专利名称：拉栓的安装工具的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及安装拉栓的工具，尤其是涉及一种具有弹簧的拉栓安装工具，该弹簧具有不同的刚度，能够克服现有技术中下述的问题。
背景技术：
图1-10示出了两种不同的拉头(pulling head)10a(图1-5)和10b(图6-10)，用以安装如图中所示的拉栓(参看美国专利US4,432,679和4,844,673，这些专利作为参考整体结合于此)。如图所示，拉头10a、10b可构造得对拉栓进行操作，该拉栓包括轴杆28a、28b，移位垫圈62和套筒63，其中拉动上述轴杆就能安装紧固件12a、12b，并且在安装过程中上述轴杆28a、28b断开。
通常，在插入紧固件之前，就爪的设置而言，拉头可分为两类“开爪”设计和“闭爪”设计。在这两种设计中，一组爪抓紧上述紧固件的轴杆。在开爪设计中，这种爪通常打开，且必须关闭在上述轴杆上。相反，在闭爪设计中，这种爪通常相互非常靠近，从而不能在其间插入轴杆。因此为了插入上述轴杆，这种爪必须要打开。
图1示出了具有闭爪设计的拉头10a，而图6示出了具有开爪设计的拉头10b。每一拉头均构造得可和安装工具螺纹接合，为了简洁起见，这些安装工具从图中省略掉了。当安装工具被驱动且该安装工具和拉头10a或10b相接合时，上述安装工具就会操作上述拉头来安装上述紧固件。
如图1所示，上述闭爪拉头10a包括一组围绕拉头纵向轴线16的爪14a(通常一组有两个或三个爪)。该组的每个爪14a在外表面20上包括倾斜部或锥形部18，在内表面24上具有锯齿部22，其中该锯齿部22构造得可抓紧接合设置在紧固件或拉栓12a的轴杆28上的相应锯齿部26。
上述爪14a设置在套夹32a内的锥体30上。如图1所示，当爪14a处于最向前的位置时，爪14a形成的内径34通常小于要插入到爪14a内的紧固件12a的轴杆28a的直径36。如上述美国专利US4,432,679和4,844,673和其他现有专利所示，该紧固件12a为常用拉栓设计。因此，该爪14a是上述所说的“闭爪”。套夹32a内设置的螺纹部38和安装工具的接头活塞(head piston)相接合。上述套夹32a通常为圆柱形，且包括有主内孔40。上述爪14a、爪随动件42a和随动弹簧44a均设置在套夹32a内。通常，上述爪随动件42a保持上述爪14a就位。该爪随动件42a也通常为圆柱形，且具有能够接纳拉栓或紧固件12a的轴杆28a或断开杆的纵向通孔46。
上述爪随动件42a易于通过随动弹簧44a而进行弹簧加载。当安装工具和拉头10a相接合时，该随动弹簧44a的一端48和爪随动件42a的外表面52上的凸肩50相接触，而随动弹簧44的另一端52和安装工具相接触。当紧固件12a的轴杆28a在安装过程中断开时，上述随动弹簧44a能够有效地作为减震器，防止爪随动件42a快速向后加速和冲击其他元件。上述套夹32a设置在套筒54a内，并可相对其运动。螺纹孔56设置在套筒54a的端部58上，并且前端件60a可螺纹接合在上述螺纹孔56内。
在操作中，如图2所示，当紧固件12a的轴杆28a插入到上述前端件60a中时，轴杆28a克服弹簧负载(由弹簧44a提供)而打开上述爪14a。该轴杆28a就被推到该前端件60a内，直到如图3所示，紧固件12a的移位垫圈62到达底部或接触到前端件60a上为止。由于上述爪14a位于锥体30上，所以当爪14a伸展时，它们不得不往回移动，直到它们的锯齿部22和轴杆28a的锯齿部26对准为止。当爪14a打开时，轴杆28a上的锯齿部26和爪14a的锯齿部22相摩擦，产生磨损。为了减小操作者的影响，并在套筒54a和轴杆28a之间可以拆卸紧固件，上述随动弹簧44a优选为具有相对较小的弹簧刚度。
如图4所示，当驱动上述工具(即下压工具的开关)时，螺纹连接到安装工具的接头活塞上的套夹32a在载荷作用下往回移动。该接头活塞(未示出)的行进距离被称为上述工具的“行程”，在图4中，箭头62示出了上述“行程”。套夹32a的锥体30将工具的拉力传递到抓紧着轴杆28a的爪14a上。当轴杆28a相对紧固件12a的套筒63移动时，安装上述紧固件12a，使套筒63变形，设置如上述专利所示的常用锁紧轴环。继续施加拉力，直到轴杆28a在断裂缺口处断开或破碎，从而完成安装。由于随动弹簧44a要作为减震器，所以紧固件的断裂载荷要相对较小，以使弹簧44a能够吸收安装过程中的动能，却并不过分恒定“设置”。当轴杆28a中断时，该轴杆28a仍然由爪14a所保持。
如图5所示，当释放上述安装工具的开关时，上述接头活塞和套夹32a返回其初始位置。如图所示，断开的轴杆28a仍由爪14a在弹簧载荷下保持。当插入下一个紧固件时，其轴杆将经由爪14a把先前安装的紧固件的断开的轴杆推开，因而产生更大的磨损。
图6示出了一种开爪拉头10b。该设计类似于上述闭爪拉头，上述设计包括套筒54b、套夹32b、爪14b、爪随动件42b、随动弹簧44b和前端件60b。但是，在开爪设计中，当在其最向前或初始位置时，爪14b受力打开，从而使爪14b形成内部形状的直径要大于待插入紧固件的直径。这通常由前端件60b的后突出部64来完成，该突出部突出到套夹32b中，在上述拉头处于其“原始”位置时，打开上述爪14b。所以在插入紧固件12b的轴杆或杆28b之前，打开上述爪14b，使轴杆28b可没有阻力地插入。如有必要，还可以去掉该轴杆。
图7示出了放置在拉头10b中的轴杆28b。由于每一爪14b的内径70大于轴杆28b的直径，所以将轴杆28b设置在该位置上不会有阻力，上述紧固件12b还可由真空力插入并保持。此时，上述爪14b受力被前端件60b的后突出部64打开。这些爪14b被突出部64向后施力因而受迫打开，并因弹簧载荷而向外靠在套夹32a的锥体72上。此时，由于爪14b并不抓紧上述轴杆28b，所以紧固件12b就可以从上述拉头10b上拆卸下来。
如图8所示，当驱动上述固定工具时，上述套夹32b向后移动，离开上述前端件60b。当前端件60b上进入套夹32b的突出部64减少时，上述爪14b开始靠在套夹32b的锥体72上。当上述套夹32b离开上述前端件60b的后突出部64时，上述爪组就被弹簧载荷向前推动，从而靠在杆28b上。该杆28b越小，上述爪14b与其相接触的行程就越长。此后，该轴杆28b就被拉动，直到安装上述紧固件12b为止。
如图9所示，上述轴杆28b断开，当上述工具结束其行程时，套夹32b到达其端点位置。对于安装紧固件来说，利用开爪拉头设计比闭爪设计需要更大的行程。在上述轴杆28b断开后，轴杆28b仍由爪14b保持。
如图10所示，在工作循环的末端，当上述套夹32b返回到其“初始”位置，上述前端件60b再次接触并打开爪14b，将轴杆28b释放。断开的轴杆28b在重力作用下自由移动，或者被真空力抽出。无论何种情况，上述爪14b在抽出过程中或插入下一紧固件时均没有磨损。
由于上述轴杆28b在插入过程中(参看图7)不会施力打开上述爪14b，所以上述随动弹簧44b可以比闭爪设计中的更强有力。该弹簧44b可以吸收更大的动能，所以紧固件的断开载荷也要比上述闭爪设计中更高。但是上述开爪设计中的紧固件的轴杆28b要足够长，要超过较长的前端件60b，以便于上述爪14b能够将其抓住。而且，当爪14b靠近轴杆28b时所利用的上述工具行程也被浪费了。
通常，图1-5所示的闭爪设计用于安装低断裂载荷的紧固件。闭爪设计通常利用内置弹簧(即在图1-5中探讨并示出的零件号44a)，其具有相对较低的弹簧刚度。因而这种设置就可能利用相对较短的紧固件安装不同尺寸的直径。相反，图6-10所示的开爪设计通常用于单尺寸直径的高断裂载荷紧固件。开爪设计通常利用内置弹簧(即在图1-5中探讨并示出的零件号44b)，其具有相对较高的弹簧刚度。这种设置要安装成不同尺寸的直径非常困难，而且也不可能利用非常短的杆来安装紧固件。
发明内容
本发明实施例的一个目的就是提供一种拉头，其可用于大范围的轴杆直径。
本发明实施例的另一个目的就是提供一种拉头，可适应高惯性载荷并能够适应具有很短杆的紧固件。
简而言之，根据上述至少一个目的，本发明的一个实施例提供一种拉头，其包括两个具有不同弹簧刚度的弹簧，即第一高刚度弹簧和第二低刚度弹簧，上述第一弹簧使得上述拉头能够适应高惯性载荷，上述第二弹簧使得上述拉头能够用于大范围的轴杆直径。
本发明的一个特定实施例提供一种可和安装工具接合的拉头。该拉头包括和上述安装工具接合的外壳体。该外壳体又包括可和套筒适配器螺纹接合的套筒和可相对上述套筒适配器将套筒固定的止动螺母。套夹可螺纹接合拉杆适配器，该套夹和拉杆适配器均设置在上述套筒内，可进行滑动。在套夹和套夹上的锥体附近设置着一组爪。在该套夹上还设置有爪随动件，和上述爪可接触地接合。在套夹内设置着和两个弹簧接合的弹簧挡圈。尤其是，第一弹簧设置在上述连杆适配器和弹簧挡圈之间，第二弹簧设置在上述弹簧挡圈和爪随动件之间。该第一弹簧比第二弹簧具有更高的刚度。第一弹簧可适应惯性载荷，而第二弹簧可使上述爪闭合，但仍然能够相对容易地被在套筒端部上的开口内插入不同直径的轴杆所克服。
参考以下说明并结合附图，可以更好地理解本发明中结构和操作的方式，以及其他目的和优点，其中相同的附图标记表示相同的元件图1是具有闭爪设计的拉头的截面图；图2-5是类似于图1的视图，示出了闭爪设计的操作顺序；图6是具有开爪设计的拉头的截面图；图7-10是类似于图6的视图，示出了开爪设计的操作顺序；图11是根据本发明实施例的拉头的截面视图；图12-16是类似于图6的视图，示出了上述拉头操作的顺序；图17是示出接触轴杆的一个爪的截面图；以及图18是图11-16中所示拉头的分解透视图。
具体实施例方式
尽管以不同形式的实施例详细地描述了附图中示出的本发明，但可以理解，这里实施例的叙述仅仅是用于对本发明原理的示意，而并不是对本发明的限制。
图11示出了根据本发明实施例的拉头100。该拉头100包括两个具有不同弹簧刚度的弹簧，即第一高刚度弹簧174和第二低刚度弹簧170，上述第一弹簧使得上述拉头100能够适应高惯性载荷，上述第二弹簧使得上述拉头100能够用于大范围的轴杆直径。
上述拉头100构造得可和上述安装工具相接合。尤其是，上述拉头100包括可和安装工具接合的外壳体106。该外壳体106由套筒108和套筒适配器112构成，该套筒又包括外螺纹部110，该套筒适配器还包括相应的内螺纹部114。上述套筒108的螺纹部110可和套筒适配器112的螺纹部114进行螺纹接合。止动螺母116可螺纹拧到套筒108的螺纹部110上，以将套筒108相对套筒适配器112固定。尤其是在装配过程中，该止动螺母116螺纹拧到套筒108上，该套筒108螺纹拧到上述套筒适配器112上，上述止动螺母116旋转地接触上述套筒适配器112。该套筒108、套筒适配器112和止动螺母116包括子组件，在安装过程中该子组件保持静止。上述套简适配器112包括另外的外螺纹部118，可直接被拧到安装工具的接头气缸上。优选的，上述拉头100没有前端件，仅仅在套筒108的端部122上具有开口120。该套筒108可优选的具有两个外径124、126，稍小一些的外径126位于有最大可能接近限定区域的工作端。
套夹128和拉杆适配器130均设置在套筒108内。尤其是，该套夹128包括可和拉杆适配器130上相应外螺纹部134螺纹接合的内螺纹部132。该套夹128和拉杆适配器130均可相对上述套筒108移动，这将在下面详细叙述。
在该套夹128上、拉头100的前端128附近和套夹128的内锥体140附近设置着一组爪136(优选是一组三个爪)。这组中的每一个爪136均在外表面144上包括一个倾斜部或圆锥部142，在内表面148上具有锯齿部146，其中该锯齿部146可和设置于紧固件或拉栓154的轴杆152上的相应锯齿部150抓紧接合。优选的，如图17所示，三个爪136中的每一个均具有“V”形槽结构155，从而使上述爪136能够抓紧不同直径的紧固件轴杆。如图11所示，当这些爪136在最向前位置时，上述爪136形成的内直径156通常要小于待插入爪136中的紧固件154的轴杆152的直径158。因此，上述爪136是上面所述的“闭爪”。
在上述套夹128上还可以设置爪随动件162，该随动件可接触地和爪136接合，从而能够将爪136保持就位。该爪随动件162的端部164穿过上述拉杆适配器130上设置的孔166。上述爪随动件162通常为圆柱形，且包括纵向的通孔168，该通孔用以接纳上述拉栓或紧固件154的断开的杆或轴杆152。上述爪随动件162由弹簧170施加弹簧载荷。
弹簧挡圈172设置在上述套夹128内，并和弹簧170、174相接合。尤其是，第一弹簧174设置在拉杆适配器130和弹簧挡圈172之间，而第二弹簧170设置在弹簧挡圈172和爪随动件162上的凸肩176之间。该第一弹簧174比第二弹簧170具有更高的弹簧刚度。在安装紧固件时，第一弹簧174可适应惯性载荷，而第二弹簧170可使爪136闭合，但仍然能够相对容易地被在拉头100的端部122上的开口120内插入不同直径的轴杆所克服。
通过位于弹簧挡圈172内的随动弹簧170，上述爪随动件162克服爪136的后退而被加载。由高刚度弹簧174作用在弹簧挡圈172的背面179上，该弹簧挡圈172被推靠在套夹128内的凸肩178上。该高刚度弹簧174的相对端180接触上述拉杆适配器130的前面182。弹簧170、174均在拉头的“初始”位置上被压缩，为内置零件提供预加负荷。这些内置元件包括在紧固件安装过程中能够随安装工具的接头活塞一起移动的一些零件。
如图11所示的处于“初始”位置的拉头，即定位于与其相连的安装工具之前，被驱动。随动弹簧170在爪随动件162上保持预加负载，保持上述爪136就位。上述高刚度弹簧174在上述弹簧挡圈172上施加预加负载；但是由于上述弹簧挡圈172的底部靠在凸肩178上，所以高刚度弹簧174的载荷并没有传递到爪随动件162上。这种特性将这两种弹簧的功能分类上述随动弹簧170的弹簧刚度较低，将爪136保持就位，不用操作者施加过大的力就能将紧固件154插入到拉头120的端部122上的开口120内。
将紧固件154的轴杆152插入套筒108的开口120内，从而将上述紧固件154放置在拉头100中。爪136在弹簧载荷下位于套夹128的锥体140内。在该位置上，这些爪136形成的内部轮廓并不能足够使轴杆152进入。图12示出了在轴杆152将爪136推回到爪136打开位置从而几乎能接纳上述轴杆152之后轴杆152的情况。
如图13所示，当插入紧固件154时直到紧固件154的移位垫圈184底部靠在套筒108上为止，在弹簧170的弹簧载荷作用下，上述轴杆152均保持打开爪136。上述爪136在伸展时移回到套筒108内，它们的锯齿部146和轴杆152的锯齿部150对准设置。上述随动弹簧170压缩，而爪136推回爪随动件162，但是上述爪随动件162不会接触到弹簧挡圈172。上述高刚度弹簧174的预载长度不会有任何压缩。
当下压安装工具的开关，连接到上述工具中接头活塞上的内置部件(即套夹128、拉杆适配器130等)就在负载下移回。图14示出了在行程中仅在轴杆152断裂之前的拉头100。上述接头活塞和套夹/拉杆适配器的行进距离称为上述安装工具的行程，例如可以是9/16”。当轴杆152在断裂缺口处断开时安装该紧固件154。上述轴杆152的剩余部分仍由爪136保持。
当轴杆152断开时，释放的能量使爪136和爪随动件162向后移动，接触上述弹簧挡圈172。由于弹簧挡圈172为杯形形状，上述随动弹簧170可以仅被压缩到预定的安全长度，不会被“设置”或产生故障。图15示出了与套夹128的锥体140中断接触的爪136，随爪随动件162和弹簧挡圈172作为一个整体移动。这种移动由作为减震器的高刚度弹簧174所抵抗。
当释放上述工具的开关时，接头活塞和内置元件均返回到它们的初始位置。该断开的轴杆152仍由爪136在(弹簧170)的弹簧载荷下所保持。如图16所示，上述轴杆152经常从套筒108处突出。当插入下一个紧固件时，其轴杆必须经由爪136将先前紧固件的断开轴杆推开。该轴杆被推进爪随动件162的管部188内，并最终被推过接头活塞且从安装工具的背面推出。
图18为图11-16所示的拉头的分解透视图。事实上，该拉头100包括两个具有不同弹簧刚度的弹簧170、174，从而使拉头100能够用于大范围的轴杆直径，且使拉头100能够使用高惯性载荷。而且优选地，上述拉头100没有前端件，从而能够利用该拉头100来安装具有短杆的紧固件。
尽管示出并叙述了本发明的实施例，但是显而易见的是，本领域的技术人员还可以在不偏离本发明的精神和范围内对本发明进行不同的修改。
权利要求
1.一种可和安装工具接合并可拉动轴杆的拉头，所述拉头的特征在于，包括可和所述安装工具接合的壳体，设置在所述壳体内并使得所述拉头适应高惯性载荷的第一弹簧，和设置在所述壳体内并使得所述拉头能够用于大范围的轴杆直径的第二弹簧。
2.如权利要求1所述的拉头，其特征在于，所述第一弹簧的刚度高于第二弹簧。
3.如权利要求2所述的拉头，其特征在于，将轴杆安装在所述拉头内不必克服所述第一弹簧的弹力。
4.如权利要求2所述的拉头，其特征在于，所述外壳包括和安装工具接合的第一端以及具有用以容纳轴杆的开口的相对第二端，其中所述第二弹簧比所述第一弹簧更靠近所述开口，并且所述第一弹簧比所述第二弹簧更靠近所述外壳的第一端。
5.如权利要求1所述的拉头，其特征在于，所述外壳包括套筒，其中该拉头进一步包括套筒适配器和止动螺母，所述套筒螺纹接合所述套筒适配器，并且所述止动螺母相对套筒适配器将套筒固定。
6.如权利要求1所述的拉头，其特征在于，所述外壳包括套筒，该拉头进一步包括套夹和拉杆适配器，其中所述套夹螺纹接合拉杆适配器，并且所述套夹和拉杆适配器设置在所述套筒内并可在所述套筒内滑动。
7.如权利要求6所述的拉头，其特征在于，在所述套夹内靠近套夹的锥体附近设置有一组爪。
8.如权利要求7所述的拉头，其特征在于，每一所述爪具有用以和所述轴杆接触的V形表面。
9.如权利要求7所述的拉头，其特征在于，所述套夹包括内锥体，其中所述爪由所述第二弹簧弹簧偏压向所述内锥体。
10.如权利要求7所述的拉头，其特征还在于，在该套夹内设置有爪随动件，该爪随动件和所述爪可接触地接合。
11.如权利要求6所述的拉头，其特征还在于，在套夹内设置有弹簧挡圈，该弹簧挡圈与第一弹簧和第二弹簧接合。
12.如权利要求11所述的拉头，其特征还在于，在该套夹内设置有爪随动件，该爪随动件和所述爪可接触地接合，其中所述第一弹簧设置在所述连杆适配器和弹簧挡圈之间，第二弹簧设置在所述弹簧挡圈和爪随动件之间。
13.如权利要求12所述的拉头，其特征在于，所述弹簧挡圈的底部靠在所述套夹的凸肩上，以使第一弹簧的载荷不会传递到所述爪随动件，并且其中将轴杆安装在所述拉头内不必克服所述第一弹簧的弹力。
14.如权利要求13所述的拉头，其特征在于，每一所述爪具有用以和所述轴杆接触的V形表面。
全文摘要
一种拉头，包括可和套筒适配器螺纹接合的套筒。套夹可螺纹接合拉杆适配器，该套夹和拉杆适配器均设置在上述套筒内并可在上述套筒内滑动。在套夹中设置着一组爪。在该套夹上还设置有爪随动件，和上述爪接触。在套夹内设置着和两个弹簧接合的弹簧挡圈。尤其是，第一弹簧设置在上述连杆适配器和弹簧挡圈之间，第二弹簧设置在上述弹簧挡圈和爪随动件之间。该第一弹簧比第二弹簧具有更高的刚度。第一弹簧可适应惯性载荷，而第二弹簧可使上述爪闭合，但仍然能够相对容易地被插入不同直径的轴杆所克服。
文档编号B21J15/04GK1712191SQ20051007905
公开日2005年12月28日 申请日期2005年6月21日 优先权日2004年6月22日
发明者艾哈迈德·埃尔·德苏基 申请人:德事隆国际公司