CN106628271A - 一种小微型双转杯式对接机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小微型双转杯式对接机构，其包括：主动端和被动端，主动端和被动端分别安装于两个飞行器上；主动端包括：内转杯以及外转杯，外转杯设置于内转杯的外侧；被动端包括：锁炳；对接作业时，外转杯与内转杯相互锁紧，将锁炳锁紧于外转杯及内转杯之间，使主动端与被动端对接，进而实现了两个飞行器的对接；分离作业时，外转杯与内转杯解开，用于使锁炳从外转杯及内转杯之间脱离，使主动端与被动端脱离，进而实现了两个飞行器的脱离。本发明的小微型双转杯式对接机构，对接机构的捕获区域大，具有构型小巧，运动包络小、重量轻、可靠性高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及空间飞行器重构领域，特别涉及一种小微型双转杯式对接机构。
背景技术
对接机构广泛应用于在轨飞行器重构，它是在轨维护作业所必需重要部件，常见的对接机构包括：抱爪式对接机构、绞盘式对接机构和卡盘式对接机构。其中，抱爪式对接机构轴向静包络小，但传动复杂，不适合小型飞行器的轻量化要求；绞盘式对接机构捕获区域较大，但需多套驱动协同作业；卡盘式对接机构结构简单，但是轴向包络较大。
目前，在轨维护领域迫切需求一种结构简单、高可靠、轻量化的小微型对接机构。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种小微型双转杯式对接机构，对接机构的捕获区域大，具有构型小巧，运动包络小、重量轻、可靠性高等优点。
为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种小微型双转杯式对接机构，其包括：主动端和被动端，所述主动端和所述被动端分别安装于两个飞行器上；
所述主动端包括：内转杯以及外转杯，所述外转杯设置于所述内转杯的外侧；
所述被动端包括：锁炳；
当进行对接作业时，所述外转杯与所述内转杯相互锁紧，用于将所述锁炳锁紧于所述外转杯及所述内转杯之间，使所述主动端与所述被动端对接，进而实现了两个所述飞行器的对接；
当进行分离作业时，所述外转杯与所述内转杯解开，用于使所述锁炳从所述外转杯及所述内转杯之间脱离，使所述主动端与所述被动端脱离，进而实现了两个所述飞行器的脱离。
较佳地，所述主动端包括：底板、底座、内转杯、外传杯、驱动组件、电连接器插头，其中，
所述底座固定在所述底板的中心；
所述内转杯空套在所述底座的外侧；
所述外传杯空套在所述内转杯的外侧；
所述驱动组件与所述内转杯及所述外转杯相连，用于驱动所述内转杯及所述外转杯转动；
所述电连接器插头固定在所述底板的一侧。
较佳地，所述主动端还包括：压簧组件，所述底座的中心设置有中心孔，所述压簧组件设置于所述中心孔的中下部；
当所述主动端与所述被动端对接时，所述压簧组件处于压缩状态；当所述主动端与所述被动端脱离时，所述压簧组件用于将所述被动端推离所述主动端。
较佳地，所述压簧组件包括：压簧帽、压簧以及压簧座，
所述压簧座固定在所述底板的中心，与所述底座同轴安装；
所述压簧的一段与所述压簧座相连，所述压簧的另一端与所述压簧帽相连；
所述底座的中心孔的上端设置有所述压簧帽的限位特征；
当所述主动端与所述被动端对接时，所述被动端接触所述压簧帽，经所述压簧帽压缩所述压簧，使所述压簧处于压缩状态；当所述主动端与所述被动端脱离时，所述压簧用于将所述被动端推离所述主动端。
较佳地，所述底座为V形底座，所述底座的外形为空心圆锥状几何体，所述底座的上端设置有多个V形槽，多个所述V形槽沿径向均匀分布；
所述内转杯空套在所述底座的外侧，所述内转杯的外形为空心圆锥状几何体，所述内转杯的上端设置有多个第一斜V形槽，多个所述第一斜V形槽沿径向均匀分布；
所述外转杯空套在所述内转杯的外侧，所述外转杯的外形为空心圆锥状几何体，所述外转杯的上端设置有多个第二斜V形槽，多个所述第二斜V形槽沿径向均匀分布；
所述第一斜V形槽的倾斜方向与所述第二斜V形槽的倾斜方向相反，当所述内转杯与所述外转杯相互锁紧时，所述第一斜V形槽与所述第二斜V形槽相互卡接；
所述第一斜V形槽、所述第二斜V形槽以及所述V形槽的数量相同。
较佳地，所述第一斜V形槽和/或所述第二斜V形槽为不规则的斜V形槽；所述不规则的斜V形槽的上端向内弯曲；将斜V形槽设置为不规则的，且上端向内弯曲，锁紧之后更牢固，定位更准确。
较佳地，所述驱动组件包括：外接插头、蜗杆、蜗轮、内齿圈、第一轴承、第二轴承、行星齿轮、行星架、太阳轮、第三轴承、减速电机以及电机座，其中，
所述外接插头固定在所述底板的外侧，用于外接设备或电源；
所述蜗杆安装在所述减速电机的轴端，所述蜗杆用于带动所述蜗轮转动；
所述蜗轮与所述内齿圈相连，所述内齿圈与所述外转杯相连，所述外转杯经所述第一轴承与所述内转杯相连，所述内转杯的下端与所述太阳轮相连，所述太阳轮与所述行星齿轮的小端啮合，所述内齿圈与所述行星齿轮的大端啮合，所述行星齿轮通过所述第三轴承安装在所述行星架上；
所述行星架固定在所述底板上；
所述减速电机经所述电机座安装在所述底板上。
较佳地，所述主动端还包括：第一垫筒，所述电连接器通过所述第一垫筒安装在所述底板上。
较佳地，所述被动端包括：基板、锁炳、三脚架、中心柱、芯轴、第四轴承以及电连接器插座，其中，
所述中心柱立在所述基板中央；
所述三脚架立在所述基板上；
所述芯轴的一端与所述中心柱相连，所述芯轴的另一端与所述三脚架相连，所述中心柱及所述三脚架用于支撑所述芯轴；
所述锁炳通过所述第四轴承安装在所述芯轴的外侧；
所述电连接器插座固定在所述基板的一侧；
所述锁炳、所述芯轴及所述三脚架包括多个，且所述锁炳、所述芯轴及所述三脚架的数量相同；
多个所述三角架分立在所述中心柱的周围，且多个所述三脚架沿所述基板的径向均匀分布。
较佳地，所述被动端还包括：第二垫筒，所述电连接器插座通过所述第二垫筒安装在所述基板上。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
1本发明提供的小微型双转杯式对接机构，采用双转杯式结构，横向捕获区域大，具有构型小巧，运动包络小、重量轻、可靠性高等优点；
2本发明的小微型双转杯式对接机构，主动端设置有压簧组件，对接时，压簧组件压紧，分离时，压簧组件的弹性作用加速了被动端的分离，且压簧组件的存在提高了主动端与被动端的连接刚度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端与被动端锁紧后的立体图；
图2为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端与被动端锁紧后的正视剖视图；
图3为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端与被动端锁紧后的俯视剖视图；
图4为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端与被动端锁紧后的仰视剖视图；
图5为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的立体图；
图6为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的V形底座的立体图；
图7为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的V形底座的正视剖视图；
图8为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的V形底座的俯视图；
图9为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的内转杯的立体图；
图10为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的内转杯的正视剖视图；
图11为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的内转杯的俯视图；
图12为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的外转杯的立体图；
图13为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的外转杯的正视剖视图；
图14为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的主动端的外转杯的俯视图；
图15为本发明的实施例的小微型双转杯式对接机构的被动端的立体图。
标号说明：1-主动端，2-被动端；
11-底座，12-内转杯，13-外转杯，14-驱动组件，15-电连接器插头，16-压簧组件，17-底板；
1401-外接插头，1402-蜗杆，1403-蜗轮，1404-内齿圈，1405-第一轴承，1406-第二轴承，1407-行星齿轮，1408-行星架，1409-太阳轮，1411-第三轴承，1412-减速电机，1413-电机座；
161-压簧帽，162-压簧，163-压簧座；
21-锁炳，22-三脚架，23-中心柱，24-芯轴，25-第四轴承，26-第二垫筒，27-电连接器插座，28-基板。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
结合图1-图15，对本发明的小微型双转杯式对接机构进行详细描述，其包括：主动端1和被动端2，主动端1和被动端2分别安装于在轨的两个飞行器上，对接作业时，主动端1和被动端2相互靠近，当被动端2的锁炳进入主动端1的捕获区域后，主动端1的内转杯12和外转杯13相向转动一定角度，捕获被动端2，主动端1的内转杯12和外转杯13继续相向转动一定角度，校正被动端2的方位，并完成主动端1和被动端2之间的点连接并锁紧，锁紧之后的立体图如图1所示，正视剖视图如图2所示，俯视剖视图如图3所示，仰视剖视图如图4所示；分离作业时，主动端1的内转杯12和外转杯13反向转动一定角度，被动端2被解锁，电连接器插头15与电连接器插座27分离，被动端2与主动端1分离，进而实现两个飞行器的分离。
如图5所示，本实施例的主动端1包括：底板17、底座11、内转杯12、外转杯13、驱动组件14、电连接器插头15、压簧组件16和第一垫筒18，底座11居中固定在底板17上，内转杯12空套在底座11外侧，外转杯13空套在内转杯12外侧，驱动组件14位于内转杯12和外转杯13的下端，用于驱动内转杯12和外转杯13转动，电连接器插头15通过第一垫筒18固定于底板17一侧，压簧组件16安装于底座11的中心孔的中下部。
如图6-8所示，本实施例的底座11为V形底座，其外形为空心圆锥状几何体，底座11的上端(即大端)设有三个等宽度的V形槽，三个V形槽径向均布。
如图9-14所示，内转杯12和外转杯13均为空心圆锥状几何体，内转杯12和外转杯13的上端(即大端)设有三个斜V形槽，三个斜V形槽径向均布，其中内转杯12的第一斜V形槽与外转杯13的第二斜V形槽的倾斜方向相反。本实施例中，斜V形槽为不规则的斜V形槽，且其上端向内弯曲，这样能够使锁紧时更牢固，对被动端的定位更准确。
如图1-5所示，本实施例的驱动组件14包括：外接插头1401、蜗杆1402、蜗轮1403、内齿圈1404、第一轴承1405、第二轴承1406、行星齿轮1407、行星架1408、太阳轮1409、第三轴承1411、减速电机1412和电机座1413，外接插头1401固定在底板17外侧，蜗杆1402安装于减速电机1412轴端，蜗杆1402带动蜗轮1403转动，蜗轮1403连接内齿圈1404，内齿圈1404连接外转杯13，外转杯13经第一轴承1405连接内转杯12，内转杯12下端连接太阳轮1409，太阳轮1409与行星齿轮1407的小端啮合，内齿圈1404与行星齿轮1407大端啮合，行星齿轮1407通过一对第三轴承1411安装在行星架1408上，行星架1408固定在底板17上，减速电机1412经电机座1413固定在底板17上。
如图2所示，本实施例的压簧组件16包括压簧帽161、压簧162和压簧座163，压簧座163固定在底板17中心，与底座11同轴安装，压簧162连接压簧座163，压簧帽161连接压簧162，底座11中心孔上端设有压簧帽161限位特征；在两个飞行器对接过程中，伴随着主动端1的捕获——连接——锁紧过程，被动端2中心柱23接触压簧帽161，经压簧帽161压缩压簧162，直到被动端2锁紧，压簧组件16的存在提高了主动端1与被动端2的连接刚度；在两个飞行器分离过程中，伴随着主动端1的分离过程，压簧组件16释放弹性势能，加速被动端2的分离。
如图15所示，本实施例的被动端2包括：基板28、锁柄21、三角架22、中心柱23、芯轴24、第四轴承25、第二垫筒26、电连接器插座27，中心柱23固定在基板28中央，三个三角架22分立在中心柱23周围径向均布，三角架22固定在基板28上，芯轴24一端连接中心柱23，芯轴另一端连接在三角架22上，锁柄21通过两个第四轴承25套装在芯轴24上，第二垫筒26固定于基板28一侧，电连接器插座27固定安装在垫筒(26上。
不同实施例中，斜V形槽、锁炳及三脚架的数量不一定为三个，可以根据需要设置。
此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种小微型双转杯式对接机构，其特征在于，包括：主动端和被动端，所述主动端和所述被动端分别安装于两个飞行器上；
所述主动端包括：内转杯以及外转杯，所述外转杯设置于所述内转杯的外侧；
所述被动端包括：锁炳；
当进行对接作业时，所述外转杯与所述内转杯相互锁紧，用于将所述锁炳锁紧于所述外转杯及所述内转杯之间，使所述主动端与所述被动端对接，进而实现了两个所述飞行器的对接；
当进行分离作业时，所述外转杯与所述内转杯解开，用于使所述锁炳从所述外转杯及所述内转杯之间脱离，使所述主动端与所述被动端脱离，进而实现了两个所述飞行器的脱离。
2.根据权利要求1所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述主动端包括：底板、底座、内转杯、外传杯、驱动组件、电连接器插头，其中，
所述底座固定在所述底板的中心；
所述内转杯空套在所述底座的外侧；
所述外传杯空套在所述内转杯的外侧；
所述驱动组件与所述内转杯及所述外转杯相连，用于驱动所述内转杯及所述外转杯转动；
所述电连接器插头固定在所述底板的一侧。
3.根据权利要求2所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述主动端还包括：压簧组件，所述底座的中心设置有中心孔，所述压簧组件设置于所述中心孔的中下部；
当所述主动端与所述被动端对接时，所述压簧组件处于压缩状态；当所述主动端与所述被动端脱离时，所述压簧组件用于将所述被动端推离所述主动端。
4.根据权利要求3所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述压簧组件包括：压簧帽、压簧以及压簧座，
所述压簧座固定在所述底板的中心，与所述底座同轴安装；
所述压簧的一段与所述压簧座相连，所述压簧的另一端与所述压簧帽相连；
所述底座的中心孔的上端设置有所述压簧帽的限位特征；
当所述主动端与所述被动端对接时，所述被动端接触所述压簧帽，经所述压簧帽压缩所述压簧，使所述压簧处于压缩状态；当所述主动端与所述被动端脱离时，所述压簧用于将所述被动端推离所述主动端。
5.根据权利要求2所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述底座为V形底座，所述底座的外形为空心圆锥状几何体，所述底座的上端设置有多个V形槽，多个所述V形槽沿径向均匀分布；
所述内转杯空套在所述底座的外侧，所述内转杯的外形为空心圆锥状几何体，所述内转杯的上端设置有多个第一斜V形槽，多个所述第一斜V形槽沿径向均匀分布；
所述外转杯空套在所述内转杯的外侧，所述外转杯的外形为空心圆锥状几何体，所述外转杯的上端设置有多个第二斜V形槽，多个所述第二斜V形槽沿径向均匀分布；
所述第一斜V形槽的倾斜方向与所述第二斜V形槽的倾斜方向相反，当所述内转杯与所述外转杯相互锁紧时，所述第一斜V形槽与所述第二斜V形槽相互卡接；
所述第一斜V形槽、所述第二斜V形槽以及所述V形槽的数量相同。
6.根据权利要求5所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述第一斜V形槽和/或所述第二斜V形槽为不规则的斜V形槽；
所述不规则的斜V形槽的上端向内弯曲。
7.根据权利要求2所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述驱动组件包括：外接插头、蜗杆、蜗轮、内齿圈、第一轴承、第二轴承、行星齿轮、行星架、太阳轮、第三轴承、减速电机以及电机座，其中，
所述外接插头固定在所述底板的外侧，用于外接设备或电源；
所述蜗杆安装在所述减速电机的轴端，所述蜗杆用于带动所述蜗轮转动；
所述蜗轮与所述内齿圈相连，所述内齿圈与所述外转杯相连，所述外转杯经所述第一轴承与所述内转杯相连，所述内转杯的下端与所述太阳轮相连，所述太阳轮与所述行星齿轮的小端啮合，所述内齿圈与所述行星齿轮的大端啮合，所述行星齿轮通过所述第三轴承安装在所述行星架上；
所述行星架固定在所述底板上；
所述减速电机经所述电机座安装在所述底板上。
8.根据权利要求2所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述主动端还包括：第一垫筒，所述电连接器通过所述第一垫筒安装在所述底板上。
9.根据权利要求1所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述被动端包括：基板、锁炳、三脚架、中心柱、芯轴、第四轴承以及电连接器插座，其中，
所述中心柱立在所述基板中央；
所述三脚架立在所述基板上；
所述芯轴的一端与所述中心柱相连，所述芯轴的另一端与所述三脚架相连，所述中心柱及所述三脚架用于支撑所述芯轴；
所述锁炳通过所述第四轴承安装在所述芯轴的外侧；
所述电连接器插座固定在所述基板的一侧；
所述锁炳、所述芯轴及所述三脚架包括多个，且所述锁炳、所述芯轴及所述三脚架的数量相同；
多个所述三角架分立在所述中心柱的周围，且多个所述三脚架沿所述基板的径向均匀分布。
10.根据权利要求8所述的小微型双转杯式对接机构，其特征在于，所述被动端还包括：第二垫筒，所述电连接器插座通过所述第二垫筒安装在所述基板上。
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