[发明专利]一种适用在内腔结构中拧紧的连杆式拧紧机构及方法

权利要求书

1.一种适用在内腔结构中拧紧的连杆式拧紧机构，其特征在于：包括外筒(1)、拧紧动力机构(2)、拧紧传动机构(3)和连杆机构(4)；所述的拧紧动力机构(2)安装于外筒(1)内腔，拧紧动力机构(2)通过连杆机构(4)与拧紧传动机构(3)连接；

所述的拧紧动力机构(2)中的伺服电机(5)受数控系统控制实现伺服电机(5)输出轴的定值扭矩或定值转角输出，将伺服电机(5)输出轴的转角信号反馈至数控系统；

所述的拧紧传动机构(3)位于外筒(1)的端部之外，拧紧传动机构(3)包括杆状齿轮箱(10)、输入齿轮(12)、输出齿轮(13)和拧紧套筒(17)；输入齿轮(12)安装于杆状齿轮箱(10)底端内部，输入齿轮(12)的端部具有与拧紧动力机构(2)中伞齿轮(9)相匹配的内伞齿结构，当杆状齿轮箱(10)整体转至垂直位置时，输入齿轮(12)上的内伞齿结构扣入到拧紧动力机构(2)的伞齿轮(9)上；输出齿轮(13)安装于杆状齿轮箱(10)顶端内部，杆状齿轮箱(10)实现输入齿轮(12)对输出齿轮(13)的驱动。

2.根据权利要求1所述的一种适用在内腔结构中拧紧的连杆式拧紧机构，其特征在于：所述的杆状齿轮箱(10)为长方体箱形结构，底端通过铰座(11)与外筒(1)端部相铰接；输出齿轮(13)的端部具有花键槽盲孔结构，拧紧套筒(17)通过尾端的花键结构安装到输出齿轮(13)的花键槽盲孔内，拧紧套筒(17)尾端端面与花键槽盲孔之间安装有弹簧(15)，拧紧套筒(17)的头端具有与待拧紧螺纹连接件相适配的套筒结构，套筒结构的内缘与待拧紧螺纹连接件的拧紧端外缘间隙配合。

3.根据权利要求1所述的一种适用在内腔结构中拧紧的连杆式拧紧机构，其特征在于：所述的拧紧动力机构(2)由伺服电机(5)、减速机(6)、扭矩传感器(7)、拧紧动力轴(8)和伞齿轮(9)组成；减速机(6)输入端与伺服电机(5)输出轴连接；拧紧动力轴(8)与减速机(6)输出轴之间通过扭矩传感器(7)连接，扭矩传感器(7)实现对拧紧动力轴(8)所受扭矩的测量，并将扭矩信号反馈至数控系统；拧紧动力轴(8)的头部固定安装伞齿轮(9)。

4.根据权利要求1所述的一种适用在内腔结构中拧紧的连杆式拧紧机构，其特征在于：所述的连杆机构(4)由电动伸缩缸(18)和连杆(19)组成；电动伸缩缸(18)受数控系统控制，实现电动伸缩缸(18)的伸出杆沿外筒(1)轴线平行方向的直线运动；连杆(19)的两端具有铰接结构，连杆(19)的一端与电动伸缩缸(18)的伸出杆铰接，另一端与杆状齿轮箱(10)铰接，电动伸缩缸(18)的伸出杆伸出实现杆状齿轮箱(10)整体向相对外筒(1)轴线水平位置转动，电动伸缩缸(18)的退回实现杆状齿轮箱(10)整体向相对外筒(1)轴线垂直位置转动；

所述的连杆机构(4)尺寸设计满足公式：l₃>l₂+l₄，l₄>l₁；其中，长度l₁为铰接点o₁与o₂在杆状齿轮箱(10)长度方向的映射距离，长度l₂为铰接点o₁与o₂在杆状齿轮箱(10)长度方向的垂直方向的映射距离，长度l₃为铰接点o₁与o₃的相对距离，长度l₄为铰接点o₂与o₃在外筒(1)轴线垂直平面上的映射距离；o₁为连杆(19)与杆状齿轮箱(10)的铰接点，o₂为杆状齿轮箱(10)尾端铰座(11)与外筒(1)的铰接点，o₃为连杆(19)与电动伸缩缸(18)的伸出杆的铰接点。

5.根据权利要求1所述的一种适用在内腔结构中拧紧的连杆式拧紧机构，其特征在于：所述的外筒(1)为无端盖的圆筒形结构，外筒(1)的外径尺寸小于待拧紧工件内腔进口的内径尺寸。