Устройство для затяжки резьбового крепежа

Номер патента: 20734

Опубликовано: 30.01.2015

Авторы: Корбетт Род, Джоунз Майкл, Джанкерс Джон Дж., Коппенхофер Питер

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для затяжки резьбового крепежа, имеющего стержень с осевым отверстием, шток, размещенный в отверстии и соединенный со стержнем таким образом, что верхняя часть штока выступает наружу, расположена заподлицо или утоплена в торце крепежной детали, указатель, способный вращаться, опираясь на выступающую наружу, расположенную заподлицо или утопленную в торце крепежной детали верхнюю часть штока таким образом, чтобы обеспечивать свободное вращение указателя в ненапряженном состоянии крепежной детали и предотвращать его вращение, когда к крепежной детали приложено заданное усилие натяжения, причем крепежная деталь имеет либо головку, соединенную со стержнем, либо гайку, накручиваемую на резьбу стержня; устройство включает в себя вращающийся в устройстве приемник, в который вставляется головка, соединенная со стержнем, или гайка, накручиваемая на стержень; устройство для приведения в действие вращения приемника; захват, способный вращаться в устройстве и устроенный таким образом, чтобы при эксплуатации вращаться в зацеплении с указателем; дополнительный механизм для приведения в действие вращения захвата; при этом устройство включает в себя средство регистрации заданного сопротивления вращению захвата, а захват и приемник выполнены с возможностью вращения независимо друг от друга вокруг общей оси.

2. Устройство по п.1, в котором приемник опирается на ось, захват опирается на ось, ось приемника и ось захвата являются коаксиальными, устройство для регистрации заданного сопротивления вращению захвата выполнено таким образом, что оно регистрирует либо начало, либо прекращение, либо и начало, и прекращение движения оси приемника относительно оси захвата.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором захват опирается на ось, а устройство для регистрации заданного сопротивления вращению захвата выполнено таким образом, что оно регистрирует либо угол закручивания указанной оси, либо крутящий момент указанной оси.

4. Устройство по какому-либо предыдущему пункту, которое включает в себя муфту, устроенную таким образом, чтобы пробуксовывать при наличии заданного сопротивления вращению захвата.

5. Устройство по какому-либо предыдущему пункту, в котором захват и приемник выполнены с возможностью вращения в одном и том же или противоположных направлениях.

6. Устройство по какому-либо предыдущему пункту, в котором захват выполнен с возможностью вращения в зацеплении с приемником посредством муфты, устроенной таким образом, чтобы пробуксовывать при наличии заданного сопротивления вращению захвата.

7. Устройство для затяжки резьбового крепежа, имеющего стержень; средство измерения удлинения стержня во время затяжки крепежной детали, имеющей либо головку, соединенную со стержнем, либо гайку, накручиваемую на резьбу на стержне; устройство включает в себя приемник головки, соединенной со стержнем, или гайки, накручиваемой на стержень; средство приведения в действие вращения приемника; захват, соединенный с частью измерительного устройства; средство приведения в действие вращения захвата таким образом, чтобы захват и приемник вращались независимо друг от друга вокруг общей оси; средство регистрации достижения заданного удлинения стержня.

8. Устройство по п.7, в котором измерительное устройство стержня включает в себя шток, расположенный в осевом отверстии и соединенный со стержнем, причем верхняя часть штока выступает наружу, расположена заподлицо или утоплена в торец стержня, и указатель, способный вращаться, опираясь на выступающую, расположенную заподлицо или утопленную верхнюю часть штока, и устроенный таким образом, чтобы обеспечивать его свободное вращение в ненапряженном состоянии стержня и предотвращать вращение указателя по достижении заданного удлинения стержня.

9. Устройство по п.7 или 8, в котором захват устроен таким образом, чтобы во время эксплуатации вращаться в зацеплении с частью измерительного устройства.

10. Устройство по любому из пп.7-9, в котором приемник опирается на ось, захват опирается на ось, ось приемника и ось захвата являются коаксиальными, устройство для регистрации заданного удлинения стержня выполнено таким образом, что оно регистрирует либо начало, либо прекращение, либо и начало, и прекращение движения оси приемника относительно оси захвата.

11. Устройство по любому из пп.7-10, в котором захват опирается на ось, а устройство для регистрации заданного удлинения стержня выполнено таким образом, что оно регистрирует либо угол закручивания указанной оси, либо крутящий момент указанной оси.

12. Устройство по любому из пп.7-11, включающее в себя средство сцепления, устроенное таким образом, чтобы пробуксовывать по достижении заданного удлинения стержня.

13. Устройство по любому из пп.7-12, в котором захват и приемник выполнены с возможностью вращения в одном и том же или противоположных направлениях.

14. Устройство по любому из пп.7-13, в котором захват выполнен с возможностью вращения в зацеплении с приемником посредством муфты, устроенной таким образом, чтобы пробуксовывать при наличии заданного сопротивления вращению захвата.

Текст

Смотреть все

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВОГО КРЕПЕЖА(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ХАЙТОРК ДИВИЖН АНЕКС КОРПОРЕЙШН (US); ДЖЕЙМС УОКЕР РОУТАБОУЛТ ЛИМИТИД В изобретении раскрывается устройство для затяжки резьбового крепежа, имеющего стержень с осевым отверстием, шток, размещенный в отверстии и соединенный со стержнем таким образом, что верхняя часть штока выступает наружу, расположена заподлицо или утоплена в торце крепежной детали; указатель, способный вращаться, опираясь на выступающую наружу,расположенную заподлицо или утопленную в торце крепежной детали верхнюю часть штока таким образом, чтобы обеспечивать свободное вращение указателя в ненапряженном состоянии крепежной детали и предотвращать его вращение, когда к крепежной детали приложено заданное усилие натяжения, причем крепежная деталь имеет либо головку, соединенную со стержнем, либо гайку, накручиваемую на резьбу стержня; устройство включает в себя вращающийся в устройстве приемник, в который вставляется головка, соединенная со стержнем, или гайка, накручиваемая на стержень; устройство для приведения в действие вращения приемника; захват, способный вращаться в устройстве и устроенный таким образом, чтобы при эксплуатации вращаться в зацеплении с указателем; дополнительный механизм для приведения в действие вращения захвата; при этом устройство включает средство регистрации заданного сопротивления вращению захвата,а захват и приемник выполнены с возможностью вращения независимо друг от друга вокруг общей оси. Изобретение относится к устройству для затяжки резьбового крепежа. В частности, изобретение относится к устройству для затяжки резьбового крепежа, включающего средство указания усилия (как правило, натяжения), прилагаемого к крепежу. Устройство разработано, в первую очередь, для затяжки крепежных деталей, имеющих стержень с осевым отверстием; шток, размещенный в отверстии и соединенный со стержнем, у которого часть штока выступает наружу за пределы торца крепежной детали; указатель, способный вращаться, опираясь на выступающую часть штока, таким образом, чтобы обеспечивать его свободное вращение в ненапряженном состоянии крепежной детали и предотвращать его вращение посредством контакта с частью крепежной детали, когда к крепежной детали приложено заданное усилие натяжения. Крепежная деталь имеет либо головку, соединенную с концом стержня рядом с указателем (например, как у болта), либо,как вариант, гайку, накручиваемую на резьбу на конце стержня рядом с указателем (например, как в случае комплекта шпильки с гайкой). Шток и указатель, как правило, установлены с начальным зазором между указателем и торцом крепежной детали таким образом, что зазор отсутствует, когда к крепежной детали приложено заданное усилие натяжения (в силу удлинения крепежной детали под действием указанного усилия) и торец достаточно плотно прилегает к указателю, чтобы предотвращать его вращение, например, рукой пользователя. Когда для затяжки такой крепежной детали используется электроинструмент, пользователю необходимо регулярно проверять положение указателя, чтобы убедиться в отсутствие чрезмерной затяжки крепежной детали. Недостатком такой регулярной проверки положения указателя вручную является увеличение времени, необходимого для затяжки каждой крепежной детали. Кроме того, во время затяжки крепежной детали ничто не показывает пользователю, имеет ли место ее чрезмерная затяжка. В соответствии с этим изобретение предназначено для решения указанных проблем. Первым аспектом изобретения является устройство для затяжки резьбового крепежа, имеющего стержень с осевым отверстием; шток, размещенный в отверстии и соединенный со стержнем таким образом, что верхняя часть штока выступает наружу, расположена заподлицо или утоплена в торце крепежной детали; указатель, способный вращаться, опираясь на выступающую наружу, расположенную заподлицо или утопленную в торце крепежной детали верхнюю часть штока таким образом, чтобы обеспечивать свободное вращение указателя в ненапряженном состоянии крепежной детали и предотвращать его вращение, когда к крепежной детали приложено заданное усилие натяжения, причем крепежная деталь имеет либо головку, соединенную со стержнем, либо, гайку, накручиваемую на резьбу стержня; устройство включает в себя вращающийся в устройстве приемник, в который вставляется головка, соединенная со стержнем,или гайка, накручиваемая на стержень; устройство для приведения в действие вращения приемника; захват, способный вращаться в устройстве и устроенный таким образом, чтобы при эксплуатации вращаться в зацеплении с указателем; дополнительный механизм для приведения в действие вращения захвата; при этом устройство включает в себя средство регистрации заданного сопротивления вращению захвата, а захват и приемник выполнены с возможностью вращения независимо друг от друга вокруг общей оси. В прилагаемых пп.2-14 изложены дополнительные признаки изобретения. Далее изобретение описано в виде примера исключительно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 является видом сбоку в разрезе первого варианта изобретения; фиг. 2 - видом сбоку в разрезе второго варианта изобретения. На фиг. 1 показан первый вариант устройства 101 для затяжки с указанием усилия натяжения крепежной детали 102. Устройство 101 может использоваться для скрепления элементов, таких как плоские элементы 105 и 106, скрепляемые торцом к торцу крепежной деталью 102, известной как "винт". Головка 111 крепежной детали 102 прилегает к наружной лицевой поверхности плоского элемента 105. Головка 111 может воздействовать на плоский элемент 105 посредством шайбы. Крепежная деталь 102, как правило, имеет, как минимум, частично полый стержень 110; шток 120,расположенный в стержне 110; указатель 122, способный вращаться, опираясь на шток 120. Указатель 122 может свободно вращаться в ненапряженном состоянии крепежной детали 102 и в значительной степени неподвижен, когда к крепежной детали 102 приложено заданное усилие натяжения. В частности,крепежная деталь 102 имеет стержень 110 и головку 111 с осевым отверстием 112, расположенным от головки 111 до концевой части 113 стержня 110. Крепежная деталь 102 включает шток 120, расположенный в осевом отверстии 112 и соединенный со стержнем 110 посредством резьбовой нижней части 121 внутри осевого отверстия 112 в его нижней части 115. Часть 124 верхней части 123 штока 120 выступает за пределы торца 114 головки 111. Выступающая часть 124 обеспечивает опору с возможностью вращения указателя 122. Указатель 122 может свободно вращаться при ненапряженном состоянии крепежной детали 102, но, когда к крепежной детали 102 приложено заданное усилие натяжения (т.е. по окончании ее затяжки до требуемого усилия), вращение указателя 122 предотвращается посредством контакта с торцом 114 в результате удлинения крепежной детали 102 под действием усилия натяжения. Таким образом, указатель 122 показывает пользователю, достигнута ли полная затяжка крепежной детали 102. Устройство 101 имеет корпус 130, который обеспечивает опору для вращения приводной оси 131. Вращение приводной оси 131 обеспечивается валом 132 с гидравлическим приводом посредством рычажно-храпового механизма 133. Рабочая жидкость поступает под давлением в устройство 101 по трубопроводу 160 от гидравлического насоса (насос не показан). С нижней, свободной, концевой частью 138 приводной оси 131 соединен приемник 134, надеваемый на головку 111 крепежной детали 102. Приемник 134, известный как "торцевая головка", имеет форму, соответствующую форме головки 111. Головка 111 вставляется в приемник 134 и вращается вместе с ним. Очевидно, что головка 111 может иметь различную форму и для затяжки соответствующей крепежной детали 102 необходимо подобрать приемник 134 соответствующей формы. Поэтому, как показано на фиг. 1, приемник 134 является съемным и соединяется с приводным элементом 136 приводной оси 131 для обеспечения взаимозаменяемости приемников различной формы. Устройство 101 также включает захват 140, который способен вращаться, выдвигаться и втягиваться, опираясь на нижнюю концевую часть 148 захватной оси 142, и предназначен для захвата указателя 122. Захватная ось 142 концентрична и коаксиальна осевому отверстию 137 и проходит через осевое отверстие 137 в приводной оси 131. Захват 140 выдвигается и втягивается из углубления 135 в приемнике 134 через участки осевого отверстия 137 в углубление 145 подшипника 146 направленной вниз нажимной пружиной 143 на нижней концевой части 148. Захват 140 имеет углубление 141, имеющее форму, соответствующую форме указателя 122. Указатель 122 вставляется в углубление 141 и вращается вместе с захватом 140. Очевидно, что указатель 122 может иметь различную форму и для затяжки соответствующей крепежной детали 102 необходимо подобрать захват 140 соответствующей формы. Поэтому захват 140 является съемно-соединяемым с захватной осью 142 для обеспечения взаимозаменяемости захватов различной формы. Верхняя концевая часть 149 захватной оси 142 соединяется посредством муфты 150 с верхней концевой частью 139 приводной оси 131. В качестве муфты 150 предпочтительно использовать электромагнитную муфту, которая также соединяется с валом 171 датчика 170. Таким образом, во время затяжки крепежной детали 102 приводная ось 131 и захватная ось 142 вращаются вместе. Устройство 101 оснащено средством регистрации заданного сопротивления вращению захвата 140 в виде датчика угла поворота 170. Датчик 170 может функционировать несколькими известными способами, в том числе в виде ограничителя крутящего момента с роликовым или шариковым подшипником или по принципу пропускания света. Датчик 170 соединен с верхней частью корпуса 130 и устроен таким образом, чтобы регистрировать и измерять вращение приводной оси 131 относительно захватной оси 142, которое имеет место при преодолении заданного сопротивления подшипника 152 муфты 150 вращению захвата 140. Датчик угла поворота 170 также посылает сигнал по линии 175 к контроллеру, управляющему вращением приводной оси 131, для остановки ее вращения по достижении заданного угла закручивания захватной оси 142 относительно приводной оси 131. Угол закручивания может измеряться в соответствии с существенным прекращением вращения захватной оси 142 относительно приводной оси 131. Устройство 101 действует следующим образом. Чтобы приступить к затяжке крепежной детали 102,устройство 101 располагается так, чтобы головка 111 попала в приемник 134. На фиг. 1 показано, что приемник 134 только частично совмещен с головкой 111 и захват 140 совмещен с указателем 122 при относительно меньшем сжатии пружины 143 (чем в рассматриваемом далее втором варианте изобретения). Устройство 101 может регистрировать совмещение этих элементов и издавать звук или зажигать светодиод посредством концевого выключателя. Звук или световая индикация показывают пользователю, что устройство 101 правильно совмещено с крепежной деталью 102 и что можно приступать к ее затяжке. Вращение приводной оси 131 осуществляется посредством гидравлического давления жидкости,нагнетаемой от храпового механизма 133 через трубопровод 160, которая приводит в действие посредством муфты 150 вращение захватной оси 142. Вращение приводной оси 131 приводит в действие вращение крепежной детали 102 и тем самым осуществляет ее затяжку. Вращение захватной оси 142 приводит в действие вращение захвата 140 и указателя 122. По достижении достаточной затяжки крепежной детали 102 вращение указателя 122 предотвращается его фрикционным сцеплением с торцом 114, что, по существу, предотвращает вращение указателя 122 и тем самым захвата 140 относительно крепежной детали 102. При этом приводная ось 131 продолжает вращаться относительно захватной оси 142, вследствие чего возникает угол закручивания захватной оси 142, регистрируемый датчиком угла поворота 170 посредством муфты 150. По достижении заданного угла муфта 150 начинает пробуксовывать, тем самым отсоединяя захватную ось 142 от приводной оси 131. Датчик 170 посылает через коммутатор 172 по линии 175 один из следующих сигналов к контроллеру: "медленное вращение", "остановка вращения", "медленное вращение с последующей остановкой вращения" приводной оси 131. В таком положении крепежная деталь 102 затянута в соответствии с правильным, заданным усилием натяжения, и пользователю не требуется регулярно проверять положение указателя 122 во время затяжки крепежной детали 102 для обеспечения отсутствия ее чрезмерной затяжки. Устройство 101 фактически обеспечивает автоматическую затяжку в зависимости от регистрации существенного прекращения вращения захватной оси 142 относительного приводной оси 131 во время затяжки. Во время эксплуатации храповой механизм 133 замедляет, останавливает или замедляет и затем останавливает вращение практически при заданном усилии натяжения. Приемник 134 и захват 140 опираются на отдельные оси: приводную ось 131 и захватную ось 142 соответственно. Устройство регистрации, в качестве которого может использоваться датчик угла поворота 170, регистрирует заданное сопротивление по углу закручивания и крутящему моменту приводной оси 131 и захватной оси 142. Устройство регистрации может также регистрировать заданное сопротивление по прекращению вращения приводной оси 131 относительно захватной оси 142. Помимо гидравлического привода храпового механизма 133 может также использоваться пневматический, электрический или ручной привод. Захват 140 опирается на нижнюю концевую часть 148 захватной оси 142, проходящей через отверстие 137 в приемнике 134. Кроме того, в устройстве 101 захват 140 и приемник 134 вращаются вокруг общей оси в зависимости друг от друга и в одном и том же направлении. Захват 140 вращается в зацеплении с приемником 134 посредством муфты 150, которая пробуксовывает практически при заданном сопротивлении и заданном усилии натяжения. На фиг. 2 показан второй вариант устройства 201 для затяжки с указанием усилия натяжения крепежной детали 102. Компоненты устройства 201, которые являются практически такими же, как у показанного на фиг. 1 устройства 101, имеют такую же условную нумерацию, но с прибавлением числа 100. Контроллер (не показан) позволяет пользователю выбирать, как минимум, между первым вариантом(101) и вторым вариантом (201) изобретения. Устройство 201 может использоваться для скрепления элементов, таких как плоские элементы 205 и 206, скрепляемые торцом к торцу крепежной деталью 202, известной как комплект "шпилька с гайкой". Первая гайка 211 крепежной детали 202 прилегает к наружной лицевой поверхности плоского элемента 205. Вторая гайка 216 крепежной детали 202 прилегает к наружной лицевой поверхности плоского элемента 206. Гайки 211 и 216 могут воздействовать на плоские элементы 205 и 206 посредством шайб. Крепежная деталь 202, как правило, имеет, как минимум, частично полую шпильку 210; шток 220,расположенный в шпильке 210; указатель 222, способный вращаться, опираясь на шток 220. Указатель 222 может свободно вращаться в ненапряженном состоянии крепежной детали 202 и в значительной степени неподвижен, когда к крепежной детали 202 приложено заданное усилие натяжения. В частности, шпилька 210 имеет осевое отверстие 212, расположенное от торца 217 шпильки 210 до концевой части 218 шпильки 210. Шток 220 расположен в осевом отверстии 212 и соединен со шпилькой 210 посредством резьбовой нижней части 221 внутри осевого отверстия 212 (в его нижней части 215). Часть 224 верхней части 223 штока 220 выступает за пределы торца 217. Выступающая часть 224 обеспечивает опору с возможностью вращения указателя 222. Указатель 222 может свободно вращаться при ненапряженном состоянии шпильки 210. Когда к шпильке 210 приложено заданное усилие натяжения(т.е. по окончании затяжки гайки 211 до требуемого усилия), вращение указателя 222 предотвращается посредством контакта с торцом 217 в результате удлинения шпильки 210 под действием усилия натяжения. Таким образом, указатель 222 показывает пользователю, достигнута ли полная затяжка крепежной детали 202. Верхняя концевая часть 249 захватной оси 242 соединяется посредством муфты 280 с верхней концевой частью корпуса 230. В качестве муфты 280 предпочтительно использовать электромагнитную муфту, которая также соединена с датчиком 282. Таким образом, приводная ось 231 не соединена с захватной осью 242, которая свободна от вращения совместно с приводной осью 231 во время затяжки крепежной детали 202. Датчик 282 может функционировать несколькими известными способами, в том числе в виде ограничителя крутящего момента с роликовым или шариковым подшипником или по принципу пропускания света. Датчик 282 соединен с верхней частью корпуса 230 и устроен таким образом, чтобы регистрировать и измерять вращение приводной оси 231 относительно захватной оси 242, которое имеет место при преодолении заданного сопротивления подшипника муфты 280 вращению захвата 240. Датчик угла поворота 282 также посылает сигнал по линии 275 к контроллеру, управляющему вращением приводной оси 231, для остановки ее вращения по достижении заданного угла закручивания захватной оси 242 относительно приводной оси 231. Угол закручивания может измеряться в соответствии с существенным прекращением вращения захватной оси 242 относительно приводной оси 231. Устройство 201 действует следующим образом. Чтобы приступить к затяжке крепежной детали 202,устройство 201 располагается так, чтобы вторая гайка 211 попала в приемник 234. В этом положении захват 240 совмещен с указателем 222 при относительно более высоком сжатии пружины 243, чем в первом варианте устройства 101. Вращение приводной оси 231 осуществляется аналогично устройству 101 и заставляет вращаться гайку 211, тем самым осуществляя затяжку и удлинение шпильки 210. Захватная ось 242, захват 240 и указатель 222 остаются относительно неподвижными. По достижении достаточной затяжки шпильки 210 посредством гайки 211 вращение указателя 222 относительно шпильки 210 предотвращается его фрикционным сцеплением с торцом 217, в результате чего муфта 280 начинает пробуксовывать, тем самым соединяя приводную ось 231 с захватной осью 242. Затем захват 240 начинает вращаться совместно с захватной осью 242, что регистрируется датчиком угла поворота 282. Датчик 282 посылает через коммутатор 284 по линии 275 один из следующих сигналов к контроллеру: "медленное вращение", "остановка вращения", "медленное вращение с последующей остановкой вращения" приводной оси 231. В таком положении крепежная деталь 202 затянута в соответствии с правильным, заданным усилием натяжения и пользователю не требуется регулярно проверять положение указателя 222 во время затяжки крепежной детали 202 для обеспечения отсутствия ее чрезмерной затяжки. Устройство 201 фактически обеспечивает автоматическую затяжку в зависимости от регистрации начала существенного вращения захватной оси 242 относительно приводной оси 231 во время затяжки. В отличие от устройства 101, изображенного на фиг. 1, устройство 201 имеет устройство регистрации, датчик угла поворота 282 для регистрации заданного сопротивления вращению захвата 240 практически при заданном усилии натяжения. Кроме того, поскольку крепежная деталь 202 представляет собой комплект шпильки с гайкой, захват 240 устроен таким образом, что во время эксплуатации он может вращаться независимо от крепежной детали 202. Устройство регистрации может регистрировать заданное сопротивление в виде начала движения приводной оси 231 относительно захватной оси 242. Захват 240 и приемник 234 вращаются вокруг общей оси независимо друг от друга и в одном и том же направлении вплоть до достижения усилия натяжения, практически равного заданному. Захват 240 вращается независимо от приемника 234 посредством муфты 280, которая пробуксовывает и обеспечивает соединение приводной оси 231 с захватной осью 242 практически при заданном усилии натяжения. Следует отметить, что устройство 201 может использоваться как для затяжки крепежной детали 101, так и для затяжки крепежной детали 201. В третьем варианте изобретения (на чертежах не показан) устройство может иметь электродвигатель, средство регистрации электрического тока и средство регистрации угла поворота. В описанной в данной заявке третьей системе могут использоваться устройство регистрации электрического тока (например, амперметр) для регистрации электрического тока к электродвигателю и устройство для регистрации угла поворота (например, датчик угла поворота) для регистрации угла поворота захватной оси относительно приводной оси. Верхняя концевая часть захватной оси соединена посредством электромагнитной муфты и редуктора с электродвигателем и датчиком угла поворота. Питание к этим компонентам поступает по силовой линии. Приводная ось начинает вращаться под действием гидравлического давления. Одновременно или вскоре после этого захватная ось и, следовательно, захват начинают вращаться с малой скоростью (либо в том же, либо в противоположном направлении по отношению к вращению приводной оси) под действием электродвигателя. Вращение приводной оси приводит в действие вращение крепежной детали и тем самым ее затяжку. Вращение захватной оси под действием электродвигателя приводит в действие вращение захвата и указателя. По достижении достаточной затяжки крепежной детали вращение указателя предотвращается его фрикционным сцеплением с крепежной деталью, что, по существу, предотвращает вращение указателя относительно крепежной детали. Это существенно ограничивает вращение захватной оси, что вызывает повышенное потребление мощности электродвигателем. Вследствие повышенной потребляемой мощности электродвигателя возникает крутящий момент, который обусловливает пробуксовывание муфты и тем самым переключение коммутатора. Электромагнитная муфта откалибрована таким образом, чтобы пробуксовывать при наличии заданного крутящего момента, соответствующего требуемому усилию натяжения крепежной детали. Пробуксовывание регистрируется датчиком угла поворота, который посылает через контроллер один из следующих сигналов к храповому механизму и электродвигателю: "медленное вращение", "остановка вращения", "медленное вращение с последующей остановкой вращения" приводной оси и захватной оси. В таком положении крепежная деталь затянута в соответствии с правильным, заданным усилием натяжения, и пользователю не требуется регулярно проверять положение указателя во время затяжки крепежной детали для обеспечения отсутствия ее чрезмерной затяжки. Эта система фактически обеспечивает автоматическую затяжку в зависимости от регистрации существенного прекращения вращения захватной оси относительного приводной оси во время затяжки. Используемая в изобретении механическая муфта может иметь два противодействующих друг другу диска сцепления и устройство смещения (например, нажимную пружину) для прижимания одного из дисков к другому. Когда угол закручивания или крутящий момент, воздействующий на захватную ось,меньше заданного сопротивления, диски муфты находятся в механически сцепленном положении и приводная ось продолжает вращаться посредством гидравлического давления храпового механизма. С другой стороны, когда угол или момент, воздействующий на захватную ось, достигает или превышает заданное сопротивление, возникает холостое вращение одного диска муфты относительно другого диска муфты и, следовательно, гидравлическое давление перестает воздействовать на приводную ось. Сила сжатия устройства смещения или, как вариант, опорного устройства должна предпочтительно регулироваться в соответствии с заданным значением, при котором приводится в действие механизм муфты. В описанной в данной заявке системе могут также использоваться другие типы механических или электромагнитных муфтовых механизмов. Согласно предлагаемому изобретению управление устройством может осуществляться с помощью блока управления, включающего микрокомпьютер. Микрокомпьютер может иметь ЦП, ПЗУ, ОЗУ и устройство ввода-вывода, интегрированные в одной микросхеме. В ПЗУ микрокомпьютера хранится управляющая программа для автоматической остановки храпового механизма (в случае устройств 101 и 201) и для автоматической остановки храпового механизма и привода электродвигателя (в случае третьей системы). Блок управления может также иметь запоминающее устройство помимо запоминающего устройства микрокомпьютера. В запоминающем устройстве могут храниться заданный диапазон значений сопротивления указателя крепежной детали; заданный диапазон значений сопротивления для приведения в действие муфт; заданный диапазон значений угла поворота захватной оси относительно приводной оси для датчиков и/или заданный диапазон значений электрического тока, соответствующих значениям сопротивления указателя, для электродвигателя и т.д. Выключатель гидравлического насоса, концевой выключатель, первый и второй выключатель регистрации приведения в действие муфты, а также первый и второй датчики угла поворота могут быть подключены к любому входу сигнала микрокомпьютера. Источник питания подключен к микрокомпьютеру через блок питания. В блоке питания электроэнергия преобразуется в питание для микрокомпьютера и подается к микрокомпьютеру. В третьем варианте изобретения источник питания подключен к электродвигателю и обеспечивает электроэнергию для приведения в действие электродвигателя, например, через полупроводниковый ключ привода электродвигателя. В качестве электродвигателя может использоваться электродвигатель постоянного тока, полупроводниковый ключ может управляться по принципу широтно-импульсной модуляции микрокомпьютером для преобразования постоянного тока источника питания в трехфазный ток. Полупроводниковый ключ может быть подключен к источнику питания через блок контроля тока. Блок контроля тока регистрирует электрический ток, протекающий к электродвигателю через полупроводниковый ключ. Значение тока, зарегистрированного блоком контроля тока, вводится в микрокомпьютер. По достижении заданных значений крутящего момента и электрического тока датчик угла поворота посылает через контроллер один из следующих сигналов к электродвигателю: "медленное вращение", "остановка вращения", "медленное вращение с последующей остановкой вращения" приводной оси и захватной оси. Менеджер по эксплуатации устройства может устанавливать и сохранять в запоминающем устройстве заданный диапазон значений сопротивления указателя крепежной детали; заданный диапазон значений сопротивления для приведения в действие муфт; заданный диапазон значений угла поворота захватной оси относительно приводной оси для датчиков и/или заданный диапазон значений электрического тока, соответствующих значениям сопротивления указателя, для электродвигателя. Значения сопротивления указателя в соответствии с автоматической затяжкой могут устанавливаться и сохраняться с помощью внешнего устройства ввода (например, персонального компьютера), подключенного к устройству проводным или беспроводным способом. Эти значения могут быть определены путем испытания систем и сохранения каждого соответствующего значения во время каждой операции затяжки. Затем можно установить и сохранить в памяти статистически обработанное значение, например среднее значение или заданный диапазон сохраненных значений сопротивления указателя. В связи с рассмотрением третьего варианта изобретения испытательное устройство для данного изобретения (не показано), предназначенное для определения достижения и/или поддержания заданного усилия натяжения крепежных деталей, может иметь захват, способный вращаться в устройстве и устроенный таким образом, чтобы при эксплуатации вращаться в зацеплении с указателем; устройство для приведения в действие вращения захвата; устройство для регистрации заданного сопротивления вращению захвата. Испытательное устройство может являться автономным и иметь меньшее количество компонентов,чем устройство для затяжки, описанное в предлагаемом изобретении. Как вариант, испытательное устройство может быть либо отдельной, либо неотъемлемой частью устройства для затяжки. Если испытательное устройство является неотъемлемой частью устройства для затяжки, пользователь может выбирать нужную операцию: затяжку или испытание. Может быть предусмотрено устройство/система для управления затяжкой, испытанием и эксплуатацией крепежных деталей с использованием устройств для затяжки, испытания и управления. Например, система управления может включать сообщающиеся между собой устройство для затяжки, устройство для испытания и устройство для управления (например, персональный компьютер). Как вариант,система управления может включать несколько устройств для затяжки, испытания и управления. Система управления может включать средство/устройство (микрокомпьютер, микропроцессор или аналогичное устройство) для определения достижения заданных значений сопротивления указателя. Система управления может включать устройство для временного хранения информации об управлении эксплуатационными операциями. По достижении значения сопротивления указателя, определяемого устройством для определения, полученный результат передается передающим средством устройства для затяжки,испытания и управления. Затем система управления в случае выполнения затяжки может передать сигнал об остановке вращения, медленном вращении или медленном вращении с последующей остановкой вращения крепежной детали. В случае испытания система управления может передать устройству затяжки команду о выполнении затяжки или повторной затяжки крепежной детали. Полученный результат,переданный передающим устройством устройства для затяжки, испытания и управления, хранится в запоминающем устройстве системы управления. Возможно выполнение нескольких задач управления, в том числе затяжки крепежной детали; одновременной затяжки нескольких крепежных деталей; испытания крепежной детали; одновременного испытания нескольких крепежных деталей; определения нормального состояния затяжки крепежных деталей; хранения данных об операциях затяжки и испытания за различные периоды эксплуатации; определения степени износа компонентов устройства для затяжки и испытания и т.д. Устройство для одновременной затяжки нескольких крепежных деталей может включать несколько устройств для затяжки, соединенных друг с другом с помощью реактивного адаптера и/или реактивной втулки, каждое из которых имеет приводную ось. Реактивный адаптер включает первый передающий усилие элемент, вращающийся вокруг приводной оси при его подключении к устройству для затяжки, и второй передающий усилие элемент, выдвигающийся и втягивающийся вдоль, как минимум, удаленной части первого элемента при его соединении с первым элементом. При соединении со вторым устройством для затяжки второй элемент вращается вокруг приводной оси второго устройства для затяжки. И первый, и второй элемент выдвигается практически перпендикулярно приводным осям соответствующих устройств для затяжки. Реактивный адаптер позволяет одновременно использовать два устройства для затяжки, в то время как реактивная втулка позволяет одновременно использовать три и более устройства для затяжки трех и более крепежных деталей. Очевидно, что описанное в данной заявке устройство может использоваться для затяжки многих различных видов крепежных деталей с указанием усилия натяжения, имеющих вращающиеся механизмы для указания достижения заданного усилия натяжения крепежной детали. Несколько примеров таких крепежных деталей описаны в патенте США 4525114 (аналогичном европейскому патенту 0049537) и в патенте США 5222849 (аналогичном европейскому патенту 0626043), включенных в настоящий документ посредством ссылки, и включают винты, шпильки, болты, комплекты шпилек с гайками и комплекты болтов с гайками. Хорошо известны и другие геометрические типы и конфигурации крепежных деталей, пригодных для использования совместно с вращательными указателями. К ним могут относиться крепежные детали с двумя и более отверстиями различных размеров и конфигурации, в том числе с частично утопленными элементами; штоки, закрепленные в стержне посредством резьбы, адгезивных материалов, прессования и других способов; штоки, закрепленные в верхней, нижней и средней части стержня; указатели, выступающие за пределы, расположенные заподлицо и утопленные в торце крепежной детали и включающие крышку, тарелку, чашку, средства соединения с инструментом, опоры, отверстие для облегчения веса и другие вращательные элементы. Такие крепежные детали, как правило, могут иметь стержень; средство измерения удлинения стержня во время затяжки крепежной детали; головку, соединенную со стержнем, или, как вариант, гайку, накручиваемую на резьбу на стержне. В частности, такие крепежные детали могут иметь, как минимум, частично полый стержень; шток, расположенный в шпильке; указатель, способный вращаться, опираясь на шток. Указатель может свободно вращаться в ненапряженном состоянии крепежной детали и в значительной степени неподвижен, когда к крепежной детали/стержню приложено заданное усилие натяжения/удлинения. Кроме того, такие крепежные детали могут иметь осевое отверстие, расположенное от одного торца до частично или полностью другого торца стержня; шток, расположенный, по существу,в отверстии, соединенный со стержнем и выступающий за пределы, расположенный заподлицо или утопленный в один из торцов; указатель, соприкасающийся только со штоком в ненапряженном состоянии крепежной детали и со штоком и частью крепежной детали или устройства, когда к крепежной детали/стержню приложено заданное усилие натяжения/удлинения. В зависимости от сочетания характеристик выбранной пользователем крепежной детали следует подбирать захваты соответствующей формы. Захват может захватывать указатель без стержня, со стержнем или внутри стержня. Например, пользователь может выбрать винт с углублением в головке; отверстием в углублении; штоком, расположенным заподлицо с основанием углубления, под отвертку с прямым шлицем. В этом случае будет использоваться захват не в форме чашки, а в форме отвертки с прямым шлицем. Системы данного изобретения могут быть выполнены из любого пригодного материала, такого как алюминий, сталь, другие металлы, металлические сплавы и/или другие сплавы, в том числе неметаллические. Система данного изобретения может включать крепежную деталь, устройство для затяжки, устройство для испытания и устройство для управления. Как правило, устройство для затяжки может иметь средство захвата головки, соединенной со стержнем, или гайки, накручиваемой на стержень; средство приведения в действие вращения приемника; средство соединения устройства с частью измерительного устройства; средство регистрации достижения заданного усилия натяжения/удлинения стержня. В частности, такое устройство для затяжки может иметь вращающийся в устройстве приемник, в который вставляется часть крепежной детали; устройство для приведения в действие вращения приемника; захват, способный вращаться в устройстве и устроенный таким образом, чтобы при эксплуатации вращаться в зацеплении с указателем; устройство для регистрации заданного сопротивления вращению захвата. Устройство для приведения в действие вращения приемника замедляется, останавливается или замедляется и затем останавливается практически при заданном сопротивлении и заданном усилии натяжения/растяжении. Устройство для приведения в действие вращения приемника может иметь пневматический, электрический, гидравлический или ручной привод. Приемник и захват могут опираться на отдельные оси. Устройство для регистрации может регистрировать заданное сопротивление/усилие натяжения/удлинение как угол закручивания, крутящий момент или начало, прекращение либо начало и прекращение движения осей относительно друг друга. Приемник и захват могу вращаться вокруг общей оси как независимо, так и зависимо друг от друга, а также как в одном и том же, так и в противоположных направлениях. В случае, когда приемник и захват вращаются независимо друг от друга, устройство может быть оснащено механизмом для приведения в действие вращения захвата, например электродвигателем. Захват может вращаться либо в зацеплении,либо независимо от приемника посредством муфты, которая устроена таким образом, чтобы пробуксовывать практически при заданном сопротивлении и заданном усилии натяжения/удлинении. Захват может опираться на концевую часть оси, проходящей через отверстие в приемнике. Устройство для управления крепежными деталями может включать средство для затяжки крепежных деталей, средство для испытания крепежных деталей и средство для управления средствами для затяжки и испытания и/или крепежными деталями. Средства для затяжки, испытания и управления могут быть оснащены средствами сообщения между собой. Средство для затяжки может также включать средство для регистрации заданного значения сопротивления указателя. Кроме того, средство для управления может включать средство для определения достижения заданного значения сопротивления указателя и устройство для хранения информации об управлении эксплуатационными операциями. Наглядный пример метода автоматической затяжки крепежной детали с помощью описанного в данной заявке устройства для затяжки включает следующие шаги. Крепежная деталь устанавливается на скрепляемом элементе. Устройство для затяжки располагается на крепежной детали. Указатель крепежной детали совмещается с захватом устройства для затяжки. Затем устройство для затяжки приводит в действие вращение крепежной детали. Устройство регистрации регистрирует заданное сопротивление вращению захвата практически при заданном усилии натяжения/удлинения. Устройство для затяжки замедляет, останавливает или замедляет и затем останавливает вращение крепежной детали. Наглядный пример метода автоматического испытания крепежной детали с помощью описанного в данной заявке устройства для испытания включает следующие шаги. Указатель крепежной детали совмещается с захватом устройства для испытания. Затем приводится в действие устройство, предназначенное для вращения захвата. Устройство регистрации регистрирует заданное сопротивление вращению захвата практически при заданном усилии натяжения/удлинении. Устройство для испытания замедляет,останавливает или замедляет и затем останавливает предпринятое вращение захвата. Используемые в данном описании и формуле изобретения термины "включает" и "включающий", а также их варианты означают включение указанных особенностей, этапов и чисел. Данные термины не означают, что наличие других особенностей, этапов или компонентов исключается. Особенности, указанные в приведенном выше описании, или приведенной ниже формуле изобретения, или в прилагаемых чертежах, сформулированные в соответствующих вариантах или в плане выполнения описанной функции, или метода, или процесса, предназначенного для достижения описанного результата (в зависимости от конкретного случая), могут использоваться отдельно или в каком-либо сочетании таких особенностей для реализации изобретения в его различных вариантах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для затяжки резьбового крепежа, имеющего стержень с осевым отверстием, шток,размещенный в отверстии и соединенный со стержнем таким образом, что верхняя часть штока выступает наружу, расположена заподлицо или утоплена в торце крепежной детали, указатель, способный вращаться, опираясь на выступающую наружу, расположенную заподлицо или утопленную в торце крепежной детали верхнюю часть штока таким образом, чтобы обеспечивать свободное вращение указателя в ненапряженном состоянии крепежной детали и предотвращать его вращение, когда к крепежной детали приложено заданное усилие натяжения, причем крепежная деталь имеет либо головку, соединенную со стержнем, либо гайку, накручиваемую на резьбу стержня; устройство включает в себя вращающийся в устройстве приемник, в который вставляется головка, соединенная со стержнем, или гайка, накручивае-7 020734 мая на стержень; устройство для приведения в действие вращения приемника; захват, способный вращаться в устройстве и устроенный таким образом, чтобы при эксплуатации вращаться в зацеплении с указателем; дополнительный механизм для приведения в действие вращения захвата; при этом устройство включает в себя средство регистрации заданного сопротивления вращению захвата, а захват и приемник выполнены с возможностью вращения независимо друг от друга вокруг общей оси. 2. Устройство по п.1, в котором приемник опирается на ось, захват опирается на ось, ось приемника и ось захвата являются коаксиальными, устройство для регистрации заданного сопротивления вращению захвата выполнено таким образом, что оно регистрирует либо начало, либо прекращение, либо и начало,и прекращение движения оси приемника относительно оси захвата. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором захват опирается на ось, а устройство для регистрации заданного сопротивления вращению захвата выполнено таким образом, что оно регистрирует либо угол закручивания указанной оси, либо крутящий момент указанной оси. 4. Устройство по какому-либо предыдущему пункту, которое включает в себя муфту, устроенную таким образом, чтобы пробуксовывать при наличии заданного сопротивления вращению захвата. 5. Устройство по какому-либо предыдущему пункту, в котором захват и приемник выполнены с возможностью вращения в одном и том же или противоположных направлениях. 6. Устройство по какому-либо предыдущему пункту, в котором захват выполнен с возможностью вращения в зацеплении с приемником посредством муфты, устроенной таким образом, чтобы пробуксовывать при наличии заданного сопротивления вращению захвата. 7. Устройство для затяжки резьбового крепежа, имеющего стержень; средство измерения удлинения стержня во время затяжки крепежной детали, имеющей либо головку, соединенную со стержнем,либо гайку, накручиваемую на резьбу на стержне; устройство включает в себя приемник головки, соединенной со стержнем, или гайки, накручиваемой на стержень; средство приведения в действие вращения приемника; захват, соединенный с частью измерительного устройства; средство приведения в действие вращения захвата таким образом, чтобы захват и приемник вращались независимо друг от друга вокруг общей оси; средство регистрации достижения заданного удлинения стержня. 8. Устройство по п.7, в котором измерительное устройство стержня включает в себя шток, расположенный в осевом отверстии и соединенный со стержнем, причем верхняя часть штока выступает наружу, расположена заподлицо или утоплена в торец стержня, и указатель, способный вращаться, опираясь на выступающую, расположенную заподлицо или утопленную верхнюю часть штока, и устроенный таким образом, чтобы обеспечивать его свободное вращение в ненапряженном состоянии стержня и предотвращать вращение указателя по достижении заданного удлинения стержня. 9. Устройство по п.7 или 8, в котором захват устроен таким образом, чтобы во время эксплуатации вращаться в зацеплении с частью измерительного устройства. 10. Устройство по любому из пп.7-9, в котором приемник опирается на ось, захват опирается на ось,ось приемника и ось захвата являются коаксиальными, устройство для регистрации заданного удлинения стержня выполнено таким образом, что оно регистрирует либо начало, либо прекращение, либо и начало,и прекращение движения оси приемника относительно оси захвата. 11. Устройство по любому из пп.7-10, в котором захват опирается на ось, а устройство для регистрации заданного удлинения стержня выполнено таким образом, что оно регистрирует либо угол закручивания указанной оси, либо крутящий момент указанной оси. 12. Устройство по любому из пп.7-11, включающее в себя средство сцепления, устроенное таким образом, чтобы пробуксовывать по достижении заданного удлинения стержня. 13. Устройство по любому из пп.7-12, в котором захват и приемник выполнены с возможностью вращения в одном и том же или противоположных направлениях. 14. Устройство по любому из пп.7-13, в котором захват выполнен с возможностью вращения в зацеплении с приемником посредством муфты, устроенной таким образом, чтобы пробуксовывать при наличии заданного сопротивления вращению захвата.

МПК / Метки

МПК: B25B 23/14, F16B 31/02

Метки: устройство, крепежа, затяжки, резьбового

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-20734-ustrojjstvo-dlya-zatyazhki-rezbovogo-krepezha.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство для затяжки резьбового крепежа</a>

Похожие патенты