CN103009330B - 一种卫星紧固件一体式安装工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种卫星紧固件一体式安装工具，主要由头部的三爪式双重抱紧机构（4）、尾部的操纵机构（2）、旋具（1），套管（3）组成，所述套管（3）套装在旋具（1）上，头尾分别与操纵机构（2）和双重抱紧机构（4）连接；所述双重抱紧机构（4）可在操纵机构（2）操纵下，在安装主要由螺钉、弹簧垫圈和平垫圈组成的整组紧固件过程中分别抱紧螺钉和平垫圈。本发明实现单手操作一次性完成整组紧固件的定位和安装。该发明可有效解决卫星总装过程中螺钉和垫圈意外掉落的操作风险。

Description

一种卫星紧固件一体式安装工具

技术领域

本发明涉及一种卫星紧固件，更具体的说，涉及一种用于卫星装配的紧固件一体式安装工具。

背景技术

星上紧固件的拆装是卫星总装工作的重要组成部分。由于卫星布局的限制，经常有螺钉安装孔被布局在视线盲区、深窄狭缝、高空作业区等不易操作的位置，在上述位置安装螺钉时垫圈极易掉落，形成细小的金属多余物，轻者造成返工，严重时可能造成质量事故。因此必须采取一定的措施，实现螺钉、弹簧垫圈、平垫的一体式安装，防止安装过程中垫圈掉落，避免上述质量事故发生，保证卫星总装操作的安全。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种卫星紧固件一体式安装工具，解决卫星总装过程中通过单手操作完成螺钉、弹簧垫圈、平垫一体式安装的技术难题，解决紧固件安装过程中螺钉和垫圈意外掉落的操作风险，保障卫星总装过程的质量安全。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种卫星紧固件一体式安装工具，主要由头部的三爪式双重抱紧机构、尾部的操纵机构、旋具，套管组成，所述套管套装在旋具上，头尾分别与操纵机构和双重抱紧机构连接；所述双重抱紧机构可在操纵机构操纵下，在安装主要由螺钉、弹簧垫圈和平垫圈组成的整组紧固件过程中分别抱紧螺钉和平垫圈。

所述的旋具由手柄、芯棒、旋具头部螺接而成，防滑套安装在手柄上。其中旋具头部的底部为台阶轴，头部为与所安装的标准紧固件对应的六角头、一字头或十字头。

所述的操纵机构由尾部滑动接头、导向杆、尾部固定接头、尾部连杆、按钮、尾部销钉组成。尾部滑动接头与尾部固定接头依次套入芯棒，并穿导向杆使周向固定，尾部固定接头紧贴。尾部滑动接头、尾部固定接头、尾部连杆、按钮、尾部销钉和芯棒构成一组操纵机构曲柄滑块机构，按下按钮可使尾部滑动接头沿芯棒滑动。

所述的双重抱紧机构由头部固定接头、抱爪复位弹簧、头部滑动接头、头部连杆、头部销钉、抱爪组成。头部固定接头、抱爪复位弹簧与头部滑动接头依次穿入芯棒。头部固定接头、头部滑动接头、头部连杆、头部销钉和抱爪组成了3组联动的呈120°均布的双重抱紧机构曲柄滑块机构。在按下按钮时，尾部滑动接头通过套管推动头部滑动接头压缩抱爪复位弹簧，同时使抱爪张开；松开按钮后各件在抱爪复位弹簧的回弹作用下回到原位。

所述的抱爪由导向块、限位环、钩爪复位弹簧、堵头、钩爪和爪身组成。钩爪安装在爪身的圆柱内腔内，通过固定在其中部的限位环可沿爪身的圆柱内腔上下滑动。钩爪上部装有导向块可沿爪身上部的导向槽滑动，使钩爪周向固定。爪身圆柱内腔下部安装有堵头，堵头和限位环之间安装有钩爪复位弹簧，在自由状态时在钩爪复位弹簧的回弹作用下，钩爪收容在爪身下部的卡槽中。爪身下部朝向双重抱紧机构轴心的一侧呈圆弧状，与安装螺钉的外圆贴合。

所述三组双重抱紧机构曲柄滑块机构中的三个爪身下部圆弧面构成为内切圆直径ФA，三个钩爪头部所构成的内切圆直径ФB，抱爪收拢时头部连杆的夹角α，其中：ФA与标准件螺钉头部直径dk的关系为ФA=dk-0.5mm；ФB与标准件平垫圈外径d2的关系为ФB=d2-0.5mm；夹角α=110°±10°。

所述卫星紧固件一体式安装工具的总长度可根据实际需要进行设计，一般为250-500mm，手柄长度一般为100-150mm。

所述的卫星紧固件一体式安装工具的使用方法及工作原理如下：

初始时，螺钉连同弹簧垫圈、平垫圈紧贴旋具头部，抱爪在抱爪复位弹簧的作用下抱紧螺钉头部；钩爪拉出一定距离后松开，在钩爪复位弹簧的作用下抓紧平垫圈外沿。

在利用该工具将螺钉对准安装孔旋入一定圈数初步固定后，按下按钮可将抱爪松开，钩爪收回抱爪内。再松开按钮则抱爪继续收拢抱紧螺钉头部。此后可将螺钉完全拧入并拧紧。

本发明的有益效果如下：

1）可一次性完成整组紧固件（含螺钉、弹簧垫圈和平垫）的定位和安装，无需更换其他工具。操作人员仅依靠单手即可完成所有操作，无需其他人配合。

2）该工具的头部尺寸小，外包络半径小于螺钉公称外径的2倍，可满足星上单机安装脚狭小空间安装的要求。

3）可有效防止紧固件安装过程中螺钉和垫圈的意外掉落，特别适用于在星体的隔舱、倒吊单机安装面、对地板、顶部桁架等视线盲区、高空作业区域以及其他不易用双手操作的位置安装紧固件。

附图说明

图1为本发明的卫星紧固件一体式安装工具的组成示意图；

图2为本发明的旋具的组成示意图；

图3为本发明的操纵机构的组成示意图；

图4为本发明的双重抱紧机构的组成示意图；

图5为本发明的抱爪的组成示意图；

图6为本发明的爪身的外形示意图；

图7为本发明的特征尺寸的标注示意图；

图8为本发明的操作过程示意图。

其中：旋具1，操纵机构2，套管3，双重抱紧机构4、防滑套5、手柄6、芯棒7、旋具头部8、尾部滑动接头9、导向杆10、尾部固定接头11、尾部连杆12、按钮13、尾部销钉14、头部固定接头15、抱爪复位弹簧16、头部滑动接头17、头部连杆18、头部销钉19、抱爪20、导向块21、限位环22、钩爪复位弹簧23、堵头24、钩爪25和爪身26。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1为在一个实施例中，本发明的卫星紧固件一体式安装工具的组成示意图。该工具主要用于星载仪器设备的紧固件安装。图中，所述的卫星紧固件一体式安装工具由旋具1，操纵机构2，套管3，双重抱紧机构4各1件组成，工具总长度为350mm，手柄处长度为100mm。

图2为本实施例中，本发明的旋具1的组成示意图。图中，所述的旋具1由1件手柄6、1件芯棒7、1件旋具头部8螺接而成，材料均为工具钢。1件橡胶质地的防滑套5安装在手柄6上。本实施例中的工具主要针对GB/T70.1-2000的内六角螺钉的安装，因此旋具头部8为六角头。

图3为本实施例中，本发明的操纵结构2的组成示意图。图中，所述的操纵机构2由1件尾部滑动接头9、1件导向杆10、1件尾部固定接头11、3件尾部连杆12、1件按钮13、6件尾部销钉14组成，材料均为铝合金。尾部滑动接头9与尾部固定接头11依次套入芯棒7，并穿导向杆10使周向固定，尾部固定接头11紧贴。尾部滑动接头9、尾部固定接头11、尾部连杆12、按钮13、尾部销钉14和芯棒7构成一组操纵结构曲柄滑块机构，按下按钮13可使尾部滑动接头9沿芯棒7滑动。

图4为本实施例中，本发明的双重抱紧机构3的组成示意图。图中，所述的双重抱紧机构4由1件头部固定接头15、1件抱爪复位弹簧16、1件头部滑动接头17、9件头部连杆18、18件头部销钉19、3件抱爪20组成，其中：抱爪复位弹簧16为不锈钢材质，抱爪20为多材料组件，其余各件材料均为铝合金。头部固定接头15、抱爪复位弹簧16与头部滑动接头17依次穿入芯棒7。头部固定接头15、头部滑动接头17、头部连杆18、头部销钉19和抱爪20组成了3组联动的沿呈120°均布的双重抱紧机构曲柄滑块机构。在按下按钮13时，尾部滑动接头9通过套管3推动头部滑动接头17压缩抱爪复位弹簧16，同时使抱爪20张开；松开按钮13后各件在抱爪复位弹簧16的回弹作用下回到原位。

图5为本实施例中，本发明的抱爪20的组成示意图。所述的抱爪20由1件导向块21、1件限位环22、1件钩爪复位弹簧23、1件堵头24、1件钩爪25和1件爪身26组成，其中：钩爪复位弹簧23和钩爪25为不锈钢材质，限位环22和堵头24为橡胶材质，其余各件均为铝合金材质。钩爪25为Ф1mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢丝弯制而成，安装在爪身26的直径为Ф2mm圆柱内腔内，通过固定在其中部的限位环22可沿爪身26的圆柱内腔上下滑动。钩爪25上部装有导向块21可沿爪身26上部的导向槽滑动，使钩爪25周向固定。爪身26圆柱内腔下部安装有堵头24，堵头24和限位环22之间安装有钩爪复位弹簧23，在自由状态时在钩爪复位弹簧23的回弹作用下，钩爪25收容在爪身26下部的卡槽中。

图6为本实施例中爪身26的结构示意图，如图所示：爪身26一侧为内圆柱型腔，一侧为矩形滑槽，中间为销钉和连杆的安装孔。矩形滑槽的下端有开口用于收容钩爪25。爪身26下部朝向双重抱紧机构4轴心的一侧呈圆弧状，与安装螺钉的外圆贴合。

图7为本发明一体式安装工具的特征尺寸的标注示意图，包括：3个爪身26下部圆弧面构成的内切圆直径ФA，3件钩爪25头部所构成的内切圆直径ФB，抱爪20收拢时头部连杆18的夹角α。在本实施例中，该工具主要针对以下标准件的安装：内六角螺钉（GB/T70.1-2000）、小垫圈（GB/T848-2002）和弹簧垫圈（QJ2963.3-1007）。具体各特征尺寸与紧固件的关系如下表：

上述技术方案中，各零件均属于形状简单的小尺寸零件，任何本领域的或相关机械设计制造领域的普通技术人员均可根据本发明的紧固件一体式安装工具的要求设计出相应的零件来完成其应用的功能，可利用常规的车、铣、钻、焊接、电火花加工等常用的机械制造工艺完成零件的制造，可通过简单的钳工操作完成工具的装配，故不再细述各件的结构尺寸和制造工艺。

图8是利用本发明的紧固件一体式安装工具安装星上单机的一个实例。如图8（a）中所示，在一个卫星侧板上紧密排布了两台单机，间隙<50mm，无法采用传统的一手握工具，一手扶紧固件定位的安装方式。因此采用了本发明的紧固件一体式安装工具来进行安装。具体实施步骤如下：

步骤1：初始状态，按下按钮13并将钩爪25拉出，将螺钉与旋具头部8贴合，依次套上弹簧垫圈、平垫圈。松开按钮13，则抱爪20复位、卡紧螺钉头部；钩爪25在回弹时被平垫圈阻挡，将平垫圈钩紧，如图8（b）所示。

步骤2：将紧固件一体式安装工具连同螺钉对准安装孔后，将螺钉拧入3-4圈，如图8（c）所示。

步骤3：按下按钮13，则钩爪25不再受平垫圈阻挡，回弹收拢至爪身26内，如图8（d）、图8（e）所示。

步骤4：松开按钮13，使抱爪20重新抱紧螺钉头部，旋动工具将螺钉完全拧入并拧紧，如图8（e），图8（f）所示。

步骤5：再次按下按钮13，松开螺钉，将工具抽出，如图8（g）所示。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种卫星紧固件一体式安装工具，其特征在于：主要由头部的三爪式双重抱紧机构(4)、尾部的操纵机构(2)、旋具(1)，套管(3)组成，所述套管(3)套装在旋具(1)上，头尾分别与操纵机构(2)和双重抱紧机构(4)连接；所述双重抱紧机构(4)可在操纵机构(2)操纵下，在安装主要由螺钉、弹簧垫圈和平垫圈组成的整组紧固件过程中分别抱紧螺钉和平垫圈，所述的操纵机构(2)主要由尾部滑动接头(9)、导向杆(10)、尾部固定接头(11)、尾部连杆(12)、按钮(13)、尾部销钉(14)组成，所述尾部滑动接头(9)与尾部固定接头(11)依次套入旋具(1)的芯棒(7)，所述尾部滑动接头(9)与尾部固定接头(11)穿导向杆(10)使周向固定，所述导向杆(10)与尾部固定接头(11)紧贴；所述尾部滑动接头(9)、尾部固定接头(11)、尾部连杆(12)、按钮(13)、尾部销钉(14)和芯棒(7)构成一组操纵机构曲柄滑块机构，按下按钮(13)使尾部滑动接头(9)沿芯棒(7)滑动。

2.根据权利要求1所述的卫星紧固件一体式安装工具，其特征在于：所述的旋具(1)主要由手柄(6)、芯棒(7)、旋具头部(8)螺接而成，防滑套(5)安装在手柄(6)上，旋具头部(8)的底部为台阶轴，头部为与所安装的标准紧固件对应的六角头、一字头或十字头。

3.根据权利要求2所述的卫星紧固件一体式安装工具，其特征在于：所述的双重抱紧机构(4)主要由头部固定接头(15)、抱爪复位弹簧(16)、头部滑动接头(17)、头部连杆(18)、头部销钉(19)、抱爪(20)组成，所述头部固定接头(15)、抱爪复位弹簧(16)与头部滑动接头(17)依次穿入芯棒(7)；头部固定接头(15)、头部滑动接头(17)、头部连杆(18)、头部销钉(19)和抱爪(20)组成了三组联动的呈120°均布的双重抱紧机构曲柄滑块机构，在按下按钮(13)时，尾部滑动接头(9)通过套管(3)推动头部滑动接头(17)压缩抱爪复位弹簧(16)，同时使抱爪(20)张开；松开按钮(13)后各件在抱爪复位弹簧(16)的回弹作用下回到原位。

4.根据权利要求3所述的卫星紧固件一体式安装工具，其特征在于：所述的抱爪(20)主要由导向块(21)、限位环(22)、钩爪复位弹簧(23)、堵头(24)、钩爪(25)和爪身(26)组成，所述钩爪(25)安装在爪身(26)的圆柱内腔内，通过固定在其中部的限位环(22)可沿爪身(26)的圆柱内腔上下滑动，钩爪(25)上部装有导向块(21)，可沿爪身(26)上部的导向槽滑动，使钩爪(25)周向固定，爪身(26)圆柱内腔下部安装有堵头(24)，堵头(24)和限位环(22)之间安装有钩爪复位弹簧(23)，在自由状态时在钩爪复位弹簧(23)的回弹作用下，钩爪(25)收容在爪身(26)下部的卡槽中，爪身(26)下部朝向双重抱紧机构(4)轴心的一侧呈圆弧状，与安装螺钉的外圆贴合。

5.根据权利要求4所述的卫星紧固件一体式安装工具，其特征在于：所述三组双重抱紧机构曲柄滑块机构中的三个爪身(26)下部圆弧面构成的内切圆直径为ФA，三个钩爪(25)头部所构成的内切圆直径ФB，抱爪(20)收拢时头部连杆(18)的夹角α，其中：ФA与标准件螺钉头部直径dk的关系为ФA＝dk-0.5mm；ФB与标准件平垫圈外径d2的关系为ФB＝d2-0.5mm；夹角α＝110°±10°。