CN112276519A - 应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置 - Google Patents

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CN112276519A CN202011260429.6A CN202011260429A CN112276519A CN 112276519 A CN112276519 A CN 112276519A CN 202011260429 A CN202011260429 A CN 202011260429A CN 112276519 A CN112276519 A CN 112276519A
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吕丽云
杨建锋
时敏东
张利强
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    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/027—Test-benches with force-applying means, e.g. loading of drive shafts along several directions

Abstract

本发明提供了应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，属于航天器技术领域，包括限位件和底座，所述限位件通过螺丝固锁在所述底座的一端；所述限位件，作为锁紧机构锁紧到位的定位基准和高度测量的基准；所述基座，作为末端锁紧机构中导轨安装和测试基准；作为固定支架的安装基准；所述基座远离所述限位件的一端转动连接有齿轮，所述齿轮与锁紧机构中的丝杠配合，驱动锁紧机构中的锁爪运动至限位件的前端面定位，所述前端面高于所述基座的上端面设置。本发明集合装配、测试和跑合于一体，操作方便快捷，提升工作效率。

Description

应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置
技术领域
本发明属于航天器技术领域，涉及应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置。
背景技术
在空间站机械臂的两端装有末端锁紧机构，其中一端安装4套锁紧机构，通过4套锁紧机构在控制系统控制下，进行同步功能性运动，实现对合作目标的捕获、拖动、锁定、电气连接，同时能完成对目标的解锁释放功能。
机械臂末端锁紧机构由60多种零件组成，其中包括丝杠、导轨、碟簧、轴承、锁爪及其他零件。整体机构装配精度要求各处平行度0.02，对称度0.02，需测量锁紧机构装配完成后的启动力矩，整体装配完成后，需进行多次锁爪的锁定解锁的跑和试验。末端锁紧机构装于机械臂外圆筒上，安装面为圆弧面，相应的末端锁紧机构装配基准面也是圆弧面，圆弧角为35°的小段面，装配时无法直接以圆弧面为基准进行装配测量。装配完成后，丝杠以及丝杠螺母处于产品内部，没有具备测量启动力矩的接口和配合部位，无法完成锁紧机构启动力矩测量。末端锁紧机构在机械臂上同时安装4套，由1套大功率电机驱动，在直径500mm的臂筒上，同时带动4套锁紧机构进行运动，整套机械臂体积庞大，运行缓慢，无法实现单套快速多频次锁定解锁运行。
发明内容
本发明要解决的问题是在于提供应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，集合装配、测试和跑合于一体，操作方便快捷，提升工作效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，包括限位件和底座，所述限位件通过螺丝固锁在所述底座的一端；
所述限位件，作为锁紧机构锁紧到位的定位基准和高度测量的基准；
所述基座，作为末端锁紧机构中导轨安装和测试基准；作为固定支架的安装基准；所述基座远离所述限位件的一端转动连接有齿轮，所述齿轮与锁紧机构中的丝杠配合，驱动锁紧机构中的锁爪运动至限位件的前端面定位，所述前端面高于所述基座的上端面设置。
进一步的，所述限位件为U形且通过螺丝固锁在所述底座的一端，所述限位件包括限位凸台，所述限位凸台设在U形开口的内侧且二者对称设置，所述限位凸起位于所述底座的上方，作为锁紧机构锁紧到位的定位基准，所述限位件远离所述基座的侧面作为测量基准平面。
进一步的，所述基座用于固定支架的安装和定位，所述基座包括导轨安装平面、左右调整基面和两个前后限位安装平面，所述导轨安装平面设在基座靠近限位件一端的上方，作为导轨安装和测试基准，两个所述前后限位安装平面设在导轨安装平面远离限位件的一侧，对固定支架进行定位安装，所述左右调整基面设在所述基座的一侧，用于固定支架中心对称的调节。
进一步的，两个所述前后限位安装平面有基座上的凸起形成，两个所述前后限位安装平面之间设有多个第一安装孔，用于固定支架的固定连接。
进一步的，导轨安装平面、左右调整基面和两个前后限位安装平面，三者的平面度、垂直度、平行度均在0.01mm以内。
进一步的，齿轮的下部嵌入到基座设置，齿轮的上方跨设有轴承安装座，所述基座的上端还设有第二安装孔，所述第二安装孔用来固定锁紧基座的轴承安装座，轴承安装座与丝杠螺纹配合并对其起到支撑作用，齿轮嵌设到轴承安装座中与丝杠配合。
进一步的，丝杠远离齿轮的一端设有滑块，丝杠转动，滑块推动锁爪移动，到限位件后锁爪限位，锁紧结构中的碟簧压缩到位，丝杠反向转动，滑块反向运动，锁爪回退，碟簧释放。
进一步的，与所述齿轮同轴设置的有主轴，所述主轴远离所述齿轮一端连接有旋转扳手，所述旋转扳手远离主轴的一侧设有启动力矩转盘，启动力矩转盘用于启动力矩转换测量。
进一步的，所述齿轮与所述主轴通过平键同轴转动，所述齿轮通过轴承结构相对基座转动连接，所述主轴与所述旋转扳手通过正多边形结构配合同轴转动，所述启动力矩转盘与所述旋转扳手固定设置。
进一步的，与启动力矩转盘配合设置的配重块和测试绳，所述启动力矩转盘的外圈设有固定凹槽，所述测试绳缠绕在所述凹槽内且至少缠绕一圈，且一端固定或被压覆在启动力矩转盘上，另一端向下与配重块连接。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。
1、本发明集合装配、测试和跑和设备于一体，将劣圆弧面基准转换成立方垂直平面，以该立方垂直平面为基准进行装调、检测；将机构内部丝杠转动通过齿轮转移到机构外面，进行相应测试；通过转动齿轮，带动机构进行锁定解锁反复运动，实现单部件、可操作、快速、便于跑和试验；
2、本发明可以做到末端锁紧机构在装配过程中，脱离十几米大型机械臂臂筒的安装基准，实现可移动、装配空间小、操作方便的特点；
3、本发明通过基准转换，用底座导轨安装平面、左右调整基面和两个前后限位安装平面三个基准平面，且平面度、垂直度、平行度均要求0.01mm以内，实现锁紧机构空间异面对称度、平行度的测量和调整，达到锁紧机构对称度0.02mm、平行度0.02mm的要求；
4、本发明中的锁紧机构通过8组碟簧实现压紧力，压缩3mm时压力为4750N，在没有电机驱动情况下，通过齿轮带动丝杠，实现碟簧的压缩，便于测试和调整碟簧预压缩和锁爪到位压缩距离，通过齿轮传动，将内部运动转移到外部可测量部位，实现了锁紧机构内部丝杠启动力矩的测试。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置的结构示意图；
图2是本发明应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置与锁紧机构配合使用的结构示意图；
图3是本发明应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置的爆炸图；
图4是本发明限位件的结构示意图；
图5是本发明基座的结构示意图；
图6是本发明应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置的剖视图；
图7是本发明应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置在实际安装过程中的第一步示意图；
图8是本发明应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置在实际安装过程中的第二步示意图；
图9是本发明应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置在实际安装过程中的第三步示意图；
图10是本发明应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置在实际安装过程中的第四步示意图。
附图说明：
1、限位件；2、底座；3、轴承6002；4、齿轮；5、轴承6005；6、平键；7、主轴；8、垫片；9、旋转扳手；10、启动力矩转盘；11、限位凸台；12、测量基准平面；13、前端面；21、导轨安装平面；22、前后限位安装平面；23、左右调整基准平面；24、第一安装孔；25、第二安装孔；26、第一轴承孔；27、安装槽；28、第二轴承孔；29、轴孔；31、轴承安装座；32、丝杠；33、固定支架；34、锁爪；35、碟簧。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1-图10所示，本发明为应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，包括限位件1和底座2，限位件1通过螺丝固锁在底座2的一端；
限位件1，作为锁紧机构锁紧到位的定位基准和高度测量的基准；
基座，作为末端锁紧机构中导轨安装和测试基准；作为固定支架33的安装基准；基座远离限位件1的一端转动连接有齿轮4，齿轮4与锁紧机构中的丝杠32配合，驱动锁紧机构中的锁爪34运动至限位件1的前端面13定位，前端面13高于基座的上端面设置。
优选地，限位件1为U形且通过螺丝固锁在底座2的一端，限位件1包括限位凸台11，限位凸台11设在U形开口的内侧且二者对称设置，限位凸起位于底座2的上方，作为锁紧机构锁紧到位的定位基准，限位件1远离基座的侧面作为测量基准平面12。
优选地，基座用于固定支架33的安装和定位，基座包括导轨安装平面21、左右调整基面和两个前后限位安装平面22，导轨安装平面21设在基座靠近限位件1一端的上方，作为导轨安装和测试基准，两个前后限位安装平面22设在导轨安装平面21远离限位件1的一侧，对固定支架33进行定位安装，左右调整基面设在基座的一侧，用于固定支架33中心对称的调节。
优选地，两个前后限位安装平面22有基座上的凸起形成，两个前后限位安装平面22之间设有多个第一安装孔24，用于固定支架33的固定连接。
优选地，导轨安装平面21、左右调整基面和两个前后限位安装平面22，三者的平面度、垂直度、平行度均在0.01mm以内，实现锁紧机构空间异面对称度、平行度的测量和调整，达到锁紧机构对称度0.02mm、平行度0.02mm的要求。
优选地，基座与齿轮4对应的位置设有安装槽27，齿轮4的下部嵌入到基座设置，齿轮4的上方跨设有轴承安装座31，基座的上端还设有第二安装孔25，第二安装孔25用来固定锁紧基座的轴承安装座31，轴承安装座31与丝杠32螺纹配合并对其起到支撑作用，齿轮4嵌设到轴承安装座31中与丝杠32配合。
优选地，丝杠32远离齿轮4的一端设有滑块，丝杠32转动，滑块推动锁爪34移动，到限位件1后锁爪34限位，锁紧结构中的碟簧35压缩到位，丝杠32反向转动，滑块反向运动，锁爪34回退，碟簧35释放，通过正向和反向两个方向转动手柄，重复多次以上运动，即可完成跑合测试。
优选地，与齿轮4同轴设置的有主轴7，主轴7与基座之间设有密封用的垫片8，起到一定的保护作用，防止杂质等进入，主轴7远离齿轮4一端连接有旋转扳手9，旋转扳手9远离主轴7的一侧设有启动力矩转盘10，启动力矩转盘10用于启动力矩转换测量；更优选地，基座与主轴7对应的位置设有轴孔29，方便整个结构的安装。
优选地，齿轮4与主轴7通过平键6同轴转动，齿轮4通过轴承结构相对基座转动连接，主轴7与旋转扳手9通过正多边形结构配合同轴转动，启动力矩转盘10与旋转扳手9固定设置，在本请中；更优选地，基座上设有第一轴承孔26和第二轴承孔28，主轴7位于齿轮4的前端通过一对轴承60023与基座配合，轴承60023设在第一轴承孔26内，主轴7位于齿轮4的后端通过一对轴承6005 5与基座配合，轴承6005 5设在第二轴承孔28内，主轴7作为齿轮4旋转的动力，轴承结构成本低，稳定性高，基座与轴承对应的位置设有轴承安装孔。
优选地，与启动力矩转盘10配合设置的配重块和测试绳，启动力矩转盘10的外圈设有固定凹槽，测试绳缠绕在凹槽内且至少缠绕一圈，且一端固定或被压覆在启动力矩转盘10上，另一端向下与配重块连接，调整配重块数量，直至启动力矩转盘10刚刚转动，通过重量和启动力矩转盘10半径，可计算出锁紧机构启动力矩；更优选地，测试绳的端部固定的时候，可以通过粘贴的方式，也可在第二圈的时候对端部进行压覆和搭接，保证端部固定不动。
在实际使用的过程中，如图7所示，将一组导轨安装于基座导轨安装平面21上，通过底平面以及左右两侧面为基准，高度尺配合检测，调整导轨安装平行度与基于两侧面的对称度，满足0.02mm的需求；如图8所示，轴承安装座31以基座上形成限位安装平面的凸台为安装基准，通过调整垫片8，以两侧面作为测量基准，调整轴承安装座31基于两侧面的对称度，满足0.02mm的需求；如图9所示，固定支架33安装座以以基座上形成限位安装平面的凸台为安装基准，通过调整垫片8，以两侧面作为测量基准，调整固定支架33基于两侧面的对称度，满足0.02mm的需求；如图10所示，齿轮4转动带动丝杠32运动，锁爪34运动至锁爪34到位限位凸台11，压缩碟簧35，以锁爪34到位限位件1前端平面为测量基准，测量碟簧35压缩前后高度差，通过调整垫片8最终满足碟簧35压缩3mm要求，完成组装的过程，组装完成后，测试的过程中，丝杠32转动，滑块推动锁爪34移动，到限位件1后锁爪34限位，锁紧结构中的碟簧35压缩到位，丝杠32反向转动，滑块反向运动，锁爪34回退，碟簧35释放，通过正向和反向两个方向转动手柄，重复多次以上运动，即可完成跑合测试。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：包括限位件和底座，所述限位件通过螺丝固锁在所述底座的一端；
所述限位件，作为锁紧机构锁紧到位的定位基准和高度测量的基准；
所述基座，作为末端锁紧机构中导轨安装和测试基准；作为固定支架的安装基准；所述基座远离所述限位件的一端转动连接有齿轮，所述齿轮与锁紧机构中的丝杠配合，驱动锁紧机构中的锁爪运动至限位件的前端面定位，所述前端面高于所述基座的上端面设置。
2.根据权利要求1所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：所述限位件为U形且通过螺丝固锁在所述底座的一端，所述限位件包括限位凸台，所述限位凸台设在U形开口的内侧且二者对称设置，所述限位凸起位于所述底座的上方，作为锁紧机构锁紧到位的定位基准，所述限位件远离所述基座的侧面作为测量基准平面。
3.根据权利要求1所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：所述基座用于固定支架的安装和定位，所述基座包括导轨安装平面、左右调整基面和两个前后限位安装平面，所述导轨安装平面设在基座靠近限位件一端的上方，作为导轨安装和测试基准，两个所述前后限位安装平面设在导轨安装平面远离限位件的一侧，对固定支架进行定位安装，所述左右调整基面设在所述基座的一侧，用于固定支架中心对称的调节。
4.根据权利要求3所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：两个所述前后限位安装平面有基座上的凸起形成，两个所述前后限位安装平面之间设有多个第一安装孔，用于固定支架的固定连接。
5.根据权利要求3所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：导轨安装平面、左右调整基面和两个前后限位安装平面，三者的平面度、垂直度、平行度均在0.01mm以内。
6.根据权利要求3所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：齿轮的下部嵌入到基座设置，齿轮的上方跨设有轴承安装座，所述基座的上端还设有第二安装孔，所述第二安装孔用来固定锁紧基座的轴承安装座，轴承安装座与丝杠螺纹配合并对其起到支撑作用，齿轮嵌设到轴承安装座中与丝杠配合。
7.根据权利要求6所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：丝杠远离齿轮的一端设有滑块，丝杠转动，滑块推动锁爪移动，到限位件后锁爪限位，锁紧结构中的碟簧压缩到位，丝杠反向转动，滑块反向运动，锁爪回退，碟簧释放。
8.根据权利要求1所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：与所述齿轮同轴设置的有主轴，所述主轴远离所述齿轮一端连接有旋转扳手，所述旋转扳手远离主轴的一侧设有启动力矩转盘，启动力矩转盘用于启动力矩转换测量。
9.根据权利要求8所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：所述齿轮与所述主轴通过平键同轴转动，所述齿轮通过轴承结构相对基座转动连接，所述主轴与所述旋转扳手通过正多边形结构配合同轴转动，所述启动力矩转盘与所述旋转扳手固定设置。
10.根据权利要求8所述的应用于空间站机械臂锁紧机构的装配及测试一体装置，其特征在于：与启动力矩转盘配合设置的配重块和测试绳，所述启动力矩转盘的外圈设有固定凹槽，所述测试绳缠绕在所述凹槽内且至少缠绕一圈，且一端固定或被压覆在启动力矩转盘上，另一端向下与配重块连接。
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CN113532855A (zh) * 2021-07-23 2021-10-22 北京卫星环境工程研究所 一种用于宇航机械臂关节寿命验证的地面综合试验系统

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