CN104875908A - 一种可展机构绳驱动被动张紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可展机构绳驱动被动张紧装置，包括底座、立杆、摆臂、摆臂座、摆臂轴、张紧扭簧、线轮安装座、线轮与角度传感器；其中，底座中部安装立杆，并轴接摆臂，通过张紧扭簧控制摆臂的摆动，使摆臂位于立杆一侧；摆臂的转动角度通过角度传感器测量。立杆顶端、底座下表面中部与摆臂自由端上分别安装有一个线轮安装座；每个线轮安装座上轴接两个线轮，两个线轮间可形成具有穿线通道。上述底座固定于可展收机构固定端，可展收机构的驱动绳依次经过底座、摆臂与顶杆上的线轮安装座上线轮间的穿线通道与可展收机构的活动端相连。

Description

一种可展机构绳驱动被动张紧装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种张紧装置，具体来说，是一种可展机构绳驱动的张紧装置及绳张紧力测量方法。

背景技术

随着航天事业的发展，越来越多的航天工程会应用一些大型在轨结构。然而，由于运载火箭容积的限制，非折展结构体的尺寸无法满足任务需求，因此各类宇航空间折展机构得到了快速发展和应用。航天应用要求装置质量轻，且驱动能力强，能在真空、高低温环境下正常工作，因此绳驱动在航天可展机构中有着广泛的应用。

绳驱动装置中的驱动绳要求工作过程中始终存在一定的张紧力，防止驱动绳从缠绕的导向装置中滑出脱离，且驱动绳松弛后可能与其它部件发生缠绕或自缠绕，使绳驱动装置失效，从而影响机构的功能。目前，大部分绳驱动的张紧采用动力源部分始终对驱动绳施加主动力的方式，实现驱动绳的张紧，但在展机构的展收过程中可能发生振动，从而使主动力的张紧方式在某些时刻失效，绳驱动装置可能出现驱动失效。且在某些展收机构中，还要对驱动绳上的张紧力进行控制，以保证展收机构在某些位形条件下的驱动绳上的张紧力，从而控制展收机构的功能实现，增加了操作的复杂性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种可展机构绳驱动被动张紧装置及绳张紧力测量方法，通过对驱动绳施加被动力，使驱动绳实时处于张紧状态，实现可展机构绳驱动的驱动功能，适用于所有绳驱动的可展收机构。

一种可展机构绳驱动被动张紧装置，包括底座、立杆、摆臂、摆臂座、摆臂轴、张紧扭簧、线轮安装座、线轮与角度传感器。

其中，底座上表面中部垂直固定安装有立杆；底座上表面还安装有摆臂座，位于立杆的一侧。摆臂座上通过轴承安装有摆臂轴；摆臂轴与摆臂固定端固连。摆臂轴一端装有角度传感器，用于测量摆臂轴的转动角度；摆臂轴上还安装有张紧扭簧，张紧扭簧一端与摆臂固连，另一端与摆臂座固连。

立杆顶端、底座下表面中部与摆臂自由端上分别安装有一个线轮安装座；每个线轮安装座上轴接两个周向设计有凹槽的线轮，且使两个线轮间相切，使两个线轮上的凹槽间形成穿线通道。

上述底座下表面固定安装于可展收机构的固定端上，可展收机构的驱动绳从驱动机构伸出，首先由线轮安装座B下方穿过底座下表面线轮安装座上两线轮间的穿线通道，随后穿过摆臂自由端线轮安装座上两线轮间的穿线通道，最终由顶杆顶端线轮安装座下方穿过线轮安装座上两线轮间的穿线通道后，与可展收机构的活动端相连。

本发明的优点为：

1、本发明的可展机构绳驱动被动张紧装置所有线轮成对安装，可以有效防止驱动绳从线轮凹槽内脱出。

2、本发明的一种可展机构绳驱动被动张紧装置及绳张紧力测量方法摆杆摆动张紧驱动绳，摆杆角度通过摆臂轴上安装的角度传感器测出，从而可以在不安装力学传感器的情况下计算驱动绳的张紧力。

3、本发明的可展机构绳驱动被动张紧装置灵敏度高、通用性好、可靠性高、耐用性好，不会在外界扰动下失效，能够在振动等外界干扰恶劣的环境下工作。

4、本发明的可展机构绳驱动被动张紧装置，结构简单，通用性好，可广泛应用于各种用途的可展机构的绳驱动装置中。

附图说明

图1为本发明可展机构绳驱动被动张紧装置结构主视示意图；

图2为本发明可展机构绳驱动被动张紧装置结构后视示意图；

图3为本发明可展机构绳驱动被动张紧装置结构仰视示意图。

图中：

1-底座        2-立杆       3-摆臂

4-摆臂座      5-摆臂轴     6-张紧扭簧

7-线轮安装座  8-线轮       9-角度传感器

10-凹槽       11-穿线通道  12-驱动绳

具体实施方式

本发明可展机构绳驱动被动张紧装置包括底座1、立杆2、摆臂3、摆臂座4、摆臂轴5、张紧扭簧6、线轮安装座7、线轮8与角度传感器9，如图1、图2、图3所示。

其中，底座1为条形板状台面，作为本发明中各部分的安装平台，同时也用来实现本发明可展机构绳驱动被动张紧装置与可展收机构间的安装。底座1上表面中部垂直固定安装有立杆2。底座1上表面还安装有摆臂座4，位于立杆2的一侧。摆臂座4上通过轴承安装有摆臂轴5，摆臂轴5轴线与底座1上表面平行。摆臂轴5与摆臂3固定端固连，使摆臂3可绕摆臂轴5轴线摆动。摆臂轴5一端装有角度传感器9，用于测量摆臂轴5的转动角度，进而实现摆臂3的摆动角度测量。摆臂轴5上还安装有张紧扭簧6，张紧扭簧6一端与摆臂3固连，另一端与摆臂座4固连。当张紧扭簧6未发生形变时，摆臂3处于初始位置，此时，摆臂3向底座1外侧倾斜，轴线与底座1上表面的夹角为10°～30°，使摆臂3可在绳的拉力作用下顺利旋转。。

上述立杆2顶端、底座1下表面中部与摆臂3自由端上分别安装有一个线轮安装座7，令分别为线轮安装座A、线轮安装座B与线轮安装座C。其中，线轮安装座A、线轮安装座B分别与立杆2和底座1固定；线轮安装座C与摆臂3自由端间通过连接轴轴承连接，使线轮安装座C可绕连接轴轴线自由转动，保证了驱动绳12在拉动摆臂3转动时，线线轮安装座C可以自动调整角度位置。

线轮安装座A、线轮安装座B与线轮安装座C上，均以下述方式安装有两个线轮8：线轮安装座7上固定安装有两个轴线与底座1上表面平行的线轮安装轴，每个安装轴上通过轴承同轴套接有一个周向设计有凹槽9的线轮8，且使两个线轮8间相切，由此使两个凹槽10间可形成穿线通道11。上述线轮安装座A上的线轮8位置高于线轮安装座C上的线轮8位置；且线轮安装座A、线轮安装座B与线轮安装座C上的全部的线轮8轴线相互平行；同时保证线轮安装座A、线轮安装座B与线轮安装座C上两个线轮8的凹槽10间形成的穿线通道11轴线同面。摆臂3的长度根据安装空间进行设计，线轮安装座A上的线轮8中心距底座1上表面的距离设计为摆臂3长度的1.2～2倍；摆臂轴5的轴线到立杆2轴线的距离为摆臂3的长度的0.1～0.4倍。摆臂轴5的轴线到底座1的距离应尽可能近。

通过上述结构的可展机构绳驱动被动张紧装置，将底座1下表面固定安装于可展收机构的固定端上，可展收机构的驱动绳12从驱动机构伸出，首先由线轮安装座B下方穿过线轮安装座B上两线轮8间的穿线通道11，随后穿过线轮安装座C上两线轮8间的穿线通道11，最终由线轮安装座A下方穿过线轮安装座A上两线轮8间的穿线通道11后，与可展收机构的活动端相连。

当可展收机构中的驱动机构作为收拢驱动机构时，可控制可展收机构的收拢，驱动机构对驱动绳施加牵引力，由驱动绳牵引可展收机构中各层级间的收拢；在此过程中，驱动绳还带动摆臂3由初始位置向立杆2方向摆动，同时摆臂3受张紧扭簧6扭转力的作用始终具有反向摆动趋势，进而使驱动绳12始终处于张紧状态。

当可展收机构中的驱动机构作为展开驱动机构时，可控制可展收机构的展开，驱动机构对驱动绳施加牵引力，由驱动绳牵引可展收机构中各层级间的展开；在此过程中，驱动绳还带动摆臂3由初始位置向立杆2方向摆动，同时摆臂3受张紧扭簧6扭转力的作用始终具有反向摆动趋势，进而使驱动绳12始终处于张紧状态。同时，在可展收机构中各层级间收拢过程中，展开驱动机构释放驱动绳12配合可展收机构的收拢；在收拢过程中，可以通过测量角度传感器9的角度，从而控制展开驱动机构释放驱动绳12的速度，以保证驱动绳12上始终存在一定的拉力。

应用本发明可展机构绳驱动被动张紧装置的可展收机构，在进行展开与收拢过程中，驱动绳12的拉力可通过下述方式进行测量：首先，通过试验标定驱动绳12上的拉力与角度传感器9测量角度的对应关系；随后，在可展收机构展开或收拢过程中，通过读取角度传感器9所测量的角度，便可以获取驱动绳12上的拉力值，从而通过控制可展收机构中的驱动机构转速的快慢来控制驱动绳12上的拉力大小。

Claims (5)

1.一种可展机构绳驱动被动张紧装置，其特征在于：包括底座、立杆、摆臂、摆臂座、摆臂轴、张紧扭簧、线轮安装座、线轮与角度传感器；

其中，底座上表面中部垂直固定安装有立杆；底座上表面还安装有摆臂座，位于立杆的一侧；摆臂座上通过轴承安装有摆臂轴；摆臂轴与摆臂固定端固连；摆臂轴一端装有角度传感器，用于测量摆臂轴的转动角度；摆臂轴上还安装有张紧扭簧，张紧扭簧一端与摆臂固连，另一端与摆臂座固连；

立杆顶端、底座下表面中部与摆臂自由端上分别安装有一个线轮安装座；每个线轮安装座上轴接两个周向设计有凹槽的线轮，且使两个线轮间相切，使两个线轮上的凹槽间形成穿线通道；

上述底座下表面固定安装于可展收机构的固定端上，可展收机构的驱动绳从驱动机构伸出，首先由线轮安装座B下方穿过底座下表面线轮安装座上两线轮间的穿线通道，随后穿过摆臂自由端线轮安装座上两线轮间的穿线通道，最终由顶杆顶端线轮安装座下方穿过线轮安装座上两线轮间的穿线通道后，与可展收机构的活动端相连。

2.如权利要求1所述一种可展机构绳驱动被动张紧装置，其特征在于：所述张紧扭簧未发生形变时，摆臂向底座外侧倾斜，轴线与底座上表面的夹角为10°～30°。

3.如权利要求1所述一种可展机构绳驱动被动张紧装置，其特征在于：所述其中，线轮安装座C与摆臂自由端间通过连接轴轴承连接。

4.如权利要求1所述一种可展机构绳驱动被动张紧装置，其特征在于：令立杆顶端、底座下表面中部与摆臂自由端上的线轮安装座分别为线轮安装座A、线轮安装座B与线轮安装座C；其中，线轮安装座A上的线轮位置高于线轮安装座C上的线轮位置；且线轮安装座A、线轮安装座B与线轮安装座C上的全部的线轮轴线相互平行；同时保证线轮安装座A、线轮安装座B与线轮安装座C上两个线轮的凹槽间形成的穿线通道轴线同面；线轮安装座A上的线轮中心距底座上表面的距离设计为摆臂长度的1.2～2倍；摆臂轴的轴线到立杆轴线的距离为摆臂的长度的0.1～0.4倍。

5.如权利要求1所述一种可展机构绳驱动被动张紧装置，其特征在于：所述驱动绳的拉力通过下述方式进行测量：首先，通过试验标定驱动绳上的拉力与角度传感器测量角度的对应关系；随后，在可展收机构展开或收拢过程中，通过读取角度传感器所测量的角度，便可以获取驱动绳上的拉力值，从而通过控制可展收机构中的驱动机构转速的快慢来控制驱动绳上的拉力大小。