CN110030236A - 往复式锁定装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种往复式锁定装置及其使用方法，其中锁定装置包括第一连接块(1)、第二连接块(2)、以及销轴(4)；所述第一连接块(1)内设置有第一销轴滑道；所述第二连接块(2)内设置有第二销轴滑道；所述第一连接块(1)和第二连接块(2)能够在锁定状态和解锁状态间切换；所述锁定状态是指第一连接块(1)和第二连接块(2)相连，且第一连接块(1)无法相对于第二连接块(2)动作的状态；所述解锁状态是指第一连接块(1)能够相对于第二连接块(2)动作的状态；所述动作包括周向转动、径向移动以及轴向移动中的任一种或任多种组合。本发明装置结构简单，可重复使用，有效地保证了该装置的经济性与可靠性。

Description

往复式锁定装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及航天器的机构，具体地，涉及一种往复式锁定装置及其使用方法，尤其涉及一种基于形状记忆合金的往复式解锁与锁定装置及其使用方法。

背景技术

随着航天技术的发展，航天器功能愈加丰富，其上载荷愈加精密多样，涉及连接解锁的机构不断增多，这就对连接解锁机构的低冲击性，高可靠行，可重复性等性能提出了新的更高的要求。现有技术往往存在着一些不足之处，如专利文献CN206969004U公开的一种航天器机构解锁装置，用于航天器太阳翼根部铰链在地面研制试验中的人工解锁。该装置包括固定支座(1)、驱动杆(3)、活动支座(2)、方棱柱(4)、旋钮(5)；

该解锁装置利用机械传动结构，存在着震动明显、精度低的问题；而其他追求精度的解锁装置又往往存在着结构复杂、可靠性不足的问题。

因此，提供一种新型的往复式锁定装置及其使用方法具有较高的意义和价值。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种往复式锁定装置及其使用方法。

根据本发明提供的一种往复式锁定装置，包括第一连接块、第二连接块、以及销轴；

所述第一连接块内设置有第一销轴滑道；所述第二连接块内设置有第二销轴滑道；所述第一连接块和第二连接块能够在锁定状态和解锁状态间切换；

所述锁定状态是指第一连接块和第二连接块相连，且第一连接块无法相对于第二连接块动作的状态；

所述解锁状态是指第一连接块能够相对于第二连接块动作的状态；

所述动作包括周向转动、径向移动以及轴向移动中的任一种或任多种组合；

所述第一连接块的第一销轴滑道和和第二连接块的第二销轴滑道在第一连接块和第二连接块相邻的状态下相互匹配，合围形成销轴空间，且销轴空间中，第二销轴滑道部分的长度不大于销轴的长度，第一销轴滑道部分的长度不小于销轴的长度；

所述销轴设置在销轴空间中，并且能够沿第一销轴滑道和/或第二销轴滑道滑动；销轴完全处于销轴空间的第一销轴滑道部分的状态对应于解锁状态，大于设定长度的部分销轴处于第二销轴滑道部分的状态对应于锁定状态。

优选地，所述往复式锁定装置还包括形变推动组件

所述第一连接块内还设置有与第一销轴滑道连通管的第一安装槽；所述第二连接块内还设置有与第二销轴滑道连通的第二安装槽；

所述形变推动组件包括第一形变推动件、第二形变推动件以及形变动力件；所述第一形变推动件、第二形变推动件分别设置在第一安装槽、第二安装槽内；在所述形变动力件的作用下，所述第一形变推动件、第二形变推动件能够在第一状态和第二状态间切换；

所述形变动力件的作用包括热作用和/或电磁作用；

所述第一状态是指第一形变推动件长度增加、第二形变推动件长度减小的状态；

所述第二状态是指第一形变推动件长度减小、第二形变推动件长度增加的状态。

优选地，所述第一形变推动件和/或第二形变推动件为形状记忆合金件。

优选地，所述形变动力件包括温度触发组件；所述温度触发组件设置在第一连接块和/或第二连接块上；所述第一连接块和/或第二连接块为导热材料件。

优选地，所述往复式锁定装置还包括导热带；所述导热带一端与温度触发组件导热相连，另一端与第一连接块和/或第二连接块导热相连。

优选地，将第一连接块与第二连接块相邻处记为连接面，则所述第一销轴滑道主要由自连接面向第一连接块内部延伸形成的第一销轴滑道延伸面合围组成，第一销轴滑道延伸面尽头设置有第一锁定斜角，所述第一锁定斜角还与第一安装槽延伸面相连；所述第二销轴滑道主要由自连接面向第二连接块内部延伸形成的第二销轴滑道延伸面合围组成，第二销轴滑道延伸面尽头设置有第二锁定斜角，所述第二锁定斜角还与第二安装槽延伸面相连；

所述第一销轴滑道的延伸方向与第二销轴滑道的延伸方向共线；

所述第一销轴滑道的径向长度与第二销轴滑道的径向长度相等；所述第一销轴滑道的径向长度大于第一安装槽的径向长度；所述第二销轴滑道的径向长度大于第二安装槽的径向长度。

优选地，所述第一销轴滑道、第一安装槽、第二销轴滑道以及第二安装槽均为圆柱体空间。

优选地，所述销轴的两侧均设置有锁定结构；两侧锁定结构的形状和尺寸分别与第一锁定斜角、第二锁定斜角对应。

根据本发明提供的一种往复式锁定装置的使用方法，利用上述的往复式锁定装置，包括：

锁定步骤：对温度触发组件施加电压，使得温度触发组件对第二连接块制冷，并使第二形变组件受冷收缩，并使温度触发组件产生热量，经导热带传递给第一连接块，并使第一形变组件受热伸长，推动销轴插入第二连接块完成锁定。

优选地，所述往复式锁定装置的使用方法还包括：

解锁步骤：对温度触发组件施加电压，使得温度触发组件对第二连接块制热，并使第二形变组件受热伸长，并使温度触发组件制冷，经导热带传递给第一连接块，并使第一形变组件受冷收缩，推动销轴插入第一连接块完成解锁。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的往复式锁定装置，具有结构简单、稳定性高、适用范围广的优点；

2、本发明提供的往复式锁定装置，能够大大降低锁定解锁机构作动过程中的振动，有效提升控制精度；

3、本发明提供的复式锁定装置及其使用方法，具有制造成本低、使用成本低的优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的往复式锁定装置优选例的锁定状态示意图；

图2为本发明提供的往复式锁定装置优选例的解锁状态示意图

图中示出：

第一连接块1

第二连接块2

第一形变组件3

销轴4

第二形变组件5

温度触发组件7

导热带6

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种往复式锁定装置，包括第一连接块1、第二连接块2、以及销轴4；所述第一连接块1内设置有第一销轴滑道；所述第二连接块2内设置有第二销轴滑道；所述第一连接块1和第二连接块2能够在锁定状态和解锁状态间切换；所述锁定状态是指第一连接块1和第二连接块2相连，且第一连接块1无法相对于第二连接块2动作的状态；所述解锁状态是指第一连接块1能够相对于第二连接块2动作的状态；所述动作包括周向转动、径向移动以及轴向移动中的任一种或任多种组合；所述第一连接块1的第一销轴滑道和和第二连接块2的第二销轴滑道在第一连接块1和第二连接块2相邻的状态下相互匹配，合围形成销轴空间，且销轴空间中，第二销轴滑道部分的长度不大于销轴4的长度，第一销轴滑道部分的长度不小于销轴4的长度；所述销轴4设置在销轴空间中，并且能够沿第一销轴滑道和/或第二销轴滑道滑动；销轴4完全处于销轴空间的第一销轴滑道部分的状态对应于解锁状态，大于设定长度的部分销轴4处于第二销轴滑道部分的状态对应于锁定状态。

所述往复式锁定装置还包括形变推动组件；所述第一连接块1内还设置有与第一销轴滑道连通管的第一安装槽；所述第二连接块2内还设置有与第二销轴滑道连通的第二安装槽；所述形变推动组件包括第一形变推动件、第二形变推动件以及形变动力件；所述第一形变推动件、第二形变推动件分别设置在第一安装槽、第二安装槽内；在所述形变动力件的作用下，所述第一形变推动件、第二形变推动件能够在第一状态和第二状态间切换；所述形变动力件的作用包括热作用和/或电磁作用；所述第一状态是指第一形变推动件长度增加、第二形变推动件长度减小的状态；所述第二状态是指第一形变推动件长度减小、第二形变推动件长度增加的状态。

具体地，所述第一形变推动件和/或第二形变推动件为形状记忆合金件。所述形变动力件包括温度触发组件7；所述温度触发组件7设置在第一连接块1和/或第二连接块2上；所述第一连接块1和/或第二连接块2为导热材料件。所述往复式锁定装置还包括导热带6；所述导热带6一端与温度触发组件7导热相连，另一端与第一连接块1和/或第二连接块2导热相连。将第一连接块1与第二连接块2相邻处记为连接面，则所述第一销轴滑道主要由自连接面向第一连接块1内部延伸形成的第一销轴滑道延伸面合围组成，第一销轴滑道延伸面尽头设置有第一锁定斜角，所述第一锁定斜角还与第一安装槽延伸面相连；所述第二销轴滑道主要由自连接面向第二连接块2内部延伸形成的第二销轴滑道延伸面合围组成，第二销轴滑道延伸面尽头设置有第二锁定斜角，所述第二锁定斜角还与第二安装槽延伸面相连；所述第一销轴滑道的延伸方向与第二销轴滑道的延伸方向共线；所述第一销轴滑道的径向长度与第二销轴滑道的径向长度相等；所述第一销轴滑道的径向长度大于第一安装槽的径向长度；所述第二销轴滑道的径向长度大于第二安装槽的径向长度。所述第一销轴滑道、第一安装槽、第二销轴滑道以及第二安装槽均为圆柱体空间。所述销轴4的两侧均设置有锁定结构；两侧锁定结构的形状和尺寸分别与第一锁定斜角、第二锁定斜角对应。

根据本发明提供的一种往复式锁定装置的使用方法，利用上述的往复式锁定装置，包括：

锁定步骤：对温度触发组件7施加电压，使得温度触发组件7对第二连接块2制冷，并使第二形变组件5受冷收缩，并使温度触发组件7产生热量，经导热带6传递给第一连接块1，并使第一形变组件3受热伸长，推动销轴4插入第二连接块2完成锁定。

所述往复式锁定装置的使用方法还包括：

解锁步骤：对温度触发组件7施加电压，使得温度触发组件7对第二连接块2制热，并使第二形变组件5受热伸长，并使温度触发组件7制冷，经导热带6传递给第一连接块1，并使第一形变组件3受冷收缩，推动销轴4插入第一连接块1完成解锁。

更具体地，本发明的优选例将第一连接块1作为左连接块，第二连接块2作为右连接块，采用形状记忆合金A作为第一形变组件3，形状记忆合金B作为第二形变组件5,半导体制冷片作为温度触发组件7，导热铜带作为导热带7，通过半导体制冷片的制冷属性，通过铜导热带将热量与冷量传递给左右形状记忆合金，向右推动销轴4实现对机构的锁定，向左推动实现对机构的解锁。

本发明优选例提供的主要用于航天器上的基于形状记忆合金的往复式解锁与锁定装置，包括第一连接块1、第二连接块2、第一形变组件3、销轴4、第二形变组件5、温度触发组件7、导热带6。所述第一连接块1设置有安装槽，所述安装槽内置形状记忆合金A、销轴4，所述第一连接块1设置有销轴滑道，销轴滑道设置锁定斜角。所述第二连接块2设置有安装槽，所述安装槽内置第二形变组件5、所述第二连接块2设置有销轴滑道，销轴滑道设置锁定斜角。所述第一连接块1与所述第二连接块2安装槽相对安装且均与内置销轴相匹配，实现销轴在左右连接块的安装槽中左右滑动；所述温度触发组件7安装在第二连接块2右下方保证均匀充分贴合。所述导热带6左端安装在左连结块左下方保证均匀充分贴合，右端安装在温度触发组件7的下方并保证均匀充分贴合。

本发明优选例包括锁定状态和解锁状态，其中：

当处于锁定状态时，第一形变组件3受热伸展推动销轴4，所述销轴4充满右侧连接块销轴滑道，并且销轴4右侧斜角与第二连接块2滑道锁定斜角贴合。

当处于解锁状态时，左侧第二形变组件5受热伸展推动销轴4，所述销轴完全滑出右侧连接块销轴滑道,并且销轴4右侧斜角与第一连接块1滑道锁定斜角贴合。

本发明优选例包括步骤：

锁定过程：对温度触发组件7加正向电压，温度触发组件7上表面成为冷端，直接对第二连接块2制冷，并使第二形变组件5受冷收缩，并使温度触发组件7下表面成为热端，热量经导热铜带6传递给第一连接块1，并使第一形变组件5受热伸长，推动销轴4插入第二连接块2完成锁定。

解锁过程：对温度触发组件7加反向电压，使温度触发组件7下表面成为冷端，冷量经导热铜带6传递给第一连接块1，并使第一形变组件5受冷收缩。温度触发组件7上表面成为热端，直接对第二连接块2加热，并使第二形变组件5受热伸长，推动销轴4插入第一连接块1完成解锁。

更进一步地，本发明的优选例，具有结构简单，体积小，重量轻，可靠性高等特点，对航天器的经济性，安全性，可靠性，稳定性有很大的助益。本发明优选例的原理如下：

通过对半导体加热片加电压，使半导体制冷片上下表面分别成为冷源和热源，冷源和热源分别将冷量和热量传递给形状记忆合金，使形状记忆合金在受温度影响体积变化，从而推动销轴在左右连接块的导槽中滑动，实现装置的锁定与解锁目的。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种往复式锁定装置，其特征在于，包括第一连接块(1)、第二连接块(2)、以及销轴(4)；

所述第一连接块(1)内设置有第一销轴滑道；所述第二连接块(2)内设置有第二销轴滑道；所述第一连接块(1)和第二连接块(2)能够在锁定状态和解锁状态间切换；

所述锁定状态是指第一连接块(1)和第二连接块(2)相连，且第一连接块(1)无法相对于第二连接块(2)动作的状态；

所述解锁状态是指第一连接块(1)能够相对于第二连接块(2)动作的状态；

所述动作包括周向转动、径向移动以及轴向移动中的任一种或任多种组合；

所述第一连接块(1)的第一销轴滑道和和第二连接块(2)的第二销轴滑道在第一连接块(1)和第二连接块(2)相邻的状态下相互匹配，合围形成销轴空间，且销轴空间中，第二销轴滑道部分的长度不大于销轴(4)的长度，第一销轴滑道部分的长度不小于销轴(4)的长度；

所述销轴(4)设置在销轴空间中，并且能够沿第一销轴滑道和/或第二销轴滑道滑动；销轴(4)完全处于销轴空间的第一销轴滑道部分的状态对应于解锁状态，大于设定长度的部分销轴(4)处于第二销轴滑道部分的状态对应于锁定状态。

2.根据权利要求1所述的往复式锁定装置，其特征在于，所述往复式锁定装置还包括形变推动组件

所述第一连接块(1)内还设置有与第一销轴滑道连通管的第一安装槽；所述第二连接块(2)内还设置有与第二销轴滑道连通的第二安装槽；

所述形变推动组件包括第一形变推动件、第二形变推动件以及形变动力件；所述第一形变推动件、第二形变推动件分别设置在第一安装槽、第二安装槽内；在所述形变动力件的作用下，所述第一形变推动件、第二形变推动件能够在第一状态和第二状态间切换；

所述形变动力件的作用包括热作用和/或电磁作用；

所述第一状态是指第一形变推动件长度增加、第二形变推动件长度减小的状态；

所述第二状态是指第一形变推动件长度减小、第二形变推动件长度增加的状态。

3.根据权利要求2所述的往复式锁定装置，其特征在于，所述第一形变推动件和/或第二形变推动件为形状记忆合金件。

4.根据权利要求3所述的往复式锁定装置，其特征在于，所述形变动力件包括温度触发组件(7)；所述温度触发组件(7)设置在第一连接块(1)和/或第二连接块(2)上；所述第一连接块(1)和/或第二连接块(2)为导热材料件。

5.根据权利要求4所述的往复式锁定装置，其特征在于，所述往复式锁定装置还包括导热带(6)；所述导热带(6)一端与温度触发组件(7)导热相连，另一端与第一连接块(1)和/或第二连接块(2)导热相连。

6.根据权利要求2所述的往复式锁定装置，其特征在于，将第一连接块(1)与第二连接块(2)相邻处记为连接面，则所述第一销轴滑道主要由自连接面向第一连接块(1)内部延伸形成的第一销轴滑道延伸面合围组成，第一销轴滑道延伸面尽头设置有第一锁定斜角，所述第一锁定斜角还与第一安装槽延伸面相连；所述第二销轴滑道主要由自连接面向第二连接块(2)内部延伸形成的第二销轴滑道延伸面合围组成，第二销轴滑道延伸面尽头设置有第二锁定斜角，所述第二锁定斜角还与第二安装槽延伸面相连；

所述第一销轴滑道的延伸方向与第二销轴滑道的延伸方向共线；

所述第一销轴滑道的径向长度与第二销轴滑道的径向长度相等；所述第一销轴滑道的径向长度大于第一安装槽的径向长度；所述第二销轴滑道的径向长度大于第二安装槽的径向长度。

7.根据权利要求6所述的往复式锁定装置，其特征在于，所述第一销轴滑道、第一安装槽、第二销轴滑道以及第二安装槽均为圆柱体空间。

8.根据权利要求6所述的往复式锁定装置，其特征在于，所述销轴(4)的两侧均设置有锁定结构；两侧锁定结构的形状和尺寸分别与第一锁定斜角、第二锁定斜角对应。

9.一种往复式锁定装置的使用方法，利用权利要求5所述的往复式锁定装置，其特征在于，包括：

锁定步骤：对温度触发组件(7)施加电压，使得温度触发组件(7)对第二连接块(2)制冷，并使第二形变组件(5)受冷收缩，并使温度触发组件(7)产生热量，经导热带(6)传递给第一连接块(1)，并使第一形变组件(3)受热伸长，推动销轴(4)插入第二连接块(2)完成锁定。

10.根据权利要求9所述的往复式锁定装置的使用方法，其特征在于，所述往复式锁定装置的使用方法还包括：

解锁步骤：对温度触发组件(7)施加电压，使得温度触发组件(7)对第二连接块(2)制热，并使第二形变组件(5)受热伸长，并使温度触发组件(7)制冷，经导热带(6)传递给第一连接块(1)，并使第一形变组件(3)受冷收缩，推动销轴(4)插入第一连接块(1)完成解锁。