ITMI20110286A1

ITMI20110286A1 - HYDRAULIC KEY

Info

Publication number: ITMI20110286A1
Application number: IT000286A
Authority: IT
Inventors: Silvio Giacometti
Original assignee: Scs Concept Italia S R L
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-26
Also published as: WO2012114361A1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto una chiave ad azionamento idraulico, per il serraggio di viti, bulloni e simili. Per azionamento idraulico si intende azionamento con un liquido opportuno, in particolare olio, in pressione. The present invention relates to a hydraulically operated wrench for tightening screws, bolts and the like. By hydraulic actuation we mean actuation with a suitable liquid, in particular oil, under pressure.

Per il serraggio di elementi di collegamento come viti, bulloni, dadi e simili, con alte coppie di serraggio, si fa uso di sistemi chiavi idrauliche, nelle quali un pistone spinto dalla pressione dell’ olio agisce su una testa avvitatrice. Un meccanismo di tipo opportuno, per esempio un meccanismo a saltarello, permette al pistone di trascinare in rotazione la testa nel senso di avvitamento, (o anche di svitamento se prevista la possibilità di invertire la rotazione) e di permettere il ritorno del pistone in posizione opposta scaricando la pressione, agendo su un opportuno sistema valvole, e permettendo al pistone di effettuare, sotto l’azione della pressione, una nuova corsa nella direzione di avvitamento, fino ad operazione avvenuta. L’olio in pressione viene alimentato da una pompa opportunamente collegata tramite detto sistema di valvole al cilindro del pistone. Tale tipo di chiave, ed il relativo sistema di controllo, sono di per sé noti e non necessitano ulteriori descrizioni. To tighten connecting elements such as screws, bolts, nuts and the like, with high tightening torques, hydraulic wrench systems are used, in which a piston pushed by oil pressure acts on a screwing head. A suitable mechanism, for example a pop-up mechanism, allows the piston to rotate the head in the direction of screwing, (or even unscrewing if the possibility of reversing the rotation is foreseen) and to allow the piston to return to its position. opposite by releasing the pressure, acting on an appropriate valve system, and allowing the piston to perform, under the action of pressure, a new stroke in the direction of screwing, until the operation has taken place. The pressurized oil is fed by a pump suitably connected to the piston cylinder via said valve system. This type of key, and the relative control system, are known per se and do not require further description.

Come nel caso delle chiavi dinamometriche di tipo meccanico, anche le chiavi ad azionamento idraulico possono essere impiegate nel campo dei montaggi industriali quando è necessario garantire una coppia di serraggio precisa degli elementi di collegamento. La coppia viene comunemente limitata controllando la pressione dell’ olio alimentato dalla pompa, per esempio leggendola su un manometro; possono essere previsti dispositivi automatici di limitazione della pressione, per interrompere l’operazione nel momento opportuno. Per ogni chiave esiste una correlazione nota tra pressione raggiunta nel cilindro e coppia trasmessa all’elemento di connessione. Anche per ragioni di spazio, il manometro è in genere collocato sulla pompa, a monte delle condutture di collegamento col cilindro. Il sistema sopra menzionato ha il vantaggio di una notevole semplicità ed elimina la necessità di applicare trasduttori di coppia tra la testa di avvitamento e Γ elemento di connessione, cosa talvolta impossibile o difficile a causa degli ingombri e delle condizioni operative che possono essere scomode per l’operatore. Tuttavia, l’affidabilità e la precisione che tale sistema permette non sono del tutto soddisfacenti. Infatti, possono verificarsi inceppamenti o attriti imprevisti in ogni punto della trasmissione tra pistone e testa di avvitamento; anche se nel cilindro viene raggiunta la pressione predeterminata, la coppia_effettivamente trasmessa all’elemento di connessione può essere quindi inferiore a quella prevista o, addirittura, nulla. Possono anche verificarsi problemi nei condotti di alimentazione dell’olio o nel sistema di valvole, per cui la pressione alla mandata della pompa, che di solito è quella che viene letta o utilizzata dal sistema di controllo, non corrisponde a quella effettivamente raggiunta nel cilindro. Data la potenziale pericolosità derivante da operazioni di serraggio non adeguate, sarebbe desiderabile una verifica più affidabile della coppia di serraggio trasmessa all 'elemento di collegamento, senza il ricorso ad apparecchiature da interporre tra la chiave e Γ elemento e senza rendere le operazioni più complesse per l’operatore. As in the case of mechanical torque wrenches, hydraulically operated wrenches can also be used in the field of industrial assembly when it is necessary to ensure a precise tightening torque of the connecting elements. The torque is commonly limited by checking the pressure of the oil fed by the pump, for example by reading it on a pressure gauge; automatic pressure limitation devices may be provided to interrupt the operation at the appropriate time. For each key there is a known correlation between the pressure reached in the cylinder and the torque transmitted to the connection element. Also for reasons of space, the pressure gauge is generally located on the pump, upstream of the connection pipes with the cylinder. The aforementioned system has the advantage of considerable simplicity and eliminates the need to apply torque transducers between the screwing head and the connection element, which is sometimes impossible or difficult due to the overall dimensions and operating conditions that can be uncomfortable for the 'operator. However, the reliability and precision that this system allows are not entirely satisfactory. In fact, jams or unexpected friction can occur at any point of the transmission between the piston and the screwing head; even if the predetermined pressure is reached in the cylinder, the torque_effective transmitted to the connection element can therefore be lower than that expected or even zero. Problems can also occur in the oil supply pipes or in the valve system, so the pressure at the pump delivery, which is usually what is read or used by the control system, does not correspond to that actually reached in the cylinder. Given the potential danger deriving from inadequate tightening operations, a more reliable verification of the tightening torque transmitted to the connecting element would be desirable, without resorting to equipment to be interposed between the wrench and Γ element and without making the operations more complex to the operator.

Inoltre, la effettiva trasmissione della coppia di serraggio aH’elemento, non esclude la possibilità che questo sia bloccato a causa di grippaggio, difetti di lavorazione o errori di montaggio, senza che il serraggio sia avvenuto in maniera efficace. Sarebbe pertanto desiderabile permettere un immediato ed affidabile riconoscimento di tale condizione, anche in questo caso senza che questo comporti una maggiore complessità di apparecchiatura o operazione. Furthermore, the actual transmission of the tightening torque to the element does not exclude the possibility that it is blocked due to seizure, manufacturing defects or assembly errors, without the tightening having taken place effectively. It would therefore be desirable to allow an immediate and reliable recognition of this condition, also in this case without this entailing a greater complexity of equipment or operation.

I problemi sopra delineati sono ora stati risolti mediante una chiave idraulica per il serraggio di elementi di connessione filettati, comprendente un corpo fisso, un corpo mobile avente una testa di avvitamento, un meccanismo idraulico atto a far ruotare detto corpo mobile rispetto a detto corpo fisso in un verso di avvitamento, caratterizzata dal fatto di comprendere un trasduttore di coppia applicato direttamente a detto corpo mobile. The problems outlined above have now been solved by means of a hydraulic wrench for tightening threaded connection elements, comprising a fixed body, a movable body having a screwing head, a hydraulic mechanism adapted to rotate said movable body with respect to said fixed body in a direction of screwing, characterized in that it comprises a torque transducer applied directly to said movable body.

Per trasduttore di coppia si intende qualsiasi congegno atto a misurare la coppia trasmessa attraverso il corpo mobile a cui viene applicato generando un segnale elettrico o di altro tipo atto ad essere utilizzato da un dispositivo di rilevamento opportuno, per esempio un dispositivo di visualizzazione o di allarme, una unità di calcolo o altri dispositivi simili. Torque transducer means any device suitable for measuring the torque transmitted through the movable body to which it is applied, generating an electrical or other signal suitable for use by a suitable detection device, for example a display or alarm device. , a computing unit or other similar devices.

Secondo un aspetto preferito dell’ invenzione, detto corpo mobile ha una prima estremità che presenta detta testa di avvitamento ed una seconda estremità opposta alla prima avente una struttura di connessione per detto trasduttore con un dispositivo esterno di rilevamento. According to a preferred aspect of the invention, said movable body has a first end which has said screwing head and a second end opposite the first having a connection structure for said transducer with an external detection device.

Preferibilmente, detto trasduttore è contenuto nel corpo fisso, e può essere applicato al corpo mobile che preferibilmente presenta una porzione cilindrica, in corrispondenza di detta porzione, Secondo un ulteriore aspetto preferito, detto trasduttore comprende uno o più estensimetri di tipo resistivo, preferibilmente quattro. Preferably, said transducer is contained in the fixed body, and can be applied to the movable body which preferably has a cylindrical portion, in correspondence with said portion. According to a further preferred aspect, said transducer comprises one or more resistive strain gauges, preferably four.

Il corpo mobile può, secondo un ulteriore aspetto dell’ invenzione comprendere uno o più canali al suo interno, per permettere il passaggio di connettori tra detto trasduttore e detta struttura. The movable body can, according to a further aspect of the invention, comprise one or more channels inside it, to allow the passage of connectors between said transducer and said structure.

Secondo un aspetto preferito dell’invenzione, la chiave comprende anche un misuratore dell’angolo di rotazione di detto corpo mobile rispetto a detto corpo fisso. According to a preferred aspect of the invention, the wrench also comprises a meter of the rotation angle of said movable body with respect to said fixed body.

L’invenzione verrà ora meglio illustrata mediante la descrizione di una forma realizzativa preferita, fornita a puro titolo di esempio non limitativo, con l’ausilio delle figure allegate di cui: The invention will now be better illustrated by the description of a preferred embodiment, provided purely by way of non-limiting example, with the aid of the attached figures of which:

la figura 1 rappresenta schematicamente una chiave idraulica secondo la presente invenzione in vista prospettica; Figure 1 schematically represents a hydraulic wrench according to the present invention in a perspective view;

la figura 2 rappresenta schematicamente una vista in sezione secondo un piano passante per un asse di simmetria del corpo mobile di una chiave secondo la presente invenzione. Figure 2 schematically represents a sectional view according to a plane passing through an axis of symmetry of the movable body of a key according to the present invention.

Con riferimento alle figure, la chiave secondo la presente invenzione comprende un corpo fisso 1, in cui un corpo mobile 2, conformato sostanzialmente come un albero è opportunamente alloggiato ed è atto a ruotare sotto l’azione di un meccanismo idraulico intorno al proprio asse. Il corpo mobile 2 presenta una testa di avvitamento 3 a sezione opportuna, per esempio quadrata, esagonale o altro, testa che può essere di forma corrispondente alla testa della vite o dado per cui la chiave è destinata, oppure può essere atta, all’utilizzo con adattatori opportuni per altre forme di vite o dado. La testa può, se desiderato, essere altresì intercambiabile. Secondo una possibile forma di realizzazione, il corpo mobile può presentare una porzione 4 con scanalature longitudinali atte ad impegnare scanalature di una bussola 5 opportuna, in cui viene infilata, in modo da ruotare solidalmente ad essa; a sua volta, la bussola 5 può essere rigata esternamente per impegnarsi con un meccanismo a salterello contenuto in una leva opportuna, azionata da un pistone mobile in un cilindro idraulico ricavato direttamente nel corpo fisso 1. Possono anche essere ideate forme realizzative alternative, per esempio con il corpo mobile direttamente azionato dal meccanismo a leva e salterello. Il corpo mobile 2 può essere bloccato, in direzione assiale, nel corpo fisso in modo opportuno. Per esempio può essere bloccato mediante dadi o flangie o seger rispetto alla bussola 5, o possono essere previste boccole o cuscinetti o altro. Come di consueto, sono previsti canali di collegamento al cilindro con connessioni 6 per valvole e pompe di alimentazione e deflusso dell’olio, può essere previsto un sistema di appoggio orientabile 7. Per quanto riguarda gli aspetti fin qui descritti, la chiave può essere realizzata in maniera analoga a quanto avviene neH’arte nota, con ogni variante possibile a seconda delle esigenze. With reference to the figures, the key according to the present invention comprises a fixed body 1, in which a movable body 2, substantially shaped like a shaft, is suitably housed and is able to rotate under the action of a hydraulic mechanism around its axis. The movable body 2 has a screwing head 3 with a suitable section, for example square, hexagonal or other, a head that can be of a shape corresponding to the head of the screw or nut for which the wrench is intended, or can be suitable for use. with suitable adapters for other forms of screw or nut. The head can, if desired, also be interchangeable. According to a possible embodiment, the movable body can have a portion 4 with longitudinal grooves suitable for engaging grooves of a suitable bush 5, in which it is inserted, so as to rotate integrally with it; in turn, the bush 5 can be grooved externally to engage with a pop-up mechanism contained in a suitable lever, operated by a movable piston in a hydraulic cylinder obtained directly in the fixed body 1. Alternative embodiments can also be devised, for example with the movable body directly operated by the lever and pop-up mechanism. The movable body 2 can be locked, in the axial direction, in the fixed body in a suitable way. For example, it can be locked by means of nuts or flanges or segers with respect to the bush 5, or bushings or bearings or the like can be provided. As usual, connection channels to the cylinder are provided with connections 6 for valves and oil supply and outflow pumps, and an adjustable support system 7 can be provided. in a similar way to what happens in the known art, with every possible variation according to the requirements.

La chiave secondo la presente invenzione comprende un trasduttore di coppia 8 applicato in maniera opportuna a detto corpo mobile. Per esempio esso può comprendere uno o più, preferibilmente quattro estensimetri di tipo resistivo applicati a detto corpo mobile. Secondo un aspetto preferito essi sono applicati sulla superficie esterna di una porzione 9 di detto corpo mobile adatta a tale applicazione: per esempio, detta porzione può avere superficie esterna liscia, priva della dentatura atta ad impegnarsi con il meccanismo idraulico, se presente, e di diametro che può essere ridotto rispetto alle porzioni atte all’impegno con il meccanismo in modo tale da lasciare uno spazio sufficiente tra il corpo mobile e le altre strutture della chiave, per esempio la bussola di cui sopra, se presente. Gli estensimetri possono essere applicati e collegati in modo opportuno e noto al tecnico del ramo, per la misura del momento torcente trasmesso da un albero, quale può essere il corpo mobile, secondo una forma realizzativa preferita. The key according to the present invention comprises a torque transducer 8 suitably applied to said movable body. For example, it can comprise one or more, preferably four resistive strain gauges applied to said movable body. According to a preferred aspect, they are applied on the external surface of a portion 9 of said movable body suitable for this application: for example, said portion can have a smooth external surface, without the toothing suitable for engaging with the hydraulic mechanism, if present, and with diameter which can be reduced with respect to the portions suitable for engagement with the mechanism in such a way as to leave a sufficient space between the movable body and the other structures of the key, for example the aforementioned bush, if present. The strain gauges can be applied and connected in a suitable manner known to the person skilled in the art, for measuring the torque transmitted by a shaft, such as the movable body, according to a preferred embodiment.

Preferibilmente, detta porzione idonea all’ applicazione del trasduttore è contenuta nel corpo fisso. Questo permette di integrare il trasduttore con la chiave, senza aumentarne l’ingombro. Preferably, said portion suitable for the application of the transducer is contained in the fixed body. This allows you to integrate the transducer with the key, without increasing its size.

Secondo una possibile forma realizzativa, il corpo mobile presenta, sulla estremità opposta a quella della testa di avvitamento, una struttura di connessione del trasduttore con un dispositivo di rilevamento dati e/o elaborazione. Per esempio la struttura può comprendere una manica 10 in materiale isolante, per esempio materiale plastico che reca sulla sua superficie contatti anulari 11, disposti sostanzialmente paralleli fra di loro sulla superficie esterna della manica da permettere il contatto durante la rotazione del corpo mobile con un collettore. Per esempio il collettore 12 può presentare una serie di spazzole 13, una per contatto, spazzole che possono essere dotate di molla o altro sistema opportunamente montato per promuovere il contatto. Il collettore può essere, secondo un possibile aspetto dell’ invenzione montato su un supporto 14, preferibilmente conformato a scatola fissata alla chiave, per esempio al corpo fisso mediante asole e viti opportunamente provvedute. La scatola può, secondo un possibile aspetto dell’invenzione, contenere Γ estremità del corpo mobile. According to a possible embodiment, the movable body has, on the opposite end to that of the screwing head, a structure for connecting the transducer with a data detection and / or processing device. For example, the structure can comprise a sleeve 10 made of insulating material, for example plastic material which has annular contacts 11 on its surface, arranged substantially parallel to each other on the outer surface of the sleeve to allow contact during the rotation of the movable body with a collector. . For example, the collector 12 can have a series of brushes 13, one for each contact, brushes which can be equipped with a spring or other system suitably mounted to promote the contact. The manifold can be, according to a possible aspect of the invention, mounted on a support 14, preferably shaped like a box fixed to the key, for example to the fixed body by means of slots and screws appropriately provided. The box can, according to a possible aspect of the invention, contain Γ ends of the movable body.

Per collegare il trasduttore alla estremità opposta alla testa di avvitamento, possono essere previsti opportuni accorgimenti, per esempio, nel corpo mobile possono essere ricavati canali atti al passaggio di conduttori, per esempio fili elettrici isolati. Secondo un possibile aspetto, può essere ricavato un canale 16 lungo l’asse del corpo mobile, collegato alla superficie, in corrispondenza del trasduttore e della struttura di connessione da fori radiali. In order to connect the transducer to the opposite end to the screwing head, suitable arrangements can be provided, for example, in the mobile body can be provided channels suitable for the passage of conductors, for example insulated electric wires. According to a possible aspect, a channel 16 can be obtained along the axis of the mobile body, connected to the surface, in correspondence with the transducer and the connection structure by radial holes.

Secondo un aspetto preferito, la chiave comprende anche un misuratore 15 dell’angolo di avvitamento, capace di rilevare la rotazione del corpo mobile. Secondo un aspetto preferito, esso può essere fissato a detto sostegno. Il misuratore può essere di tipo noto, meccanico, ottico o di altro tipo, ed essere montato in modo opportuno. Per esempio, può presentare un albero 17, la cui rotazione è atto a rilevare, che può essere introdotto, secondo un aspetto preferito, direttamente nell’ estremità aperta del canale 16. per trasmettere la rotazione da corpo mobile ad albero possono essere previste scanalature e rilievi corrispondenti sulle due parti, oppure un grano di fissaggio in un foro passante del corpo mobile, o altro. According to a preferred aspect, the wrench also comprises a screwing angle meter 15, capable of detecting the rotation of the mobile body. According to a preferred aspect, it can be fixed to said support. The meter can be of a known type, mechanical, optical or other, and can be mounted in a suitable way. For example, it can have a shaft 17, the rotation of which is capable of detecting, which can be introduced, according to a preferred aspect, directly into the open end of the channel 16. To transmit the rotation from the movable body to the shaft, grooves and grooves can be provided and corresponding reliefs on the two parts, or a fixing dowel in a through hole of the mobile body, or other.

La presenza del misuratore permette di rilevare l’angolo di avvitamento in relazione alla coppia sviluppata, il che permette di rilevare possibili inceppamenti o anomalie, che non sarebbero rilevabili con la semplice misura della coppia. L’uso di un trasduttore, secondo la presente invenzione, permette un valido impiego in associazione con il misuratore, grazie alla sua precisione. Infatti, il rilevamento della coppia secondo l’arte nota, attraverso la misura della pressione dell’olio non è sufficientemente preciso ed è soggetto a ritardi, dovuti all’inerzia del sistema, che non permetterebbero buoni risultati nell’associazione tra le due serie di dati. The presence of the meter allows to detect the screwing angle in relation to the developed torque, which allows to detect possible jams or anomalies, which would not be detectable with the simple torque measurement. The use of a transducer, according to the present invention, allows a valid use in association with the meter, thanks to its accuracy. In fact, the detection of the torque according to the known art, through the measurement of the oil pressure is not sufficiently precise and is subject to delays, due to the inertia of the system, which would not allow good results in the association between the two series of data.

Il collettore ed il misuratore possono essere collegati ad una unità logica di rilevamento (non mostrata), segnalazione e/o elaborazione dei dati, atta a mostrare i dati rilevati o elaborati e/o emettere segnalazioni per esempio visive, per esempio tramite un display o luci di segnalazione oppure segnalazioni acustiche, relative all’ avvenuto serraggio o al verificarsi di anomalie. The collector and the meter can be connected to a logical unit for detecting (not shown), signaling and / or data processing, able to show the detected or processed data and / or to emit visual signals, for example through a display or warning lights or acoustic signals, relating to the tightening or the occurrence of anomalies.

Claims

CLAIMS 1. Hydraulic wrench for tightening threaded connection elements, comprising a fixed body (1), a movable body (2) having a screwing head (3), a hydraulic mechanism adapted to rotate said movable body with respect to said body fixed in one direction of screwing, characterized in that it comprises a torque transducer (8) applied directly to said movable body.

2. Hydraulic wrench according to claim 1, wherein said movable body has a first end having said screwing head and a second end opposite to the first having a connection structure (10) for said transducer with an external sensing device.

3. Hydraulic wrench according to any preceding claim, wherein said transducer is contained in the fixed body.

4. Hydraulic wrench according to any preceding claim, in which said transducer is applied to the movable body, in correspondence with a cylindrical portion.

5. Hydraulic wrench according to any preceding claim, wherein said transducer comprises one or more resistive strain gauges, in particular four strain gauges.

6. Hydraulic wrench according to any preceding claim, wherein said movable body comprises one or more channels (14) inside it, to allow the passage of connectors between said transducer and said structure.

7. Hydraulic wrench according to claim 2, in which, at the opposite end with respect to the screwing head of said movable body, a box (14) comprising a manifold (12) is applied to connect said connection structure with a logic unit.

8. A hydraulic wrench according to claim 2 and 7, wherein said structure comprises a sleeve of insulating material having annular contacts (11) and said collector is a brush collector.

9. Hydraulic wrench according to any preceding claim, comprising a meter (15) suitable for measuring the angle of rotation of the mobile body.

10. Hydraulic wrench according to claim 11, wherein said meter has a shaft introduced into a channel (16) made along the axis of said movable body and integral in rotation with it.