CN111140578B - 一种空间球面机构锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间球面机构的锁紧机构。使用本发明能够将球面机构在发射过程中和非工作状态下进行锁紧，减小机械臂转动力反馈手柄内部球面机构在发射过程中振动冲击的影响并避免在非工作状态下工作人员误碰力反馈手柄。本发明将空间球面机构的动平台连接防护罩，在球面机构发射上行阶段将防护罩锁紧在前盖板上，具体为利用锁紧连杆上设置的锁紧柱穿插过前盖板和防护罩的销钉孔，将防护罩锁紧；锁紧连架杆的末端安装2个轴承，使锁紧机构可以绕轴承轴线旋转；解锁时，将锁紧柱从防护罩和前盖板中取出，然后旋转旋钮90度到指定位置，避免锁紧机构解锁状态下与球面机构运动包络干涉。

Description

一种空间球面机构锁紧机构

技术领域

本发明涉及空间机构技术领域，具体涉及一种空间球面机构的锁紧机构。

背景技术

空间球面机构是机械臂转动力反馈手柄的核心部件，为防止发射过程中球面机构受振动冲击的影响导致机构损坏或性能发生变化，以及避免手柄非工作状态下工作人员误碰等潜在不利因素，需设计一种锁紧机构将球面机构在发射过程中或在轨非工作状态下进行有效锁紧，保护球面机构性能不受影响，提升产品可靠性。同时锁紧机构的锁紧和解锁过程应操作简单，满足人机工效学要求，方便航天员在轨操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种空间球面机构的锁紧机构，能够将球面机构在发射过程中和非工作状态下进行锁紧，减小机械臂转动力反馈手柄内部球面机构在发射过程中振动冲击的影响并避免在非工作状态下工作人员误碰力反馈手柄。

本发明的空间球面机构的锁紧机构，包括：防护罩、锁紧柱、锁紧弹簧、旋钮、锁紧连杆、轴承固定轴、轴承、安装支架和卡簧；

所述防护罩连接球面机构的动平台，防护罩和前盖板对应设置有球面机构零位状态下的同轴线的销钉孔，锁紧状态时，锁紧柱穿过前盖板和防护罩上的销钉孔，将防护罩和前盖板锁紧在一起；

安装支架固定在前盖板上，锁紧连杆的一端通过轴承固定轴、轴承安装在安装支架上；另一端设有空腔，锁紧柱穿过所述空腔，一端插入前盖板和防护罩上的销钉孔，另一端固连旋钮；所述锁紧弹簧安装在锁紧连杆的空腔内，前端面和锁紧柱接触，后端面和锁紧连杆接触；

所所述卡簧安装在轴承固定轴末端的卡簧槽内。

较优的，防护罩形状为半球状结构。

较优的，锁紧柱前端设计为锥形结构。

较优的，旋钮环状外表面设计滚花结构。

本发明将空间球面机构的动平台连接防护罩，在球面机构发射上行阶段将防护罩锁紧，具体为防护罩和前盖板上对应位置均设计相应的销钉孔，锁紧时将2个锁紧柱穿插过前盖板和防护罩的销钉孔，将防护罩锁紧；锁紧柱中间部分穿插过锁紧连杆，末端连接旋钮以便于对锁紧柱进行提拉；锁紧连杆是整个锁紧机构的支撑部件，其和锁紧柱连接的套筒状结构中安装锁紧弹簧，以保证锁紧状态下弹簧将锁紧柱顶紧，锁紧连架杆的末端安装2个轴承，使锁紧机构可以绕轴承轴线旋转；解锁时，用手提拉旋钮将锁紧柱从防护罩和前盖板中取出，然后旋转旋钮90度到指定位置，锁紧柱压缩弹簧收缩到锁紧连杆中空套筒状结构中不与前盖板发生干涉，此时旋转锁紧连杆90度到预设位置，避免锁紧机构解锁状态下与球面机构运动包络干涉。

有益效果：

(1)本发明将转动力反馈手柄内部球面机构在发射状态下和非工作状态下进行锁紧，减小了发射过程中振动冲击对机构性能的影响，同时避开了手柄在非工作状态下工作人员误碰等潜在不利因素。

(2)本发明结构件设计充分考虑人机工效学因素，机构的锁紧和解锁操作简单易行满足航天员在轨操作要求。

(3)本发明提升了力反馈手柄的可靠性，在一定程度上延长了机构的寿命，节约了成本。

附图说明

图1为本发明锁紧状态下的轴测图；

图2为本发明解锁状态下的轴测图；

图3为本发明锁紧状态下剖面结构示意图；

图4为本发明中部分结构的轴测图；

图5为本发明中防护罩的结构示意图；

图6为本发明中前盖板的结构示意图；

图7为本发明中锁紧柱的结构示意图；

图8为本发明中旋钮的结构示意图；

图9为本发明中锁紧连杆的结构示意图；

图10为本发明中安装支架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种空间球面机构的锁紧机构，如图1～图10所示，包括：防护罩1、前盖板2、锁紧柱3、锁紧弹簧4、旋钮5、锁紧连杆6、轴承固定轴7、轴承8、安装支架9和卡簧10。

所述防护罩1连接球面机构的动平台，锁紧时通过将防护罩1锁紧的方式锁紧整个球面机构，防护罩形状1为类似半球状结构，和前盖板2相配合，在防护罩1和前盖板2上对应位置设计球面机构零位状态下的同轴线的销钉孔，锁紧时，锁紧柱3穿过前盖板2和防护罩1上的销钉孔，将防护罩1和前盖板2 锁紧在一起；

所述前盖板2起辅助锁紧的作用，其上设计有相应的不完全球面机构与防护罩1相配合，同时前盖板2上的销钉孔和防护罩1上的销钉孔配合，锁紧时利用锁紧柱穿过前盖板2和防护罩1上对应设计的销钉孔将将防护罩1和前盖板2锁紧在一起，同时前盖板2留有机械接口与锁紧机构的安装支架9相配合；

所述锁紧柱3是锁紧机构的执行部件，锁紧状态下锁紧柱穿过前盖板2和防护罩1，锁紧柱3前端设计为锥形结构，和防护罩2上的销钉孔配合避免销钉孔过大导致防护罩1在锁紧状态下晃动；

所述锁紧弹簧4是锁紧机构的动力源，其安装在锁紧连杆6的空腔内，前端面和锁紧柱3接触，后端面和锁紧连杆6接触，锁紧弹簧4在锁紧状态下将锁紧柱3压紧，防止锁紧柱3轴向窜动从防护罩1销钉孔脱出导致锁紧失效；

所述旋钮5是锁紧机构的操作部件，其和锁紧柱3末端相连接，通过提拉旋钮5控制锁紧柱3沿轴线方向运动以便使锁紧机构在锁紧和解锁状态之间进行切换，旋钮5环状外表面设计滚花结构，增大接触时的摩擦力，方便工作人员操作，同时其上设计2个杆状结构与锁紧连杆6上的不同深度槽口配合，以控制锁紧柱3从锁紧连杆6中的伸长长度从而实现锁紧和解锁；

所述锁紧连杆6是锁紧机构的支撑结构，其一端和锁紧柱3、锁紧弹簧4、旋钮5配合达到控制锁紧柱3伸缩目的，另一端和轴承固定轴7、轴承8连接，使锁紧机构可以在一定角度范围内摆动，在解锁状态下转动锁紧连杆6将锁紧机构摆动到指定位置避免锁紧机构和球面机构运动包络干涉；

所述轴承固定轴7穿过轴承8内孔，是轴承8的旋转轴，其末端和安装支架9、卡簧10配合；

所述轴承8外圈和锁紧连杆6配合，内圈和轴承固定轴7配合，其主要作用是减小锁紧机构在锁紧和解锁状态下切换过程中锁紧连杆6转动的摩擦力；

所述安装支架9通过轴承固定轴7和轴承8连接锁紧连杆6，安装支架9承载大部分锁紧机构，其和前盖板2通过螺钉固结在一起，是锁紧机构的机械接口；

所述卡簧10安装在轴承固定轴7末端的卡簧槽内，其作用是防止锁紧连杆 6与安装支架9分离并防止锁紧连杆6沿轴承8轴向窜动。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (4)

1.一种空间球面机构的锁紧机构，其特征在于，包括：防护罩(1)、锁紧柱(3)、锁紧弹簧(4)、旋钮(5)、锁紧连杆(6)、轴承固定轴(7)、轴承(8)、安装支架(9)和卡簧(10)；

所述防护罩(1)连接球面机构的动平台，防护罩(1)和前盖板(2)对应设置有球面机构零位状态下的同轴线的销钉孔，锁紧状态时，锁紧柱(3)穿过前盖板(2)和防护罩(1)上的销钉孔，将防护罩(1)和前盖板(2)锁紧在一起；

安装支架(9)固定在前盖板(2)上，锁紧连杆(6)的一端通过轴承固定轴(7)、轴承(8)安装在安装支架(9)上，另一端设有空腔；锁紧柱(3)穿过所述空腔，锁紧柱(3)一端插入前盖板(2)和防护罩(1)上的销钉孔，锁紧柱(3)另一端固连旋钮(5)；所述锁紧弹簧(4)安装在锁紧连杆(6)的空腔内，锁紧弹簧(4)前端面和锁紧柱(3)接触，锁紧弹簧(4)后端面和锁紧连杆(6)接触；

所述卡簧(10)安装在轴承固定轴(7)末端的卡簧槽内。

2.如权利要求1所述的空间球面机构的锁紧机构，其特征在于，防护罩(1)形状为半球状结构。

3.如权利要求1所述的空间球面机构的锁紧机构，其特征在于，锁紧柱(3)前端设计为锥形结构。

4.如权利要求1所述的空间球面机构的锁紧机构，其特征在于，旋钮(5)环状外表面设计滚花结构。

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