CN102699930A - 刚化链式直线伸展机构 - Google Patents
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Abstract
一种刚化链式直线伸展机构，属于航天失重状态下物体转移的工具。它包括底座、伸缩单元、对接盘及动力传动单元；其特征在于，伸缩单元设有一组以上的链条组，每一链条组设有两根链条，分别是上链条和下链条，上链条和下链条的链板上设有单向卷曲限位装置，上链条和下链条一端固定在对接盘上，另一端通过定位销轴分别固定在上卷链筒和下卷链筒上，上链条和下链条伸展部分紧靠在一起，其余部分分别卷绕在对应的上卷链筒和下卷链筒上，动力传动单元驱动链条组同步伸展或收缩，完成柔性伸缩。本发明通过拉链锁扣将四条可卷曲的卷簧片锁止，形成钢性工字型的伸缩臂，实现柔性伸缩，质量和体积有所缩减少，行程有所增加，更适于在太空失重的环境下使用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种航天领域航天失重状态下物体转移工具，特别是一种刚化链式直线伸展机构，实现柔性抻展转移物体。
背景技术：
航天航空是人类探索自然界的前沿工程，走向太空已成为科技强国必不可少的标志，在航天系统工程中每个环节都非常重要，如何在失重的环境下的安全可靠的转移物体就是其中的一个课题，在失重环境下靠人作出动作移动物体是一件十分不容易的事情，一般都要通过机械手臂来完成，但这种机械手臂采用传统结构，动作生硬，质量大，占用航天器空间较大，空间和质量对于一个航天器来说是至关重要的，也是严格控制的关键项目，一个部件减轻质量或节省了空间，就意味着可以增加一部仪器或多一个实验项目可以上天，所以仍需对这种传统结构机械手臂进行技术改造，使其体积重量更小，性能更好，适合于航天空间环境。
发明内容：
为了解决上述机械手臂质量大、体积大的不足，本发明提出一种用于航天上失重的情况下转移物体的柔性对接转移机构，在受到空间尺寸、质量、空间环境限制的条件下，实现在太空中物体转移。
本发明采用的目的是通过以下技术方案实现的：该刚化链式直线伸展机构，包括底座、伸缩单元、对接盘及动力传动单元；其特征在于，伸缩单元设有一组以上的链条组，每一链条组设有两根链条，分别是上链条和下链条，上链条和下链条的链板上设有单向卷曲限位装置，上链条和下链条一端固定在对接盘上，另一端通过定位销轴分别固定在上卷链筒和下卷链筒上，上链条和下链条伸展部分紧靠在一起，其余部分分别卷绕在对应的上卷链筒和下卷链筒上，动力传动单元驱动链条组同步伸展或收缩。
所述链板为外链板或内链板中的任何一种或两种；所述单向卷曲限位装置为限位角或限位凸起中的任何一种或两种，限位角为链板一侧延展出具有直边的两个角，上链条或下链条伸直时，相邻链板上的限位角的直边靠在一起。
动力传动单元设有电机，电机连接有驱动锥齿轮，对应驱动锥齿轮设有与其啮合的从动锥齿轮，与从动锥齿轮同轴设有同步齿轮一和给进齿轮一，对应同步齿轮一设有与其啮合的同步齿轮二，与同步齿轮二同轴设有给进齿轮二，给进齿轮一、给进齿轮二分别与链条组中上链条和下链条咬合，控制链条组的给进和收缩。
同步齿轮一与同步齿轮二的轴、上卷链筒、下卷链筒、电机通过支架固定在底座上。
链条组数量大于一组，上链条对应的上卷链筒同轴，在轴上设有卷簧；下链条对应的下卷链筒同轴，在轴上设有卷簧。
上卷链筒与下卷链筒间设有分链架。
上卷链筒与下卷链筒的宽度与链条宽度相同。
所述动力传动单元设有停转锁止部件。
所述上链条和下链条背靠背式排列，上链条的两侧面和下链条的两侧面分别处于同一平面。
所述上链条和下链条并肩式排列，上链条与下链条侧面相对。
本发明一改传统机械手臂的硬杆式结构，通过拉链锁扣将四条可卷曲的卷簧片锁止，形成钢性工字型的伸缩臂，收缩时卷簧片经拉链锁扣解锁缠绕到卷簧筒上，伸出时卷簧片经拉链锁扣锁止形成具有稳定结构的工字型手臂，实现柔性伸缩，质量和体积有所缩减少，行程有所增加，构思科学结构稳定易于操作，适于在太空失重的环境下使用，为航天器减重增效作出技术贡献，具有较高实用性。
附图说明：
图1为本发明实施例一整体结构示意图；
图2为本发明实施例一动力传动单元结构示意图；
图3为本发明实施例一伸缩单元结构示意图；
图4为本发明实施例一中上链条和下链条结构示意图；
图5为本发明实施例二中上链条和下链条结构示意图；
图中标示名称：1底座；2对接盘；3上链条；4下链条；5外链板；6内链板；7限位角；8限位凸起；9定位销轴；10上卷链筒；11下卷链筒；12电机；13驱动锥齿轮；14从动锥齿轮；15同步齿轮一；16给进齿轮一；17同步齿轮二；18给进齿轮二；19卷簧；20分链架；21锁合销轴；22锁扣槽。
具体实施方式：
本发明实施例一如图1至图4所示，设有底座1、伸缩单元、对接盘2、动力传动单元；伸缩单元设有两链条组，每一链条组分别由上链条3和下链条4构成，上链条3和下链条4的外链板5上设有单向卷曲限位角7，限位角7为外链板5一侧延展出具有直边的两个角，外链板5另一侧仍为两个圆角，上链条3或下链条4伸直时，相邻外链板5上限位角7的直边靠在一起，使上链条3或下链条4动作状态只能处于伸直或向一侧弯曲，向另一侧则在限位角7的作用下具有刚性不能弯曲，上链条3的两外链板5侧面和下链条4的两外链板5侧面分别处于同一平面，背靠背式排列，上链条3和下链条4一端固定在对接盘2上，另一端通过定位销轴9分别固定在各自对应的上卷链筒10和下卷链筒11上，两条上链条3对应的两个上卷链筒10、两条下链条4对应的两个下卷链筒11分别同轴，在轴上设有卷簧19，轴通过支架固定在底座1上，上链条3和下链条4伸展部分紧靠在一起，其余部分分别卷绕在上卷链筒10和下卷链筒11上；上卷链筒10与下卷链筒11分链架20；动力传动单元设有电机12，电机12固定在底座1上，电机12连接有驱动锥齿轮13，对应驱动锥齿轮13设有与其啮合的从动锥齿轮14，与从动锥齿轮14同轴设有同步齿轮一15和两个给进齿轮一16，对应同步齿轮一15设有与其啮合的同步齿轮二17，与同步齿轮二17同轴设有两个给进齿轮二18，同步齿轮一15与同步齿轮二17的轴通过支架固定在底座1上，两个给进齿轮一16、两个给进齿轮二18分别与两组链条中上链条3和下链条4咬合，控制两链条组的给进和收缩；工作伸展时，电机12通过传动单元带动两个给进齿轮一16、两个给进齿轮二18转动，带动上链条3和下链条4从上卷链筒10和下卷链筒11展开向前伸出，伸出部分在限位角7作用下紧靠在一起，由于上链条3和下链条4具有单项弯曲特性，上链条3和下链条4背靠背可弯曲方向相反，伸直后不能再向内继续弯曲，相互限制而具有刚性，带动对接盘2前伸；收缩时，电机12反转，电机12通过传动单元带动两个给进齿轮一16、两个给进齿轮二18转动，带动上链条3、下链条4缩回，通过分链架20分离，在卷簧19恢复力的带动下上链条3、下链条4分别卷绕到上卷链筒10和下卷链筒11上，带动对接盘2回缩；本实施例实现柔性伸缩，质量和体积有所缩减，行程有所增加，构思科学结构稳定易于操作，适于在太空失重的环境下使用，为航天器减重增效作出技术贡献，具有较高实用性。
本发明实施例二如图5所示，与实施例一不同在于链条的单项弯曲结构和相对位置，单项弯曲结构采用在外链板5一侧两边设置限位凸起8，链条从弯曲一侧伸直后限位凸起8与内链板6接触，向另一侧具有刚性不可弯曲；链条相对位置由背靠背式变为并肩式，两链条外链板5侧面相对，在链条内部设有锁合销轴21与锁扣槽22，伸展时，锁合销轴21与锁扣槽22锁置，防止撞击时两条链条中间部分分离出现缝隙 ，可与实施例一同样完成柔性伸缩。
Claims (10)
1.一种刚化链式直线伸展机构，包括底座（1）、伸缩单元、对接盘（2）及动力传动单元；其特征在于，伸缩单元设有一组以上的链条组，每一链条组设有两根链条，分别是上链条（3）和下链条（4），上链条（3）和下链条（4）
的链板上设有单向卷曲限位装置，上链条（3）和下链条（4）一端固定在对接盘（2）上，另一端通过定位销轴（9）分别固定在上卷链筒（10）和下卷链筒（11）上，上链条（3）和下链条（4）伸展部分紧靠在一起，其余部分分别卷绕在对应的上卷链筒（10）和下卷链筒（11）上，动力传动单元驱动链条组同步伸展或收缩。
2.根据权利要求1所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：所述链板为外链板（5）或内链板（6）中的任何一种或两种；所述单向卷曲限位装置为限位角（7）或限位凸起（8）中的任何一种或两种，限位角（7）为链板一侧延展出具有直边的两个角，上链条（3）或下链条（4）伸直时，相邻链板上的限位角（7）的直边靠在一起。
3.根据权利要求1所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：动力传动单元设有电机（12），电机（12）连接有驱动锥齿轮（13），对应驱动锥齿轮（13）设有与其啮合的从动锥齿轮（14），与从动锥齿轮（14）同轴设有同步齿轮一（15）和给进齿轮一（16），对应同步齿轮一（15）设有与其啮合的同步齿轮二（17），与同步齿轮二（17）同轴设有给进齿轮二（18），给进齿轮一（16）、给进齿轮二（18）分别与链条组中上链条（3）和下链条（4）咬合，控制链条组的给进和收缩。
4.根据权利要求1或3所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：同步齿轮一（15）与同步齿轮二（17）的轴、上卷链筒（10）、下卷链筒（11）、电机（12）通过支架固定在底座（1）上。
5.根据权利要求1所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：链条组数量大于一组，上链条（3）对应的上卷链筒（10）同轴，在轴上设有卷簧（19）；下链条（4）对应的下卷链筒（11）同轴，在轴上设有卷簧（19）。
6.根据权利要求1所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：上卷链筒（10）与下卷链筒（11）间设有分链架（20）。
7.根据权利要求1所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：上卷链筒（10）与下卷链筒（11）的宽度与链条宽度相同。
8.根据权利要求1所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：所述动力传动单元设有停转锁止部件。
9.根据权利要求1所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：所述上链条（3）和下链条（4）背靠背式排列，上链条（3）的两侧面和下链条（4）的两侧面分别处于同一平面。
10.根据权利要求1所述的刚化链式直线伸展机构，其特征在于：所述上链条（3）和下链条（4）并肩式排列，上链条（3）与下链条（4）侧面相对。
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