自动化直螺纹套筒高效连接装置

技术领域

本发明涉及钢筋机械连接技术领域，特别涉及一种自动化直螺纹套筒高效连接装置。

背景技术

在建筑、交通、水运工程项目中，钢筋连接已然成为施工中一道关键工序，钢筋直螺纹套筒机械连接作为钢筋接头的一种常见形式，具有接头强度高、机械延伸性能良好、加工连接方便、便于施工等优点，得到了广泛的应用。传统的钢筋连接大多采用扳手或者管钳等手动工具进行紧固直螺纹套筒，需要较多人工。且存在只能进行单一钢筋直螺纹加工，效率低；套筒两侧钢筋不能同时进行拧紧；丝扣松动，对钢筋表面损坏较大，无法目测确定是否拧紧，无法保证质量；钢筋需从转子的通孔中穿过再进行夹紧等等多重缺点。综上所述即为受人为因素影响较大，速度慢、对钢筋表面损坏较大，丝扣松动、扭矩力不达标，而且无法及时确定是否拧紧，进而无法保证表观质量和连接质量等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现高速、高效、高连接质量的完成直螺纹套筒连接的自动化直螺纹套筒高效连接装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种自动化直螺纹套筒高效连接装置，包括设置在一工作台台面上的固定机构和夹持机构，以及设置在台面下方的电机和传动装置；其中，

固定机构由两个固定装置构成，二者对称设置在台面上一组对边边沿处；固定装置底部均布设置有至少两个导向块，各导向块设置在沿垂直于边沿方向开设在工作台台面上的条形凹槽内，使固定装置能够沿条形凹槽向台面中间移动；固定装置上设置有能够固定一根或若干根钢筋的夹紧机构；

夹持机构由至少一个夹持装置构成，其数量与夹紧机构内设的钢筋数量一致；夹持装置包括转动机构和锁紧机构；转动机构包括组合齿轮和筒状结构，其轴线方向垂直于固定装置的轴线方向；组合齿轮为由劣弧齿轮和优弧齿轮形成的具有局部重合的异位环形轮体；筒状结构由优弧板和劣弧板构成，优弧板由自优弧齿轮轮体中心孔边缘处沿轮体轴线方向分别向两侧延伸形成，劣弧板由自劣弧齿轮轮体中心孔边缘处沿轮体轴线方向分别向两侧延伸形成，且在劣弧齿轮与优弧齿轮固定为组合齿轮的状态下，优弧板和劣弧板组合形成筒状结构；

传动装置采用链传动机构，其主动链轮与电机的输出轴连接，其传动链条以平行于固定装置轴线方向的方式设置在夹持装置下方，使组合齿轮通过开设在台面上的条形孔与下方传动链条相啮合，并能够在传动链条的驱动下持续转动。

进一步地，固定装置由外固定机构和内固定机构构成；其中，

外固定机构靠近矩形台面边沿侧，其由沿边沿延伸方向设置且相连接的固定台和第一固定槽组构成；第一固定槽组由条形底板和多块均布固定在底板上的竖板构成，使第一固定槽组上形成有至少一个能够放置钢筋的通槽；导向块固定在外固定机构的底面上；

内固定机构以悬空的方式设置在外固定机构邻侧，其包括沿边沿延伸方向设置且相连接的滚珠丝杠、活动台和第二固定槽组；活动台采用凸条与凹槽相配合的方式活动连接在固定台的侧壁上，并与自固定台同侧侧壁局部延伸形成的凸台呈同轴设置；活动台和凸台上均开设有轴向通孔，使滚珠丝杆的螺杆通过转动轴承可转动地插装在凸台中，且螺杆端部安装有手摇把，滚珠丝杆的螺母通过转动轴承可转动地设置在活动台内；第二固定槽组与第一固定槽组结构相同，二者构成夹紧机构。

进一步地，第一固定槽组中各竖板的同侧板面均加工为与钢筋尺寸相适应的内凹弧面，第二固定槽组中各竖板的同侧板面均加工为与钢筋尺寸相适应的内凹弧面，且第一固定槽组中个竖板的内凹弧面与第二固定槽组中各竖板的内凹弧面呈相对设置。

进一步地，优弧齿轮为轮体上开设有扇形缺口的齿轮，劣弧齿轮为轮体呈扇形的齿轮；劣弧齿轮以与优弧齿轮呈同轴设置的方式设置在优弧齿轮一侧，使劣弧齿轮能够沿弧形移动并固定在优弧齿轮的扇形缺口处，并通过螺钉将二者固定形成一个局部重合组合齿轮。

进一步地，锁紧机构由动态扭矩传感器和固定卡器构成；固定卡器由设置在固定外壳内的齿条、齿条推动轴、齿条复位弹簧、限位齿和伸缩机构构成；固定外壳以其长度方向垂直于筒状结构的方式内置或外设在组合齿轮上；齿条以齿面朝上的方式水平置于固定外壳内，其后端通过齿条复位弹簧与固定外壳连接，其前端能够通过固定外壳上的开口自由伸缩；齿条推动轴的一端垂直固定在齿条后端的侧壁上、另一端自沿齿条伸缩方向开设在固定外壳侧壁上的条形通孔伸出，且端部安装有推动块；伸缩机构以其伸缩部竖直朝下的方式固定在固定外壳上，限位齿的顶端固定在伸缩部的底端、底端在伸缩部处于伸长状态下与齿条上的齿相啮合；动态扭矩传感器固定在组合齿轮上，以实时检测组合齿轮的动态扭矩信号。

进一步地，伸缩机构由圆柱形铁块、导向套筒、固定齿压紧弹簧和电磁吸盘构成；导向套筒竖直设置且其顶端固定在固定外壳上，电磁吸盘固定在导向套筒的顶端内壁上，其底端与固定齿压紧弹簧的顶端相连；圆柱形铁块的上部套装在导向套筒内，且其顶端与固定齿压紧弹簧的底端相连、底端与限位齿连接并在呈不完全压缩态的固定齿压紧弹簧的压紧作用下，使限位齿与齿条上的齿相啮合。

进一步地，伸缩机构为电磁推杆，其以活动杆竖直朝下的方式固定在固定外壳内，限位齿的顶端与活动杆连接、底端在活动杆处于伸长状态下与齿条上的齿相啮合。

进一步地，锁紧机构还包括控制器，其分别与动态扭矩传感器和伸缩机构中的电控部件相连接，以通过动态扭矩传感器传输的扭矩信号判断判断出钢筋之间是否螺纹连接，进而通过控制电控部件的通/断电控制伸缩机构带动限位齿与齿条之间啮合或分离。

进一步地，夹持装置还包括有限位机构；限位机构由两个防脱限位架构成，二者呈一字设置在组合齿轮的两侧；每个防脱限位架为由相连接的竖板和横板构成的纵向截面为倒L形的架体，其竖板固定在矩形台面上，其横板设置在筒状结构上方，以对工作中的组合齿轮进行上行限位。

进一步地，传动装置由主动链轮、从动链轮和环形链条构成；其中，电机以其输出轴平行于台面的方式固定在台体上，主动链轮安装固定在电机的输出轴上；从动链轮通过转动轴承可转动地设置主动链轮邻侧，并通过环形链条使其与从动链轮之间形成链传动；环形链条位于夹持装置的下方，且其运行方向垂直于组合齿轮的轴线方向。

与现有技术相比，该自动化直螺纹套筒高效连接装置能够实现钢筋连接批量化、自动化，且夹持部位能够随外部齿轮360°旋转，不需要使钢筋器件从转子的通孔中穿过再进行夹紧；利用电机动力驱动齿轮转动以达到机械化进行钢筋直螺纹连接的目的，高效且节省人工；该连接装置利用动态扭矩传感器控制加持扭矩的大小，达到规范扭力值时能够自动松离，完成钢筋连接，极大便利了施工过程中的质量控制，省去了连接完成后的自检环节。

附图说明

图1为本发明的自动化直螺纹套筒高效连接装置的结构示意图；

图2为本发明的自动化直螺纹套筒高效连接装置的传动轴与夹持装置的结构示意图；

图3为本发明的自动化直螺纹套筒高效连接装置的固定装置的结构示意图；

图4(a)为本发明的自动化直螺纹套筒高效连接装置的夹持装置的一侧后视结构示意图；

图4(b)为本发明的自动化直螺纹套筒高效连接装置的夹持装置的另一侧后视结构示意图；

图5为本发明的自动化直螺纹套筒高效连接装置的夹持装置的另一侧后视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

实施例1

如图1～图4所示，该固定装置自动化直螺纹套筒高效连接装置包括设置在一工作台1台面上的固定机构和夹持机构，以及设置在台面下方的电机4和传动装置5；其中，

工作台1为一具有空腔的台体，其顶面为矩形台面，其底面的四个顶角处各设置有一根支腿，使矩形台面的高度达到适宜作业高度。

如图2和图4所示，固定机构由两个固定装置2构成，二者对称设置在台面上一组对边边沿处；固定装置2由外固定机构和内固定机构构成；具体地，

外固定机构靠近矩形台面边沿侧，其由沿边沿延伸方向设置且相连接的固定台2a和第一固定槽组2b构成；第一固定槽组2b由条形底板和四块均布固定在底板上的竖板构成，使第一固定槽组2b上形成四个能够放置钢筋的通槽；由于在螺纹连接过程中，钢筋会相对于矩形台面会产生相对移动，因此，在设置固定装置2处的矩形台面边沿处且沿钢筋的轴线方向间隔开设有两条凹槽，对应地，在固定台和第一固定槽组的底面上各设置有一条与凹槽相配合的导向块2c，以保证在钢筋的带动下，外固定机构沿垂直于边沿方向(即沿钢筋的轴线方向移动)向台面中间移动；

内固定机构以悬空的方式设置在外固定机构邻侧，其包括沿边沿延伸方向设置且相连接的滚珠丝杠2f、活动台2d和第二固定槽组2e；活动台2d采用凸条与凹槽相配合的方式活动连接在固定台2a的侧壁上，并与自固定台2a同侧侧壁局部延伸形成的凸台呈同轴设置；活动台2d和凸台上均开设有轴向通孔，使滚珠丝杆2f的螺杆通过转动轴承可转动地插装在凸台中，且螺杆端部安装有手摇把2g，滚珠丝杆2f的螺母通过转动轴承可转动地设置在活动台2d内；第二固定槽组2e与第一固定槽组2b结构相同，二者呈交错设置，并形成可用于四根钢筋批量螺纹连接的夹紧机构；使用时，转动手摇轮，滚珠丝杆2f的螺母沿螺杆的轴线方向运动，进而驱动第二固定槽组相对于第一固定槽组发生移动，使其上的各通槽与第一固定槽组上的各通槽呈交错设置，进而利用第一固定槽组和第二固定槽组上相邻的两块侧板形成与钢筋外径一致的通槽，在整个工作过程中夹紧钢筋，避免其发生自转；

作为本实施例的一个优选技术方案，第一固定槽组2b中各竖板的同侧板面均加工为与钢筋尺寸相适应的内凹弧面，第二固定槽组2e中各竖板的同侧板面均加工为与钢筋尺寸相适应的内凹弧面，且第一固定槽组2b中个竖板的内凹弧面与第二固定槽组2e中各竖板的内凹弧面呈相对设置，使钢筋更加稳固的设置在夹紧机构中。

如图1、图4(a)和图4(b)所示，夹持机构由四个夹持装置3构成，四个夹持装置3沿固定装置2的设置方向均布设置在台面上，并保持与位于台面两侧的两个固定装置2上的夹紧机构均呈一一对应设置；

夹持装置3包括转动机构、锁紧机构和限位机构；具体地，

转动机构以其轴线方向垂直于固定装置2的轴线方向的方式设置在台面上，其包括劣弧齿轮7、优弧齿轮8和筒状结构；具体地，优弧齿轮8为轮体上开设有扇形缺口的齿轮，其两侧分别设有自轮体中心孔边缘处沿轮体轴线方向延伸形成的优弧板，两块优弧板上的开口与轮体上的扇形缺口相贯通，形成用于将钢筋内置于优弧齿轮8内的条形开口；劣弧齿轮7为轮体呈扇形的齿轮，其两侧分别设有自轮体中心孔边缘处沿轮体轴线方向延伸形成的劣弧板；劣弧齿轮7以与优弧齿轮8呈同轴设置的方式设置在优弧齿轮8一侧，并在劣弧齿轮7沿弧形移动至优弧齿轮8的扇形缺口处并通过螺钉与优弧齿轮8构成一个局部重合的异位环形体，即组合齿轮的状态下，劣弧板与优弧板之间形成一个用于设置钢筋连接套筒的筒状结构；使用时，钢筋连接套筒设置在转动机构内，位于连接套筒两侧的钢筋水平固定在固定装置上，且端部与钢筋连接套筒初连有1～2个丝扣，进而，当转动机构带动钢筋连接套筒转动时，两根钢筋即可逐渐螺纹连接固定为一体；

如图5所示，锁紧机构由动态扭矩传感器6和固定卡器9构成；其中，

固定卡器9由设置在固定外壳9a内的齿条9b、齿条推动轴9c、齿条复位弹簧9d、限位齿9e、铁块9f、导向套筒9g、固定齿压紧弹簧9h和电磁吸盘9i；

固定外壳9a为一立方形壳体，其以长度方向垂直于筒状结构的方式固定在组合齿轮的轮体上；齿条9b采用直齿齿条，其以齿面朝上的方式沿固定外壳9a的长度方向水平置于固定外壳9a内的底面上；齿条推动轴9c沿水平方向垂直于齿条9b的长度方向设置，其一端固定在齿条9b的后端、另一端自固定外壳9a的侧壁上沿固定外壳9a的长度方向开设的条形通孔伸出，且在齿条推动轴9c的另一端端部安装有推动块，使推动块带动推动齿条推动轴9c沿固定外壳9a的长度方向移动的过程中，齿条9b的前端同步自固定外壳9a上的开口伸出；对应地，在筒状结构的侧壁上沿周向开设有一条弧形通孔，使外伸的齿条前端能够穿过弧形通孔并紧抵在位于筒状结构内的钢筋连接套筒的侧壁上；此时，固定卡器9与钢筋连接套筒之间为锁定状态；

导向套筒9g竖直设置且其顶端固定在固定外壳9a内侧的顶面上，电磁吸盘9i固定在导向套筒9g的顶端内壁上，其底端与固定齿压紧弹簧9h的顶端相连；圆柱形铁块9f的上部套装在导向套筒9g内，且其顶端与固定齿压紧弹簧9h的底端相连、底端与限位齿9e连接并在呈不完全压缩态的固定齿压紧弹簧9h的压紧作用下，使限位齿9e与齿条上的齿相配合，以利用限位齿9e的固定作用将齿条9b固定在指定长度的外伸状态下；初始状态下，电磁吸盘9i为断电状态，而当两根钢筋之间完成螺纹连接后，电磁吸盘9i则转变为通电状态，利用磁吸作用吸引圆柱形铁块9f上行继续压缩固定齿压紧弹簧9h，使限位齿9e与齿条9b上的齿相分离，齿条9b随即在齿条复位弹簧9d的作用下复位至固定外壳9a内；此时，固定卡器9与钢筋连接套筒之间为解除锁定状态；

动态扭矩传感器6固定在位于固定卡器9邻侧的组合齿轮上，用于实时检测组合齿轮的动态扭矩信号；在组合齿轮上还安装有控制器12，其内置有蓄电池；控制器12分别与动态扭矩传感器6和电磁吸盘9i连接，以通过动态扭矩传感器6传输的扭矩信号判断判断出钢筋之间是否螺纹连接，进而控制电控部件的通/断电；具体地，在实际使用时，动态扭矩传感器6将实时检测到的扭矩信号传输至控制器12中，以判断其是否超过设定阈值；当两根钢筋通过连接套筒实现螺纹连接固定后，组合齿轮受钢筋连接套筒的扭力作用而发生转动状态上的变化，动态扭矩传感器6将检测到的扭矩信号传输给控制器12，由控制器检测到扭矩信号达到设定阈值后，控制器12控制电磁吸盘9i通电，利用电磁吸盘9i吸引圆柱形铁块9f带动固定齿9e上行，即解除固定卡器9与钢筋之间的锁定状态；

作为本申请的另一个优选技术方案，锁紧机构中固定卡器9的数量可以为多个，并沿圆周方向均布设置在组合齿轮的轮体上，以增加固定卡器9与钢筋之间的锁定能力；

限位机构由两个防脱限位架10构成，二者呈一字设置在劣弧齿轮7与优弧齿轮8的两侧；如图4(a)和图4(b)所示，防脱限位架10为一纵向截面呈倒L形的架体，具体由依次连接的竖板和横板构成，竖板固定在矩形台面上，横板设置在位于组合齿轮一侧的筒状结构上方，以对工作中的组合齿轮进行上行限位，避免工作状态下发生位置偏移。

如图2所示，电机和传动装置设置在工作台1的台体空腔内；具体地，电机4以其输出轴平行于矩形台面的方式固定在台体空腔的底面上；其中，电机功率和最大扭矩应根据具体施工项目需要配置，常规施工中不小于400w，转速可调节；传动装置5由主动链轮、从动链轮和环形链条构成；其中，主动链轮套装并固定在电机4的输出轴上；从动链轮通过转动轴承可转动地设置在位于主动链轮邻侧的链轮支承架11上；环形链条安装在主动链轮和从动链轮上，形成链传动；环形链条以平行于固定装置(2)轴线方向的方式设置在各夹持装置(3)下方，使组合齿轮通过开设在台面上的条形孔与下方传动链条相啮合，并能够在传动链条的驱动下持续转动。设置在四个夹持装置3的下方，且二者的连线方向与四个夹持装置3的排列方向一致，使环形链条同时与各夹持装置3中的组合齿轮相啮合，进而通过电机4驱动传动装置5，以带动四个夹持装置3同步转动。

实施例2

一种固定装置自动化直螺纹套筒高效连接装置，其结构与实施例1公开的装置结构基本相同，不同之处在于：在锁紧机构中，固定卡器由设置在固定外壳内的齿条、齿条推动轴、齿条复位弹簧、限位齿和电磁推杆构成；其中，齿条、齿条推动轴、齿条复位弹簧在固定外壳内的设置方式与实施例1一致；电磁推杆以其活动杆体竖直朝下的方式固定在固定外壳内，限位齿固定在电磁推杆的活动杆底端，且其在电磁推杆的活动杆完全伸出的状态下与齿条的齿相配合，以利用限位齿的固定作用将齿条固定在指定长度的外伸状态。

如图1所示，该自动化直螺纹套筒高效连接装置使用方法如下：

S1、按照上述的连接方式对该张紧装置进行安装与准备：首先将夹持装置3安装于传动装置5上，保证优弧齿轮8缺口朝上，放入钢筋连接套筒，旋转劣弧齿轮7，将优弧齿轮8上的缺口闭合；拨动固定卡器9上的紧固栓，使夹持装置3能够夹紧钢筋连接套筒，满足钢筋连接套筒能随着夹持装置3一起转动。将夹持装置3与钢筋连接套筒一起水平移入防脱限位器10内；

S2、将需连接钢筋分别置于夹持装置3两侧的工作台上，并与夹持装置3夹持的钢筋连接套筒进行1～2个丝扣初连，调节内固定机构，固定钢筋；

S2、启动电机4使传动装置5开始工作，带动多个夹持装置3和钢筋连接套筒一起旋转受力，进行直螺纹套筒连接；

S3、当动态扭矩传感器6感应数值达到设定阈值时启动固定卡器9，限位卡扣弹开，使固定卡器9松离钢筋连接套筒，此时，夹持装置3空转，停止扭力增加，当全部传感器均达到设定阀值时，及时关闭电机。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。