CN103274063A - 一种折叠式硬伸杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种折叠式硬伸杆装置，包括伸杆电机、伸杆折叠关节、伸杆节以及牵引绳；其中，伸杆节有多个，多个伸杆节之间采用伸杆折叠关节连接，连接后的整根伸杆装置的一端连接到伸杆电机，另一端装有检测仪器；牵引绳贯穿连接后的所述多个伸杆节，且其一端与伸杆电机相连。本发明装置通过单根牵引绳展开，控制节点少，可控性好，整体稳定性好，易于制成多节结构的超长型伸杆；杆体无电磁干扰源，适用范围广；结构合理，展开误差小，坐标方位精度高。

Description

一种折叠式硬伸杆装置

技术领域

本发明涉及安装在卫星上的多节折叠式的硬材质伸杆设备，具体地，本发明涉及一种折叠式硬伸杆装置。

背景技术

针对空间物理环境中电磁特性等太空背景进行有关微弱信号的精细测量需要采用超高精度及超高灵敏度的卫星磁波仪以及磁强计等测量仪器，特别是真对磁层顶以上的空间微弱电磁波的矢量场测量，这些仪器必须满足高灵敏度和测量高精度等硬指标要求。因此，仪器的传感器检测电磁线圈需要远离各种干扰源，特别是卫星本体设备的各种干扰，为此仪器传感器通常要安装在尽可能长的一根伸出卫星体表面之外的伸杆顶端上。此外，传感器内封装的三轴电磁线圈等关键器件应当满足很高的电气参数匹配要求和很高的安装牢固强度、结构安装精度等诸多严格要求，以及精度很高的三轴坐标及位置精度等要求，因此伸杆装置不仅需要有足够的长度，而且展开后还应当具有很高的空间坐标精度以及抗恶劣空间环境的可靠性和较小的几何变形等等，因此除伸杆装置的选材极为严格外，其结构设计也应当尽可能简洁，以满足低故障率、高精度及高可靠性等硬指标的严格要求。同时除了经过探头的信号线外，这根长伸杆本身任何部分均不能带有电磁部件或电源线缆等电磁干扰器件。

现有技术中的折叠式硬伸杆的解锁是采用电点火触发火攻品的爆炸来解开固定杆体的锁扣装置，及解锁后自由的多节伸杆靠卫星自旋施加的离心力展开、伸直并锁定，不仅工作节点多，控制关系复杂，而且靠卫星自旋离心力展开并锁定伸杆成直线状态的自由度过大，不易掌控，对卫星姿态的控制和仪器能否进入正常工作状态也具有一定风险，特别是对于三节以上的多节伸杆尤其严重，因此，现有技术中的折叠式硬伸杆的这些不足或缺点使得采用三节以上的多节型特长伸杆的应用变得十分困难。因此有必要发展一种能够最大限度地满足上述各方面诸多要求的新型的多节折叠式长伸杆。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的折叠式硬伸杆控制关系复杂、不易人工掌控的缺陷，从而提供一种结构相对简单、应用方便的折叠式硬伸杆装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种折叠式硬伸杆装置，包括伸杆电机57、伸杆折叠关节1、伸杆节10以及牵引绳44；其中，

所述的伸杆节10有多个，所述多个伸杆节10之间采用伸杆折叠关节1连接，由多个伸杆节10和伸杆折叠关节1连接成的整根伸杆装置的一端连接到伸杆电机57，另一端则与检测仪器相连；所述牵引绳44贯穿连接后的所述多个伸杆节10，且其一端与所述伸杆电机57相连。

上述技术方案中，伸杆折叠关节1包括折叠关节本体17、锁销组合体46和对正定位销15，所述锁销组合体46与对正定位销15都安装在折叠关节本体17上；其中，

所述锁销组合体46包括舌形锁销25、定位螺钉、柱形销11和锁销弹簧31；所述舌形锁销25有矩形横截面，其中部开有用于穿过定位螺钉的限位长孔29和用于穿过牵引绳44的双径连通孔26，其内侧开有弹簧卡槽27，安装在与锁销孔22同轴线并贯通的圆孔内，安装到位的锁销弹簧31紧邻所述弹簧卡槽27；

所述折叠关节本体17包括折叠关节主片32和折叠关节副片9，两者通过铰接方式连接在一起；当所述折叠关节本体17闭合时，所述折叠关节主片32和折叠关节副片9闭合接触，形成闭合接触面51；所述折叠关节主片32和折叠关节副片9的外侧各自设有与所述闭合接触面51相垂直的折叠关节伸杆孔14；所述折叠关节主片32的中心位置开有主片通孔4，所述折叠关节副片9的中心位置开有副片通孔18，在所述主片通孔4和副片通孔18周围环绕有主片环槽7及副片环槽6；所述折叠关节主片32上远离铰接处的一端开有用于安装柱形销11的主片卡销孔21，所述折叠关节副片9上远离铰接处的一端开有副片卡销孔23，当所述折叠关节本体17闭合时，所述柱形销11安插到所述副片卡销孔23内；所述折叠关节主片32和折叠关节副片9上还开有用于安装对正定位销15的通孔16；所述折叠关节副片9上还开有用于放置舌形锁销25的锁销孔22。

上述技术方案中，所述折叠关节主片32和折叠关节副片9为梯形结构体，两者之间具有对称结构。

上述技术方案中，折叠关节主片32和折叠关节副片9绕铰接处转动的夹角的范围在0度到180度之间，在闭合状态时，折叠关节本体17的折叠关节主片32和折叠关节副片9上的折叠关节伸杆孔14成同轴线状态。

上述技术方案中，所述双径连通孔26包括小孔部分24和与之连通的大孔部分。

上述技术方案中，所述柱形销11通过横向惯穿其下半部分的柱形销销钉53固定在主片卡销孔21的孔腔内；所述柱形销11的销体上开有柱形销卡槽8，所述柱形销卡槽8结构成横向的V形切口；所述柱形销11的顶部为一斜面。

上述技术方案中，所述伸杆节10包括杆节管40、位于杆节管40内的牵引绳阻尼器41和设在杆节管40端部的环形锁紧螺母39；其中，

所述杆节管40为一中空直管，其两端设有端部螺扣49；在杆节管40的管壁上开有牵引绳调节孔48；

所述环形锁紧螺母39实现杆节管40与伸杆折叠关节1之间的连接锁固与杆节管间长度差异上的细微调节作用；

所述牵引绳阻尼器41包括阻尼器节管43、设在阻尼器节管43端部的用于夹持牵引绳44的弹性压制片42和限位片45；所述阻尼器节管43为中空的圆筒形结构，其筒形外壁与杆节管40的内壁相配合，内部具有内径不等的3段柱形空间，其中靠近阻尼器节管43两端的柱形空间直径略大，用于放置所述弹性压制片42；每根阻尼器节管43中共设有4个圆片形限位片45和2组半圆筒形的弹性压制片42，每组半圆筒形的弹性压制片42沿杆节管40轴线方向的两端各设一个限位片45；阻尼器节管43的管壁中部还开有牵引绳调节孔48，其与杆节管40管壁上所开凿的牵引绳调节孔48相互贯通。

上述技术方案中，所述牵引绳阻尼器41有1个，其设在所述杆节管40的中部；或有2个，其对称所述杆节管40的中心轴线放置。

上述技术方案中，所述牵引绳44上设有一系列分布间隔不等的硬节点47，靠近伸杆电机57，硬节点47之间的间距越大；从靠近伸杆电机57的第一个折叠关节本体17开始，与折叠关节本体17内的双径连通孔26的间距越来越近，直到最后最远的一个硬节点47紧靠双径连通孔26为止。

上述技术方案中，所述伸杆电机57包括电机58和减速及线轴机壳63，所述减速及线轴机壳63安装在电机58上；所述减速及线轴机壳63包括减速齿轮组和牵引绳绕线轴61。

本发明的优点在于：

1、本发明装置通过单根牵引绳展开，控制节点少，过程简洁合理，可控性好，易于制成多节结构的超长型伸杆；

2、杆体无电磁干扰源，设计合理，适用范围广；

3、结构简洁，展开误差小，整体稳定性好，坐标方位精度高。

附图说明

图1是折叠式硬伸杆装置固定在安装基板56上的外观三维视图；

图2是伸杆折叠关节1外观和伸杆节10端部安装的三维视图；

图3是打开成180度的伸杆折叠关节1内部和折叠关节副片9的剖视图；

图4是舌形锁销25三维图，限位长孔29限制端部斜面28的外伸长度；

图5是展示伸杆折叠关节1、牵引绳阻尼器41、硬节点47、牵引绳44和牵引绳调节孔48等部分的三维结构图；

图6是牵引绳阻尼器41内部的三维结构剖视图；

图7是第一节杆节管59及伸杆电机57的三维图；

附图说明

1、伸杆折叠关节         2、副片轴壳             3、顶簧压片

4、通孔                 5、舌形锁销限位孔       6、副片环槽

7、主片环槽             8、柱形销卡槽           9、折叠关节副片

10、伸杆节              11、柱形销              12、柱形销顶部

13、顶部斜面            14、折叠关节伸杆孔      15、对正定位销

16、垂直向通孔          17、折叠关节本体        18、通孔

19、转轴                20、主片轴壳            21、主片卡销孔

22、锁销孔              23、副片卡销孔          24、小孔部分

25、舌形锁销            26、双径连通孔          27、弹簧卡槽

28、端部斜面            29、限位长孔            30、顶簧压片固定丝

31、锁销弹簧            32、折叠关节主片        33、杆节管孔

34、折叠关节大端        35、副片卡销孔端口      36、主片侧面

37、副片侧面            38、折叠关节小端        39、环形锁紧螺母

40、杆节管              41、牵引绳阻尼器        42、弹性压制片

43、阻尼器节管          44、牵引绳              45、限位片

46、锁销组合体          47、硬节点              48、牵引绳调节孔

49、端部螺扣            50、弹性片              51、闭合接触面

52、主片轴壳开槽        53、柱形销销钉          54、伸杆支柱

55、仪器传感器          56、安装基板            57、伸杆电机

58、电机                59、第一节杆节管        60、伸杆节固定锁扣

61、牵引绳绕线轴        62、机壳剖面            63、减速及线轴机壳

64、专用开口销钉        65、铰链枢轴壳          66、中心圆孔

67、蜗轮齿轮

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

参考图1，在一个实施例中，本发明的折叠式硬伸杆装置包括伸杆电机57、伸杆折叠关节1、伸杆节10以及牵引绳44；其中，所述的伸杆节10有多个，所述多个伸杆节10之间采用伸杆折叠关节1连接，连接后的多个伸杆节10的一端通过伸杆折叠关节1连接到伸杆电机57，另一端则与检测仪器相连；所述牵引绳44贯穿连接后的所述多个伸杆节10，且其一端与所述伸杆电机57相连。

下面对该装置中的各个部件做进一步的说明。

一、伸杆折叠关节

参考图2和图3，伸杆折叠关节1包括折叠关节本体17、锁销组合体46和对正定位销15，所述锁销组合体46与对正定位销15都安装在折叠关节本体17上。

所述折叠关节本体17包括折叠关节主片32和折叠关节副片9，两者通过铰接方式连接在一起；具体的说，折叠关节副片9上的副片轴壳2与折叠关节主片32上的主片轴壳20通过转轴19连接，所述转轴19将具有对称结构的折叠关节主片32和折叠关节副片9铰接构成一个组合体。通过转动转轴19，所述折叠关节主片32和折叠关节副片9能够实现接触或分开，从而实现折叠关节本体17的闭合与分开。图2为折叠关节本体17闭合时的形状图，图3为折叠关节本体17分开时的形状图。

所述折叠关节主片32和折叠关节副片9均为具有一定厚度尺寸和外形对称结构的梯形结构体，因此，两者闭合后所形成的闭合接触面51成梯形。在它们的外侧各自设有与所述闭合接触面51相垂直的折叠关节伸杆孔14，折叠关节伸杆孔14的接口凸出于所述梯形结构体一侧，其中心轴线又垂直于梯形的闭合接触面51，确切地说，折叠关节伸杆孔14凸出于闭合时的折叠关节本体17的外侧，并处于同一轴线的位置。在本实施例中，折叠关节本体17闭合状态时位于折叠关节主片32和折叠关节副片9上的折叠关节伸杆孔14的轴线在同轴向的最大偏离或两轴线在垂直向的最大偏心距应小于杆节管40（属于伸杆节10的一部分，下文中将有详细说明）直径的1/20以下。折叠关节伸杆孔14内设有用于安装伸杆节10的螺纹。

之前提到，所述折叠关节主片32和折叠关节副片9均为梯形结构体，两者在梯形的底面处通过转轴19连接，因此将折叠关节本体17上折叠关节主片32和折叠关节副片9的连接部分称为折叠关节大端34，将折叠关节本体17上的另一端称为折叠关节小端38。位于折叠关节大端34处的铰链枢轴壳65（包括副片轴壳2与主片轴壳20）的中心轴线位于闭合接触面51平面内。在折叠关节小端38处，折叠关节主片32上开有主片卡销孔21，折叠关节副片9上开有副片卡销孔23，所述主片卡销孔21及副片卡销孔23同轴线并垂直于闭合接触面51。在本实施例中，主片卡销孔21及副片卡销孔23的直径均为9.15毫米。作为一种优选实现方式，在本实施例中，副片卡销孔23的外侧加大成方槽形的副片卡销孔端口35，尺寸为16.5×10×4.5毫米，以减轻折叠关节本体17的重量。

折叠关节大端34上还开有通孔16，所述通孔16以转轴19为中心在所述折叠关节主片32和折叠关节副片9上对称分布，其轴线与转轴19的轴线垂直。在所述折叠关节主片32和折叠关节副片9上各自设有至少两个通孔16，其中，折叠关节副片9上的两个通孔16内可安装凸出于闭合接触面51的对正定位销15。在本实施例中，同一折叠关节主（或副）片上通孔16的孔间距是34毫米，通孔16直径为13毫米，对正定位销15内径为Φ10.5毫米，对正定位销15凸出于闭合接触面51尺度3.2毫米。在其他实施例中，所述通孔16、对正定位销15的相关尺寸可以根据实际需要而变化。

构成折叠关节本体17的折叠关节主片32和折叠关节副片9这两片主体结构围绕转轴19的开合转动夹角的范围在0度到180度之间，在闭合状态时，折叠关节本体17的折叠关节主片32和折叠关节副片9上的折叠关节伸杆孔14成同轴线状态，在本实施例中，两轴线的偏离重合状态的最大夹角小于0.5度。折叠关节本体17的主片侧面36和副片侧面37均有为减重而结构成波浪起伏形态的曲面形。

折叠关节主片32的中心位置开有主片通孔4，折叠关节副片9的中心位置开有副片通孔18，所述主片通孔4和副片通孔18均与杆节管40中的杆节管孔33同轴线，在本实施例中，其在垂直向的偏差小于2毫米；所述主片通孔4与副片通孔18的直径与双径连通孔26（属于锁销组合体46中的舌形锁销25的一部分，在后文中会有进一步的说明）的大孔部分直径的偏差小于1.5毫米，这三个孔的直径都是4.5毫米，均略大于牵引绳44上的硬节点47（在后文中会有进一步的说明）直径约0.75毫米。在主片通孔4和副片通孔18周围环绕有主片环槽7及副片环槽6，主片环槽7的内直径约为8.75毫米，外直径约为32毫米，深度是11毫米，主片环槽7深度大于副片环槽6约5.5毫米，副片环槽6其余结构参数与主片环槽7相近。

在折叠关节副片9上还开有用于放置舌形锁销25（在后文中有进一步的说明）的锁销孔22，其横截面成矩形结构，其位于折叠关节副片9上的副片轴壳2与副片卡销孔23之间。锁销孔22的轴线方向位于折叠关节副片9的垂直于闭合接触面51的中心平分面内，并与转轴19与副片卡销孔23这两者的轴线方向均垂直。

以上是对伸杆折叠关节1中的折叠关节本体17的描述，伸杆折叠关节1还包括有锁销组合体46。所述锁销组合体46包括舌形锁销25、定位螺钉（未在图4中标出）、柱形销11和锁销弹簧31。如图4所示，所述舌形锁销25有矩型横截面，其外端设有端部斜面28，中部是限位长孔29和双径连通孔26，其内侧开有弹簧卡槽27，所述锁销弹簧31安装在所述弹簧卡槽27内。所述的限位长孔29用于穿过定位螺钉。所述的双径连通孔26包括小孔部分24和与之连通的大孔部分，用于穿过牵引绳44和硬节点47（硬节点47为牵引绳44的一部分，在后文中有详细说明），并能对所述硬节点47起卡滞作用。牵引绳44及硬节点47定位在双径连通孔26靠近锁销弹簧31一侧的小孔部分24处，在本实施例中，小孔部分24的宽度略大于牵引绳44直径约1/3.5左右，小孔部分24长度尺寸是牵引绳44直径的2.75倍，双径连通孔26的大孔部分是圆形孔，其直径较所述硬节点47直径略大约1/5。

在一个实施例中，舌形锁销25的尺寸是52×10.5×3毫米，限位长孔29中心的位置距弹簧卡槽27端的尺寸是19.5毫米，限位长孔29的尺寸是8.5×3.5毫米，舌形锁销25的定位螺钉的直径是3毫米，双径连通孔26的大孔中心位置距弹簧卡槽27端的尺寸是13毫米，双径连通孔26的尺寸是（R0.65×L3.5）×（R2.25×L4.5）毫米，其中小孔部分24的尺寸是（R0.65×L3.5）毫米，舌形锁销25端部斜面28的角度为45度。在其他实施例中，上述尺寸也可根据实际需要变化。

参考图3，柱形销11用于锁定闭合时的折叠关节本体17，其被固定在折叠关节主片32一侧的主片卡销孔21内，在本实施例中，柱形销11通过横向惯穿其下半部分的柱形销销钉53固定在主片卡销孔21的孔腔内。柱形销11的销体上与偏片锁销孔22位置正面对应处开有柱形销卡槽8，所述柱形销卡槽8结构成横向的V形切口，深度大约是柱形销11直径的3/10。柱形销11顶部靠近转轴19的顶部为一斜面，该斜面称为顶部斜面13，所述顶部斜面13成易于产生相对滑动的45度倾斜角的斜面或椎面体形，顶部斜面13沿主片锁销孔21轴线方向的尺度是柱形销11直径的4/10左右。在本实施例中，柱形销11直径为9.0毫米，柱形销销钉53的直径为5.0毫米。

二、伸杆节

如图5所示，伸杆节10包括杆节管40、位于杆节管40内的牵引绳阻尼器41和设在杆节管40端部的环形锁紧螺母39。

所述杆节管40为一中空直管，其两端设有与前述折叠关节伸杆孔14内的螺纹相对应的端部螺扣49（该部件参见图3）；在杆节管40的管壁上开有牵引绳调节孔48。在本实施例中，每节杆节管40的尺寸为L1500×Φ30毫米，端部螺扣49的尺寸为M30×1.25毫米。

杆节管40的端部螺扣49与折叠关节伸杆孔14内的螺纹拼接后，通过所述环形锁紧螺母39实现杆节管40与伸杆折叠关节1之间的固定连接。在本实施例中，所述环形锁紧螺母39的内径尺寸是M28×1.25毫米。

如图6所示，所述牵引绳阻尼器41包括阻尼器节管43、设在阻尼器节管43端部的弹性压制片42和限位片45。

阻尼器节管43为中空的圆筒形结构，其筒形外壁与杆节管40的内壁相配合，即阻尼器节管43外径与杆节管40内径滑动配合。阻尼器节管43的内部具有内径不等的3段柱形空间，其中靠近阻尼器节管43两端的柱形空间直径略大些，用于放置弹性压制片42，弹性压制片42外伦尺度与这部分的柱形空间相配合，每根阻尼器节管43中共设有4个圆片形限位片45和2组半圆筒形的弹性压制片42，每组半圆筒形的弹性压制片42沿杆节管40轴线方向的两端各设一个限位片45。阻尼器节管43的管壁中部还开有牵引绳调节孔48，其与杆节管40管壁上所开凿的牵引绳调节孔48相互贯通，孔直径大约是杆节管40外径尺寸的1/3左右，在本实施例中，孔直径约11毫米。每根阻尼器节管43由2个专用开口销钉64固定。阻尼器节管43长度约为其外径尺寸的3-4倍。

弹性压制片42是由椭圆形状的高弹性薄片弯曲成半圆弧形的2片弹性片50构成，2片弹性片50的圆弧形外壁面相对对称紧靠在一起，并沿垂直于杆节管40轴线方向放置，在阻尼器节管43的端部相应的筒形空腔内由2个限位片45来定位。弹性片50由0.60毫米厚的椭圆形弹性薄片弯制而成一定弧度的半圆筒，在本实施例中，弯曲放置的弹性片50沿阻尼器节管43轴线的长度约30毫米，每组2片弹性片50的弧形外壁面紧靠在一起并相对对称放置在阻尼器节管43的端部处，弹性压制片42的轴线垂直于杆节管40轴线，圆片形的限位片45的中心圆孔66的直径是牵引绳44直径的3倍左右，限位片45设在阻尼器节管43内、每组弹性压制片42的两端处，并由放置在管端边缘处内壁面上环形槽内的弹性卡圈限位。当需要将牵引绳44穿入阻尼器节管43中时，如图5所示，牵引绳44穿过限位片45的中心圆孔66并在弹性压制片42的2片弹性片50之间的两弧形外壁面之间的缝隙中穿过，2片弹性压制片42对牵引绳44的压力要调整到使得沿杆节管40轴线方向拉动牵引绳44克服弹性片50的对牵引绳44磨擦的外加力不小于1.5公斤。在本实施例中，圆片形的限位片45厚度1.75毫米，中心圆孔66直径4.0毫米。

如图6所示，弹性压制片42对夹在其间的牵引绳44不仅可施加压力增加其运动阻力，还用于调节其在杆节管40内外多余部分的长度，调节精度可达相对杆节管40长度约10毫米的数量级。调节时，将伸杆未展开前处于在相邻的杆节管40之间的自由部分的牵引绳44绷紧，多余部分的长度可放在阻尼器节管43中部或两个阻尼器节管43之间的位置。牵引绳阻尼器41设在杆节管40的中部1个，或对称杆节管40中心轴线放置2个。在本实施例中，中空圆筒形的阻尼器节管43平均壁厚约1.3毫米，阻尼器节管43外径比与杆节管40内径小约0.15毫米，长度约95毫米，固定阻尼器节管43于杆节管40内的2个专用开口销钉64位置在牵引绳调节孔48周围10毫米内。

三、牵引绳

牵引绳44是由多股细丝缠绕制成的软绳，所述细丝可为无磁性不锈钢钢丝绳。或其它种类并具备同样力学性质既无磁性的多股细丝拧成的单股绳，在本实施例中，所述牵引绳44由5-10股细丝制成，每根细丝的直径为1.2毫米。所述细丝可以为无磁性不锈钢钢丝绳，可承载的最大拉伸力不低于35公斤，最小自由弯曲半径不小于杆节管孔33的1/3，即约为9.5毫米。

牵引绳44长度与折叠式硬伸杆装置展开后的总长度相当，牵引绳44的一端固定在伸杆电机57中的牵引绳绕线轴61体上，另一端带领牵引绳44由第一节杆节管59依次沿杆节管40中心轴线穿过其他的杆节管40及阻尼器节管43，直到整根伸杆最末一节，并在靠近探测器处的最后一根阻尼器节管43中的限位片45中心圆孔66中穿出，保留在阻尼器节管43中的牵引绳44均由所在处的弹性压制片42夹紧。牵引绳44在弹性压制片42之间缝隙穿过时产生滑动所需的最小拉伸力大于1.5kg。

牵引绳44上设有一系列分布间隔不等的硬节点47，所述硬节点47为球形，其直径范围在4.1毫米-4.2毫米之间。在本实施例中，所述硬节点47可采用带有通孔的同直径尺寸的黄铜小球制成。所述硬节点47在牵引绳44上的位置是按不等距排列的，越靠近伸杆电机57，硬节点47之间的间距就越大。硬节点47邻近折叠关节本体17分布，从靠近第一节杆节管59的第一个折叠关节本体17开始，在折叠式硬伸杆装置未解锁及没展开之前，硬节点47的分布方式为：与折叠关节本体17内的双径连通孔26的间距越来越近，直到最后最远的一个硬节点47紧靠双径连通孔26为止。每对相邻硬节点47间的距离差约为一个折叠关节本体17本体尺度的2/3。

折叠式硬伸杆装置在展开时，牵引绳44在伸杆电机57的带动下绕线轴61（伸杆电机57的一部分）转动，牵引绳44的总长度开始缩短，此时离伸杆电机57最远的伸杆折叠关节1之外的硬节点47是第一个接近折叠关节副片9内的双径连通孔26的硬节点，随着牵引绳44不断被拉伸，距离伸杆电机57次远的伸杆折叠关节1外的硬节点47成为第二个接近折叠关节副片9内的双径连通孔26的硬节点，以此类推，牵引绳44上的硬节点47逐个接近双径连通孔26。在一个实施例中，靠近探测器的第一个硬节点47离牵引绳44顶端约1米，牵引绳44绕线轴61转动卷紧牵引绳44开始之前，靠近探测器的第一个硬节点47是接近折叠关节副片9的，牵引绳44上下一个硬节点47位于毗邻伸杆折叠关节1的折叠关节副片9之外约45毫米，第三个硬节点47离毗邻的伸杆折叠关节1的折叠关节副片9之外约95毫米，以此类推。

四、伸杆电机

伸杆电机57包括电机58和减速及线轴机壳63，所述减速及线轴机壳63安装在电机58上；所述减速及线轴机壳63包括减速齿轮组和牵引绳绕线轴61。

如图1与图7所示，伸杆电机57安装在靠近第一个伸杆支柱54的第一节杆节管59的末端上，电机58的动力经减速及线轴机壳63将电机转速变成极低转速的转动。电机58的动力经其动力输出轴端的齿轮及与其啮合的3倍直径的大齿轮先一级减速，大齿轮再通过与其同轴的蜗杆齿轮和与其啮合的大蜗轮齿轮67构成的二级减速，最终将每分钟2-3千转电机动力输出轴转速变成每分钟5-8转左右牵引绳绕线轴61的低转速运动，以保持每分钟约50-90毫米左右的牵引绳44长度变化。牵引绳绕线轴61与蜗轮齿轮67做成同轴一体的结构，缠绕在牵引绳绕线轴61上的牵引绳44的绳端是直接固定在牵引绳绕线轴61的轴体上的，以防止出现牵引绳绕线轴61过程中牵引绳44对牵引绳绕线轴61的相对滑动无法缠绕的现象。在靠近伸杆折叠关节1位置第一节杆节管59内设有微动开关，由最后一个硬节点47来拨动。若关闭第一节杆节管59尾端的电机58，可停止牵引绳绕线轴61的转动。

以上是对本发明的折叠式硬伸杆装置的结构描述，下面对其安装方式以及相应的工作过程进行说明。

参考图1，在一个实施例中，本发明的折叠式硬伸杆装置安装在安装基板56上，具体的说，在安装基板56上固定有多个伸杆支柱54，所述伸杆支柱54上安装有伸杆节固定锁扣60；本发明的折叠式硬伸杆装置在安装时，其中的伸杆节10中的杆节管40通过伸杆节固定锁扣60安装在安装基板56上。距离伸杆电机57最远的伸杆顶端还可安装一仪器传感器55。

在工作过程中，折叠式硬伸杆装置的伸杆需要展开，在展开时，按照一定的先后排列顺序由“头到尾”依次进行。首先，要打开或解锁靠近伸杆顶端的探测器的那根伸杆支柱54顶端用于固定杆节管40的锁扣，再依次打开或解锁下一根伸杆支柱54顶端用于固定杆节管40的锁扣，每打开解锁一根杆节管40的全部锁扣，该杆节管40就会在其管中的牵引绳44的拉力作用下使该杆节管40与相连的下一根杆节管40间的折叠关节本体17围绕转轴19转动到两杆轴线成同轴状态，折叠关节本体17完全闭合，依次类推，直到整根伸杆完全展开为止。

其中，在伸杆未完全伸展前，穿过双径连通孔26处的牵引绳44由锁销弹簧31推动的舌形锁销25和通孔4及通孔18共同作用，将其完全限定在小孔部分24的范围内，只有当在外力作用下杆节管40伸展成同轴向直杆及其端部的折叠关节本体17闭合时，舌形锁销25端部斜面28在柱形销11的顶部斜面13的推动下克服尾部弹簧卡槽27处的锁销弹簧31的推力，使舌形锁销25向锁销弹簧31方向移动，在到达舌形锁销25最大移动距离时，双径连通孔26的小孔部分24的2/3进入到锁销孔22内部，此时双径连通孔26的大孔部分全部露出，与同直径的通孔4接近重合，此时硬节点47球形体不再卡在小孔部分24处，由于折叠式硬伸杆装置的惯性作用，伸杆节10依然沿原来方向运动，直到舌形锁销25端部卡在柱形销11上部对应的柱形销卡槽8内，折叠关节本体17成完全闭合状态。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种折叠式硬伸杆装置，其特征在于，包括伸杆电机（57）、伸杆折叠关节（1）、伸杆节（10）以及牵引绳（44）；其中，

所述的伸杆节（10）有多个，所述多个伸杆节（10）之间采用伸杆折叠关节（1）连接，由多个伸杆节（10）和伸杆折叠关节（1）连接成的整根伸杆装置的一端连接到伸杆电机（57），另一端则与检测仪器相连；所述牵引绳（44）贯穿连接后的所述多个伸杆节（10），且其一端与所述伸杆电机（57）相连。

2.根据权利要求1所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，所述伸杆折叠关节（1）包括折叠关节本体（17）、锁销组合体（46）和对正定位销（15），所述锁销组合体（46）与对正定位销（15）都安装在所述折叠关节本体（17）上；其中，

所述锁销组合体（46）包括舌形锁销（25）、定位螺钉、柱形销（11）和锁销弹簧（31）；所述舌形锁销（25）有矩形横截面，其中部开有用于穿过定位螺钉的限位长孔（29）和用于穿过牵引绳（44）的双径连通孔（26），其内侧开有弹簧卡槽（27），所述锁销弹簧（31）安装在与锁销孔（22）同轴线并贯通的圆孔内，安装到位的锁销弹簧（31）紧邻所述弹簧卡槽（27）；

所述折叠关节本体（17）包括折叠关节主片（32）和折叠关节副片（9），两者通过铰接方式连接在一起；当所述折叠关节本体（17）闭合时，所述折叠关节主片（32）和折叠关节副片（9）闭合接触，形成闭合接触面（51）；所述折叠关节主片（32）和折叠关节副片（9）的外侧各自设有与所述闭合接触面（51）相垂直的折叠关节伸杆孔（14）；所述折叠关节主片（32）的中心位置开有主片通孔（4），所述折叠关节副片（9）的中心位置开有副片通孔（18），在所述主片通孔（4）和副片通孔（18）周围环绕有主片环槽（7）及副片环槽（6）；所述折叠关节主片（32）上远离铰接处的一端开有用于安装柱形销（11）的主片卡销孔（21），所述折叠关节副片（9）上远离铰接处的一端开有副片卡销孔（23），当所述折叠关节本体（17）闭合时，所述柱形销（11）安插到所述副片卡销孔（23）内；所述折叠关节主片（32）和折叠关节副片（9）上还开有用于安装对正定位销（15）的通孔（16）；所述折叠关节副片（9）上还开有用于放置舌形锁销（25）的锁销孔（22），其位于所述折叠关节副片（9）上的副片轴壳（2）与所述副片卡销孔（23）之间的位置。

3.根据权利要求2所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，所述折叠关节主片（32）和折叠关节副片（9）为梯形结构体，两者之间具有对称结构。

4.根据权利要求2所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，折叠关节主片（32）和折叠关节副片（9）绕铰接处转动的夹角范围在0度到180度之间，在闭合状态时，折叠关节本体（17）的折叠关节主片（32）和折叠关节副片（9）上的折叠关节伸杆孔（14）成同轴线状态。

5.根据权利要求2所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，所述双径连通孔（26）包括小孔部分（24）和与之连通的大孔部分。

6.根据权利要求2所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，所述柱形销（11）通过横向惯穿其下半部分的柱形销销钉（53）固定在所述主片卡销孔（21）的孔腔内；所述柱形销（11）的销体上开有柱形销卡槽（8），所述柱形销卡槽（8）成横向的V形切口；所述柱形销（11）的顶部为一斜面。

7.根据权利要求1所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，所述伸杆节（10）包括杆节管（40）、位于杆节管（40）内的牵引绳阻尼器（41）和设在杆节管（40）端部的环形锁紧螺母（39）；其中，

所述杆节管（40）为一中空直管，其两端设有端部螺扣（49）；在杆节管（40）的管壁上开有牵引绳调节孔（48）；

所述环形锁紧螺母（39）实现杆节管（40）与伸杆折叠关节（1）之间的连接锁固与杆节管间长度差异上的细微调节作用；

所述牵引绳阻尼器（41）包括阻尼器节管（43）、设在阻尼器节管（43）端部的用于夹持牵引绳（44）的弹性压制片（42）和限位片（45）；所述阻尼器节管（43）为中空的圆筒形结构，其筒形外壁与杆节管（40）的内壁相配合，内部具有内径不等的3段柱形空间，其中靠近阻尼器节管（43）两端的柱形空间直径略大，用于放置所述弹性压制片（42）；每根阻尼器节管（43）中共设有4个圆片形限位片（45）和2组半圆筒形的弹性压制片（42），每组半圆筒形的弹性压制片（42）沿杆节管（40）轴线方向的两端各设一个限位片（45）；阻尼器节管（43）的管壁中部还开有牵引绳调节孔（48），其与杆节管（40）管壁上所开凿的牵引绳调节孔（48）相互贯通。

8.根据权利要求7所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，所述牵引绳阻尼器（41）有1个，其设在所述杆节管（40）的中部；或有2个，其对称所述杆节管（40）的中心轴线放置。

9.根据权利要求2所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，所述牵引绳（44）上设有一系列分布间隔不等的硬节点（47），越靠近伸杆电机（57），硬节点（47）之间的间距越大；从靠近伸杆电机（57）的第一个折叠关节本体（17）开始，硬节点（47）与折叠关节本体（17）内的双径连通孔（26）的间距越来越近，直到最后最远的一个硬节点（47）紧靠所述双径连通孔（26）为止。

10.根据权利要求1所述的折叠式硬伸杆装置，其特征在于，所述伸杆电机（57）包括电机（58）和减速及线轴机壳（63），所述减速及线轴机壳（63）安装在所述电机（58）上；所述减速及线轴机壳（63）包括减速齿轮组和牵引绳绕线轴（61）。

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