DD253544A3

DD253544A3 - DEVICE FOR AUTOMATIC MULTI-PULLING AND LOOSENING OF SCREW CONNECTIONS TO APPARATOR OR CONTAINER FLANGES

Info

Publication number: DD253544A3
Application number: DD19602676A
Authority: DD
Inventors: Hanno Wenske; Klaus Unger; Josef Brendel
Original assignee: Hanno Wenske; Klaus Unger; Josef Brendel
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1976-11-29
Publication date: 1988-01-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mehrfachanziehen oder -loesen von Schraubverbindungen an Apparate- und Behaelterflanschen im Chemieanlagen- und Dampfkesselbau. Ziel der Erfindung sind Schraubverbindungen mit einer hohen Qualitaet, die durch eine funktionssicher arbeitende Vorrichtung unter Einsparung von Arbeitskraeften realisiert werden. An einer Aufnahmeplatte befinden sich mehrere in Fuehrungen radial zur Aufnahmeplatte verstellbare Schlitten, die eine Schraubenanzieheinheit, bestehend aus einem Rotationsmotor und einer Drehmomentenwelle mit Schraubschluessel tragen. Die Drehmomentenwelle ist in Hochmomentendrehvorrichtungen mit ihrem profiliert ausgebildeten Wellenteil gelagert. Die Hochmomentendrehvorrichtungen sind ausserdem mit einem Rotationsmotor gekoppelt, der als Schnellantrieb mit Reversierbetrieb versehen ist. Die unter elastischer Vorspannung stehende Drehmomentenwelle ist in axialer Richtung beweglich. Die Erfindung ist fuer eine rationelle Befestigung oder fuer Loesen von Schraubverbindungen an Apparate- oder Behaelterflanschen geeignet. Die Erfindung wird in der Figur 1 am besten dargestellt. Fig. 1The invention relates to a device for multiple attraction or -loesen screw connections on apparatus and container flanges in chemical plant and steam boiler construction. The aim of the invention are screw with a high quality, which are realized by a functionally reliable working device, saving labor. On a receiving plate are a plurality of guides radially adjustable to the receiving plate carriage, which carry a Schraubenanzieheinheit, consisting of a rotary motor and a torque shaft with Schraubschluessel. The torque shaft is mounted in high-torque rotating devices with their profiled trained shaft part. The Hochmomentendrehvorrichtungen are also coupled with a rotary motor, which is provided as a quick drive with reversing. The elastic prestressed torque shaft is movable in the axial direction. The invention is suitable for a rational attachment or Loesen of screw on apparatus or Behaelterflanschen. The invention is best illustrated in FIG. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Mehrfachanziehen oder -lösen von Schraubverbindungen an Apparate- oder Behälterflanschen. Sie ist einsetzbar für alle Befestigungsvarianten von Flanschen im Chemieanlagen- und Dampfkesselbau und in anderen Anwendungsgebieten.The invention relates to a device for automatic multiple attraction or release of screw on apparatus or container flanges. It can be used for all fastening variants of flanges in chemical plant and steam boiler construction and in other fields of application.

Characteristic of the known technical solutions

Nach WP 65 546 wird ein Mehrfachschrauber für zwei und mehrere Arbeitsspindeln beschrieben, die über ein Ausgleichsgetriebe miteinander verbunden sind, wobei der Antrieb für alle Arbeitsspindeln zentral über einen hydraulischen Motor erfolgt. Solche Mehrfachschrauber lassen sich durch die stationäre Anordnung der Arbeitsspindeln und ihren konstanten Achsabstand nur für einen ganz bestimmten Teilkreisdurchmesser, einschließlich Teilung, einsetzen, sie sind jedoch nicht universell für unterschiedliche Bohrungsteilungen sowie Teilkreisdurchmesser anwendbar. Nachteil ist außerdem, daß für jedes Bohrbild ein separater Spindelkopf benötigt wird. Schließlich ist die Verwendung von 2 Arbeitsspindeln in Verbindung mit einem Ausgleichsgetriebe konstruktiv noch vertretbar, der Aufwand würde sich jedoch bei mehr als 2 Arbeitsspindeln gewaltig komplizieren, wobei als zusätzlicher Nachteil hinzukäme, daß sich bei 4 oder mehr Arbeitsspindeln das Anzugsmoment pro Arbeitsspindel reduziert.According to WP 65 546 a multiple screwdriver for two and more spindles is described, which are interconnected via a differential gear, the drive for all work spindles is done centrally via a hydraulic motor. Such multiple screwdrivers can be due to the stationary arrangement of the work spindles and their constant center distance only for a specific pitch circle diameter, including pitch, use, but they are not universally applicable to different bore pitches and pitch circle diameter. Disadvantage is also that a separate spindle head is required for each hole pattern. Finally, the use of 2 spindles in connection with a differential gear is structurally acceptable, but the cost would be enormously complicated with more than 2 spindles, which would be added as an additional disadvantage that reduces 4 or more spindles, the torque per work spindle.

Eine andere Lösung gemäß OS 2154575 schlägt ebenfalls mehrere, insbesondere 8 Schraubenschlüssel für Zylinderkopfschrauben vor, die auf einer als Ringkörper ausgebildeten Aufnahmeplatte montiert sind. Die Aufnahmeplatte stützt sich während des Arbeitsprozesses an dem zu verschraubenden Behälter oder Behälterflansch ab. Jedem Schraubenschlüssel ist ein Kolbenzylinder zugeordnet. Diese Vorrichtung läßt sich nach der erfolgten Anziehoperation und mit Erreichen des vorgegebenen Anzugsmomentes nach Lösen der Schraubenschlüssel um einen bestimmten Winkelbereich schwenken, wobei die Haltemittel für die einzelnen Arbeitszylinder lösbar befestigt sind, so daß ein Umstellen der Zylinder um 180° in entgegengesetzter Richtung möglich ist.Another solution according to OS 2154575 also proposes several, in particular 8 wrenches for cylinder head bolts, which are mounted on a receiving plate designed as a ring body. The receiving plate is supported during the working process on the container or container flange to be screwed. Each wrench is assigned a piston cylinder. This device can pivot after the tightening operation and with reaching the predetermined torque after loosening the wrench to a certain angle range, the holding means for the individual cylinders are releasably attached, so that a change of the cylinder by 180 ° in the opposite direction is possible.

Auch diese Ausführungsvariante ist durch die stationäre Anbringung der Schraubenschlüssel und den vorgegebenen Durchmesser der Aufnahmeplatte nicht allgemein für unterschiedliche Teilkreisdurchmesser einsetzbar, so daß für jeden Teilkreisdurchmesser eine entsprechende Aufnahmeplatte benötigt wird. Des weiteren ist der gesamte Ringkörper auf Verdrehung beansprucht, was eine zusätzliche Arretierung gegenüber dem Behälter erforderlich macht. Negativ wirkt sich weiterhin aus, daß beim Lösen oder Anziehen die einzelnen Koibenzylinder der Schraubenschlüssel umgesteckt werden müssen, wodurch sich zusätzliche Handgriffe ergeben, die der Gesamtökonomie der Vorrichtung entgegenwirken.This embodiment variant is not generally applicable for different pitch circle diameter by the stationary attachment of the wrench and the predetermined diameter of the receiving plate, so that a corresponding receiving plate is required for each pitch circle diameter. Furthermore, the entire ring body is subjected to torsion, which requires an additional locking relative to the container. Another negative effect is that when loosening or tightening the individual Koibenzylinder the wrench must be repositioned, resulting in additional handles that counteract the overall economy of the device.

Object of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, mit einfachen technischen Mitteln eine funktionssicher arbeitende Vorrichtung zu entwickeln, rnit der durch rationelle Arbeitsschritte Arbeitskräfte eingespart, bisher physisch anstrengende Tätigkeiten reduziert und die Schraubenverbindungen mit einer hohen Qualität verwirklicht werden.It is an object of the invention to develop with simple technical means a functionally reliable working device with the saved by rational steps manpower, previously reduced physically strenuous activities and the screw connections are realized with a high quality.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die spezifische Anordnung der Vorrichtungselemente einen durchmesservariablen Einsatzbereich für die Vorrichtung zu schaffen, so daß unterschiedliche Teilkreisdurchmesser erfaßt sowie differente Bohrungsteilungen bearbeitet werden können und ein Lösen oder Anziehen der Schrauben ohne Umstecken der mit hohen Drehmomenten und Geschwindigkeiten arbeitenden Schraubenschlüssel gewährleistet ist.The invention has for its object to provide by the specific arrangement of the device elements a variable diameter range of application for the device, so that different pitch circle diameter detected and different bore pitches can be edited and loosening or tightening the screws without repositioning the working with high torques and speeds wrench is guaranteed.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, indem an dem in Horizontal- und Vertikalebene verstell- und verfahrbaren Geräteträger eine bewegliche Aufnahmeplatte angeordnet ist, die mehrere Schlitten aufnimmt. Jene Schlitten lassen sich einzeln, paarweise oder insgesamt verstellen und sind das Trägerelement für die Schraubenanzieheinheit.According to the invention this is achieved by a movable mounting plate is arranged on the adjustable and movable in horizontal and vertical plane equipment carrier, which receives a plurality of carriages. Those slides can be adjusted individually, in pairs or in total and are the support element for the screw tightening unit.

Letztere besteht einerseits aus einem hydraulischen Rotationsmotor und andererseits aus der spezifisch ausgeführten,in axialer Richtung durch Federkraft oder Druckluft elastisch vorgespannten Drehmomentenwelle einschließlich deren auswechselbarem Schraubenschlüssel. Die Drehmomentenwelle wird in Hochmomentendrehvorrichtungen gelagert. Diese Hochmomentendrehvorrichtungen dienen zum Anziehen oder Lösen der Verbindungselemente und sind aus diesem Grunde zum Entriegeln, mit einem separaten Arbeitszylinder gekoppelt. Der Rotationsmotor selbst ist als Schnellantrieb mit Reversierbetrieb vorgesehen, er verhindert gleichzeitig bei lose sitzender Mutter oder Schraube Rückdrehbewegungen, die durch Reibung in den in den Hochmomentendrehvorrichtungen hervorgerufen werden. Zum formschlüssigen Arretieren mehrerer Schrauben oder Muttern finden als Gegenhalterung, konträr den Schraubenschlüsseln zugeordnet, kammartige Segmente Verwendung.The latter consists on the one hand of a hydraulic rotary motor and on the other hand of the specifically designed, in the axial direction by spring force or compressed air elastically biased torque shaft including their replaceable wrench. The torque shaft is stored in high torque rotators. This Hochmomentendrehvorrichtungen serve to tighten or loosen the fasteners and are therefore coupled for unlocking, with a separate working cylinder. The rotary motor itself is provided as a quick drive with reverse operation, he prevents at the same time loosely fitting nut or screw reverse rotation caused by friction in the high-torque rotating devices. For the positive locking of several screws or nuts find as a counter support, contrary assigned to the wrenches, comb-like segments use.

Die erfindungsgemäße Lösung wird mittels der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The solution according to the invention is explained in more detail by means of the drawing on an exemplary embodiment.

An einem Geräteträger, der praktisch in Horizontalebene durch einen Wagen verfahrbar ist, befindet sich eine Säule, die einen in der x-, y- und z-Achse verfahrbaren Ausleger aufnimmt, der an seinem, der Bearbeitungsfläche zugekehrten Ende, eine Aufnahmeplatte 1 trägt. Die senkrecht angeordnete Aufnahmeplatte 1 kann je nach Anzahl der Drehmomentwellen 5 in einem bestimmten Winkelbereich geschwenkt werden.On a device carrier, which is practically movable in the horizontal plane by a carriage, there is a column which receives a movable in the x-, y- and z-axis cantilever, which carries at its, the processing surface end facing a receiving plate 1. The vertically arranged receiving plate 1 can be pivoted depending on the number of torque shafts 5 in a certain angular range.

Sie ist als Trägerelement der Schlitten 2 anzusehen, die konzentrisch zur Mittelachse der Aufnahmeplatte 1 angebracht sind. Es besteht die Möglichkeit, die Schlitten 2 einzeln oder gemeinsam in zweckentsprechenden, hier nicht dargestellten Führungen, radial zur Mittelachse der Aufnahmeplatte 1 zu verschieben. Die Verstellung der Schlitten 2 kann in Anpassung an den jeweiligen Teilkreisdurchmesser mittels Spindeln oder anderen Bewegungsmechanismen verwirklicht werden. Von jedem Schlitten 2 wird eine Schraubenanzieh- und -löseeinheit getragen, die sich aus einem hydraulischen Rotationsmotor 3, den Hochdrehmomentenvorrichtungen 4 und der Drehmomentenwelle 5 zusammensetzt.It is to be regarded as a carrier element of the carriage 2, which are mounted concentrically to the central axis of the receiving plate 1. It is possible, the carriages 2 individually or collectively in appropriate, not shown guides, to move radially to the central axis of the receiving plate 1. The adjustment of the carriage 2 can be realized in adaptation to the respective pitch circle diameter by means of spindles or other movement mechanisms. From each carriage 2, a screw tightening and detaching unit, which is composed of a hydraulic rotary motor 3, the high-torque devices 4, and the torque shaft 5, is supported.

Am Schlitten 2 ist das Gehäuse des Rotationsmotors 3 befestigt. Weiterhin stützt der Schlitten 2 noch die Hochmomentendrehvorrichtungen 4, die wechselweise für das Anziehen oder Lösen der Verbindungselemente einsetzbar sind.On the carriage 2, the housing of the rotary motor 3 is attached. Furthermore, the carriage 2 still supports the high-torque rotating devices 4, which can be used alternately for tightening or loosening the connecting elements.

In den Hochmomentendrehvorrichtungen 4 wird die Drehmomentenwelle 5 gelagert. Diese ist mit ihrem, den Hochmomentendrehvorrichtungen 4 zugekehrten Ende geteilt und profiliert ausgeführt, so daß eine Aufnahme in der mit dem gleichen Profil versehenen Bohrung der Hochmomentendrehvorrichtung 4 gewährleistet wird. Eine sich an einem Bund abstützende Feder 8 gibt der Drehmomentenwelle 5 durch ihre geteilte Ausführung eine elastische Vorspannung in axialer Richtung. Diametral des profilierten Endes der Drehmomentenwelle 5 befindet sich der Steckschlüssel 6.In the high-torque rotating devices 4, the torque shaft 5 is supported. This is divided with her, the Hochmomentendrehvorrichtungen 4 facing end and profiled executed, so that a recording in the provided with the same profile bore of the Hochmomentendrehvorrichtung 4 is ensured. A supported on a collar spring 8 is the torque shaft 5 by their split design, a resilient bias in the axial direction. Diametrically the profiled end of the torque shaft 5 is the socket wrench. 6

Diese Steckschlüssel 6 weist zur selbsttätigen Anpassung an das Schrauben-oder Mutterprofil an der Einführungszone eine Fase auf. Der mit Innenprofil ausgeführte Teil der Hochmomentendrehvorrichtungen 4 verkörpert einen Mitnehmer, der über eine bekannte Kupplung mit der Antriebswelle des Rotationsmotors 3 in Verbindung steht.This socket wrench 6 has a chamfer for automatic adaptation to the screw or nut profile at the introduction zone. The internal profile executed part of the Hochmomentendrehvorrichtungen 4 embodies a driver, which is connected via a known coupling with the drive shaft of the rotary motor 3 in connection.

Jener Rotationsmotor 3 ist als Schnellantrieb mit reversierbarer Drehrichtung vorgesehen. Hierdurch wird nicht nur das zügige Lösen oder Anziehen der nicht mehr unter Vorspannung stehenden Schrauben bzw. Muttern gesichert, sondern von dem Rotationsmotor 3 werden zusätzlich die durch die innerhalb der Hochmomentendrehvorrichtungen 4 auftretenden Reibkräfte bei ihrer Rückhubbewegung überwunden. Zwecks Entriegelung der wechselweise beim Lösen oder Anziehen der Befestigungselemente arbeitenden Hochmomentendrehvorrichtung 4 sind diese jeweils mit einem Arbeitszylinder 7 gekoppelt.That rotary motor 3 is provided as a quick drive with reversible direction of rotation. As a result, not only the rapid release or tightening of the no longer biased screws or nuts is secured, but by the rotary motor 3 are also overcome by the friction forces occurring within the high-torque rotating devices 4 in their return stroke. For unlocking the alternately working when loosening or tightening the fasteners Hochmomentendrehvorrichtung 4 these are each coupled to a working cylinder 7.

Außerdem werden bei Befestigungsvarianten mit Flansch die in den Bohrungen eingeführten Befestigungselemente gesondert an ihrem Profil durch kammartige Segmente 9 gegen Mitdrehen gesichert.In addition, in fastening variants with flange introduced in the holes fasteners are separately secured to their profile by comb-like segments 9 against turning.

Die Funktionsweise der Vorrichtung ist folgende:The operation of the device is as follows:

Nachdem auf den Drehmomentenwellen 5 die jeweiligen Steckschlüssel 6 mit der entsprechenden Nennweite aufgesetzt sind, werden die Schraubenanzieh- und -löseeinheiten durch Radialverschiebung zur Mittelachse der Aufnahmeplatte 1 auf den Teilkreisdurchmesser sowie die Bohrungsteilung eingerichtet bzw. positioniert.After the respective socket wrench 6 with the corresponding nominal diameter are mounted on the torque shafts 5, the screw tightening and loosening units are set up or positioned by radial displacement relative to the central axis of the receiving plate 1 to the pitch circle diameter and the bore pitch.

Die Radialverschiebung garantieren die in Führungen ortsveränderlichen Schlitten 2, sie wird mittels Spindeln oder anderen möglichen Bewegungsmechanismen mechanisch halb- oder vollautomatisch realisiert.The radial displacement is guaranteed by the carriages 2, which can be moved in guides. It is mechanically semi-automatic or fully-automatic realized by means of spindles or other possible movement mechanisms.

Nach Herstellung der Betriebsbereitschaft wird der Druck für sämtliche Anschlußeinheiten zugeschaltet. Damit werden die hydraulischen Rotationsmotoren 3 in Betrieb gesetzt, die differenziert voneinander die jeweiligen Schrauben im Schnellgang vorspannen. Sobald das entsprechende Drehmoment der Rotationsmotoren 3 erreicht ist, beginnen die Hochmomentendrehvorrichtungen 4 ihre Arbeit, die abhängig voneinander so lange anhält, bis das eingestellte Drehmoment erreicht ist. Dabei wirken die Hochmomentendrehvorrichtungen 4 wie ein Differenzialgetriebe, so daß jede Schraube unbedingt mit dem gleichen Drehmoment angezogen wird.After preparing the operational readiness of the pressure for all connection units is switched on. Thus, the hydraulic rotary motors 3 are put into operation, the differentiated each other bias the respective screws in overdrive. Once the corresponding torque of the rotary motors 3 is reached, the Hochmomentendrehvorrichtungen 4 start their work, which depends on each other until the set torque is reached. In this case, the Hochmomentendrehvorrichtungen 4 act as a differential gear, so that each screw is necessarily tightened with the same torque.

Um das unvermeidliche Mitdrehen der Schraubenbolzen zu verhindern, sind kammartige Segmente 9 als Gegenhalterung auf die Köpfe der Schraubenbolzen aufgesteckt. Eine Arretierung der Aufnahmeplatten 1 während des Anziehprozesses ist nicht erforderlich, da sich mehrere Schraubenanziehvorrichtungen gleichzeitig im Einsatz befinden, so daß sich die auftretenden Gegenkräfte innerhalb der Einrichtung aufheben. Nach Beendigung eines jeden Schraubvorganges wird die gesamte Einheit in waagerechter Richtung zurückgefahren.In order to prevent the inevitable turning of the bolts, comb-like segments 9 are attached as a counter-holder on the heads of the bolts. A locking of the receiving plates 1 during the Anziehprozesses is not required because there are several Schraubenanziehvorrichtungen simultaneously in use, so that cancel the counter forces occurring within the device. After completion of each screwing the entire unit is moved back in a horizontal direction.

Die hydraulischen Rotationsmotoren 3 drehen hierbei mit geringer Kraft entgegengesetzt der Anziehvorrichtung und begünstigen somit das Lösen der Steckschlüssel 6 von der Mutter.The hydraulic rotary motors 3 rotate here with little force opposite to the tightening device and thus favor the release of the socket wrench 6 of the mother.

Danach wird entsprechend der Schraubenteilung die Aufnahmeplatte 1 geschwenkt und nach Positionieren auf die nächsten anzuziehenden Schrauben, der weitere Arbeitsprozeß eingeleitet. Das Lösen der Schrauben erfolgt analog durch Umschalten der jeweiligen Anzieheinheit.Thereafter, according to the screw pitch, the receiving plate 1 is pivoted and introduced after positioning on the next tightening screws, the further working process. The screws are loosened analogously by switching the respective tightening unit.

Die Vorteile der Vorrichtung bestehen darin, daß sämtliche Schrauben unabhängig der vorliegenden Teilkreisdurchmesser absolut gleichmäßig gespannt werden, wodurch Havarien und Qualitätsmängel weitestgehend ausgeschlossen sind. Weiterhin ist die Produktionssteigerung gegenüber den herkömmlichen manuellen oder teilmechanisierten Verfahren um ein mehrfaches höher. Die Bedienung der Vorrichtung erfolgt durch eine Person, wobei physische Belastungen ausgeschlossen sind und der Lärmpegel, gegenüber herkömmlichen Schlagschlüsseln, erheblich gesenkt wird, so daß mit der Vorrichtung eine weitere wichtige Station, insbesondere für die maschinelle Fertigung von Rohrbündelwärmeaustauschern, geschaffen ist.The advantages of the device are that all screws are clamped absolutely uniform, regardless of the present pitch diameter, whereby accidents and quality defects are largely excluded. Furthermore, the production increase compared to the conventional manual or semi-mechanized processes is several times higher. The operation of the device is carried out by a person, physical loads are excluded and the noise level, compared to conventional bump keys, significantly reduced, so that the device is another important station, especially for the mechanical production of shell and tube heat exchangers created.

Claims

1. A device for automatic multiple tightening and loosening of screw connections on apparatus or container flanges, consisting of an adjustable equipment carrier with associated screw tightening device, characterized in that a spatially adjustable, rotatably arranged in a certain angular range receiving plate (1) has a plurality of concentrically mounted, adjustable, simultaneously or separately adjustable slide (2) receives, which are assigned on the one hand a rotary motor (3) and on the other hand hydraulically operated Hochmomentdrehvorrichtungen (4), wherein in the Hochmomentdrehvorrichtungen (4) a split profiled, axially displaceable, elastically biased in this direction, in both Moving directions movable torque shaft (5) superimposed on the apparatus flange (10) facing the end of a known socket wrench (6).

2. Device according to item 1, characterized in that the individual Hochmomentdrehvorrichtungen (4) with a respective working cylinder (7) are coupled separately for unlocking.

3. Device according to item 1, characterized in that the rotary motor (3) is designed as overdrive with reversible direction of rotation and as a brake against reverse torques.

4. The device according to item 1, characterized in that on the apparatus or container flange (10) opposite to the socket wrench (6) chamber-like segments (9) are provided.