CN105459137A - 一种发动机喉管捕获机构 - Google Patents

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林云成
姜水清
李德伦
褚成成
王康
刘雅芳
许哲
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0019—End effectors other than grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0028—Gripping heads and other end effectors with movable, e.g. pivoting gripping jaw surfaces

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Abstract

本发明公开了一种发动机喉管捕获机构，属于在轨服务技术领域，包括：滚珠丝杠、丝杠螺母、轴承、限位环、基础座、压紧座、联轴器、转接件、探头、活动舌及底板；滚珠丝杠的一端与减速箱的输出轴固定连接，滚珠丝杠的另一端通过联轴器与转接件的一端固定连接，转接件的另一端与探头的柱体部分固定连接；丝杠螺母通过与滚珠丝杠的旋合套装在滚珠丝杠的外圆周面并抵触在限位环的端面，基础座穿过滚珠丝杠后固定在丝杠螺母的限位凸台上，两个以上活动舌沿基础座的周向均匀分布在基础座远离丝杠螺母的一端，活动舌的一端与基础座活动连接，另一端通过弹簧的作用紧密抵触在转接件或探头的外表面上；该装置能够完成非合作目标的捕获、锁紧和释放。

Description

一种发动机喉管捕获机构
技术领域
本发明属于在轨服务技术领域，具体涉及一种发动机喉管捕获机构。
背景技术
随着航天技术的飞速发展，空间飞行器的结构、组成日趋复杂，性能、技术水平不断提高，如何保证航天器在复杂的空间环境中更加持久、稳定的在轨运行，已成为目前空间技术领域亟待解决的重要问题。
现有的航天器大多设计为一次性使用，航天器能否在轨正常工作主要取决于其发射前在地面上采取的一系列提高可靠性的措施，如采用冗余设计、尽可能采用成熟部件及成熟技术等。但由于航天器设计、制造等自身因素以及空间环境的影响，航天器在轨运行的过程中，各种故障及意外情况仍无法完全避免；随着技术的进步，航天器上的仪器设备可能变得陈旧落后，无法达到理想性能；同时，航天器的规模扩大受到当前发射运载器的极大约束；航天器寿命也受到其可携带推进剂总量的限制。
目标航天器捕获是对其进行在轨服务的必须动作，而发动机喉管作为通常航天器的标配结构形式，研究一种发动机喉管捕获机构，对非合作目标航天器在轨服务有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种发动机喉管捕获机构，该装置能够完成非合作目标的的捕获、锁紧和释放。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种发动机喉管捕获机构，包括：制动器、电机、减速箱、滚珠丝杠、丝杠螺母、轴承、限位环、基础座、微动开关、压紧座、联轴器、转接件、探头、活动舌及底板；
所述丝杠螺母的一端设有限位凸台；所述探头由椭圆球体部分及柱体部分组成；所述活动舌为带有弧度的条状结构；
其连接关系如下：制动器、电机及减速箱依次连接，底板固定在减速箱输出端的箱体端面上，限位环固定在底板上，滚珠丝杠的一端与减速箱的输出轴固定连接，并通过一对轴承与限位环的内圆周面配合实现动静分离，滚珠丝杠的另一端通过联轴器与转接件的一端固定连接，转接件的另一端与探头的柱体部分固定连接；丝杠螺母通过与滚珠丝杠的旋合套装在滚珠丝杠的外圆周面并抵触在限位环的端面，基础座穿过滚珠丝杠后固定在丝杠螺母的限位凸台上，两个以上活动舌沿基础座的周向均匀分布在基础座远离丝杠螺母的一端，活动舌的一端与基础座活动连接，另一端通过弹簧的作用紧密抵触在转接件或探头的外表面上；两个以上微动开关沿基础座的周向均匀分布在基础座的外表面上，微动开关与滚珠丝杠靠近电机一端的轴向夹角为锐角；压紧座穿过滚珠丝杠后固定在基础座上，并不与活动舌及微动开关产生干涉。
进一步的，还包括导向柱，导向柱的一端固定在基础座上，另一端与底板进行孔轴配合，且导向柱的轴向与滚珠丝杠的轴向平行。
进一步的，所述基础座的侧面均布两个以上带有弧形槽的板状结构；微动开关与基础座通过在基础座的弧形槽中调整进而调节微动开关与滚珠丝杠的相对角度。
进一步的，所述弹簧的两端分别与相邻的两个活动舌连接。
进一步的，所述微动开关的个数为三个，活动舌的个数为四个。
进一步的，所述限位环与底板的固定方式及基础座与丝杠螺母的固定方式均为通过螺钉连接，滚珠丝杠与减速箱的固定方式为通过键连接。
有益效果：本发明传动原理简单，结构紧凑，作为非合作目标的捕获手段，具有其广泛的应用前景；通过结构设计，对27mm-36mm范围的内径喉管进行捕获、锁紧，并可实现释放功能；该机构在在轨服务技术领域，为航天器在轨维修、空间攻防等提供前提基础。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明工作状态示意图。
图3为本发明捕获过程示意图。
图4为本发明捕获到位示意图。
图5为本发明锁紧示意图。
其中，1-制动器，2-电机，3-减速箱，4-滚珠丝杠，5-轴承，6-限位环，7-基础座，8-微动开关，9-压紧座，10-联轴器，11-转接件12-探头，13-活动舌，14-导向柱，15-丝杠螺母，16-底板。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种发动机喉管捕获机构，参见附图1，包括：制动器1、电机2、减速箱3、滚珠丝杠4、丝杠螺母15、轴承5、限位环6、基础座7、微动开关8、压紧座9、联轴器10、转接件11、探头12、活动舌13、导向柱14及底板16；
所述丝杠螺母15的一端设有限位凸台；
所述基础座7为带有通孔的阶梯型柱体，在柱体的侧面均布两个以上带有弧形槽的板状结构；
所述探头12由椭圆球体部分及柱体部分组成；
所述活动舌13为带有弧度的条状结构；
其连接关系如下：制动器1、电机2及减速箱3依次连接，底板16固定在减速箱3输出端的箱体端面上，限位环6通过螺钉固定在底板16上，滚珠丝杠4的一端通过键与减速箱3的输出轴固定连接，并通过一对轴承5与限位环6的内圆周面配合实现动静分离，滚珠丝杠4的另一端通过联轴器10与转接件11的一端固定连接，转接件11的另一端与探头12的柱体部分固定连接；丝杠螺母15通过与滚珠丝杠4的旋合套装在滚珠丝杠4的外圆周面并抵触在限位环6的端面，基础座7穿过滚珠丝杠4后通过螺钉固定在丝杠螺母15的限位凸台上，两个以上活动舌13沿基础座7的周向均匀分布在基础座7远离丝杠螺母15的一端，活动舌13的一端与基础座7活动连接，另一端通过弹簧的作用紧密抵触在转接件11或探头12的外表面上，所述弹簧的两端分别与相邻的两个活动舌13连接；两个以上微动开关8沿基础座7的周向均匀分布在基础座7靠近板状结构的外表面上，微动开关8与滚珠丝杠4靠近电机2一端的轴向夹角为锐角，微动开关8与基础座7活动连接并可通过在基础座7的弧形槽中调整进而调节微动开关8与滚珠丝杠4的相对角度；压紧座9穿过滚珠丝杠4后固定在基础座7上，并不与活动舌13及微动开关8产生干涉；导向柱14的一端固定在基础座7上，另一端与底板16进行孔轴配合，且导向柱14的轴向与滚珠丝杠4的轴向平行。
工作原理：参见附图2-5，发动机喉管捕获机构主要针对490N发动机喉管尺寸进行设计，机构可以对27mm-36mm范围的内径喉管进行捕获；所述捕获机构通过基础座7及压紧座9与机械臂末端连接，捕获机构由机械臂末端在视觉的控制下引领至喉管，探头12深入喉管内部，当微动开关8触碰到喉管内壁时，微动开关8触发，当所有的微动开关8均被触发输出高电平时，控制器控制电机2启动，通过减速箱3带动滚珠丝杠4转动，滚珠丝杠4与丝杠螺母15发生相对移动，进而带动探头12向靠近压紧座9的方向运动，此时限位环6与丝杠螺母15的端面形成间隙，活动舌13抵触在探头12的椭圆球体部分的外表面，进而压迫两个以上活动舌13向远离滚珠丝杠4轴线的方向张开，张开后的活动舌13抵触在喉管内径的最小处，导致探头12无法从喉径最小处拔出，滚珠丝杠4带动探头12向下运动的同时使压紧座9有向上运动的趋势，形成锁紧力，完成抓捕；捕获机构释放喉管过程为上述过程的逆过程，电机2带动滚珠丝杠4逆向转动，进而带动探头12向远离压紧座9的方向移动直到限位环6重新抵触到丝杠螺母15的端面，同时，活动舌13在弹簧的作用力下重新抵触在连接件11的外表面，活动舌13与喉管内径的最小处形成间隙，与喉管分离完成，其中，制动器1能够防止电机2的电机轴在静止或断电时发生转动。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发动机喉管捕获机构，其特征在于，包括：制动器(1)、电机(2)、减速箱(3)、滚珠丝杠(4)、丝杠螺母(15)、轴承(5)、限位环(6)、基础座(7)、微动开关(8)、压紧座(9)、联轴器(10)、转接件(11)、探头(12)、活动舌(13)及底板(16)；
所述丝杠螺母(15)的一端设有限位凸台；所述探头(12)由椭圆球体部分及柱体部分组成；所述活动舌(13)为带有弧度的条状结构；
其连接关系如下：制动器(1)、电机(2)及减速箱(3)依次连接，底板(16)固定在减速箱(3)输出端的箱体端面上，限位环(6)固定在底板(16)上，滚珠丝杠(4)的一端与减速箱(3)的输出轴固定连接，并通过一对轴承(5)与限位环(6)的内圆周面配合实现动静分离，滚珠丝杠(4)的另一端通过联轴器(10)与转接件(11)的一端固定连接，转接件(11)的另一端与探头(12)的柱体部分固定连接；丝杠螺母(15)通过与滚珠丝杠(4)的旋合套装在滚珠丝杠(4)的外圆周面并抵触在限位环(6)的端面，基础座(7)穿过滚珠丝杠(4)后固定在丝杠螺母(15)的限位凸台上，两个以上活动舌(13)沿基础座(7)的周向均匀分布在基础座(7)远离丝杠螺母(15)的一端，活动舌(13)的一端与基础座(7)活动连接，另一端通过弹簧的作用紧密抵触在转接件(11)或探头(12)的外表面上；两个以上微动开关(8)沿基础座(7)的周向均匀分布在基础座(7)的外表面上，微动开关(8)与滚珠丝杠(4)靠近电机(2)一端的轴向夹角为锐角；压紧座(9)穿过滚珠丝杠(4)后固定在基础座(7)上，并不与活动舌(13)及微动开关(8)产生干涉。
2.如权利要求1所述的一种发动机喉管捕获机构，其特征在于，还包括导向柱(14)，导向柱(14)的一端固定在基础座(7)上，另一端与底板(16)进行孔轴配合，且导向柱(14)的轴向与滚珠丝杠(4)的轴向平行。
3.如权利要求1所述的一种发动机喉管捕获机构，其特征在于，所述基础座(7)的侧面均布两个以上带有弧形槽的板状结构；微动开关(8)与基础座(7)通过在基础座(7)的弧形槽中调整进而调节微动开关(8)与滚珠丝杠(4)的相对角度。
4.如权利要求1所述的一种发动机喉管捕获机构，其特征在于，所述弹簧的两端分别与相邻的两个活动舌(13)连接。
5.如权利要求1所述的一种发动机喉管捕获机构，其特征在于，所述微动开关(8)的个数为三个，活动舌(13)的个数为四个。
6.如权利要求1所述的一种发动机喉管捕获机构，其特征在于，所述限位环(6)与底板(16)的固定方式及基础座(7)与丝杠螺母(15)的固定方式均为通过螺钉连接，滚珠丝杠(4)与减速箱(3)的固定方式为通过键连接。
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