一种水下扳手机构制造技术

本实用新型专利技术提供一种适用于水下操作的水下扳手机构，它由水下电机、软轴、具有夹持装置的套筒及扳手架组成；水下电机安装在周围设有推进器及手柄的扳手架上方；具有高强度及大柔性的软轴安装于扳手架内部并与水下电机的轴啮合，形成一种相对于水下电机的伸缩机构且能使其适应螺纹孔的不同角度；能自主夹持螺栓或使螺栓脱落的可更换套筒安装于软轴底部并将螺栓与套筒固定为一体，使其与软轴一起运动；本实用新型专利技术能使扳手自主定位及自动对螺栓施加压力，同时利用对水的反向力矩来防止扳手转动，从而克服操作人员在水中失重所带来的不便；它具有柔度大、强度高、自动化程度及操作效率高、功能多样等特点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种水下扳手机构，具体地说是实现一种方便、实用的机械结构，它能改善操作人员在水中的失重状态，能自主定位且自动适应螺纹孔角度，同时可自动夹持螺栓或使螺栓脱落；这种结构可以在水下等作业环境中对螺栓实现自动化安装等操作；具有高效、安全、自主定位、高强度及大柔性等特点。
技术介绍
传统的扳手多为端部具有规则形状和尺寸的轴；在陆地上，它能对螺栓实行方便的操作，但在水下等作业环境中，由于水的浮力作用，操作人员处于失重状态，他们无法给操作工具及螺栓施加必要的作用力以完成相应的工作，因此使这种水下作业变得困难，对大的工件尤为如此。
技术实现思路
为克服水下失重情况下操作困难的不足，本技术的目的在于提供一种具有高效、安全、自主定位、高强度及大柔性特点的水下扳手机构，结构为底部具有刚性轴及法兰的水下电机安装在扳手架的上部；电机轴的圆柱外表面上设有用于传动的平面；扳手架的结构为在空腔圆柱形的主体外部设多个推进器，主体上部设有通孔，内腔表面设内螺纹；水下电机法兰的径向外表面与扳手架主体的内表面相配合且被螺钉固定在扳手架主体上部；由弹簧端部分别连结一根刚性杆(丝杠、光杠)而成的软轴安装于扳手架主体内部；其中一根刚性杆(丝杠)为空腔柱体结构，其内表面与电机轴相对应并与水下电机轴相配合，其外部设与扳手架主体相啮合的螺纹；另一根具有光滑外表面的刚性杆(光杠)下部设用于安装套筒的盲孔及径向螺纹孔；底部具有夹持装置的套筒安装在软轴的底部；其中夹持装置由螺钉、压簧及球体组成；在压簧挤压作用下，使球体表面凸出套筒内表面并压在螺栓头部的棱边上，从而使螺栓头部锁定在套筒内部并与套筒成为一体；本技术原理电机轴通过与软轴相配合的表面带动软轴绕扳手架的中心轴线转动；软轴通过与扳手架主体相啮合的螺纹作用将电机轴的转动转化为软轴沿扳手架中心轴线方向的平动与转动，也即攻进运动；在软轴驱动下，套筒连同位于其中的螺栓一起作攻进运动；位于扳手架周围的推进器通过推力作用使扳手自主定位、对螺栓施加压力及运用螺旋桨的反向力矩来防止扳手转动；在操作过程中，软轴可产生弯曲变形以来使螺栓适应螺纹孔角度。本技术具有如下优点1.柔度大、强度高本装置通过软轴中弹簧的变形来使本装置具有大的柔度；在软轴转动过程中，软轴中通过螺纹与扳手架相啮合的直杆将软轴下压，同时被安装的螺栓通过套筒将软轴上顶，软轴中的弹簧受到挤压并在挤压作用下改变并减小螺距，使弹簧强度增加，从而使本装置的软轴在操作过程中具有较高强度。2.自动化程度及操作效率高本装置通过扳手架周围的推进器来克服水中的浮力作用，使其在操作人员不直接介入的情况下能在水中实现自主定位、对螺栓施加压力及防止扳手转动；在螺纹孔角度的引导下，软轴中的弹簧能改变弹簧的螺距来自动适应螺纹孔角度；由于它的夹持装置能自动夹持螺栓或使螺栓脱落，因此利于实现连续有效的自动化操作；同时，本装置还将转动与平动结合为比单纯转动高效的螺旋攻进运动，效率将显著提高。3.功能多样水下扳手机构的套筒为可更换组件，可分别适应具有不同尺寸及形状的螺栓(例如内六角，外六角等)。附图说明图1-1为水下扳手机构的整体结构俯视图；图1-2为图1-1中水下扳手机构沿A-A折线的剖视图；图2-1为图1-1，图1-2中扳手架的俯视图(零件图)；图2-2为图2-1中扳手架沿B-B折线的剖视图；图3-1为图1-2中套筒的俯视图；图3-2为图3-1中套筒的仰视图；图4-1为图1-1，图1-2中水下电机的示意图；图4-2为图4-1中水下电机的仰视图；图5-1为图1-2中软轴的剖视图；图5-2为图5-1中软轴的俯视图；图6为本技术的一个实施例操作状态图。具体实施方式水下扳手机构(如图1-1，1-2所示)由水下电机1、软轴4、套筒8及扳手架15组成；水下电机1安装在周围设有多个推进器2及手柄3的扳手架15上方；软轴4安装于扳手架15内部，其一端与电机轴13配合安装，其置于扳手架15外部的另一端设径向螺纹通孔；底部设有夹持装置16的可更换套筒8安装在软轴4下部，并由螺钉通过软轴4的螺纹通孔与软轴4安装为一体；夹持装置16将螺栓12头部与套筒8固定为一体；其中所述扳手架15(如图1-1，1-2，2-1，2-2所示)的结构在空腔圆柱形本体14外部设推进器2及手柄3；其本体14内腔设内螺纹，内腔底部设弧形光滑面，其顶部设有用于安装水下电机1的通孔；推进器2按操作人员的意愿对本技术水下扳手机构施加推力并使其定位，手柄3是为方便操作或携带而设；所述软轴4(如图1-1，1-2，5-1，5-2所示)为柔性传动轴，为弹簧6置于丝杠5和光杠7之间并将其连结而形成的柱状结构；丝杠5为空腔柱体，其外表面设外螺纹，其内腔表面由柱面51及在柱面51的径向设置的平面52组成，其中柱面51用于与电机轴13保持同心，平面52用于传递动力；丝杠5的底面与弹簧6的端部相连接；光杠7为外表面光滑的柱体，它通过弹簧6与丝杠5连结为一体，并位于弹簧6的下方；光杠7下部设有与套筒8相对应的盲孔及穿过盲孔侧壁的径向螺纹孔；丝杠5通过螺纹副与扳手架15的本体14啮合并将转动力矩转化为螺旋攻进的力矢；光杠7抵在本体14内腔底部的弧形面上并与本体14形成调心轴承，从而通过弹簧6变形来使软轴4弯曲以完成多方位的动力传动；所述套筒8(如图1-2，3-1，3-2所示)是根据螺栓12的不同形状与尺寸的来选取的可更换组件；其上部设与光杠7底端的盲孔相对应的凸台，凸台侧壁设与光杠7底部螺纹孔相对应的窝；用螺钉穿过光杠7的螺纹孔顶在套筒8凸台的窝内并将套筒8固定在软轴4底部；套筒8底部设内凹面(此内凹面可根据螺栓12的不同的头部来制作出不同形状及尺寸)，其内凹面与螺栓12的头部相对应；套筒8底部设用于安装夹持装置16的径向螺纹孔，螺纹孔朝向套筒8外表面的端部设螺纹，螺纹孔朝向套筒8内部的底部设与球体11相配合的球面，该表面能使球体11突出套筒8的内凹面；其中夹持装置16由顶丝9、压簧10及球体11组成，压簧10置于顶丝9和球体11之间，且使球体11的球面顶在螺栓12头部的棱边上，使螺栓12固定在于套筒8的内凹面内并与套筒8成为一体；所述水下电机1(如图1-2，4-1，4-2所示)底部设有法兰和电机轴13，法兰的外表面与扳手架15的内表面相配合；电机轴13为一刚性实心柱体，其横截面与软轴4的丝杠5的内腔相对应。本技术工作过程如图6所示电机轴13通过与软轴4中丝杠5驱动软轴4转动；丝杠5与扳手架15的本体14通过螺纹副相啮合，并在螺纹副的作用下使丝杠5在转动的同时也产生相对于电机轴13的轴向滑动，这种转动与滑动在使丝杠5完成螺旋攻进运动的同时，也使电机轴13的转矩转化丝杠5的力矢；这种力矢向下挤压弹簧6使其螺距减小，弹簧6强度增加，同时，这种力矢也驱动弹簧6转动，于是弹簧6通过软轴4的光杠7及套筒8将力矩及压力施加于螺栓12上；在操作过程中，螺纹孔的角度引导软轴4的光杠7偏离扳手的中心轴线且使光杠7的外表面相对于扳手架15的本体14内腔底部的弧形面滑动，弹簧6通过螺纹孔对螺栓在作用力及本体14弧形面的支撑来调节螺距，从而产生适应螺纹孔角度的变形量；位于扳手架15周围的推进器2通过螺旋浆的推力作用使扳手自主定位，并通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下扳手机构，其特征在于：由水下电机（１）、软轴（４）、套筒（８）及扳手架（１５）组成；水下电机（１）安装在扳手架（１５）上方；软轴（４）安装于扳手架（１５）内部并与水下电机（１）的电机轴（１３）相配合，其置于扳手架（１５）外部的一端设径向螺纹孔并与扳手架（１５）的主体（１４）相接触；底部设有夹持装置（１６）的可更换套筒（８）通过凸台安装在软轴（４）下部，螺钉穿过软轴（４）的螺纹孔顶在套筒（８）于凸台外部径向表面处所设的窝内，使套筒（８）与软轴（４）安装为一体；夹持装置（１６）作用在螺栓（１２）头部的棱上并将螺栓（１２）与套筒（８）固定为一体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张银亮，李一平，张竺英，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]