CN111038738B - 一种在轨巡检直线运动机构和在轨巡检装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在轨巡检直线运动机构在轨巡检装置，包括驱动机构、锥形摩擦轮、摩擦杆、导轨、滑块组件和弹簧，锥形摩擦轮与驱动机构连接；摩擦杆与锥形摩擦轮摩擦配合；锥形摩擦轮的外周侧抵接在摩擦杆上；导轨与摩擦杆平行；滑块组件的一端滑动安装在导轨上，另一端与驱动机构固定连接；弹簧套设在驱动机构的输出轴上，且夹设在锥形摩擦轮和滑块组件之间；弹簧处于压缩状态。通过导轨提供导向和限位；在舱外高低温作用时，各个材料有不同的变形，可能导致锥形摩擦轮与摩擦杆之间压力消失，或者导轨与滑块卡死等失效模式；一定的弹簧力预紧，使本发明存在足够的温差调整空间，使本发明能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性。

Description

一种在轨巡检直线运动机构和在轨巡检装置

技术领域

本发明涉及空间直线运动机构领域，尤其涉及一种在轨巡检直线运动机构和在轨巡检装置。

背景技术

在空间科学研究中，离不开各种材料，特别是新材料的使用。材料空间环境暴露实验，目的在于研究材料在空间特殊环境效应作用下的使役行为。

1.空间环境对机构可靠性的影响

相对于在地面上工作的机构来说，空间机构的工作差异主要是由于空间环境引起，空间动力学环境与地面环境有所不同。

1.1空间环境的影响

(1)微重力影响

由于目前航天器通常是在地面上进行装调，也就是在重力作用下进行的装调，而当航天器进入太空中，其所处环境为微重力环境，装调过程中的重力会进行释放，发生变形。零件间的摩擦力变小，系统处于自由状态，来自外界的干扰会显得更加的突出。微重力对一般的机构影响较小，但对于某些释放机构的影响较大，如太阳电池阵中的压紧机构。

(2)压力差影响

压力差的影响通常在1×10-²Pa～1×10-⁵Pa的真空范围内发生，当航天器中存在密封结构时，此密封结构的内外太差会加大，导致结构变形或损坏。

(3)真空出气影响

材料表面存在吸附或吸收的气体并溶解于材料内部，这些气体在高于1×10-2Pa的真空度下进行释放，也即为真空出气。释放出的气体会重新凝聚在低温部件上，从而污染光学镜片、传感器以及具有光学选择特性的热控涂层，导致光学性能下降、太阳吸收率增加、温度升高。

(4)辐射传热影响

在真空环境中，辐射传热是航天器与外界的主要传热形式。因此，表面材料的辐射特性对热控功能的具有重要影响。当航天器各系统和机构未能工作在合理温度范围内时，结构件会由于所处环境温度变化而产生应力、变形甚至破裂，从而对航天器机构造成损坏。

(5)粘着与冷焊的影响

粘着与冷焊通常发生在压力为1×10^-7Pa以上的超高真空环境中。在地面上，固体表面总是吸附有机膜及其它膜，称它们为边界润滑的润滑剂，起减少摩擦系数的作用。在空间真空环境中，固体表面膜，当被部分或全部清除时，相接触的零件间会形成清洁的材料表面，进而出现不同程度的粘合现象，称为粘着。如果除去氧化膜，使表面达到原子清洁度，在一定的压力与温度的作用下，可进一步整体粘着，也就是形成冷焊。

防止冷焊的主要方法有选用不易发生冷焊的配偶材料，采用固体润滑、脂润滑或液体润滑剂，涂覆不易发生冷焊的材料膜层等。

(6)微流星与空间碎片

空间环境中存在着微流星以及由于人类太空活动而产生的各种太空碎片，由于它们都具备较高的速度与动能，即使是很小的一个碎片与航天器发生碰撞，都极可能导致设备出现故障。因此，航天器应加强对微流星与空间碎片的防范。

(7)太阳辐照环境影响

由于太阳辐照，会使得机械结构件产生机械力，尤其是受热不均引起的热弯曲效应最大，会使得结构产生低频振动。此外，温度的变化对于机构内的润滑剂的选用影响较大，需选择抗温变性能好的润滑剂。

(8)冷黑环境影响

冷黑环境是指不考虑太阳与航天器的辐射，航天器的热辐射全部被太空吸收，没有反射的环境。冷黑环境易导致航天器上的可伸缩性机构的伸展性能，并且影响某些有机材料的性能，导致材料的老化与脆化等。

2.提高机构可靠性的基本方法

(1)简化设计

结构越复杂，越容易出现故障，因此对机构的设计，应该避免复杂的、无谓的设计，尽量使得结构简单、高效。

(2)冗余设计

冗余设计通过采用重复配置资源的方式来提高系统可靠度，关键功能部件采用冗余设计方法，提高可靠度。如调焦机构中，可通过使用双电机、双编码器的结构设计方式，提高调焦机构的可靠度；火工机构中采用双点火器的冗余设计来提高可靠度。冗余设计是以增加系统质量、体积、成本、功耗为代价，来提高系统可靠度的方法，在具体使用时，应综合考虑、分析，权衡利弊。

(3)润滑设计

润滑设计需充分考虑机构所经历的各种环境，如地面运输、火箭发射、在轨工作等，综合考虑零件材料的性能，选取合适的润滑方式以确保机构有效润滑，保证机构的可靠度。

(4)裕度设计

裕度设计，也就是安全裕度设计，是对所设计的产品在精度、强度等方面留有余量设计。由于材料的性能、加工精度、装配精度、人员操作等均有一定的不确定性，而航天成本较大，因此对产品进行裕度设计，可规避一些隐藏的风险，提高系统的可靠度。

(5)热设计

热设计是根据产品寿命周期内的热环境，采取各种方法，减少产品与外界间的热交换，减少热应力对产品的影响。热设计主要包含两方面，一是对结构进行主动热控或被动热控，控制产品所处环境的温度，避免温度变化过大面产生的热应力；二是合理设计，控制材料的匹配、运动副间隙以减少热应力对产品的影响。

(6)静电防护设计

对于有静电防护要求的机构，如含电子学元器件、火工品等的机构，必须进行静电防护设计，元器件损坏或火工品被杂散电流误引爆、误动作。

(7)密封设计

航天器上有些机构需要进行密封设计，如高速轴承的液体润滑剂密封，气压机构或液压机构等。这些机构，一旦发生泄漏，后果会相当严重。而空间环境的复杂性，会导致密封材料老化、密封性能降低，因此，密封设计也是航天器可靠性设计的重要内容。

(8)可靠性试验

由于航天成本巨大，因此需要对关键功能部件进行可靠性测试试验，通过试验来验证其可靠性，同时也可根据试验结果指导设计工作。

在材料舱外暴露装置中，在轨巡检直线运动机构作为驱动光学成像模块运动的设备，其环境适应性、安全性与可靠性在材料暴露装置中起着相当重要的作用。

因此，如何实现一种能够为材料在轨暴露提供条件，并且实现在轨检测的材料舱外暴露装置以及材料舱外暴露装置中的光学成像模块在轨运动的直线运动机构是亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种在轨巡检直线运动机构和在轨巡检装置，以解决上述技术问题的至少一种。

一方面，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种在轨巡检直线运动机构，包括：

驱动机构，

锥形摩擦轮，锥形摩擦轮与驱动机构的输出轴花键连接，且锥形摩擦轮的花键段大于驱动机构的输出轴的花键段；

摩擦杆，摩擦杆与锥形摩擦轮摩擦配合；锥形摩擦轮的圆锥形外周侧抵接在摩擦杆上；

导轨，导轨与摩擦杆平行设置；

滑块组件，滑块组件的一端滑动安装在导轨上，另一端与驱动机构的外壳固定连接；

弹簧，弹簧套设在驱动机构的输出轴上，且夹设在锥形摩擦轮的大头端和滑块组件的另一端之间；弹簧处于压缩状态。

本发明的有益效果是：驱动机构提供动力源，通过驱动机构的输出轴的转动带动锥形摩擦轮进行转动；锥形摩擦轮与输出轴以花键连接的方式连接，可以限制锥形摩擦轮的转动，同时锥形摩擦轮的花键段大于驱动机构的输出轴的花键段，为弹簧对锥形摩擦轮的预紧推力使锥形摩擦轮压紧摩擦轮提高轴向微动空间，适应高低温交变带来的影响，保证锥形摩擦轮与摩擦杆的摩擦配合；转动的锥形摩擦轮与摩擦杆的摩擦配合，在摩擦力的作用下，锥形摩擦轮沿摩擦杆做直线运动，由于在太空失重状态，只要有作用力，驱动机构和滑动组件就可以在锥形摩擦轮的带动下滑动；同时摩擦轮驱动，能有效适应空间碎片等杂质浸入传动部位后的传动性能；摩擦轮为锥形轮设计，在高低温工况下，结构材料形变及弹簧变形变化时，可保证摩擦轮与摩擦杆间的调整余量，确保可持续驱动；导轨为在轨巡检直线运动机构承载及导向装置，用于支撑滑块及摩擦轮的往复直线运动，通过导轨为整个机构提供位置导向和限位，且可以避免锥形摩擦轮脱离摩擦杆；在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系数不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致锥形摩擦轮与摩擦杆之间压力消失，或者导轨与滑块卡死等失效模式；一定的弹簧力预紧，使在轨巡检直线运动机构存在足够的温差调整空间，使巡检直线运动机构能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，滑块组件包括滑块和滑块板，滑块固定安装在滑块板上，滑块与导轨滑动连接；滑块板与驱动机构的外壳固定连接并活动套设在驱动结构的输出轴外；弹簧夹设在锥形摩擦轮的大头端和滑块板之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：滑块与导轨的滑动连接；滑块为承载运动机构的滑动部件，减小运动部件间摩擦力，减轻负载；滑块板为连接滑块以及驱动机构的转接板，为驱动机构、摩擦轮等提供支撑；弹簧夹设在锥形摩擦轮的大头端和滑块板之间，分别对锥形摩擦轮和滑块板产生预紧力，在弹簧力预紧力作用下，锥形摩擦轮与摩擦杆形成法向压力，压紧摩擦杆；而滑块板在预紧力的作用下，带动滑块拉紧导轨，形成导轨和滑块之间的预紧力。

进一步，还包括推力轴承，推力轴承套设在驱动机构的输出轴上，且夹设在滑块板与弹簧之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：推力轴承为弹簧的承载装置，同时支持锥形摩擦轮实现旋转运动。

进一步，还包括弹簧支架，弹簧支架套设在驱动机构的输出轴上，且夹设在推力轴承与弹簧之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：弹簧支架为弹簧安装及定位装置，使弹簧安装时具有较好的对中性，使锥形摩擦轮受力均匀，增强寿命。

进一步，还包括安装底座，导轨和摩擦杆固定安装在安装底座上。

采用上述进一步方案的有益效果是：安装底座为在轨巡检直线运动机构的承载装置，用于安装固定导轨、摩擦杆等需固定位置的部件。

进一步，还包括磁栅尺和读数头，磁栅尺固定安装在安装底座上，并与导轨平行设置；读数头固定安装在滑块组件上，读数头与磁栅尺滑动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：磁栅尺和读数头为直线运动检测装置，实时检测运动部分运动位置，为运动控制提供闭环位置反馈，达到控制运动机构空间定位精度的目的。

进一步，还包括两个微动开关和两个微动触动块，两个微动开关均固定安装在安装底座上，且分别位于摩擦杆的两端；两个微动触动块分别对应两个微动开关固定安装在滑块组件上。

采用上述进一步方案的有益效果是：微动开关布置在摩擦杆的两端，为直线运动部分提供运动零位反馈。

进一步，还包括线缆架，线缆架一端与滑块组件转动连接，另一端与安装底座转动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：线缆架为线缆的安装支撑装置，避免线缆绕入运动的机构中或对空间中附近的设备产生影响，滑块组件移动时，带动线缆架往复运动。

进一步，线缆架包括第一缆架和第二缆架，第一缆架的一端和第二缆架的一端转动连接，第一缆架的另一端和第二缆架的另一端分别与滑块组件和安装底座转动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：线缆固定及运动采用折叠线缆架安装，不仅实现线缆布局，同时占用较小空间；滑块组件移动时，带动线缆架往复运动，进而带动线缆展开及收缩，使线缆布局最小化。

另一方面，本发明提供一种材料暴露光学空间在轨巡检装置，包括巡检机构和如上述的一种在轨巡检直线运动机构，在轨巡检直线运动机构与巡检机构均与待巡检材料暴露面平行，巡检机构与滑块组件固定连接，巡检机构上滑动安装有光学成像模块，光学成像模块的滑动方向垂直于导轨。

采用本方案的有益效果是：本方案具有上述一种在轨巡检直线运动机构的全部有益效果，同时，在轨巡检直线运动机构与巡检机构均与待巡检材料暴露面平行，且光学成像模块的滑动方向垂直于导轨，可以实现光学成像模块对整个待巡检材料暴露面的巡检。

附图说明

图1为本发明一种在轨巡检直线运动机构示意图；

图2为本发明局部剖视图；

图3为本发明爆炸图；

图4为本发明中锥形摩擦轮示意图；

图5为本发明中膜片弹簧示意图；

图6为本发明中弹簧支架示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、驱动机构，2、锥形摩擦轮，21、锥形段，22、圆柱段，3、摩擦杆，4、导轨，5、滑块组件，51、滑块，52、滑块板，6、弹簧，7、推力轴承，8、弹簧支架，9、安装底座，10、磁栅尺，11、读数头，12、微动开关，13、微动触动块，14、线缆架，141、第一缆架，142、第二缆架，143、穿线架，15、挡块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1-6所示，一种在轨巡检直线运动机构，包括：

驱动机构1，

锥形摩擦轮2，锥形摩擦轮2与驱动机构1的输出轴花键连接，且锥形摩擦轮2的花键段大于驱动机构1的输出轴的花键段；

摩擦杆3，摩擦杆3与锥形摩擦轮2摩擦配合；锥形摩擦轮2的圆锥形外周侧抵接在摩擦杆3上；

导轨4，导轨4与摩擦杆3平行设置；

滑块组件5，滑块组件5的一端滑动安装在导轨4上，另一端与驱动机构1的外壳固定连接；

弹簧6，弹簧6套设在驱动机构1的输出轴上，且夹设在锥形摩擦轮2的大头端和滑块组件5的另一端之间；弹簧6处于压缩状态。

具体的，驱动机构1包括电机和减速器，电机为动力源，实现电能和机械能的转换，在电机的控制下，输出轴做旋转运动；减速器为减速增扭装置，降低电机输出转速，增加输出扭矩；进而带动锥形摩擦轮2旋转运动；减速器输出轴端为花键，连接到锥形摩擦轮2，为锥形摩擦轮2转动动力输入。

驱动机构1提供动力源，通过驱动机构1的输出轴的转动带动锥形摩擦轮2进行转动；锥形摩擦轮2与输出轴以花键连接的方式连接，可以限制锥形摩擦轮2的转动，同时锥形摩擦轮2的花键段大于驱动机构1的输出轴的花键段，为弹簧6对锥形摩擦轮2的预紧推力使锥形摩擦轮2压紧摩擦轮提高轴向微动空间，适应高低温交变带来的影响，保证锥形摩擦轮2与摩擦杆3的摩擦配合；转动的锥形摩擦轮2与摩擦杆3的摩擦配合，在摩擦力的作用下，锥形摩擦轮2沿摩擦杆3做直线运动，由于在太空失重状态，只要有作用力，驱动机构1和滑动组件就可以在锥形摩擦轮2的带动下滑动；同时摩擦轮驱动，能有效适应空间碎片等杂质浸入传动部位后的传动性能；摩擦轮为锥形轮设计，在高低温工况下，结构材料形变及弹簧6变形变化时，可保证摩擦轮与摩擦杆3间的调整余量，确保可持续驱动；导轨4为在轨巡检直线运动机构承载及导向装置，用于支撑滑块51及摩擦轮的往复直线运动，通过导轨4为整个机构提供位置导向和限位，且可以避免锥形摩擦轮2脱离摩擦杆3；在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系数不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致锥形摩擦轮2与摩擦杆3之间压力消失，或者导轨4与滑块51卡死等失效模式；一定的弹簧6力预紧，使在轨巡检直线运动机构存在足够的温差调整空间，使巡检直线运动机构能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性；

具体的，锥形摩擦轮2包括锥形段21和圆柱段22，锥形段21与摩擦轮摩擦配合；设置圆柱段22提供一定的余量。

在一些可选的实施例中，如图1-6所示，一种在轨巡检直线运动机构，滑块组件5包括滑块51和滑块板52，滑块51固定安装在滑块板52上，滑块51与导轨4滑动连接；滑块板52与驱动机构1的外壳固定连接并活动套设在驱动结构的输出轴外；弹簧6夹设在锥形摩擦轮2的大头端和滑块板52之间。

具体的，如图2所示，导轨4的两侧面向凹陷形成限位凹槽，滑块51设有用于安装导轨4的安装槽，且安装槽的两侧形成限位凸起，滑块51与导轨4相配合安装后，限位凸起与限位凹槽相适配，实现导轨4对滑块51的限位作用，使导轨4起到导向作用，对在失重状态下运动的部件起到导向作用，也就是说，由于驱动机构1的外壳与滑块板52固定连接，所以驱动机构1在失重状态下可以保持运动方向，且使锥形摩擦轮2保持与摩擦杆3的接触配合状态。

滑块51与导轨4的滑动连接；滑块51为承载运动机构的滑动部件，减小运动部件间摩擦力，减轻负载；滑块板52为连接滑块51以及驱动机构1的转接板，为驱动机构1、摩擦轮等提供支撑；弹簧6夹设在锥形摩擦轮2的大头端和滑块板52之间，分别对锥形摩擦轮2和滑块板52产生预紧力，在弹簧6力预紧力作用下，锥形摩擦轮2与摩擦杆3形成法向压力，压紧摩擦杆3；而滑块板52在预紧力的作用下，带动滑块51拉紧导轨4，形成导轨4和滑块51之间的预紧力。

优选的，摩擦杆3为圆形摩擦杆3。

锥形摩擦轮2采用锥形轮与圆形摩擦杆3摩擦形式，在运动部件上安装导轨4进行导向和支撑，锥形摩擦轮2和滑块板52之间安装膜片弹簧6，该弹簧6可同时为锥形摩擦轮2和导轨4施加预紧力，使摩擦轮驱动和导轨4传动均可以适应舱外在轨正负100℃的高低温工作情况。

摩擦杆3为摩擦驱动的固定驱动装置，为锥形摩擦轮2提供支撑，同时与锥形摩擦轮2之间形成预压力；

在一些可选的实施例中，如图1-6所示，一种在轨巡检直线运动机构，还包括推力轴承7，推力轴承7套设在驱动机构1的输出轴上，且夹设在滑块板52与弹簧6之间。

推力轴承7为弹簧6的承载装置，同时支持锥形摩擦轮2实现旋转运动。

在一些可选的实施例中，如图1-6所示，一种在轨巡检直线运动机构，还包括弹簧支架8，弹簧支架8套设在驱动机构1的输出轴上，且夹设在推力轴承7与弹簧6之间。

具体的，如图6所示，弹簧支架8的两侧分别向外凸起形成连接盘，分别用于与推力轴承7和弹簧6连接；弹簧支架8为弹簧6安装及定位装置，使弹簧6安装时具有较好的对中性，使锥形摩擦轮2受力均匀，增强寿命。

优选的，如图5所示，弹簧6为膜片弹簧6。推力轴承7为膜片弹簧6的承载装置，同时支持摩擦轮实现旋转运动；弹簧支架8为膜片弹簧6安装及定位装置，使膜片弹簧6安装时具有较好的对中性，使锥形摩擦轮2受力均匀，增强寿命。

作为压紧弹簧6的膜片弹簧6，是由弹簧6钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧6作用。膜片弹簧6的一侧由锥形摩擦轮2支撑，另一侧通过弹簧支架8由推力轴承7支撑；如图4所示，锥形摩擦轮2的大头端具有向内凹的平面，膜片弹簧6的大端安装在该内凹平面内，膜片弹簧6的小端通过弹簧支架8与推力轴承7连接；膜片弹簧6在锥形摩擦轮2和弹簧支架8的压紧下，对锥形摩擦轮2和弹簧支架8产生预紧力。膜片弹簧6具有很多优点：首先，膜片弹簧6具有非线性特性；其次，膜片弹簧6的压紧力性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧6本身兼起压紧弹簧6和分离杠杆的作用，使结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧6与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀。

膜片弹簧6为摩擦轮与摩擦杆3间的加载装置，同时为导轨4和滑块51间的加载装置；压缩的膜片弹簧6一端推动锥形摩擦轮2压紧摩擦杆3，提供锥形摩擦轮2与摩擦杆3之间的压紧力；压缩的膜片弹簧6另一端通过推动弹簧支架8，进而推动推力轴承7，然后推动滑块板52，带动滑块51拉动导轨4，形成导轨4和滑块51之间的预紧力；在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系数不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致摩擦轮与摩擦杆3之间压力消失，或者导轨4与滑块51卡死等失效模式；一定的弹簧6力预紧，使在轨巡检直线运动机构存在足够的温差调整空间，使巡检直线运动机构能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性。

在一些可选的实施例中，如图1-6所示，一种在轨巡检直线运动机构，还包括安装底座9，导轨4和摩擦杆3固定安装在安装底座9上。

安装底座9提高稳固的定位基础，安装底座9为在轨巡检直线运动机构的承载装置，用于安装固定导轨4、摩擦杆3等需固定位置的部件。

在一些可选的实施例中，如图1-6所示，一种在轨巡检直线运动机构，还包括磁栅尺10和读数头11，磁栅尺10固定安装在安装底座9上，并与导轨4平行设置；读数头11固定安装在滑块组件5上，读数头11与磁栅尺10滑动连接。

磁栅尺10和读数头11为直线运动检测装置，实时检测运动部分运动位置，为运动控制提供闭环位置反馈，达到控制运动机构空间定位精度的目的。

在一些可选的实施例中，如图1-6所示，一种在轨巡检直线运动机构，还包括两个微动开关12和两个微动触动块13，两个微动开关12均固定安装在安装底座9上，且分别位于摩擦杆3的两端；两个微动触动块13分别对应两个微动开关12固定安装在滑块组件5上。

具体的，微动开关12是具有微小接点间隔和快动机构，用规定的行程和规定的力进行开关动作的接点机构，用外壳覆盖，其外部有驱动杆的一种开关，因为其开关的触点间距比较小，故名微动开关12，又叫灵敏开关。

这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等

本实施例中，两个微动触动块13分别对应两个微动开关12设置，微动触动块13固定安装在滑动组件上，具体固定安装在滑动板上，滑动板移动至预设位置时，微动触动快触发微动开关12，运动的部件到达预设极限位置，运动停止或反向，实现往复运动；微动开关12布置在摩擦杆3的两端，为直线运动部分提供运动零位反馈。

优选的，安装底座9上固定有两个挡块15，分别安装在导轨4的两端，挡块15与微动开关12共同起到对直线运动极限位置的限位，且在微动开关12失效的情况下，挡块15可以起到阻挡保护作用，避免运动的部件脱落机构。

在一些可选的实施例中，如图1-6所示，一种在轨巡检直线运动机构，还包括线缆架14，线缆架14一端与滑块组件5转动连接，另一端与安装底座9转动连接。

线缆架14为线缆的安装支撑装置，避免线缆绕入运动的机构中或对空间中附近的设备产生影响，滑块组件5移动时，带动线缆架14往复运动。

优选的，线缆架14包括第一缆架141和第二缆架142，第一缆架141的一端和第二缆架142的一端转动连接，第一缆架141的另一端和第二缆架142的另一端分别与滑块组件5和安装底座9转动连接。

具体地，第一缆架141和第二缆架142上安装有若干穿线架143，用于固定线缆，线缆固定及运动采用折叠线缆架14安装，不仅实现线缆布局，同时占用较小空间；滑块组件5移动时，带动线缆架14往复运动，进而带动线缆展开及收缩，使线缆布局最小化。

本实施例的有益效果是：在轨巡检直线运动机构使用摩擦传动，增强对空间碎片、异物进入驱动部位的适应能力；膜片弹簧6给锥形摩擦轮2加载，使装置对高低温工况进行自适应驱动；膜片弹簧6给导轨4和滑块51施加预载荷，避免高低温工况下导轨4、滑块51变形不一致导致导轨4卡死；锥形摩擦轮2中心驱动部位采用花键输入，增强动力传动能力，同时具有较高的对心性能；线缆固定及运动采用折叠线缆支架安装，不仅实现线缆布局，同时占用较小空间。

实施例2

一种材料暴露光学空间在轨巡检装置，包括巡检机构和如上述的一种在轨巡检直线运动机构，在轨巡检直线运动机构与巡检机构均与待巡检材料暴露面平行，巡检机构与滑块组件5固定连接，巡检机构上滑动安装有光学成像模块，光学成像模块的滑动方向垂直于导轨4。

具体的，在一些实施例中，巡检机构与上述的一种在轨巡检直线运动机构结构相同，竖直设置的巡检机构的安装支座与水平设置的在轨巡检直线运动机构的滑块板52固定连接，巡检机构的滑块板52上固定安装有光学成像模块，光学成像模块朝向舱外暴露实验的待巡检材料暴露面进行实现监测；在轨巡检直线运动机构带动光学成像系统水平直线运动，光学成像模块在巡检机构上的滑动实现竖直方向的运动，可以实现实时监测整个待巡检材料暴露面状态。

本实施例的有益效果是：本实施例具有上述一种在轨巡检直线运动机构的全部有益效果，同时，在轨巡检直线运动机构带动巡检机构做水平运动，即带动光学成像模块做水平运动，且光学成像模块在巡检机构上的滑动实现竖直方向的运动，可以实现关系成像模块对全平面的巡检。

针对材料舱外暴露技术现状，本发明提供了一种材料暴露光学空间在轨巡检装置以及在轨巡检直线运动机构，能够为金属材料、非金属材料、复合材料等材料提供舱外暴露资源。本发明能够实现环境适应性强、可靠性强地带动光学成像模块直线运动。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种在轨巡检直线运动机构，其特征在于，包括:

驱动机构，

锥形摩擦轮，所述锥形摩擦轮与所述驱动机构的输出轴花键连接，且所述锥形摩擦轮的花键段大于所述驱动机构的输出轴的花键段；

摩擦杆，所述摩擦杆与所述锥形摩擦轮摩擦配合；所述锥形摩擦轮的圆锥形外周侧抵接在所述摩擦杆上；

导轨，所述导轨与所述摩擦杆平行设置；

滑块组件，所述滑块组件的一端滑动安装在所述导轨上，另一端与所述驱动机构的外壳固定连接；

弹簧，所述弹簧套设在所述驱动机构的输出轴上，且夹设在所述锥形摩擦轮的大头端和所述滑块组件的另一端之间；所述弹簧处于压缩状态，所述弹簧为膜片弹簧；

滑块组件包括滑块和滑块板，所述滑块固定安装在所述滑块板上，所述滑块与所述导轨滑动连接；所述滑块板与所述驱动机构的外壳固定连接并活动套设在所述驱动机构的输出轴外；所述弹簧夹设在所述锥形摩擦轮的大头端和所述滑块板之间；

还包括推力轴承，所述推力轴承套设在所述驱动机构的输出轴上，且夹设在所述滑块板与所述弹簧之间；

还包括弹簧支架，所述弹簧支架套设在所述驱动机构的输出轴上，且夹设在所述推力轴承与所述弹簧之间。

2.根据权利要求1所述一种在轨巡检直线运动机构，其特征在于，还包括安装底座，所述导轨和所述摩擦杆固定安装在所述安装底座上。

3.根据权利要求2所述一种在轨巡检直线运动机构，其特征在于，还包括磁栅尺和读数头，所述磁栅尺固定安装在所述安装底座上，并与所述导轨平行设置；所述读数头固定安装在所述滑块组件上，所述读数头与所述磁栅尺滑动连接。

4.根据权利要求2所述一种在轨巡检直线运动机构，其特征在于，还包括两个微动开关和两个微动触动块，两个所述微动开关均固定安装在所述安装底座上，且分别位于所述摩擦杆的两端；两个所述微动触动块分别对应两个所述微动开关固定安装在所述滑块组件上。

5.根据权利要求2所述一种在轨巡检直线运动机构，其特征在于，还包括线缆架，所述线缆架一端与所述滑块组件转动连接，另一端与所述安装底座转动连接。

6.根据权利要求5所述一种在轨巡检直线运动机构，其特征在于，所述线缆架包括第一缆架和第二缆架，所述第一缆架的一端和所述第二缆架的一端转动连接，所述第一缆架的另一端和所述第二缆架的另一端分别与所述滑块组件和所述安装底座转动连接。

7.一种材料暴露光学空间在轨巡检装置，其特征在于，包括巡检机构和如权利要求1-6任一项所述的一种在轨巡检直线运动机构，所述在轨巡检直线运动机构与所述巡检机构均与待巡检材料暴露面平行，所述巡检机构与所述滑块组件固定连接，所述巡检机构上滑动安装有光学成像模块，所述光学成像模块的滑动方向垂直于所述导轨。

Images