CN103671372B - 一种两维扫描机构的锁紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间两维扫描机构的锁紧装置，应用于航空航天技术领域。该锁紧装置包括底座、挡块组件、拔销器、转动体连接架和拉簧。底座安装在扫描机构的基座上，挡块组件、拔销器和拉簧均安装在底座上；转动体连接架一端与两维机构转动体固连，一端与销轴配合；挡块为活动部件，转轴为挡块轴。锁紧时拔销器的销轴穿过底座衬套、转动体连接架衬套和销轴衬套，和挡块组件共同把机构转动体锁住，拉簧处于拉紧状态；解锁时销轴拔出，挡块在拉簧力作用下绕挡块轴回到初始位置完成解锁。本发明的创新点是通过使用一个锁紧装置，实现了扫描机构的两维锁紧。本发明拆装方便，结构简单，安全可靠，提供了一种有效的空间两维扫描机构的锁紧方式。

Description

一种两维扫描机构的锁紧装置
技术领域
本发明涉及的是一种转动机构的锁紧装置，特别是一种空间两维扫描机构的锁紧装置，属于航空航天技术领域。
背景技术
为了实现空间大范围成像，常采用两维扫描方式，通过扫描镜的两维摆动来实现方位和俯仰方向的扫描。卫星发射时会对两维扫描机构产生很大冲击和干扰力矩，因此两维扫描机构在卫星发射前必须锁定，以保护扫描机构的精密轴系、扫描镜等免受损伤。扫描机构的锁紧装置是整个机构的关键部件之一，锁紧并成功解锁的可靠性直接关系到扫描机构工作的成败。
空间两维扫描机构的锁紧方式有爆炸螺栓锁紧、电磁锁紧、拔销器锁紧等。爆炸螺栓安装时将两个连接件固连在一起，爆炸后两连接件从分离面分离成两部分实现解锁，常用于舱外，考虑到污染、冲击等因素在光学仪器上应用往往受限。电磁锁紧的特征在于增加一个磁轭和一个制动面，实现两维锁紧需要用两套锁紧装置，使得结构相对复杂。传统的拔销器锁紧，通过使用两个拔销器装置来实现两维各自的锁紧，尤其在扫描镜上直接实施可靠性降低，结合应用本发明使用一个拔销器装置实现两维锁紧。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种空间两维扫描机构的锁紧装置,且通过一个简单可靠的锁紧装置，实现了扫描机构的两维锁紧。
本发明采取的技术方案如下：
本发明的两维扫描机构的锁紧装置包括底座1、挡块组件2、拔销器3、转动体连接架4和拉簧5，其中挡块组件2还包括挡块6、挡块轴7、挡块衬套8、挡块外垫片9、挡块内垫片10、销轴衬套11及螺母12。
底座1左右两侧各有一个凸台安装脚，材料一般选用钛合金、不锈钢等，中间位置的圆形沉孔嵌入塑料衬套，由于拔销器3的销轴14工作行程的限制，底座1中心销孔处的厚度一般小于销轴工作行程的1/2。挡块组件2是绕轴转动的活动部件，其中挡块6整体呈长方形，绕挡块轴7转动，销孔位置嵌入塑料销轴衬套11，该衬套通过4个螺钉固定在挡块6上，挡块6材料一般选用钛合金材料；挡块轴7的两轴端为锁紧螺纹，轴采用抗变形抗剪切的金属材料，转动的配合表面位置要求防冷焊处理；挡块衬套11和挡块内垫片10、挡块外垫片9一般采用金属材料；紧固螺母12采用双螺母锁紧。拔销器3本体为圆柱形，安装面上有4个对称安装孔，解锁前销伸出来，解锁后缩进去。转动体连接架4使用钛合金材料，一端中心孔嵌入塑料衬套。拉簧5材料为弹簧钢，长度和拉力要根据实际情况合理计算，保证解锁后拉簧不造成挡块反弹，且有一定的拉力裕度。
所述的底座1是整个锁紧装置的支撑结构，固定在扫描机构的基座17上；所述的挡块组件2整体安装在底座1上，通过挡块轴7的轴端螺纹连接，挡块6在拉簧5的作用下绕挡块轴7转动，其中销轴衬套11上面连接着拉簧5的一端，拉簧5的另一端固定在底座1上；所述的拔销器3通过螺钉固定在底座1上，在锁紧时销轴14依次穿过底座衬套15、转动体连接架衬套13和销轴衬套11对应的安装孔，安装后拉簧5处于拉紧状态；所述的机构转动体连接架4的一端与两维扫描机构转动体18固连，另一端的嵌入的销轴衬套11与销轴14配合连接。
锁紧与解锁工作原理说明：两维扫描机构锁紧前先检查挡块6处于活动状态，锁紧时使拔销器3的销轴14依次穿过底座衬套15、转动体连接架衬套13和销轴衬套11对应的安装孔，然后在底座1上固定拔销器3，拧紧螺钉，实现两维（方位维和俯仰维）锁紧，此时拉簧5处于拉紧状态，通过一个拔销器3和挡板组件2的组合就实现了扫描机构的两维锁紧；解锁时，发送解锁指令，拔销器3的销轴14瞬间拔出，挡块在拉簧5力的作用下绕轴回到初始水平位置，实现解锁，此时机构转动体18处于自由状态。
本发明有如下效益：
1、结构简单，拆装方便，占用空间小，制造成本低；
2、技术创新，使用一个锁紧装置实现了两维锁紧；
3、通过了地面环境试验和卫星发射的考核，成功锁紧并解锁。
附图说明
图1为本发明的两维扫描机构锁紧装置的结构示意图。
图2为本发明的两维扫描机构锁紧装置安装说明图。
图3为本发明的挡块组件的结构示意图。
图4为本发明的拔销器销锁紧状态示意图。
图中：1、底座，2、挡块组件，3、拔销器，4、转动体连接架，5、拉簧，6、挡块，7、挡块轴，8、挡块衬套，9、挡块外垫片，10、挡块内垫片，11、销轴衬套，12、紧固螺母，13、转动体连接架衬套，14、销轴，15、底座衬套，16、锁紧装置，17、基座，18、机构转动体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施做进一步说明：
结合图1、图2和图3所示，本发明的两维扫描机构的锁紧装置包括底座1、挡块组件2、拔销器3、转动体连接架4和拉簧5。底座1采用钛合金加工，由于受到拔销器3的销轴工作行程9mm的限制，底座1销孔处的厚度设计为4mm，销轴Φ6mm通过的圆形沉孔内嵌入聚酰亚胺底座衬套，单边厚度2mm。挡块组件2通过挡块轴端螺纹和M5螺母固定在底座上，转轴为挡块轴7，未锁紧时挡块6在拉簧5的拉力作用下绕轴自由转动。机构转动体连接架4的一端与两维机构的扫描机构转动体18通过4个M4钛合金螺钉固连，另一端与拔销器销轴14配合，配合孔为Φ10mm，内嵌入聚酰亚胺衬套，连接架采用钛合金材料。拔销器3选用火工品拔销器，锁紧时销轴7伸出来，解锁后缩回去且不反弹，通过4个M5防松螺钉固定在底座1上，其中一个螺钉与挡块轴7共用。拉簧5一端通过M3螺钉固定在底座上，另一端通过M3螺钉固定在挡板上的销轴衬套11上，与销轴衬套11共用其中一个安装螺钉，其中拉簧5的有效长度为30mm和拉力为10N。
上述零部件在底座1上装配操作完成后，将底座1通过2个M5螺钉固定在扫描机构的基座17上，拔销器3安装前，挡块6在弹簧力的作用下处于初始水平位置。使拔销器3的销轴14依次穿过底座衬套15、转动体连接架衬套13和销轴衬套11，然后在底座1上固定拔销器3，即实现两维锁紧，此时拉簧处于拉紧状态；当拔销器3的销轴14拔出时，挡块6在拉簧5力的作用下绕轴回到初始位置，实现解锁，机构转动体18在方位和俯仰两个方向可以自由活动。
如图3所示，挡块组件2包括挡块6、挡块轴7、挡块衬套8、挡块内垫片10、挡块外垫片9、销轴衬套11和M5紧固螺母12。本发明实施中挡块6选用钛合金，挡块轴7为40Cr，挡块衬套8、挡块内垫片10和挡块外垫片9使用黄铜材料，销轴衬套11采用聚酰亚胺材料。销轴衬套11通过4个M3螺钉固定在挡块6上，嵌入挡块孔内。挡块组件2装配时，首先保证挡块衬套8和挡块6孔的径向配合间隙为0.1mm，挡块内垫片10、挡块6、挡块外垫片9的轴向配合间隙为0.2mm，然后用M5双螺母12锁紧，锁紧后检查挡块6是否处于活动状态。
如图4所示，为拔销器3安装后的锁紧状态，拔销器3的销轴14穿过底座衬套15、转动体连接架衬套13和销轴衬套11对应的孔，其中固定拔销器3的4个M5螺钉中一个与挡块组件2共用。底座1和转动体连接架4留间隙0.1mm，以及转动体连接架4和挡块6间留活动间隙0.1mm。
为了增加锁定和成功解锁的可靠性，本发明实施采取了如下可靠性设计措施和环境试验考核：1、使用聚酰亚胺衬套材料；2、拉簧预留10倍的拉力裕度；3、通过热真空试验、力学振动试验、低温加载解锁试验等考核。
本发明仅通过一个拔销器3和挡板组件2的组合就实现了扫描机构的两维锁紧，结构简单，特点显著，为使用者提供了一种安全可靠的两维扫描机构锁紧装置。

Claims (5)

1.一种两维扫描机构的锁紧装置，包括底座(1)、挡块组件(2)、拔销器(3)、转动体连接架(4)和拉簧(5)，其特征在于，所述的挡块组件(2)包括挡块(6)、挡块轴(7)、挡块衬套(8)、挡块外垫片(9)、挡块内垫片(10)、销轴衬套(11)及螺母(12)；所述的底座(1)是整个锁紧装置的支撑结构，固定在扫描机构的基座(17)上；所述的挡块组件(2)整体安装在底座(1)上，通过挡块轴(7)的轴端螺纹连接，挡块(6)在拉簧(5)的作用下绕挡块轴(7)转动，其中销轴衬套(11)上面连接着拉簧(5)的一端，拉簧(5)的另一端固定在底座(1)上；所述的拔销器(3)通过螺钉固定在底座(1)上，在锁紧时销轴(14)依次穿过底座衬套(15)、转动体连接架衬套(13)和销轴衬套(11)对应的安装孔，安装后拉簧(5)处于拉紧状态；所述的转动体连接架(4)的一端与两维扫描机构转动体(18)固连，另一端的嵌入的销轴衬套(11)与销轴(14)配合连接。
2.根据权利要求1所述的一种两维扫描机构的锁紧装置，其特征在于，所述的销轴衬套(11)、转动体连接架衬套(13)和底座衬套(15)材料为自润滑工程塑料。
3.根据权利要求1所述的一种两维扫描机构的锁紧装置，其特征在于，所述的挡块衬套(8)、挡块外垫片(9)、挡块内垫片(10)采用金属材料。
4.根据权利要求1所述的一种两维扫描机构的锁紧装置，其特征在于，所述的拔销器(3)为火工品拔销器或电磁阀拔销器。
5.根据权利要求1所述的一种两维扫描机构的锁紧装置，其特征在于，所述的挡块衬套(8)和挡块(6)孔的径向间隙配合，挡块外垫片(9)、挡块(6)、挡块内垫片(10)的轴向保证间隙配合。
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