CN111056052A - 一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，包括丝杠连动机构、横向推块、连杆、纵向推块和锁紧机构，横向推块与丝杠连动机构的平移端固定连接，纵向推块与横向推块平行设置；连杆的两端分别与纵向推块与横向推块转动连接；纵向推块远离横向推块的一侧上设有锁紧凸起；锁紧机构上对应锁紧凸起设有锁紧凹槽，锁紧凸起与锁紧凹槽相适配；横向推块在丝杠连动机构的平移端的带动下做平移，通过连杆推动纵向推块背向或朝向横向推块移动，使锁紧凸起与锁紧凹槽卡接或分离，实现锁紧或释放锁紧机构；锁紧到位后，本发明具备自锁能力，对模块起到锁紧保持的作用；本发明不存在易损件，能提高其使用寿命。

Description

一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构

技术领域

本发明涉及空间锁紧和释放运动机构，尤其涉及一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构。

背景技术

在国际空间站的科学实验过程中，根据科学实验的规划安排，需要依靠航天员对不同科学实验载荷进行反复锁紧和释放。

随着我国空间站建设的发展，未来空间科学领域的航天员在轨操作，涉及维修、更换空间科学载荷模块的需求将日益增多。由于航天员活动约束条件较多，在轨操作极其困难，因此，亟须设计一种统一的标准接口、满足航天员在轨操作人机工效学、操作简单且可靠性高、同时能满足我国空间站未来科学实验载荷更换需求的机构。

目前已公开的技术方案中，电子学上使用较多的锁紧条方案，也能解决轻质量模块的锁紧和释放。

现有方案包括滑道、前滑块、中滑块和后滑块，通过滑道上设置的螺纹孔固定安装在需要安装的模块上，然后将模块连同锁紧条一同插入安装槽中，旋转顶块，顶块顶推前滑块沿滑道滑动，中滑块被顶起后顶住安装槽内壁，通过拧紧螺钉拧紧顶块，从而实现模块的固定。

锁紧条实现模块的方案，主要存在以下技术缺点：

1)锁紧力的大小，取决于顶块的顶紧力和接触面之间的摩檫力，因而锁紧力有限；

2)因此根据模块重量对锁紧力大小的不同需求，需要重新设计不同批次的锁紧条，设计和生产成本高；

3)螺钉反复使用多次后，容易出现疲劳变形，因此锁紧条使用寿命短；

4)锁紧条没有定位的作用，在锁紧过程中容易破坏模块与其它地方的接触部位；

5)锁紧条无自锁能力。

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，提供一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，以解决上述技术问题的至少一种。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，包括丝杠连动机构、横向推块、连杆、纵向推块和锁紧机构，横向推块与丝杠连动机构的平移端连接，纵向推块与横向推块平行设置；连杆的两端分别与纵向推块与横向推块转动连接；纵向推块远离横向推块的一侧上设有锁紧凸起；

锁紧机构上对应锁紧凸起设有锁紧凹槽，锁紧凸起与锁紧凹槽相适配；

其中，横向推块在丝杠连动机构的平移端的带动下做平移，通过连杆推动纵向推块背向或朝向横向推块移动，使锁紧凸起与锁紧凹槽卡接或分离，实现锁紧机构对所述纵向推块的锁紧或释放。

本发明的有益效果是：通过丝杠连动机构带动横向推块做横向往复运动；横向推块通过连杆作用在纵向推块上，使纵向推块在纵向上做往复运动；而纵向推块上设有锁紧凸起，锁紧机构上设有与锁紧凸起配合的的锁紧凹槽；当连杆推动纵向推块背向横向推块移动，即纵向推块朝向锁紧机构移动，使锁紧凸起与锁紧凹槽卡接配合，从而在横向和纵向方向上对锁紧机构起到锁紧和定位的作用；由于丝杠连动机构具有自锁能力，锁紧到位后，本发明具备自锁能力，起到锁紧保持的作用；本发明不存在易损件，能提高其使用寿命。

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，还包括限位块，限位块固定位于横向推块和纵向推块之间；连杆转动至与纵向推块垂直时，与限位块抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：限位块对锁紧位置进行定位，连杆转动至与纵向推块垂直时，锁紧凸起与锁紧凹槽完全配合，锁紧到位，连杆与限位块抵接，限位块阻止连杆继续转动，起到定位锁定的目的。

进一步，还包括机架，丝杠连动机构活动安装在机架上；机架上设有带开口的装配腔；纵向推块安装在装配腔的开口处，锁紧机构位于装配腔的外侧；纵向推块的周侧、横向推块远离纵向推块的一侧分别抵接在装配腔的侧壁上；限位块固定安装在装配腔的侧壁上。

采用上述进一步方案的有益效果是：机架提供支撑和导向基础，并对纵向推块的横向运动进行限位，使纵向推块只做纵向运动。

进一步，丝杠连动机构包括梯形丝杠螺母和梯形丝杠，梯形丝杠螺母与梯形丝杠螺纹连接，梯形丝杠在梯形丝杠螺母的转动作用下做直线平移运动；梯形丝杠螺母转动安装在机架上，梯形丝杠与机架滑动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：梯形丝杠螺母与梯形丝杠具备有相互实现自锁的能力，使本发明具有适应不同载荷需求的大锁紧力，可重复锁紧自锁和释放的功能。

进一步，梯形丝杠的外侧壁上向内凹陷形成有限位平面，机架上对应限位平面设有限位凸起，限位凸起与限位平面相贴合。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过限位凸起与限位平面的配合，限位凸起限制限位平面的转动，使梯形丝杠做直线平移无转动，传递到横向推块的只有横向作用力。

进一步，还包括转轴，梯形丝杠通过转轴与横向推块固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：转轴实现梯形丝杠与横向推块的连接，便于安装和拆卸。

进一步，机架包括盖板，机架的外侧壁向内凹陷形成装配凹槽；盖板可拆卸安装在装配凹槽的槽口处一侧，并合围形成带开口的装配腔；转轴位于装配腔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设计可拆卸的盖板，实现方便安装和拆卸的目的。

进一步，连杆的数量为多个且并排间隔地平行设置。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置多个连杆，使受力分散，提高寿命。

进一步，锁紧凸起和锁紧凹槽的数量均为多个，且一一对应。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置多个对应的锁紧凸起和锁紧凹槽，提高锁紧效果，增大锁紧力。

进一步，锁紧凸起为圆台形，且其小头端朝向锁紧凹槽。

采用上述进一步方案的有益效果是：锁紧凸起为圆台形，锁紧凹槽形状与之适配，利于配合连接。

附图说明

图1为本发明一个实施例示意图；

图2为图1的剖面示意图；

图3为本发明另一个实施例示意图；

图4为图3中局部剖面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、丝杠连动机构，11、梯形丝杠螺母，12、梯形丝杠，121、限位平面，13、转轴，2、横向推块，3、连杆，4、纵向推块，41、锁紧凸起，5、锁紧机构，51、锁紧凹槽，6、限位块，7、机架，71、限位凸起。

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1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，包括丝杠连动机构1、横向推块2、连杆3、纵向推块4和锁紧机构5，横向推块2与丝杠连动机构1的平移端连接，纵向推块4与横向推块2平行设置；连杆3的两端分别与纵向推块4与横向推块2转动连接；纵向推块4远离横向推块2的一侧上设有锁紧凸起41；

锁紧机构5上对应锁紧凸起41设有锁紧凹槽51，锁紧凸起41与锁紧凹槽51相适配；

其中，横向推块2在丝杠连动机构1的平移端的带动下做平移，通过连杆3推动纵向推块4背向或朝向横向推块2移动，使锁紧凸起41与锁紧凹槽51卡接或分离，实现锁紧机构5对所述纵向推块4的锁紧或释放。

本实施例的一个具体的应用中，丝杠连动机构1、横向推块2、连杆3和纵向推块4安装在科学实验箱上，锁紧机构5固定安装在空间实验装置的底座上，将科学试验箱适配安装到底座上之后，通过对丝杠连动机构1进行操作，使科学试验箱上的纵向推块4的锁紧凸起41与锁紧机构5上的锁紧凹槽51卡接配合，实现将科学试验箱与底座的锁定，锁紧到位后，本实施例具备自锁能力，对科学试验箱与底座的锁紧起到保持的作用；本实施例不存在易损件，能提高其使用寿命。本实施例可以实现航天员在轨手动重复锁紧和释放，且操作简单。

本实施例的有益效果是：通过丝杠连动机构1带动横向推块2做横向往复运动；横向推块2通过连杆3作用在纵向推块4上，使纵向推块4在纵向上做往复运动；而纵向推块4上设有锁紧凸起41，锁紧机构5上设有与锁紧凸起41配合的的锁紧凹槽51；当连杆3推动纵向推块4背向横向推块2移动，即纵向推块4朝向锁紧机构5移动，使锁紧凸起41与锁紧凹槽51卡接配合，从而在横向和纵向方向上对锁紧机构5起到锁紧和定位的作用；由于丝杠连动机构1具有自锁能力，锁紧到位后，本实施例具备自锁能力，起到锁紧保持的作用；本实施例不存在易损件，能提高其使用寿命。

实施例2

如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，包括丝杠连动机构1、横向推块2、连杆3、纵向推块4和锁紧机构5，横向推块2与丝杠连动机构1的平移端连接，纵向推块4与横向推块2平行设置；连杆3的两端分别与纵向推块4与横向推块2转动连接；纵向推块4远离横向推块2的一侧上设有锁紧凸起41；

锁紧机构5上对应锁紧凸起41设有锁紧凹槽51，锁紧凸起41与锁紧凹槽51相适配；

其中，横向推块2在丝杠连动机构1的平移端的带动下做平移，通过连杆3推动纵向推块4背向或朝向横向推块2移动，使锁紧凸起41与锁紧凹槽51卡接或分离，实现锁紧机构5对所述纵向推块4的锁紧或释放。

通过丝杠连动机构1带动横向推块2做横向往复运动；横向推块2通过连杆3作用在纵向推块4上，使纵向推块4在纵向上做往复运动；而纵向推块4上设有锁紧凸起41，锁紧机构5上设有与锁紧凸起41配合的的锁紧凹槽51；当连杆3推动纵向推块4背向横向推块2移动，即纵向推块4朝向锁紧机构5移动，使锁紧凸起41与锁紧凹槽51卡接配合，从而在横向和纵向方向上对锁紧机构5起到锁紧和定位的作用。

具体的，如图1-3所示，横向推块2和纵向推块4上分别对应连杆3开设有横向推块凹槽和纵向推块凹槽，连杆3的一端转动安装在横向推块凹槽内且靠近横向推块凹槽靠近丝杠连动机构1的一侧壁设置，连杆3的另一端转动安装在纵向推块凹槽内且靠近纵向推块凹槽远离丝杠连动机构1的一侧壁设置，为连杆3的转动提供空间，且在连杆3转动至与横向推块2和纵向推块4均垂直时，连杆3的一端的一侧与横向推块凹槽靠近丝杠连动机构的一侧壁贴合抵接，连杆3的另一端的另一侧与纵向推块凹槽远离丝杠连动机构的一侧壁贴合抵接，此时，锁紧完成，横向推块凹槽的侧壁和纵向推块凹槽的侧壁对连杆3的继续转动进行限位。

在一个可选的实施例中，如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，还包括限位块6，限位块6固定位于横向推块2和纵向推块4之间；连杆3转动至与纵向推块4垂直时，与限位块6抵接。

限位块6对锁紧位置进行定位，连杆3转动至与纵向推块4垂直时，锁紧凸起41与锁紧凹槽51完全配合，锁紧到位，连杆3与限位块6抵接，限位块6阻止连杆3继续转动，起到定位锁定的目的。

限位块6的设计为冗余设计，提高可靠性。

图1-3中连杆均为与横向推块和纵向推块垂直的状态，图1和2中为便于理解将锁紧机构进行了爆炸示意。实际上，此时锁紧机构与锁紧凸起应是配合锁紧的状态。

在一个可选的实施例中，如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，还包括机架7，丝杠连动机构1活动安装在机架7上；机架7上设有带开口的装配腔；纵向推块4安装在装配腔的开口处，锁紧机构5位于装配腔的外侧；纵向推块4的周侧、横向推块2远离纵向推块4的一侧分别抵接在装配腔的侧壁上；限位块6固定安装在装配腔的侧壁上。

具体的，在本实施例的一个具体应用中，机架7与具有本实施例的应用固定连接或一体成型，机架7提供支撑和导向基础，并对纵向推块4的横向运动进行限位，使纵向推块4只做纵向运动。

具体的，如图3所示，限位块6固定安装在机架7的侧壁上，且位于连杆3远离丝杠连动机构1的一侧。

在另一些可选的实施例中，限位块6也可以与纵向推块4固定连接。

在一个可选的实施例中，如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，丝杠连动机构1包括梯形丝杠螺母11和梯形丝杠12，梯形丝杠螺母11与梯形丝杠12螺纹连接，梯形丝杠12在梯形丝杠螺母11的转动作用下做直线平移运动；梯形丝杠螺母11转动安装在机架7上，梯形丝杠12与机架7滑动连接。

梯形丝杠螺母11与梯形丝杠12具备有相互实现自锁的能力，使本发明具有适应不同载荷需求的大锁紧力，可重复锁紧自锁和释放的功能。

具体的，梯形丝杠螺母11的操作端口为内六角或外六角，便于操作人员使用工具操作。

在一个可选的实施例中，如图4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，梯形丝杠12的外侧壁上向内凹陷形成有限位平面121，机架7上对应限位平面121设有限位凸起71，限位凸起71与限位平面121相贴合。

通过限位凸起71与限位平面121的配合，限位凸起71限制限位平面121的转动，使梯形丝杠12做直线平移无转动，传递到横向推块2的只有横向作用力。

在一个可选的实施例中，如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，还包括转轴13，梯形丝杠12通过转轴13与横向推块2固定连接。

转轴13实现梯形丝杠12与横向推块2的连接，便于安装和拆卸。

在一个可选的实施例中，如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，机架7包括盖板，机架7的外侧壁向内凹陷形成装配凹槽；盖板可拆卸安装在装配凹槽的槽口处一侧，并合围形成带开口的装配腔；转轴13位于装配腔内。图3中盖板未示出。

通过设计可拆卸的盖板，实现方便安装和拆卸的目的。

具体的，本实施例的安装过程为：打开盖板，将转轴13、横向推块2、连杆3和纵向推块4安装到装配凹槽，然后，将梯形丝杠螺母11和梯形丝杠12穿设在机架7上，梯形丝杠12的一端穿出至装配凹槽，在装配凹槽内通过螺钉将转轴13与梯形丝杠12固定，然后盖上盖板。

在一个可选的实施例中，如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，连杆3的数量为多个且并排间隔地平行设置。

设置多个连杆3，使受力分散，提高寿命。

在一个可选的实施例中，如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，锁紧凸起41和锁紧凹槽51的数量均为多个，且一一对应。

设置多个对应的锁紧凸起41和锁紧凹槽51，提高锁紧效果，增大锁紧力。

在一个可选的实施例中，如图1-4所示，一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，锁紧凸起41为圆台形，且其小头端朝向锁紧凹槽51。

锁紧凸起41为圆台形，锁紧凹槽51形状与之适配，利于配合连接。

本实施例的有益效果是：本实施例在实现锁紧过程中，采用新的锁紧原理，能有效提高作用在锁紧机构5上的锁紧力，本实施例锁紧能力大，能满足不同大小的科学载荷对锁紧力的要求，从而降低设计和生产成本；同时，在锁紧过程中具备定位的作用能力；锁紧到位后，本发明具备自锁能力，对模块起到锁紧保持的作用，保证科学载荷能适应不同的力学环境条件；锁紧过程中有导向作用，能确保科学载荷与其它部位之间的装配关系；本实施例不存在易损件，能提高其使用寿命。本实施例可以实现航天员在轨手动重复锁紧和释放，且操作简单。

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 (10)

1.一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，包括丝杠连动机构、横向推块、连杆、纵向推块和锁紧机构，所述横向推块与所述丝杠连动机构的平移端连接，所述纵向推块与所述横向推块平行设置；所述连杆的两端分别与所述纵向推块与所述横向推块转动连接；所述纵向推块远离所述横向推块的一侧上设有锁紧凸起；

所述锁紧机构上对应所述锁紧凸起设有锁紧凹槽，所述锁紧凸起与所述锁紧凹槽相适配；

其中，所述横向推块在所述丝杠连动机构的平移端的带动下做平移，通过连杆推动所述纵向推块背向或朝向所述横向推块移动，使所述锁紧凸起与所述锁紧凹槽卡接或分离，实现所述锁紧机构对所述纵向推块的锁紧或释放。

2.根据权利要求1所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，还包括限位块，所述限位块固定位于所述横向推块和所述纵向推块之间；所述连杆转动至与所述纵向推块垂直时，与所述限位块抵接。

3.根据权利要求2所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，还包括机架，所述丝杠连动机构活动安装在所述机架上；所述机架上设有带开口的装配腔；所述纵向推块安装在所述装配腔的开口处，所述锁紧机构位于所述装配腔的外侧；所述纵向推块的周侧、所述横向推块远离所述纵向推块的一侧分别抵接在所述装配腔的侧壁上；所述限位块固定安装在所述装配腔的侧壁上。

4.根据权利要求3所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，所述丝杠连动机构包括梯形丝杠螺母和梯形丝杠，所述梯形丝杠的一端与所述梯形丝杠螺母螺纹连接，另一端与所述横向推块连接，所述梯形丝杠在所述梯形丝杠螺母的转动作用下做直线平移运动；所述梯形丝杠螺母转动安装在所述机架上，所述梯形丝杠与所述机架滑动连接。

5.根据权利要求4所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，所述梯形丝杠的外侧壁上向内凹陷形成有限位平面，所述机架上对应所述限位平面设有限位凸起，所述限位凸起与所述限位平面相贴合。

6.根据权利要求3所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，还包括转轴，所述梯形丝杠通过所述转轴与所述横向推块固定连接。

7.根据权利要求6所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，所述机架包括盖板，所述机架的外侧壁向内凹陷形成装配凹槽；所述盖板可拆卸安装在所述装配凹槽的槽口处一侧，并合围形成带开口的所述装配腔；所述转轴位于所述装配腔内。

8.根据权利要求1-7任一项所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，所述连杆的数量为多个且并排间隔地平行设置。

9.根据权利要求1-7任一项所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，所述锁紧凸起和所述锁紧凹槽的数量均为多个，且一一对应。

10.根据权利要求1-7任一项所述一种在轨载荷模块重复锁紧释放机构，其特征在于，所述锁紧凸起为圆台形，且其小头端朝向所述锁紧凹槽。

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