CN109455321A - 一种锁定解锁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锁定解锁装置，属于锁定解锁技术领域。所述装置包括驱动组件、至少一组锁杆组件以及与所述锁杆组件配套的至少一锁块，所述锁块用于固定在活动部件上，所述锁块上设有销孔，所述锁杆组件包括顶杆、直线运动单元和小锥齿轮，所述顶杆和所述小锥齿轮固定在所述直线运动单元上，所述驱动组件包括驱动电机和大锥齿轮，所述驱动电机用于给所述大锥齿轮提供驱动力使所述大锥齿轮转动，所述小锥齿轮与所述大锥齿轮啮合，随所述大锥齿轮转动，所述直线运动单元用于将所述小锥齿轮转动转化为直线运动，使所述顶杆插入或退出所述销孔。本发明所述的锁定装置同时具有多点支撑、结构紧凑、锁定精度高、解锁可靠性高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种锁定解锁装置，属于锁定解锁技术领域。
背景技术
随着空间遥感技术的快速发展和应用需求的不断提高，对空间遥感仪器的性能指标要求越来越高。近年来，各类活动机构越来越频繁的出现于各空间仪器中；如指向机构可使仪器获得更大的观测范围，扫描机构可使仪器获得稳定的观测目标；切换机构可使其负载在两个或多个位置上实现不同的功能。然而机构中轴系的支撑部件一般为轴承、枢轴等，其承载能力有限，很难承受卫星发射段的振动响应。且当结构形式特异、空间受限或遇有特殊功能要求的情况时，机构负载无法实现质量配平，由此产生的偏心负载转矩会使支撑部件承受发射段更剧烈的振动载荷。
由于空间机构轴系支撑部件承载能力的有限性，锁定解锁装置应运而生。锁定解锁装置用于在发射段锁定空间机构的活动部件，以减小活动部件在发射段的振动响应，同时可承载部分振动响应，避免活动部件受损。
传统的锁定解锁结构包括插销式锁定、电磁制动器锁定、爆炸螺栓锁定、热刀锁定解锁等形式。其中，插销式锁定结构简单，应用较广，目前常用的插销式锁定结构包括驱动电机、插销和销孔，驱动电机带动插销作直线运动，插入或退出所述销孔，实现锁定和解锁。该结构中插销与驱动电机一一对应，当需要多点锁定时，需要多套插销与驱动电机结构，占用空间过大。
发明内容
本发明解决的问题是：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种锁定解锁装置，该装置利用锥齿轮和直线运动单元传动，有效的利用并节省了空间。
本发明的技术解决方案是：
一种锁定解锁装置，包括驱动组件、至少一组锁杆组件10以及与所述锁杆组件10配套的至少一锁块2，所述锁块2用于固定在活动部件上，所述锁块2上设有销孔，所述锁杆组件10包括顶杆1、直线运动单元4和小锥齿轮5，所述顶杆1和所述小锥齿轮5固定在所述直线运动单元4上，所述驱动组件包括驱动电机7和大锥齿轮6，所述驱动电机7用于给所述大锥齿轮6提供驱动力使所述大锥齿轮6转动，所述小锥齿轮5与所述大锥齿轮6啮合，随所述大锥齿轮6转动，所述直线运动单元4用于将所述小锥齿轮5的转动转化为直线运动，使所述顶杆1插入或退出所述销孔。
在一可选实施例中，所述直线运动单元4包括丝杠11及滑块12，所述小锥齿轮5固定在所述丝杠11的一端，所述滑块12与所述丝杠11适配，当所述丝杠11转动时，所述滑块12沿所述丝杠11的轴向作直线运动，所述顶杆1固定在所述滑块12上。
在一可选实施例中，所述直线运动单元4还包括L型转接支架3，所述顶杆1通过所述转接支架3固定在所述滑块12上。
在一可选实施例中，所述的顶杆1材料为金属材料，锁块2材料为非金属材料。
在一可选实施例中，所述小锥齿轮5与大锥齿轮6均为硬质铝合金材料，且表面设有防冷焊润滑膜。
在一可选实施例中，所述销孔为锥窝形，所述顶杆1为与所述销孔适配的锥尖顶杆。
在一可选实施例中，所述顶杆1与锁块2之间的间隙为0.01mm～0.03mm。
在一可选实施例中，所述大锥齿轮6与所述小锥齿轮5的节圆齿面侧隙为0.02mm～0.04mm。
在一可选实施例中，所述直线运动单元4与所述小锥齿轮5间隙配合，通过第一顶丝8固定。
在一可选实施例中，所述直线运动单元4与所述小锥齿轮5的间隙为0.002mm～0.005mm。
在一可选实施例中，所述驱动电机7的输出轴与所述大锥齿轮6间隙配合，通过第二顶丝9固定。
在一可选实施例中，所述驱动电机7的输出轴与所述大锥齿轮6的间隙0.002mm～0.005mm。
在一可选实施例中，所述的一种锁定解锁装置包括2-4组沿所述大锥齿轮6周向均布的所述锁杆组件10。
在一可选实施例中，各所述锁杆组件10的小锥齿轮5与所述大锥齿轮6均处于啮合状态，且啮合状态一致。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明实施例提供的锁定解锁装置，利用锥齿轮和直线运动单元传动，有效利用了空间，且一套驱动单元可以带动多套顶杆运动，进一步节约了空间；同时，该装置锁定到位后电机即可断电，无需在发射段长时间加电，无热耗引发的温升现象，可应用于温度敏感机构的锁定；该装置解锁时运动平缓，不会对周围产品造成冲击，可应用于精密机构的锁定。
(2)通过设置L型转接支架，使锁定装置可适用于不同的活动机构。
(3)本发明提供的顶杆和锁块材质可有效避免空间冷焊现象的发生，确保入轨后锁定装置解锁的可靠性。
(4)顶杆与锁块之间的间隙为0.01mm～0.03mm，既能保证活动部件不受到额外的锁定力，又能避免间隙过大导致的锁定失效问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的锁定解锁装置结构俯视图；
图2为本发明实施例提供的锁定解锁装置结构侧视图；
图3为本发明实施例提供的锁杆组件剖面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种驱动组件剖面结构示意图。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明实施例提供了一种锁定解锁装置，包括驱动组件、至少一组锁杆组件10以及至少一锁块2，所述锁块2用于固定在活动部件上，与所述锁杆组件10一一对应，所述锁块2上设有销孔，如图3所示所述锁杆组件10包括顶杆1、直线运动单元4和小锥齿轮5，所述顶杆1和所述小锥齿轮5固定在所述直线运动单元4上，如图4所示，所述驱动组件包括驱动电机7和大锥齿轮6，所述驱动电机7用于给所述大锥齿轮6提供驱动力使所述大锥齿轮6转动，所述小锥齿轮5与所述大锥齿轮6啮合，随所述大锥齿轮6转动，所述直线运动单元4用于将所述小锥齿轮5转动转化为直线运动，使所述顶杆1插入或退出所述销孔。
具体地，本发明实施例中，直线运动单元4可以为滚珠丝杠、T型丝杠等类型的将转动转为直线运动的机构，所述驱动电机7优选步进电机。
本发明实施例提供的锁定解锁装置用于空间活动机构时，将锁块2固定在空间活动机构的活动部件上，将驱动组件及至少一组锁杆组件10固定于空间活动机构的固定部位，锁定时，控制驱动电机7正向转动，使直线运动单元4带动顶杆1向靠近所述锁块2的方向移动，从而插入所述销孔，实现锁定；解锁时，控制驱动电机7反向转动，使直线运动单元4带动顶杆1向远离所述锁块2的方向移动，从而退出所述销孔，实现解锁。
本发明实施例提供的锁定解锁装置，利用锥齿轮和直线运动单元传动，有效利用了空间，且一套驱动单元可以带动多套顶杆运动，进一步节约了空间；同时，该装置锁定到位后电机即可断电，无需在发射段长时间加电，无热耗引发的温升现象，可应用于温度敏感机构的锁定；该装置解锁时运动平缓，不会对周围产品造成冲击，可应用于精密机构的锁定。
如图3所示，在一可选实施例中，所述直线运动单元4包括丝杠11及滑块12，所述小锥齿轮5固定在所述丝杠11的一端，所述滑块12与所述丝杠11适配，当所述丝杠11转动时，所述滑块12沿所述丝杠11的轴向作直线运动，所述顶杆1固定在所述滑块12上。该直线运动单元保证了锥销顶杆插入和拔出时极高的运动精度，保证了锁定解锁的可靠性。
在一可选实施例中，所述直线运动单元4还包括L型转接支架3，所述顶杆1通过所述转接支架3固定在所述滑块12上。通过设置L型转接支架，使锁定装置可适用于不同的活动机构。
在一可选实施例中，所述的顶杆1材料为金属材料，如钛合金、铝合金等，锁块2材料为非金属材料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺等，该材质可有效避免空间冷焊现象的发生，确保入轨后锁定装置解锁的可靠性。
在一可选实施例中，所述小锥齿轮5与大锥齿轮6均为硬质铝合金材料，且表面设有防冷焊润滑膜，优选通过溅射方式设置的二硫化钼防冷焊润滑膜，以有效避免空间冷焊现象的发生，确保入轨后锁定装置解锁的可靠性。
在一可选实施例中，所述销孔为锥窝形，所述顶杆1为与所述销孔适配的锥尖顶杆。该插销销孔结构在锁定时能够适应一定量的位置不准确度，保证了加锁的可靠性，解锁过程为锥销退出，保证了解锁的可靠性。进一步地，所述顶杆1与锁块2之间的间隙为0.01mm～0.03mm，既能保证活动部件不受到额外的锁定力，又能避免间隙过大导致的锁定失效问题。
在一可选实施例中，所述大锥齿轮6与所述小锥齿轮5的节圆齿面侧隙为0.02mm～0.04mm，既保证了较高的传动精度，又避免了齿轮咬死导致的锁定或解锁失效问题。
在一可选实施例中，所述直线运动单元4与所述小锥齿轮5间隙配合，通过第一顶丝8固定，所述直线运动单元4与所述小锥齿轮5的间隙为0.002mm～0.005mm，既保证了高精度的轴孔配合，又能适应空间大跨度的温度变化环境。
在一可选实施例中，所述驱动电机7的输出轴与所述大锥齿轮6间隙配合，通过第二顶丝9固定，间隙为0.002mm～0.005mm，既保证了高精度的轴孔配合，又能适应空间大跨度的温度变化环境。
在一可选实施例中，所述的一种锁定解锁装置包括2-4组沿所述大锥齿轮6周向均布的所述锁杆组件10，以确保多点周向支撑活动部件。
在一可选实施例中，各所述锁杆组件10的小锥齿轮5与所述大锥齿轮6均处于啮合状态，且啮合状态一致，以确保各顶杆同步运动，保证各所述锁杆组件支撑状态一致。
以下为本发明的一个具体实施例：
如图1和2所示，本实施例提供了一种用于空间活动机构的锁定解锁装置，包括锥尖顶杆1、锥窝形锁块2、转接支架3、直线运动单元4、小锥齿轮5、大锥齿轮6、驱动电机(步进电机)7、第一顶丝8、第二顶丝9及连接螺钉组成。
如图3所示，将顶杆1、转接支架3、小锥齿轮5与直线运动单元4装配为一体，形成锁杆组件10，共装配4套。直线运动单元4包括丝杠11及滑块12，丝杠11通过间隙配合插入小锥齿轮5的安装孔内，此处间隙值n1为0.002mm～0.005mm，然后拧入第一顶丝8固定。
将4件锁块2安装至活动机构的活动部件上，用螺钉紧固。
如图4所示，将大锥齿轮6与驱动电机7连接固定，轴孔配合间隙值n2为0.002mm～0.005mm，拧入第二顶丝9固定；然后整体安装到固定结构件如基座等上，用螺钉紧固。
将4套锁杆组件10依次安装至固定结构件如基座等上，此时锁杆组件10的安装螺钉暂不紧固，以便后续调整位置。
如图1和2所示，依次调整4处顶杆1的顶尖与4处锁块2的锥窝的位置，使4处啮合状态均匀一致，间隙值n3为0.01mm～0.03mm；同时使4处小锥齿轮5与大锥齿轮6均处于啮合状态，且此4处啮合均匀一致，节圆齿面侧隙n4为0.02mm～0.04mm；此时直线运动单元4的输出轴轴线关于驱动电机7输出轴轴线圆周均布，之后紧固锁杆组件10的安装螺钉。
具体工作过程为：锁定时驱动电机7加电正转，带动大锥齿轮6正转，同时小锥齿轮5与大锥齿轮6啮合传动，带动直线运动单元4丝杠旋转，直线运动单元4转旋转运动为直线运动，驱动顶杆1平移前进，直至顶杆1插入锁块2，到位后驱动电机7断电，完成锁定动作。解锁时传动过程与加锁时一致，区别在于驱动电机7加电反转，带动大锥齿轮6反转，最终驱动顶杆1平移后退，直至顶杆1拔出锁块2，到位后驱动电机7断电，完成解锁动作。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，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。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (12)
1.一种锁定解锁装置，其特征在于，包括驱动组件、至少一组锁杆组件(10)以及与所述锁杆组件(10)配套的至少一锁块(2)，所述锁块(2)用于固定在活动部件上，所述锁块(2)上设有销孔，所述锁杆组件(10)包括顶杆(1)、直线运动单元(4)和小锥齿轮(5)，所述顶杆(1)和所述小锥齿轮(5)固定在所述直线运动单元(4)上，所述驱动组件包括驱动电机(7)和大锥齿轮(6)，所述驱动电机(7)用于给所述大锥齿轮(6)提供驱动力使所述大锥齿轮(6)转动，所述小锥齿轮(5)与所述大锥齿轮(6)啮合，随所述大锥齿轮(6)转动，所述直线运动单元(4)用于将所述小锥齿轮(5)的转动转化为直线运动，使所述顶杆(1)插入或退出所述销孔。
2.根据权利要求1所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述直线运动单元(4)包括丝杠(11)及滑块(12)，所述小锥齿轮(5)固定在所述丝杠(11)的一端，所述滑块(12)与所述丝杠(11)适配，当所述丝杠(11)转动时，所述滑块(12)沿所述丝杠(11)的轴向作直线运动，所述顶杆(1)固定在所述滑块(12)上。
3.根据权利要求2所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述直线运动单元(4)还包括L型转接支架(3)，所述顶杆(1)通过所述转接支架(3)固定在所述滑块(12)上。
4.根据权利要求1所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述的顶杆(1)材料为金属材料，锁块(2)材料为非金属材料。
5.根据权利要求1所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述小锥齿轮(5)与大锥齿轮(6)均为硬质铝合金材料，且表面设有防冷焊润滑膜。
6.根据权利要求1所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述销孔为锥窝形，所述顶杆(1)为与所述销孔适配的锥尖顶杆。
7.根据权利要求6所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述顶杆(1)与锁块(2)之间的间隙为0.01mm～0.03mm。
8.根据权利要求1所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述大锥齿轮(6)与所述小锥齿轮(5)的节圆齿面侧隙为0.02mm～0.04mm。
9.根据权利要求1所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述直线运动单元(4)与所述小锥齿轮(5)间隙配合，通过第一顶丝(8)固定，间隙为0.002mm～0.005mm。
10.根据权利要求1所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，所述驱动电机(7)的输出轴与所述大锥齿轮(6)间隙配合，通过第二顶丝(9)固定，间隙为0.002mm～0.005mm。
11.根据权利要求1所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，包括2-4组沿所述大锥齿轮(6)周向均布的所述锁杆组件(10)。
12.根据权利要求11所述的一种锁定解锁装置，其特征在于，各所述锁杆组件(10)的小锥齿轮(5)与所述大锥齿轮(6)均处于啮合状态，且啮合状态一致。
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| CN201811141838.7A CN109455321A (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种锁定解锁装置 |
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| CN201811141838.7A CN109455321A (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种锁定解锁装置 |
Publications (1)
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| CN109455321A true CN109455321A (zh) | 2019-03-12 |
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| CN201811141838.7A Pending CN109455321A (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种锁定解锁装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN109455321A (zh) |
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