CN107608066B - 一种应用于模块对接的锁紧器及其对接锁紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于航天领域模块对接的锁紧器，包括锥柱、锥座、锁紧片组件、驱动筒、安装基筒、安装筒座、驱动轴、谐波减速器、力矩电机、电机支座。锥柱前圆头通过锥座外锥面进行模块导向，导向完成后通过锥柱和锥座的锥面配合进行不同模块间的定位，力矩电机通过谐波减速器带动锁紧片组件中的三组锁紧爪通过与锥柱斜面接触提供轴向压力对锥柱进行锁紧。本发明结构简易，能够实现全角度位置组装、拼接，适用于不同构成模块间大连接刚度、高稳定性、精密定位的组装、拼接。

Description

一种应用于模块对接的锁紧器及其对接锁紧方法

技术领域

本发明涉及一种应用于航天望远镜领域的不同模块间对接的锁紧器。

背景技术

航天望远镜对其支撑结构系统尤其是光学镜体的支撑结构提出了稳定性高、可靠性好、轻量化程度大等特点，望远镜系统中各光学元器件的相对位置精度通常要求为0.01mm级别，甚至更高。为便于制造大口径望远镜，获得高分辨率，对望远镜采取模块化组装拼接的形式，这就对模块间的拼接精度、稳定性提出了高要求。

发明内容

本发明的目的是为实现模块间的精密组装，提供一种应用于航天望远镜的高稳定性、高精度的锁紧器。

一种应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，包括锥柱、锥座、锁紧片组件、驱动筒、安装基筒、安装筒座、驱动轴、谐波减速器、电机支座、力矩电机；

所述力矩电机与所述电机支座的一端固定连接，所述电机支座的另一端与所述谐波减速器的下端面固定连接，所述力矩电机的输出轴键连接于所述谐波减速器的内侧，所述谐波减速器的上端面与所述驱动轴固定连接，所述驱动轴的输出轴键连接于所述驱动筒的内侧；

在所述电机支座上还固定连接有所述安装筒座，在所述安装筒座的上方固定连接有所述安装基筒，所述安装基筒的上端与所述锥座固定连接；

所述锁紧片组件连接在所述驱动筒上，所述锁紧片组件与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧；

所述锥柱固定安装于一模块上，所述锁紧片组件通过所述锥座固定安装于另一模块上，所述锥柱和所述锥座的锥面配合实现模块间的定位使得所述锁紧片组件套于所述锥柱的斜面，所述力矩电机带动所述锁紧片组件对所述锥柱进行锁紧，进而实现模块间的对接组装。

优先地，所述锁紧片组件为类可动光阑结构，包括固定底片、锁紧旋转片、若干锁紧爪；若干锁紧爪沿圆周向均匀排布，每个锁紧爪的一端与所述固定底片通过销钉固定连接，另一端固定连接有销柱，在所述销柱的底端安装有深沟球轴承，在所述锁紧旋转片上设有与所述锁紧爪配套的径向滑道，所述深沟球轴承嵌入到所述径向滑道内，所述深沟球轴承的外径与所述径向滑道为间隙配合；所述固定底片与所述安装基筒固定连接，所述锁紧旋转片与所述驱动筒固定连接，所述锁紧爪与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧。

优选地，所述深沟球轴承铆接在所述销柱的底端，所述若干锁紧爪为三组锁紧爪。

优选地，在所述锁紧爪的下部设计有斜面，所述锁紧爪的斜面角度略大于所述锥柱的斜面角度，所述锁紧爪的斜面与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧。

优选地，还包括在所述驱动筒的外侧轴颈处安装有角接触轴承，所述角接触轴承的一端与所述驱动筒上的法兰台接触定位，另一端与所述安装筒座接触定位，所述角接触轴承的外径与所述安装基筒的内径为过渡配合，调整所述螺钉的预紧力完成对角接触轴承的定位。

优选地，所述角接触轴承为背对背式的角接触轴承。

优选地，在所述锥座的下端加工有与所述安装基筒上端的内径匹配的法兰凸台使得所述锥柱定位后与所述锁紧片组件同心。

优选地，所述力矩电机的输出轴通过平键连接于所述谐波减速器的内侧上，所述驱动轴的输出轴通过平键连接于所述驱动筒的内侧上。

一种应用于模块对接的锁紧器的对接锁紧方法，包括以下步骤：

步骤一：将锥柱固定安装于一模块上，将锥座固定安装于另一模块上；

步骤二：通过锥柱的锥面与锥座的锥面配合实现模块间的定位，使得所述锁紧片组件套于所述锥柱的斜面；

步骤三：所述力矩电机输出旋转力矩，经由所述谐波减速器、所述驱动轴、所述驱动筒，将所述旋转力矩传递到所述锁紧片组件，所述锁紧片组件与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧。

优选地，所述锁紧片组件为类可动光阑结构，包括固定底片、锁紧旋转片、若干锁紧爪，若干锁紧爪沿圆周向均匀排布，每个锁紧爪的一端与所述固定底片通过销钉固定连接，另一端固定连接有销柱，在所述销柱的底端安装有深沟球轴承，在所述锁紧旋转片上设有与所述锁紧爪配套的径向滑道，所述深沟球轴承嵌入到所述径向滑道内，所述深沟球轴承的外径与所述径向滑道为间隙配合；所述固定底片与所述安装基筒固定连接，所述锁紧旋转片与所述驱动筒固定连接；

所述力矩电机输出旋转力矩，经由所述谐波减速器、所述驱动轴、所述驱动筒，将所述旋转力矩传递到所述锁紧旋转片，所述锁紧旋转片旋转通过所述径向滑道与所述深沟球轴承的配合带动所述锁紧爪沿着径向收缩，所述锁紧爪与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧。

本发明的应用于模块对接的锁紧器及其对接锁紧方法，应用于航天望远镜领域中，能实现不同构成模块间的组装、拼接，具有组装、拼接的连接刚度大、稳定性高、定位精密的优点，相对于航天级产品而言，其具有结构简单易实施、可靠性高、成本低廉、可互换性好等特定。

附图说明

图1为本发明应用于模块对接的锁紧器装配示意图。

图2为本发明锁紧片组件示意图。

图3为本发明安装有深沟球轴承的锁紧爪示意图。

图4为本发明锁紧旋转片示意图。

图5为本发明锁紧方式示意图

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：

1-锥柱、2-锥座、3-锁紧片组件、4-驱动筒、5-安装基筒、6-角接触轴承、7-安装基筒、8-驱动轴、9-谐波减速器、10-标准螺栓M5×15、11-力矩电机、12-平键A、13-标准螺栓M6×15、14-电机支座、15-标准螺栓M5×15、16-平键B、17-标准螺栓M5×15、18-标准螺钉M4×15、19-标准螺栓M5×20、20-标准螺栓M5×15、21-标准螺栓M5×15、22-固定底片、23-销钉、24-锁紧爪、25-锁紧旋转片、26-深沟球轴承、27-销柱。

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，以下结合附图及具体实施例，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例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

实施例1：

请参阅图1，一实施方式的应用于模块对接的锁紧器装配示意图，锁紧器包括锥柱1、锥座2、锁紧片组件3、驱动筒4、安装基筒5、安装筒座7、驱动轴8、谐波减速器9、力矩电机11、电机支座14。

其中，力矩电机11与电机支座14的一端固定连接，电机支座14的另一端与谐波减速器9的下端面通过标准螺栓M5×15 10固定连接。力矩电机11的输出轴通过平键A 12固定于谐波减速器9的内侧上，谐波减速器9的上端面与驱动轴8固定连接，驱动轴8的输出轴通过平键B 16固定于驱动筒4的内侧上。

为了保证驱动筒4的旋转精度，在驱动筒4的外侧轴颈处安装有角接触轴承6，角接触轴承6优选为背对背式的角接触轴承。角接触轴承6的一端与驱动筒4上的法兰台接触定位，另一端与安装筒座7接触定位，在安装筒座7上通过螺钉固定连接有安装基筒5，角接触轴承6的外径与安装基筒5的内径为过渡配合，通过调整安装筒座7与安装基筒5之间螺钉的预紧力完成对角接触轴承6的定位。

参阅图2、3、4，一实施方式的锁紧片组件、安装有深沟球轴承锁紧爪及锁紧旋转片示意图，其中，锁紧片组件3为类可动光阑结构，包括固定底片22、锁紧爪24、锁紧旋转片25，锁紧爪24可以设计若干个，沿圆周向均匀排布，本实施方式中的锁紧爪为三组。每组锁紧爪24的一端与固定底片22通过销钉23固定连接，连接保证具有旋转自由度，另一端固定连接有销柱27，在销柱27的底端通过铆接安装有深沟球轴承26。在锁紧旋转片25上设有与锁紧爪24配套的径向滑道，本实施方式中的径向滑道为3个，锁紧爪24上的深沟球轴承26嵌入到上述径向滑道内，深沟球轴承26的外径与上述径向滑道为间隙配合。

固定底片22通过标准螺钉M4×15 18与安装基筒5内台阶上的螺纹孔固定连接，锁紧旋转片25通过标准螺栓M5×15 17与驱动筒4固定连接，通过锁紧爪24与锥柱1的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对锥柱1的锁紧。在本实施方式中，在锁紧爪24的下部设计有斜面，所述斜面的角度略大于锥柱1的斜面角度，所述斜面与锥柱1的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱1的锁紧。

安装基筒5与锥座2是通过标准螺栓M5×20 19固定连接的，锥柱1通过标准螺栓M5×15 21固定安装于一模块上，锥座2通过标准螺栓M5×15 20与另一模块固定连接，锁紧片组件3通过锥座2固定安装于上述另一模块上。为保证对锥柱1进行锁紧时三组锁紧爪24的锁紧力一致，在锥座2下端加工有与安装基筒5上端内径匹配的法兰凸台，通过精密配合使得锥柱1定位后锥柱1与锁紧片组件3的同心。

通过锥柱1和锥座2的锥面配合实现模块间的定位，通过力矩电机11带动锁紧片组件3对锥柱1进行锁紧，进而实现模块间的对接组装。

上述应用于模块对接的锁紧器，应用于航天望远镜领域中，能实现不同构成模块间的组装、拼接，具有组装、拼接的连接刚度大、稳定性高、定位精密的优点，相对于航天级产品而言，其具有结构简单易实施、可靠性高、成本低廉、可互换性好等特定。

实施例2：

此外，还提供了一种采用上述应用于模块对接的锁紧器进行锁紧的方法。

请参考图5，一实施方式中，锁紧方式示意图，上述应用于模块对接的锁紧器进行对接锁紧的方法如下：

1、将锥柱1固定安装于一模块上，将锥座固定安装于另一模块上；

2、通过锥柱1的锥面和锥座2的锥面配合实现模块间的定位使得锁紧片组件3套于所述锥柱1的斜面；

3、力矩电机11输出旋转力矩，经由谐波减速器9、驱动轴8、驱动筒4，将旋转力矩传递到锁紧片组件3，锁紧片组件3与锥柱1的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱1的锁紧。

在其他优选实施方式中，锁紧片组件3可为类可动光阑结构，包括固定底片22、锁紧旋转片25、若干锁紧爪24，若干锁紧爪24沿圆周向均匀排布，每个锁紧爪24的一端与固定底片22通过销钉23固定连接，另一端固定连接有销柱27，在销柱27的底端安装有深沟球轴承26，在锁紧旋转片上25设有与锁紧爪24配套的径向滑道，深沟球轴承26嵌入到所述径向滑道内，深沟球轴承26的外径与径向滑道为间隙配合；固定底片22与安装基筒5内台阶上的螺纹孔通过螺钉固定连接，锁紧旋转片25与驱动筒4固定连接。

力矩电机11输出旋转力矩，经由谐波减速器9、驱动轴8、驱动筒4，将旋转力矩传递到锁紧旋转片25，锁紧旋转片25旋转通过径向滑道与深沟球轴承26的配合带动锁紧爪24沿着径向收缩，锁紧爪24与锥柱1的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对锥柱1的锁紧。

上述应用于模块对接的锁紧器的锁紧方法，应用于航天望远镜领域中，能实现不同构成模块间的组装、拼接，具有组装、拼接的连接刚度大、稳定性高、定位精密的优点。

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，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为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，包括锥柱、锥座、锁紧片组件、驱动筒、安装基筒、安装筒座、驱动轴、谐波减速器、电机支座、力矩电机；

所述力矩电机与所述电机支座的一端固定连接，所述电机支座的另一端与所述谐波减速器的下端面固定连接，所述力矩电机的输出轴键连接于所述谐波减速器的内侧，所述谐波减速器的上端面与所述驱动轴固定连接，所述驱动轴的输出轴键连接于所述驱动筒的内侧；

在所述电机支座上还固定连接有所述安装筒座，在所述安装筒座的上方固定连接有所述安装基筒，所述安装基筒的上端与所述锥座固定连接；

所述锁紧片组件连接在所述驱动筒上，所述锁紧片组件与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧；

所述锥柱固定安装于一模块上，所述锁紧片组件通过所述锥座固定安装于另一模块上，所述锥柱和所述锥座的锥面配合实现模块间的定位使得所述锁紧片组件套于所述锥柱的斜面，所述力矩电机带动所述锁紧片组件对所述锥柱进行锁紧，进而实现模块间的对接组装。

2.根据权利要求1中所述的应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，所述锁紧片组件为类可动光阑结构，包括固定底片、锁紧旋转片、若干锁紧爪；若干锁紧爪沿圆周向均匀排布，每个锁紧爪的一端与所述固定底片通过销钉固定连接，另一端固定连接有销柱，在所述销柱的底端安装有深沟球轴承，在所述锁紧旋转片上设有与所述锁紧爪配套的径向滑道，所述深沟球轴承嵌入到所述径向滑道内，所述深沟球轴承的外径与所述径向滑道为间隙配合；所述固定底片与所述安装基筒固定连接，所述锁紧旋转片与所述驱动筒固定连接，所述锁紧爪与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧。

3.根据权利要求2中所述的应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，所述深沟球轴承铆接在所述销柱的底端，所述若干锁紧爪为三组锁紧爪。

4.根据权利要求2中所述的应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，在所述锁紧爪的下部设计有斜面，所述锁紧爪的斜面角度略大于所述锥柱的斜面角度，所述锁紧爪的斜面与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧。

5.根据权利要求1中所述的应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，还包括在所述驱动筒的外侧轴颈处安装有角接触轴承，所述角接触轴承的一端与所述驱动筒上的法兰台接触定位，另一端与所述安装筒座接触定位，在所述安装筒座上通过螺钉固定连接有所述安装基筒，所述角接触轴承的外径与所述安装基筒的内径为过渡配合，调整所述螺钉的预紧力完成对角接触轴承的定位。

6.根据权利要求5中所述的应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，所述角接触轴承为背对背式的角接触轴承。

7.根据权利要求1中所述的应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，在所述锥座的下端加工有与所述安装基筒上端的内径匹配的法兰凸台使得所述锥柱定位后与所述锁紧片组件同心。

8.根据权利要求1中所述的应用于模块对接的锁紧器，其特征在于，所述力矩电机的输出轴通过平键连接于所述谐波减速器的内侧上，所述驱动轴的输出轴通过平键连接于所述驱动筒的内侧上。

9.权利要求1-8任意一项中所述的应用于模块对接的锁紧器的对接锁紧方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将锥柱固定安装于一模块上，将锥座固定安装于另一模块上；

步骤二：通过锥柱的锥面与锥座的锥面配合实现模块间的定位，使得所述锁紧片组件套于所述锥柱的斜面；

步骤三：所述力矩电机输出旋转力矩，经由所述谐波减速器、所述驱动轴、所述驱动筒，将所述旋转力矩传递到所述锁紧片组件，所述锁紧片组件与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧。

10.根据权利要求9中所述的对接锁紧方法，其特征在于，所述锁紧片组件为类可动光阑结构，包括固定底片、锁紧旋转片、若干锁紧爪，若干锁紧爪沿圆周向均匀排布，每个锁紧爪的一端与所述固定底片通过销钉固定连接，另一端固定连接有销柱，在所述销柱的底端安装有深沟球轴承，在所述锁紧旋转片上设有与所述锁紧爪配套的径向滑道，所述深沟球轴承嵌入到所述径向滑道内，所述深沟球轴承的外径与所述径向滑道为间隙配合；所述固定底片与所述安装基筒固定连接，所述锁紧旋转片与所述驱动筒固定连接；

所述力矩电机输出旋转力矩，经由所述谐波减速器、所述驱动轴、所述驱动筒，将所述旋转力矩传递到所述锁紧旋转片，所述锁紧旋转片旋转通过所述径向滑道与所述深沟球轴承的配合带动所述锁紧爪沿着径向收缩，所述锁紧爪与所述锥柱的斜面接触施加轴向向下的锁紧力实现对所述锥柱的锁紧。

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