CN113557107B - 螺栓张紧工具 - Google Patents

Abstract

本说明书涉及一种螺栓张紧工具，其适配成张紧从工件突出的螺栓，并包括：螺栓容纳元件(5)、螺母插口(10)、轴(3)、螺纹套筒(6)、支撑套筒(2)以及联接件(9)，螺栓容纳元件(5)适配成拧到螺栓上，螺母插口(10)适配成容纳螺母，轴(3)适配成在螺栓容纳元件上施加轴向力，螺纹套筒(6)布置成接合所述轴并具有适配成与轴(3)的外螺纹(3a)配合的内螺纹(6a)，使得它们之间的相对旋转运动导致轴和螺纹套筒之间的相对轴向位移，支撑套筒(2)联接到螺纹套筒并适配成选择性地抵靠工件，联接件(9)适配成连接螺母插口和支撑套筒，联接件是允许插口和套筒之间有限的相对运动的联接件。

Description

螺栓张紧工具

技术领域

本发明总体上涉及螺栓的拧紧，更具体地，涉及螺栓张紧和螺栓张紧工具，该螺栓张紧工具用于张紧从工件突出的带螺纹的螺栓或销。

背景技术

当使用螺纹紧固件(例如螺母、螺丝或螺栓)拧紧接头时，通常需要达到一定的夹紧力，以提供接头所需的功能。因此，将此类接头的紧固件拧紧到可以确保达到所需的拧紧力水平是非常重要的。

然而，使用普通动力工具拧紧螺栓时，螺栓上会产生扭矩。尽管当今使用的动力工具通常提供各种方法(通常通过测量工具施加的扭矩并计算或估计相应的夹紧载荷)来确保在拧紧过程中实际上也能达到所需的最小拧紧力，但是实际达到的夹紧力的不确定性仍然存在，例如，由于紧固件和被接合的一个或更多个组件之间的摩擦在不同的接头之间可能有很大差异。

因此，尽管施加的扭矩与产生的夹紧力之间存在许多因素的关系，但最重要的是螺纹(即，在螺母和螺栓之间)中的摩擦和螺母或螺栓头部下的摩擦，在通过动力工具施加一定扭矩后，通过在接头中实现的实际夹紧载荷引入相当大的不确定性来影响这种关系。因此，尽管对于每次拧紧所施加的扭矩的准确性可能已经非常小心，但结果可能仍然是夹紧载荷存在较大的分散。

为了减少一些这样的缺点，即为了在接头中获得精确和良好控制的夹紧力，已经提出使用所谓的螺栓张紧。当进行螺栓张紧时，轴向张紧力被施加到螺纹元件(例如螺栓或带螺纹的销)以实现螺栓的期望伸长并因此获得期望的夹紧载荷。该夹紧载荷可以根据螺栓的伸长和材料特性准确地确定。当获得期望的伸长(即，期望的夹紧力)时，螺纹元件被螺母锁定以保持螺栓的伸长状态并因此保持夹紧力。

此类方法通常用于大型螺栓，例如，用于在石油和天然气工业中拧紧法兰接头。在这种情况下，通常使用液压张紧器。然而，这种张紧器具有缺点，例如非常慢并且需要液压泵进行操作。

发明内容

因此，期望提供一种改进的螺栓张紧工具。特别地，期望提供一种更快更方便的工具，也适用于张紧较小的螺栓。为了更好地解决这些问题中的一个或更多个，提供了一种如在独立权利要求中限定的螺栓张紧工具。优选的实施方案在从属权利要求中限定。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于张紧从工件突出的螺栓或销的螺栓张紧工具。该工具包括：螺栓容纳元件、螺母插口、轴、螺纹套筒、支撑套筒以及联接件，螺栓容纳元件具有内螺纹以拧到带螺纹的螺栓或销上；螺母插口适配成容纳要拧到螺栓上的螺母，轴联接到螺栓容纳元件并适配成在螺栓容纳元件上施加轴向力，轴包括外螺纹，螺纹套筒布置在所述轴上并具有适配成与所述轴的外螺纹配合的内螺纹，使得所述轴和所述螺纹套筒之间的相对旋转运动导致所述轴和所述螺纹套筒之间的相对轴向位移，支撑套筒连接到螺纹套筒并适配成在第一端处选择性地抵靠所述工件，使得反作用力可以传递到工件，从而抵消轴施加在螺栓上的所述轴向力，联接件适配成连接所述螺母插口和所述支撑套筒，其中所述联接件是允许所述螺母插口和所述支撑套筒之间的有限的相对运动的联接件。

根据第一方面，螺栓张紧工具通过设计提供了对上述问题的创造性解决方案，该设计不仅能够将轴向力快速施加到螺纹元件，而且能够同时通过螺母将螺栓锁定在张紧状态中，即伸长状态。因此，即通过设计该工具使得所包括的部件可以以巧妙的顺序自动旋转，工具以方便和用户友好的方式向接头提供精确的夹紧载荷。因此，与本领域已知的相比，可以显著促进和简化工具的拧紧质量和操作。因此，本发明的优点包括可以将具有比已知工具低得多的分散的精确夹紧载荷传递到接头，并且进一步地，该工具方便且易于使用。

当用户使用该工具时，来自例如马达输出轴的旋转运动被施加到轴上。初始时，在某种意义上说是空载步骤时，轴与其他所描述的组件(即，螺栓容纳元件、螺母插口、螺纹套筒和支撑套筒)一起旋转，其中，螺母插口经由螺母插口和支撑套筒之间的允许有限的相对运动的联接件通过支撑套筒而旋转。将螺母插口，优选地具有对应于并允许与螺母(例如具有六边形形状的螺母)形状配合的形状，施加在螺母上，从而使螺母旋转并与工件的表面接触。一旦螺母朝向工件移动足够的距离，螺栓容纳元件被拧到螺纹元件上，由此也在轴和螺纹元件之间建立了适配成在螺纹元件上施加张紧力的联接。这个过程期间，当螺母插口抵靠工件安置并且不能再转动时，支撑套筒同时朝向工件的方向移动并最终与工件的接触表面接触。

随着支撑套筒转而与工件接触，并且随着支撑套筒的旋转因此停止，现在发生螺纹套筒和轴之间的相对旋转，进而导致现在联接到螺栓并适配成在螺栓上施加轴向力的轴和支撑套筒之间的轴向位移，因此轴向张紧力被施加到螺栓。联接件只允许螺母插口和支撑套筒之间进行有限的相对运动，从而保持螺母抵靠工件的接触表面安置，使得在松开工具时，通过张紧力实现的螺栓伸长(以及由此产生的夹紧载荷)得以保持。

当达到期望的夹紧载荷时，可以通过反转轴的旋转方向将螺栓容纳元件从螺纹元件上拧下来而移除螺栓张紧工具。由此，支撑套筒或外套筒被释放并且再次自由旋转，从而允许螺栓容纳元件从螺栓上拧下来并且工具被释放。在一些实施方案中，螺栓张紧工具可以包括壳体、布置在所述壳体中的马达和连接到马达或由马达包括的输出轴。该输出轴的旋转运动可以通过输出轴和螺栓张紧工具的轴之间的合适连接而传递到螺栓张紧工具的轴。马达可以是电动马达或气动马达，在本说明书的范围内也可以想到液压驱动系统。螺栓张紧工具还可以是手持工具或在其他实施方案中是固定工具。在一些实施方案中，螺栓张紧工具可以适配成提供夹紧载荷的范围在0.01-300kNm内，在一些实施方案中在20-100kNm内。

在一些实施方案中，轴和螺纹套筒可以被描述为一起形成致动丝杠机构，使得所述轴和所述螺纹套筒之间的相对旋转导致相对轴向位移。螺母插口优选地具有对应于并允许与螺母(例如六边形形状)形状配合的形状。然而，本领域技术人员意识到其他形状也是可以想到的。本领域技术人员进一步意识到术语螺纹元件、螺栓和螺丝在本说明书中可互换使用。

根据一个实施方案，有限的相对运动是有限的相对轴向和旋转运动，并且联接件包括适配成提供至少所述有限的相对旋转运动的弹性元件，所述弹性元件接合所述支撑套筒和所述插口。弹性元件应理解为在变形后弹回形状的元件，通常称为弹性或柔性元件。在一些实施方案中，弹性元件可以是通过支撑套筒和插口之间的相对旋转而偏压的元件，即，与初始空载状态相比可以通过角偏移来偏压的元件。进一步地，在一些实施方案中，弹性元件可以被描述为在拉伸时施加弹簧弹力或偏压力的元件，或更普遍的在拉伸时储存能量的元件。在本发明中巧妙地利用了这种效果，其中，在拧紧的阶段期间，当支撑套筒仍在旋转中朝向工件表面行进的同时，螺母插口已经抵靠工件表面停止时，弹性元件被拉伸，这种能量，即在元件中产生的力，然后在张紧阶段期间被利用来持续地旋转螺母插口，以保持螺母与工件表面接触，从而在工具移除后保持螺栓的伸长。即，当螺栓被拉伸并且螺母从表面稍微抬起以允许螺母转动时，储存的能量被释放并作为扭力扭矩提供。换句话说，在这种情况下螺母插口和支撑套筒之间的相对运动可以导致弹簧元件的偏压或张紧，借此“拧紧”力(即作用在螺母锁紧方向上的扭力扭矩)施加到螺母插口，当螺栓或螺纹元件被连续地加载张紧力并因此伸长时，使螺母持续保持抵靠工件，因此螺母随着伸长螺栓的运动而旋转，以保持与围绕螺纹元件的表面的接触，当螺纹元件上的轴向载荷被释放时，伸长和夹紧载荷因此得以保持。然而，允许的相对旋转是有限的相对旋转，因为弹性元件最终将达到不可以再发生变形的状态并且停止相对旋转。提供的扭矩也可以是有利的，因为一旦轴的旋转方向反转，螺母也不会松动。

根据一个实施方案，弹性元件是在第一端处接合插口并且在第二端处接合支撑套筒的弹簧元件。示例包括任何类型的扭力弹簧或螺旋弹簧。因此，当发生相对旋转时，弹簧被张紧并且这种储存的能量可以用于“拧紧”螺母，即保持螺母与围绕螺栓的表面的接触。

根据一个实施方案，所述弹簧的第一端接合所述插口，并且所述弹簧的第二端接合所述支撑套筒中的纵向槽。因此，不仅允许相对轴向运动，而且相对轴向运动也可以有利地通过弹簧的第二端沿着槽移动而被允许。槽可以具有比弹簧的端部与槽接合的轴向长度更长的轴向长度。这允许支撑套筒在螺母插口在最初阶段期间停止后朝向工件表面向下行进。

根据一个实施方案，支撑套筒相对于螺栓容纳元件可轴向地移动。因此，螺栓容纳元件在支撑套筒抵靠(即持续抵靠)工件以提供支撑和平衡力的同时(即处理产生的反作用力)，可以例如远离工件移动以便在螺栓(或螺纹元件)上施加螺栓张紧力。

进一步地，在一些实施方案中，允许螺栓容纳元件和支撑套筒之间的相对旋转。这是有利的，因为在允许螺栓容纳元件旋转的同时，可以停止支撑套筒的旋转，反之亦然。例如，在一个实施方案中，随着支撑套筒抵靠工件的接触表面，支撑套筒的旋转可以停止，同时可以允许螺栓容纳元件继续旋转。

根据一个实施方案，轴上的外螺纹沿与马达旋转方向相反的方向定向。例如，马达(并因此轴)在顺时针方向旋转的情况下，螺纹可以是左旋螺纹。在这种情况下，以顺时针方向提供给轴的旋转将会导致轴在远离工件的方向上运动。例如，当螺纹套筒的旋转停止(通过支撑套筒)并因此发生轴和螺纹套筒之间的相对旋转时，轴沿远离工件的方向移动并在螺栓上施加张紧力。在一些实施方案中，螺纹套筒的内螺纹也可以是沿与马达旋转方向相反的方向定向的螺纹。

例如，根据一个实施方案，轴和螺纹套筒形成致动丝杠机构。在这样的机构中，致动丝杠机构可以是丝杠机构或滚柱丝杠，例如行星滚柱丝杠，其还包括布置在螺纹套筒的内螺纹和轴上的外螺纹之间的螺纹滚柱。这是有利的，因为提供了丝杠致动器，该丝杠致动器提供低摩擦并允许快速、高精度运动。在这样的实施方案中，支撑套筒停止转动(并因此当外套筒开始朝向抵靠工件的位置移动时)的点由连接螺母插口与支撑套筒的联接件提供的扭矩和滚柱丝杠摩擦产生的扭矩之间的平衡决定。

根据一个实施方案，螺栓张紧工具还包括至少部分地包围螺栓容纳元件的外套筒。这是有利的，例如，在一些实施方案中，促进了螺栓容纳元件和外套筒之间的相对旋转。

根据一个实施方案，螺栓容纳元件还包括联接到轴的第一构件、包括空腔的第二构件以及选择性地连接第一构件和第二构件的联接件，所述空腔具有适配成拧到带螺纹的螺栓或销上的内螺纹。因此，例如可以允许联接到轴的构件(并且因此轴)和第二构件(并且因此螺栓)之间的相对旋转和/或相对轴向运动，从而允许螺栓和轴之间的分离。根据一个实施方案，联接件是第一构件和第二构件之间的扭矩限制联接件，使得可以通过联接件传递有限的旋转扭矩。这是有利的，例如，第一旋转可以在联接件上传递，用于使螺母靠在工件上，并将元件的螺纹拧到螺丝上，即对旋转提供很小或没有阻力的操作，因此需要在交界面上传递(更)低的扭矩，而当内螺纹已经拧到螺栓上，并且旋转阻力增加时，扭矩限制离合器被允许滑动，因此在此阶段允许螺栓和(旋转)轴之间分离。

根据一个实施方案，外套筒联接到第二构件，并且扭矩限制联接件设置在第一构件和外套筒之间。

例如，在一个实施方案中，扭矩限制联接件是设置在外套筒和第一构件之间的O形环。因此，在联接件上可以传递较低水平的扭矩，由于O形环提供的摩擦足以在交界面上传递旋转运动，而相对旋转可以在足够高以克服O形环提供的摩擦的扭矩水平下发生。

在一个实施方案中，螺栓张紧工具还包括设置在螺栓和第一部分之间的减摩元件。这是有利的，例如减少了不希望的锁紧风险。这种减摩元件可以是例如小钢珠。

根据一个实施方案，螺母插口布置成通过轴承(例如滚珠轴承)抵靠所述螺栓容纳元件，使得所述螺母插口与所述螺栓容纳元件旋转地分离。从而确保螺母插口仅通过支撑套筒而旋转，而不受螺栓容纳元件旋转的影响。可以想到螺母插口直接抵靠螺栓容纳元件的实施方案。

根据一个实施方案，螺母插口和弹簧元件之间的联接件包括单向联接件，使得弹簧元件的第一端在插口沿第一方向旋转时与螺母插口接合，而在插口沿相反的第二方向旋转时不与螺母插口接合。这是有利的，因为便于从接头移除工具，否则在反转工具时会存在松开螺母并因此失去一些或全部夹紧载荷的显著风险。

根据一个实施方案，螺栓张紧工具还包括用于测量施加在螺栓上的轴向力的装置。此类装置可以包括安装在螺栓张紧工具上合适位置的应变计、安装在工具上的测力传感器或测力计或任何其他类型的传感器，该传感器适用于测量指示所施加的力的量，并因此指示所施加的夹紧载荷的量。这种用于测量的装置可以优选地布置成测量在承受轴向张紧力的组件上和/或组件中引起的相应的量。例如，由于工具施加张紧力，用于测量的装置可以布置在或连接到承受张紧载荷(即夹紧载荷)的工具的一个或更多个组件(中)，例如轴或滚柱丝杠。

在一些实施方案中，可以利用间接测量，例如传送到马达的功率的测量等。其他示例包括扭矩、角度、油压或电流控制的测量。

根据一个实施方案，用于测量轴向力的装置包括超声波测量装置。虽然前面提到的方法都有其优点，但它们都受到一系列机械和电气测量的影响，这会导致张紧误差和较低的准确性和精度。然而，由于工具承受全部夹紧载荷，因此可以使用超声波测量进行更直接的测量。由此可以避免夹紧载荷测量中的许多误差。

为确定螺栓拧紧期间产生的夹紧力而对螺栓进行超声波测量是已知的。使用此类方法时，超声波脉冲通过合适的传感器传输到螺栓中，并监控响应时间(通常称为飞行时间)。飞行时间对应于螺栓的长度。因此，飞行时间的任何测量增加都对应于螺栓长度的增加，因此也对应于螺栓中夹紧力的增加。然而，与这种超声波方法相关的问题包括难以在超声波测量仪和螺栓之间建立足够好的接触，通常导致不希望的需要在工具上使用特殊螺丝和/或特殊探针。

在一个实施方案中，这样的超声波装置因此可以布置在工具内部。这是有利的，例如可以避免如从现有技术解决方案中已知的工具上的这种特殊螺丝和/或特殊探针，从而促进测量以及提高准确性。例如，由于工具施加张紧力，该装置可以布置在或连接到承受张紧载荷(即夹紧载荷)的工具的一个或更多个组件(中)。换句话说，超声波装置可以例如被布置成在承受张紧(即夹紧)载荷的工具的一个或更多个组件中传输和/或测量超声波的飞行时间。

根据一个实施方案，超声波测量装置包括超声波传感器并且适配成测量超声波在承受轴向张紧力的组件中的飞行时间。因此，可以确定长度的变化并因此可以确定夹紧载荷。在这样的实施方案中，要在其上进行测量的一个或更多个组件可以容易地适配成提高测量准确性，例如通过在可以反射超声波上/处的之间提供平坦表面。

在一个实施方案中，在轴上进行测量。在另一个实施方案中，在滚柱丝杠上进行测量。

在一个实施方案中，测量装置可以适配成通过监控夹紧载荷信号来测量当螺母承受全部载荷时发生的松弛量。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于与动力工具一起使用的螺栓张紧机构。在一些实施方案中，这种螺栓张紧机构可以是独立的螺栓张紧机构，其适配成附接到动力工具的输出轴，例如输出马达轴。在这样的实施方案中，螺栓张紧机构还可以包括用于提供连接到工具的轴的合适的装置。示例包括合适的插口、卡盘或类似物。可在本发明第二方面的范围内想到的螺栓张紧机构的目的、优点和特征通过参考本发明的第一方面的前述讨论而容易地理解。

当研究以下详细公开内容、附图和所附权利要求时，本发明的进一步目的、特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员应理解，可以组合本发明的不同特征以创造除了以下描述的那些实施方案以外的实施方案。

附图说明

通过以下优选实施方案的说明性和非限制性的详细说明，并参考附图，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是更详细地示出根据一个实施方案的螺栓张紧工具沿着轴的截面图。

图2是更详细地示出根据一个实施方案的螺栓张紧工具的垂直于轴的截面图。

所有附图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且通常仅示出了阐明本发明所必需的部件，其中，可以省略其他部件或者仅提及其他部件。

具体实施方式

根据本发明一个实施方案的螺栓张紧工具如图1和图2所示。所示的示例性实施方案适用于拧紧M10螺丝，其中期望的夹紧载荷在范围30-40kN内。

该工具包括支撑套筒2和螺母插口10，该支撑套筒2适配成在第一端2a处抵靠工件的表面，该螺母插口10适配成容纳要拧到螺栓上的螺母并布置成抵靠螺栓容纳元件5，具有内螺纹的螺栓容纳元件5被拧到带螺纹的螺栓上以提供张紧工具和螺栓之间的连接。进一步地，轴3联接到螺栓容纳元件并适配成在螺栓容纳元件上施加轴向力，并且该轴3包括外螺纹(未示出)。螺纹套筒6包括用于与所述外螺纹配合的内螺纹6a，从而形成螺杆式致动器，螺纹套筒6转而连接到支撑套筒2。

所示实施方案进一步包括用于向轴3施加旋转运动的装置MO，在示出的实施方案中为中间轴MO的形式，该中间轴MO可以连接到例如马达(未示出)的输出轴。弹簧元件9a(在所示实施方案中为缠绕钢丝形式的扭力弹簧9a)布置在螺母插口10和支撑套筒2之间。

图1以螺栓张紧工具的组装状态的截面图示出了多个组件。从图1可以看出，大部分组件布置在周围套筒2内，或由周围套筒2包围，并且轴3从螺纹套筒6穿过支撑套筒2延伸到螺栓容纳元件5。扭力弹簧9a布置在并附接到螺母插口10上，螺母插口10转而抵靠螺栓容纳元件5。

在所示的实施方案中，螺栓容纳元件5包括：第一元件5a、第二元件5b以及外套筒7，第一元件5a通过合适的装置连接到轴，图示中第一元件5a固定地联接到轴；第二元件5b包括具有内螺纹的空腔并因此适配成附接到螺栓或螺纹元件；外套筒7包围或围绕第一元件和第二元件。进一步地，扭矩限制联接件布置在元件5a和元件5b之间以选择性地连接它们，使得可以在元件5a、5b之间传递有限的旋转扭矩。在所示的实施方案中，外套筒7固定(即，固定地联接)到第二元件5b，并且在元件5a和外套筒7之间提供扭矩限制联接件(未示出)，例如在元件5a的圆周槽中。在图1所示的示例性情况下，扭矩限制联接件是设置在元件5a和套筒7之间的O形环(未示出)。

示出的附加组件包括设置在元件5a和套筒7的后表面之间的轴向轴承13和设置在螺栓(未示出)和一部分螺栓容纳元件5之间的减摩元件14。

图1还示出了扭力弹簧9a，其包括用于接合螺母插口的第一端和用于接合支撑套筒2的第二端。

螺母插口10包括第一表面101和第二相对表面，第一表面101适配成抵靠围绕螺栓的工件的表面，第二相对表面形成扭力弹簧9a的支撑跟部(supporting heel)的部分。进一步地，插口的上部适配成借助可以被描述为单向联接的方式接合弹簧的端部，其中，上部包括不对称的跟部(设置在所述螺母插口的圆周表面上的径向突起)，所述不对称的跟部适配成当插口沿第一方向(在这种情况下是顺时针)旋转时接合扭力弹簧的第一端，而当发生沿相反方向的旋转时不接合该端。

在图2所示的截面中，示出了由轴3、螺纹套筒6和布置在螺纹套筒6的内螺纹和轴3上的外螺纹3a之间的多个螺纹滚柱15形成的行星滚柱丝杠的滚柱15。所示的实施方案包括六个滚柱15。

现在将描述螺栓张紧工具的示例性实施方案的功能。

通常，将来自马达输出轴的旋转运动施加到轴3，在所示的实施方案中，是通过附加轴MO，在空载的情况下，例如，在不接合螺母和/或螺栓的情况下驱动工具时，轴3与其他所描述的组件(即，螺栓容纳元件5、外套筒7、螺母插口、螺纹套筒和支撑套筒2)一起旋转，并且轴3与其他所描述的组件之间基本上不发生相对旋转。

当拧紧操作(特别是张紧操作)开始时，将螺母插口，优选地具有对应于并允许与螺母(例如六边形形状)形状配合的形状，施加在螺母上，从而引起螺母旋转并与工件的接触表面接触，并且螺栓容纳元件被拧到从工件突出的螺纹元件上，据此在工具和螺纹元件之间建立必要的联接，以便能够在螺纹元件上施加张紧力。

随着螺母插口最初抵靠工件安置，插口将在过程的阶段期间抵靠接触表面，同时支撑套筒仍保持在与接触表面相比略微升高的位置并继续自由旋转。

到此阶段，所有组件(螺母插口除外)之间的旋转都是同步的。然而，当螺栓容纳元件5，更具体地，螺栓容纳元件的第二部分或前部5b完全拧到螺栓上时，通过扭矩限制联接件(未示出)例如O形环传递的扭矩增加并且联接件滑动，前部5b以及因此与其连接的套筒7变得与第一元件5a分离并保持静止。然而，轴3和第一元件5a、螺纹套筒6和支撑套筒2继续旋转。

更具体地，支撑套筒2现在抵抗扭力弹簧9a的阻力旋转，扭力弹簧9a布置在现在仍然静置的螺母插口和(旋转的)支撑套筒2之间。然而，允许的相对转动是有限的相对转动，因为弹簧只允许一定量的变形而使支撑套筒2的旋转停止。

因此，螺纹套筒6的旋转由于套筒6和支撑套筒2之间的联接而停止。这是由于由弹簧元件9a提供的旋转阻力引起的扭矩大于由行星滚柱丝杠中的摩擦阻力提供的扭矩。当螺纹套筒的旋转停止时，通过马达继续旋转的轴因此与螺纹套筒之间发生相对旋转，最初套筒2与工件的接触表面形成接触，从而形成抵消即将施加的张紧力的支撑，即处理反作用力。由于轴3上的外螺纹与马达的旋转方向相反(在所示的实施方案中，外螺纹为左旋螺纹，旋转方向为顺时针)，因此实现了这种接触所需的支撑套筒2的轴向运动。因此，沿顺时针方向提供给轴3的旋转(螺纹套筒6被锁定)导致支撑套筒2沿朝向工件的方向运动。

使套筒2与表面形成接触的步骤之后是螺栓的实际张紧，由于在支撑套筒2抵靠接触表面安置后，因此显然不能在朝向工件的方向上进一步移动，轴和螺纹套筒之间的相对旋转现在改为(同样由于螺纹的取向)导致轴3在远离接触表面的方向上发生轴向位移，从而在螺栓上施加轴向张紧力。

在张紧阶段期间，当螺栓被张紧时，布置在螺栓上的螺母因此随着螺栓的延伸而从接触表面上抬起。然而，由于套筒2相对于螺母插口旋转时产生的偏压力/弹簧弹力，弹簧元件9a保持螺母抵靠工件的接触表面锁紧/安置。这种力不断地“拉动”螺母，从而形成或者甚至保持抵靠表面的螺母安置阶段。

当达到所期望的夹紧载荷时，可以移除螺栓张紧工具。这是通过反转马达的旋转方向来实现的，在这种情况下为逆时针旋转。最初，这导致行星滚柱丝杠上的张力被释放，这又意味着螺母插口10的旋转停止。这是由于支撑套筒2不再被朝向工件表面按压并且因此被允许旋转(即，旋转不再被锁定)。但是，由于螺母插口10布置在螺母上，插口10不能旋转，因此，必须在连接元件(在这种情况下是弹簧9a和螺母插口10)之间提供接合，以允许沿相反的逆时针方向进行无限制的相对旋转。这就是为什么所示实施方案中的联接包括提供上述单向功能使得弹簧元件的第一端在插口沿第一方向旋转时与螺母插口接合，而在插口沿相反的第二方向旋转时不与螺母插口接合的设计的原因。如上所述，在所示的实施方案中，这是通过沿着螺母插口的周边布置的多个突起或肩部来实现的。这些突起的形状使得当沿顺时针方向旋转时弹簧9a的第一端接合在基本上径向方向上延伸的表面并且因此允许弹簧9a在旋转中接合肩部，并且在沿逆时针方向的旋转中沿着所述肩部的倾斜部分滑动，从而允许支撑套筒2沿逆时针方向旋转，而插口10和弹簧9a之间无接合。因此，拧在螺栓的螺纹上的螺栓容纳元件5可以旋转并且工具1可以最终被移除。当螺栓接合元件5完全从螺栓上拧下时，螺母插口10也可以被移除。

尽管已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这种示出和描述应被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施方案。本领域技术人员理解，在所附权利要求所限定的范围内，可以想到许多修改、变化和改变。

此外，在实践所要求保护的发明时，本领域技术人员对附图、公开内容和所附权利要求书进行研究后，可以理解和实现所公开的实施方案的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (14)

1.螺栓张紧工具，其适配成张紧从工件突出的带螺纹的螺栓或销，所述工具包括：

螺栓容纳元件(5)，其具有内螺纹并适配成拧到所述带螺纹的螺栓或销上；

螺母插口(10)，其适配成容纳要拧到螺栓上的螺母，

轴(3)，其联接到所述螺栓容纳元件并适配成在所述螺栓容纳元件上施加轴向力，所述轴(3)包括外螺纹；

螺纹套筒(6)，其布置成接合所述轴并具有适配成与所述轴(3)的外螺纹(3a)配合的内螺纹(6a)，使得所述轴(3)和所述螺纹套筒之间的相对旋转运动导致所述轴(3)和所述螺纹套筒之间的相对轴向位移，

支撑套筒(2)，其联接到所述螺纹套筒并适配成在第一端(2a)处选择性地抵靠所述工件，使得反作用力可以传递到工件，从而抵消轴施加在螺栓上的所述轴向力，以及

第一联接件(9)，其适配成连接所述螺母插口和所述支撑套筒，其中所述第一联接件是允许所述螺母插口和所述支撑套筒之间的有限的相对运动的联接件，

其中，所述螺栓容纳元件(5)还包括：

第一构件(5a)，其联接到所述轴；

第二构件(5b)，其包括具有内螺纹的空腔，所述内螺纹适配成拧到所述带螺纹的螺栓或销上，以及

第二联接件，其选择性地连接所述第一构件和所述第二构件。

2.根据权利要求1所述的螺栓张紧工具，其中，所述有限的相对运动是有限的相对轴向运动和有限的相对旋转运动，并且其中所述第一联接件包括适配成提供至少所述有限的相对旋转运动的弹性元件(9a)，所述弹性元件接合所述支撑套筒和所述插口。

3.根据权利要求2所述的螺栓张紧工具，其中，所述弹性元件是在第一端处接合所述插口并且在第二端处接合所述支撑套筒的弹簧元件(9a)。

4.根据权利要求3所述的螺栓张紧工具，其中，所述弹簧的第一端接合所述插口，并且其中所述弹簧的第二端接合所述支撑套筒中的纵向槽。

5.根据前述权利要求中任一项所述的螺栓张紧工具，其中，所述轴上的所述外螺纹沿与驱动所述轴的马达的旋转方向相反的方向定向。

6.根据权利要求1所述的螺栓张紧工具，其中，所述轴和所述螺纹套筒形成致动丝杠机构，并且其中所述致动丝杠机构为行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠进一步包括至少一个螺纹滚柱(15)，所述螺纹滚柱(15)布置在所述螺纹套筒的所述内螺纹与所述轴上的所述外螺纹之间。

7.根据权利要求1所述的螺栓张紧工具，还包括至少部分地包围所述螺栓容纳元件(5)的外套筒(7)。

8.根据权利要求1所述的螺栓张紧工具，其中，所述第二联接件是第一构件(5a)和第二构件(5b)之间的扭矩限制联接件，使得可以通过所述第二联接件传递有限的旋转扭矩。

9.根据权利要求8所述的螺栓张紧工具，其中，所述螺栓张紧工具还包括至少部分地包围所述螺栓容纳元件(5)的外套筒(7)，所述外套筒(7)联接到所述第二构件(5b)，并且其中所述扭矩限制联接件设置在所述第一构件(5a)和所述外套筒(7)之间。

10.根据权利要求1所述的螺栓张紧工具，其中，所述螺母插口布置成抵靠所述螺栓容纳元件。

11.根据权利要求10所述的螺栓张紧工具，其中，所述螺母插口布置成通过轴承(11)抵靠所述螺栓容纳元件，使得所述螺母插口从所述螺栓容纳元件(5)旋转地分离。

12.根据权利要求3所述的螺栓张紧工具，其中，所述螺母插口和所述弹簧元件(9a)之间的所述联接是单向联接，使得所述弹簧元件的第一端在所述插口沿第一方向旋转时接合所述螺母插口，并且在所述插口沿相反的第二方向旋转时不接合所述螺母插口。

13.根据权利要求1所述的螺栓张紧工具，还包括用于测量施加在所述螺栓上的所述轴向力的装置。

14.根据权利要求13所述的螺栓张紧工具，其中，用于测量所述轴向力的所述装置包括超声波测量装置。

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