CN115741070A - 一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空发动机轴腔内连接螺母拆装技术领域，具体涉及一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具，包括自动拧紧组件，自动拧紧组件进一步包括电动折叠扳手、垂直升降机构、水平移动机构、水平回转机构，其中：电动折叠扳手底端用于连接扳手头，能够对扳手头进行水平折叠，扳手头上沿其轴线设置激光传感器，以及在扳手头上沿其轴向布置内窥头；垂直升降机构用于对电动折叠扳手进行竖直方向的升降，包括升降平台、升降伺服电机、滚珠丝杠、升降导柱；水平移动机构用于对电动折叠扳手进行水平方向的移动，包括移动平台、移动伺服电缸、导轨、滑块；水平回转机构用于对电动折叠扳手进行水平方向旋转，包括回转平台、回转伺服电机、回转支承。

Description

一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具及其方法

技术领域

本申请属于航空发动机轴腔内连接螺母拆装技术领域，具体涉及一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具及其方法。

背景技术

航空发动机轴腔内，利用连接螺母配合连接螺杆进行部件间的连接，当前，对于轴腔内连接螺母多是以人工利用扳手进行拆装，在轴腔开口小，整体细长，内部空间狭小的情形下，难以高效的完成对连接螺母的认帽，对连接螺母进行拧动困难，操作不便，且容易对轴腔内部造成磕碰损伤。

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具及其方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。

本申请的技术方案是：

一方面提供一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具，包括自动拧紧组件，自动拧紧组件进一步包括电动折叠扳手、垂直升降机构、水平移动机构、水平回转机构，其中：

电动折叠扳手底端用于连接扳手头，能够对扳手头进行水平折叠，扳手头上沿其轴线设置激光传感器，以及在扳手头上沿其轴向布置内窥头，扳手头上设置有用以套接连接螺母的套筒；

垂直升降机构用于对电动折叠扳手进行竖直方向的升降，包括升降平台、升降伺服电机、滚珠丝杠、升降导柱；

水平移动机构用于对电动折叠扳手进行水平方向的移动，包括移动平台、移动伺服电缸、导轨、滑块；

水平回转机构用于对电动折叠扳手进行水平方向旋转，包括回转平台、回转伺服电机、回转支承；

电动折叠扳手位于垂直升降机构中四个升降导柱中间的升降平台上，四个升降导柱一侧布置升降伺服电机、滚珠丝杠，垂直升降机构中四个升降导柱上面连接吊装平台；

垂直升降机构中四个升降导柱下面连接移动平台，移动平台下面固定四个滑块，四个滑块两个一组分别位于两个导轨上方；

移动伺服电缸安装在回转平台上，回转平台下面布置回转支承，回转伺服电机安装在回转支承一侧，回转支承和回转伺服电机布置在固定底座上。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具中，d<D；

其中，

d为固定底座的内径；

D为轴腔开口的径向尺寸。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具中，扳手头表面布置压敏传感器。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具中，还包括固定平台、扭矩校准器、滚轮车底、电气操作柜；

固定平台连接在滚轮车底上，用以对自动拧紧组件进行固定；

扭矩校准器在自动拧紧组件上设置，用以对自动拧紧组件的扭矩进行校准；

电气操作柜连接在滚轮车底上，能够录入程序，与电动折叠扳手、垂直升降机构、水平移动机构、水平回转机构的驱动机构连接，以及与激光传感器、内窥头连接，在各个连接螺母在轴腔内均匀分布的情形下，能够根据录入的程序，逐一对各个连接螺母进行拧动，完成拆装。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具中，电动折叠扳手包括电动扳手机构、扳手头折叠机构、辅助弹性机构、扳手杆定位机构；

电动扳手机构用于连接螺母的电动拧紧，由电动扳手、扳手加长杆、扳手头组成；

扳手头折叠机构用于扳手头的折叠，由折叠机构伺服电缸、导套、导柱、折叠驱动座、折叠杆、转接杆、扳手头组成；

扳手杆定位机构用于将扳手加长杆与扳手头进行定位对接，由定位机构伺服电缸，定位机构驱动座、定位机构滑块、定位机构导轨、定位机构安装座、扳手加长杆组成。

另一方面提供一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装方法，基于任一上述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具实施，包括：

以电动折叠扳手将扳手头折叠成竖直状态；

以垂直升降机构将扳手头沿竖直方向送入到轴腔内，通过内窥头观察连接螺母的位置，使扳手头下降至连接螺母附近；

以电动折叠扳手将扳手头折叠成水平状态；

在扳手头回转中心位于连接螺母分度圆中心重合的情形下，以垂直升降机构驱动扳手头竖直移动、水平回转机构驱动扳手头进行回转，直至通过内窥头观察到激光传感器射向连接螺母的光点，位于连接螺母最大端面时，将扳手头在竖直方向上调整到位；

以水平回转机构驱动扳手头进行回转，使激光传感器射向连接螺母的光点在最大直径端面小幅度来回扫动，将扳手头定位在激光传感器反馈最短距离的位置，将扳手头在周向上调整到位；

计算扳手头上套筒轴线与连接螺母轴线之间的距离，以水平移动机构驱动扳手头水平移动，将扳手头移动到连接螺母的正上方；

以垂直升降机构驱动扳手头沿竖直方向下降，使扳手头上的套筒套接到连接螺母上，对连接螺母进行加载，拧动连接螺母进行拆装。

在一些可选的实施例中，上述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装方法中，在轴腔内各个连接螺母均布的情形下，记录一次将扳手头在周向上调整到位后扳手头上套筒轴线与连接螺母轴线之间的距离I，以及相邻连接螺母间的角度θ，据此录入程序，通过控制垂直升降机构、水平移动机构、水平回转机构，逐一完成轴腔内全部连接螺母的拆装。

附图说明

图1是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具法的示意图；

图2是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具的部分结构一个角度的示意图；

图3是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具的部分结构另一个角度的示意图；

图4是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具工作时的局部示意图；

图5是本申请实施例提供的扳手头与内窥头的示意图；

图6-图8是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装装置工作时的电动折叠扳手；

图9是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具对连接螺母进行拆装的位置偏差示意图；

其中：

1-自动拧紧组件；2-固定平台；3-扭矩校准器；4-滚轮车底；5-电气操作柜；6-电动折叠扳手；7-垂直升降机构；8-水平移动机构；9-水平回转机构；10-吊装平台；11-升降平台；12-移动平台；13-回转伺服电机；14-固定底座；15-回转支承；16-滑块；17-导轨；18-回转平台；19-移动伺服电缸；20-升降导柱；21-滚珠丝杠；22-升降伺服电机；23-发动机静子机匣；24-发动机转子；25-连接螺母；26-扳手头；27-电动扳手机构；28-扳手头折叠机构；30-扳手杆定位机构；31-定位机构伺服电缸；32-定位机构驱动座；33-定位机构滑块；34-定位机构导轨；35-定位机构安装座；36-扳手加长杆；37-折叠机构固定座；38-折叠杆；39-转接杆；40-折叠驱动座；41-导柱；42-导套；43-折叠机构伺服电缸；44-电动扳手；45-固定导向座；99-激光传感器；100-内窥头。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示工具或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，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，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图9对本申请做进一步详细说明。

如图1，航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具由自动拧紧组件1，固定平台2，扭矩校准器3，滚轮车底4，电气操作柜5组成。

如图2和图3，自动拧紧组件1由电动折叠扳手6，垂直升降机构7，水平移动机构8，水平回转机构9组成。

垂直升降机构7位于电动折叠扳手6的后侧，水平移动机构8位于电动折叠扳手6的下方，水平回转机构9位于水平移动机构8的下方。

电动折叠扳手6用于扳手头26水平折叠，实现连接螺母25的电动旋转加载，扳手头26上沿其轴线设置激光传感器99，以及在扳手头26上沿其轴向布置内窥头100；

垂直升降机构7实现电动折叠扳手6的竖直Z轴方向升降；

水平移动机构8用于电动折叠扳手6的水平x轴方向移动；

水平回转机构9用于电动折叠扳手6的水平θ方向旋转。

如图2和图3，垂直升降机构7由升降平台11、升降伺服电机22、滚珠丝杠21、升降导柱20等组成。

如图6-图8，电动折叠扳手6由电动扳手机构27、扳手头折叠机构28、扳手杆定位机构30组成。

电动扳手机构27用于连接螺母25的电动拧紧，扳手头折叠机构28用于扳手头26的折叠，扳手杆定位机构30用于将扳手加长杆36与扳手头26进行定位对接。

电动扳手机构27由电动扳手44、扳手加长杆36、扳手头26组成，扳手头折叠机构28由折叠机构伺服电缸43、导套42、导柱41、折叠驱动座40、折叠杆38、转接杆39、扳手头26组成，扳手杆定位机构30由定位机构伺服电缸31、定位机构驱动座32、定位机构滑块33、定位机构导轨34、定位机构安装座35、扳手加长杆36组成。

电动扳手44下方连接扳手加长杆36、扳手加长杆36安装在折叠机构固定座37上，依靠四个固定导向座45进行竖直方向的约束。电动扳手44安装在定位机构驱动座32上，同时定位机构驱动座32与定位机构伺服电缸31的电缸头固定，定位机构驱动座32固定在定位机构滑块33上，定位机构滑块33安装在定位机构导轨34上，定位机构导轨34固定在定位机构安装座35上，这样通过驱动定位机构伺服电缸31，实现扳手加长杆36的向下移动伸长。

定位机构安装座35固定在升降平台11的一侧，升降平台11下方固定折叠机构固定座37，升降平台11一侧固定折叠机构伺服电缸43，升降平台11上安装两个导套42，导套42内安装两个导柱41，两个导柱41固定在折叠驱动座40上，折叠驱动座40与折叠机构伺服电缸43的电缸头固定，折叠驱动座40通过销轴与折叠杆38连接，同时折叠杆38通过四个固定导向座45进行竖直方向的约束，折叠杆38通过销轴与转接杆39连接，转接杆39通过销轴与扳手头26连接，这样通过驱动折叠机构伺服电缸43，实现扳手头26水平折叠，再驱动定位机构伺服电缸31，操作扳手加长杆36向下移动，将其前端的外套齿与扳手头26内套齿进行定位对接，扳手头26内部由齿轮副组成，通过套齿连接驱动齿轮副传递到扳手头15的套筒转动，进而实现连接螺母25加载。

水平移动机构8由移动平台12、移动伺服电缸19、导轨17、滑块16等组成。

水平回转机构9由回转平台18、回转伺服电机13、回转支承15等组成。

如图2和图3，电动折叠扳手6位于垂直升降机构7中四个升降导柱20中间的升降平台11上，四个升降导柱20一侧布置升降伺服电机22和滚珠丝杠21，垂直升降机构7中四个升降导柱20上面连接吊装平台10，吊装平台10用于自动拧紧组件1的吊装转运。垂直升降机构7中四个升降导柱20下面连接移动平台12，移动平台12下面固定四个滑块16，左右滑块16分别位于左右导轨17上方，移动伺服电缸19安装在回转平台18上，回转平台18下面布置回转支承15，回转伺服电机13安装在回转支承15一侧，回转支承15和回转伺服电机13布置在固定底座14上，固定底座14用于与发动机静子机匣23的安装边进行定心固定。

如图4，自动拧紧组件1通过固定底座14安装到发动机静子机匣23的安装边上，通过发动机静子机匣23的安装边止口进行定心，由于发动机静子机匣23的轴心与发动机转子24的轴心重合，电动折叠扳手6的轴心与固定底座14的轴心重合，使得电动折叠扳手6的轴心与发动机转子24的轴心重合，电动折叠扳手6的回转中心即为转子连接螺母25分度圆的理论位置中心。

设计固定底座14内径d小于发动机转子24前轴颈内径D，保证操作时电动折叠扳手6的轴杆不会与发动机转子24轴腔内壁发生碰磨，且可在扳手头26表面布置压敏传感器，扳手头26与发动机转子24内腔内壁发生轻微磕碰应力，将立刻报警示意，解决轴腔内壁磕碰损坏问题。

利用上述航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具及其方法进行拆装，可参照以下步骤进行：

在扳手头26回转中心位于连接螺母25分度圆中心重合的情形下，以垂直升降机构7驱动扳手头26竖直移动、水平回转机构9驱动扳手头26进行回转，直至通过内窥头100观察到激光传感器99射向连接螺母25的光点，位于连接螺母25最大端面时，将扳手头26在竖直方向上调整到位；

以水平回转机构9驱动扳手头26进行回转，使激光传感器99射向连接螺母14的光点在最大直径端面小幅度来回扫动，将扳手头26定位在激光传感器99反馈最短距离的位置，将扳手头26在周向上调整到位；

计算扳手头26上套筒轴线与连接螺母25轴线之间的距离，以水平移动机构8驱动扳手头26水平移动，将扳手头26上套筒移动到连接螺母25的正上方，进行认帽；

以垂直升降机构7驱动扳手头26沿竖直方向下降，使扳手头26上的套筒套接到连接螺母25上，对连接螺母25进行加载，拧动连接螺母25进行拆装，方便、快捷。

如果轴腔内各个连接螺母25均布，则可记录一次将扳手头26在周向上调整到位后扳手头26上套筒轴线与连接螺母25轴线之间的距离I，以及相邻连接螺母25间的角度θ，据此录入程序，通过控制垂直升降机构7、水平移动机构8、水平回转机构9，逐一完成轴腔内全部连接螺母25的拆装，如图6所示。

如果轴腔内各个连接螺母25非均布，可通过垂直升降机构7、水平移动机构8、水平回转机构9，逐一找到各个连接螺母25的位置，完成全部连接螺母25的拆装；

完成各个连接螺母25的拆装后，电动折叠扳手6原路径退出发动机转子24轴腔，将吊具安装在吊装平台10上，吊运自动拧紧组件1安装在固定平台2上。

在第一次完成航空发动机轴腔内各个连接螺母25的完整安装动作后，可通过各机构伺服电机完整记录的电动折叠扳手6全程的动作和位置信息轨迹，设置自动操作程序，下一次进行同型号的航空发动机轴腔内连接螺母25的拆装时，可根据程序自动进行。

如图6，设连接螺母25直径为d，激光传感器99测得距离连接螺母25最大直径端面的最短距离为m，激光传感器99头部距离扳手头26套筒中心距离为n，扳手头26套筒中心距离连接螺母25中心的水平距离I，即为操作水平移动机构8需要移动扳手头26的距离l＝m-n+d/2；

设扳手头26的回转精度为Δ1，设连接螺母25的位置度为Δ2，激光传感器99的测量精度为Δ3，扳手头26套筒内套齿内径为D，连接螺母25外径为d，为实现扳手头26套筒可以克服形位测量偏差Δ1、Δ2和Δ3，与连接螺母25进行配合套入，需扳手头25套筒内径与连接螺母25外径的径向安装间隙t＝(D-d)/2≥Δ1+Δ2+Δ3。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具，其特征在于，包括自动拧紧组件(1)，自动拧紧组件(1)进一步包括电动折叠扳手(6)、垂直升降机构(7)、水平移动机构(8)、水平回转机构(9)，其中：

电动折叠扳手(6)底端用于连接扳手头(26)，能够对扳手头(26)进行水平折叠，扳手头(26)上沿其轴线设置激光传感器(99)，以及在扳手头(26)上沿其轴向布置内窥头(100)，扳手头(26)上设置有用以套接连接螺母(25)的套筒；

垂直升降机构(7)用于对电动折叠扳手(6)进行竖直方向的升降，包括升降平台(11)、升降伺服电机(22)、滚珠丝杠(21)、升降导柱(20)；

水平移动机构(8)用于对电动折叠扳手(6)进行水平方向的移动，包括移动平台(12)、移动伺服电缸(19)、导轨(17)、滑块(16)；

水平回转机构(9)用于对电动折叠扳手(6)进行水平方向旋转，包括回转平台(18)、回转伺服电机(13)、回转支承(15)；

电动折叠扳手(6)位于垂直升降机构(7)中四个升降导柱(20)中间的升降平台(11)上，四个升降导柱(20)一侧布置升降伺服电机(22)、滚珠丝杠(21)，垂直升降机构(7)中四个升降导柱(20)上面连接吊装平台(10)；

垂直升降机构(7)中四个升降导柱(20)下面连接移动平台(12)，移动平台(12)下面固定四个滑块(16)，四个滑块(16)两个一组分别位于两个导轨(17)上方；

移动伺服电缸(19)安装在回转平台(18)上，回转平台(18)下面布置回转支承(15)，回转伺服电机(13)安装在回转支承(15)一侧，回转支承(15)和回转伺服电机(13)布置在固定底座(14)上；

固定底座(14)用于与发动机静子机匣(23)的安装边进行定心固定。

2.根据权利要求1所述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具，其特征在于，d<D；

其中，

d为固定底座(14)的内径；

D为轴腔开口的径向尺寸。

3.根据权利要求1所述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具，其特征在于，扳手头(26)表面布置压敏传感器。

4.根据权利要求1所述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具，其特征在于，还包括固定平台(2)、扭矩校准器(3)、滚轮车底(4)、电气操作柜(4)；

固定平台(2)连接在滚轮车底(4)上，用以对自动拧紧组件(1)进行固定；

扭矩校准器(3)在自动拧紧组件(1)上设置，用以对自动拧紧组件(1)的扭矩进行校准；

电气操作柜(4)连接在滚轮车底(4)上，能够录入程序，与电动折叠扳手(6)、垂直升降机构(7)、水平移动机构(8)、水平回转机构(9)的驱动机构连接，以及与激光传感器(99)、内窥头(100)连接，在各个连接螺母(25)在轴腔内均匀分布的情形下，能够根据录入的程序，逐一对各个连接螺母(25)进行拧动，完成拆装。

5.根据权利要求1所述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具，其特征在于，

电动折叠扳手(6)包括电动扳手机构(27)、扳手头折叠机构(28)、扳手杆定位机构(30)；

电动扳手机构(27)用于连接螺母(25)的电动拧紧，扳手头折叠机构(28)用于扳手头(26)的折叠，扳手杆定位机构(30)用于将扳手加长杆(36)与扳手头(26)进行定位对接。

6.一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装方法，基于权利要求1-5任一所述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装工具实施，其特征在于，包括：

以电动折叠扳手(6)将扳手头(26)折叠成竖直状态；

以垂直升降机构(7)将扳手头(26)沿竖直方向送入到轴腔内，通过内窥头(100)观察连接螺母(25)的位置，使扳手头(26)下降至连接螺母(25)附近；

以电动折叠扳手(6)将扳手头(26)折叠成水平状态；

在扳手头(26)回转中心位于连接螺母(25)分度圆中心重合的情形下，以垂直升降机构(7)驱动扳手头(26)竖直移动、水平回转机构(9)驱动扳手头(26)进行回转，直至通过内窥头(100)观察到激光传感器(99)射向连接螺母(25)的光点，位于连接螺母(25)最大端面时，将扳手头(26)在竖直方向上调整到位；

以水平回转机构(9)驱动扳手头(26)进行回转，使激光传感器(99)射向连接螺母(14)的光点在最大直径端面小幅度来回扫动，将扳手头(26)定位在激光传感器(99)反馈最短距离的位置，将扳手头(26)在周向上调整到位；

计算扳手头(26)上套筒轴线与连接螺母(25)轴线之间的距离，以水平移动机构(8)驱动扳手头(26)水平移动，将扳手头(26)移动到连接螺母(25)的正上方；

以垂直升降机构(7)驱动扳手头(26)沿竖直方向下降，使扳手头(26)上的套筒套接到连接螺母(25)上，对连接螺母(25)进行加载，拧动连接螺母(25)进行拆装。

7.根据权利要求6所述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装方法，其特征在于，

在轴腔内各个连接螺母(25)均布的情形下，记录一次将扳手头(26)在周向上调整到位后扳手头(26)上套筒轴线与连接螺母(25)轴线之间的距离I，以及相邻连接螺母(25)间的角度θ，据此录入程序，通过控制垂直升降机构(7)、水平移动机构(8)、水平回转机构(9)，逐一完成轴腔内全部连接螺母(25)的拆装。

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