一种高铁车轮轧机空心轴锁紧螺母自动拆装工装的制作方法

1.本发明涉及工装夹具技术领域，尤其涉及一种高铁车轮轧机空心轴锁紧螺母自动拆装工装。


背景技术：

2.高铁车轮轧机空心轴上安装有轴承和挡圈，为了使轴承的安装更牢固，需要在空心轴上安装两个锁紧螺母将挡圈外端压紧。
3.在安装锁紧螺母时，需要使用行车吊住空心轴上端，竖直放置安装，使用挡块卡在两个锁紧螺母的键槽中，一人扶住挡块，一人用锤敲击挡块安装锁紧螺母，使锁紧螺母、挡圈及轴承压紧。在拆卸锁紧螺母时，需要使用行车吊住空心轴上端，竖直放置拆卸，由于锁紧螺母、挡圈及轴承是压紧安装，在刚开始拆卸时非常困难，现场使用挡块卡在其中一个锁紧螺母键槽中，一人扶住挡块，一人用锤反方向敲击挡块拆卸锁紧螺母，再用挡块卡在另一个锁紧螺母键槽中，一人扶住挡块，一人用锤反方向敲击挡块拆卸锁紧螺母。
4.锁紧螺母传统的安装和拆卸方法导致现场拆装锁紧螺母时间长，工作量大，在使用锤敲击挡块安装时，会对备件锁紧螺母的键槽造成一定损坏，严重时会造成备件报废，这样不仅造成更换成本增加，还造成人力及物力的浪费，人扶住挡块用锤敲击存在一定安全隐患，使用行车吊住空心轴进行安装，也存在空心轴倾倒的安全隐患。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高铁车轮轧机空心轴锁紧螺母自动拆装工装，实现了锁紧螺母拆装的自动化控制，提高了拆装的效率，使拆装更加安全可靠，降低了备件拆装过程中的损耗率，节约了成本。
6.为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述高铁车轮轧机空心轴锁紧螺母自动拆装工装，包括防转定位座，所述防转定位座的一端与所述空心轴定位配合，所述防转定位座的另一端设置有驱动机构和往复导向机构；所述空心轴上连接有锁紧螺母，所述锁紧螺母上卡接有在所述往复导向机构内转动通过的转动部件；所述驱动机构在所述往复导向机构内往复运动以推动转动部件旋转而带动锁紧螺母旋转拆装。
7.所述防转定位座包括定位座本体，所述定位座本体的一端设置有定位槽，所述定位槽的中部设置有阶梯轴，所述空心轴的一端插入所述定位槽内并通过连接键与所述阶梯轴相配合。
8.所述定位座本体的另一端通过竖直液压缸和导向伸缩杆连接有升降平台，所述升降平台上安装所述驱动机构和往复导向机构。
9.所述转动部件包括卡接环及沿其径向布置的多个推杆，所述卡接环的内侧设置有多个卡接凸起，多个卡接凸起与所述锁紧螺母周向的多个键槽对应卡接相连；所述卡接环转动时使所述推杆在所述往复导向机构内通过。
10.所述驱动机构包括水平液压缸，所述水平液压缸的一端与所述升降平台转动相
连，所述水平液压缸的另一端连接有驱动架，所述驱动架的两端分别转动连接有驱动轮，两个驱动轮在所述往复导向机构内往复滚动；所述水平液压缸内设置有编码器，所述编码器通过plc与所述水平液压缸的控制油路相连。
11.所述往复导向机构包括可拆卸连接在所述升降平台上的轨道支架，所述轨道支架包括使所述驱动机构进行往复动作的中部通道、推动所述推杆转动而实现拆装动作的工作轨道和使所述驱动机构回位的弧形轨道。
12.所述轨道支架包括弧形支架，所述弧形支架的下侧与所述升降平台相连，所述弧形支架靠近所述转动部件的一侧连接有两个固定块，每个固定块靠近所述驱动机构的一端通过转动回位板与所述弧形支架的一端接触相连，所述弧形支架的另一端弹性转动连接有使对应的驱动轮向所述弧形轨道运动的挡推部件和与之相对的容纳所述驱动轮的回程入口。
13.两个固定块和两个转动回位板之间相隔一段距离形成条形槽ⅰ，所述弧形支架沿其长度方向的中部设置条形槽ⅱ，条形槽ⅰ和条形槽ⅱ形成所述中部通道；所述弧形支架与所述固定块、转动回位板之间形成所述弧形轨道。
14.所述弧形支架远离所述转动部件的一侧沿着远离所述驱动机构的方向依次设置圆弧面ⅰ、过渡面、工作面和圆弧面ⅱ，所述圆弧面ⅰ、过渡面、工作面和圆弧面ⅱ形成与其中一个驱动轮滚动配合的外侧轨道面，所述工作面与所述固定块外侧相互平行，所述工作面与所述固定块外侧之间的距离最大且等于两个驱动轮之间的中心距与所述驱动轮的直径之间的差值，所述工作面和所述圆弧面ⅱ的连接处与所述空心轴的中心之间的连线与所述工作面之间的夹角不大于90
°
；两个固定块和两个转动回位板靠近所述转动部件的一侧形成与另一个驱动轮滚动配合的内侧轨道面；所述内侧轨道面和外侧轨道面形成所述工作轨道。
15.两个固定块上沿竖直方向均设置有安装孔，所述安装孔内可拆卸连接有检测与所述推杆之间距离的激光测距传感器，所述激光测距传感器通过plc与所述竖直液压缸的控制油路相连。
16.本发明的有益效果是：
17.1、本发明通过防转定位座将空心轴定位，通过转动部件将锁紧螺母卡紧，通过驱动机构在往复导向机构内做往复运动，可推动转动部件旋转而带动锁紧螺母转动完成拆卸和安装动作，实现了锁紧螺母拆装过程的自动化控制，提高了拆装效率和拆装的安全性，降低了对备件的损坏，降低了更换成本。
18.2、本发明通过水平液压缸带动驱动架在轨道支架内往复运动，在推动转动部件上的推杆转动时，水平液压缸带动驱动架两端的驱动轮分别在轨道支架的内侧轨道面和外侧轨道面上滚动，外侧轨道面上设置的工作面与内侧轨道面相互平行，且工作面与所述固定块外侧之间的距离等于两个驱动轮之间的中心距与所述驱动轮的直径之间的差值，保证了两个驱动轮分别紧密贴合在工作面和固定块外侧，驱动轮不会因推杆挡止而产生偏斜，且工作面和圆弧面ⅱ的连接处与空心轴的中心之间的连线与工作面之间的夹角不大于90
°
，保证了驱动轮可将推杆顺利往外推出。
19.3、本发明通过在固定块上安装激光测距传感器，激光测距传感器可实时检测与推杆表面之间的距离并将距离信号传输给plc，plc可控制竖直液压缸动作使升降平台进行升
降动作，保证了推杆可顺利通过往复导向机构，而完成锁紧螺母的拆装作业。
20.综上，该自动拆装工装实现了锁紧螺母拆装的自动化控制，提高了拆装的效率，使拆装更加安全可靠，降低了备件拆装过程中的损耗率，节约了成本。
附图说明
21.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
22.图1为本发明在使用时的结构示意图；
23.图2为图1中去掉空心轴的结构示意图；
24.图3为本发明中的驱动机构的结构示意图；
25.图4为本发明中的往复导向机构内侧视角的结构示意图；
26.图5为本发明中的往复导向机构外侧视角的结构示意图；
27.图6为本发明中的转动部件的结构示意图；
28.上述图中的标记均为：1.防转定位座，11.定位座本体，12.定位槽，13.阶梯轴，2.空心轴，3.驱动机构，31.水平液压缸，32.驱动架，33.驱动轮，4.往复导向机构，41.轨道支架，411.弧形支架，412.固定块，413.转动回位板，42.中部通道，421.条形槽ⅰ，422.条形槽ⅱ，43.工作轨道，431.外侧轨道面，432.内侧轨道面，44.弧形轨道，45.挡推部件，46.回程入口，47.激光测距传感器，5.锁紧螺母，6.转动部件，61.卡接环，62.推杆，63.卡接凸起，7.竖直液压缸，8.导向伸缩杆，9.升降平台。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.本发明具体的实施方案为：如图1和图2所示，一种高铁车轮轧机空心轴锁紧螺母自动拆装工装，包括防转定位座1，该防转定位座1的一端与空心轴2定位配合，防转定位座1的另一端设置有驱动机构3和往复导向机构4；空心轴2上连接有锁紧螺母5，锁紧螺母5上卡接有在往复导向机构4内转动通过的转动部件6；驱动机构3在往复导向机构4内往复运动以推动转动部件6旋转而带动锁紧螺母5旋转拆装。本发明通过防转定位座1将空心轴2定位，通过转动部件6将锁紧螺母5卡紧，通过驱动机构3在往复导向机构4内做往复运动，可推动转动部件6旋转而带动锁紧螺母5转动完成拆卸和安装动作，实现了锁紧螺母5拆装过程的自动化控制，提高了拆装效率和拆装的安全性，降低了对备件的损坏，降低了更换成本。
33.具体地，其中的防转定位座1包括定位座本体11，定位座本体11的一端设置有定位槽12，定位槽12的中部设置有阶梯轴13，空心轴2的一端插入定位槽12内，空心轴2内设置阶梯孔，阶梯孔内安装连接键并通过连接键与阶梯轴13相配合，实现了对空心轴2的竖直定位和防转定位，避免了锁紧螺母5在拆装过程中空心轴2的倾倒或受力转动，可对锁紧螺母5顺利地进行转动拆装。定位座本体11的另一端通过竖直液压缸7和导向伸缩杆8连接有升降平台9，定位座本体11的底端中部连接竖直液压缸7，定位座本体11的两端连接导向伸缩杆8，通过竖直液压缸7的伸缩配合导向伸缩杆8的导向作用可使升降平台9平稳升降，该升降平台9上安装驱动机构3和往复导向机构4，通过调节升降平台9使转动部件62在往复导向机构4的通道内，使转动部件6在驱动机构3的驱动下可转动通过往复导向机构4。
34.具体地，如图6所示，其中的转动部件6包括卡接环61及沿其径向布置的多个推杆62，卡接环61的内侧设置有多个卡接凸起63，多个卡接凸起63与锁紧螺母5周向的多个键槽对应卡接相连，推杆62在驱动机构3的作用下在往复导向机构4内通过，从而驱动卡接环61转动，卡接环61的转动带动锁紧螺母5旋转安装或拆卸。
35.具体地，如图3所示，其中的驱动机构3包括水平液压缸31，水平液压缸31的一端与升降平台9转动相连，水平液压缸31的另一端连接有驱动架32，驱动架32的两端分别转动连接有驱动轮33，两个驱动轮33在往复导向机构4内往复滚动，通过驱动轮33推动推杆62转动，使推动更顺畅；水平液压缸31内设置有编码器，编码器通过plc与水平液压缸31的控制油路相连，通过编码器实时监测水平液压缸31的行程，当达到设定的行程后，plc控制水平液压缸31回程继续进行循环动作而实现锁紧螺母5的安装或拆卸。其中的水平液压缸31的液压控制回路中可设置溢流阀，其中的溢流阀设定压力为锁紧螺母5安装到位的预紧力，通过溢流阀的溢流可作为判断锁紧螺母5安装到位的信号。
36.具体地，如图1、图2、图4和图5所示，其中的往复导向机构4包括可拆卸连接在升降平台9上的轨道支架41，该轨道支架41包括使驱动机构3进行往复动作的中部通道42、推动推杆62转动而实现拆装动作的工作轨道43和使驱动机构3回位的弧形轨道44，驱动机构3中的驱动架32在中部通道42内移动的过程中，驱动架32两端的驱动轮33在工作轨道43上移动并相互配合而推动推杆62使卡接环61带动锁紧螺母5旋转，当驱动机构3中的水平液压缸31移动达到设定的行程后，水平液压缸31带动驱动架32上的驱动轮33在弧形轨道44上移动而回位，则进行了一次循环动作，如此往复循环可实现锁紧螺母5的安装和拆卸动作。
37.具体地，其中的轨道支架41包括弧形支架411，弧形支架411的下侧通过螺栓与升降平台9相连，弧形支架411靠近转动部件6的一侧连接有两个固定块412，每个固定块412靠近驱动机构3的一端通过转动回位板413与弧形支架411的一端接触相连，即该转动回位板413的一端通过转轴和扭簧与固定块412的一端相连，该转动回位板413的另一端与弧形支架411一端的平台对接。当水平液压缸31移动达到设定的行程后，水平液压缸31带动驱动架32上的驱动轮33在弧形轨道44上移动而回位，当驱动轮33移动到转动回位板413处时，推动转动回位板413转动打开，且两个转动回位板413在扭簧的作用下压紧驱动轮33，使驱动轮33平滑地滚动到弧形支架411一端的平台上，使水平液压缸31回位。
38.其中的弧形支架411的另一端弹性转动连接有使对应的驱动轮33向弧形轨道44运动的挡推部件45和与之相对的容纳驱动轮33的回程入口46，该挡推部件45包括u形杆件，u形杆件的一端与弧形支架411的端部通过转轴和扭簧转动连接，该u形杆件的开口宽度大于
推杆62的厚度且小于驱动轮33的厚度，可使推杆62在驱动机构3的驱动下转动通过u形杆件中部，同时起到挡止驱动轮33并使驱动轮33导向进入回程入口46的作用。u形杆件靠近弧形支架411端部的两个杆件底部分别设置有与弧形支架411表面接触的支腿，支腿使u形杆件所在的平面与弧形支架411表面之间呈一定角度布置，而且u形杆件的开口处的底端设置有倾斜面，支腿的高度与倾斜面相配合，能够保证驱动轮33沿着倾斜面进入回程入口46处，起到了导向的作用。
39.其中的两个固定块412和两个转动回位板413之间相隔一段距离形成条形槽ⅰ421，弧形支架411沿其长度方向的中部设置条形槽ⅱ422，条形槽ⅰ421和条形槽ⅱ422的宽度相等且形成中部通道42，该中部通道42的宽度大于驱动架32的宽度和推杆62的厚度且小于驱动轮33的厚度，可使驱动架32和推杆62顺利通过中部通道42，可保证两个驱动轮33在工作轨道43上移动而使推杆62顺利转动通过中部通道42；该弧形支架411与固定块412、转动回位板413之间形成弧形轨道44，使驱动轮33在弧形轨道44内运行而使水平液压缸31回位。
40.其中的弧形支架411远离转动部件6的一侧沿着远离驱动机构3的方向依次设置圆弧面ⅰ、过渡面、工作面和圆弧面ⅱ，圆弧面ⅰ、过渡面、工作面和圆弧面ⅱ形成与其中一个驱动轮33滚动配合的外侧轨道面431，其中的工作面与固定块412外侧相互平行，工作面与固定块412外侧之间的距离最大且等于两个驱动轮33之间的中心距与驱动轮33的直径之间的差值，保证了两个驱动轮33分别紧密贴合在工作面和固定块412外侧，驱动轮33不会因推杆62挡止而产生偏斜，工作面和圆弧面ⅱ的连接处与空心轴2的中心之间的连线与工作面之间的夹角不大于90
°
，保证了驱动轮33可将推杆62顺利往外推出；两个固定块412和两个转动回位板413靠近转动部件6的一侧形成与另一个驱动轮33滚动配合的内侧轨道面432；该内侧轨道面432和外侧轨道面431形成工作轨道43，工作轨道43与两个驱动轮33滚动配合，可使推杆62顺利向外推出，而使卡接环61转动以带动锁紧螺母5旋转安装或拆卸。
41.其中的两个固定块412上沿竖直方向均设置有安装孔，安装孔内可拆卸连接有检测与推杆62之间距离的激光测距传感器47，激光测距传感器47通过plc与竖直液压缸7的控制油路相连，激光测距传感器47可实时检测与推杆62表面之间的距离并将距离信号传输给plc，plc可控制竖直液压缸7动作使升降平台9进行升降动作，保证了推杆62可顺利通过往复导向机构4，而完成锁紧螺母5的拆装作业。
42.上述工装的工作原理是：
43.对锁紧螺母5进行安装时的操作步骤如下：
44.步骤1：将连接键安装在阶梯轴13上，把空心轴2吊起插入到防转定位座1的定位槽12中，使空心轴2内的阶梯孔与阶梯轴13相配合且通过连接键连接，避免了锁紧螺母5在拆装过程中空心轴2的倾倒或受力转动。
45.步骤2：将转动部件6安装在锁紧螺母5上，使卡接环61内侧的卡接凸起63与锁紧螺母5外周的键槽卡接配合。
46.步骤3：将弧形支架411的下端面通过螺栓定位在升降平台9上，通过控制竖直液压缸7动作而带动升降平台9升降，使弧形支架411的中部通道42与空心轴2上的锁紧螺母5在等高的位置，且调整弧形支架411的位置，使转动部件6外周上的推杆62与中部通道42间隙配合，使推杆62可在中部通道42内转动。
47.步骤4：将弧形支架411的位置定位好后，通过螺栓将弧形支架411固定在升降平台
9上，将驱动机构3的一端通过连接轴转动连接在升降平台9上，在弧形支架411的其中一个固定块412上连接激光测距传感器47，优化地，在弧形支架411的上部的固定块412上安装激光测距传感器47，用于检测与推杆62的上表面之间的距离。
48.步骤5：plc程序控制控制油路中的换向阀一位得电使无杆腔进油推动两个驱动轮33向前滚动，当内侧的驱动轮33在外侧轨道面431上滚动与推杆62接触并推动时，外侧的驱动轮33通过过渡面进入工作面，两个驱动轮33分别紧密贴合在工作面和外侧轨道面431，驱动轮33不会因推杆62挡止而产生偏斜，能够使驱动轮33一直在相互平行的表面上滚动而推动推杆62转动。
49.步骤6：当推杆62转出中部通道42时，内侧的驱动轮33接触挡推部件45，挡推部件45被驱动轮33推起，当驱动轮33脱离工作轨道43时，受到挡推部件45中拨簧的作用，把驱动轮33压进弧形轨道44内，同时水平液压缸31转动一定角度，此时水平液压缸31活塞向前移动的编码器数值为设定的值，plc程序控制换向阀失电，使无杆腔停止进油。
50.步骤7：plc程序控制换向阀另一位得电使有杆腔进油拉动驱动轮33沿着弧形轨道44向后滚动，同时水平液压缸31转动来适应活塞杆的收回，当驱动轮33滚动到两个转动回位板413处时，推动两个转动回位板413转动打开，两转动回位板413在扭簧的作用下紧压驱动轮33，使驱动轮33平滑的滚动到弧形支架411一端的平台上，即此时水平液压缸31的活塞杆回到原点位置，同时通过plc程序控制换向阀失电，使有杆腔停止进油。
51.在步骤5～步骤7中，由于在安装锁紧螺母5的过程中，锁紧螺母5沿着空心轴2的轴向不断下降，在下降的过程中，上部固定块412上的激光测距传感器47实时检测与推杆62上表面之间的距离并将距离信号传输给plc，当激光测距传感器47检测到与推杆62上表面之间的距离为h1时，推杆62的下表面即将与下部的固定块412接触，此时，plc控制竖直液压缸7动作使升降平台9进行下降动作，当下降到激光测距传感器47检测到与推杆62上表面之间的距离为h2时，推杆62的上表面即将与上部的固定块412接触，此时，plc控制竖直液压缸7停止下降动作，保证了推杆62可顺利通过往复导向机构4，而不会出现卡阻的问题。而且竖直液压缸7的液压控制回路中设计有液压锁，防止出现溜缸现象，可有效防止升降平台9有向下移动现象，保证了控制精度。
52.步骤8：重复步骤5～步骤7，直到水平液压缸31的液压控制回路中溢流阀溢流，则锁紧螺母5安装到位。
53.对锁紧螺母5进行拆卸时的操作步骤的原理与安装时相同，不同之处在于，将驱动机构3和往复导向机构4调换位置后安装，并将激光测距传感器47安装在下部的固定块412上，按照安装时的上述步骤即可将锁紧螺母5顺利拆卸。
54.综上，本发明解决了锁紧螺母拆装困难的问题，使锁紧螺母拆装从8小时降到2小时，大大缩短了锁紧螺母的停机拆装时间，实现了锁紧螺母拆装过程的自动化控制，极大的提高了生产效率，消除了锁紧螺母在拆装过程中的损坏，大大降低了更换成本，节省了大量人力及物力，极大的提高了劳动效率；消除了锁紧螺母在拆装过程中的安全隐患；能够满足安装工艺要求。锁紧螺母拆装工装结构实用，配置合理，占用空间小，投资小，维护简单，操作方便，运行安全可靠；为设备维护提供了有利保障。
55.以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均
属于本发明所申请的专利范围。