CN109703790A - 一种四方锥式对接锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四方锥式对接锁紧装置，能够实现暴露载荷和空间飞行器舱体暴露平台的引导定位对接、被动捕获、主动收紧、盲插电连接器插拔、刚性锁紧、手动解锁，从而为将暴露载荷安装于飞行器舱外设定位置提供技术支撑。该装置包括主动端和被动端，主动端包括微动开关1、底板2、锥形导向面A3、锥形导向面B4、刚性锁紧装置6、机架B9、机架A11、丝杠14、盲插连接器19、电机减速器组件21、盖板20；被动端包括：框体26、锥形面A23、锥形面B24、盲插连接器插座27、捕获锁紧孔22、电连接器支架29、电连接器插座30。

Description

一种四方锥式对接锁紧装置

技术领域

本发明属于空间应用设备领域，尤其涉及一种适用于空间用载荷对接锁紧接口的装置。

背景技术

空间站、载人飞船等空间飞行器在舱体外壁布置了大量暴露载荷实验平台以扩展空间飞行器的暴露实验能力。目前国际空间站已使用多种形式的载荷对接锁紧接口装置支持暴露实验任务。

但是针对舱外暴露载荷和舱外暴露平台，现有技术中的对接锁紧接口装置不能自动捕获舱外暴露载荷、自动化程度不高、对航天员或机械臂的操作能力要求高、机构复杂、可维修性差、可靠性较低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种四方锥式对接锁紧装置，能够实现暴露载荷和空间飞行器舱体暴露平台的引导定位对接、被动捕获、主动收紧、盲插电连接器插拔、刚性锁紧、手动解锁，从而为将暴露载荷安装于飞行器舱外设定位置提供技术支撑。

本发明通过以下技术方案实现：

一种四方锥式对接锁紧装置，该装置为锁紧主动端，具体包括：微动开关1、底板2、锥形导向面A3、锥形导向面B4、刚性锁紧装置6、机架B9、机架A11、丝杠14、盲插连接器19、电机减速器组件21、盖板20；

底板2设有位于两个侧面的四个微动开关安装接口，三个锥形导向面A3、两个锥形导向面B4与底板2一体加工成型，成四面锥形；微动开关1安装在底板2两个侧面的四个微动开关安装接口上；

底板2中间设有丝杠安装支架，丝杠14通过轴承安装在丝杠安装支架上，丝杠一端与电机减速器组件21连接，丝杠上有两段旋向相反的螺纹，分别与机架A和机架B中间的螺纹孔形成丝杠螺母副；两个盲插连接器19插头分别安装在机架B中心两侧；4个刚性锁紧装置6分别固定在机架A和机架B的两端，随机架直线移动，盖板20呈四方锥形，与锥形导向面A3、锥形导向面B4固定连接。

进一步地，所述刚性锁紧装置6包括：锁舌7、挡盖8、滑套A10、弹簧筒12、弹簧13、滑套B10；所述锁舌7前端为一圆柱形，前端上表面为一斜面17，下表面为一斜面16，中段为一圆杆，后端为一圆形的盘20，盘20位于弹簧筒12的圆孔内，后部被弹簧13压紧，前部被挡盖8轴向限位，滑套A10、滑套B10固定于弹簧筒12外壁。

进一步地，所述底板2两侧设计有导槽5，所述机架B、机架A的两侧滑动部分位于导槽5内。

进一步地，所述锁舌7前端圆柱段、滑套A10、滑套B10在底板2两侧的导槽5内滑动。

一种四方锥式对接锁紧装置，该装置为锁紧被动端，具体包括：框体26、锥形面A23、锥形面B24、盲插连接器插座27、捕获锁紧孔22、电连接器支架29、电连接器插座30；所述两个锥形面A23、锥形面B24组成一个四面锥形，与主动端锥形导向面A3、锥形导向面B4组成的四面锥形对应完全贴合，共同布置在框体26上形成一个完整的对接接口，四个锥形面B24上分别设有捕获锁紧孔22，上下各有与锁舌7上斜面17、斜面16对应的斜面。

进一步地，所述捕获锁紧孔22为一方孔。

本发明有益效果：

本发明通过该对接锁紧装置能够辅助机械臂实现暴露载荷和飞行器舱体的引导定位对接、被动捕获、主动收紧、盲插电连接器插拔、刚性锁紧、手动解锁，从而为将暴露载荷安装于飞行器舱外设定位置提供技术支撑，本发明设计的对接装置引导机械臂操作暴露载荷对接到待安装位置上；在对接过程中自动实现对暴露载荷的捕获，保证连接过程的安全性；通过电动的方式实现对暴露载荷的收紧、对暴露载荷的电连接器插拔、对暴露载荷的刚性锁紧和可靠防松；当对接锁紧装置无法自主通过电动的方式解锁时，可由航天员出舱通过操作位于主动端丝杠一端的工具接口手动完成对主动端和被动端的机械解锁和电连接器拔出等操作。

附图说明

图1为本发明的四方锥式对接锁紧装置对接前立体图；

图2为本发明的四方锥式对接锁紧装置锁紧后立体图；

图3为本发明的主动端示意图；

图4为本发明的主动端内部结构示意图；

图5为本发明的刚性锁紧装置示意图；

图6为本发明的被动端示意图。

具体实施方式

本发明适用于空间飞行器舱体暴露平台和暴露载荷之间的对接锁紧接口装置，其包括：主动端和被动端。外围设备为空间飞行器舱外暴露平台和暴露载荷；其中：

如图1至图4所示，对接锁紧接口装置包括：主动端200和被动端300。当载荷固定到主动端200时，被动端300固定在飞行器暴露平台上；当载荷固定到被动端300时，主动端200固定在飞行器暴露平台上。

工作内容为：

实施例一：

步骤1，将主动端200与暴露载荷固定，被动端300固定在飞行器暴露平台上；

步骤2，由机械臂或航天员操作主动端200与暴露载荷组件，使主动端200与被动端300对接并被捕获；

步骤3，控制主动端200内的电机减速器组件21驱动内部机构完成主动端200与被动端300收紧贴合、盲插电连接器插入、刚性锁紧并防松。

实施例二：

步骤1，将被动端300与暴露载荷固定，主动端200固定在飞行器暴露平台上；

步骤2，由机械臂或航天员操作被动端300与暴露载荷组件，使主动端200与被动端300对接；

步骤3，控制主动端200内的电机减速器组件21驱动内部机构完成主动端200与被动端300收紧贴合、盲插电连接器插入、刚性锁紧并防松。

其中：主动端200包括：微动开关1、底板2、锥形导向面A3、锥形导向面B4、导槽5、刚性锁紧装置6、机架B9、机架A11、丝杠14、盲插连接器插头19、电机减速器组件21、盖板20。

其中：被动端300包括：框体26、锥形面A23、锥形面B24、盲插连接器插座27、捕获锁紧孔22、电连接器支架29、电连接器插座30。

底板2设有位于两个侧面的四个微动开关安装接口，三个锥形导向面A3、两个锥形导向面B4与底板2一体加工成型，成四面锥形。微动开关1安装在底板2两个侧面的四个微动开关安装接口上。微动开关1用于检测主动端200和被动端300对接后贴合面的贴合状态。

底板2中间设有丝杠安装支架；底板2中间设有丝杠安装支架，丝杠通过轴承安装在底板2中间的丝杠安装支架上，丝杠一端与电机减速器组件连接；丝杠上有两段旋向相反的螺纹，分别与机架A和机架B中间的螺纹孔形成丝杠螺母副；且底板2两侧设计有导槽5，机架B9、机架A11的两侧滑动部分位于导槽5内。两个盲插连接器19插头分别安装在机架B9中心两侧。4个刚性锁紧装置6分别固定在机架A和机架B的两端，随机架直线移动。盖板20呈四方锥形，与锥形导向面A3、锥形导向面B4固定连接。

刚性锁紧装置6包括：锁舌7、挡盖8、滑套A10、弹簧筒12、弹簧13、滑套B10。

锁舌7前端为一圆柱形，前端上表面有一角度较小的斜面17，下表面有一角度较大的斜面16，中段为一圆杆，后端为一圆形的盘20。盘20位于弹簧筒12的圆孔内，后部被弹簧13压紧，前部被挡盖8轴向限位。滑套A10、滑套B10固定于弹簧筒12外壁。锁舌7前端圆柱段、滑套A10、滑套B10等在底板2两侧的导槽5内滑动。

两个锥形面A23、锥形面B24组成一个四面锥形，与主动端锥形导向面A3、锥形导向面B4组成的四面锥形对应，能够完全贴合，共同布置在框体26上形成一个完整的对接接口。四个锥形面B24上分别设有捕获锁紧孔22，捕获锁紧孔22为一方孔，上下各有与锁舌7上斜面17、斜面16对应的斜面。

电连接器支架29用于连接盲插连接器插座27与框体26，安装电连接器插座30，并准确定位。

为主动端200上电，控制电机减速器组件21驱动丝杠14旋转，通过丝杠螺母副推动机架A11、机架B9运动到初始位置。

机械臂操作载荷使主动端200上的锥形导向面A3、锥形导向面B4形成的四面锥插入被动端300上锥形面A23、锥形面B24形成的四面锥。

控制主动端200的电机减速器组件21驱动丝杠14旋转，通过丝杠螺母副推动机架A11、机架B9向两侧运动，此时位于两个机架B9上和机架A11上的四个刚性锁紧装置6上的斜面17与被动端300上四个多功能销22的收紧部分47作用将主动端200和被动端300收紧接近贴合，主动端200的两个锥形导向面B4进入被动端300的锥形面B24。此时主动端200和被动端300的相对位置被准确的校正。

继续控制主动端200内电机减速器组件21驱动丝杠14旋转，通过丝杠螺母副推动机架A11、机架B9向两侧运动，位于两个机架B9上和机架A11上的四个壳体32内的斜面后的平面部分与被动端300上四个多功能销22的高度限位部分46作用使主动端200和被动端300的相对位置被限制，同时两个盲插连接器插头19进入被动端300上的对应的两个盲插连接器插座27。

继续控制主动端200内电机减速器组件21驱动丝杠14旋转，通过丝杠螺母副推动机架A11、机架B9向两侧运动，位于两个机架B9上和机架A11上的四个壳体32内的刚性锁紧装置6与被动端300上四个捕获锁紧孔22的斜面部分配合锁紧。

主动端200与被动端300完成对接锁紧和电连接器连接。

解锁过程与锁紧过程相反。

当锁紧后的对接锁紧装置无法通过电控方式解锁时，可以通过工具直接驱动驱动丝杠14，通过丝杠螺母副的作用推动机架B9、机架A11向装置中间运动，进而运动到解锁位置，完成主动端200和被动端300的解锁。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种四方锥式对接锁紧装置，该装置为锁紧主动端，其特征在于，具体包括：微动开关(1)、底板(2)、锥形导向面A(3)、锥形导向面B(4)、刚性锁紧装置(6)、机架B(9)、机架A(11)、丝杠(14)、盲插连接器(19)、电机减速器组件(21)、盖板(20)；

底板(2)设有位于两个侧面的四个微动开关安装接口，三个锥形导向面A(3)、两个锥形导向面B(4)与底板(2)形成四面锥形；微动开关(1)安装在底板(2)两个侧面的四个微动开关安装接口上；底板(2)中间设有丝杠安装支架，丝杠(14)通过轴承安装在丝杠安装支架上，丝杠一端与电机减速器组件(21)连接，丝杠分别与机架A和机架B中间的螺纹孔形成丝杠螺母副；两个盲插连接器(19)插头分别安装在机架B中心两侧；4个刚性锁紧装置(6)分别固定在机架A和机架B的两端，作直线移动，盖板(20)呈四方锥形，与锥形导向面A(3)、锥形导向面B(4)固定连接。

2.如权利要求1所述的一种四方锥式对接锁紧装置，其特征在于，所述刚性锁紧装置(6)包括：锁舌(7)、挡盖(8)、滑套A(10)、弹簧筒(12)、弹簧(13)、滑套B(10)；所述锁舌(7)前端为一圆柱形，前端上表面为一斜面(17)，下表面为一斜面(16)，中段为一圆杆，后端为一圆形的盘(20)，盘(20)位于弹簧筒(12)的圆孔内，后部被弹簧(13)压紧，前部被挡盖(8)轴向限位，滑套A(10)、滑套B(10)固定于弹簧筒(12)外壁。

3.如权利要求1或2所述的一种四方锥式对接锁紧装置，其特征在于，所述底板(2)两侧设计有导槽(5)，所述机架B、机架A的两侧滑动部分位于导槽(5)内。

4.如权利要求3所述的一种四方锥式对接锁紧装置，其特征在于，所述锁舌(7)前端圆柱段、滑套A(10)、滑套B(10)在底板(2)两侧的导槽(5)内滑动。

5.如权利要求1或2所述的一种四方锥式对接锁紧装置，其特征在于，三个锥形导向面A(3)、两个锥形导向面B(4)与底板(2)一体加工成型。

6.如权利要求1或2所述的一种四方锥式对接锁紧装置，其特征在于，丝杠上有两段旋向相反的螺纹。

7.一种四方锥式对接锁紧装置，该装置为锁紧被动端，其特征在于，具体包括：框体(26)、锥形面A(23)、锥形面B(24)、盲插连接器插座(27)、捕获锁紧孔(22)、电连接器支架(29)、电连接器插座(30)；所述两个锥形面A(23)、锥形面B(24)组成一个四面锥形，与主动端锥形导向面A(3)、锥形导向面B(4)组成的四面锥形对应完全贴合，共同布置在框体(26)上形成一个完整的对接接口，四个锥形面B(24)上分别设有捕获锁紧孔(22)，上下各有与锁舌(7)上斜面(17)、斜面(16)对应的斜面。

8.如权利要求7所述的一种四方锥式对接锁紧装置，其特征在于，所述捕获锁紧孔(22)为一方孔。