CN111975334B - 强约束空间内旋拧装置及其传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于强约束空间内旋拧装置的传动机构，包括外套件、内套件和传动箱，内套件设置在外套件内，可相对外套件滑动，传动箱包括支架以及由支架支撑的动力输出端，支架具有上端和下端，动力输出端设置于下端；支架的上端与内套件铰接，支架还具有位于上端和下端之间的支架滑动部；外套件具有与支架滑动部滑动配合的滑动引导部，支架滑动部与滑动引导部中的一方为长滑槽，另一方为嵌入到长滑槽中的凸部；长滑槽相对于内套件在外套件中的滑动路径倾斜设置。本发明还提供一种包括该传动机构的强约束空间内旋拧装置。采用上述传动机构及旋拧装置可以在强约束空间内旋拧紧固件。

Description

强约束空间内旋拧装置及其传动机构

技术领域

本发明涉及一种强约束空间内旋拧装置，更具体地，涉及一种用于强约束空间内旋拧装置的传动机构。

背景技术

高压转子是航空发动机的重要组成部分，其配合面连接质量直接影响航空发动机高压转子的刚性，进而影响到航空发动机的振动特性。由于航空发动机的高压转子是由高压压气机转子单元体和高压涡轮转子单元体组合装配而成，两者之间一般采用过盈止口+端面配合+螺栓/螺母连接的结构形式，螺母的拧紧质量既影响转子固有特性也影响螺栓寿命，因此这也是发动机装配过程中重要的控制环节。此外，高压转子连接螺母所处位置一般都在狭长/狭小的转子内腔中，其典型的特征是转子后端入口非常小人手无法直接伸入，螺母所处分度圆直径为入口直径的两倍以上，且螺母可能被转子盘给遮挡，螺母位置目视不可达，造成螺母的安放、拧入、拧紧、分解、取出等都极为不便。

高压涡轮转子通过螺栓连接，可以参见图2。高压转子采用垂直装配模式，由于转子前端结构的限制，只能从高压转子后端安放并拧紧连接螺母。高压转子后端入口处内径仅为95mm，转子后端到待拧紧螺母处的轴向距离约600mm，且螺母位于篦齿盘的前端，人手无法直接操作且目视不可达，传统的螺母安装和拧紧方式，即从转子后端盘内孔伸入并在鼓筒轴内部(篦齿盘后端)打开拧紧机构的结构方式已不适用于此处的装配。此外，由于结构空间的限制，当前的解决方案中，螺母的拧紧都采用纯机械结构。其存在螺母拧紧一致性不好、拧紧结果离散度大、螺母装配效率低、人员操作强度大等诸多问题。具体地，当前所面临、所要解决的问题是，螺母安装位置位于转子内腔的狭长空间中，待安装螺母所处分度圆直径为入口直径两倍以上，螺母安装人手无法直接操作，而且螺母被转子盘遮挡，螺母位置目视不可直达。高压涡轮转子连接处一圈可以分布有三十个以上的螺母，需要保证待安装螺母被送入到准确的位置，需要盲装条件下要实现螺母的安放、拧入、拧紧、限力、拧松、拆除等全过程。还需要对螺母的限力要满足规定的拧紧力矩要求，需要提升整圈螺母安装质量的一致性，且同时提高螺母装配效率。

对于这种高压涡轮转子连接螺母，希望提出一种可以有效解决螺母安装、拧紧、分解或取出的技术方案，至少解决上述问题中的一种以上。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于强约束空间内旋拧紧固件的解决方案，可以实现类似转子内腔这种强约束空间内对紧固件的旋拧操作。

本发明提供一种用于强约束空间内旋拧装置的传动机构，包括外套件、内套件和传动箱，内套件设置在所述外套件内，可相对所述外套件滑动，传动箱包括支架以及由支架支撑的动力输出端，动力输出端为用于旋拧紧固件的旋拧头，所述支架具有上端和下端，所述动力输出端设置于所述下端，其中，所述传动箱具有收纳状态以及伸出状态，在所述收纳状态，所述支架的所述上端和所述下端位于所述外套件内，在所述伸出状态，所述支架的所述下端从所述外套件中伸出；所述支架的上端与所述内套件铰接，所述支架还具有位于所述上端和所述下端之间的支架滑动部；所述外套件具有与所述支架滑动部滑动配合的滑动引导部，所述支架滑动部与所述滑动引导部中的一方为长滑槽，另一方为嵌入到所述长滑槽中的凸部；所述长滑槽相对于所述内套件在所述外套件中的滑动路径倾斜设置；在所述收纳状态与所述伸出状态之间切换的过程中，所述内套件在所述外套件中滑动以推拉所述支架的所述上端移动，同时所述长滑槽与所述凸部配合引导所述支架进行滑动和转动。

在一个实施方式中，该传动机构还包括旋拧杆，所述旋拧杆设置成相对所述内套件可滑动；所述传动箱还具有动力输入端，在所述伸出状态，所述旋拧杆设置成可滑动至与所述传动箱的所述动力输入端连接以进行传动。

在一个实施方式中，该传动机构还包括机架、滑架，所述滑架在所述机架上可沿上下方向滑动设置，所述旋拧杆的上端由所述滑架承载；在所述收纳状态切换到所述伸出状态的过程中，所述内套件通过可拆卸式连接装置连接在所述滑架上，在所述伸出状态，所述内套件设置成脱离于所述滑架，以使所述滑架带动所述旋拧杆独立于所述内套件移动。

在一个实施方式中，所述内套件脱离于所述滑架后由所述外套件支撑。

在一个实施方式中，所述外套件设置成可相对所述机架进行上下移动，在所述旋拧杆与所述动力输入端连接后，通过可拆卸式连接装置与所述滑架连接，以使所述外套件、所述内套件由所述滑架承载，并在所述滑架的带动下，可向上活动，同时带动所述传动箱向上移动，容许所述旋拧头一边向上移动一边进行旋拧操作。

在一个实施方式中，在所述旋拧头完成旋拧操作后，所述外套件设置成脱离于所述滑架，所述内套件通过可拆卸连接装置连接在所述滑架上，以使所述内套件随所述滑架向上移动，所述内套件带动所述传动箱的所述支架，使所述传动箱从所述伸出状态切换到收纳状态。

在一个实施方式中，在所述传动箱从所述伸出状态切换到收纳状态后，所述外套件通过可拆卸连接装置连接在所述滑架上，所述滑架可将所述外套件、所述内套件、所述旋拧杆带动至与该机架并列的位置。

在一个实施方式中，所述可拆卸式连接装置为插销，所述滑架沿上下方向设置有多个销孔，所述内套件的上端露出所述外套件并于外周侧设置有可与所述滑架上的至少一个销孔对齐并由所述插销插入的销孔，所述外套件的上端的外周侧设置有可与所述滑架上的另外至少一个销孔对齐并由所述插销插入的销孔。

在一个实施方式中，所述滑架上安装有电动扳手，所述电动扳手连接所述旋拧杆的上端。

在一个实施方式中，所述滑架通过滑轨安装在所述机架上，所述机架上还安装有丝杠螺母传动组件，所述滑架由所述丝杠螺母传动组件驱动。

本发明还提供一种强约束空间内旋拧装置，包括上述传动机构以及分度机构；所述分度机构包括分度盘和承载架，所述传动机构设置在所述承载架上，所述承载架可转动调节地固定在所述分度盘上。

在一个实施方式中，所述承载架包括下支撑盘、定位块以及定位销，所述下支撑盘具有长形槽以及在长形槽两侧设置的连接孔，所述定位块具有位于其两侧的长形槽以及两长形槽之间的销孔；所述分度盘沿360度范围内分布的多个销孔；紧固件穿过定位块两侧的长形槽与所述下支撑盘的长形槽两侧的连接孔连接，借此将所述定位块固定在所述下支撑盘上，所述定位销穿过所述定位块上的所述销孔、所述下支撑盘的长形槽，再穿入所述分度盘的一个所述销孔。

在一个实施方式中，所述分度盘上的销孔间隔的角度设置成与对应的作业空间内的紧固件位置之间的间隔角度相等。

在一个实施方式中，所述分度机构还包括压紧装置，用于在所述下支撑盘上施加压力，以将其压紧在所述分度盘上。

在一个实施方式中，该旋拧装置还包括支撑机构，所述支撑机构包括所述分度盘、外转接螺母、限位板、内转接螺母、反扭装置，所述分度盘具有突出其下侧表面的颈部，所述颈部具有外螺纹，所述内转接螺母设置成可与转子后端螺纹连接，所述外转接螺母设置成可与所述颈部螺纹连接并外套于所述内转接螺母，所述限位板连接在所述外转接螺母的下端并将所述内转接螺母限制在所述限位板与所述颈部之间；所述外转接螺母拧紧在所述颈部上使得所述限位板将所述内转接螺母压在所述颈部下端；所述反扭装置安装在所述分度盘上，用于与转子后端的凹槽相卡。

在一个实施方式中，所述限位板可拆卸地连接在所述外转接螺母的下端。

上述旋拧装置及传动机构可以在狭小/狭长的强限制空间中且螺母目视不可达时，实现螺母的安放、拧入、拧紧或限力、拧出或分解、取出全部功能，而且一套工装即可实现上述功能，成本相对降低。

其中，双层套件且沿预设导向槽运动的打开机构能够使得输出端的传动箱按照设定轨迹运动，能够有效避免盲装时磕碰伤发动机零件。

而且采用上述旋拧装置及传动机构可以实现自动化旋拧，螺母连接装配质量明显提升，装配效率高，工人劳动强度降低。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为旋拧装置的总体结构示意图。

图2为高压转子的结构示意图。

图3为外套件和内套件组成的双层套件的结构示意图。

图4为示出内套件和传动箱的连接关系的结构示意图。

图5为示出旋拧杆和传动箱的传动连接关系的结构示意图。

图6为示出传动机构的机架和滑架的结构示意图。

图7为示出传动机构的机架和滑架的另一结构示意图。

图8为示出分度机构的承载架和分度盘配合关系的结构示意图。

图9为示出分度机构的定位销和定位块配合关系的结构示意图。

图10为示出分度盘的结构示意图。

图11为示出支撑机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。

例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

如本发明所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的器件，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征的“上方”。因而，示例性的词语“下方”和“下面”能够包含上和下两个方向。器件也可能具有其他朝向(旋转90度或处于其他方向)，因此应相应地解释此处使用的空间关系描述词。此外，还将理解，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

旋拧装置100的示例构造如图1所示，旋拧装置100可以用于强约束空间内的螺母、螺栓等紧固件的旋拧操作，旋拧操作包括预紧、拧紧以及旋松等操作。

图2示出了旋拧装置100所应用的高压涡轮转子800的大体构造，高压涡轮转子800作为强约束空间的示例，而非限制。高压涡轮转子800包括转子内腔801以及转子后端802，其中，转子内腔801的直径比转子后端802的直径大，转子内腔801中设置有沿周向间隔设置的多个待拧紧螺母位803。旋拧装置100的一部分例如可以从转子后端802伸入转子内腔801，对待拧紧螺母位803进行螺母旋拧操作，下文以拧紧操作为例进行描述。

传动机构1

参见图1，旋拧装置100包括传动机构1。

下面将结合图3至图7对传动机构1的示例构造进行描述。

参见图3和图4，传动机构1包括外套件6、内套件7和传动箱8。

内套件7设置在外套件6内，可以相对外套件6滑动，例如，图示实施方式中，外套件6和内套件7均是中空长筒。

传动箱8包括支架81和动力输出端，动力输出端由支架81支撑，动力输出端为用于旋拧紧固件的旋拧头82。传动箱8的支架81具有上端83和下端84，作为动力输出端的旋拧头82即设置于下端84。

传动箱8具有收纳状态以及伸出状态。在收纳状态，支架81的上端83和下端84位于外套件6内，收纳状态未在图中示出。而在伸出状态，支架81的下端84从外套件6中伸出，参见图3。

支架81的上端83与内套件7铰接，支架81在铰接位A处与内套件7铰接，如图4所示。支架81还具有位于上端83和下端84之间的支架滑动部831，如图4所示，而外套件6具有与支架81的支架滑动部831滑动配合的滑动引导部61，如图3所述，支架81的支架滑动部831与外套件6的滑动引导部61中的一方可以是长滑槽，而另一方为嵌入到该长滑槽中的凸部。该长滑槽相对于内套件7在外套件6中的滑动路径倾斜设置，也即与图3中的上下方向D1相交。图示实施方式中，外套件6的滑动引导部61为导向槽，而支架81的支架滑动部831为嵌入到作为滑动引导部61的导向槽的导向销。图示实施方式中，作为滑动引导部61的导向槽包括斜率不同的第一导向槽61a和第二导向槽62a，进一步，第一导向槽61a相对于上下方向D1较之第二导向槽62a更加倾斜。

在上述收纳状态与伸出状态之间切换的过程中，内套件7在外套件6中滑动以推拉传动箱8的支架81的上端83移动，同时滑动配合的滑动引导部61(也即，长滑槽)与支架滑动部831(也即，凸部)配合引导支架81进行滑动和转动。换言之，结合图3和图4，随着内套件7在外套件6中向上移动，内套件7向上拉动传动箱8的支架81，支架81的作为支架滑动部831的导向销沿着作为滑动引导部61的导向槽在具有向上分量的方向上滑动，同时，支架81绕着铰接位A处的铰接点而相对于外套件6转动，从而最终使得支架81例如大体呈竖直延伸的状态，也即，支架81的下端84在上端83的下侧，于是支架81的下端84和上端83皆位于外套件6内，使得传动箱8处于收纳状态。而随着内套件7在外套件6中向下移动，内套件7向下推动传动箱8的支架81，支架81的作为支架滑动部831的导向销沿着作为滑动引导部61的导向槽在具有向下分量的方向上滑动，同时，支架81绕着铰接位A处的铰接点而相对于外套件6转动，从而最终使得支架81大体呈水平延伸的状态，于是，如图3所示，支架81的下端84例如在上端83的左侧，支架81的下端84从外套件6中伸出，使得传动箱8处于伸出状态，此时位于下端84的旋拧头82可以对准图3中的待拧紧螺母位803。

参见图5，传动机构1还包括旋拧杆9，旋拧杆9设置成相对内套件7可滑动。图5中，旋拧杆9设置于内套件7内，相对内套件7可上下滑动。传动箱8还具有动力输入端85。在传动箱8的上述伸出状态，图5中也示出的是伸出状态，旋拧杆9设置成可滑动至与传动箱8的动力输入端85连接以进行传动。例如，如图5所示，旋拧杆9的下端具有杆头91，而动力输入端85为具有可插入杆头91的杆孔851的转接头，设置于传动箱8的上端83，例如，杆头91和杆孔851横截面皆为多边形形状例如六角形状，从而可以防止彼此之间的周向移动。当旋拧杆9滑动到动力输入端85连接时，随着旋拧杆9旋转，作为动力输入端85的转接头也旋转，进而例如通过图中示出的一个以上传动齿轮861、862将动力传递至旋拧头82，从而带动旋拧头82旋转，旋拧头82中可以容置例如螺母M，从而螺母M跟着旋转，以实现旋拧操作。传动箱8还具有外箱87，一个以上传动齿轮861、862例如可以通过轴承863或者轴颈结构可转动地内置于外箱87内，旋拧头82也可以通过轴承可转动地由外箱87支撑，也可以通过如图5所示，通过与螺钉88螺合而支撑于外箱87，这样，旋拧头82在旋拧杆9的旋转作用下旋转时，可以相对于螺钉88或者外箱87在上下方向D1上移动一定距离。

参见图6和图7，传动机构1还包括机架10和滑架20。图示实施方式中，机架10包括彼此连接的立架11和横架12。滑架20在机架10(具体地，立架11)上可沿上下方向D1滑动设置，旋拧杆9的上端92由滑架20承载。内套件7可以通过可拆卸式连接装置连接在滑架20上，当内套件7连接于滑架20时，内套件7和旋拧杆9皆由滑架20支撑，此时滑架20相对于机架10上下滑动时，内套件7和旋拧杆9与之一起滑动，也即，内套件7和旋拧杆9之间没有相对滑动，而当内套件7脱离于滑架20时，滑架20相对于机架10上下滑动时，仅旋拧杆9随之滑动，而内套件7不随滑架20滑动，此时，内套件7和旋拧杆9之间可以有相对滑动。图示实施方式中，内套件7与滑架20连接的可拆卸式连接装置是插销80，插销80穿过滑架20上设置的销孔以及内套件7的上端71上设置的销孔711而将内套件7连接到滑架20。内套件7也可以通过诸如螺纹连接或者卡接之类的其他方式而可拆卸地连接于滑架20。

在本实施例中，在传动箱8从上述收纳状态切换到伸出状态的过程中，内套件7通过插销80连接在滑架20上，此时内套件7和旋拧杆9可以一体地上下滑动。而在伸出状态，内套件7设置成脱离于滑架20(图中，即拆除插销80)，以使滑架20带动旋拧杆9独立于内套件7移动，此时旋拧杆9可以滑动至与传动箱8的动力输入端85连接以进行传动。

在本实施例中，如图6所示，例如拆除插销80，内套件7脱离于滑架20后由外套件6支撑。图示实施方式，内套件7的上端71为比内套件本体72的直径大的转接环，而外套件6的上端63也为比外套件本体62的直径大的转接环，内套件7的作为上端71的转接环的下表面可以由外套件6的作为上端63的转接环的上表面支撑，或者内套件7的上端71的下表面还可以具有凹槽或凸起而与外套件6的上端63的上表面的凸起或凹槽接合，使得支撑更加稳固。

图6所示的实施方式中，外套件6设置成可相对机架10例如横架12进行上下移动。类似于内套件7，外套件6也可以通过可拆卸式连接装置连接在滑架20上，当外套件6连接于滑架20时，外套件6和旋拧杆9皆由滑架20支撑，此时滑架20相对于机架10上下滑动时，外套件6和旋拧杆9与之一起滑动，也即，外套件6和旋拧杆9之间没有相对滑动，而当外套件6脱离于滑架20时，滑架20相对于机架10上下滑动时，仅旋拧杆9随之滑动，而外套件6不随滑架20滑动，此时，外套件6和旋拧杆9之间可以有相对滑动。在本实施例中，在旋拧杆9与传动箱8的动力输入端85连接后，外套件6通过可拆卸式连接装置与滑架20连接，以使外套件6、外套件6所支撑的内套件7由滑架20承载，并在滑架20的带动下，可向上活动，同时带动传动箱8向上移动，容许传动箱8的旋拧头82一边向上移动一边进行旋拧操作。此时，外套件6、内套件7、旋拧杆9、传动箱8可以一体地向上移动，其中，旋拧杆9还可以在内套件7内进行旋转运动以进行旋拧操作。图示实施方式中，外套件6与滑架20连接的可拆卸式连接装置也是插销80，插销80穿过滑架20上设置的销孔以及外套件6的上端63上设置的销孔631而将外套件6连接到滑架20，连接状态未在图中示出。外套件6也可以通过诸如螺纹连接或者卡接之类的其他方式而可拆卸地连接于滑架20。

在本实施例中，在旋拧头82完成旋拧操作后，例如通过拆除插销80，外套件6设置成脱离于滑架20，而内套件7通过相应的可拆卸连接装置连接在滑架20上，以使内套件7随滑架20向上移动，内套件7带动传动箱8的支架81，使传动箱8从伸出状态切换到收纳状态。

如图6所示，暂时不用的插销80可以放置在横架12上设置的插孔内，方便且不易丢失。

在本实施例中，在传动箱8从伸出状态切换到收纳状态后，外套件7通过可拆卸连接装置连接在滑架20上，滑架20可以将外套件6、内套件7、旋拧杆9带动至与机架10并列的位置。也即，外套件6、内套件7和旋拧杆9随滑架20整体上移。

图6所示的实施方式中，如上所述，内套件7与滑架20连接的可拆卸式连接装置以及外套件6与滑架20连接的可拆卸式连接装置均是插销80，而滑架20沿上下方向D1设置有多个销孔，多个销孔的具体数量可以视实际需要而定。图中，滑架20包括位于外套件6两侧的两个侧块201，每个侧块201从上到下依次布置三个销孔B1、B2、B3。内套件7的上端71露出外套件6并于外周侧设置有可与滑架20上的至少一个销孔对齐并由插销80插入的销孔711，外套件6的上端63的外周侧设置有可与滑架上的另外至少一个销孔对齐并由插销80插入的销孔631。内套件7的上端71或外套件6的上端63的外周侧可以分别沿周向均匀布置多个销孔，如图6中所示的四个。

参见图6，滑架20上可以安装有电动扳手205，电动扳手205连接旋拧杆9的上端92。电动扳手205可以带动旋拧杆9旋转，从而为旋拧杆9进而为齿轮箱8的旋拧头82提供动力。

滑架20可以通过滑轨17安装在机架10(具体地，立架11)上，机架10上还安装有丝杠螺母机构13，滑架20可以由丝杠螺母机构13驱动。例如，参见图7，伺服电机14安装于机架10，伺服电机14驱动带轮15旋转，带轮15通过同步带带动丝杠螺母机构13中的丝杠转动，而滑架20中设置有丝杠螺母机构13中与丝杠配对的螺母，而且滑架20具有与立架11上设置的滑轨17配合滑动的滑块202，因而，滑架20通过伺服电机14的驱动，进而通过丝杠螺母机构13的驱动，沿着滑轨17上下滑动。滑块202上可以设置刻度线209，然后可以在立架11上标注高度不同的刻度，以在刻度线209到达不同刻度时，指示部件例如外套件6、内套件7或旋拧杆9的移动位置，从而指示相应操作例如是否需要拆除插销80或者插上插销80。

分度机构2

参见图1，旋拧装置100还可以包括分度机构2。

下面将结合图1以及图8至图10对分度机构2的示例构造进行描述。

参见图1，分度机构2包括分度盘21和承载架22，传动机构1可以设置在承载架22上，承载架22可转动调节地固定在分度盘21上。图1中，机架10的横架12通过多个立柱18连接到承载架22而由承载架22支撑，以此方式传动机构1设置在承载架22上。

参见图8，承载架22包括下支撑盘23、定位块24以及定位销25。定位块24具有位于其两侧的长形槽241以及两长形槽241之间的销孔242。

参见图9，下支撑盘23具有长形槽231以及在长形槽231两侧设置的连接孔232。连接孔232可以是螺纹孔，可以是盲孔或通孔。长形槽241或者长形槽231例如可以是腰形孔。

参见图10，分度盘21沿360度范围内分布的多个销孔211。

结合图8至图10，紧固件26穿过定位块24两侧的长形槽241与下支撑盘23的长形槽231两侧的连接孔232连接，借此将定位块24固定在下支撑盘23上，定位销25穿过定位块24上的销孔242以及下支撑盘23的长形槽231，再穿入分度盘21的一个销孔211。这种设置方式，可以允许分度盘21和下支撑盘23未对准时而在周向上移动长形槽231所限定的槽长，并且此时，由于长形槽241的存在，紧固件26依然可以穿过定位块24和下支撑盘23连接。紧固件26例如可以是沉头螺钉。

分度盘21上的销孔211间隔的角度设置成与对应的作业空间内的紧固件位置之间的间隔角度相等，例如与图3所示的待拧紧螺母位803的间隔角度相同。这样，相对于分度盘21旋转下支撑盘23也即承载架22，使得定位销25每穿入分度盘21上一个不同的销孔211，则大致对应图3所示的不同的待拧紧螺母位803。图示实施方式中，分度盘21上标有孔位序号，序号用于指示螺母拧紧顺序，且每个序号对应一个销孔211。

分度机构2还包括压紧装置27，用于在下支撑盘23上施加压力，以将下支撑盘23压紧在分度盘21上。压紧装置27例如可以包括多个夹具，均布地分布于分度盘21的周向上。

支撑机构3

参见图1，旋拧装置100还可以包括支撑机构3。

下面将主要参照图11对支撑机构3的示例构造进行描述。

图11示出了支撑机构3与高压涡轮转子800的转子后端802配合的示例状态。

高压涡轮转子800的转子后端802的端部具有多个沿着周向布置的凹槽802a。转子后端802的外周侧还具有外螺纹。

支撑机构3包括外转接螺母31、内转接螺母32、限位板33和反扭装置34。上述分度盘21也可以看作是支撑机构3的一部分，也即，支撑机构3还包括分度盘21。

分度盘21具有突出其下侧表面的颈部210。颈部210可以具有外螺纹。而内转接螺母32可以与转子后端802螺纹连接，而外转接螺母31可以与分度盘21的颈部210螺纹连接并外套于内转接螺母32，限位板33连接在外转接螺母31的下端并将内转接螺母32限制在限位板33与颈部210之间。图示实施方式中，限位板33例如通过紧固件诸如螺钉可拆卸地连接在外转接螺母31的下端，在另一实施方式中，限位板33也可以与外转接螺母31一体形成。

外转接螺母31旋拧在分度盘21的颈部210上，使得限位板33将内转接螺母32压在颈部210下端。

反扭装置34可以安装在分度盘21上，用于与转子后端802的凹槽802a(也可称之为端槽)相卡，从而实现旋拧装置100工作时装置自身的周向止动。例如，可以沿着周向包括数个反扭装置34，与转子后端802的多个凹槽802a中的数个凹槽卡合。

其他构造

继续参见图1，与旋拧装置100配合，还可以提供辅助定位机构4，辅助定位机构4可以预先安放至高压涡轮转子800的转子内腔801中。例如，可以辅助定位机构4放置在待拧紧螺母位803下方(或者，相对于待拧紧螺母位803所在盘腔位于高压涡轮转子800前端)的转子盘心804处。外套件6的下端具有导向轴64(图3中示出)，当外套件6下移到一定程度时，外套件6的导向轴64可以抵接辅助定位机构4而对传动机构1起辅助支撑作用。例如，辅助定位机构4上还设置有可以插入导向轴64的轴孔，这样，导向轴64插入到辅助定位机构4的轴孔时，还可以起到定位作用。辅助定位机构4可以有助于提升旋拧装置100工作状态下的结构刚性、定位准确性以及重复性。

此外，还可以提供控制模块30，控制模块30例如可以是可编程控制系统，可以实现对旋拧装置100的伺服电机14和电动扳手205的工作状态控制和切换。控制模块30可以设置于旋拧装置100。使用可编程控制系统实现伺服电机14和电动扳手205的工作状态控制和切换，方便操作并降低劳动强度。

此外，还可以提供起吊机构40，起吊机构40可以与旋拧装置100连接，用于起吊旋拧装置100，在将旋拧装置100安放到位后拆除。可以使用专用起吊机构来实现旋拧装置100平稳装入到发动机中以及从发动机中拆除旋拧装置100。

具体操作

下面将结合图1至图11描述旋拧装置100的示例操作。值得注意的是，下面仅是描述了旋拧装置100的一种可实施操作，实际操作时，可以根据需要对各个步骤进行修整或调整。

1)可以将辅助定位机构4安放到高压涡轮转子800的转子内腔801内，并安装到待拧紧螺母位803所在盘腔前端的转子盘心804上；

2)参见图11，将外转接螺母31、限位板33和内转接螺母32安装到一起后装入到高压涡轮转子800的转子后端802，将内转接螺母32拧紧到转子后端802的外螺纹上；将分度机构2的分度盘21安放到内转接螺母32上，确保反扭装置34插入到转子后端802的卡槽802a内；向上提升外转接螺母31和限位板33，并通过螺纹固定分度盘21和内转接螺母32；

3)使用起吊机构40起吊传动机构1(可以连接控制模块30)以及承载架22组成的装配体，并安放到分度盘21上，此时，传动箱8是收缩在外套件6的内部，且传动箱8位于下支撑盘23的上方。

4)参见图8至图10，利用定位销25、定位块24、销孔211和长形槽231调节下支撑盘23和分度盘21的相对位置，使得分度盘21上的每个销孔211对应的序号位置与待拧紧螺母位803一一对应；然后使用紧固件23和连接孔232固定定位块24和下支撑盘23，并使用压紧装置27将下支撑盘23压紧到分度盘21上；

5)安放螺母到传动箱8的旋拧头82内；

6)参见图6和图7的构造，通过控制模块30控制伺服电机14工作，通过带轮15带动同步带继而带动丝杠螺母机构13中的丝杠转动，丝杠带动设置有丝杠螺母机构13中的螺母的滑架20和电动扳手205向下运动。同时，两个对称位置分布的插销80分别从两侧将销孔B3和外套件6的上端63固定连接，另外两个个对称位置分布的插销80将销孔B1和内套件7的上端71固定连接，从而也带动内套件7(和与之连接的传动箱8)和外套件6组成双层套筒机构以及内套件7内设置的旋拧杆9的同步向下运动，注意，图6和图7示出的是侧块201已经下移到此处描述的状态以后的状态，可以想到，在此之前，销孔B3与外套件6的上端63上的销孔631对齐，同时，销孔B1和内套件7的上端71上的销孔711对齐。

7)当外套件6带着导向轴64(图3中示出)进入并就位到辅助定位机构4内时(可参见图1)，通过控制模块30停止伺服电机14工作，拔出连接销孔B3和外套件6的上端63的两个插销80；

8)通过控制模块30控制伺服电机14继续工作，通过带轮15带动同步带继而带动丝杠螺母机构13中的丝杠转动，丝杠螺母机构13带动滑架20(包括侧块201)以及设置于滑架20的电动扳手205向下运动。此时，由于连接销孔B3和外套件6的上端63的插销80已经拔出，因而，外套件6的上端63不再受到侧块201的带动而继续下移，例如，搁置支撑在横架12上。但是，插销80仍然将销孔B1和内套件7的上端71固定连接，所以，内套件7的向下运动将使得传动箱8沿着由滑动引导部61、支架滑动部831和铰接位A处的铰接作用确定的特定轨迹展开，避免传动箱8与零件表面发生碰撞，图6尤其是图7示出的大致就是此时的状态；

9)当传动箱8展开到位后，通过控制模块30停止伺服电机14工作，拔出连接销孔B1和内套件7的上端71的两个插销80，此时，内套件7可以相对于外套件6向下滑动，而致使内套件7的上端71搁置于外套件6的上端63，也即，内套件7由外套件6支撑。替换性地，可以临时设置支撑件78，支撑件78从下侧顶住外套件6的上端63形成的转接环的下表面，不需要时可以将支撑件78拆除，又或者，外套件6的上端63形成的转接环的直径大于内套件7的上端71形成的转接环的直径，支撑件78可以在较外侧支撑外套件6的上端63，而不妨碍内套件7上下移动，当内套件7向上移动碰到外套件6的上端63以后，内套件7可以自然地带动外套件6与之一起向上移动。

10)通过控制模块30控制伺服电机14继续工作，通过带轮15以及丝杠螺母机构13带动滑架20(包括侧块201)以及电动扳手205向下运动，此时，由于连接侧块201和内套件7的插销80以及连接侧块201和外套件6的插销80均已拔出，此时，内套件7和外套件6均不会随侧块201下移，而只有滑架20上设置的电动扳手205以及旋拧杆9下移，旋拧杆9下端的杆头91插入到动力输入端85的杆孔851中，旋拧杆9与传动箱8的动力输入端85传动连接以后，此时，销孔B2与外套件6的上端63的销孔631对齐，用对称位置分布的两个插销80将销孔B2和外套件6的上端63固定连接。

11)通过控制模块30控制伺服电机14和电动扳手205同步工作，一方面伺服电机14通过带轮15以及丝杠螺母机构13带动滑架20、电动扳手205和侧块201整体向上运动，侧块201通过插销80带动外套件6(因此，带动外套件6支撑的内套件7，即使在使用支撑件78支撑内套件7的情况下，将支撑件78拆除以后，外套件6向上运动时，仍可以支撑内套件7并带动内套件7向上移动)和传动箱8向上运动，从而安装在旋拧头82上的螺母M向上运动，另一方面电动扳手205带动旋拧杆9旋转，再通过动力输入端85、一个以上传动齿轮861、862带动旋拧头82上的螺母M旋转，由电动扳手205对螺母M提供拧紧扭矩，拧紧至规定力矩后停止装置工作。从而实现将螺母M安放并拧紧到待拧紧螺母位803处的发动机螺栓上；

12)完成螺母拧紧后，通过控制模块30控制伺服电机14工作，通过带轮15以及丝杠螺母机构13带动滑架20(包括侧块201)以及电动扳手205向下运动，侧块201通过插销80带动外套件6和内套件7组成的双层套筒机构以及旋拧杆9和传动箱8向下运动，从而使得旋拧头82与已拧紧的螺母M完全分离，然后停止伺服电机14工作；

13)拔出连接销孔B2和外套件6的上端63的两个插销80；

14)通过控制模块30控制伺服电机14继续工作，通过带轮15以及丝杠螺母机构13带动滑架20(包括侧块201)以及电动扳手205向上运动，等到销孔B1与内套件7的上端71上的销孔711对齐后，对称方向通过销孔B1插入两个插销80而将侧块201与内套件7的上端71连接为一体；

15)继续通过控制模块30控制伺服电机14工作，带动侧块201向上运动，等到销孔B3与外套件6的上端63上的销孔631对齐后，对称方向通过销孔B3插入两个插销80而将侧块201与外套件6的上端63连接为一体。与此同时，由侧块201、插销80和内套件7的上端71带动内套件7的向上运动将使得传动箱8沿着由滑动引导部61、支架滑动部831和铰接位A处的铰接作用确定的特定轨迹收拢到外套件6的内部；

16)通过控制模块30控制伺服电机14继续工作，通过带轮15以及丝杠螺母机构13带动滑架20(包括侧块201)以及电动扳手205向上运动，并带动外套件6和内套件7组成的双层套筒机构以及旋拧杆9和传动箱8同步向上运动，等到传动箱8位于下支撑盘23的上方时，停止伺服电机14工作；

17)拔出定位销25并且打开压紧装置27，按照分度盘21上面的序号标识将下支撑盘23转动到下一颗螺母位置，重新插入定位销25并通过压紧装置27将下支撑盘23压紧到分度盘21。

18)安放下一颗螺母到传动箱8的旋拧头82内，重复步骤6)～17)完成剩余螺母的安放和拧紧。

对于螺母的松开和取出，按照上述过程的逆向操作即可实现。

上述旋拧装置100通过使用内套件7和外套件6的双层套件结构实现传动箱8的折叠收拢和打开，通过内套件7和外套件6的相对移动，使得传动箱8按照设定轨迹一边落下一边水平展开。实施方式中，内套件7和传动箱8的铰链连接、传动箱8两侧的导向销以及外套件6上的特定导向槽，实现传动箱8的设定运动轨迹路线。

上述旋拧装置100使用由伺服电机14、丝杠螺母机构13以及位置插销80组成的提升结构实现双层套件结构的整体上下运动和彼此之间的移动，前者用于实现螺母的放入和取出，后者用于为传动箱8的打开和收拢提供动力。还使用由伺服电机14、丝杠螺母机构13以及位置插销80组成的提升结构实现作为旋拧动力源的电动扳手205及其机构的整体上下运动，并且使用电动扳手205和齿轮传动机构来提供和传递旋拧所需要的动力。其中提升结构采用插销80来控制升降位置，易于快速拆装，操作方便快捷。

上述旋拧装置100使用提升结构和可编程控制系统实现了旋拧螺母时，螺母一边沿着螺栓轴向方向移动一边绕着螺栓转动，从而实现螺母自动旋拧。可以通过精确控制每个螺母旋拧过程中的实际旋拧起始位置、拧转角度和最终输出旋拧力矩来确保整圈螺母旋拧精度。

上述旋拧装置100中，采用分度机构2及其指示标识，实现旋拧装置100在不同螺母位置的快速精确定位，以及引导螺母旋拧按照特定顺序进行操作实施。

上述旋拧装置100中，还通过支撑机构3安装固定在高压涡轮转子800的转子后端802，并依靠转子后端802的端槽实现旋拧装置100工作时装置自身的周向止动。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (16)

1.用于强约束空间内旋拧装置的传动机构，其特征在于，包括：

外套件；

内套件，设置在所述外套件内，可相对所述外套件滑动；以及

传动箱，包括支架以及由支架支撑的动力输出端，动力输出端为用于旋拧紧固件的旋拧头，所述支架具有上端和下端，所述动力输出端设置于所述下端；

其中，所述传动箱具有收纳状态以及伸出状态，在所述收纳状态，所述支架的所述上端和所述下端位于所述外套件内，在所述伸出状态，所述支架的所述下端从所述外套件中伸出；

所述支架的上端与所述内套件铰接，所述支架还具有位于所述上端和所述下端之间的支架滑动部；

所述外套件具有与所述支架滑动部滑动配合的滑动引导部，所述支架滑动部与所述滑动引导部中的一方为长滑槽，另一方为嵌入到所述长滑槽中的凸部；

所述长滑槽相对于所述内套件在所述外套件中的滑动路径倾斜设置；

在所述收纳状态与所述伸出状态之间切换的过程中，所述内套件在所述外套件中滑动以推拉所述支架的所述上端移动，同时所述长滑槽与所述凸部配合引导所述支架进行滑动和转动。

2.如权利要求1所述的传动机构，其特征在于，该传动机构还包括旋拧杆，所述旋拧杆设置成相对所述内套件可滑动；所述传动箱还具有动力输入端，在所述伸出状态，所述旋拧杆设置成可滑动至与所述传动箱的所述动力输入端连接以进行传动。

3.如权利要求2所述的传动机构，其特征在于，该传动机构还包括机架、滑架，所述滑架在所述机架上可沿上下方向滑动设置，所述旋拧杆的上端由所述滑架承载；

在所述收纳状态切换到所述伸出状态的过程中，所述内套件通过可拆卸式连接装置连接在所述滑架上，

在所述伸出状态，所述内套件设置成脱离于所述滑架，以使所述滑架带动所述旋拧杆独立于所述内套件移动。

4.如权利要求3所述的传动机构，其特征在于，所述内套件脱离于所述滑架后由所述外套件支撑。

5.如权利要求4所述的传动机构，其特征在于，所述外套件设置成可相对所述机架进行上下移动，在所述旋拧杆与所述动力输入端连接后，通过可拆卸式连接装置与所述滑架连接，以使所述外套件、所述内套件由所述滑架承载，并在所述滑架的带动下，可向上活动，同时带动所述传动箱向上移动，容许所述旋拧头一边向上移动一边进行旋拧操作。

6.如权利要求5所述的传动机构，其特征在于，在所述旋拧头完成旋拧操作后，所述外套件设置成脱离于所述滑架，所述内套件通过可拆卸连接装置连接在所述滑架上，以使所述内套件随所述滑架向上移动，所述内套件带动所述传动箱的所述支架，使所述传动箱从所述伸出状态切换到收纳状态。

7.如权利要求6所述的传动机构，其特征在于，在所述传动箱从所述伸出状态切换到收纳状态后，所述外套件通过可拆卸连接装置连接在所述滑架上，所述滑架可将所述外套件、所述内套件、所述旋拧杆带动至与该机架并列的位置。

8.如权利要求3至7中任一项所述的传动机构，其特征在于，所述可拆卸式连接装置为插销，所述滑架沿上下方向设置有多个销孔，所述内套件的上端露出所述外套件并于外周侧设置有可与所述滑架上的至少一个销孔对齐并由所述插销插入的销孔，所述外套件的上端的外周侧设置有可与所述滑架上的另外至少一个销孔对齐并由所述插销插入的销孔。

9.如权利要求3所述的传动机构，其特征在于，所述滑架上安装有电动扳手，所述电动扳手连接所述旋拧杆的上端。

10.如权利要求3所述的传动机构，其特征在于，所述滑架通过滑轨安装在所述机架上，所述机架上还安装有丝杠螺母传动组件，所述滑架由所述丝杠螺母传动组件驱动。

11.强约束空间内旋拧装置，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的传动机构以及分度机构；

所述分度机构包括分度盘和承载架，所述传动机构设置在所述承载架上，所述承载架可转动调节地固定在所述分度盘上。

12.如权利要求11所述的强约束空间内旋拧装置，其特征在于，所述承载架包括下支撑盘、定位块以及定位销，所述下支撑盘具有长形槽以及在长形槽两侧设置的连接孔，所述定位块具有位于其两侧的长形槽以及两长形槽之间的销孔；

所述分度盘沿360度范围内分布的多个销孔；

紧固件穿过定位块两侧的长形槽与所述下支撑盘的长形槽两侧的连接孔连接，借此将所述定位块固定在所述下支撑盘上，所述定位销穿过所述定位块上的所述销孔、所述下支撑盘的长形槽，再穿入所述分度盘的一个所述销孔。

13.如权利要求12所述的强约束空间内旋拧装置，其特征在于，所述分度盘上的销孔间隔的角度设置成与对应的作业空间内的紧固件位置之间的间隔角度相等。

14.如权利要求12所述的强约束空间内旋拧装置，其特征在于，所述分度机构还包括压紧装置，用于在所述下支撑盘上施加压力，以将其压紧在所述分度盘上。

15.如权利要求11所述的强约束空间内旋拧装置，其特征在于，该旋拧装置还包括支撑机构，所述支撑机构包括所述分度盘、外转接螺母、限位板、内转接螺母、反扭装置，所述分度盘具有突出其下侧表面的颈部，所述颈部具有外螺纹，所述内转接螺母设置成可与转子后端螺纹连接，所述外转接螺母设置成可与所述颈部螺纹连接并外套于所述内转接螺母，所述限位板连接在所述外转接螺母的下端并将所述内转接螺母限制在所述限位板与所述颈部之间；所述外转接螺母拧紧在所述颈部上使得所述限位板将所述内转接螺母压在所述颈部下端；所述反扭装置安装在所述分度盘上，用于与转子后端的凹槽相卡。

16.如权利要求15所述的强约束空间内旋拧装置，其特征在于，所述限位板可拆卸地连接在所述外转接螺母的下端。

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