CN112264791A - 一种地面移动式轴端螺栓拧紧机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种地面移动式轴端螺栓拧紧机及其使用方法，属于螺栓拧紧机技术领域，所述拧紧机包括移动底座；所述移动底座上固定有相互滑动连接的水平连接板和纵向连接板，水平连接板沿着X轴方向移动，纵向连接板沿着Y轴方向移动，所述水平移动板的顶部转动连接旋转连接板，所述旋转连接板的顶部连接有可在Z轴方向移动的升降连接板，所述升降连接板上固定有拧紧轴支架，所述拧紧轴支架上设有多个用于与螺母紧密连接的套筒；所述套筒可进行360旋转。本公开的地面移动式轴端螺栓拧紧机，可适应无钢结构及桁架等的工作场合的轴端螺栓拧紧作业。

Description

一种地面移动式轴端螺栓拧紧机及其使用方法

技术领域

本公开属于螺栓拧紧机技术领域，具体是涉及一种地面移动式轴端螺栓拧紧机及其使用方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前，铁路车辆轮对轴端螺栓拧紧作业时，现有的作业方式主要有两种：一种方式是定点式作业，即轮对轴端螺栓在固定工位进行拧紧作业，轮对沿地面轨道由人工输送，此种作业方式由于覆盖的轮对数量较少，因而工作效率较低；另一种方式是采用桁架吊挂拧紧机完成拧紧作业，由于桁架的搭建，拧紧机能够沿桁架轨道进行移动作业，能覆盖一定范围内较多数量的轮对作业。此种方式效率有所提升，但搭建桁架需对地面基础进行施工，桁架覆盖范围内无法进行天车吊运作业，而且对于作业环境受限无法架设钢结构及桁架的情况，并不适用，无法实现轴端螺栓组装流水线式生产作业。

针对以上难题，现有技术中急需一种轴端螺栓拧紧机能实现既能覆盖多个轮对，并且无需架设钢结构及桁架轨道等，满足轴端螺栓组装流水线式生产作业，对于拧紧结果能够自动记录并上传，确保轴端螺栓装配质量可控。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了一种地面移动式轴端螺栓拧紧机及其使用方法。可适应无钢结构及桁架等的工作场合的轴端螺栓拧紧流水线式作业。

本公开至少一实施例提出了一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，包括移动底座；所述移动底座上固定有相互滑动连接的横移连接板和纵移连接板，横移连接板沿着X轴方向移动，纵移连接板沿着Y轴方向移动，所述横移连接板的顶部转动连接旋转连接板，所述旋转连接板的顶部连接可在Z轴方向移动的升降连接板，所述升降连接板上连接拧紧轴支架，所述拧紧轴支架上设有多个用于与螺母紧密连接的套筒；所述拧紧轴套筒可进行360旋转。

进一步地，所述旋转连接板上设有旋转限位件，旋转连接板的边缘处连接升降限位板，所述升降限位板高度方向上设有两个可限制升降连接板升降的升降限位开关。

进一步地，旋转连接板与升降连接板之间通过升降导向杆相连接，所述升降导向杆通过轴用挡圈固定在升降连接板上。

进一步地，所述旋转连接板上固定有螺旋升降机，所述螺旋升降机包括丝杠、螺母，所述螺母设置在丝杠上，所述螺母与升降连接板固定连接；所述丝杠的端部连接驱动电机。

进一步地，所述拧紧轴支架上包括竖直放置的第一连接板和第二连接板；第一连接板和第二连接板通过支撑杆连接，其中第一连接板上转动连接轴承座，所述轴承座上连接手柄，所述轴承座内设有多个安装孔，每个套筒通过螺栓设置在安装孔内。

进一步地，所述套筒依次连接旋转轴、连接轴以及驱动件，所述旋转轴通过轴承设置在安装孔内，所述旋转轴穿过所述连接轴与驱动件连接，所述连接轴与轴承座固定连接，所述驱动件上设有扭矩传感器。

进一步地，所述第二连接板上设有控制箱；所述控制箱上设有控制按钮。

进一步地，所述移动底座上安装有控制柜，所述控制柜控制拧紧轴支架的升降以及套筒的旋转，所述控制柜可以控制多个套筒同时旋转或者单个套筒旋转，所述控制柜安装有工业一体机和声光报警灯；所述工业一体机设有显示屏幕以及以太网接口。

本公开至少一实施例还提出了基于上述任一项所述一种地面移动式轴端螺栓拧紧机的使用方法，该方法包括如下过程：

人工将螺栓拧紧机推至待拧紧轴端螺栓位置，根据拧紧机车型的信息调用拧紧程序；

将拧紧轴支架沿着Z轴升降至拧紧高度，然后使拧紧轴支架沿着X轴移动，同时通过转动旋转连接板，至拧紧轴支架轴线与轮对车轴同心；

使拧紧轴支架的多个套筒与待拧紧的轴端螺栓准确对位，推动拧紧轴支架使拧紧轴内扳轴弹簧产生一定压缩量；启动按钮进行螺栓拧紧，

通过机上的屏幕观察每个螺栓是否拧紧合格，如果不合格则会通过声光报警提示，如果合格的话，套筒退出，拧紧机移动至下一拧紧位置，拧紧完成后，拧紧机复位。

进一步地，该方法还包括通过通过控制多个套筒同时旋转或者单独运动以及可根据扭矩需要可分别设定多个套筒的扭矩值，且不同力矩可随时切换。

本公开的有益效果如下：

(1)、本公开的轴端螺栓拧紧机能实现覆盖多个轮对满足轴端螺栓组装拧紧流水线式生产作业，并且无需架设钢结构及桁架轨道等的地面移动式轴端螺栓拧紧机。用于作业环境受限，无法搭建桁架的场合，实现轴端螺栓拧紧流水作业。

(2)、本公开的轴端螺栓拧紧机的拧紧轴支架通过水平连接板、竖直连接板、旋转连接板以及升降连接板的综合运动，能够满足不同位置轴端螺栓的拧紧。

(3)、本公开的轴端螺栓拧紧机上设有控制柜，所述控制柜控制套筒旋转，可根据扭矩需要分别设定不同扭矩值，且不同的力矩可随时切换，并具有可编程的扭矩和角度控制系统，能够实现扭矩控制、角度控制、扭矩控制+角度检测、角度控制+扭矩检测的控制模式及零转速扭矩保持功能，提高了螺栓的拆装的可靠性。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例提供的地面移动式轴端螺栓拧紧机结构等轴测视图；

图2是本公开实施例提供的拧紧机中车体组件的结构等轴测视图；

图3是本公开实施例提供的拧紧机中横移纵移组件的结构等轴测视图；

图4是本公开实施例提供的拧紧机中升降旋转组件的结构等轴测视图；

图5是本公开实施例提供的拧紧机中主机箱体组件的结构等轴测视图；

图6是本公开实施例提供的拧紧机中拧紧轴组件的结构等轴测视图；

图7是本公开实施例提供的拧紧机设备的工作流程图。

图中：1、车体组件，101、车体底板，102、万向脚轮，103、定向脚轮，104、把手支架，105、前拉把手，106、后推把手；2、横移纵移组件，201、纵移导向轴支撑座，202、纵移导向轴，203、纵移直线轴承，204、纵移限位块，205、纵移连接板，206、横移导向轴支撑座，207、横移导向轴，208、横移直线轴承，209、横移限位块，210、横移连接板，3、升降旋转组件，301、回转支承，302、旋转连接板，303、旋转限位件，304、螺旋升降机构、305、升降连接板，306、丝杆护罩，307、升降导向组件，308、升降限位开关安装板，309、升降限位开关，3041、伺服电机，3042、螺旋升降机，3043、梯形丝母，3044、丝母限位座，3071、直线轴承，3072、升降导向轴，3073、轴用挡圈，4、主机箱体组件，401、前连接板、402、横吊轴、403、连接座、404、支撑杆、405、后连接板、406、轴承座、407、深沟球轴承、408、连接套、412、环柄、413、操作盒、414、操作手柄、415、箱体护罩组成；5、拧紧轴组件，501、伺服电机、502、行星减速机、503、二级减速机、504、扭矩传感器、505、前体、506、扳轴、507、扳套，6、控制系统，601、控制柜、602、工业一体机、603、声光报警灯。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，目前，铁路车辆轮对轴端螺栓拧紧作业时，现有的作业方式主要有两种：一种方式是定点式作业，即轮对轴端螺栓在固定工位进行拧紧作业，轮对沿地面轨道由人工输送，此种作业方式由于覆盖的轮对数量较少，因而工作效率较低；另一种方式是采用桁架吊挂拧紧机完成拧紧作业，由于桁架的搭建，拧紧机能够沿桁架轨道进行移动作业，能覆盖一定范围内较多数量的轮对作业。此种方式效率有所提升，但搭建桁架需对地面基础进行施工，桁架覆盖范围内无法进行天车吊运作业，而且对于作业环境受限无法架设钢结构及桁架的情况，并不适用，无法实现轴端螺栓组装流水线式生产作业。

为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，如图1所示，该拧紧机主要包括移动车体1、横移纵移组件2、升降旋转组件3、主机箱组件4、拧紧轴组件5以及控制系统6。其中横移纵移组件2安装在车体组件1上，且能随车体组件在水平面内移动；

升降旋转组件3安装在横移纵移组件2上，且能沿着所述的横移纵移组件2在X、Y方向滑动；

主机箱体组件4安装在升降旋转组件3上，且能沿着所述的升降旋转组件3在Z方向升降及绕Z方向旋转；

拧紧轴组件5固定在主机箱体组件4上，且能绕所述的主机箱体组件4的轴线旋转；

所述的控制系统6安装在车体组件1上，控制主机箱体升降及拧紧轴组件相应的运动。

轴端螺栓拧紧工作流程：人工将地面移动式轴端螺栓拧紧机推至待拧紧轴端螺栓位置，通过手动推动主机箱体组件等，使沿着横移纵移组件对其相对于待拧紧轴端螺栓的位置进行调整；同时操作手柄上的上升及下降按钮通过螺旋升降机调整主机箱体组件的高度，并通过回转支承手动转动主机箱体，至主机箱体轴线与轮对车轴同心；手动旋转环柄，使三个拧紧轴分别与三颗待拧紧的轴端螺栓准确对位，推动主机箱体使拧紧轴内扳轴弹簧产生一定压缩量；按下操作手柄的启动按钮进行螺栓拧紧，完成后横移主机箱体退出螺栓，并将拧紧机推动至下一个待拧紧轴端螺栓的位置。

进一步地，如图2所示，本实施中该车体组件1主要包括车体底板101、所述车体底板底部前端设有两个万向脚轮102，后端设有两个定向脚轮103，在车体底板顶面的一端设有把手支架104、所述把手支架104上设有前拉把手105和后推把手106。前后推把手分别设置在把手支架104前后两侧。

如图3所示，实施例中的横移纵移组件2包括固定在车体底板上的四个Y方向上的支撑座201，这四个支撑座201设置在四个角上，其中沿着支撑座长度方向上的两个支撑座201之间设有纵移导向轴202，每个纵移导向轴202上都设有一个纵移连接板205，这两个纵移连接板205的顶端在同样的位置上设有两个对称设置的横移导向轴支撑座206，进一步地，在这两个纵移连接板205上的横移导向轴支撑座206之间连接横移导向轴207，横移导向轴207上通过横移直线轴承208连接横移连接板210上，这样横移连接板210可以在横移导向轴207上滑动。

进一步地，本实施例中的在纵移导向轴202上的两端分别设有一个纵移限位块204，同时在横移导向轴207的两端分别设有一个横移限位块209，需要说明的就是，在实施例中的纵移导向轴202的延伸方向为Y方向，横移导向轴207的延伸方向为X方向，这样可以保证纵移连接板和横移连接板的移动范围内限制在最大允许行程之内。

如图4所示，本实施例中的设置在横移连接板210上的升降旋转组件3主要由回转支承301、旋转连接板302、旋转限位件303、螺旋升降机构304、升降连接板305、丝杆护罩306、升降导向组件307、升降限位开关安装板308及升降限位开关309组成。

所述回转支承301的底部通过螺栓安装固定在横移纵移组件2的横向连接板210上，在回转支承的上部通过螺栓固定旋转连接板302，所述升降连接板305通过升降组件与旋转连接板302相连接，用于实现升降连接板305的升降导向，所述升降组件包括固定在升降连接板顶面的直线轴承3071，所述直线轴承3071上固定升降导向杆3072，所述升降导向杆3072的顶部通过轴用挡圈3073与升降连接板305相连接。

为了实现升降连接板305的升降，本实施例中的升降连接板305与旋转连接板302之间通过螺旋升降机构304相连接，所述螺旋升降机构304由伺服电机3041、螺旋升降机3042、梯形丝母3043、丝母限位座3044组成；其中螺栓升降机3042的通过螺栓安装在旋转连接板302上。

所述丝母限位座3044内固定有升降丝杠，所述升降丝杠上设有梯形螺母3043，所述升降丝杠穿过所述旋转连接板302，且通过梯形螺母3043固定在升降连接板305，在升降丝杠的底部连接伺服电机3041，所述驱动伺服电机3041实现升降连接板305的上升，通过丝母限位座3044保证梯形螺母3043及主机箱组件的移动范围限制在最大允许行程之内。同时在旋转连接板302的边缘上固定一个L型的升降限位开关安装板308，所述升降限位开关安装板308的纵向板在高度方向设有两个升降限位开关安装板308，升降连接板305在升降到最高位置或下降到最低位置时会与升降限位开关安装板308接触，进一步地实现升降连接板305的升降保护。

进一步地，如图5所示，本公开实施例提供的主箱体组件4是固定在升降旋转组件3的上部，所述主箱体组件4由前连接板401、横吊轴402、连接座403、支撑杆404、后连接板405、轴承座406、深沟球轴承407、连接套408、环柄409、操作盒410、操作手柄411及外罩412组成。

其中前连接板401和后连接板405纵向放置，这两个连接板之间通过支撑杆404固定在一起，并且这两个连接板的底部均设有一块突出部分，这两个突出部分之间通过横吊轴402相连接，在所述横吊轴402上设有两个可以移动的连接座403，通过这两个连接座固定在升降连接板305上。

进一步地，所述前连接板401上固定有轴承座406，所述轴承座406与深沟球轴承407的轴承外圈过盈连接，所述的连接套408与深沟球轴承407的轴承内圈过盈连接，所述的拧紧轴组件5通过前体505固定在连接套408上。

所述前连接板401上固定有环柄409，所述支撑杆上固定有操作盒410，所述后连接板405上固定有箱体护罩412，所述后连接板405上固定有操作手柄411。所述的操作盒410上分别设置有急停、各拧紧轴锁定、正反转等按钮，所述的操作手柄411上设置有上升、下降、启动/停止等按钮。

如图6所示，本公开的实施例中的拧紧轴组件5主要由伺服电机501、行星减速机502、二级减速机503、扭矩传感器504、前体505、扳轴506、扳套507组成。其中扳套507与板轴506相连接，板轴依次连接前体505、扭矩传感器504、二级减速机503、行星减速机502以及伺服电机501，该组件中的前体505固定在主箱体组件4的连接套408上。

进一步地，所述螺栓拧紧机的车体底板101上设有控制系统6，所述控制系统6包括控制柜601、工业一体机602以及声光报警灯603。其中控制柜601分别与横移纵移组件2、升降旋转组件3、主机箱组件4以及拧紧轴组件5的驱动装置相连接，所述工业一体机602上设有显示屏幕。

本公开的实施例提供的地面移动式轴端螺栓拧紧机可根据扭矩需要通过控制柜601分别设定拧紧轴组件5的扭矩值，且不同力矩可随时切换，并且所述控制柜601内具有可编程的扭矩和角度控制系统，能够实现扭矩控制、角度控制、扭矩控制+角度检测、角度控制+扭矩检测的控制模式及零转速扭矩保持功能，保证螺栓的拆装的可靠性。

进一步地，本公开的实施例提供的地面移动式轴端螺栓拧紧机的控制系统具有拧紧结果显示及打印功能：拧紧的结果及数据将即时显示在显示屏上，并可随时打印，所述显示屏可以显示拧紧过程的拧紧曲线。

进一步的，本公开的实施例提供的地面移动式轴端螺栓拧紧机的控制系统6可将拧紧数据存储在计算机硬盘中，可以查看所有数据历史记录。所述工业一体机具有网络通讯功能，能通过以太网或串口和计算机通讯，在所述工业一体机上预留有以太网接口，这样可与外界实现信息交换。

所述控制系统6具有程序管理功能：包括程序检索、添加、删除等。

进一步的，本公开的实施例提供的控制系统可通过控制三个拧紧轴组件同时或者单独运动，实现了单轴、两轴或三轴同时拧紧；

进一步的，本公开的实施例提供的地面移动式轴端螺栓拧紧机具备自诊断功能：急停保护、参数保护功能；具有电机以及驱动部件的过载、过流、过压、过速、过热等保护功能。

除此之外，本公开另外一些实施例提供了一种基于上述一种地面移动式轴端螺栓拧紧装置的拧紧方法，该方法包括如下过程，如图7所示：

人工将地面移动式轴端螺栓拧紧机推至待拧紧轴端螺栓位置，根据拧紧机车型的信息调用拧紧程序；

将拧紧箱体沿着Z轴升降至拧紧高度，然后使拧紧机箱体沿着y轴移动，同时通过回转支承手动转动主机箱体，绕着Z轴旋转，至主机箱体轴线与轮对车轴同心；

手动旋转环柄，使三个扳套分别与三颗待拧紧的轴端螺栓准确对位，推动主机箱体沿着X方向移动使拧紧轴组件内扳轴弹簧产生一定压缩量；按下操作手柄的启动按钮进行螺栓拧紧，

通过拧紧机上的屏幕观察每个螺栓是都拧紧合格，如果不合格则会通过声光报警提示，如果合格的话，套筒退出，拧紧机移动至下一拧紧位置，拧紧完成后，拧紧机复位。

该方法还包括所述的三个扳套在控制系统的控制下同步运动；当任一拧紧轴完成某一步拧紧步骤时，将等待其他轴完成这一步骤，然后一起开始下一步，使拧紧轴保持同步。

还包括通过轴端拧紧机上控制系统中的时间监测功能，在拧紧轴组件的任一步拧紧程序中设定时间，当在此步拧紧时间超出设定值时停止拧紧并发出超时报警。

还包括通过轴端拧紧机上控制系统根据不同螺栓拧紧扭矩的需要可分别设定扭矩值，且不同力矩可随时切换；并具有可编程的扭矩和角度控制系统，能够实现扭矩控制、角度控制、扭矩控制+角度检测、角度控制+扭矩检测的控制模式及零转速扭矩保持功能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本公开的权利要求范围当中。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，其特征在于，包括移动底座；所述移动底座上固定有相互滑动连接的横移连接板和纵移连接板，横移连接板沿着X轴方向移动，纵移连接板沿着Y轴方向移动，所述横移移动板的顶部转动连接旋转连接板，旋转连接板的顶部连接可在Z轴方向移动的升降连接板，所述升降连接板上连接拧紧轴支架，所述拧紧轴支架上设有多个用于与轴端螺栓紧密连接的套筒；所述套筒可进行360旋转。

2.如权利要求1所述的一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，其特征在于，所述旋转连接板上设有旋转限位件，旋转连接板的边缘处连接升降限位板，所述升降限位板高度方向上设有两个限制升降连接板升降的升降限位开关。

3.如权利要求2所述的一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，其特征在于，旋转连接板与升降连接板之间通过升降导向杆相连接，所述升降导向杆通过轴用挡圈固定在升降连接板上。

4.如权利要求1所述的一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，其特征在于，所述旋转连接板上固定有螺旋升降机，所述螺旋升降机包括丝杠、螺母，所述螺母设置在丝杠上，所述螺母与升降连接板固定连接；所述丝杠的端部连接驱动电机。

5.如权利要求1所述的一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，其特征在于，所述拧紧轴支架上包括竖直放置的第一连接板和第二连接板；第一连接板和第二连接板通过支撑杆连接，其中第一连接板上转动连接轴承座，所述轴承座上连接手柄，所述轴承座内设有多个安装孔，每个套筒通过轴承设置在安装孔内。

6.如权利要求5所述的一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，其特征在于，所述套筒依次连接旋转轴、连接轴以及驱动件，所述旋转轴通过轴承设置在安装孔内，所述旋转轴穿过所述连接轴与驱动件连接，所述连接轴与轴承座固定连接，所述驱动件上设有扭矩传感器。

7.如权利要求5所述的一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，其特征在于，所述第二连接板上设有控制箱；所述控制箱上设有控制按钮。

8.如权利要求1所述的一种地面移动式轴端螺栓拧紧机，其特征在于，所述移动底座上安装有控制柜，所述控制柜控制拧紧轴支架的升降以及套筒的旋转，所述控制柜可以控制多个套筒同时旋转或者单个套筒旋转，所述控制柜安装有工业一体机和声光报警灯；所述工业一体机设有显示屏幕以及以太网接口。

9.基于权利要求1-8任一项所述一种地面移动式轴端螺栓拧紧机的使用方法，其特征在于，包括如下过程：

人工将螺栓拧紧机推至待拧紧轴端螺栓位置，根据拧紧机车型的信息调用拧紧程序；

将拧紧轴支架沿着Z轴升降至拧紧高度，然后使拧紧轴支架沿着X轴移动，同时通过转动旋转连接板，至拧紧轴支架轴线与轮对车轴同心；

使拧紧轴支架的多个套筒与待拧紧的轴端螺栓准确对位，推动拧紧轴支架使拧紧轴内扳轴弹簧产生一定压缩量；启动按钮进行螺栓拧紧，

通过机上的屏幕观察每个螺栓是都拧紧合格，如果不合格则会通过声光报警提示，如果合格的话，套筒退出，拧紧机移动至下一拧紧位置，拧紧完成后，拧紧机复位。

10.如权利要求9所述的一种地面移动式轴端螺栓拧紧机的使用方法，其特征在于，该包括通过通过控制多个套筒同时旋转或者单独运动以及可根据扭矩需要可分别设定多个套筒的扭矩值，且不同力矩可随时切换。

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