專利名稱：一種水下扳手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下扳手機(jī)構(gòu)，具體地說是實(shí)現(xiàn)一種方便、實(shí)用的機(jī)械結(jié)構(gòu)，它能改善操作人員在水中的失重狀態(tài)，能自主定位且自動適應(yīng)螺紋孔角度，同時可自動夾持螺栓或使螺栓脫落；這種結(jié)構(gòu)可以在水下等作業(yè)環(huán)境中對螺栓實(shí)現(xiàn)自動化安裝等操作；具有高效、安全、自主定位、高強(qiáng)度及大柔性等特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的扳手多為端部具有規(guī)則形狀和尺寸的軸；在陸地上，它能對螺栓實(shí)行方便的操作，但在水下等作業(yè)環(huán)境中，由于水的浮力作用，操作人員處于失重狀態(tài)，他們無法給操作工具及螺栓施加必要的作用力以完成相應(yīng)的工作，因此使這種水下作業(yè)變得困難，對大的工件尤為如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的水下扳手，其結(jié)構(gòu)為底部具有剛性軸及法蘭的水下電機(jī)安裝在扳手架的上部；電機(jī)軸的圓柱外表面上設(shè)有用于傳動的平面；扳手架的結(jié)構(gòu)為在空腔圓柱形的主體外部設(shè)多個推進(jìn)器，主體上部設(shè)有通孔，內(nèi)腔表面設(shè)內(nèi)螺紋；水下電機(jī)法蘭的徑向外表面與扳手架主體的內(nèi)表面相配合且被螺釘固定在扳手架主體上部；由彈簧端部分別連結(jié)一根剛性桿(絲杠、光杠)而成的軟軸安裝于扳手架主體內(nèi)部；其中一根剛性桿(絲杠)為空腔柱體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面與電機(jī)軸相對應(yīng)并與水下電機(jī)軸相配合，其外部設(shè)與扳手架主體相嚙合的螺紋；另一根具有光滑外表面的剛性桿(光杠)下部設(shè)用于安裝套筒的盲孔及徑向螺紋孔；底部具有夾持裝置的套筒安裝在軟軸的底部；其中夾持裝置由螺釘、壓簧及球體組成；在壓簧擠壓作用下，使球體表面凸出套筒內(nèi)表面并壓在螺栓頭部的棱邊上，從而使螺栓頭部鎖定在套筒內(nèi)部并與套筒成為一體；本發(fā)明原理電機(jī)軸通過與軟軸相配合的表面帶動軟軸繞扳手架的中心軸線轉(zhuǎn)動；軟軸通過與扳手架主體相嚙合的螺紋作用將電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為軟軸沿扳手架中心軸線方向的平動與轉(zhuǎn)動，也即攻進(jìn)運(yùn)動；在軟軸驅(qū)動下，套筒連同位于其中的螺栓一起作攻進(jìn)運(yùn)動；位于扳手架周圍的推進(jìn)器通過推力作用使扳手自主定位、對螺栓施加壓力及運(yùn)用螺旋槳的反向力矩來防止扳手轉(zhuǎn)動；在操作過程中，軟軸可產(chǎn)生彎曲變形以來使螺栓適應(yīng)螺紋孔角度。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.柔度大、強(qiáng)度高本裝置通過軟軸中彈簧的變形來使本裝置具有大的柔度；在軟軸轉(zhuǎn)動過程中，軟軸中通過螺紋與扳手架相嚙合的直桿將軟軸下壓，同時被安裝的螺栓通過套筒將軟軸上頂，軟軸中的彈簧受到擠壓并在擠壓作用下改變并減小螺距，使彈簧強(qiáng)度增加，從而使本裝置的軟軸在操作過程中具有較高強(qiáng)度。
2.自動化程度及操作效率高本裝置通過扳手架周圍的推進(jìn)器來克服水中的浮力作用，使其在操作人員不直接介入的情況下能在水中實(shí)現(xiàn)自主定位、對螺栓施加壓力及防止扳手轉(zhuǎn)動；在螺紋孔角度的引導(dǎo)下，軟軸中的彈簧能改變彈簧的螺距來自動適應(yīng)螺紋孔角度；由于它的夾持裝置能自動夾持螺栓或使螺栓脫落，因此利于實(shí)現(xiàn)連續(xù)有效的自動化操作；同時，本裝置還將轉(zhuǎn)動與平動結(jié)合為比單純轉(zhuǎn)動高效的螺旋攻進(jìn)運(yùn)動，效率將顯著提高。
3.功能多樣水下扳手的套筒為可更換組件，可分別適應(yīng)具有不同尺寸及形狀的螺栓(例如內(nèi)六角，外六角等)。


圖1-1為水下扳手的整體結(jié)構(gòu)俯視圖；圖1-2為圖1-1中水下扳手沿A-A折線的剖視圖；圖2-1為圖1-1，圖1-2中扳手架的俯視圖(零件圖)；圖2-2為圖2-1中扳手架沿B-B折線的剖視圖；圖3-1為圖1-2中套筒的俯視圖；圖3-2為圖3-1中套筒的仰視圖；圖4-1為圖1-1，圖1-2中水下電機(jī)的示意圖；圖4-2為圖4-1中水下電機(jī)的仰視圖；圖5-1為圖1-2中軟軸的剖視圖；圖5-2為圖5-1中軟軸的俯視圖；圖6為本發(fā)明的一個實(shí)施例操作狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式
水下扳手(如圖1-1，1-2所示)由水下電機(jī)1、軟軸4、套筒8及扳手架15組成；水下電機(jī)1安裝在周圍設(shè)有多個推進(jìn)器2及手柄3的扳手架15上方；軟軸4安裝于扳手架15內(nèi)部，其一端與電機(jī)軸13配合安裝，其置于扳手架15外部的另一端設(shè)徑向螺紋通孔；底部設(shè)有夾持裝置16的可更換套筒8安裝在軟軸4下部，并由螺釘通過軟軸4的螺紋通孔與軟軸4安裝為一體；夾持裝置16將螺栓12頭部與套筒8固定為一體；其中所述扳手架15(如圖1-1，1-2，2-1，2-2所示)的結(jié)構(gòu)在空腔圓柱形本體14外部設(shè)推進(jìn)器2及手柄3；其本體14內(nèi)腔設(shè)內(nèi)螺紋，內(nèi)腔底部設(shè)弧形光滑面，其頂部設(shè)有用于安裝水下電機(jī)1的通孔；推進(jìn)器2按操作人員的意愿對本發(fā)明水下扳手施加推力并使其定位，手柄3是為方便操作或攜帶而設(shè)；所述軟軸4(如圖1-1，1-2，5-1，5-2所示)為柔性傳動軸，為彈簧6置于絲杠5和光杠7之間并將其連結(jié)而形成的柱狀結(jié)構(gòu)；絲杠5為空腔柱體，其外表面設(shè)外螺紋，其內(nèi)腔表面由柱面51及在柱面51的徑向設(shè)置的平面52組成，其中柱面51用于與電機(jī)軸13保持同心，平面52用于傳遞動力；絲杠5的底面與彈簧6的端部相連接；光杠7為外表面光滑的柱體，它通過彈簧6與絲杠5連結(jié)為一體，并位于彈簧6的下方；光杠7下部設(shè)有與套筒8相對應(yīng)的盲孔及穿過盲孔側(cè)壁的徑向螺紋孔；絲杠5通過螺紋副與扳手架15的本體14嚙合并將轉(zhuǎn)動力矩轉(zhuǎn)化為螺旋攻進(jìn)的力矢；光杠7抵在本體14內(nèi)腔底部的弧形面上并與本體14形成調(diào)心軸承，從而通過彈簧6變形來使軟軸4彎曲以完成多方位的動力傳動；所述套筒8(如圖1-2，3-1，3-2所示)是根據(jù)螺栓12的不同形狀與尺寸的來選取的可更換組件；其上部設(shè)與光杠7底端的盲孔相對應(yīng)的凸臺，凸臺側(cè)壁設(shè)與光杠7底部螺紋孔相對應(yīng)的窩；用螺釘穿過光杠7的螺紋孔頂在套筒8凸臺的窩內(nèi)并將套筒8固定在軟軸4底部；套筒8底部設(shè)內(nèi)凹面(此內(nèi)凹面可根據(jù)螺栓12的不同的頭部來制作出不同形狀及尺寸)，其內(nèi)凹面與螺栓12的頭部相對應(yīng)；套筒8底部設(shè)用于安裝夾持裝置16的徑向螺紋孔，螺紋孔朝向套筒8外表面的端部設(shè)螺紋，螺紋孔朝向套筒8內(nèi)部的底部設(shè)與球體11相配合的球面，該表面能使球體11突出套筒8的內(nèi)凹面；其中夾持裝置16由頂絲9、壓簧10及球體11組成，壓簧10置于頂絲9和球體11之間，且使球體11的球面頂在螺栓12頭部的棱邊上，使螺栓12固定在于套筒8的內(nèi)凹面內(nèi)并與套筒8成為一體；所述水下電機(jī)1(如圖1-2，4-1，4-2所示)底部設(shè)有法蘭和電機(jī)軸13，法蘭的外表面與扳手架15的內(nèi)表面相配合；電機(jī)軸13為一剛性實(shí)心柱體，其橫截面與軟軸4的絲杠5的內(nèi)腔相對應(yīng)。
本發(fā)明工作過程如圖6所示電機(jī)軸13通過與軟軸4中絲杠5驅(qū)動軟軸4轉(zhuǎn)動；絲杠5與扳手架15的本體14通過螺紋副相嚙合，并在螺紋副的作用下使絲杠5在轉(zhuǎn)動的同時也產(chǎn)生相對于電機(jī)軸13的軸向滑動，這種轉(zhuǎn)動與滑動在使絲杠5完成螺旋攻進(jìn)運(yùn)動的同時，也使電機(jī)軸13的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化絲杠5的力矢；這種力矢向下擠壓彈簧6使其螺距減小，彈簧6強(qiáng)度增加，同時，這種力矢也驅(qū)動彈簧6轉(zhuǎn)動，于是彈簧6通過軟軸4的光杠7及套筒8將力矩及壓力施加于螺栓12上；在操作過程中，螺紋孔的角度引導(dǎo)軟軸4的光杠7偏離扳手的中心軸線且使光杠7的外表面相對于扳手架15的本體14內(nèi)腔底部的弧形面滑動，彈簧6通過螺紋孔對螺栓在作用力及本體14弧形面的支撐來調(diào)節(jié)螺距，從而產(chǎn)生適應(yīng)螺紋孔角度的變形量；位于扳手架15周圍的推進(jìn)器2通過螺旋漿的推力作用使扳手自主定位，并通過軟軸4和套筒8將其所產(chǎn)生的向下作用力作用于螺栓12上；同時，由于套筒8對螺栓12的壓力作用，螺栓12頭部對套筒8產(chǎn)生向上的反作用力來克服由于夾持裝置16中壓簧10的張力所引發(fā)球體11對螺栓12所產(chǎn)生的摩擦力，從而使螺栓12的頭部滑入套筒8內(nèi)；壓簧10的張力通過球體11作用于螺栓12頭部的棱邊上，用以防止螺栓12滑出套筒8的內(nèi)凹面；螺栓12的頭部與套筒8的內(nèi)凹面相配合從而防止螺栓12相對與套筒8轉(zhuǎn)動；扳手通過水對推進(jìn)器2中螺旋漿的反向力矩來防止扳手轉(zhuǎn)動；將完成操作時，套筒8的底面與螺紋安裝臺17的臺面相接觸(螺紋安裝臺17的臺面上設(shè)有容置螺栓12的螺紋孔)，同時，螺栓12在自身螺紋的作用下產(chǎn)生向下的作用力，克服夾持裝置16中球體11作用在螺栓12頭部的棱角上的頂力；于是螺栓12頭部的棱角將球體11壓縮至套筒8的側(cè)壁內(nèi)；使螺栓12繼續(xù)相對于套筒8向下滑動至螺栓12頭部的底部與螺紋安裝臺17的臺面相接觸止；反向旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器2，使推進(jìn)器2對本發(fā)明水下扳手產(chǎn)生上升力，于是本發(fā)明水下扳手上升并脫離螺紋安裝臺17的臺面；螺栓12脫出套筒8。
權(quán)利要求
1.一種水下扳手，其特征在于由水下電機(jī)(1)、軟軸(4)、套筒(8)及扳手架(15)組成；水下電機(jī)(1)安裝在扳手架(15)上方；軟軸(4)安裝于扳手架(15)內(nèi)部并與水下電機(jī)(1)的電機(jī)軸(13)相配合，其置于扳手架(15)外部的一端設(shè)徑向螺紋孔并與扳手架(15)的主體(14)相接觸；底部設(shè)有夾持裝置(16)的可更換套筒(8)通過凸臺安裝在軟軸(4)下部，螺釘穿過軟軸(4)的螺紋孔頂在套筒(8)于凸臺外部徑向表面處所設(shè)的窩內(nèi)，使套筒(8)與軟軸(4)安裝為一體；夾持裝置(16)作用在螺栓(12)頭部的棱上并將螺栓(12)與套筒(8)固定為一體。
2.按照權(quán)利要求1所述水下扳手，其特征在于扳手架(15)的結(jié)構(gòu)為在空腔圓柱形本體(14)外部設(shè)有推進(jìn)器(2)及手柄(3)，其本體(14)內(nèi)腔設(shè)內(nèi)螺紋，內(nèi)腔底部設(shè)弧形光滑面。
3.按照權(quán)利要求1所述水下扳手，其特征在于軟軸(4)整體為柔性圓柱體結(jié)構(gòu)，它由彈簧(6)、絲杠(5)和光杠(7)組成，彈簧(6)安裝在絲杠(5)和光杠(7)之間并將其連結(jié)為一體；其中絲杠(5)為空腔柱體，其外表面設(shè)螺紋，其內(nèi)腔表面為柱面，且在柱面上徑向設(shè)平面；光杠(7)為外表面光滑的柱體，其下部設(shè)有盲孔及穿過盲孔側(cè)壁的徑向螺紋孔。
4.按照權(quán)利要求1所述水下扳手，其特征在于軟軸(4)的絲杠(5)通過螺紋副與扳手架(15)本體(14)相嚙合，且光杠(7)的外表面與本體(14)的弧形光滑面形成滑動副。
5.按照權(quán)利要求1所述水下扳手，其特征在于套筒(8)上部設(shè)凸臺，凸臺側(cè)壁設(shè)窩；其底部設(shè)軸向內(nèi)凹面及穿過內(nèi)凹面的徑向螺紋孔；螺紋孔朝向套筒(8)外表面的端部設(shè)螺紋，朝向內(nèi)部的底部設(shè)內(nèi)凹的球面，球面穿透螺紋孔至套筒(8)的側(cè)壁。
6.按照權(quán)利要求1或5所述水下扳手，其特征在于夾持裝置(16)由頂絲(9)、壓簧(10)及球體(11)組成，置于所述套筒(8)底部的徑向螺紋孔內(nèi)；頂絲(9)將壓簧(10)置于頂絲(9)和球體(11)之間且使球體(11)突出套筒(8)的軸向內(nèi)凹面并頂在螺栓(12)頭部的棱角上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適用于水下操作的水下扳手，它由水下電機(jī)、軟軸、具有夾持裝置的套筒及扳手架組成；水下電機(jī)安裝在周圍設(shè)有推進(jìn)器及手柄的扳手架上方；具有高強(qiáng)度及大柔性的軟軸安裝于扳手架內(nèi)部并與水下電機(jī)的軸嚙合，形成一種相對于水下電機(jī)的伸縮機(jī)構(gòu)且能使其適應(yīng)螺紋孔的不同角度；能自主夾持螺栓或使螺栓脫落的可更換套筒安裝于軟軸底部并將螺栓與套筒固定為一體，使其與軟軸一起運(yùn)動；本發(fā)明能使扳手自主定位及自動對螺栓施加壓力，同時利用對水的反向力矩來防止扳手轉(zhuǎn)動，從而克服操作人員在水中失重所帶來的不便；它具有柔度大、強(qiáng)度高、自動化程度及操作效率高、功能多樣等特點(diǎn)。
文檔編號B25B21/00GK1864934SQ20051004645
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者張銀亮, 李一平, 張竺英 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所