一种用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械装配领域，涉及一种用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手及方法。
【背景技术】
[0002]扳手是机械装配过程中的重要工具，现在普遍使用的有梅花扳手、棘轮扳手等。梅花扳手利用其内轮廓和螺纹紧固件之间的几何约束实现装配操作，有时由于受操作空间的限制，旋转一定角度后需要将扳手卸下然后重新套到螺纹紧固件上再旋转直至完成整个装配，工作效率不高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种结构简单、造价低、适用于狭小操作空间的用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手及方法。
[0004]本发明的技术方案是:用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手，其特征是:包括手柄和扳手头，手柄和扳手头连接为一体；其中扳手头被开口和柔性铰链分成两部分，一部分是扳手头的优弧部分，另一部分是扳手头的劣弧部分，扳手头的优弧部分一端通过开口连接扳手头的劣弧部分，扳手头的优弧部分另一端由柔性铰链连接扳手头的劣弧部分。
[0005]所述的扳手头内环形状为6边形或边数为6的倍数的多边形。
[0006]所述的扳手头的优弧部分和扳手头的劣弧部分为半径相同，弧长不同的同心圆的两部分，扳手头的优弧部分弧长长，扳手头的劣弧部分弧长短。
[0007]所述的开口由相互错位的左右卡扣构成，左卡扣和右卡扣之间通过凸凹结构连接。
[0008]所述的柔性铰链在手柄受力时能发生弯曲变形。
[0009]通过改变所述的扳手头的优弧部分和扳手头的劣弧部分的半径，能满足对不同规格螺纹紧固件的装配操作。
[0010]用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手的方法，其特征是:在初始加工位置手柄和柔性扳手头的劣弧部分绕柔性铰链的中心O点有一个初始角度Y，当有顺时针方向的力矩施加到手柄的时候，由于柔性铰链的刚度相对较小，扳手头的劣弧部分和手柄会首先绕柔性铰链O顺时针转动，直到卡扣扣上，由于从螺纹紧固件和扳手头的优弧部分之间的接触点A开始到扳手头的优弧部分的另外一个边缘O'之间的角度β大于180°，扳手头会卡住螺纹紧固件，扳手带动螺纹紧固件一起转动，从而拧紧螺纹紧固件；
[0011]当操作空间有限时，可回程全柔性扳手带动螺纹紧固件顺时针转动一定角度后需要回程；
[0012]当在手柄施加逆时针方向的力矩时，扳手头的劣弧部分和手柄会在柔性铰链的自回复特性的作用下张开回到初始位置，由于柔性铰链的存在，螺纹紧固件和扳手头的优弧部分之间的接触点A'开始到扳手头的优弧部分的另外一个接触点A之间的角度β等于180°，扳手头的优弧部分上A点右边不会卡住螺纹紧固件，可回程全柔性扳手不会带动螺纹紧固件转动，扳手和螺纹紧固件之间产生相对转动，实现回程操作。
[0013]本发明的工作过程及优点是:在扳手进行螺纹紧固件拧紧操作时，扳手头的劣弧部分绕柔性铰链转动，扳手头的优弧部分和扳手头的劣弧部分在开口处闭合，在卡扣的限位作用下形成类似传统梅花扳手与螺纹紧固件的几何约束以进行装配操作；在扳手头进行回程操作时，柔性扳手头劣弧部分绕柔性铰链逆时针方向转动，扳手头的优弧部分和劣弧部分张开，柔性扳手不会带动螺纹紧固件一起转动，实现了类似棘轮扳手的回程功能，从而达到了连续装配的目的。
[0014]其优点是通过在扳手头中增加柔性铰链和开口可以实现回程空旋，在装配过程中无须卸下重装，提高了工作效率。此外，扳手头体积较小可用于狭小操作空间、整个扳手为全柔顺一体化免装配机构、无需附加其他机构即可实现可回程、卡扣处可以实现限位以保护柔性扳手，通过改变所述的柔性扳手的优弧部分和劣弧部分的半径，可以满足对不同规格螺纹紧固件的装配操作等。
【附图说明】
[0015]下面结合实施例附图对本发明作进一步说明:
[0016]图1A是本发明实施例加工位置的三维结构图；
[0017]图1B是图1A中卡扣的局部放大图；
[0018]图2是本发明实施例加工位置的平面结构示意图；
[0019]图3是本发明实施例在拧紧操作时的结构示意图；
[0020]图4是本发明实施例在回程操作时的结构示意图。
[0021]图中，1、手柄；2、柔性铰链；3、开口 ；4、卡扣；5、优弧部分；6、劣弧部分；7、扳手头。
【具体实施方式】
[0022]由于螺纹紧固件是对称结构，扳手和螺纹紧固件之间的配合关系呈周期性变化，取一个周期进行描述。
[0023]如图1A和图1B所示，用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手，包括手柄I和扳手头7，手柄I和扳手头7连接为一体；其中扳手头7被开口 3和柔性铰链2分成两部分，一部分是扳手头的优弧部分5，另一部分是扳手头的劣弧部分6，扳手头的优弧部分5 —端通过开口 3连接扳手头的劣弧部分6，扳手头的优弧部分5另一端由柔性铰链2连接扳手头的劣弧部分6。
[0024]所述的扳手头7内环为6边形或边数为6的倍数的多边形构成。
[0025]所述的扳手头的优弧部分5和扳手头的劣弧部分6为半径相同，弧长不同的同心圆两部分，扳手头的优弧部分5弧长长，扳手头的劣弧部分6弧长短。
[0026]所述的开口 3由相互错位的左右卡扣4构成，左卡扣和右卡扣之间通过凸凹结构连接。
[0027]所述的柔性铰链2在手柄I受力时可发生弯曲变形。
[0028]通过改变所述的扳手头的优弧部分5和扳手头的劣弧部分6的半径，可以满足对不同规格螺纹紧固件的装配操作。
[0029]本发明可回程全柔性扳手对螺纹紧固件进行拧紧操作的原理是:
[0030]如图2所示，在初始加工位置手柄I和扳手头的劣弧部分6绕柔性铰链2的中心O点有一个初始角度γ，当有顺时针方向的力矩施加到手柄I的时候，如图3所示，由于柔性铰链2的刚度相对较小，扳手头的劣弧部分6和手柄I会首先绕柔性铰链中心点O顺时针转动，直到卡扣4扣上，由于从螺纹紧固件和扳手头的优弧部分5之间的接触点A开始到扳手头的优弧部分5的另外一个边缘O'之间的角度β (逆时针方向为正)大于180°，扳手头会卡住螺纹紧固件，扳手带动螺纹紧固件一起转动，从而拧紧螺纹紧固件。
[0031]当操作空间有限时，可回程全柔性扳手带动螺纹紧固件顺时针转动一定角度后需要回程；
[0032]当在手柄I施加逆时针方向的力矩时，扳手头的劣弧部分6和手柄I会在柔性铰链2的自回复特性的作用下张开回到初始位置，如图4Α所示。由于柔性铰链2的存在，螺纹紧固件和扳手头的优弧部分5之间的接触点A'开始到扳手头的优弧部分5的另外一个接触点A之间的角度β (逆时针方向为正)等于180°，扳手头的优弧部分5上A点右边不会卡住螺纹紧固件，可回程全柔性扳手不会带动螺纹紧固件转动，扳手和螺纹紧固件之间产生相对转动，如图4Β所示，实现回程操作。
【主权项】
1.用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手，其特征是:包括手柄(I)和扳手头(7)，手柄(I)和扳手头(7)连接为一体；其中扳手头(7)被开口(3)和柔性铰链(2)分成两部分，一部分是扳手头的优弧部分(5)，另一部分是扳手头的劣弧部分(6)，扳手头的优弧部分(5) 一端通过开口(3)连接扳手头的劣弧部分(6)，扳手头的优弧部分(5)另一端由柔性铰链(2)连接扳手头的劣弧部分(6)。
2.根据权利要求1所述的用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手，其特征是:所述的扳手头(7)内环形状为6边形或边数为6的倍数的多边形。
3.根据权利要求1所述的用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手，其特征是:所述的扳手头的优弧部分(5)和扳手头的劣弧部分(6)为半径相同，弧长不同的同心圆的两部分，扳手头的优弧部分(5)弧长长，扳手头的劣弧部分(6)弧长短。
4.根据权利要求1所述的用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手，其特征是:所述的开口(3)由相互错位的左右卡扣(4)构成，左卡扣和右卡扣之间通过凸凹结构连接。
5.根据权利要求1所述的用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手，其特征是:所述的柔性铰链(2)在手柄(I)受力时能发生弯曲变形。
6.根据权利要求1所述的一种可回程全柔性扳手，其特征是:通过改变所述的扳手头的优弧部分(5)和扳手头的劣弧部分￠)的半径，能满足对不同规格螺纹紧固件的装配操作。
7.用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手的方法，其特征是:在初始加工位置手柄(I)和柔性扳手头的劣弧部分(6)绕柔性铰链(2)的中心O点有一个初始角度γ，当有顺时针方向的力矩施加到手柄(I)的时候，由于柔性铰链(2)的刚度相对较小，扳手头的劣弧部分(6)和手柄(I)会首先绕柔性铰链O顺时针转动，直到卡扣(4)扣上，由于从螺纹紧固件和扳手头的优弧部分(5)之间的接触点A开始到扳手头的优弧部分(5)的另外一个边缘O'之间的角度β大于180°，扳手头会卡住螺纹紧固件，扳手带动螺纹紧固件一起转动，从而拧紧螺纹紧固件； 当操作空间有限时，可回程全柔性扳手带动螺纹紧固件顺时针转动一定角度后需要回程; 当在手柄(I)施加逆时针方向的力矩时，扳手头的劣弧部分(6)和手柄(I)会在柔性铰链(2)的自回复特性的作用下张开回到初始位置，由于柔性铰链(2)的存在，螺纹紧固件和扳手头的优弧部分(5)之间的接触点A'开始到扳手头的优弧部分(5)的另外一个接触点A之间的角度β等于180°，扳手头的优弧部分(5)上A点右边不会卡住螺纹紧固件，可回程全柔性扳手不会带动螺纹紧固件转动，扳手和螺纹紧固件之间产生相对转动，实现回程操作。
【专利摘要】本发明涉及一种用于狭小操作空间的可回程全柔性扳手及方法，该柔性扳手包括手柄和扳手头，手柄和扳手头连接为一体；其中扳手头被开口和柔性铰链分成两部分，一部分是扳手头的优弧部分，另一部分是扳手头的劣弧部分，扳手头的优弧部分一端通过开口连接扳手头的劣弧部分，扳手头的优弧部分另一端由柔性铰链连接扳手头的劣弧部分。它具有结构简单、造价低、适用于狭小操作空间的特点。
【IPC分类】B25B13-04, B25B23-00
【公开号】CN104875155
【申请号】CN201510209684
【发明人】刘小院, 马付雷, 陈贵敏, 孔宪光, 章云
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月28日