CN107838825A - 一种用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置 - Google Patents

Abstract

一种用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，所述装置包括支架，固定装置，旋转装置和扭矩调节机构；其中：所述支架与固定装置连接，旋转装置与支架可转动连接，所述支架上设置有扭矩调节机构，通过扭矩调节机构实现旋转装置与支架之间的旋转扭矩调节。本发明解决了传统空间环境大型结构件旋转装置定位准确性差、定位结构复杂、操作不便的问题，本发明结构简单，操作方便，在空间环境下能够顺利完成大型结构件的旋转和自动定位，同时还可根据需要进行扭矩调节，满足不同锁定扭矩需求的要求。

Description

一种用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置

技术领域

本发明涉及一种用于大型结构件的旋转定位装置，尤其涉及一种扭矩可调式旋转定位装置。

背景技术

旋转定位机构用于通过转轴连接的两个结构件间的旋转和定位。在空间环境中，由于人员的限制，希望大型结构件的旋转定位操作由一个人完成，并且能够根据需要方便地进行调节。现有旋转定位机构一般通过转轴进行连接，然后再设计一个锁定机构，使用时，先将结构件旋转到特定角度，然后再操作锁定机构进行锁定，由于空间环境引力小，定位准确性较差，要么反复定位，要么定位结构复杂，操作不便。

发明内容

鉴于以上分析，针对现有方案中的不足，本发明提出一种用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，用于解决空间环境大型结构件旋转操作定位的问题，同时还可以根据需要进行扭矩调节。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，所述装置包括支架，固定装置，旋转装置和扭矩调节机构；其中：所述支架与固定装置连接，旋转装置与支架可转动连接，所述支架上设置有扭矩调节机构，通过扭矩调节机构实现旋转装置与支架之间的旋转扭矩调节。进一步地，所述转轴的另一端设有转轴固定件，转轴与所述需要旋转定位的装置通过转轴固定件固定连接。

进一步地，所述装置还包括转轴；支架上设有相连通的螺塞套筒和转轴通孔，所述扭矩调节机构包括螺塞、弹性部件和钢球，其中：所述转轴的一端穿过转轴通孔与支架枢接，转轴的另一端与旋转装置固定连接；所述螺塞的下部插入支架的螺塞套筒内，螺塞套筒内设有弹性部件和钢球，所述弹性部件的顶端与螺塞的底端连接，弹性部件的底端将螺塞套筒底部的钢球压入转轴表面的凹槽内。

进一步地，所述螺塞的底端设有凸起，所述凸起与弹性部件的顶端连接；所述螺塞套筒的底部设有顶杆，所述顶杆的顶端与弹性部件的底端连接，顶杆的底面与钢球接触。

在弹力的作用下，钢球通过顶杆被压入转轴的凹槽内，顶杆的底面为平面，这样的设置能够均匀的分散弹性部件的弹力，使钢球受力均匀，防止钢球在滑动过程中被卡住，影响转轴的旋转定位。

进一步地，所述转轴的另一端设有转轴固定件，转轴与所述旋转装置通过转轴固定件固定连接。

进一步地，所述转轴的表面沿钢球中心所在径向方向开有多个凹槽，所述多个凹槽的中心分别与定位角度相对应。

根据使用要求，转轴沿径向方向在要求的不同角度开有多个凹槽，钢球在弹力的作用下通过压入转轴表面的凹槽内，当转轴需要旋转时，需要克服弹力。对转轴施加一定的扭矩，当转轴的扭矩产生的分力大于弹力时，钢球从凹槽内滑出，转轴实现旋转，到达另一个要求角度时，钢球在弹力的作用下被压入另一个凹槽，实现自动定位，从而完成旋转和定位。

进一步地，所述螺塞外部设有锁紧螺母，所述锁紧螺母通过螺纹与螺塞连接。

螺塞外部的锁紧螺母通过螺纹与螺塞连接，使用过程中，通过锁紧螺母的松紧可以调节螺塞拧入支架的深度，通过调节螺塞拧入螺塞套筒的深度，可以调节弹性部件的压缩量，进而调节弹力的大小，实现转轴定位扭矩可调。锁紧螺母的作用是锁定螺塞，实现扭矩固定。通过螺纹连接，操作更加简单。

进一步地，所述转轴通过卡箍与支架连接。

通过卡箍将转轴与支架连接，能够防止转轴沿轴向方向窜动，起到限位连接的作用，同时卡箍的结构简单，拆卸方便，操作起来更加便捷。

进一步地，所述弹性部件为弹簧。

采用弹簧既能够实现旋转扭矩可调，同时弹簧的结构简单，使本发明所述旋转定位装置的组装更为便捷。

进一步地，所述转轴表面凹槽的深度大于钢球直径的1/4，且小于钢球直径的1/2。

转轴表面凹槽的深度要小于钢球直径的1/2，这样保证钢球能够充分压入凹槽内，转轴在旋转过程中，也能保证钢球不被卡住，使旋转定位的过程更加顺畅。为了使钢球顺利的滑出，凹槽深度需要大于钢球直径的1/4。

进一步地，所述转轴与支架连接一端的端面设有凹槽标识，所述凹槽标识与转轴表面凹槽的中心重合。

在转轴端面与凹槽相对应的位置设有凹槽标识，在旋转定位过程中，只需要观察端面的凹槽标识，就能够确定螺塞套筒内的钢珠是否旋转到位。

本发明有益效果如下：

本发明根据空间环境的特点，提供了一种扭矩可调式旋转定位装置。通过设置钢球及多个凹槽，实现转轴的旋转与自动定位，通过调节锁紧螺母的松紧螺塞拧入螺塞套筒的深度，调节弹簧力的大小，实现了扭矩调节。本发明与传统旋转定位装置相比，结构简单，操作方便，解决了空间环境大型结构件旋转操作不方便，定位不准确的问题，在空间环境下能够顺利完成大型结构件的旋转和自动定位，同时还可以根据需要进行扭矩调节，满足不同锁定扭矩需求的要求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是扭矩可调式旋转定位装置的主视图。

图2是扭矩可调式旋转定位装置沿A-A面的剖视图。

其中：1-螺塞，2-锁紧螺母，3-螺塞套筒，4-转轴固定件，5-卡箍，6-转轴，7-下支架，8-上支架，9-凹槽标识，10-弹簧，11-顶杆，12-钢球。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

一种用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，所述装置包括支架，固定装置，旋转装置和扭矩调节机构；其中：所述支架与固定装置连接，旋转装置与支架可转动连接，所述支架上设置有扭矩调节机构，通过扭矩调节机构实现旋转装置与支架之间的旋转扭矩调节。本实施例中的可调式旋转定位装置包括：支架、转轴、卡箍、钢球、螺塞，还包括：弹簧、顶杆、锁紧螺母。

支架的作用之一是用于扭矩可调式旋转定位装置与定位固定装置之间的固定链接，可通过以下几种方式连接：1、支架可分为上支架和下支架，下支架上开有固定孔，支架与定位固定装置通过螺栓或螺钉等部件固定连接，此时，螺塞套筒和转轴通孔设置在上支架上；2、定位固定装置也可焊接在支架上；3、支架上也可设有底座，支架与定位固定装置通过底座固定连接。

支架上设有螺塞套筒和转轴通孔，所述螺塞套筒与转轴通孔相通。转轴的一端设有转轴固定件，转轴固定件上开有若干个螺栓孔，转轴与需要定位的装置通过螺栓(但不限于螺栓)等部件固定连接。转轴的另一端穿过转轴通孔，与支架通过卡箍限位连接；转轴与支架为间隙配合，间隙大小为0.15-0.3mm。螺塞的下部插入支架的螺塞套筒内，螺塞与支架通过螺纹连接，螺塞套筒内内设有弹性部件和钢球，本实施方式中，将此弹性部件设置为弹簧，弹簧的结构简单，使旋转定位装置的组装更为便捷。螺塞的底端设有凸起，弹簧的顶端与螺塞底端的凸起连接，螺塞凸起的直径与弹性元件的内径为过盈配合，过盈量为0.02-0.05mm，螺塞凸起伸入弹性部件内部长度为4-6mm，可适当调整，不得影响弹性部件伸缩。为了使弹簧的弹力均匀分布，防止钢球在滑动过程中被卡住，影响转轴的旋转定位，在螺塞套筒内还设有顶杆，顶杆的顶端与弹簧的底端连接，顶杆的底面为平面，与钢球相切，顶杆与螺塞套筒为间隙配合，间隙大小为0.5-1mm，顶杆凸起直径与弹性元件内径为过盈配合，过盈量为0.02-0.05mm，顶杆凸起伸入弹性部件内部长度为4-6mm，可适当调整，不得影响弹性部件伸缩，通过弹簧的弹力，顶杆的底面将螺塞底部的钢球压入转轴表面的凹槽内，钢球直径不超过螺塞套筒的直径。

转轴的表面沿钢球所在径向方向开有多个凹槽，多个凹槽的中心分别与定位角度相对应，数量与所需定位的角度数量相同，凹槽数量最多为相邻两个凹槽沿径向相切。凹槽直径比钢球直径大0.1-0.2mm，转轴表面凹槽的深度小于钢球直径的1/2，这样保证钢球能够充分压入凹槽内，同时为了使钢球顺利的滑出，凹槽深度需要大于钢球直径的1/4，即凹槽深度的范围为：钢球直径的1/4＜凹槽深度＜钢球直径的1/2。螺塞外部设有锁紧螺母，锁紧螺母通过螺纹与螺塞连接。

转轴根据使用要求，沿径向方向在要求的角度开有若干个凹槽，钢球在弹簧力的作用下通过顶杆压入凹槽内，实现转轴的定位。当转轴需要旋转时，需要克服弹簧力。对转轴施加一定的扭矩，当转轴的扭矩产生的分力大于弹簧力时，钢球从凹槽内滑出，转轴实现旋转，到达另一个要求角度，钢球在弹簧力的作用下被压入凹槽，实现自动定位，从而完成旋转和定位。通过放松锁紧螺母，可以调节螺塞拧入支架的深度，从而调节弹簧的压缩量，进而调节弹簧力的大小，实现转轴定位扭矩可调。通过调节螺塞拧入螺塞套筒的深度可以调节扭矩，锁紧螺母的作用是锁定螺塞，从而实现扭矩固定。

在转轴端面与凹槽相对应的位置设有凹槽标识，凹槽标识与转轴表面凹槽的中心重合，在旋转定位过程中，观察端面的凹槽标识，就能够确定螺塞套筒内的钢珠是否旋转到位。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述装置包括支架，固定装置，旋转装置和扭矩调节机构；其中：所述支架与固定装置连接，旋转装置与支架可转动连接，所述支架上设置有扭矩调节机构，通过扭矩调节机构实现旋转装置与支架之间的旋转扭矩调节。

2.根据权利要求1所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，还包括转轴(6)；支架上设有相连通的螺塞套筒(3)和转轴通孔，所述扭矩调节机构包括螺塞(1)、弹性部件(10)和钢球(12)，其中：所述转轴(6)的一端穿过转轴通孔与支架枢接，转轴(6)的另一端与旋转装置固定连接；所述螺塞(1)的下部插入支架的螺塞套筒(3)内，螺塞套筒(3)内设有弹性部件(10)和钢球(12)，所述弹性部件(10)的顶端与螺塞(1)的底端连接，弹性部件(10)的底端将螺塞套筒(3)底部的钢球(12)压入转轴(6)表面的凹槽内。

3.根据权利要求2所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述螺塞(1)的底端设有凸起，所述凸起与弹性部件(10)的顶端连接；所述螺塞套筒(3)的底部设有顶杆(11)，所述顶杆(11)的顶端与弹性部件(10)的底端连接，顶杆(11)的底面与钢球(12)接触。

4.根据权利要求2所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述转轴(6)的另一端设有转轴固定件(4)，转轴(6)与所述旋转装置通过转轴固定件(4)固定连接。

5.根据权利要求2所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述转轴(6)的表面沿钢球(12)中心所在径向方向开有多个凹槽，所述多个凹槽的中心分别与定位角度相对应。

6.根据权利要求2所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述螺塞(1)外部设有锁紧螺母(2)，所述锁紧螺母(2)通过螺纹与螺塞(1)连接。

7.根据权利要求2-5中任一项所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述转轴(6)通过卡箍与支架连接。

8.根据权利要求7所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述弹性部件(10)为弹簧。

9.根据权利要求8所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述转轴(6)表面凹槽的深度大于钢球(12)直径的1/4，且小于钢球(12)直径的1/2。

10.根据权利要求9所述用于空间环境的扭矩可调式旋转定位装置，其特征在于，所述转轴(6)与支架连接一端的端面设有凹槽标识(9)，所述凹槽标识(9)与转轴(6)表面凹槽的中心重合。