CN107124844B - 一种可折叠便携式科学实验机柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可折叠便携式科学实验机柜，涉及空间站科学实验载体技术领域。该实验机柜，由镜像对称的两部分组成，两部分可以各自独立实现收拢与打开，每部分由侧面支架，背面支架和顶面支架组成，侧面支架与背面支架均通过杆件组成剪叉机构，从而通过连杆之间的转动与平动实现载荷的上升与下降，进而实现实验机柜的展开和收拢，实现了机柜尺寸的压缩(由1120mm压缩至280mm)，极大地提高了机柜运输的效率并解决了原机柜尺寸较大导致的上行难题；而且简单的机械机构设计使得折叠机构的展开非常容易；折叠机柜的两部分独立对称设计，使得结构更为简单；并且通过一个动力输入实现结构的展开，减少了动力输入源的数量。

Description

一种可折叠便携式科学实验机柜

技术领域

本发明涉及空间站科学实验载体技术领域，尤其涉及一种可折叠便携式科学实验机柜。

背景技术

空间站是不同科学领域科学实验的公共载体，组成空间站的实验系统分别为实验舱，实验柜和实验载荷等。其中，科学实验柜的主要用途是为实验项目和有效载荷设备提供标准的机、电、热和环境接口，便于航天器实现统一的供电、信息管理、环境和温度控制，确保设备正常可靠的工作。

目前，国际采用的机柜ER(EXPRESS RACK)标准结构，提供了标准的基本机、电、热、液结构接口，提供了通用的实验支持能力，但该机柜为整体刚性结构，笨重且占用空间大，而由于空间站各舱发射承载能力限制，上行时需要保持大量闲置空间，无法对占用空间大的机柜进行运输；货船虽然具有大量的上载运输能力，但不能运输整柜级大载荷，所以，对机柜的运输问题使得利用空间站资源环境进行科学实验的工作受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可折叠便携式科学实验机柜，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可折叠便携式科学实验机柜，包括：两个结构相同的镜像对称安装的可折叠支架，所述可折叠支架包括侧面支架、背面支架和顶面支架，所述侧面支架包括主体结构和滑动结构，所述主体结构为多根杆件组成的剪叉机构，所述杆件之间通过转轴连接并实现转动，所述滑动机构包括线性导轨和滑块，所述滑块可在所述线性导轨上滑动，所述主体结构底端的一个杆件头通过转轴与所述滑块连接，所述主体结构底端的另一个杆件头通过转轴与所述线性导轨连接；所述背面支架为多根杆件组成的剪叉机构，所述杆件之间通过转轴连接并实现转动；所述侧面支架和所述背面支架通过连接组件连接，所述侧面支架顶端的两个杆件头分别通过转轴与所述顶面支架连接，所述背面支架顶端的两个杆件头分别通过转轴与所述顶面支架连接。

优选地，所述连接组件包括侧面转轴组件、背面转轴组件和转接头，所述侧面转轴组件和背面转轴组件通过所述转接头连接，所述连接组件为“L”型结构，所述侧面转轴组件与所述侧面支架的转轴连接，所述背面转轴组件与所述背面支架的转轴连接。

优选地，所述背面转轴组件上预留有安装面，预留的所述安装面用于满足外部载荷的安装要求。

优选地，所述顶面支架包括镂空的长方形中厚板和具有限位作用的导轨柱，所述长方形中厚板的侧面和背面下方均安装有所述导轨柱，所述导轨柱上安装有导轨滑块，所述导轨滑块可在所述导轨柱上滑动，所述导轨滑块通过转轴分别与所述侧面支架和所述背面支架的顶端杆件头连接。

优选地，所述导轨柱的一端为圆锥型结构。

优选地，所述背面支架和所述侧面支架的杆件的数量由载荷区域的标准载荷数量决定，每一所述杆件均为部分镂空结构。

优选地，所述滑块与动力输入设备连接，所述动力输入设备选自滚柱丝杠与电机或弹簧储能装置。

优选地，两个所述可折叠支架的两个所述背面支架通过复合材料连接件连接，所述复合材料连接件分别勾住两个所述背面支架上的转轴。

优选地，所述复合材料连接件上预留有安装面，预留的所述安装面用于满足外部载荷的安装要求。

优选地，所述顶面支架的两侧面板上开设有螺栓孔，两个所述可折叠支架的两个所述顶面支架可通过防脱螺钉插入所述螺栓孔进行连接。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的可折叠便携式科学实验机柜，由镜像对称的两部分组成，两部分可以各自独立实现收拢与打开，每部分由侧面支架，背面支架和顶面支架组成，侧面支架与背面支架均通过杆件组成剪叉机构，从而通过连杆之间的转动与平动实现载荷的上升与下降，进而实现实验机柜的展开和收拢，实现了机柜尺寸的压缩(由1120mm压缩至280mm)，极大地提高了机柜运输的效率并解决了原机柜尺寸较大导致的上行难题；而且简单的机械机构设计使得折叠机构的展开非常容易；折叠机柜的两部分独立对称设计，使得结构更为简单，进而使得收拢和展开便于操作；并且整体结构可以通过一个动力输入实现结构的展开，减少了动力输入源的数量，使得整体结构简单，占用空间小。

附图说明

图1是可折叠实验机柜的收缩状态示意图；

图2是可折叠实验机柜的打开状态示意图；

图3是侧面支架结构示意图；

图4是连接组件结构示意图；

图5是顶面支架结构示意图；

图6是可折叠实验机柜的应用效果收缩状态示意图。

图中，各符号的含义如下：

1圆锥形端头、2侧面支架、3背面支架、4顶面支架、5杆件、6转轴、7线性导轨、8滑块、9连接组件、10侧面转轴组件、11背面转轴组件、12转接头、13安装面、14长方形中厚板、15导轨柱、16导轨滑块、17复合材料连接件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决现有的实验机柜整体刚性结构，占用空间大且笨重无法进行运输作为空间站的实验机柜的问题，本发明实施例提供了一种使用剪叉机构的折叠机柜，该折叠机柜在运输过程中可以保持收拢状态，使用时通过简单的机械接口展开即可。

如图1-6所示，本发明实施例提供了一种可折叠便携式科学实验机柜，包括：两个结构相同的镜像对称安装的可折叠支架，所述可折叠支架包括侧面支架2、背面支架3和顶面支架4，侧面支架2包括主体结构和滑动结构，所述主体结构为多根杆件5组成的剪叉机构，杆件5之间通过转轴6连接并实现转动，所述滑动机构包括线性导轨7和滑块8，滑块8可在线性导轨7上滑动，所述主体结构底端的一个杆件头通过转轴6与滑块8连接，所述主体结构底端的另一个杆件头通过转轴6与线性导轨7连接；背面支架3为多根杆件5组成的剪叉机构，杆件5之间通过转轴6连接并实现转动；侧面支架2和背面支架3通过连接组件9连接，侧面支架2顶端的两个杆件头分别通过转轴6与顶面支架4连接，背面支架3顶端的两个杆件头分别通过转轴6与顶面支架4连接。

上述结构中，侧面支架和背面支架的主体结构均为由多根杆件组成的剪叉机构，通过连接杆件的转轴实现杆件之间的转动，进而实现侧面支架和背面支架的伸缩运动。

侧面支架的滑动结构可实现滑块沿导轨的平动，继而实现整个结构的动力输入。

背面支架无动力源，它依靠与侧面支架的连接组件实现带动。

因此，采用上述结构，将水平方向的平动转化为整体机构在竖直方向的运动，达到整体机柜升起的效果。这一结构稳定可靠。

本实施例中，利用剪叉机构原理(剪叉机构有着结构紧凑、运行平稳、噪声小、频响快、传递功率大、易于操作等优点，通过连杆之间的转动与平动实现载荷的上升与下降)的收拢与展开两个不同状态，实现机柜尺寸的压缩(由1120mm压缩至280mm)，极大地提高了机柜运输的效率并解决了原机柜尺寸较大导致的上行难题；简单的机械机构设计使得折叠机构的展开非常容易；折叠机柜的两部分独立对称设计，使得结构更为简单，易于操作。

本发明实施例中，连接组件9包括侧面转轴组件10、背面转轴组件11和转接头12，侧面转轴组件10和背面转轴组件11通过转接头12连接，连接组件9为“L”型结构，侧面转轴组件10与侧面支架2的转轴6连接，背面转轴组件11与背面支架3的转轴6连接。

侧面支架与背面支架采用上述结构的连接组件实现二者的连接与同步运动，其中，侧面转轴组件与侧面支架各杆件上的转轴的接口配合，起到传递滑块产生的动力的作用，带动整个连接组件在竖直方向实现平动；背面转轴组件与背部支架各杆件上的转轴接口配合，将力与运动传递到背面支架；侧面转轴组件与背面转轴组件通过转接头使用螺钉固连。该连接组件的整体呈现为“L”型结构，减少了运动输入源的数量。运动输入源可以为侧面支架的滑动结构，其中线性导轨起到运动自由度的限制作用，滑块可在限定的方向上自由滑动，同时滑块可以与外部动力输入相连，由于滑块同时与侧面支架杆件相连，从而将动力输入至侧面支架的杆件上。

本发明实施例中，背面转轴组件11上预留有安装面13，预留的安装面13用于满足外部载荷的安装要求。

在实际使用过程中，可以通过预留的安装面，在其上进行安装孔的设计，满足外部载荷的安装要求。

本发明实施例中，顶面支架4包括镂空的长方形中厚板14和具有限位作用的导轨柱15，长方形中厚板14的侧面和背面下方均安装有导轨柱15，导轨柱15上安装有导轨滑块16，导轨滑块16可在导轨柱15上滑动，导轨滑块16通过转轴6分别与侧面支架2和背面支架3的顶端杆件头连接。

顶面支架的主要作用是保证柜体的包络外形，并预留面板空间以及液路电路安放的空间，具有减重孔的板材为保证其包络外形的主要组件。

上述结构中，侧面支架顶部的两个杆件，每个杆件的下端头均与其他杆件连接，上端头为自由端，成为侧面支架的自由端，所以，侧面支架的顶端杆件头是指侧面支架顶端的两个杆件的自由端头。

本实施例中，顶面的所有组件均安装于一块镂空的长方形中厚板上；其中导轨柱具有限制侧面支架和背面支架的剪叉机构在顶部运动自由度的作用，导轨柱通过导轨滑块与靠近顶部的杆件(侧面支架以及背面支架)通过转轴连接，当机构展开时，杆件绕转轴转动，导轨滑块沿导轨柱滑动并对顶面结构施加竖直方向的作用力，使得顶面结构上升达到展开的目的；此外，导轨柱的限位结构，起到打开状态时的限位作用。

本实施例中，导轨柱15的一端为圆锥型结构。

通过采用这种结构的导轨柱，可以实现导轨柱的限位作用，限制导轨滑块在导轨柱上的滑动位置，进而限制实验机柜打开状态时上升的高度。

本实施例中，背面支架3和侧面支架2的杆件的数量由载荷区域的标准载荷数量决定，每一杆件6均为部分镂空结构。

本发明实施例中，背面支架和侧面支架均采用八根杆件进行连接，形成剪叉机构，在实际使用过程中，杆件的数量可以由载荷区域的标准载荷数量决定。

对于杆件采用部分镂空结构，可以减轻杆件的重量，进而减轻整体实验机柜的重量。

本实施例中，滑块8与动力输入设备连接，所述动力输入设备选自滚柱丝杠与电机或弹簧储能装置。

通过在滑块上接入动力输入设备，可以实现滑块的沿线性导轨的平动，继而实现整个结构的动力输入。

动力输入可选用滚柱丝杠与电机或弹簧储能装置，其优点为运动稳定且可靠，动力源选择较多且便于设计，这一选择可根据使用环境做出。

本实施例中，两个所述可折叠支架的两个背面支架3通过复合材料连接件17连接，复合材料连接件17分别勾住两个背面支架3上的转轴。

采用上述结构，可以通过张力对两个可折叠支架的两个背面支架实现拉紧，通过复合材料连接件的高刚度使得结构稳定。

本实施例中，复合材料连接件17上预留有安装面13，预留的安装面13用于满足外部载荷的安装要求。

本实施例中，顶面支架4的两侧面板上开设有螺栓孔，两个所述可折叠支架的两个顶面支架4可通过防脱螺钉插入所述螺栓孔进行连接。

两个可折叠支架在均打开之后，可以通过顶面支架上预留的螺栓孔位，以防脱螺钉进行固定连接，从而实现实验机柜顶部的固定。

另外，通过在顶面支架的两侧面板上开设螺栓孔，也可以起到减重的作用，同时，还可以开设减重孔，以减轻顶面支架的重量，进而减轻整体机柜的重量，提高运输效率。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的可折叠便携式科学实验机柜，由镜像对称的两部分组成，两部分可以各自独立实现收拢与打开，每部分由侧面支架，背面支架和顶面支架组成，侧面支架与背面支架均通过杆件组成剪叉机构，从而通过连杆之间的转动与平动实现载荷的上升与下降，进而实现实验机柜的展开和收拢，实现了机柜尺寸的压缩(由1120mm压缩至280mm)，极大地提高了机柜运输的效率并解决了原机柜尺寸较大导致的上行难题；而且简单的机械机构设计使得折叠机构的展开非常容易；折叠机柜的两部分独立对称设计，使得结构更为简单，进而使得收拢和展开便于操作；并且整体结构可以通过一个动力输入实现结构的展开，减少了动力输入源的数量，使得整体结构简单，占用空间小。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可折叠便携式科学实验机柜，其特征在于，包括：两个结构相同的镜像对称安装的可折叠支架，所述可折叠支架包括侧面支架、背面支架和顶面支架，所述侧面支架包括主体结构和滑动结构，所述主体结构为多根杆件组成的剪叉机构，所述杆件之间通过转轴连接并实现转动，所述滑动结构包括线性导轨和滑块，所述滑块可在所述线性导轨上滑动，所述主体结构底端的一个杆件头通过转轴与所述滑块连接，所述主体结构底端的另一个杆件头通过转轴与所述线性导轨连接；所述背面支架为多根杆件组成的剪叉机构，所述杆件之间通过转轴连接并实现转动；所述侧面支架和所述背面支架通过连接组件连接，所述侧面支架顶端的两个杆件头分别通过转轴与所述顶面支架连接，所述背面支架顶端的两个杆件头分别通过转轴与所述顶面支架连接；

所述连接组件包括侧面转轴组件、背面转轴组件和转接头，所述侧面转轴组件和背面转轴组件通过所述转接头连接，所述连接组件为“L”型结构，所述侧面转轴组件与所述侧面支架的转轴连接，所述背面转轴组件与所述背面支架的转轴连接；

两个所述可折叠支架的两个所述背面支架通过复合材料连接件连接，所述复合材料连接件分别勾住两个所述背面支架上的转轴。

2.根据权利要求1所述的可折叠便携式科学实验机柜，其特征在于，所述背面转轴组件上预留有安装面，预留的所述安装面用于满足外部载荷的安装要求。

3.根据权利要求1所述的可折叠便携式科学实验机柜，其特征在于，所述顶面支架包括镂空的长方形中厚板和具有限位作用的导轨柱，所述长方形中厚板的侧面和背面下方均安装有所述导轨柱，所述导轨柱上安装有导轨滑块，所述导轨滑块可在所述导轨柱上滑动，所述导轨滑块通过转轴分别与所述侧面支架和所述背面支架的顶端杆件头连接。

4.根据权利要求3所述的可折叠便携式科学实验机柜，其特征在于，所述导轨柱的一端为圆锥型结构。

5.根据权利要求1所述的可折叠便携式科学实验机柜，其特征在于，所述背面支架和所述侧面支架的杆件的数量由载荷区域的标准载荷数量决定，每一所述杆件均为部分镂空结构。

6.根据权利要求1所述的可折叠便携式科学实验机柜，其特征在于，所述滑块与动力输入设备连接，所述动力输入设备选自滚柱丝杠与电机或弹簧储能装置。

7.根据权利要求1所述的可折叠便携式科学实验机柜，其特征在于，所述复合材料连接件上预留有安装面，预留的所述安装面用于满足外部载荷的安装要求。

8.根据权利要求1所述的可折叠便携式科学实验机柜，其特征在于，所述顶面支架的两侧面板上开设有螺栓孔，两个所述可折叠支架的两个所述顶面支架可通过防脱螺钉插入所述螺栓孔进行连接。

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