CN211661475U - 可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，包括减速机、电机、螺栓拧紧部件、扭矩传感器、控制器、输出轴和陀螺仪；电机将旋转动力传递至减速机；减速机与螺栓拧紧部件通过输出轴轴向连接，通过输出轴带动螺栓拧紧部件旋转；扭矩传感器装在输出轴上用于测量螺栓拧紧部件受到的实际扭矩值；陀螺仪装在输出轴上用于测量输出轴和螺栓的同轴度数据，并将测得的数据传输给控制器；控制器分别与电机、扭矩传感器和陀螺仪相连接，用于接收扭矩传感器和陀螺仪测得的数据，并根据陀螺仪测得的同轴度数据判断实际扭矩值的正确性，再根据判断结果进行预警或停止工作；本实用新型可以在螺栓拧紧的过程中判断扭矩实测值的正确性。

Description

可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置

技术领域

本实用新型涉及对结构件螺栓进行自动化安装的设备工具领域，具体涉及一种拧紧铁路轨道螺栓的自动化装置。

背景技术

目前高速铁路的建设在全国范围乃至全球范围大面积铺开，铁路轨道在铺设及维护保养时工程量巨大。高速铁路在铺设铁路轨道时，铁轨轨枕与铁轨之间是通过扣件及螺栓紧固连接的。拧紧扣件及螺栓时，如果扭矩过大会导致弹条失效，而扭矩过小会导致压力不足。因此，扣件及螺栓在拧紧时，扭矩值精度及一致性直接影响轨道寿命和行车安全。

为了解决扣件螺栓拧紧扭矩精度问题，现有技术中提供了一种电动轨枕螺栓机动扳手及定扭控制方法(CN107984204A)。电动轨枕螺栓机动扳手主要包括以下构件：发电模块、驱动模块、旋转模块、定扭模块、操纵模块和显示模块；定扭控制方法主要包括以下步骤：1.在控制电路板中设置拧紧时的理论扭矩值为M0；2.电机将动力传递至减速机，减速机降低传动轴的转速，增加传动轴的扭矩；3.根据显示控制器显示当前实际扭矩值M，控制电路板判断M和M0的大小关系；若M＝M0,则完成单个螺栓的拧紧。

上述技术方案在一般情况下，可以实现对轨道螺栓在拧紧时的扭矩进度进行精确定扭，但当拧紧装置的输出轴中心线与扣件及螺栓的中心线不在同一直线上或偏差过大时，在拧紧过程中螺栓会侧向以一定倾角进入螺栓孔而不是正对进入螺栓孔；这样螺栓会与螺栓丝牙卡滞，导致拧紧过程中测得的实际扭矩值M是不正确的，在这种情况下螺栓也没有被真正拧紧。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，以解决现有技术中存在的在拧紧螺栓的过程中，当拧紧装置的输出轴中心线与扣件及螺栓的中心线不在同一直线上或偏差过大时，导致拧紧过程中测得的实际扭矩值不正确，螺栓也没有被真正拧紧的技术问题。

本实用新型采用的技术方案是一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，包括：减速机、电机、螺栓拧紧部件、扭矩传感器、控制器、输出轴和陀螺仪；

电机与减速机相连接，将旋转动力传递至减速机；

减速机与螺栓拧紧部件通过输出轴轴向连接，减速机通过输出轴带动螺栓拧紧部件旋转；

扭矩传感器装在输出轴上，位于输出轴下端、螺栓拧紧部件上方，用于测量螺栓拧紧部件受到的实际扭矩值；

陀螺仪装在输出轴上，位于扭矩传感器上方，用于测量输出轴和螺栓的同轴度数据，并将测得的数据传输给控制器；

控制器分别与电机、扭矩传感器和陀螺仪电连接，用于接收扭矩传感器和陀螺仪测得的数据，并控制电机的转速。

进一步的，还包括报警模块，报警模块与控制器电连接，用于进行报警提示。

进一步的，陀螺仪为微机电系统垂直陀螺仪。

进一步的，还包括操作扶手和接近传感器，接近传感器设在操作扶手上的手握位置处，与控制器电连接。

进一步的，接近传感器为电容式接近传感器。

进一步的，螺栓拧紧部件为扳头或者套筒。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益技术效果如下：

1.在对螺栓进行拧紧时，由陀螺仪测得螺栓与输出轴的同轴度信息，并根据同轴度信息判断所测得的实际扭矩值M是否正确，如果不正确会向操作人员进行报警提示。

2.使用微机电系统陀螺仪，便于安装和系统集成。

3.通过在操作扶手上设置接近传感器，当操作人员的手按压操作扶手并紧贴接近传感器时，可以直接控制驱动电机开启工作，不需要再次去按电源开关，便于操作人员移动作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构图。

附图标记：

1-主机外壳，2-减速机，3-操作扶手，4-电机，5-螺栓拧紧部件，6-扭矩传感器，7-控制器，8-输出轴，9-电源电源开关，10-连接件，11-箱体，12-发电机，13-发电机托架，14-移动支架，15-轨道轮，16-陀螺仪，17-接近传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，包括：减速机2、电机4、螺栓拧紧部件5、扭矩传感器6、控制器7、输出轴8和陀螺仪16；

电机4与减速机2相连接，将旋转动力传递至减速机2；

减速机2与螺栓拧紧部件5通过输出轴8轴向连接，减速机2通过输出轴8带动螺栓拧紧部件5旋转；

扭矩传感器6装在输出轴8上，位于输出轴8下端、螺栓拧紧部件5上方，用于测量螺栓拧紧部件5受到的实际扭矩值；

陀螺仪16装在输出轴8上，位于扭矩传感器6上方，用于测量输出轴8和螺栓的同轴度信息，并将测得的数据传输给控制器7；

控制器7分别与电机4、扭矩传感器6和陀螺仪16电连接，用于接收扭矩传感器6和陀螺仪16测得的数据，并控制电机4的转速。

在主机外壳1上，与操作扶手3一侧相对的另一侧，还连接有连接件10；连接件10的一侧连接主机外壳1，另一侧连接箱体11；箱体11的底部连接有移动支架14；移动支架14上装有轨道轮15；箱体11的一侧与连接件10相连接，另一侧连接发电机托架13，发电机托架13的顶部放有发电机12。

以下对可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置其工作原理进行详细说明：

操作人员将螺栓拧紧部件5与待拧紧螺栓初步对准后，打开电源开关9，启动轨道螺栓自动拧紧装置工作，电机4开始旋转。电机4与减速机2相连接，将旋转动力传递至减速机2。减速机2通过输出轴9带动螺栓拧紧部件5旋转，进而带动螺栓一起旋转。

当螺栓处于快要被拧紧的状态时，需要通过判断扭矩值来确认螺栓是否被拧紧。将扭矩传感器6装在输出轴8上，位于输出轴8下端、螺栓拧紧部件5上方，这样扭矩传感器6可以测得螺栓拧紧部件所受到的扭矩值M，该扭矩值传输到控制器7。

陀螺仪16与控制器7电连接，用于在拧紧螺栓的过程中，测量出输出轴8与地面倾斜角度值，该倾斜角度值即为螺栓与输出轴8的同轴度数据，并将测得的数据传输给控制器。在本实施例中，根据轨道常用螺栓的尺寸，如果同轴度大于规定的要求值，控制器7会判断此时扭矩值M的数据是不正确的。在扭矩值M的数据是不正确的情况下，控制器7会控制电机4降低转速或停止转动，以便于操作人员进行检查。

轨道螺栓自动拧紧装置中有一报警模块，报警模块的位置可以任意设置，优选的，设在操作扶手上。如果判断结果为扭矩值M的数据是不正确的，控制器7会控制报警模块进行报警，提示操作人员。报警的方式包括扬声器报警、光源灯报警和声光报警。

控制器7中有一预设的扭矩值M₀，M₀根据螺栓的拧紧要求进行设置，随着螺栓被进一步拧紧，扭矩传感器6测得的数值会从小变大，当测定的扭矩数值M等于M₀时，控制器7会控制电机3转速变为0。

在本实施例中，陀螺仪为MEMS陀螺仪，即微机电系统陀螺仪，使用该种陀螺仪便于安装和系统集成，型号可选用垂直陀螺仪PA-VG-02。

螺栓拧紧部件可以是扳头，也可以是套筒。

实施例2

在实际对轨道螺栓进行拧紧的过程中，操作人员会不断的移动到新的螺栓孔位置进行螺栓的拧紧。每次移动到一个新的螺栓孔位置，都需要开启电源开关，让电机启动工作，不便于连续多次作业的操作。为解决上述技术问题，在实施例1的基础上进一步优化：

在操作扶手3上增加一个接近传感器17，接近传感器17设在操作扶手3上的操作人员手握位置处，与控制器电连接，接近传感器17作为接近开关使用。当操作人员的手紧贴接近传感器17时，接近传感器17会产生一触发电平信号传输给控制器7；控制器7根据触发电平信号控制电机的启动、停止。

通过设置接近传感器17，当操作人员的手按压操作扶手3，并紧贴接近传感器17时，可以直接控制驱动电机开启工作，不需要再次去按电源开关，便于操作人员移动作业。

在本实施例中，接近传感器选用电容式接近传感器。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，其特征在于：包括减速机(2)、电机(4)、螺栓拧紧部件(5)、扭矩传感器(6)、控制器(7)、输出轴(8)和陀螺仪(16)；

所述电机(4)与减速机(2)相连接，将旋转动力传递至减速机(2)；

所述减速机(2)与螺栓拧紧部件(5)通过输出轴(8)轴向连接，减速机(2)通过输出轴(8)带动螺栓拧紧部件(5)旋转；

所述扭矩传感器(6)装在输出轴(8)上，位于输出轴(8)下端、螺栓拧紧部件(5)上方，用于测量螺栓拧紧部件(5)受到的实际扭矩值；

所述陀螺仪(16)装在输出轴(8)上，位于扭矩传感器(6)上方，用于测量输出轴(8)和螺栓的同轴度数据，并将测得的数据传输给控制器(7)；

所述控制器(7)分别与电机(4)、扭矩传感器(6)和陀螺仪(16)电连接，用于接收扭矩传感器(6)和陀螺仪(16)测得的数据，并控制电机(4)的转速。

2.根据权利要求1所述一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，其特征在于：还包括报警模块，所述报警模块与控制器电连接，用于进行报警提示。

3.根据权利要求1或2所述一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，其特征在于：所述陀螺仪(16)为微机电系统垂直陀螺仪。

4.根据权利要求1所述一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，其特征在于：还包括操作扶手(3)和接近传感器(17)，所述接近传感器(17)设在操作扶手(3)上的手握位置处，与控制器(7)电连接。

5.根据权利要求4所述一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，其特征在于：所述接近传感器(17)为电容式接近传感器。

6.根据权利要求1或4所述一种可判断扭矩值真实性的轨道螺栓自动拧紧装置，其特征在于：所述螺栓拧紧部件(5)为扳头或者套筒。

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