CN109606744A - 一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，包括：压紧杆夹紧机构、拉伸机构、螺母旋紧机构、充电电池；所述压紧杆夹紧机构的一端用于夹紧外部压紧杆，所述压紧杆夹紧机构的另一端固定连接拉伸机构；所述拉伸机构沿外部压紧杆的轴线向卫星侧板的外侧拉伸压紧杆夹紧机构，使压紧杆具有预紧力；所述螺母旋紧机构用于拧紧压紧杆上的压紧螺母，将太阳翼压紧固定在卫星的侧板上。本发明装置可完全实现压紧杆拉伸和压紧螺母拧紧的自动化，最大限度避免人为因素对预紧力控制精确性的影响。

Description

一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置
技术领域
本发明涉及一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，特别是一种针对航天器太阳翼压紧操作时能自动提供预紧力的设备，属于空间可展开机构精密装调技术领域。
背景技术
目前，在太阳翼安装的过程中，需要通过压紧杆和压紧螺母将每块太阳翼电池板压紧在卫星的侧壁上。为保证发射过程中太阳翼可靠压紧在星体侧壁，压紧杆的预紧力需要精确的控制在合理的范围内。现有的压紧方案为采用两把加长的压紧扳手，其中压紧扳手一卡入压紧杆端部，压紧扳手二卡入压紧螺母；在压紧过程中需操作人员首先确定起始位置，之后一手保持压紧扳手一保持不动，另一手旋转压紧扳手二实现螺母的拧紧工作。首先，由于压紧扳手二的转动角度往往大于360°，在操作过程中持压紧扳手二的一手需越过持压紧扳手一的另一手，操作过程对操作人员技能水平要求较高，安全风险较大。其次，压紧螺母与被压太阳翼的表面摩擦特性极大地影响着压紧杆预紧力的大小，现有的压紧方案通过控制压紧扳手二的旋转角度将压紧杆的预紧力控制在一定范围内，难以将预紧力精确地控制在合理的范围内，精度不高。最后，一套东四平台太阳翼需要八根压紧杆实现太阳翼压紧工作，而运用该方案实现一根压紧杆的预紧工作需要分钟，整个太阳翼压紧往往需要半个小时以上，效率较低。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，解决了太阳翼压紧操作风险较大、精度不高和效率较低的问题。
本发明的技术方案是：
一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，用于将压紧杆和压紧螺母配合使用使太阳翼压紧固定在卫星的侧板上，包括：压紧杆夹紧机构、拉伸机构、螺母旋紧机构、还包括充电电池；
所述压紧杆夹紧机构的一端用于夹紧外部压紧杆，所述压紧杆夹紧机构的另一端固定连接拉伸机构；所述拉伸机构沿外部压紧杆的轴线向卫星侧板的外侧拉伸压紧杆夹紧机构，使压紧杆具有预紧力；
所述螺母旋紧机构用于拧紧压紧杆上的压紧螺母，将太阳翼压紧固定在卫星的侧板上。
所述压紧杆夹紧机构包括：夹紧接口、转盘、接口轴、接口支架；
所述夹紧接口为由两瓣结构块拼接而成的圆柱体，所述两瓣结构块的结构相同且相对于所述圆柱体轴线对称；所述圆柱体的一端开有用于夹紧外部压紧杆的台阶沉孔，圆柱体的另一端开有与圆柱体轴线垂直的第一通孔，所述圆柱体的外壁设置有第一凸耳和第二凸耳，所述第一凸耳上开有第二通孔，所述第二凸耳开有第三通孔，所述第二通孔的轴线和所述第三通孔的轴线关于所述圆柱体的轴线对称；
所述转盘为圆盘结构，所述圆盘结构开有腰形通孔，所述腰形通孔外开有两段关于转盘中心轴反对称的第一滑槽结构和第二滑槽结构；
所述接口支架为空心的圆柱体，所述接口支架的一端设置有沿接口支架径向向外的环向凸缘，所述环向凸缘开有与所述第一滑槽结构配合的第三滑槽结构和与所述第二滑槽结构配合的第四滑槽结构，接口支架的柱段上开有与所述接口支架轴线垂直的第四通孔；
夹紧接口开有第一通孔的一端依次穿过转盘和接口支架，接口轴穿过接口支架的第四通孔和夹紧接口的第一通孔，用于限制接口支架和夹紧接口之间的相对转动；
所述第二通孔、第一滑槽结构、第三滑槽结构和所述第三通孔、第二滑槽结构、第四滑槽结构分别通过螺栓固定，使转盘能够相对接口支架相对转动，用于打开或闭合所述夹紧接口。
所述拉伸机构包括：链接件、拉力传感器、滚珠丝杠、第一驱动机构；
所述滚珠丝杠的丝杠上固定有拉力传感器，所述拉力传感器通过链接件连接压紧杆夹紧机构；所述滚珠丝杠在第一驱动机构的驱动下沿外部压紧杆的轴线运动。
所述第一驱动机构包括伺服电机和谐波齿轮减速器。
所述伺服电机具体为MAXON电机，谐波齿轮减速器型号为DCX 26L。
所述螺母旋紧机构包括：螺母接口、大齿轮、小齿轮、第二驱动机构；
所述螺母接口一端的端面上开有内六角沉孔，用于连接外部压紧杆上的压紧螺母，螺母接口的另一端连接大齿轮，大齿轮和小齿轮啮合传动，所述小齿轮在第二驱动机构的驱动下转动。
所述第二驱动机构包括：伺服电机和行星齿轮减速器。
所述伺服电机具体为MAXON电机，所述行星齿轮减速器型号为GPX 26A。
所述充电电池用于向所述第一驱动机构和第二驱动机构供电。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1)本发明采用压紧杆夹紧机构，通过夹紧接口与第一滑槽结构和第二滑槽结构配合，实现夹紧固定外部压紧杆，通过具有传感器的拉伸机构沿轴线拉伸外部压紧杆，精确控制压紧杆的预紧力；
2)本发明配合使用螺母旋紧机构和拉伸机构，固定压紧杆轴向力的同时旋紧压紧螺母，结构设置巧妙，提升了太阳翼压紧的可靠性；
3)本发明采用压紧杆夹紧机构、拉伸机构和螺母旋紧机构实现压紧杆自动预紧和压紧螺母的自动拧紧工作，将压紧杆预紧工作由3分钟缩短至30秒，提升了太阳翼压紧的效率。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为太阳翼装配示意图；
图3为本发明螺杆夹紧机构示意图；
图4为本发明拉伸机构示意图；
图5为本发明螺母旋紧机构示意图；
图6为本发明夹紧接口示意图；
图7为本发明接口支架示意图；
图8为本发明转盘示意图；
图9为本发明螺杆夹紧机构装配示意图；
图10为本发明螺母旋紧机构装配示意图；
图11为本发明装置使用流程图。
具体实施方式
在太阳翼安装的过程中，需要通过压紧杆4将各片太阳翼压紧在卫星的侧板上，如图2所示，三段太阳翼被压紧在卫星本体的侧面，压紧螺母5通过螺纹连接为压紧杆4提供一定的预紧力，且压紧杆4的预紧力需要精确的控制在合理的范围内。手动拧紧压紧螺母5时，虽能通过控制拧紧圈数实现预紧力控制在一定范围内。但是由于压紧螺母5与被压工件的表面摩擦，极大地影响着压紧杆4预紧力的大小。因此，手动拧圈的方式难以将预紧力精确地控制在合理的范围内。
使用本发明装置，操作人员可方便的利用此设备将压紧杆4先拉伸到期望的预紧力，然后自动拧紧压紧螺母5，从而可以对压紧杆4的预紧力进行精确控制,实现压紧杆4高精度的自动化装配。
此外，由于在太阳翼产品的部分安装现场无法提供液压源或气源，自动预紧装置需要采用电力驱动。为避免现场拖线，自动预紧装置可以采用可充电电池作为动力来源。自动预紧装置简单、可靠，方便操作人员使用，有效提高太阳翼装配效率，对太阳翼电池板的压紧实现更为精确的控制。
一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，用于将所述压紧杆4和压紧螺母5配合使用，使太阳翼压紧固定在卫星的侧板上，如图1所示包括：压紧杆夹紧机构1、拉伸机构2、螺母旋紧机构3；
压紧杆夹紧机构1的一端用于夹紧外部压紧杆4，所述压紧杆夹紧机构1的另一端固定连接拉伸机构2；所述拉伸机构2沿外部压紧杆4的轴线向卫星侧板的外侧拉伸压紧杆夹紧机构1，使压紧杆4具有预紧力；螺母旋紧机构3用于拧紧压紧杆4上的压紧螺母5，将太阳翼压紧固定在卫星的侧板上。
如图3所示，压紧杆夹紧机构1包括：夹紧接口11、转盘12、接口轴13、接口支架14；
如图6所示，夹紧接口11为由两瓣结构块拼接而成的圆柱体，所述两瓣结构块的结构相同且相对于所述圆柱体轴线对称；所述圆柱体的一端开有用于夹紧外部压紧杆4的台阶沉孔，圆柱体的另一端开有与圆柱体轴线垂直的第一通孔，所述圆柱体的外壁设置有第一凸耳和第二凸耳，所述第一凸耳上开有第二通孔，所述第二凸耳开有第三通孔，所述第二通孔的轴线和所述第三通孔的轴线关于所述圆柱体的轴线对称；
如图8所示，转盘12为圆盘结构，所述圆盘结构开有腰形通孔，所述腰形通孔外开有两段关于转盘12中心轴反对称的第一滑槽结构和第二滑槽结构；
如图7所示，接口支架14为空心的圆柱体，所述接口支架14的一端设置有沿接口支架14径向向外的环向凸缘，所述环向凸缘开有与所述第一滑槽结构配合的第三滑槽结构和与所述第二滑槽结构配合的第四滑槽结构，接口支架14的柱段上开有与所述接口支架14轴线垂直的第四通孔；
夹紧接口11开有第一通孔的一端依次穿过转盘12和接口支架14，接口轴13穿过接口支架14的第四通孔和夹紧接口11的第一通孔，用于限制接口支架14和夹紧接口11之间的相对转动；
所述第二通孔、第一滑槽结构、第三滑槽结构和所述第三通孔、第二滑槽结构、第四滑槽结构分别通过螺栓固定，使转盘12能够相对接口支架14相对转动，用于打开或闭合所述夹紧接口11，压紧杆夹紧机构1装配图如图9所示，转盘12一端与夹紧接口11连接，同时转盘12的中间位置由接口轴13与夹紧接口11连接；转盘12上有用于控制夹紧接口11开闭的位置的导向槽，当转动转盘12时，在导向槽的作用下，夹紧接口11由打开状态逐渐关闭，通过夹紧接口11内部凹槽夹紧压紧杆4。
如图4所示，拉伸机构2包括：链接件21、拉力传感器22、滚珠丝杠23、第一驱动机构24；
所述滚珠丝杠23的丝杠上固定有拉力传感器22，所述拉力传感器22通过链接件21连接压紧杆夹紧机构1；所述滚珠丝杠23在第一驱动机构24的驱动下沿外部压紧杆4的轴线运动。第一驱动机构24包括：伺服电机和谐波齿轮减速器。所述伺服电机具体为MAXON电机，谐波齿轮减速器型号为DCX 26L。
第一驱动机构24通过联轴器将动力传递至滚珠丝杠23中的丝杠，驱动其作旋转运动。滚珠丝杠23中的丝母在丝杠回转运动的驱动下，作直线移动。
如图5所示，螺母旋紧机构3包括：螺母接口31、大齿轮32、小齿轮33、第二驱动机构34；螺母接口31一端的端面上开有内六角沉孔，用于连接外部压紧杆4上的压紧螺母5，螺母接口31的另一端连接大齿轮32，大齿轮32和小齿轮33啮合传动，所述小齿轮33在第二驱动机构34的驱动下转动。所述第二驱动机构34包括：伺服电机和行星齿轮减速器，伺服电机具体为MAXON电机，所述行星齿轮减速器型号为GPX 26A。
压紧杆夹紧机构1、拉伸机构2完成工作后，螺母旋紧机构3开始工作，把太阳翼压紧杆4末端的压紧螺母5拧紧。通过驱动夹紧接口11扭紧压紧杆4的压紧螺母5；扭紧压紧螺母5仅需要克服压紧螺母5与压紧杆4自身的摩擦力，所有需要的扭矩很小；并且可以保证压紧杆4拉力的准确性。拧紧后，当拉伸机构2缓慢释放压紧杆4时，保证压紧杆4上的作用力不会同时消失。
方便操作人员使用，本发明装置还包括充电电池，充电电池用于向所述第一驱动机构24和第二驱动机构34供电。可以有效提高太阳翼装配效率，对太阳翼电池板的压紧实现更为精确的控制。
如图11所示，利用上述装置对压紧的太阳翼电池板自动预紧过程为：
1)如图1所示，在开始操作前，操作人员将压紧杆4和压紧螺母5在太阳翼机构上完成预装配。将压紧杆4上预先装配压紧螺母5，并进行手动拧紧。
2)操作人员手持预紧装置，将夹紧接口11压靠在压紧杆4安装面端面。夹紧接口11通过操作人员手动旋转，实现预紧装置与压紧杆4端部的连接。
3)开启设备的触发动力开关，第一驱动机构24通过联轴器将动力传递至滚珠丝杠23的丝杠，驱动其作旋转运动。丝母在丝杠回转运动的驱动下，作直线移动。丝母通过拉力传感器22，将精确控制的拉力传递给与压紧杆4相连的夹紧接口11。由此，第一驱动机构24通过一套传动机构可以拉伸压紧杆4，达到期望的预紧力。
4)预紧力加载完成后，第二驱动机构34通过联轴器将动力传递至小齿轮33；小齿轮33驱动与压紧螺母5相连接的大齿轮32作旋转运动。由此，第二驱动机构34通过传动机构旋转压紧螺母5，完成压紧螺母5的拧紧动作，从而在压紧杆4端部螺纹上旋紧压紧螺母5。
5)压紧螺母5拧紧后第一驱动机构24反向驱动，进而释放压紧杆4；操作人员手动释放联接机构。在预紧完成后，预紧设备与压紧机构完全脱离。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，包括：压紧杆夹紧机构(1)、拉伸机构(2)、螺母旋紧机构(3)；
所述压紧杆夹紧机构(1)的一端用于夹紧外部压紧杆(4)，所述压紧杆夹紧机构(1)的另一端固定连接拉伸机构(2)；所述拉伸机构(2)沿外部压紧杆(4)的轴线向卫星侧板的外侧拉伸压紧杆夹紧机构(1)，使压紧杆(4)具有预紧力；
所述螺母旋紧机构(3)用于拧紧压紧杆(4)上的压紧螺母(5)，将太阳翼压紧固定在卫星的侧板上。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，所述压紧杆夹紧机构(1)包括：夹紧接口(11)、转盘(12)、接口轴(13)、接口支架(14)；
所述夹紧接口(11)为由两瓣结构块拼接而成的圆柱体，所述两瓣结构块的结构相同且相对于所述圆柱体轴线对称；所述圆柱体的一端开有用于夹紧外部压紧杆(4)的台阶沉孔，圆柱体的另一端开有与圆柱体轴线垂直的第一通孔，所述圆柱体的外壁设置有第一凸耳和第二凸耳，所述第一凸耳上开有第二通孔，所述第二凸耳开有第三通孔，所述第二通孔的轴线和所述第三通孔的轴线关于所述圆柱体的轴线对称；
所述转盘(12)为圆盘结构，所述圆盘结构开有腰形通孔，所述腰形通孔外开有两段关于转盘(12)中心轴反对称的第一滑槽结构和第二滑槽结构；
所述接口支架(14)为空心的圆柱体，所述接口支架(14)的一端设置有沿接口支架(14)径向向外的环向凸缘，所述环向凸缘开有与所述第一滑槽结构配合的第三滑槽结构和与所述第二滑槽结构配合的第四滑槽结构，接口支架(14)的柱段上开有与所述接口支架(14)轴线垂直的第四通孔；
夹紧接口(11)开有第一通孔的一端依次穿过转盘(12)和接口支架(14)，接口轴(13)穿过接口支架(14)的第四通孔和夹紧接口(11)的第一通孔，用于限制接口支架(14)和夹紧接口(11)之间的相对转动；
所述第二通孔、第一滑槽结构、第三滑槽结构和所述第三通孔、第二滑槽结构、第四滑槽结构分别通过螺栓固定，使转盘(12)能够相对接口支架(14)相对转动，用于打开或闭合所述夹紧接口(11)。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，所述拉伸机构(2)包括：链接件(21)、拉力传感器(22)、滚珠丝杠(23)、第一驱动机构(24)；
所述滚珠丝杠(23)的丝杠上固定有拉力传感器(22)，所述拉力传感器(22)通过链接件(21)连接压紧杆夹紧机构(1)；所述滚珠丝杠(23)在第一驱动机构(24)的驱动下沿外部压紧杆(4)的轴线运动。
4.根据权利要求3所述的一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，所述第一驱动机构(24)包括伺服电机和谐波齿轮减速器。
5.根据权利要求4所述的一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，所述伺服电机具体为MAXON电机，谐波齿轮减速器型号为DCX 26L。
6.根据权利要求4所述的一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，所述螺母旋紧机构(3)包括：螺母接口(31)、大齿轮(32)、小齿轮(33)、第二驱动机构(34)；
所述螺母接口(31)一端的端面上开有内六角沉孔，用于连接外部压紧杆(4)上的压紧螺母(5)，螺母接口(31)的另一端连接大齿轮(32)，大齿轮(32)和小齿轮(33)啮合传动，所述小齿轮(33)在第二驱动机构(34)的驱动下转动。
7.根据权利要求6所述的一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，所述第二驱动机构(34)包括：伺服电机和行星齿轮减速器。
8.根据权利要求7所述的一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，所述伺服电机具体为MAXON电机，所述行星齿轮减速器型号为GPX26A。
9.根据权利要求1～8之一所述的一种用于太阳翼压紧杆自动预紧的装置，其特征在于，还包括充电电池，用于向所述第一驱动机构(24)和第二驱动机构(34)供电。
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