CN110356593B - 一种可重复锁紧分离装置 - Google Patents

Abstract

一种可重复锁紧分离装置，属于可重复连接分离技术领域，包括：支架61、竖轴62、蜗杆63、涡轮64、横轴65、凸轮66、滑槽67、销轴68、锁紧勾69、第一轴承、第二轴承、第三轴承；竖轴62与蜗杆63固定连接，竖轴62通过第一轴承安装在支架61上；涡轮64与横轴65固定连接，横轴65通过第二轴承安装在支架61上；蜗杆63与涡轮64配合传动；滑槽67通过第三轴承安装在横轴65上，在滑槽67的两侧各安装一个凸轮66，两个凸轮66与横轴65固定连接，两个凸轮66上均设有导向槽；滑槽67内设有凹腔和腰槽，锁紧勾69插入凹腔内；销轴68安装在锁紧勾69上，销轴68的两端穿过腰槽后插入两个凸轮66的导向槽内。本发明操作简单、可实现多次锁紧与分离、振动冲击小、易于维护。

Description

一种可重复锁紧分离装置

技术领域

本发明涉及一种可重复锁紧分离装置，应用在轨航天器部件需要触发锁紧与分离的场景，属于可重复连接分离技术领域。

背景技术

随着全球航天事业的快速发展，尤其是深空探测与在轨服务领域下的空间站、航天飞机、空间机器人等的建设与应用，航天器或者航天器部件间的连接与分离作为在轨维护、服务与支持的一个关键技术，广泛应用于太空。

随着航天技术的发展，连接分离技术的应用已日趋普遍，随之而来的就是锁紧分离机构的大范围应用。目前大舱段间的连接分离均是采用大承载力的锁紧分离机构，且目前应用较多的的锁紧释放装置大多基于火工爆炸的工作原理，其具有承载能力强、结构简单、分离动作迅速等优点，在航天领域运用较多且相对而言是较成熟的单机产品。但火工锁紧分离装置存在不可克服的缺点，比在解锁分离时振动冲击强烈，对附加的产品诸如电子元器件有可能造成损伤，解锁后产生的附加污染物较多，其结构不可重复使用等一系列的缺点无法满足在轨维护与服务的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种可重复锁紧分离装置，属于可重复连接分离技术领域，包括：支架、竖轴、蜗杆、涡轮、横轴、凸轮、滑槽、销轴、锁紧勾、第一轴承、第二轴承、第三轴承；竖轴与蜗杆固定连接，竖轴通过第一轴承安装在支架上；涡轮与横轴固定连接，横轴通过第二轴承安装在支架上；蜗杆与涡轮配合传动；滑槽通过第三轴承安装在横轴上，在滑槽的两侧各安装一个凸轮，两个凸轮与横轴固定连接，两个凸轮上均设有导向槽；滑槽内设有凹腔和腰槽，锁紧勾插入凹腔内；销轴安装在锁紧勾上，销轴的两端穿过腰槽后插入两个凸轮的导向槽内。本发明可实现高可靠锁紧功能，可重复使用，装置无动力源，低功耗，轻小型化，通过机构实现所及与分离，运用场合广。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种可重复锁紧分离装置，包括：

支架、竖轴、蜗杆、涡轮、横轴、凸轮、滑槽、销轴、锁紧勾、第一轴承、第二轴承、第三轴承；

所述竖轴与蜗杆固定连接，所述竖轴通过第一轴承安装在支架上；所述涡轮与横轴固定连接，所述横轴通过第二轴承安装在支架上；所述蜗杆与涡轮配合传动；

所述滑槽通过第三轴承安装在横轴上，在所述滑槽的两侧各安装一个凸轮，两个凸轮与横轴固定连接，两个凸轮上均设有导向槽；所述滑槽内设有凹腔和腰槽，所述锁紧勾插入所述凹腔内；所述销轴安装在锁紧勾上，销轴的两端穿过所述腰槽后插入所述两个凸轮的导向槽内。

上述可重复锁紧分离装置，所述支架上设有通孔，所述竖轴远离蜗杆的一端从所述通孔穿出后，与外部传动机构连接。

上述可重复锁紧分离装置，所述销轴安装在锁紧勾的一端；所述锁紧勾的另一端为矩形钩状，用于抓取外部被锁紧机构。

上述可重复锁紧分离装置，所述凸轮的导向槽为四分之一圆弧形或半圆形。

上述可重复锁紧分离装置，所述蜗杆采用键槽的方式与竖轴固定连接，所述涡轮采用键槽的方式与横轴固定连接。

上述可重复锁紧分离装置，所述两个凸轮均与横轴通过键定位或者螺钉定位。

上述可重复锁紧分离装置，所述支架在设有通孔的端面还开有窗口，用于锁紧勾的伸出与缩回。

上述可重复锁紧分离装置，所述蜗杆和涡轮的传动比大于等于30。

上述可重复锁紧分离装置，所述可重复锁紧分离装置的外形尺寸不大于70mm×70mm×80mm。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明锁紧与分离依靠机构传动实现功能，装置内部无动力源，本发明操作简单，依靠机械臂或者其他机构进行操作，只需旋转解锁末端即可，无需其他的运动形式。且可实现多次锁紧与分离，锁紧与分离过程振动冲击小，无附加污染物，易于维护；

(2)本发明采用涡轮蜗杆的传动形式实现锁紧与分离，实现了小驱动力驱动大锁紧力，且通过涡轮蜗杆自锁的特性实现自锁性，实现了高可靠性；

(3)本发明可实现在轨即时工作，锁紧与分离工作时不会影响航天器其他系统，且在轨更换模块具备同一类的拉紧杆，均可进行锁紧与分离，实现不同模块锁紧与分离的通用性，提高了工作效率；

(4)本发明通过设计凸轮曲线槽的构型，实现从动件预期的运动规律。且曲线槽构型设计远休止角、近休止角，实现锁紧勾在推程终点、回程终点的冗余设计，实现解锁末端微小转动的冗余补偿，避免解锁末端微小转动，锁紧力依然可保持。

附图说明

图1为实施例2在轨航天器或者卫星靠近可重复锁紧分离装置的环境示意图；

图2为实施例2在轨航天器或者卫星远离可重复锁紧分离装置的环境示意图；

图3为实施例2的第一组成示意图；

图4为实施例2的第二组成示意图；

图5为实施例2中锁紧勾69、销轴68、滑槽67的位置关系示意图；

图6为实施例2可重复锁紧分离装置的锁紧状态示意图；

图7为实施例2可重复锁紧分离装置的分离状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

实施例1：

一种可重复锁紧分离装置，包括：

支架61、竖轴62、蜗杆63、涡轮64、横轴65、凸轮66、滑槽67、销轴68、锁紧勾69、第一轴承、第二轴承、第三轴承；

所述竖轴62与蜗杆63固定连接，所述竖轴62通过第一轴承安装在支架61上；所述涡轮64与横轴65固定连接，所述横轴65通过第二轴承安装在支架61上；所述蜗杆63与涡轮64配合传动；

所述滑槽67通过第三轴承安装在横轴65上，在所述滑槽67的两侧各安装一个凸轮66，两个凸轮66与横轴65固定连接，两个凸轮66上均设有导向槽；所述滑槽67内设有凹腔和腰槽，所述锁紧勾69插入所述凹腔内；所述销轴68安装在锁紧勾69上，销轴68的两端穿过所述腰槽后插入所述两个凸轮66的导向槽内。

所述支架61上设有通孔，所述竖轴62远离蜗杆63的一端从所述通孔穿出后，与外部传动机构连接。所述支架61在设有通孔的端面还开有窗口，用于锁紧勾69的伸出与缩回。

所述销轴68安装在锁紧勾69的一端；所述锁紧勾69的另一端为矩形钩状，用于抓取外部被锁紧机构。

所述凸轮66可依据从动件锁紧勾69的运动规律设计特定导向槽构型，通过导向槽的构型实现从动件锁紧69的运动行程、加速度、速度等特征值，本实施例中凸轮69的导向槽为四分之一圆弧形或半圆形或其他形状。

所述蜗杆63采用键槽的方式与竖轴62固定连接，所述涡轮64采用键槽的方式与横轴65固定连接。

所述两个凸轮66均与横轴65通过键定位或者螺钉定位。

本实施例中所述蜗杆63和涡轮64的单级传动比大于等于30；且可重复锁紧分离装置的结构紧凑，外形尺寸不大于70mm×70mm×80mm。

实施例2：

本实施例运用于在轨航天器或者卫星上，需要对相关部件进行锁紧与分离。如图1、2所示为本实施例运用于在轨航天器或者卫星锁紧与分离环境的示意图，在轨航天器局部结构由内侧侧板1、外侧侧板2组成，内外侧侧板通过支架板3支撑起来，在轨更换模块5可以在轨通过机械臂或者其他机构进行插拔，当在轨更换模块5插入航天器指定位置时，通过机械臂或者其他机构操作解锁末端7进行锁紧。当在轨更换模块5需要更换时，则同样通过机械臂或者其他机构操作解锁末端7进行解锁，然后拔出在轨更换模块5。

本实施例装置安装于内侧侧板1内侧，解锁末端7安装于外侧舱板2外侧，本实施例装置与解锁末端7通过万向传动轴4连接传动，万向传动轴4可依据舱板之间的距离选择合适的长度规格。

为实现无源锁紧，使用本实施例采用机构传递的方式进行锁紧与分离，本实施例装置内部无动力源，所需动力为外部机械臂或者其他机构提供。为实现轻小型化，小解锁力驱动大锁紧力的功能，本实施例装置主要运动传递采用涡轮蜗杆传递的方式，涡轮蜗杆传动具有单级传动比大、结构紧凑、传动平稳、冲击小等优势，所以锁紧的运动及力的传递机构课实现较大传动比，而且可实现自锁，不需要额外设计自锁机构。

为实现锁紧勾69能以预期的运动规律实现运动，所以锁紧勾69的运动形式依据凸轮66曲线槽构型轮廓实现，凸轮66具有机构简单、紧凑、可靠，可设计出适当的曲线槽构型轮廓，来实现锁紧勾69的运动。

如图3、4所示为本实施例装置组成示意图，锁紧分离装置由支架61、竖轴62、蜗杆63、涡轮64、横轴65、凸轮66、滑槽67、销轴68、锁紧勾69组成。其中支架61作为锁紧机构的支座，可安装于航天器等结构平板，竖轴62通过轴承安装于支架61，蜗杆63安装于竖轴62上，蜗杆63与涡轮64相互配合传动，涡轮安装于横轴65上，蜗杆63与涡轮64可以采用键槽的方式与轴固定。横轴65同样通过轴承安装于支架61底部，在横轴65的另一端安装凸轮66、滑槽67，凸轮66与横轴65通过键定位或者螺钉定位，实现同轴转动传力，滑槽67与横轴65采用间隙配合的方式安装，可实现滑槽67可实现绕横轴65转动。锁紧勾69插于滑槽67内部，锁紧勾69底部安装销轴68，从而实现锁紧勾69与凸轮66纵向相对位置关系，锁紧69用于锁紧在轨更换模块5，模块上安装拉紧杆51，拉紧杆51与锁紧勾69相互作用，从而实现在轨更换模块5的锁紧与分离。锁紧勾69、销轴68、滑槽67的位置关系如图5所示。

如图6所示为模块的锁紧状态，锁紧杆69在锁紧状态时，凸轮位于近锁止点位置，由于涡轮蜗杆传动具有单级传动比大、结构紧凑、传动平稳、冲击小等优势，所以锁紧的方式采用单头涡轮蜗杆传动，既有较大传动比，而且可实现自锁。当需解锁时，通过机械臂或者其他机构操作解锁末端7进行圆周旋转解锁，凸轮66进行顺时针转动，锁紧勾69开始向上运动，如图箭头所示方向，随着凸轮继续转动，锁紧勾69转动到极限位置时，不在向上运动，凸轮66继续顺时针转动，此时锁紧勾69与凸轮66同时转动，使得锁紧勾66顶端顺时针转动，拉紧杆51与锁紧勾69脱开，实现了分离过程，此时模块可拔出进行更换。

如7图所示为分离状态，当模块5更换完成时，插入指定位置，开始锁紧过程，锁紧过程为解锁的逆过程，机械臂或者其他机构操作解锁末端7进行旋转，凸轮66开始逆时针转动，锁紧勾69同时与凸轮66同步进行转动，当锁紧勾69与拉紧杆51接触时，锁紧勾停止转动，开始向下运动，凸轮继续转动，锁紧勾69运动到初始锁紧的位置，完成锁紧过程。

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 (5)

1.一种可重复锁紧分离装置，其特征在于，包括：

支架（61）、竖轴（62）、蜗杆（63）、涡轮（64）、横轴（65）、凸轮（66）、滑槽（67）、销轴（68）、锁紧勾（69）、第一轴承、第二轴承、第三轴承；

所述竖轴（62）与蜗杆（63）固定连接，所述竖轴（62）通过第一轴承安装在支架（61）上；所述涡轮（64）与横轴（65）固定连接，所述横轴（65）通过第二轴承安装在支架（61）上；所述蜗杆（63）与涡轮（64）配合传动；

所述滑槽（67）通过第三轴承安装在横轴（65）上，在所述滑槽（67）的两侧各安装一个凸轮（66），两个凸轮（66）与横轴（65）固定连接，两个凸轮（66）上均设有导向槽；所述滑槽（67）内设有凹腔和腰槽，所述锁紧勾（69）插入所述凹腔内；所述销轴（68）安装在锁紧勾（69）的一端，销轴（68）的两端穿过所述腰槽后插入所述两个凸轮（66）的导向槽内；

所述锁紧勾（69）的另一端为矩形钩状，用于抓取外部被锁紧机构；

所述凸轮（66）的导向槽为四分之一圆弧形或半圆形；

所述支架（61）上设有通孔，所述竖轴（62）远离蜗杆（63）的一端从所述通孔穿出后，与外部传动机构连接；

支架（61）在设有通孔的端面还开有窗口，用于锁紧勾（69）的伸出与缩回。

2.根据权利要求1所述的一种可重复锁紧分离装置，其特征在于，所述蜗杆（63）采用键槽的方式与竖轴（62）固定连接，所述涡轮（64）采用键槽的方式与横轴（65）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种可重复锁紧分离装置，其特征在于，所述两个凸轮（66）均与横轴（65）通过键定位或者螺钉定位。

4.根据权利要求1所述的一种可重复锁紧分离装置，其特征在于，所述蜗杆（63）和涡轮（64）的传动比大于等于30。

5.根据权利要求1所述的一种可重复锁紧分离装置，其特征在于，所述可重复锁紧分离装置的外形尺寸不大于70mm×70mm×80mm。

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