一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置

1.一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其特征在于，包括：
支撑杆，用于支撑整个装置；
旋转力臂，其头部及尾部设有套筒，其尾部的套筒与圆柱销同心配合连接所述支撑杆，使得所述旋转力臂能围绕所述支撑杆进行旋转运动；
导向旋转力臂，其尾端有两个同心的套筒，通过第三圆柱销与所述旋转力臂头部的套筒相配合，使得所述导向旋转力臂能围绕所述旋转力臂头部的套筒进行摆动；
蜗轮蜗杆升降机构，其连接悬挂支架，通过所述悬挂支架悬挂于所述导向旋转力臂上；
气动马达，通过气动马达支架及联轴器与所述蜗轮蜗杆升降机构相配合，驱动所述蜗轮蜗杆升降机构的丝杠实现升降运动；
自然起落机构，其包括三块连接片与三根导向杆，设置于所述蜗轮蜗杆升降机构的下端，所述三块连接片都设置有供三根导向杆穿过的通孔以固定所述三根导向杆，其中第一连接片中间位置还设置有直径大于所述丝杠直径的通孔供所述丝杠穿过，第二连接片的供三根导向杆穿过的通孔直径大于三根导向杆的直径，所述第二连接片固定于所述丝杠下端的丝杠连块上，第三连接片带有对称的腔体，设置于所述自然起落机构的最下端；
轴承端盖，两侧对称地布置在所述第三连接片上端和下端；
阶梯轴，其上对称地布置两个圆锥滚子轴承，所述两个圆锥滚子轴承设置在所述第三连接片对称的腔体内，所述轴承端盖扣合在所述第三连接片上端和下端，以将所述阶梯轴与所述第三连接片连接；
夹紧机械手，其与所述阶梯轴下端固定连接，所述夹紧机械手用于夹紧螺栓拉伸器及大型螺母。
2.如权利要求1所述的一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其特征在于，所述旋转力臂尾部设有两个套筒，所述圆柱销包括第一圆柱销和第二圆柱销；
所述旋转力臂尾部上端的套筒与所述第一圆柱销同心配合连接到所述支撑杆上端；
所述旋转力臂尾部下端的套筒设置在所述旋转力臂尾部的三角支架尾端上，通过所述第二圆柱销与所述支撑杆侧面的支撑片同心配合。
3.如权利要求1所述的一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其特征在于，所述导向旋转力臂包括：槽钢和角铁；
所述角铁设置于所述槽钢上方与所述槽钢构成三角形状，用于加强所述导向旋转力臂的稳固性；
所述槽钢设置有长条矩形通孔和有两条对称向上的凹槽；
所述悬挂支架上端设置有四个带有通孔的凸起，所述凸起用于装配小滚轮，所述小滚轮与所述槽钢上的凹槽相配合，所述悬挂支架下端连接所述蜗轮蜗杆升降机构，其中所述蜗轮蜗杆升降机构的丝杠穿过所述槽钢的长条矩形通孔。
4.如权利要求1所述的一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其特征在于，所述阶梯轴在其轴肩两侧对称地布置所述两个圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承与所述第三连接片的腔体进行过盈配合；
所述第三连接片下端的轴承端盖与圆锥滚子轴承贴合，所述第三连接片上端的轴承端盖与圆锥滚子轴承之间留有间隙，两个轴承端盖与所述第三连接片内部形成封闭的密封腔，所述密封腔内设有润滑脂以对所述圆锥滚子轴承进行脂润滑。
5.如权利要求1、2、3或4所述的一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其特征在于，所述阶梯轴下端有一键槽及外螺纹；
所述夹紧机械手包括：机械手导向架和机械手爪，所述导向架包括：上架体、下架体、两根机械手导向杆以及一根反向丝杠，所述反向丝杠一端设置手轮；
所述上架体中间位置纵向有一贯穿孔及键槽，所述阶梯轴下端直接贯穿所述上架体的贯穿孔用键连接，并在所述上架体下面使用螺母拧紧于所述阶梯轴下端外螺纹上；
所述下架体与所述上架体固定连接；
所述两根机械手导向杆及一根反向丝杠设置在所述下架体内；
所述机械手爪上端设置有两个光滑通孔与所述机械手导向杆配合，所述机械手爪上端还设置有一螺纹孔与所述反向丝杠配合，所述手轮带动所述反向丝杠转动，使得所述机械手爪进行相向运动或背向运动。
6.如权利要求5所述的一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其特征在于，所述反向丝杠由反向丝杠固定盖进行限位。
7.如权利要求5所述的一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其特征在于，所述机械手爪呈镂空长条状，内表面为橡胶材质，用于增强所述机械手爪与螺栓拉伸器及大型螺母之间的摩擦力。
8.如权利要求5所述的一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其特征在于，所述机械手爪下端设置有旋转托片，以拖住螺栓拉伸器及大型螺母。

一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及多功能机械手领域，尤其涉及到化工行业检修时的半自动化气动辅助机械手领域。
背景技术
[0002] 化工生产过程有着高温、高压、设备庞大、易燃易爆等诸多危险因素，尤其在设备检修过程中危险系数进一步提高，因此在检修过程中尽量避免使用带有火、电等危险性较高的工器具。众多设备在检修时需要进行封盖的拆装，而高压设备的封盖更加厚重，其上所用的紧固螺母也随之加大，常规的工器具已经无法满足此类大型螺母的拆装。
[0003] 随着社会的不断发展以及科技水平的不断提高，目前对于此类大型螺母的拆装也有了专用的工器具——螺栓液压拉伸器，螺栓液压拉伸器简称螺栓拉伸器，它借助液力升压泵(超高压油泵)提供的液压源，根据材料的抗拉强度、屈服系数和伸长率决定拉伸力，利用超高压油泵产生的伸张力，使被施加力的螺栓在其弹性变形区内被拉长，螺栓直径轻微变形，从而使螺母易于松动，进而进行大型螺母的拆装。
[0004] 随着螺栓液压拉伸器的不断普及，又有一个新的问题随之而生，由于螺栓拉伸器本身质量较大，加上大型螺母质量大且数量多，在实际作业过程中，螺栓拉伸器及大型螺母的拆卸及搬运次数巨多，使得作业人员劳累过度，需要配备巨大的劳动力来完成这一系列过程，作业人员的增多又意味着危险性的进一步增大，此项工器具的使用仍存在着劳动成本高、危险系数大等缺点。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的要解决的技术问题在于提供一种可实现对螺栓拉伸器及大型螺母的旋拧、夹取及搬运动作的多功能装置，本装置靠气源进行驱动，操作简便，旨在降低企业的劳动成本及作业人员的劳动强度，提高工作效率，保障作业人员的人身安全。
[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，包括：
[0007] 支撑杆，用于支撑整个装置；
[0008] 旋转力臂，其头部及尾部设有套筒，其尾部的套筒与圆柱销同心配合连接所述支撑杆，使得所述旋转力臂能围绕所述支撑杆进行旋转运动；
[0009] 导向旋转力臂，其尾端有两个同心的套筒，通过第三圆柱销与所述旋转力臂头部的套筒相配合，使得所述导向旋转力臂能围绕所述旋转力臂头部的套筒进行摆动；
[0010] 蜗轮蜗杆升降机构，其连接悬挂支架，通过所述悬挂支架悬挂于所述导向旋转力臂上；
[0011] 气动马达，通过气动马达支架及联轴器与所述蜗轮蜗杆升降机构相配合，驱动所述蜗轮蜗杆升降机构的丝杠实现升降运动；
[0012] 自然起落机构，其包括三块连接片与三根导向杆，设置于所述蜗轮蜗杆升降机构的下端，所述三块连接片都设置有供三根导向杆穿过的通孔以固定所述三根导向杆，其中第一连接片中间位置还设置有直径大于所述丝杠直径的通孔供所述丝杠穿过，第二连接片的供三根导向杆穿过的通孔直径大于三根导向杆的直径，所述第二连接片固定于所述丝杠下端的丝杠连块上，第三连接片带有对称的腔体，设置于所述自然起落机构的最下端；
[0013] 轴承端盖，两侧对称地布置在所述第三连接片上端和下端；
[0014] 阶梯轴，其上对称地布置两个圆锥滚子轴承，所述两个圆锥滚子轴承设置在所述第三连接片对称的腔体内，所述轴承端盖扣合在所述第三连接片上端和下端，以将所述阶梯轴与所述第三连接片连接；
[0015] 夹紧机械手，其与所述阶梯轴下端固定连接，所述夹紧机械手用于夹紧螺栓拉伸器及大型螺母。
[0016] 在一些实施方式中，所述旋转力臂尾部设有两个套筒，所述圆柱销包括第一圆柱销和第二圆柱销；所述旋转力臂尾部上端的套筒与所述第一圆柱销同心配合连接到所述支撑杆上端；所述旋转力臂尾部下端的套筒设置在所述旋转力臂尾部的三角支架尾端上，通过所述第二圆柱销与所述支撑杆侧面的支撑片同心配合。
[0017] 在一些实施方式中，所述导向旋转力臂包括：槽钢和角铁；所述角铁设置于所述槽钢上方与所述槽钢构成三角形状，用于加强所述导向旋转力臂的稳固性；所述槽钢设置有长条矩形通孔和有两条对称向上的凹槽；所述悬挂支架上端设置有四个带有通孔的凸起，所述凸起用于装配小滚轮，所述小滚轮与所述槽钢上的凹槽相配合，所述悬挂支架下端连接所述蜗轮蜗杆升降机构，其中所述蜗轮蜗杆升降机构的丝杠穿过所述槽钢的长条矩形通孔。
[0018] 在一些实施方式中，所述阶梯轴在其轴肩两侧对称地布置所述两个圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承与所述第三连接片的腔体进行过盈配合；所述第三连接片下端的轴承端盖与圆锥滚子轴承贴合，所述第三连接片上端的轴承端盖与圆锥滚子轴承之间留有间隙，两个轴承端盖与所述第三连接片内部形成封闭的密封腔，所述密封腔内设有润滑脂以对所述圆锥滚子轴承进行脂润滑。
[0019] 在一些实施方式中，所述阶梯轴下端有一键槽及外螺纹；所述夹紧机械手包括：机械手导向架和机械手爪，所述导向架包括：上架体、下架体、两根机械手导向杆以及一根反向丝杠，所述反向丝杠一端设置手轮；所述上架体中间位置纵向有一贯穿孔及键槽，所述阶梯轴下端直接贯穿所述上架体的贯穿孔用键连接，并在所述上架体下面使用螺母拧紧于所述阶梯轴下端外螺纹上；所述下架体与所述上架体固定连接；所述两根机械手导向杆及一根反向丝杠设置在所述下架体内；所述机械手爪上端设置有两个光滑通孔与所述机械手导向杆配合，所述机械手爪上端还设置有一螺纹孔与所述反向丝杠配合，所述手轮带动所述反向丝杠转动，使得所述机械手爪进行相向运动或背向运动。
[0020] 在一些实施方式中，所述反向丝杠由反向丝杠固定盖进行限位。
[0021] 在一些实施方式中，所述机械手爪呈镂空长条状，内表面为橡胶材质，用于增强所述机械手爪与螺栓拉伸器及大型螺母之间的摩擦力。
[0022] 在一些实施方式中，所述机械手爪下端设置有旋转托片，以拖住螺栓拉伸器及大型螺母。
[0023] 本实用新型结构稳固，操作灵活，简便易用，安全可靠、外表美观，集夹取、旋拧及搬运功能于一体，行程范围广，可大大降低企业的劳动成本及作业人员的劳动强度，提高工作效率，保障作业人员的人身安全。
附图说明
[0024] 图1为本实用新型的总体结构示意图。
[0025] 图2为本实用新型的蜗轮蜗杆升降机构结构示意图。
[0026] 图3为本实用新型的自然起落机构结构示意图。
[0027] 图4为本实用新型的夹紧机械手结构图。
[0028] 符号说明：10支撑杆；11第一圆柱销；12第二圆柱销；13第三圆柱销；14旋转力臂；
15导向旋转力臂；16螺栓拉伸器；21气动马达支架；22悬挂支架；23蜗轮蜗杆升降机构；24气动马达；25丝杠；26滚轮；27联轴器；32第一连接片；33第二连接片；34第三连接片；35丝杠连块；36导向杆；40机械手爪；41阶梯轴；42轴承端盖；43圆锥滚子轴承；44上架体；45下架体；
46反向丝杠；47机械手导向杆；48手轮；49旋转托片；50圆螺母；51反向丝杠固定盖；52键。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型的保护范围。
[0030] 本实施例提供一种螺栓拉伸器及大型螺母旋拧搬运装置，其结构如图1至图4所示，包括：
[0031] 支撑杆10，固定在工作平台上，用于支撑整个装置，呈阶梯状；
[0032] 旋转力臂14，其尾端有两个套筒，可通过第一圆柱销11及第二圆柱销12与支撑杆
10相配合，可进行旋转运动；
[0033] 导向旋转力臂15，其尾端有两个同心的套筒，可通过第三圆柱销13与旋转力臂14头部的套筒相配合，可实现本装置在一定范围内的摆动，此力臂下端有矩形贯穿孔，对于其下零部件有着沿此力臂方向的导向作用；
[0034] 蜗轮蜗杆升降机构23，通过带有四个滚轮的悬挂支架22悬挂于导向旋转力臂15上，该结构可实现一定范围内的升降运动；
[0035] 气动马达24，通过气动马达支架21及联轴器27与蜗轮蜗杆升降机构23相配合；
[0036] 自然起落机构，包括三块不同的连接片32、33、34与三根导向杆36，设置于蜗轮蜗杆升降机构23的下端，其中第一连接片32设置有规则通孔与三根导向杆36相配合，第二连接片33与第一连接片32形状大致相同，固定于蜗轮蜗杆下端的丝杠连块35上，第三连接片
34带有规则对称的腔体，设置于自然起落机构的最下端；
[0037] 轴承端盖42，两侧对称地布置在第三连接片34上；
[0038] 阶梯轴41，用于连接动力源与其下端的夹紧机械手，其上对称地布置两个圆锥滚子轴承43并与第三连接片34相配合；
[0039] 夹紧机械手，包括机械手导向架和机械手爪40，机械手导向架包括：上下架体44、
45、两根导向杆47以及一根反向丝杠46，反向丝杠46一端设置手轮48且具有锁死结构，机械手爪40下端具有旋转托片49，以拖住螺栓拉伸器及螺母。
[0040] 更具体而言，结合图1至图4所示，第一圆柱销11为带有外螺纹的空心圆柱，上端设有封盖，旋转力臂14通过其尾端上的圆柱套筒与第一圆柱销11同心配合，带有内螺纹的圆螺母与第一圆柱销11同心配合并紧贴在旋转力臂14的尾端圆柱套筒上部。第二圆柱销12呈空心圆柱状，一端设置有封盖，另一端设置有内螺纹。支撑杆10的侧面支撑片设置有贯穿的圆形通孔，其与旋转力臂14的尾端三角支架尾端通孔下端同心配合，旋转力臂14的尾端三角支架尾端通孔上端设置有第二圆柱销12，第二圆柱销12下端设置有第二圆柱销盖。第三圆柱销13呈空心圆柱状，一端设置有封盖，另一端设置有内螺纹。
[0041] 导向旋转力臂15由改良槽钢及诸多角铁制成，角铁设置于槽钢上方与槽钢构成三角形状，目的在于加强导向旋转力臂15的稳固性，使其更加牢固，在角铁及槽钢的尾端设置有两个同心的圆柱套筒，两个同心的圆柱套筒与旋转力臂14头部套筒同心配合，由第三圆柱销13及第三圆柱销盖相连接，槽钢上端设置有长条矩形通孔，下端设置有两条对称向上的凹槽。
[0042] 悬挂支架22呈扁状长方体，四个角都设置贯穿的通孔，上端设置有四个带有通孔的凸起，凸起用于装配滚轮26，滚轮26与槽钢上的两条对称向上的凹槽相配合，且具有一定的间隙，目的在于使悬挂支架22能够在槽钢内平滑地移动，悬挂支架22下端连接蜗轮蜗杆升降机构23，其中蜗轮蜗杆升降机构23中的纵向丝杠25穿过槽钢上端设置的长条矩形通孔。
[0043] 气动马达支架21具有与悬挂支架22相同的四角通孔，并且还具有固定气动马达24的相应通孔，气动马达支架21设置于涡轮蜗杆升降机构23下端，使用螺栓及螺母将气动马达支架21、蜗轮蜗杆升降机构23及气动马达24进行固定。联轴器27设置于气动马达24输出轴与蜗轮蜗杆升降机构23传动轴之间，用于传递动力。
[0044] 第一连接片32大致呈三角状，在其三个角都设置有贯穿的通孔，用于固定三根导向杆36，且第一连接片32中间位置贯穿直径大于丝杠25直径的通孔，第二连接片33与第一连接片32形状大致形同，但其三个角设置的贯穿通孔直径略大于三根导向杆36的直径，该位置可进行平滑的移动，在第二连接片33上贯穿四个与涡轮蜗杆升降机构23丝杠下端丝杠连块35位置相同的通孔，目的在于使第二连接片33与丝杠连块35通过螺栓及螺母进行固定，第三连接片34内具有对称布置的圆柱腔体，拥有与第一连接片32相同的三个角的通孔，固定在自然起落机构23的最下端。
[0045] 阶梯轴41上端具有与旋拧扳手板子头相配合的六方接头，下端有一键槽及外螺纹，阶梯轴41轴肩两侧对称地布置有一对圆锥滚子轴承43，圆锥滚子轴承43与第三连接片
34的圆柱腔体进行过盈配合。轴承端盖42布置在第三连接片34上下端面并用内六角螺栓固定，第三连接片34下端面的轴承端盖42与圆锥滚子轴承43贴合，第三连接片34上端面的轴承端盖42与圆锥滚子轴承43之间留有较小的间隙，两轴承端盖42与第三连接片34内部形成封闭的密封腔，腔内注入润滑脂对圆锥滚子轴承43进行脂润滑。
[0046] 导向架上架体44中间位置纵向有一大贯穿孔及一键槽，阶梯轴41下端直接贯穿上架体44纵向贯穿孔用键52连接，并在上架体44下面使用圆螺母50拧紧于阶梯轴41下端外螺纹上，上架体44两端分别设置一贯穿孔，下架体45设置有与上架体44相连接的通孔并使用螺栓螺母相连接，两根机械手导向杆47及一根反向丝杠46设置在下架体45内，反向丝杠46通过反向丝杠固定盖51进行轴向限位，反向丝杠46一端连接有手轮48。机械手爪40呈镂空长条状，内表面为橡胶材质可在一定夹紧力的情况下大大增强机械手爪40与螺栓拉伸器16及大型螺母之间的摩擦力，在机械手爪40上端设置有两个光滑通孔与下架体45中的机械手导向杆47配合，机械手爪40上端设置有一螺纹孔与下架体45中的反向丝杠46配合，反向丝杠46可使机械手爪40进行相向运动或背向运动，在机械手爪40下端设置旋转托片49可拖住螺栓拉伸器及螺母。
[0047] 本实施例在具体拆卸螺母时，包括步骤：
[0048] (1)将支撑架10固定在工作平台上，拽动机械手爪40至螺栓拉伸器16上方，在此期间，旋转力臂14会随支撑架10做旋转运动，导向旋转力臂15会随旋转力臂14做旋转运动，悬挂支架22及其上零部件沿导向旋转力臂15进行直线运动；
[0049] (2)将机械手爪40向下移动包围螺栓拉伸器16，在此期间气动马达24转动，动力通过联轴器27传递至蜗轮蜗杆升降机构23，进而丝杠25下降使得夹紧机械手爪下降；
[0050] (3)转动手轮48，在反向丝杠46的作用下，两机械手爪40进行相向运动直至夹紧螺栓拉伸器16，按下旋转托片49锁紧端拖住螺栓拉伸器16，机械手爪40与螺栓拉伸器16牢牢固定；
[0051] (4)控制本设备将螺栓拉伸器16移动至螺栓上端与螺栓进行对丝，在此期间，旋转力臂14会随支撑架10做旋转运动，导向旋转力臂15会随旋转力臂14做旋转运动，悬挂支架
22及其上零部件沿导向旋转力臂15进行直线运动；
[0052] (5)控制气动马达24使第二连接片33向下继续运动，直至丝杠连块35与下方阶梯轴41上的六方接头间距20厘米左右时停止运动，使用气动扳手对接阶梯轴41上的六方接头进行旋拧动作，直至螺栓拉伸器16旋拧至螺栓平台底部停止动作；
[0053] (6)螺栓拉伸器16借助液力升压泵(超高压油泵)提供的液压源，利用超高压油泵产生的伸张力，使被施加力的螺栓在其弹性变形区内被拉长，螺栓直径轻微变形，从而使螺母松动；
[0054] (7)使用气动扳手对接阶梯轴41上的六方接头进行旋拧动作，直至螺栓拉伸器16底部脱离螺栓上端，在此期间，第三连接片34会受力自然向上运动；
[0055] (8)将螺栓拉伸器16移动至另一螺栓根部，即重复(4)(5)动作；
[0056] (9)按下旋转托片49松开端，解除夹紧机械手对螺栓拉伸器的夹紧力；
[0057] (10)使用本装置重复(1)(2)(3)(7)动作将大型螺母取出，其中作用对象由螺栓拉伸器16变为大型螺母；
[0058] (11)控制本装置将大型螺母移动至指定位置后，按下旋转托片49松开端，解除夹紧机械手对大型螺母的夹紧力，即完成螺母拆卸的整个过程。
[0059] 本实用新型的优点是：结构稳固，操作灵活，简便易用，安全可靠、外表美观，集夹取、旋拧及搬运功能于一体，行程范围广，可大大降低企业的劳动成本及作业人员的劳动强度，提高工作效率，保障作业人员的人身安全。
[0060] 以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。