УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВИНЧИВАНИЯ И ВЫВИНЧИВАНИЯ БОЛТОВ И ВИНТОВ ПРИ ПОМОЩИ ПРИВОДИМОГО В ДЕЙСТВИЕ ДВИГАТЕЛЕМ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ЗАВИНЧИВАНИЯ
DEVICE FOR BOLTS AND SCREWS SCREWING IN AND OUT, USING THE MOTOR DRIVEN TOOL FOR SCREWING

Изобретение относится к устройству для ввинчивания и вывинчивания болтов и винтов при помощи приводимого в действие двигателем инструмента для завинчивания, который предпочтительно используется в зоне рельсовых путей железнодорожных объектов.
В зоне рельсовых путей железнодорожных объектов имеются разнообразные возможности для использования небольших винтозавертывающих машин, для того чтобы самые разные винты и болты ввинчивать, а также вывинчивать или затягивать. Подобные универсальные винтозавертывающие машины предлагаются различными фирмами, устанавливаются на рельсовые пути при помощи тележки, а также приводятся в действие двигателем внутреннего сгорания. Предпочтительно они используются для затягивания или вывинчивания закладных и рельсовых болтов. Недостатком этих винтозавертывающих машин является их большой вес около 100 кг и необходимость использования, по меньшей мере, двух человек для перестановки. Так как железнодорожные объекты зачастую находятся в сложной и труднодоступной местности, транспортировка подобных тяжелых винтозавертывающих машин зачастую является крайне трудоемкой (затратной) и для соответствующих работников связана со значительными физическими проблемами.
Из AS 1 087 537 известно устройство для ввинчивания и вывинчивания болтов, которое имеет салазки, на которых сбоку расположен инструмент для завинчивания, который установлен с возможностью перемещения. Описанный ударный винтоверт имеет электрический привод и нуждается в подключении к источнику питания, которое не всегда имеется на строительных участках рельсовых путей.
Далее известны аккумуляторные ударные винтоверты. Однако эти винтоверты зачастую имеют слишком незначительную мощность или слишком высокое энергопотребление, что отрицательно сказывается на производительности. Кроме того, эти устройства по-прежнему являются громоздкими и подчас слишком тяжелыми. Также для их обслуживания обычно требуются обе руки, так как эти ударные винтоверты ввиду зачастую тяжелого аккумулятора передвигаются под наклоном и не могут центрироваться на винт или болт одной рукой. Дальнейшим недостатком является то, что здесь не может достигаться достаточная точность затяжки завинченных винтов.
Далее известно устройство для ввинчивания и вывинчивания болтов и винтов при помощи инструмента для завинчивания, на котором установлена расположенная эксцентрично относительно вертикальной оси устройства труба, причем:
на устройстве в верхней области расположен закрепленный при помощи втулки на трубе, регулируемый по высоте захват, который имеет включатель/выключатель и переключатель для правого и левого вращения, и расположен индикатор крутящего момента, который может устанавливать необходимый крутящий момент,
на устройстве в средней области расположен двигатель с закрепленным непосредственно на нем, съемным, аккумуляторным блоком, а также расположена поворотная ручка,
устройство в нижней области имеет передаточный механизм и подходящий к нему зубчатый венец с крепежной цапфой и закрепленной на зубчатом венце контропорой (DE 20 2010 007 235 U1).
Это устройство имеет тот недостаток, что оно имеет не достаточно компактную конструкцию, и регулировка прикладываемого крутящего момента не достаточно соответствует действительным потребностям при строительстве рельсовых путей.
Кроме того, известно, что различные винтовые соединения имеют также различные свойства, что может приводить к проблемам при заданных крутящих моментах. Различия отдельных случаев завинчивания заключаются, в частности, в различных материалах винтов, гаек и зажимных элементов, а также в различных шагах резьбы средств завинчивания и т.д.
Следовательно, при помощи типовой регулировки машины на определенный крутящий момент не могут достигаться одинаковые результаты работы. Причины заключаются также в разном динамическом поведении массы, которая установлена процессом завинчивания при маховом моменте.
В основе изобретения лежит задача предоставить устройство, которое позволяет надежно и эффективно ввинчивать или вывинчивать винты, гайки и болты предпочтительно в железнодорожном применении, причем устройство должно иметь незначительный вес и высокую производительность при продолжительном времени эксплуатации, должно управляться одной рукой, конкретно предварительно ориентировано на различные случаи применения и имеет модульную конструкцию.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью пункта 1 формулы изобретения.
При этом центральное ребро выполнено таким образом, что оно имеет:
открытый вверх, U-образный приемный элемент как для аккумулятора, так и для ручки,
открытый сбоку отсек для устройства управления,
ориентированную горизонтально вверх выемку для дисплея,
открытый вниз, U-образный приемный элемент для машинного привода и
направленную вниз вставную выемку для осветительного устройства.
На машинном приводе, или на состоящем из двух оболочек корпусе, или на центральном ребре закреплена проходящая вокруг вращающихся деталей втулка, на которой закреплена имеющая U-образную форму контропора.
Контропора на своих концах в каждом случае имеет вилообразное углубление и прикладывается к обрабатываемому рельсовому пути в качестве шаблона. Контропора имеет такую конструкцию, что она по своей ширине точно соответствует соответствующему расстоянию между крепежным средством (винтом, гайкой и т.д.) и боковой стенкой рельсового пути и может использоваться для всех известных вертикальных винтовых соединений рельсовых путей. Для горизонтальных случаев завинчивания контропора установлена с возможностью замены на различную ширину и длину.
Между корпусом машины и передаточным механизмом расположено специальное поворотное соединение предпочтительно с фрикционным замыканием. Таким образом, устройство для завинчивания в надетом состоянии (на крепежном средстве) выполнено с возможностью поворота. Силовое замыкание осуществляется от корпуса передаточного механизма через реакционное плечо (контропору) в рельс и шпалу, далее через винт, торцевую головку и четырехгранник обратно в передаточный механизм. Машина никоим образом не нагружается моментом завинчивания. Это имеет в частности следующие преимущества: уменьшается опасность несчастных случаев, так как тем самым силовое воздействие машины в отношении оператора ограничивается при не зацепленной контропоре трением поворотного соединения. Эксплуатация машины улучшается и становится более гибкой, например, при попеременном использовании устройства слева и справа от рельса оператор может всегда передвигать машину в оптимальное с точки зрения эргономики положение, без необходимости учитывать расположение контропоры. Машина во время процесса завинчивания не может быть повреждена воздействием усилия завинчивания. Кроме того, способность блока передаточного механизма к вращению предотвращает травмы (защемления) оператора, если повреждающие контуры находятся в области ручки управления.
Дисплей может быть установлен с возможностью поворота, так что устройство в одной ориентации может обслуживаться с двух сторон, без того чтобы понадобилось переключение при перемене направления. Альтернативно дисплей может поворачиваться на 180° посредством программного обеспечения, причем кнопки управления также адаптируют свое действие.
Дисплей имеет поворотное колесико для выбора различных пунктов меню, как, например, случаев завинчивания, причем каждый случай завинчивания представляет собой определенный тип винтов, и/или определенное крепежное средство, и/или определенный вариант крепления рельсового пути, и/или определенный крутящий момент.
Кроме того, структура микропроцессорного управления машиной позволяет сохранение данных об отдельных процессах завинчивания. Могут документироваться, например: порядковый номер, день, показания часов, тип рельсового пути, момент затягивания, уменьшение размера зазора, состояние.
Опционально эти данные могут считываться с устройства при помощи встроенного индуктивного интерфейса и загружаться в лэптоп или тому подобное. На персональном компьютере в протокол случая завинчивания могут вводиться дополнительные данные, как, например, название объекта, начальник строительной бригады, участок рельсового пути и многое другое.
В частности, случаи завинчивания, которые осуществляются в зоне работ по прокладке рельсовых путей, имеют самые разные исполнения, которые позволяют очень сильно изменять результат. При этом в технике говорят о динамическом характере завинчивания. В отличие от статичного характера завинчивания при динамическом характере завинчивания сама перемещаемая масса устройства для завинчивания, а также сам тип случая завинчивания имеют большое влияние на регулируемый крутящим моментом характер затягивания винтового соединения. Этот характер затягивания учитывается благодаря тому, что точный случай завинчивания относительно крутящего момента моделируется испытательным устройством. Таким образом, встречающийся на практике случай завинчивания полностью регулируется исходным винтом, крепежными материалами, соотношениями сил трения и т.д., и устройство программируется («калибруется») на этот случай завинчивания.
Согласно изобретению машина специально калибруется на актуальные случаи завинчивания в конструкциях рельсовых путей таким образом, что затем при эксплуатации оператор устанавливает (задает) не желаемый крутящий момент, а имеющийся случай завинчивания. Тем самым, прежде всего, обеспечивается то, что достигается желаемый результат работы, и в этом случае учитываются различные свойства каждого отдельного случая завинчивания. Новые случаи завинчивания в сочетании с подходящим испытательным стендом для крутящего момента могут в любое время программироваться в устройстве.
Дальнейший вариант осуществления предусматривает для улучшения точности документации располагать на или в корпусе GPS-приемник. Этот GPS-приемник соединяется с блоком обработки данных, так что становится возможным с каждым винтом и крепежным средством точно согласовывать процесс завинчивания и конкретный случай завинчивания. То есть является абсолютно понятным, при каких параметрах, какое крепежное средство, в какой момент времени было затянуто. Далее возможно отправлять полный пакет данных на центральный пост и/или определять местоположение устройства.
Для лучшего считывания показанных данных дисплей расположен под углом и имеет солнцезащитный козырек.
Ручка в рабочем направлении спереди (альтернативно сзади) имеет, по меньшей мере, один или несколько включателей/выключателей и/или переключателей для включения/выключения и/или переключения направления вращения инструмента.
Ручка может регулироваться по высоте и с одной стороны открыта, а также может опционально сниматься и/или поворачиваться.
Устройство при помощи регулируемой по высоте консоли может соединяться с рельсовой тележкой и закрепляться на ней.
Опционально рельсовая тележка имеет емкость для приема (дополнительного) аккумулятора или агрегата. В качестве агрегата подходит оснащенный двигателем внутреннего сгорания генераторный агрегат, который соединен с устройством для завинчивания. Вследствие этого устройство для завинчивания может эксплуатироваться в гибридной технологии, то есть возможен режим работы только от аккумулятора с зарядкой при помощи генераторного агрегата или комбинированный режим работы для покрытия пиковых мощностей.
Устройство предпочтительно в нижней области (в области передаточного механизма или двигателя) имеет осветительное устройство, которое расположено под углом к направлению рабочего инструмента.
В нижней области состоящего из двух оболочек корпуса между осветительным устройством и вращающимися деталями расположена двухсторонняя выемка в корпусе в качестве захватного элемента для фиксации и удержания устройства.
В выемку может встраиваться ручка.
Так как вследствие высокого кутящего момента и технических требований может доходить до чрезмерного тепловыделения, в состоящем из двух оболочек корпусе опционально расположен вентилятор, который в случае необходимости охлаждает машинный привод.
Важным признаком устройства для завинчивания является расположение ручки для обслуживания устройства одной рукой. Машина в целом и, в частности, центральное ребро выполнены таким образом, что ручка может устанавливаться на вертикальной оси центра тяжести всего устройства. При этом устройство для завинчивания в целом выполнено таким образом, что имеет место полный весовой баланс, так что легко и просто возможна эксплуатация одной рукой. Вследствие этого исключены дополнительные усилия на кистевой сустав оператора, так что создаются условия для работы без напряжения.
Опционально устройство для завинчивания при помощи регулируемой по высоте консоли соединено с рельсовой тележкой и закреплено на ней.
Опционально рельсовая тележка имеет емкость для приема (дополнительного) аккумулятора и/или агрегата. При этом аккумулятор или агрегат электрически соединен с устройством для завинчивания опционально при помощи регулируемой по высоте консоли.
В нижней области машины находится подходящее, предпочтительно светодиодное, осветительное устройство, расположенное под углом и направленное на рабочее место.
Преимущества изобретения:
устройство для завинчивания может легко и универсально использоваться;
огромное преимущество в весе и объеме по сравнению с обычными машинами создает условия для ресурсосберегающей транспортировки и использования устройства;
вместо необходимых до сих пор трех операторов требуется лишь один оператор, для того чтобы соответствующее изобретению устройство доставлять на место проведения работ, настраивать, эксплуатировать и переставлять;
возможна эргономичная работа, так как допустимые предельные значения нагрузки на оператора не могут превышаться;
существенно сниженный риск несчастных случаев;
благоприятный для окружающей среды принцип работы при помощи чисто электрического привода;
особая форма центрального ребра позволяет все навесные и вставные элементы устанавливать в соответствии с модульной конструкцией, так что:
не требуется сложная рама, что уменьшает вес,
достигается высокая жесткость на кручение и изгиб при одновременно незначительном весе,
создаются условия для симметричной конструкции машины,
имеются возможности для вставки и проведения (по направляющим) отдельных компонентов,
становится возможным расположенный по центру центр тяжести, а также центральное расположение конструктивных элементов,
предоставлены: хорошая возможность доступа, удобство при эксплуатации и удобство технического обслуживания;
благодаря расположению ручки вертикально над центром тяжести машины возможна эргономичная и простая эксплуатация;
опционально дисплей выполнен с возможностью поворота, так что возможна легкая перемена направления без перестановки устройства;
посредством расположенного на дисплее установочного колесика могут выбираться различные случаи завинчивания, причем каждый случай завинчивания строго ориентирован на завинчиваемый винт и используемое крепежное средство; тем самым возможна безошибочная работа устройства, так что предотвращаются негативные воздействия на винт, крепежное средство или рельсовый путь и соответственно шпалу;
устройство управления делает возможным то, что отдельные винтовые соединения могут затягиваться на определенное дробное количество оборотов;
расположенный опционально в корпусе GPS-приемник при помощи устройства обработки данных обеспечивает точное согласование всех процессов завинчивания со случаем завинчивания и с конкретным крепежным средством, так что впоследствии может проверяться, действительно ли все инструкции были выполнены;
электронное устройство управления машиной опционально делает возможным сохранение и бесконтактное считывание данных, тем самым все процессы завинчивания могут дополнительно подтверждаться и перепроверяться;
контропора закреплена на устройстве таким образом, что ее вращение возможно в любое время, не приводя для этого в действие привод; вследствие этого оператор, адаптируясь к конкретным локальным условиям, может надевать или вращать устройство в любой ориентации;
благодаря заменяемой контропоре устройство можно точно адаптировать к крепежному средству или к конкретному типу рельсов и во время всего процесса ввинчивания или вывинчивания точно направлять по головке рельса;
верхняя ручка может регулироваться по высоте и тем самым может адаптироваться к соответствующему росту оператора;
благодаря двустороннему расположению включателей и выключателей на ручке устройство может приводиться в действие в обоих рабочих направлениях без перестановки;
устройство выполнено таким образом, что происходит весовой баланс относительно аккумулятора и устройство может одной рукой подводиться и без проблем центрироваться на винте или болте, не используя для этого вторую руку;
устройство может использоваться в качестве исключительно ручного устройства, а при помощи рельсовой тележки в качестве перемещаемого по рельсам комбинированного устройства;
благодаря использованию управляемого электроникой электродвигателя достигается оптимальное число оборотов, а также высокая точность затягивания;
установленное в нижней области машины, расположенное под углом осветительное устройство создает условия для применения также ночью и для точного освещения рабочего места;
особая форма реакционного плеча (контропоры) уменьшает вес при достижении оптимальной прочности; благодаря углублению в области реакционного плеча световой луч осветительного устройства машины может без проблем достигать головки винта и таким образом создает условия для оптимальной работы.
Далее при помощи примера осуществления изобретение будет разъясняться более подробно. При этом на чертежах:
фиг. 1 показывает центральное ребро на поперечном разрезе,
фиг. 2 показывает центральное ребро с вставными элементами на поперечном разрезе,
фиг. 3 показывает устройство без контропоры на виде сбоку,
фиг. 4 показывает устройство без контропоры на виде спереди,
фиг. 5 показывает устройство без контропоры на виде в перспективе,
фиг. 6 показывает устройство с контропорой на поперечном разрезе,
фиг. 7 показывает контропору на поперечном и продольном разрезе, а также на виде сверху.
Центральное ребро 1 имеет U-образные приемные элементы (пазы) 2 и 3 для аккумулятора 4 и ручки 5, а также открытый сбоку отсек 6 для устройства 7 управления, ориентированную горизонтально вверх выемку 8 для дисплея 9 и открытый вниз U-образный приемный элемент 10 для машинного привода 11, а также направленную равным образом вниз вставную выемку 12 для осветительного устройства 13 и два приемных элемента 28, 29 для кабелей.
Для центрального ребра 1 и для названных, вставленных или установленных модулей выполнен состоящий из двух оболочек корпус 14, под которым расположена U-образная контропора 17 со своими обоими вилообразными углублениями 18, 19, которая закреплена на втулке 16. Во втулке 16 расположены вращающиеся части 15, которые установлены с возможностью вращения при помощи специального подшипника 20. На нижнем конце вращающихся частей 15 расположены зубчатый венец 21 и захват 22 головки.
На ручке 5 в обоих рабочих направлениях расположен, по меньшей мере, один переключатель 25.
Дисплей 9 расположен под углом и имеет поворотное колесико 23 и солнцезащитный козырек 24.
В нижней области состоящего из двух оболочек корпуса 14 между вращающимися частями 15 и осветительным устройством 13 расположена выемка 26 в качестве захватного элемента для фиксации и удержания устройства для завинчивания.
Опционально центральное ребро 1 имеет выемку 27 для вентилятора.
Список ссылочных позиций
1 центральное ребро
2 приемный элемент
3 приемный элемент
4 аккумулятор
5 ручка
6 боковой отсек
7 устройство управления
8 выемка
9 дисплей
10 приемный элемент
11 машинный привод
12 вставная выемка
13 осветительное устройство
14 состоящий из двух оболочек корпус
15 вращающиеся части
16 втулка
17 контропора
18 вилообразное углубление
19 вилообразное углубление
20 шариковый подшипник
21 зубчатое колесо
22 захват головки
23 поворотное колесико
24 солнцезащитный козырек
25 переключатель
26 выемка
27 выемка
28 приемный элемент
29 приемный элемент
30 настроечная кнопка