CN115122265A - 一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，包括扳手头部、把手、锁定组件、棘轮组件和把手调节组件，扳手头部一侧固定安装棘轮组件和锁定组件，锁定组件用于膨胀螺栓的快速连接及拆卸，棘轮组件与膨胀螺栓对接后用于传递把手调节组件的扭矩；扳手头部一端与手柄转动限位连接，使得扳手头部在可控角度内旋转；手柄的另一端固定安装把手调节组件，把手调节组件长度可调。本发明所述的空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，满足宇航员人机功效学，可实现单手操作，通过棘轮运动，实现对膨胀螺栓的单向卸载，多齿拨片结构实现小范围往复进给操作，具备快速连接及拆卸功能。

Description

一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具

技术领域

本发明属于空间站辅助工具领域，尤其是涉及一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具。

背景技术

空间机械臂通过末端执行器与已经安装在舱上的目标适配器进行机械及电气连接，实现机械臂在舱上的移动。当空间机械臂末端执行器无法脱离目标适配器故障时，原目标适配器维修工具无法使用，为实现二者的快速脱离需要设计专门的脱开工具，同时额外提供以下功能：

1)符合宇航员人机功效学，操作方便可靠；

2)适应周围狭小空间限制，能够小范围往复进给操作；

3)目标适配器膨胀螺栓接口复杂，要求输出端配合结构具备快速锁定及拆卸功能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，以提供一种操作方便、能够在小范围内往复操作、具备快速锁定及拆卸功能的卸载工具。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，包括扳手头部、把手、锁定组件、棘轮组件和把手调节组件，扳手头部一侧固定安装棘轮组件和锁定组件，锁定组件用于膨胀螺栓的快速连接及拆卸，棘轮组件与膨胀螺栓对接后用于传递把手调节组件的扭矩；扳手头部一端与手柄转动限位连接，使得扳手头部在可控角度内旋转；手柄的另一端固定安装把手调节组件，把手调节组件长度可调。

进一步的，所述棘轮组件包括多齿拨片、锥形弹簧和棘轮，锥形弹簧固定安装在扳手头部的凹槽内，一端固定连接至扳手头部的内壁，另一端固定连接至多齿拨片，为多齿拨片提供弹簧弹力，多齿拨片固定安装在扳手头部的内壁上，可以绕自身突台转动，多齿拨片的齿与棘轮啮合，通过锥形弹簧提供的弹簧弹力对棘轮单向传递扭矩，使得棘轮能自由旋转。

进一步的，所述棘轮一侧固定安装指针，指针用于指示棘轮组件中棘轮旋转的圈数。

进一步的，所述锁定组件包括锁舌和锁定框架，锁定框架内部固接至棘轮，锁定框架两侧对称安装锁舌，锁舌在外力作用下能够双向移动。

进一步的，所述锁定框架两侧设有位置对称的锁舌导向孔，锁舌通过锁舌导向孔安装至锁定框架，锁舌通过锁舌弹簧提供的弹簧弹力自动锁定膨胀螺栓接口。

进一步的，所述把手调节组件包括加长杆和把手，把手一端与加长杆限位滑动连接，加长杆外侧固定安装防脱环。

进一步的，所述手柄靠近扳手头部的一侧设有凸起，凸起侧面为斜面，用于对扳手头部转动限位。

进一步的，所述把手调节组件包括加长杆、导向螺钉、限位钢珠、限位弹簧、限位螺钉、把手，加长杆包括一体结构的杆体和杆柄，杆体一端固定连接杆柄，杆体上设有导向槽、防滑凹槽和若干限位槽，若干限位槽形成一列且方向为轴向；导向槽、防滑凹槽的方向均为轴向，把手包括一体结构的把手本体及其一侧设置的圆台，圆台内部设有内孔，内孔固定安装导向螺钉，导向螺钉的下方位于导向槽内，并与导向槽实现轴向滑动配合，圆台内设有通孔，通孔螺接限位螺钉，限位螺钉通过限位弹簧固定连接至限位钢珠，限位钢珠位于限位槽上方。

相对于现有技术，本发明所述的空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具具有以下优势：

（1）本发明所述的空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，满足宇航员人机功效学，可实现单手操作，通过棘轮运动，实现对膨胀螺栓的单向卸载，并且能够适应周围狭小空间限制完成相关操作，多齿拨片结构实现小范围往复进给操作，输出端与目标适配器膨胀螺栓的接口配合具备自适应性，具备快速连接及拆卸功能。

（2）本发明所述的空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，设置的锁定组件，实现接口与膨胀螺栓的快速连接及拆卸。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具的示意图一；

图2为图1中A部的放大图；

图3为本发明实施例所述的空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具的示意图二；

图4为本图3中B部的放大图；

图5为本发明实施例所述的空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具的剖视图；

图6为本发明实施例所述的把手的示意图；

图7为本发明实施例所述的加长杆的示意图；

图8为本发明实施例所述的锁定组件的剖视图；

图9为本发明实施例所述的棘轮组件的剖视图；

图10为本发明实施例所述棘轮组件摆转角度的状态示意图一；

图11为本发明实施例所述棘轮组件摆转角度的状态示意图二；

图12为本发明背景技术中所述的空间站目标适配器膨胀螺栓的示意图。

附图标记说明：

1-防脱环；2-加长杆；3-导向螺钉；4-限位钢珠；5-限位弹簧；6-限位螺钉；7-把手；71-把手本体；72-圆台；73-外接接口；8-沉头螺钉；9-手柄；10-扳手盖板；11-扳手头部；12-指针；13-锁定组件；14-棘轮组件；15-多齿拨片；16-锥形弹簧；17-棘轮；18-转轴；19-锁舌；20-锁舌弹簧；21-锁定框架；22-锁定压盖；23-防滑凹槽；24-导向槽；25-限位槽26-杆柄；27-杆体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，如图1至图11所示，包括防脱环1、加长杆2、导向螺钉3、限位钢珠4、限位弹簧5、限位螺钉6、把手7、沉头螺钉8、手柄9、扳手盖板10、扳手头部11、指针12、锁定组件13、棘轮组件14、多齿拨片15、锥形弹簧16、棘轮17、转轴18、锁舌19、锁舌弹簧20、锁定框架21、锁定压盖22，扳手头部11一侧固定安装棘轮组件14和锁定组件13，锁定组件13用于膨胀螺栓的快速连接及拆卸，棘轮组件14与膨胀螺栓对接后用于传递扳手的扭矩；扳手头部11的另一侧设有指针12，指针12用于指示棘轮组件中棘轮旋转的圈数；扳手头部11一端与手柄9转动限位连接，保证扳手头部11在可控角度内旋转；手柄9的另一端固定安装把手调节组件，把手调节组件可以调节长度。

本申请通过把手调节组件带动棘轮组件中的棘轮转动，棘轮通过多齿拨片15、锥形弹簧16的往复运动实现棘轮的单向转动，同时棘轮的接口卡住膨胀螺栓对其进行卸载，设计了锁定组件方便实现接口与膨胀螺栓的快速连接及拆卸。

如图6和图7所示，把手调节组件包括加长杆2和把手7，把手7一端与加长杆2限位滑动连接，加长杆2外侧固定安装防脱环1。把手7为零件提供传递扭矩的作用，通过沉头螺钉8与手柄9螺接固定。

加长杆2为操作者提供抓握位置，通过结构上的导向槽与导向螺钉3实现轴向滑动，好处在于具有防滑凹槽，伸出长度可根据实际工况自由控制，方便操作。

在一个实施例中，把手调节组件包括加长杆2、导向螺钉3、限位钢珠4、限位弹簧5、限位螺钉6、把手7，把手7包括一体结构的把手本体71和圆台72，把手本体71为空心圆柱结构，把手本体71一端通过沉头螺钉8与手柄9螺接固定，另一端设有圆台72，圆台72内部设有内孔，内孔为加长杆2提供轴向伸缩的空间。

加长杆2包括一体结构的杆体27、杆柄26、限位槽25、导向槽24和防滑凹槽23，杆体27一端固定连接杆柄26，杆体27上设有导向槽24、防滑凹槽23和若干限位槽25，若干限位槽25形成一列，且方向为轴向；导向槽24、防滑凹槽23的方向均为轴向，圆台72内部设有内孔，内孔固定安装导向螺钉3，导向螺钉3的下方位于导向槽24内，与导向槽24实现轴向滑动配合，用于限制加长杆2的伸出长度和径向转动。好处在于结构小巧，方便加工；圆台72内设有通孔，通孔螺接限位螺钉6，限位螺钉6通过限位弹簧5固定连接至限位钢珠4，限位钢珠4位于限位槽25上方；限位钢珠4为加长杆2提供限位阻力，通过限位弹簧5提供的弹簧弹力对加长杆2施加阻尼。好处在于结构简化，属于标准件，成本低廉；限位弹簧5为限位钢珠4提供弹簧弹力，通过限位弹簧5挤压固定在加长杆2螺纹孔内。限位螺钉6为限位弹簧5提供限位作用，通过螺接与加长杆2固定。好处在于可通过旋拧深度可轻微调节弹簧力大小。

优选的，根据实际情况，圆台72中通孔的数量可以为多个，对应的限位螺钉6、限位弹簧5和限位钢珠4的数量均可以为多个，且位置、数量一一对应。对应的，若干限位槽25可以形成多列，且每列限位槽25的方向均为轴向。

把手本体71表面设有防滑凹槽，增加摩擦力，方便操作。把手本体71一侧设有外接接口73，可扩展装配其他组件。

本实施例中，把手调节组件具体的操作过程为：

初始状态时，限位弹簧5不会发生弹性形变，为正常状态；宇航员根据实际使用情况手握杆柄26调节把手7和杆体27的相对位置，调整好后，宇航员旋拧限位螺钉6，使得限位螺钉6压紧限位弹簧5，限位弹簧5将限位钢珠4压入限位槽25内，对把手7和加长杆2的相对位置限位，使得两者之间的相对位置固定。

防脱环1防飘绳提供固定接口，通过螺钉与杆体27螺接固定。好处在于模块化设计，方便加工和装配。

手柄9上设有减重槽，降低整体重量，并且为模块化设计可方便与其他组件对接安装。如图10和图11所示，手柄9和扳手头部11通过转轴18转动连接，且靠近扳手头部11的一侧设有凸起，凸起侧面为斜面，用于对扳手头部11限位，确保扳手头部11转动顺畅，同时为其提供转动限位，保证在可控角度内旋转。

扳手头部11为两端开口的壳体结构，扳手头部11一侧通过螺钉螺接扳手盖板10，扳手头部11为棘轮组件14提供支撑和安装空间。好处在于结构紧凑，能同时容纳棘轮组件14和锁定组件13的多齿拨片15。

扳手盖板10的外侧设有具备方向指示凹槽，辅助操作者进行工作。

指针12通过螺接固定在棘轮组件14上，好处在于能够为操作者提供棘轮旋转圈数的可视参考。

棘轮组件14用于与膨胀螺栓对接，起到传递扳手扭矩的作用，通过转轴18固定于手柄9上，并能够以转轴18为轴旋转一定角度，方便操作者根据不同工况自由调整对接位置。好处在于模块化设计，方便组装拆卸，同时实现扳手的单向解锁功能并能够自动对中。

转轴18通过螺接与扳手头部11固定，能够为棘轮组件14提供旋转支撑功能。好处在于属于标准件，制造成本低廉。

如图9所示，棘轮组件14包括多齿拨片15、锥形弹簧16和棘轮17，锥形弹簧16固定安装在扳手头部11的凹槽内，一端固定连接至扳手头部11的内壁，另一端固定连接至多齿拨片15，为多齿拨片15提供弹簧弹力，多齿拨片15固定安装在扳手头部11的内壁上，可以绕自身突台转动，多齿拨片15的齿与棘轮17啮合，通过锥形弹簧16提供的弹簧弹力对棘轮17单向传递扭矩。棘轮17一侧固定安装指针12，指针12位于扳手盖板10外侧。扳手盖板10外侧设有半圆弧形的指示标识，指示标识位于指针12下方，由于棘轮17和指针12固定连接，当棘轮17转动时，棘轮17会带动指针12沿指示标识转动，当一旁的使用人员看到指针12转动时，会人工计数一次，也就是说，指针12转动到一侧时，意味着棘轮17转动一圈；由于本方案的空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具的使用环境比较特殊，现有技术的自动计数器指针装置无法使用，因此通过本方案中指针12能够为操作者提供棘轮旋转圈数的可视参考，也就是说航天员能够根据本指针12的可视化转动，方便人工计数，且该设计为机械设计，在特殊使用环境中，受外界影响较小，使用寿命更长。

多齿拨片15可以绕自身突台转动，通过锥形弹簧16提供的弹簧弹力对棘轮17实现单向传递扭矩的作用。好处在于结构小巧，加工成本低，强度大。锥形弹簧16使锥形弹簧16对棘轮17实现单向传递扭矩的作用。属于标准件，制造成本低廉。

棘轮17通过扳手盖板10和扳手头部11的内孔固定并能自由旋转，用于与膨胀螺栓对接，起到传递扳手扭矩的作用，通过多齿拨片15和锥形弹簧16的联动作用，实现对膨胀螺栓的单向卸载工作。好处在于多齿分布，能够缩小每次扳手转动角度，同时能够同时为件锁定组件13和指针12提供外接接口。

棘轮组件14的工作过程为：

棘轮17卡住膨胀螺栓的接口部位，操作者小角度范围内转动加长杆2，通过多齿拨片15、锥形弹簧16和棘轮17的耦合运动，使棘轮17只能单向转动并通过把手7传递扭矩给膨胀螺栓，最终实现对膨胀螺栓的单向卸载工作。

如图8所示，锁定组件13包括锁舌19、锁舌弹簧20、锁定框架21和锁定压盖22，锁定框架21内部固定连接至棘轮17，锁定框架21两侧对称安装锁舌19，且锁舌19在外力作用下能够移动。

在一个实施例中，锁定框架21两侧设有位置对称的锁舌导向孔，锁舌导向孔放置锁舌19，锁舌19和锁定压盖22之间放置锁舌弹簧20，使得锁舌19在外力作用下能够在锁舌导向孔内双向滑动。锁舌19通过锁舌导向孔安装至锁定框架21，通过锁舌弹簧20提供的弹簧弹力实现与膨胀螺栓的快速连接及拆卸。设置的锁舌19锁定过程自适应性强，降低操作者使用过程难度。

锁定框架21通过螺钉固定在棘轮17上，为锁舌19和锁舌弹簧20提供安装空间，方便安装和拆卸。锁定压盖22为锁舌弹簧20提供安装限位和导向。锁定组件13通过螺钉固定于棘轮组件14中，用于膨胀螺栓的快速连接及拆卸。这种模块化设计结构紧凑，方便组装拆卸。

锁定组件13的工作过程为：

当开始插入膨胀螺栓接口（图12中的C部）时，锁舌19受到压力向锁舌导向孔内压缩锁舌弹簧20，当膨胀螺栓接口位置固定时，锁舌弹簧20发生恢复弹性压缩锁舌19，锁舌19通过锁舌弹簧20的弹力作用于自动锁定膨胀螺栓接口。

一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具的工作原理为：

手持把加长杆2先将空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具靠近膨胀螺栓附近，然后将锁定组件13对准膨胀螺栓接口并轻微加力，使锁舌19通过锁舌弹簧20的弹力作用自动锁定碰撞螺栓接口，同时棘轮组件14也卡住膨胀螺栓的接口部位，操作者根据实际工况可以自由调整加长杆2的伸出长度方便操作，此时往复小范围角度摆动加长杆2。通过多齿拨片15、锥形弹簧16和棘轮17的耦合运动，使棘轮组件14只能单向转动并通过把手7传递扭矩给膨胀螺栓，最终实现对膨胀螺栓的单向卸载工作，整个过程，操作者以空间站目标适配器膨胀螺栓为支撑，通过一只手就能够完成所有操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，其特征在于：包括扳手头部、把手、锁定组件、棘轮组件和把手调节组件，

扳手头部一侧固定安装棘轮组件和锁定组件，锁定组件包括锁舌和锁定框架，锁定框架内部固接至棘轮组件的棘轮，锁定框架两侧对称安装锁舌，锁舌在外力作用下能够双向移动，锁定组件用于膨胀螺栓的快速连接及拆卸，棘轮组件与膨胀螺栓对接后用于传递把手调节组件的扭矩；

扳手头部一端与手柄转动限位连接，使得扳手头部在可控角度内旋转；

手柄的另一端固定安装把手调节组件，把手调节组件长度可调。

2.根据权利要求1所述的一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，其特征在于：棘轮组件包括多齿拨片、锥形弹簧和棘轮，锥形弹簧固定安装在扳手头部的凹槽内，一端固定连接至扳手头部的内壁，另一端固定连接至多齿拨片，为多齿拨片提供弹簧弹力，多齿拨片固定安装在扳手头部的内壁上，可以绕自身突台转动，多齿拨片的齿与棘轮啮合，通过锥形弹簧提供的弹簧弹力对棘轮单向传递扭矩，使得棘轮能自由旋转。

3.根据权利要求1所述的一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，其特征在于：棘轮一侧固定安装指针，指针用于指示棘轮组件中棘轮旋转的圈数。

4.根据权利要求1所述的一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，其特征在于：锁定框架两侧设有位置对称的锁舌导向孔，锁舌通过锁舌导向孔安装至锁定框架，锁舌通过锁舌弹簧提供的弹簧弹力自动锁定膨胀螺栓接口。

5.根据权利要求1所述的一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，其特征在于：把手调节组件包括加长杆和把手，把手一端与加长杆限位滑动连接，加长杆外侧固定安装防脱环。

6.根据权利要求5所述的一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，其特征在于：手柄靠近扳手头部的一侧设有凸起，凸起侧面为斜面，用于对扳手头部转动限位。

7.根据权利要求1或5所述的一种空间站目标适配器膨胀螺栓卸载工具，其特征在于：把手调节组件包括加长杆、导向螺钉、限位钢珠、限位弹簧、限位螺钉、把手，加长杆包括一体结构的杆体和杆柄，杆体一端固定连接杆柄，杆体上设有导向槽、防滑凹槽和若干限位槽，若干限位槽形成一列且方向为轴向；导向槽、防滑凹槽的方向均为轴向，把手包括一体结构的把手本体及其一侧设置的圆台，圆台内部设有内孔，内孔固定安装导向螺钉，导向螺钉的下方位于导向槽内，并与导向槽实现轴向滑动配合，圆台内设有通孔，通孔螺接限位螺钉，限位螺钉通过限位弹簧固定连接至限位钢珠，限位钢珠位于限位槽上方。

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