專利名稱：螺母旋擰設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將至少一個螺母擰到連接部件上或自其上擰下的設備與方法。
在采用螺旋連接部件的工業裝置中，一般借張緊裝置對連接部件施加拉力，使其保持在預應力狀態下，并在施加此拉力時，把保持連接部件位置的螺母擰上或擰下。
例如，特別是在工業部門中用的壓力罐就屬于上述情形，具體地說，在核工業、化學工業或石油化工工業等部門，必須將夾緊和支承螺母擰到各個連接部件上或從其上擰下，此種連接部件可以是一種螺栓，當用適當裝置把拉力加到全部連接部件上時，再將張緊螺母擰到各個連接部件上。
在汽車工業與航空工業中也是如此，其中采用了為數眾多的連接部件。
一般要用相當多的連接部件，并且相互靠得較近，因而在每次調整時，都必須對各個連接部件一方面要擰上或擰下張緊螺母，另一方面要擰上或擰下支承螺母。
連續地擰上或擰下不同螺母的操作費時而又要求準確，且只能自動地進行。
于是，本發明之目的在于提供一種設備與方法，用來將相對配置的螺母在連接部件上自動地擰上與擰下，此種設備與方法能簡化操作步驟，而無害于設備與其環境的固有安全度。
這樣，本發明目的之一在于提供一種設備，用來在一批連接部件上擰上或擰下相對配置的夾緊螺母與延伸件，各連接件上的此種延伸件與一用來使這批連接部件同時張緊的環配合工作，此設備的特征在于包括用來使此設備沿張緊連接部件的環移動并進行導向的滑架;
用來移動和轉動待擰上或擰下延伸件的可脫開的裝置;
用來轉動待擰上或擰下夾緊螺母的可脫開的裝置，以上裝置由滑架支承并可沿著與連接部件軸線平行的軸移動，而其速度則與螺母或延伸件在其擰緊或擰松過程中的速度一致。
本發明的另一目的在于提供一種方法，用來將一批連接部件和相對配置的一夾緊螺母與一延伸件擰上或擰下，特征在于將夾緊螺母擰到各連接部件的螺紋端上;
將一自動旋擰設備定位到各連接部件中之一處;
用上述旋擰設備將一延伸件裝到連接部件的螺紋端上;
用上述旋擰設備轉動此延伸件，設備隨著此延伸件以相同速度連續運動，直至達到所需位置;
使旋擰設備從此延伸件上脫開，并對每個延伸件重復這項作業;
用這些延伸件使全部連接部件同時張緊;
然后再用此旋擰設備將各個夾緊螺母擰上，依次地將旋擰設備置于各夾緊螺母上，同時設備隨著夾緊螺母以相同速度連續運動直至達到所需位置;
連接部件的張緊步驟完成，最后用此同一設備依次地擰下這些延伸件。
借助于以下實例的附圖和說明，可更好地理解本發明，在附圖中

圖1是用來張緊連接部件的環的示意性頂視圖，本發明的擰緊與擰松設備在此環上移動。
圖2是本發明之整個設備的正視圖。
圖3是本發明之設備的頂視圖。
圖4是沿圖2中4-4線的剖面圖。
圖5是本發明設備之支承與導向滑架的正視圖。
圖6是圖5的頂視圖。
圖7是使此設備繞張緊環運動的驅動機構的剖面簡圖。
圖8是用來將夾緊螺母擰到連接部件上或自其上擰下的齒輪系的示意性透視圖。
圖9是擰緊或擰松夾緊螺母用上述齒輪系的位置檢測系統的示意性透視圖。
圖1所示為環1，用來同時張緊一批由具有垂直軸線的大尺寸螺栓(例)構成的連接部件2。
上述連接部件2是用來將一法蘭3保持在一壓力罐(例，圖2)的固定凸緣4上，這些連接部件2等距分布在此固定凸緣的周邊上。
圓形法蘭3通過這些連接部件2壓貼在固定凸緣4上，為此，各連接部件由一夾緊螺母5鎖定。各夾緊螺母5上有一齒輪輪周5a。
張緊環1呈圓形，它具有與連接部件2數量相同的缸體6。這些缸體6插入環體1中，等距分布，且都配有一活塞7，后者裝有密封件，在加壓流體作用下動作。
在張緊連接件和擰緊或擰松它們的作業中，法蘭3借助由小棒(例)構成的連接裝置8掛于凸緣4上。同樣，張緊環1也以由小棒(例)構成的連接裝置懸于法蘭3下方，這里的連接裝置連接到隔離桿11上，后者由螺母與螺栓12固定到環1上。
在連接部件2的螺紋端，面對夾緊螺母5，擰上一延伸件13，后者通過活塞7并在其相對一端配有一具球形支承面之墊圈15和螺母14。此外，延伸件13在其底部有兩個銷子16，用來傳遞擰緊或擰松的圓周運動，這在后面將會談到。
在張緊環1的周邊上具有裝于其上或在環體上加工出的運行軌道17，以總參考號10標明的擰緊與擰松設備可在此軌道上移動。
此擰緊與擰松設備由以下三個系統構成在此整個設備的運行軌道17上供支承與導向用的滑架20，用來將延伸件13擰到連接部件2上或自其上擰下的系統30，用來擰上或擰下夾緊螺母5的系統40。
首先參看圖2、3、5與6來描述滑架20。
滑架20包括一水平板200，下面由周知的連接裝置(未示明)固定著兩個小車201(圖3、5與6)。
各小車201包括一承載輥202、水平地在運行軌道17外側滾動的固定輥203、以及在該運行軌道內側水平地運動的可調輥204。
可調輥204裝在繞立軸A(圖3與6)轉動的桿上，并可通過一桿205將其置于工作位置上。
滑架20以及此整個設備繞張緊環1所作圓周運動是靠安裝在液壓馬達208(圖7)的軸207端部的鏈輪206進行的。鏈輪206裝在一底座209上，后者可繞設在水平板200上的一垂直樞軸210轉動(圖3)。
鏈輪206與一滾鏈18嚙合，后者固定在張緊環1周邊上加工出的一條槽內。
朝向連接部件2螺紋的方向。
延伸件13借助于套314與銷子16由馬達313帶動而旋轉，擰到連接部件2的螺紋端上;隨著此旋擰過程的進行，氣動一油壓蓄力器310便卸壓，推力下降，但不會降到低于此運動中系統的質量。這樣，此種旋擰動作是在很小的垂直阻力下進行的。
臂305有兩項用途，這是由于它可在擰緊與擰松作業中補償延伸件的重量，而且它能使此延伸件為馬達313所驅動而旋轉，并伴隨著延伸件的運動，以同樣的速度連續地運動到所需位置上。
一旦進行了上述作業，操作人員便可將臂305降低、松開滑架20并重新起動馬達208，這樣便可將此整個設備再次驅動至下一個連接部件。
對各個連接部件重復上述作業。
應該注意到，氣動一油壓蓄力器310使得操作非常靈便，確保在開始時有一等于延伸件重量的不變的推力，并隨著蓄力器的卸壓，推力成比例地減小。由于此蓄力器可調節到在行程終端給出一近似于延伸件重量的力，就能以接近于零的垂直阻力來擰上螺紋的最后幾圈，這就是說，在擰緊過程中，螺栓本身接受了延伸件13的重量。
馬達313的浮動式支承，保證了即使連接部件2在水平方向不與其插座對準時，也能進行作業。
可以在任何瞬間確定補償臂305的高度，而補償臂高度的正確位置取決于套314在延伸件端部下恒定的接觸。這一條件借助氣動一油壓蓄力器310而得以實現。
當所有的延伸件均已擰上，便通過一合適的系統(未示明)對張緊環1的所有油缸同時供應工作液，以便通過活塞7、墊圈15與螺底座209繞樞軸210的轉動由桿211控制，這樣，在需要將此設備卸下時，可將鏈輪206從滾鏈18上脫開，而在進行工作時，可使桿211鎖定在一可調制動器212(圖3)上，讓鏈輪206與滾鏈18保持嚙合。
整套設備10可通過滑架20繞張緊環1進行圓周換位，為此，該滑架設有一接近式傳感器213(圖2與3)，該傳感器安裝在固定在水平板200上的一個角形件214上。傳感器213上裝有兩個可使其沿垂直方向調節的螺母215。
傳感器213與一由螺絲217頭部形成的接受器216配合工作，此螺絲安裝在隔離桿11外側緊固螺栓12延伸部上內帶螺紋的套218上。
于是，此設備只有一個設在滑架20上的傳感器而具有與連接部件2數量相同的接受器。傳感器213與接受器216之間的工作間隙由螺絲217調節。
下面對照圖2與4描述用來將延伸件13擰到連接部件2端部上或自其上擰下的系統30。
此系統有一呈水平U形由金屬制成的固定滑道301，此滑道焊接在水平板200上。在滑道301各分支端部則裝有一可折卸的可調滑道302。
固定滑道301一方面在其中間高度處設有兩個帶立軸且在環1側面滾動的輔助輥303，另一方面設有一可收縮的進入張緊環1環形槽中的掣子304(圖2)。掣子304可不考慮任何參考標志而定位。
在滑道301與302內部裝有一補償臂305，它具有一垂直以可自由轉動的方式裝在一管套410上，后者借助螺距為P2的左旋內螺紋擰裝在蝸桿403上。
上方端板407a支承一液壓馬達411，后者的軸412(圖8)旋轉地帶動一設在端板407a下的齒輪413。齒輪413與一鍵合在軸套410上的齒輪414嚙合，此軸套又可與鏈輪415一起轉動。
此外，小齒輪401則鍵合到軸416上，后者裝配成可在設置于端板407a與407b之間的兩個小端板417a與417b中間自由地轉動。同時，端板417a與417b則安裝成可在軸套410上自由轉動。
鏈輪418也裝在軸416上得以與后者一起轉動，并通過裝有張緊器420與421(圖3與8)的滾鏈419連接軸套410上的鏈輪415。
包括小端板417a與417b、小齒輪401、軸416與鏈輪418的系統，在油缸422(圖3)的作用下繞軸套410轉動，以使小齒輪401能與夾緊螺母5上的齒輪輪周5a接觸。
油缸422的一端固定在連接著端板407a與407b的軸423上，而其另一端則裝在緊固于小端板417a與417b上的軸424上。
如圖9所示，小齒輪401在任何時刻都可借助一電位計425保持其垂直方向的位置。此電位計裝在固定在底座402與桿405上的一立板426上，后者還用來作為蝸桿403與軸404的加強板。
電位計425的指針427由一根連在上端板407a上而隨小部分與水平端。補償臂305的垂直部分裝有輥306，可使此臂在滑道301與302構成的系統內無摩擦地滑動。
補償臂305通過一環307掛于板200之下，在此環之下則接裝一雙動液壓油缸308，后者再通過一環309固定到臂305上。液壓油缸308連至一氣動一油壓蓄力器310上。
補償臂305的垂直位置由一線性變化電位計311檢測出，后者的一端固定到板200上，而另一端固定到臂305上。
補償臂305的水平端經由一端板312支承一液壓或其它類型的馬達313，后者驅動一套314，此套則借助銷子16來擰緊或擰松延伸件13。套314座落在一推力滾珠軸承315上，而端板312則位于一自潤滑的墊圈316上。端板312裝配時留有充分的徑向間隙，能使端板312、馬達313套314組成的系統與延伸件13的基準軸線自動對準。
插于臂305圓形插座中的銷子317使端板312保持原有位置，以免在馬達313起動時發生任何轉動。
擰緊或擰松系統40(圖2與3)用來通過固定在滑架20上的馬達裝置所驅動的小齒輪401將轉動傳給夾緊螺母5。
為此，上述系統包括一固定在板200上的底座402、螺距P2與夾緊螺母5螺距相等但反向的蝸桿403、以及一光軸404。蝸桿403與光軸404為垂直的，底端都固定在基座402上，而二者的頂端則通過由螺母406緊固的桿405彼此連接。
上述系統還包括兩個在一端由軸套408連在一起的端板407a與407b，該軸套通過一滾珠襯套409裝在光軸404上，使得它能容易地沿著軸404滑動。端板407a與407b的另一端則齒輪401運動的桿428操縱。
各不同系統通過隨滑架20移動的按鈕型控制板19(圖2)進行控制。
上述設備的操作步驟如下當連接部件2已擰上固定凸緣4上且法蘭3已放置到該凸緣4上時，借助于小連接桿8將夾緊螺母5擰到各連接部件2的螺紋端上。
如上述旋擰操作是借助電動或氣動的擰緊裝置(例，未示明)來完成的，后者的轉矩須調節到一相當低的值，以便當螺母5一旦與法蘭3接觸便停止擰緊。
一旦對所有連接部件2進行過上述操作后，便使延伸件13與各連接部件的螺紋端嚙合，然后，借助于隔離桿11使由法蘭3支承的環1安置就位。延伸件13的自由端通過環1的活塞7，其間留有間隙。
此時，由自動旋擰設備10將各延伸件完全擰入。
為此，借助于桿211使鏈輪206與滾鏈18嚙合。馬達208驅動鏈輪206，而此整個設備則通過小車201在運行軌道17上運動。
一旦傳感器213到達與接受器相對216的位置時，馬達208即停轉，使得補償臂305的端部面對著一連接部件2，然后掣子304便伸進環1上的圓形槽中。
通過按鈕型控制板19，操作人員可開動油缸308，使臂305在滑道301、302中垂直移動。
氣動一油壓蓄力器310開始時供給一稍大于由延伸件13、螺母14與墊圈15構成系統的總重的力，這樣便將此系統推到垂直地母14施加拉力來張緊所有連接部件2。
當所有的連接部件2保持拉伸狀態時，便用此擰轉設備10完成夾緊螺母5的擰緊工作。
為此，用馬達208帶動鏈輪206，從而使整個設備在運行軌道17上移動。一俟傳感器213到達一與接受器216相對的位置，馬達208即停轉，而掣子304便進入環1的圓周槽中，從而使整個設備就位。
小齒輪401處于其回撤位置，而齒輪系413、414與401在開動馬達411后便垂直朝向夾緊螺母5的齒輪輪周5a，而此馬達411則轉動小齒輪413、414與鏈419。與軸套410相連的小齒輪414帶動軸套410在蝸桿403上轉動，這樣便引起了端板407a、407b、417a、417b和小齒輪401的移動。
當電位計425測出小齒輪401的位置對應于齒輪輪周5a的位置時，馬達411便自動停轉。油缸422則使端板417a、417b繞軸套410轉動，直到小齒輪401與齒輪輪周5a嚙合為止。為便于這些齒的嚙合，在接觸時重新起動馬達411，后者帶動小齒輪413，而小齒輪413又帶動小齒輪414、軸套410、鏈輪415與鏈419。
鏈419又帶動鏈輪418與小齒輪401，后者驅動齒輪輪周5a，從而就引起了螺母5的擰緊作業。
我們采用下列符號P1螺母5的螺距，P2蝸桿403與軸套410的螺距(左旋)，
Z5a齒輪輪周5a上的齒數，Z401小齒輪401上的齒數，Z418鏈輪418上的齒數，Z415鏈輪415上的齒數，Z414齒輪414上的齒數，Z413(傳動)齒輪413上的齒數，比例關系如下Z5a＝N×Z401而Z415＝N×Z418這意味著鏈輪415是以與齒輪輪周5a相同的速度W415反向轉動的。
Z414＝Z413。
因此W414＝W415，此時小齒輪作轉動連接。
W401＝W418，此時小齒輪作轉動連接。
因此，傳動小齒輪413是以與夾緊螺母5上齒輪輪周5a相同的速度轉動。
可以看到，當螺母5擰上連接部件2時，每一轉便上升一個螺距P1，而以同樣速度轉動的軸套410驅動著所有端板407a、407b、417a與417b按與螺母5同樣的垂直方向和同樣的速度運動。
結果，由上述齒輪系組成的傳動裝置在螺母向上運動進行擰緊或朝下運動進行擰松的垂直運動中完全伴隨著它運動。
小齒輪401立軸的位置在任何時刻都可由電位計425確定，后者的指針427追隨著上方端板407a的運動。
在上述作業過程中，軸404構成了一種導向件和一種在馬達411起動時防止轉動的裝置。
一旦擰上螺母5，操作人員便停轉馬達411，同時通過油缸422的作用從齒輪輪周5a上撤退小齒輪401。
然后通過設備10在運行軌道17上的移動，對各個夾緊螺母5重復以上作業。
這樣看來，本發明的設備是能夠自動地將一系列設置在同一公共立軸上的螺母進行擰緊與擰松作業，并隨著螺母的運動而運動。由于滑架能對著各個連接部件自動停止，因而也可以對本設備進行快速調整。結構緊湊的小車便于在安裝前進行簡便的調節，同時當停止作業期間需卸下滑架時，可使可調輥快速脫開。
掣子304上可裝上由周知部件構成的氣動或液壓伺服控制系統，它對小車輥輪起保護作用，主要是保護它們的軸，當延伸件落在補償臂上時可免受過大的扭矩。
不過，上述掣子還裝有接近傳感器類型的電動安全裝置，以免滑架在掣子處于鉤住狀態時發生運動。
此外，本設備還能在整個作業期間施加一恒定的工作扭矩，這樣就能避免形成附加的力而使接觸表面發熱，同時能避免連接部件自由部分發生彎曲。
本發明的設備特別適用于容器、壓力箱、人孔、手孔、渦輪機、液壓閥等，可用在核工業、石油化工或化工工業裝置中封閉件的緊固，亦可用于汽車與航空工業中的同樣目的。一般地說，本設備可用于采用螺旋連接部件的許多工業裝置中。
權利要求
1.用來將相對設置的夾緊螺母(5)與延伸件(13)擰到一批連接部件(2)上或自其上擰下的設備，各連接部件(2)的延伸件(13)與一用來同時張緊這些連接部件的環(1)配合工作，特征在于，此設備包括一滑架(20)，用來使此設備繞張緊連接部件(2)的環(1)運動并進行導向；可脫開的裝置(30)，用來平移和旋轉地驅動待擰上或擰下的延伸件(13)；可脫開的裝置(40)，用來旋轉地驅動待擰上或擰下的夾緊螺母(5)，上述兩種裝置由滑架(20)支承，并可沿著平行于連接部件(2)之軸線的軸移動，而移動速度則與螺母(5)或延伸部件(13)在擰緊或擰松過程中移動的速度相同。
2.如權利要求1所述的設備，特征在于，滑架(20)包括一塊板(200)，它支承至少一臺小車(201)，后者與設在環(1)周邊上的運行軌道(17)配合工作;用來驅動此滑架繞環(1)運動的裝置(206、207、208);用來繞此環換位的裝置(213)，以及用來將此滑架鎖定于該環上一固定位置的裝置(304)。
3.如權利要求2所述的設備，特征在于上述小車(201)包括一承載輥(202)、水平地在運行軌道(17)外側滾動的固定輥(203)、以及一水平地在此運行軌道內側滾動的可脫開的輥。
4.如權利要求2所述的設備，特征在于驅動裝置包括一由馬達(208)帶動且與設在環(1)周邊的一鏈(18)配合動作的鏈輪(206)，后者安裝在板(200)上，且在一與鏈(18)脫開位置和嚙合位置之間繞樞軸轉動。
5.如權利要求2所述的設備，特征在于所述換位裝置與接近式傳感器(213)的形式相同，可垂直調節并裝在板(200)上，同時與設在各個連接部件(2)上的接受器(216)配合工作。
6.如權利要求1所述的設備，特征在于用來平移和轉動延伸件(13)的裝置，其形狀如同一臂(305)，它能補償延伸件的重量并可在裝于滑架(20)的板(200)下方的滑道(301，302)中垂直運動。
7.如權利要求6所述的設備，特征在于臂(305)包括垂直部分和用來支承各構件(313、314、315)以驅動延伸件(13)的水平部分。
8.如權利要求6和7所述設備，特征在于臂(305)的垂直運動由與一氣動一油壓蓄力器(310)相連的雙動液壓油缸(308)控制。
9.如權利要求8所述的設備，特征在于上述油缸(308)的一個部件是固定在滑架(20)的板(200)上，而其另一部件則固定在臂(305)上。
10.如權利要求6所述的設備，特征在于臂(305)上裝有探測其位置的裝置(311)。
11.如權利要求1所述設備，特征在于用來轉動夾緊螺母(5)的裝置(40)包括一光軸(404)與一蝸桿(403)，后兩者安裝在滑架(20)的板(200)上，同時一齒輪系(401、410、414、415、418)在其上移動。
12.如權利要求1所述設備，特征在于上述齒輪系包括一小齒輪(401)，后者在控制裝置(422)的作用下，可在與螺母(5)切向嚙合的第一位置與螺母脫離的第二位置間繞樞軸轉動。
13.如權利要求11所述的設備，特征在于小齒輪(401)支承在端板(417a、417b)上，后者可繞擰在蝸桿(403)上的軸套(410)作自由轉動，上述端板遠離小齒輪(401)的端部而與控制裝置(422)連接。
14.如權利要求11所述的設備，特征在于小齒輪(401)安裝在可在端板(417a、417b)上自由轉動的軸(416)上，并由一與鏈(419)配合工作的鏈輪(418)驅動。
15.如權利要求14所述的設備，特征在于上述鏈(419)用一固定在軸套(410)上的鏈輪(415)帶動，此軸套與小齒輪(414)一起轉動，而此小齒輪則與由馬達(411)驅動的小齒輪(413)配合工作。
16.如權利要求11所述的設備，特征在于小齒輪(413)與馬達(411)支承在端板(407a、407b)上，此端板使軸套(410)可自由轉動且通過在軸(404)上滑動的軸套(408)相互連接。
17.如權利要求11所述設備，特征在于它裝備有用來探測小齒輪(401)位置的裝置(425、427、428)。
18.將相對配置的一夾緊螺母(5)與一延伸件(13)擰到一批連接部件(2)上或自其上擰下的方法，特征在于將夾緊螺母(5)擰到各連接部件(2)的螺紋端上;將一自動旋擰設備(10)定位到各連接部件(2)中之一處;用上述旋擰設備(10)將一延伸件(13)嚙合到各連接部件(2)的螺紋端上;用上述旋擰設備(10)轉動此延伸件(13)，設備隨著此延伸件以相同速度連續運動，直至達到所需位置;使旋擰設備(10)從延伸件(13)上脫開，并對每個延伸件重復此項作業;通過各延伸件(13)使全部連接部件(2)同時張緊;然后再用此旋擰設備(10)將各夾緊螺母(5)進一步擰緊，依次地使前者定位到各夾緊螺母(5)上，設備隨著此螺母以相同速度連續運動，直至達到所需位置;連接部件(2)的張緊步驟完成，最后用此同一設備依次地擰下這些延伸件。
19.如權利要求18所述的方法，特征在于此方法用于如權利要求1至17所述的擰上或擰下的設備上。
全文摘要
將相對設置的夾緊螺母與延伸件擰上連接部件或自其上擰下的設備，各連接部件的延伸件與一用來同時張緊各連接部件的環相互配合，特征在于；此設備包括用來使其繞該環移動并進行導向的滑架、用來移動與轉動待擰上與擰下之延伸件的可脫開的裝置、用來轉動待擰上與擰下之夾緊螺母的可脫開的裝置，這些裝置由滑架支承，可沿平行于延伸件軸線的軸移動，而其速度與螺母或延伸件在其擰上或擰下過程中的運動速度一致。
文檔編號B23P19/06GK1041558SQ8910746
公開日1990年4月25日 申請日期1989年9月26日 優先權日1988年9月27日
發明者弗里茲特·奧萊尼 申請人:法瑪通公司