CN108401569B - 一种空间组装式天线组装单元的组装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空间组装式天线组装单元的组装装置，该装置主要包括对接球头、对接筒、旋转筒、对接球窝、预紧压簧、预紧扭簧、球头销、球头销预紧压簧、压簧限位块、对接筒端盖、预紧力调节螺杆、深沟球轴承等零部件。对接球头由球头销与对接球窝限制在对接筒腔内，球头销被球头销预紧压簧、压簧限位块固定在对接筒上，而对接球窝通过预紧力调节螺杆、预紧扭簧与对接筒端盖连接，通过调整预紧力调节螺杆长度，可以调整对接球窝与对接球头的预紧力，在对接筒与旋转筒之间作用有预紧扭簧，该扭簧使得旋转筒上的解锁孔与球头销错开，球头销被旋转筒限位，此时的对接球头被球头销限位，无法插入或拔出对接筒。
Description
技术领域
本发明涉及一种空间组装式天线组装单元的组装装置，属于空间组装式天线的技术领域。
背景技术
目前，国外针对各自研究的空间组装式天线组装单元研制了专用的快速连接与分离装置，有板扣式结构、被动式电动锁定机构等，然而，这些组装装置的专用性强，对其他类型的组装单元的结构适应结构适应性较差，针对大型组装式空间天线组装单元顶铰链的结构特点，需要一种能适应不同安装位置的顶铰链进行快速连接与组装的组装装置。对于组装装置需要较强的结构适应性，较高的可靠性以及可用于多种大型组装式空间天线组装单元的需求。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间组装式天线组装单元的组装装置，该装置能满足组装式天线中不同位置的组装单元的组装需求，能快速、便捷、可靠的实现组装单元的在轨组装的需求。
本发明的技术解决方案是：
一种空间组装式天线组装单元的组装装置，包括对接球头、对接筒、旋转筒、对接球窝、预紧压簧、预紧扭簧、球头销、球头销预紧压簧、压簧限位块、对接筒端盖、预紧力调节螺杆和深沟球轴承；
对接球头与对接球窝配合接触并且置于对接筒的腔内，对接筒的侧壁上留有螺纹孔，且球头销穿过螺纹孔并且和对接球窝一起将对接球头限制在对接筒腔内，球头销被球头销预紧压簧、压簧限位块固定在对接筒上；
预紧力调节螺杆穿过对接筒端盖并且与对接球窝连接在一起，且对接球窝和对接筒端盖之间装有预紧压簧，通过调整预紧力调节螺杆长度，可以调整对接球窝与对接球头的锁定预紧力，对接筒端盖通过螺钉固定在对接筒上；
对接筒与旋转筒通过深沟球轴承连接，对接筒与旋转筒之间可以相对转动，在对接筒与旋转筒之间还装有预紧扭簧，可以提供对接筒与旋转筒之间的扭转力。
旋转筒的侧壁上有三个解锁孔，使得对接筒与旋转筒相对转动时，对接筒上固定的三个球头销的端部可以从三个解锁孔冒出，从而使得对接球头可以从对接筒拔出。
在锁定时，预紧扭簧使得旋转筒上的解锁孔与球头销错开，球头销被旋转筒限位，使得对接球头被球头销限位，无法从对接筒中拔出。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)与组装单元的高度配合性：在确定了组装天线的组装单元后，根据组装单元的特点，研究了本发明的组装装置，该装置结构紧凑、体积小、重量轻，可以使每3个组装单元在组装后形成多个空间四面体结构，最终使得组装式天线在组装完成后具有很好的结构刚度；
(2)旋转式锁定与解锁设计：本发明在锁定与解锁时都需要先转动旋转筒，使锁定球头销与解锁孔对齐，才能实现锁定与解锁操作，因此，该设计既可防止操作失误导致的没有必要的连接，又可以实现在组装装置已经锁定后的机械限位，同一部的旋转式操作可以实现锁定与解锁两个功能；
(3)组装刚度的可设计性：通过设计组装装置中预紧压簧的预紧力，可以设计组装装置的连接刚度，预紧压簧的作用可以保证组装装置在轴向无间隙，从而保证了组装天线的连接刚度，此外，组装刚度还对组装式天线在组装后的型面精度起至关重要的作用。
附图说明
图1 一种空间组装式天线；
图2 组装式天线组装单元；
图3 组装装置与组装单元的连接状态；
图4 组装装置与顶铰链连接细部状态；
图5 本发明的组装装置结构剖面图；
图6 本发明的组装装置结构爆炸图；
具体实施方式
本发明是一种空间组装式天线的组装装置，是针对一种空间组装式天线的组装单元而研究的，空间组装式天线如图1所示，该种空间组装式天线采用具有独立展开功能的组装单元，由宇航员按一定的顺序通过组装装置在轨组装在一起，最终形成具有一定刚度的大型空间桁架式天线。组装单元如图2所示，主要包括六边形环向杆13、中间斜杆14、同步铰链16，顶铰链15、索网系统17等。本发明的组装装置安装在组装单元的顶铰链15上，用于连接和固定组装单元，实现各组装单元的组装。
如图5、图6所示，本发明提供的一种空间组装式天线组装单元的组装装置，包括对接球头1、对接筒2、旋转筒3、对接球窝8、预紧压簧9、预紧扭簧10、球头销4、球头销预紧压簧5、压簧限位块6、对接筒端盖7、预紧力调节螺杆11和深沟球轴承12；
对接球头1与对接球窝8配合接触并且置于对接筒2的腔内，对接筒2的侧壁上留有螺纹孔，且球头销4穿过螺纹孔并且和对接球窝8一起将对接球头1限制在对接筒2腔内，球头销4被球头销预紧压簧5、压簧限位块6固定在对接筒2上；
预紧力调节螺杆11穿过对接筒端盖7并且与对接球窝8连接在一起，且对接球窝8和对接筒端盖7之间装有预紧压簧9，通过调整预紧力调节螺杆11长度，可以调整对接球窝8与对接球头1的锁定预紧力，对接筒端盖7通过螺钉固定在对接筒2上；
对接筒2与旋转筒3通过深沟球轴承12连接，对接筒2与旋转筒3之间可以相对转动，在对接筒2与旋转筒3之间还装有预紧扭簧10，可以提供对接筒2与旋转筒3之间的扭转力，旋转筒3的侧壁上有三个解锁孔，使得对接筒2与旋转筒3相对转动时，对接筒2上固定的三个球头销4的端部可以从三个解锁孔冒出，从而使得对接球头1可以从对接筒2拔出。
在锁定时，预紧扭簧10使得旋转筒3上的解锁孔与球头销4错开，球头销4被旋转筒3限位，使得对接球头1被球头销4限位，无法从对接筒2中拔出。
组装装置与组装单元的连接状态如图3所示，细部特征如图4所示。将组装装置的对接球头1与一个组装单元的顶铰链15相连，组装装置的对接筒2及对接筒端盖7与另一个组装单元的顶铰链15相连，组装时，先用外力将旋转筒3转到球头销4与解锁孔对齐的位置，再将对接球头1插入对接筒2，在对接球头1直径最大处通过球头销4后，去除外力，旋转筒3在预紧扭簧10的作用下回到初始位置，球头销4被旋转筒3限位，无法运动，从而实现两个组装单元的快速组装。
在解锁操作时，通过外力转动旋转筒3，克服预紧扭簧10的工作阻力矩，使得旋转筒3的解锁孔与球头销4对齐，此时，球头销4可以穿过解锁孔，对接球头1可以实现拔出对接筒2的操作，从而实现解锁操作。
本发明的一种空间组装式天线组装单元的组装装置，其工作原理如下：
1)组装原理：在组装操作时，对接球头1与对接筒2分别与需要组装的两个组装式天线的组装单元连接，在对接球头1与对接筒2分离的状态下，先用外力转动旋转筒3，克服预紧扭簧10的阻力矩，使得旋转筒3相对对接筒2发生转动，将旋转筒3上的解锁孔对齐球头销4，此时，用外力将对接球头1推入对接筒2中，当对接球头1触碰到球头销4时，由于球头销4可以穿过解锁孔，此时，对接球头1便可将球头销4部分挤出对接筒2，待对接球头1的直径最大处通过球头销4后，球头销4则在球头销预紧压簧5作用下完全回到对接筒2内的初始状态时，将转动旋转筒3上的外力去除，旋转筒3在预紧扭簧10的作用下转回初始位置，将对接球头1上的外力去除，预紧压簧9推动对接球窝8将对接球头1固定在球头销4与对接球窝8内，从而实现解锁或者组装操作。
2)解锁原理：当需要解锁时，旋转旋转筒3，使得旋转筒3的解锁孔对准球头销4，此时，对接球头1在外力及预紧压簧9的预紧力作用下沿轴向往外运动，由于旋转筒3的解锁孔允许球头销4沿径向向外的运动，因此，对接球头1可以从对接球窝8中拔出，对接球头1拔出后，球头销4在球头销预紧压簧5作用下回位，对接球窝8在球头销预紧压簧5和预紧力调节螺杆11的作用下处于初始压紧状态。
本发明是一种空间组装式天线的组装装置，是针对一种空间组装式天线的组装单元而研究的，天线组装装置安装在组装单元的顶铰链15上，用于实现天线模块单元的快速拼接功能。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (2)
1.一种空间组装式天线组装单元的组装装置，其特征在于：包括对接球头(1)、对接筒(2)、旋转筒(3)、对接球窝(8)、预紧压簧(9)、预紧扭簧(10)、球头销(4)、球头销预紧压簧(5)、压簧限位块(6)、对接筒端盖(7)、预紧力调节螺杆(11)和深沟球轴承(12)；
对接球头(1)与对接球窝(8)配合接触并且置于对接筒(2)的腔内，对接筒(2)的侧壁上留有螺纹孔，且球头销(4)穿过螺纹孔并且和对接球窝(8)一起将对接球头(1)限制在对接筒(2)腔内，球头销(4)被球头销预紧压簧(5)、压簧限位块(6)固定在对接筒(2)上；
预紧力调节螺杆(11)穿过对接筒端盖(7)并且与对接球窝(8)连接在一起，且对接球窝(8)和对接筒端盖(7)之间装有预紧压簧(9)，通过调整预紧力调节螺杆(11)长度，可以调整对接球窝(8)与对接球头(1)的锁定预紧力，对接筒端盖(7)通过螺钉固定在对接筒(2)上；
对接筒(2)与旋转筒(3)通过深沟球轴承(12)连接，对接筒(2)与旋转筒(3)之间可以相对转动，在对接筒(2)与旋转筒(3)之间还装有预紧扭簧(10)，可以提供对接筒(2)与旋转筒(3)之间的扭转力。
2.根据权利要求1所述的一种空间组装式天线组装单元的组装装置，其特征在于：旋转筒(3)的侧壁上有三个解锁孔，使得对接筒(2)与旋转筒(3)相对转动时，对接筒(2)上固定的三个球头销(4)的端部可以从三个解锁孔冒出，从而使得对接球头(1)可以从对接筒(2)拔出，
在锁定时，预紧扭簧(10)使得旋转筒(3)上的解锁孔与球头销(4)错开，球头销(4)被旋转筒(3)限位，使得对接球头(1)被球头销(4)限位，无法从对接筒(2)中拔出。
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| CN109356913A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-02-19 | 北京航空航天大学 | 一种用于大型太空天线在轨组装的被动对接机构 |
| CN113685429A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-23 | 长沙天仪空间科技研究院有限公司 | 一种展开结构及展开方法 |
| CN114986548A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-09-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于空间大范围作业可再生机器人的机电快换接口 |
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