CN111043187A - 一种轴系锁紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴系锁紧装置，该锁紧装置包括：轴系、制动杆、铰链、压紧杆、弹性件、曲柄、电机轴、电机、传感器、基座。各部件连接关系：电机通过电机轴与曲柄相连，弹性件两端通过铰链分别与曲柄与压紧杆相连，制动杆与轴系相连，传感器与电机相连；基座作为锁紧装置的主体结构固定电机和轴系，并通过铰链固定压紧杆。电机带动曲柄在一定范围内转动，控制弹性件和压紧杆对制动杆进行压紧和解压，实现锁紧装置的锁紧和解锁；通过设定系统锁紧时曲柄的角度实现锁紧装置的断电自锁；通过设定制动杆、压紧杆和曲柄的长度和电机轴的空间位置以及弹性件刚度控制轴系锁紧力矩大小；通过传感器测量的电机转角，实现锁紧装置的状态反馈。

Description

一种轴系锁紧装置
技术领域
本发明涉及一种轴系锁紧装置，该锁紧装置可以将轴系进行反复的锁紧与解锁，特别适用于空间轴系的锁紧。
背景技术
在航天领域，锁紧方式一般有爆炸螺栓、形状记忆合金锁紧装置、热刀式压紧释放机构和电动插销式机构等。爆炸螺栓在解锁过程中会产生很大的冲击，带来的冲击可能会航天仪器的损坏，其在解锁过程中还会带来污染。形状记忆合金解锁冲击比爆炸螺栓低，但在没有人为操作情况下无法复位，只能完成一次解锁工作。热刀式压紧释放机构同样不具备多次锁紧解锁功能。电动插销式机构具备反复锁紧与解锁功能，但锁紧后存在一定间隙，锁紧性差，在经过发射冲击以后，销可能产生变形或者表面产生毛刺，存在无法拔销的风险。
发明内容
为了解决上述锁紧方式冲击大，不能够反复锁紧锁紧和稳定性差的缺点，本发明提供了一种轴系锁紧装置。
本发明采用的技术方案为：一种轴系锁紧装置，包括：轴系、制动杆、铰链、压紧杆、弹性件、曲柄、电机轴、电机、传感器和基座，电机通过电机轴与曲柄相连，弹性件两端通过铰链分别与曲柄与压紧杆相连，制动杆与轴系相连，传感器与电机相连；基座作为锁紧装置的主体结构固定电机和轴系，并通过铰链固定压紧杆。
进一步地，电机带动曲柄在一定范围内转动，控制弹性件和压紧杆对制动杆进行压紧和解压，实现锁紧装置的锁紧和解锁。
进一步地，通过设定系统锁紧时曲柄的角度实现锁紧装置的断电自锁；通过设定制动杆、压紧杆和曲柄的长度和电机轴的空间位置以及弹性件刚度控制轴系锁紧力矩的大小。
进一步地，通过传感器测量的电机转角数据，实现锁紧装置的状态反馈。
本发明的优点：
1)解锁和锁紧过程无冲击，可靠性高。
2)可进行反复锁紧和解锁。
3)锁紧力矩可调，灵活性好。
4)锁紧无间隙。
附图说明
图1为轴系锁紧装置的原理示意图一；
图2为轴系锁紧装置的原理示意图二；
图3为轴系锁紧装置的三维示意图；
图4为轴系锁紧装置的锁紧过程。
图中：1为轴系；2为制动杆；3为铰链一；4为压紧杆；5为铰链二；6为弹性件；7为铰链三；8为曲柄；9为电机轴；10为基座；11为电机；12为传感器。
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明白，以下结合具体实施例，并参照附图1-4，对本发明更进一步说明。
如图1-3所示，电机11通过电机轴9与曲柄8相连，弹性件6的两端通过铰链三7和铰链二5分别与曲柄8和压紧杆4相连，制动杆2与轴系1相连，传感器12与电机11相连；基座10作为锁紧装置的主体结构固定电机11和轴系1，并通过铰链一3固定压紧杆4。
如图2所示，D1为制动杆2的长度，D2为压紧杆4从铰链一3到压紧点的长度，D3为压紧杆4上铰链一3到铰链二5的长度，L1为铰链一3到电机轴9的水平距离，L2为铰链一3到电机轴9的竖直距离，r为曲柄8长度。曲柄8的转角为α。制动杆2的转角为β。
当曲柄8的转角α于0°时，压紧杆4处于放开状态，与制动杆2无接触，锁紧机构处于解锁状态，轴系可以实现0°到180°旋转。如图4中的A状态。
当锁紧机构进行锁紧操作时，制动杆2须回到被压紧位置，及β＝0位置。电机11带动曲柄8旋转，相应的压紧杆4做相应的旋转，当压紧杆4与制动杆2相接处时，弹性件6开始变形，产生弹力。如图4中的B状态。
电机11带动曲柄8持续转动，弹性件6继续变形，压紧杆4保持不动，将制动杆2压在基座10上，当曲柄8与弹性件6共线时，弹性件6压缩量最大，弹力达到最大。如图4中的C状态。
当α等于180°时，电机11停止转动，此时弹性件6的弹力通过压紧杆4的杠杆作用将制动杆2压在基座10上，轴系1被锁紧，曲柄8也被弹性件6压在基座10上，锁紧机构完成整个锁紧操作，并保持断电自锁状态。如图4中的D状态。即完成锁紧机构的整个锁紧过程，解锁过程反之。
传感器12在锁紧装置锁紧与解锁过程中实时检测电机11转角，对锁紧装置进行状态反馈。
假设弹性件刚度系数为K，锁紧装置的锁紧力矩M为：
Figure BDA0002299275760000031
可以通过调节上式右边各个参数大小，调整锁紧装置的锁紧力矩。

Claims (4)

1.一种轴系锁紧装置，其特征在于：所述轴系锁紧装置包括轴系、制动杆、铰链、压紧杆、弹性件、曲柄、电机轴、电机、传感器和基座，电机通过电机轴与曲柄相连，弹性件两端通过铰链分别与曲柄与压紧杆相连，制动杆与轴系相连，传感器与电机相连；基座作为锁紧装置的主体结构固定电机和轴系，并通过铰链固定压紧杆，电机带动曲柄在一定范围内转动，控制弹性件和压紧杆对制动杆进行压紧和解压，实现锁紧装置的锁紧和解锁。
2.根据权利要求1所述的一种轴系锁紧装置，其特征在于：通过设定锁紧装置锁紧时所述曲柄的角度实现锁紧装置的断电自锁。
3.根据权利要求1所述的一种轴系锁紧装置，其特征在于：通过设定所述制动杆、压紧杆和曲柄的长度和电机轴的空间位置以及弹性件刚度控制轴系锁紧力矩的大小。
4.根据权利要求1所述的一种轴系锁紧装置，其特征在于：通过所述传感器测量的电机转角数据，实现对锁紧装置的状态反馈。
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