空间环境用力矩扳手制造技术

本发明专利技术提供了空间环境用力矩扳手，属于工具设备领域，包括头部组件和手柄组件，头部组件用于匹配相关操作接口施力，手柄组件在限定的力矩范围内驱动头部组件转动；头部组件包括工具端顶珠，工具端顶珠向头部组件内外运动，以使得相关操作对象插入和脱离或锁定；手柄组件包括顶杆，以使得头部组件转动，手柄组件内设有主压簧和主拉簧，主压簧对顶杆提供推力F1，主拉簧对顶杆提供推力F2，滚柱受到的推力F=F1

【技术实现步骤摘要】
空间环境用力矩扳手


[0001]本专利技术属于工具设备领域，涉及一种航天员用定力矩扳手，尤其涉及空间环境用力矩扳手。

技术介绍

[0002]空间站运维期间，需要航天员在轨完成相关的舱外操作任务，同时，需要为航天员提供相应的工具。其中力矩扳手属于典型的一种操作工具，传统力矩扳手在地面环境中应用广泛，结构简单，性价比高，但存在以下不足：长寿命使用过程中，弹簧蠕变衰减引起力矩衰减，需要定期标检、调节，而空间在轨条件下无法提供效应的标检、调节设备；扳手接口与操作对象连接过程中，需要同时双手或过程中使用双手操作完成，无法满足在轨复杂操作环境下单手操作的需求；相对地面操作，力矩扳手人机工效学设计已经成熟，但是不满足在轨航天员操作的人机工学要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的问题是在于提供空间环境用力矩扳手，输出力矩恒定，精度高，而且可单手操作，方便且稳定性高。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：空间环境用力矩扳手，包括头部组件和手柄组件，所述头部组件用于匹配相关操作接口施力，所述手柄组件在限定的力矩范围内驱动所述头部组件转动；所述头部组件包括工具端顶珠，工具端顶珠向头部组件内运动，以使得相关操作对象插入和脱离，工具端顶珠向头部组件外运动，以使得相关操作对象锁定；所述手柄组件包括顶杆，用于与头部组件中的滚柱配合，以使得头部组件转动，所述手柄组件内设有主压簧和主拉簧，主压簧对顶杆提供推力F1，主拉簧对顶杆提供推力F2，滚柱受到的推力F=F1
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F2，寿命周期内主压簧输出力衰减
△
F1，主拉簧输出力衰减
△
F2，寿命周期内弹簧组输出力F=F1
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F2
‑△
F1
‑△
F2，使得寿命周期内两弹簧衰减力相等。
[0005]进一步的，所述头部组件包括头部外壳，所述手柄组件包括手柄，所述头部外壳靠近手柄的一端伸入到所述手柄内且二者通过台肩结构轴向固定，所述手柄的外圈设有卡箍，所述卡箍上设有多个定位销，所述定位销穿过卡箍后连接头部外壳和手柄。
[0006]进一步的，所述手柄为空心圆柱结构，所述手柄的内部，支撑件A、支撑件B设置于主压簧两端且对其固定；拉簧座A、拉簧座B设置于主拉簧两端且对其固定，主拉簧设在主压簧的内圈且二者同轴设置，主拉簧的长度大于主压簧的长度。
[0007]进一步的，手柄组件还包括过滤片，所述过滤片安装于支撑件A末端，并通过调节螺母将二者连接紧固，所述过滤片用于防尘和泄压；调节螺母安装在手柄内，用于调节弹簧组的初始压力，调节螺母相对手柄螺纹连接，通过设置调节螺母在手柄内的位置，实现弹簧
组压力的调节，锁紧螺母通过弹垫压紧调节螺母，实现紧固、防松作用。
[0008]进一步的，手柄组件还包括手柄环，手柄环安装于手柄末端，其上设有结构挂钩环，用于安装防漂绳；同时手柄设有接口面，用于安装相关设备，手柄上设有抓握环用于增大与航天员手套间的摩擦，使其更有利于抓握。
[0009]进一步的，手柄组件还包括手柄环，手柄环上设置了排气孔，排气孔包括排压孔A，排压孔B和排压孔C，排压孔C与手柄的内部连通，排压孔C通过排压孔B与排压孔A连通，排压孔A与外部连通。
[0010]进一步的，所述头部组件包括方隼和脱离轴杆，方隼贯穿安装于头部外壳，方隼末端为正方形结构，用于匹配相关操作接口，工具端顶珠设在方隼末端，脱离轴杆相对头部外壳上下运动，进而带动工具端顶珠向内或向外运动。
[0011]进一步的，方隼上端安装有滑块，在小压簧作用下，滑块与脱离按钮下沿接触，脱离按钮在外力的作用下压缩脱离弹簧向下运动，并与滑块锁止面作用，使滑块沿方隼径向向内运动，当脱离按钮锁定孔与滑块同轴时，滑块插入脱离按钮锁定孔内实现锁定，同时，脱离按钮带动按压轴杆、脱离轴杆向下运动，使工具端顶珠向内运动。
[0012]进一步的，所述头部组件还包括复位按钮，复位按钮与复位钮盖固连；在外力的作用下，复位按钮向下运动压缩复位压簧，并其末端解锁触点与滑块上解锁面作用，使滑块沿方隼径向向内运动，当滑块锁止面与脱离按钮锁定孔脱离时，脱离按钮在脱离弹簧的作用下向上运动，并带动带动按压轴杆、脱离轴杆向上运动，使工具端顶珠向外运动。
[0013]进一步的，所述头部组件包括换向滚珠和换向压簧，换向滚珠和换向压簧安装于按压轴杆，在换向压簧作用下，换向滚珠始终作用于半月轴，半月轴通过转轴与方隼销接，按压轴杆与脱离按钮固连，通过正向或反向转动脱离按钮实现按压轴杆上的换向滚珠与半月轴不同部位作用，以实现半月轴上结构棘齿B与中轴上的棘齿A作用，实现换向功能。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果如下。
[0015]1、本专利技术采用了由压簧和拉簧组合的弹簧组，并通过合理设置压簧和拉簧的材料、参数，以控制两弹簧各自在寿命周期内的衰减，并通过控制其衰减量的一致，来达到弹簧组相对恒定输出的目的，进而控制力矩扳手的输出精度。
[0016]2、本专利技术设计了一种新的锁止机构，使力矩扳手在轨操作接口处方隼和操作对象插入和脱离过程中更加方便、可靠，具体的可以通过单手操作实现；3本专利技术针对在轨操作过程中的压力变化进行了密封和泄压结构设计，确保密封和泄压的有效，避免杂物进入或压差变化引起力矩扳手输出精度的变化；4、本专利技术进行了专业的工效学设计，增加了手柄抓握环、挂钩环等。使其更加符合舱外工效学设计，提升操作的便利性。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术空间环境用力矩扳手的结构示意图；图2是本专利技术空间环境用力矩扳手的正视图；图3是本专利技术空间环境用力矩扳手的正视的全剖视图；
图4是本专利技术图3的I部放大图；图5是本专利技术图2的A
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A剖视图；图6是本专利技术图2的B
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B剖视图；图7是本专利技术图2的C
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C剖视图；图8是本专利技术图2的D
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D剖视图；图9是本专利技术空间环境用力矩扳手旋向控制示意图；图10是本专利技术中轴的结构示意图；图11是本专利技术半月轴的结构示意图；图12是本专利技术复位按钮的结构示意图；图13是本专利技术滑块的结构示意图；图14是本专利技术脱离按钮的结构示意图；图15
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1是本专利技术方隼的结构示意图；图15
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2是本专利技术方隼的剖视图；图16是本专利技术手柄组件尾部的结构示意图；图17
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1是本专利技术手柄环的结构示意图；图17
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2是本专利技术手柄环的剖视图；图18是本专利技术手柄的结构示意图；图19
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1是本专利技术支撑件A的结构示意图；图19
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2是本专利技术支撑件A的右视图；图20是本专利技术拉簧座A的结构示意图。
[0018]附图标记：1、头部组件；2、手柄组件；1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空间环境用力矩扳手，其特征在于：包括头部组件和手柄组件，所述头部组件用于匹配相关操作接口施力，所述手柄组件在限定的力矩范围内驱动所述头部组件转动；所述头部组件包括工具端顶珠，工具端顶珠向头部组件内运动，以使得相关操作对象插入和脱离，工具端顶珠向头部组件外运动，以使得相关操作对象锁定；所述手柄组件包括顶杆，用于与头部组件中的滚柱配合，以使得头部组件转动，所述手柄组件内设有主压簧和主拉簧，主压簧对顶杆提供推力F1，主拉簧对顶杆提供推力F2，滚柱受到的推力F=F1
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F2，寿命周期内主压簧输出力衰减
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F1，主拉簧输出力衰减
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F2，寿命周期内弹簧组输出力F=F1
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F2
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F1
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F2，使得寿命周期内两弹簧衰减力相等。2.根据权利要求1所述的空间环境用力矩扳手，其特征在于：所述头部组件包括头部外壳，所述手柄组件包括手柄，所述头部外壳靠近手柄的一端伸入到所述手柄内且二者通过台肩结构轴向固定，所述手柄的外圈设有卡箍，所述卡箍上设有多个定位销，所述定位销穿过卡箍后连接头部外壳和手柄。3.根据权利要求2所述的空间环境用力矩扳手，其特征在于：所述手柄为空心圆柱结构，所述手柄的内部，支撑件A、支撑件B设置于主压簧两端且对其固定；拉簧座A、拉簧座B设置于主拉簧两端且对其固定，主拉簧设在主压簧的内圈且二者同轴设置，主拉簧的长度大于主压簧的长度。4.根据权利要求3所述的空间环境用力矩扳手，其特征在于：手柄组件还包括过滤片，所述过滤片安装于支撑件A末端，并通过调节螺母将二者连接紧固，所述过滤片用于防尘和泄压；调节螺母安装在手柄内，用于调节弹簧组的初始压力，调节螺母相对手柄螺纹连接，通过设置调节螺母在手柄内的位置，实现弹簧组压力的调节，锁紧螺母通过弹垫压紧调节螺母，实现紧固、防松作用。5.根据权利要求2所述的空间环境用力矩扳手，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉江南，薛江红，高奔，李晓峰，王琨，徐春光，
申请(专利权)人：天津航天机电设备研究所，
类型：发明
国别省市：