动顶针使之与操作杆上平面成小于90度角方向，进行位置调节的剖面示意图；

图4为本发明中拨动顶针使之沿垂直于操作杆上平面方向，进行位置固定的剖面示意图；

图5为本发明中所使用的变形收缩自回复分体式垫片的结构示意图；

图6为本发明中利用已经固定位置的顶针组件将受力变形收缩后的分体式垫片推入连接件安装孔的结构示意图；

图7为本发明中紧固件安装时，分体式垫片通过连接件安装孔后自动回复成原状的结构示意图；

图8为本发明中紧固件安装完成时的结构示意图。

其中：1、手柄，2、操作杆，3、顶针组件，3a、顶针，3b、开口销，3c、圆柱螺栓，3d、保持架，4a、限位凸缘，4b、圆头螺栓，4c、套筒，4d、垫圈，4e、螺母，5、分体式垫片，5a、垫片单体，5b、橡胶圈，5c、右S型圆弧，5d、左S型圆弧，5e、凸台，6、连接件，6a、连接件安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本发明提供一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，包括手柄1、操作杆2以及顶针组件3，用于安装单边螺栓紧固件，单边螺栓紧固件包括圆头螺栓4b以及沿轴向依次套设在操作杆2上的分体式垫片5、套筒4c、垫圈4d、螺母4e，操作杆2的两端分别设有外螺纹，一端通过螺纹与手柄1连接，另一端通过螺纹与圆头螺栓4b尾部连接，操作杆2上套设有顶针组件3。如图2所示，顶针组件3包括保持架3d、圆柱螺栓3c、开口销3b以及顶针3a。通过调节顶针3a与操作杆2上平面的角度可实现顶针组件3在操作杆2上的移动与固定。

如图2所示，本实施例中，操作杆2的横截面为矩形，顶针3a的顶部为平面，底部设有倒角和曲率半径从上至下逐渐增大的圆弧面，保持架3d为U字型，顶针3a设置于保持架3d开口处的两侧板之间，且顶针3a的下端中部和保持架3d开口处的两侧板上分别开设与圆柱螺栓3c的直径相适应的通孔，圆柱螺栓3c穿过保持架3d和顶针3a，顶针3a可以圆柱螺栓3c为轴转动，保持架3d、顶针3a和圆柱螺栓3c相互配合形成一个类矩形孔，套设于操作杆2上，圆柱螺栓3c的尾部开设有与开口销3b尺寸相适应的圆孔，使用时开口销3b可插入该圆孔。

如图3所示，当拨动顶针3a以圆柱螺栓3c为轴转动至与操作杆2上平面所成夹角小于90度时，顶针3a底部的弧面与操作杆2上平面完全分离，顶针组件3能在操作杆2上自由调节位置；如图4所示，当拨动顶针3a以圆柱螺栓3c为轴转动至与操作杆2的上平面所成夹角等于90度时，顶针3a底部的弧面与操作杆2的上平面紧密接触，两者之间产生静摩擦力，使顶针组件3固定于操作杆2上。

使用本发明安装工具时，如图6所示，将螺母4e、垫圈4d、套筒4c和分体式垫片5依次套设在操作杆2上，并利用手柄1进行限位，圆头螺栓4b连接操作杆2。拨动顶针3a使之与操作杆2上平面的夹角小于90度，使顶针3a底部的弧面与操作杆2的上平面完全分离，并将顶针组件3移动到操作杆2上的设定位置，然后拨动顶针3a使之垂直于操作杆2的上平面，使顶针3a底部的弧形面与操作杆2的上平面紧密接触，利用摩擦力使顶针组件3固定于操作杆2的设定位置上。推动手柄1，圆头螺栓4b随之移动，已经固定住的顶针组件3推动受力变形后的分体式垫片5，共同从连接件安装孔6a的外侧穿入内侧，此时顶针3a将受到来自分体式垫片5的阻力，从而使其自身与操作杆2的上平面所成角度有增大的趋势，进而使得顶针3a底部的弧形面与操作杆2的上平面之间摩擦力增大，增强了顶针组件3的稳定性。如图7和图8所示，当分体式垫片5在脱离孔壁后，在橡胶圈5b的弹力作用下回复原状，此时再回拉操作杆2，使分体式垫片5上与连接件6配合的凸台5e嵌入连接件安装孔6a，使得圆头螺栓4b将分体式垫片5紧压在连接件6表面，接着将套筒4c、垫圈4d、螺母4e套入圆头螺栓4b的尾部，拧紧螺母4e，最后卸下操作杆2，完成单边螺栓紧固件的安装。

如图5所示，本实施例中，分体式垫片5包括四个沿周向依次首尾相连形成环形的垫片单体5a以及套设在垫片单体5a外部的橡胶圈5b。垫片单体5a的一端沿轴向设有两个右S型弧面5c，另一端沿轴向分别设有两个左S型弧面5d，两相邻垫片单体5a之间沿轴向分别形成两个S型圆弧配合面。分体式垫片5的四个垫片单体5a通过橡胶圈5b连为一体，它具有四个支承点，这一结构使得它具有如下变形特性：当在相对的两个支承点方向施加压力时可收缩变形，受力变形后四片垫片单体5a围成一个类椭圆形，撤去压力后又回复为圆形。因此，在安装过程中对分体式垫片5相对的两个支承点方向施加和卸去压力，就可以实现分体式垫片可靠的变形与回复。分体式垫片5受力挤压后形成的类椭圆状的短轴直径小于连接件安装孔6a的直径，很容易通过连接件安装孔6a到达连接件6的另一侧。

以有四个垫片单体5a的单边螺栓紧固件为例，其利用本发明的安装工具对连接件6进行紧固安装的具体过程如下：

1、拨动顶针3a使之与操作杆2的上平面成小于90度角方向，顶针3a底部的弧形面将与操作杆2上平面完全分离，观察判断连接件6的厚度、圆头螺栓4b的长度、连接件6的内部空间等实际情况将顶针组件3移动到操作杆2上的设定位置，然后拨动顶针3a使之沿垂直于操作杆2上平面方向，顶针3a底部的弧形面将与操作杆2上平面紧密接触，利用摩擦力使顶针3a固定于操作杆上设定位置；

2、如图1所示，将套筒4c、垫圈4d和螺母4e依次套设在操作杆2上，利用手柄1进行限位，四个垫片单体5a通过橡胶圈5b连为一体，形成分体式垫片5，并将分体式垫片5穿入操作杆2，圆头螺栓4b通过其尾部螺纹孔与操作杆2的一端连接；

3、对分体式垫片5的两个相对的支承点方向施加压力，使分体式垫片5发生变形后由已经固定住的顶针组件3顶住；

4、如图6所示，推动手柄1，圆头螺栓4b随之移动，固定于操作杆2上的顶针组件3推动类椭圆状的分体式垫片5，共同从连接件安装孔6a的外侧穿入内侧，此时顶针3a将受到来自分体式垫片5的阻力，使得顶针3a底部的弧形面与操作杆2的上平面之间的摩擦力增大，增强了顶针组件机构3的稳定性。分体式垫片5在脱离孔壁后，在橡胶圈5b的弹力作用下回复原状，如图7所示；

5、回拉操作杆2，使分体式垫片5上与连接件6配合的凸台5e嵌入连接件安装孔6a，使得圆头螺栓4b头部的限位凸缘4a将分体式垫片5紧压在连接件6表面；

6、接着将套筒4c、垫圈4d、螺母4e套入圆头螺栓4b的尾部，拧紧螺母4e，最后卸下操作杆2，即完成单边螺栓紧固件的安装，如图8所示。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，用于安装单边螺栓紧固件，所述的单边螺栓紧固件包括圆头螺栓(4b)以及沿轴向依次套设于圆头螺栓(4b)上的分体式垫片(5)、套筒(4c)、垫圈(4d)和螺母(4e)，该安装工具包括操作杆(2)和顶针组件(3)，其特征在于，所述的顶针组件(3)设置于操作杆(2)上且可沿其轴移动，并在设定位置固定；

使用时，圆头螺栓(4b)与操作杆(2)连接，分体式垫片(5)、套筒(4c)、垫圈(4d)和螺母(4e)依次套设于操作杆(2)上，所述的顶针组件(3)移动至操作杆(2)的设定位置并固定，分体式垫片(2)受力捏扁呈类椭圆状，固定的顶针组件(3)抵住类椭圆状分体式垫片(2)长轴的端点，推动操作杆(2)送入连接件安装孔(6e)，在分体式垫片(5)脱离连接件安装孔(6e)后回拉操作杆(2)，圆头螺栓(4b)将分体式垫片(5)紧压在连接件(6)表面，套入套筒(4c)和垫圈(4d)，拧紧螺母(4e)，最后卸下操作杆(2)。

2.根据权利要求1所述的一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述的顶针组件(3)包括圆柱螺栓(3c)、开口销(3b)、保持架(3d)和顶针(3a)，所述的保持架(3d)呈U形，且其开口端两侧板上分别开设通孔，所述的顶针(3a)设置于保持架(3d)开口端的两侧板之间，且其下端中部开设通孔，所述的圆柱螺栓(3c)尾部开设圆孔，且穿过保持架(3d)和顶针(3a)上的通孔，所述的开口销插入(3b)圆柱螺栓(3c)尾部的圆孔，所述的保持架(3d)、顶针(3a)和圆柱螺栓(3c)相互配合，套设于操作杆(2)上，所述的顶针(3a)绕圆柱螺栓(3c)的轴转动。

3.根据权利要求2所述的一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述的顶针(3a)的顶部为平面，底部为弧面，当顶针(3a)与操作杆(2)所成夹角小于90度时，所述的顶针(3a)底部的弧面与操作杆(2)上表面分离，所述的顶针组件(3)能够在操作杆(2)上移动，当顶针(3a)与操作杆(2)所成夹角等于90度时，所述的顶针(3a)底部的弧面与操作杆(2)的上表面紧密接触，所述的顶针组件(3)固定于操作杆(2)上。

4.根据权利要求3所述的一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述的顶针(3a)底部的弧面为曲率半径从上至下逐渐增大的圆弧面。

5.根据权利要求3或4所述的一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述的顶针(3a)底部的弧面与侧面的交界处设有倒角。

6.根据权利要求2所述的一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述的操作杆(2)的横截面为矩形，所述的保持架(3d)由两块竖直侧板和一块水平底板连接而成，与操作杆(2)形状配合。

7.根据权利要求1或6所述的一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，该安装工具还包括手柄(1)，所述的操作杆(2)的两端分别设有外螺纹，其一端通过螺纹固定安装手柄(1)，另一端通过螺纹与圆头螺栓(4b)固定连接。

8.根据权利要求3所述的一种顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，在使用该安装工具推入受力变形后的分体式垫片(5)前，转动顶针(3a)使其底部的弧面与操作杆(2)上表面分离，移动顶针组件(3)至操作杆(2)上的设定位置后，转动顶针(3a)使其底部的弧面与操作杆(2)上表面紧密接触，固定移动顶针组件(3)；

当使用顶针(3a)向连接件安装孔(6a)推入受力变形后的分体式垫片(5)时，所述的顶针(3a)的顶部抵住类椭圆状分体式垫片(2)长轴的端点，所述的分体式垫片(5)对顶针(3a)产生反作用力，所述的顶针(3a)与操作杆(2)上表面所成角度增大，所述的顶针(3a)底部的弧面与操作杆(2)之间的压力增大，所述的顶针(3a)底部的弧面与操作杆(2)之间的摩擦力增大。

9.一种使用如权利要求1-8任一项所述的顶针位置可调的单边螺栓紧固件安装工具安装的单边螺栓紧固件，包括圆头螺栓(4b)以及沿轴向依次套设于圆头螺栓(4b)上的分体式垫片(5)、套筒(4c)、垫圈(4d)和螺母(4e)，其特征在于，所述的分体式垫片(5)包括橡胶圈(5b)和至少四片垫片单体(5a)，所述的至少四片垫片单体(5a)沿周向依次首尾相连形成环形，形成多个支承点，所述的橡胶圈(5b)包围该环形分体式垫片(5)的外缘，所述的分体式垫片(5)受力挤压后形成的类椭圆状，该类椭圆状分体式垫片(5)的短轴直径小于连接件安装孔(6a)的直径。

10.根据权利要求9所述的一种单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的垫片单体(5a)的一端沿轴向设有两个右S型弧面(5c)，另一端沿轴向分别设有两个左S型弧面(5d)，两相邻垫片单体(5a)之间沿轴向分别形成两个S型圆弧配合面。

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