CN113904092A - 一种自压紧式薄膜天线展开机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自压紧式薄膜天线展开机构，属于展开机构技术领域，一种自压紧式薄膜天线展开机构，包括箱体和卷收筒，所述卷收筒固定在箱体内，所述卷收筒为空心圆筒形，还包括：电机，连接在箱体内，所述电机的输出端固定连接有卷收轴，所述卷收轴位于卷收筒内且与卷收筒轴心共线；伸展臂，所述伸展臂的一端固定在卷收筒上且缠绕在卷收轴侧壁，薄膜天线本体固定在伸展臂组成的骨架上；该自压紧式薄膜天线展开机构，在工作时，每个展开或者收卷时刻，压紧部件与伸展臂都是唯一对应的，使得伸展臂展开和收卷时的运动状态相对恒定，防止伸展臂在卷收筒中沿径向膨胀，甚至出现折弯失稳，使薄膜天线本体出现无法展开的现象。

Description

一种自压紧式薄膜天线展开机构

技术领域

本发明涉及展开机构技术领域，尤其涉及一种自压紧式薄膜天线展开机构。

背景技术

卫星薄膜天线是一种新型的天线形式，区别于传统固面、索网天线等形式，薄膜天线通常采用蚀刻在薄膜表面的微带贴片形成设计的电磁辐射特性。卫星薄膜天线在发射阶段收拢为较小的体积，在轨运行时则需要通过展开机构展开为较大的口径，因此薄膜天线的展开机构是保证卫星正常运行的关键部件。

随着各国航天领域研究的进展，薄膜天线、包括有源相控阵天线和无源反射阵列天线逐渐成为研究热点，作为其中的关键部件，薄膜天线展开机构应该具有结构简单、易于控制、轻量化、成本低廉的特点。

目前成熟的薄膜天线展开机构较少，相似领域中，太阳帆的展开机构则通常在对薄膜展开和收卷的过程中，无法对固定薄膜的骨架时刻保持压紧状态，导致骨架容易折弯失稳，进而使展开机构出现故障。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中，在对薄膜结构展开和收卷的过程中，无法对固定薄膜的骨架时刻保持压紧状态，导致骨架容易折弯，出现失稳现象等问题，而提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自压紧式薄膜天线展开机构，包括箱体和卷收筒，所述卷收筒固定在箱体内，所述卷收筒为空心圆筒形，还包括：电机，连接在箱体内，所述电机的输出端固定连接有卷收轴，所述卷收轴位于卷收筒内且与卷收筒轴心共线；伸展臂，所述伸展臂的一端固定在卷收筒上且缠绕在卷收轴侧壁，薄膜天线本体固定在伸展臂组成的骨架上；所述箱体和卷收筒侧壁均设有卷收槽，所述伸展臂组成的骨架贯穿卷收槽；移动杆，滑动连接在卷收筒侧壁，所述移动杆延伸至卷收筒内部的一端连接有对伸展臂实时保持压紧状态的压紧部件；所述电机的输出端延伸出卷收轴的一端与移动杆之间设有驱动移动杆移动的推动机构，通过推动机构驱动压紧部件对伸展臂实时保持压紧；其中，伸展臂为高强度且具有弹性的材料制成，且截面为C型。

为了实现驱动移动杆移动，优选地，所述推动机构包括第一转轴和螺纹杆，所述第一转轴转动连接在箱体内，所述电机的输出端延伸出卷收轴的一端固定连接有第一锥齿轮，所述第一转轴的一端固定连接有与第一锥齿轮啮合连接的第二锥齿轮，所述第一转轴远离第二锥齿轮的一端固定连接有第三锥齿轮，所述箱体内还转动连接有第二转轴和螺纹套，所述第二转轴的一端固定连接有与第三锥齿轮啮合连接的第四锥齿轮，所述第二转轴远离第四锥齿轮的一端固定连接有第五锥齿轮，所述螺纹套上固定连接有与第五锥齿轮啮合连接的第六锥齿轮，所述螺纹杆螺纹连接在螺纹套内，所述螺纹杆与移动杆远离压紧部件的一端相连接。

为了提高稳定性，进一步的，所述螺纹杆靠近移动杆的一端固定连接有第一稳压盘，所述移动杆远离压紧部件的一端固定连接有第二稳压盘，所述第一稳压盘侧壁固定连接有导向杆，所述导向杆滑动连接在第二稳压盘上，所述第一稳压盘和第二稳压盘之间还连接有稳压弹簧。

为了对伸展臂实时保持压紧，优选地，所述压紧部件为弹性板，所述移动杆延伸至卷收筒内部的一端与弹性板固定连接，所述弹性板为富有弹性的材料制成。

为了对伸展臂实时保持压紧，优选地，所述压紧部件为紧压轮，所述移动杆延伸至卷收筒内部的一端固定连接有推动杆，所述紧压轮设在推动杆上。

为了便于收纳压紧部件，优选地，所述卷收筒内壁设有凹型槽，当薄膜天线本体完全处于收卷状态时，所述压紧部件在推动机构的驱动下，移动到凹型槽内。

为了提高薄膜天线本体展开的稳定性，优选地，所述卷收轴上固定连接有档盘，所述档盘为对称设计的两个，且分别固定在卷收轴的两端，所述伸展臂组成的骨架及薄膜天线本体位于两个档盘之间。

为了牢固的固定卷收筒，优选地，所述箱体内壁固定连接有支撑座，所述卷收筒固定在支撑座上，所述箱体内壁还固定连接有固定杆，所述固定杆上设有与卷收轴外壁相贴的贴合片，所述贴合片与卷收轴之间通过固定螺钉固定，所述卷收轴外壁设有与固定螺钉相配合的螺纹孔。

为了提高薄膜天线本体展开的稳定性，优选地，所述箱体内壁固定连接有导向片，所述导向片为对称设计的两个，所述薄膜天线本体从两个导向片之间的导向槽穿过，且薄膜天线本体与两侧的导向片相贴，所述薄膜天线本体远离卷收轴的一端设有挡片。

优选地，所述薄膜天线本体、压紧部件和推动机构均为四组设计，且均围绕卷收筒轴心成等距圆周分布。

与现有技术相比，本发明提供了一种自压紧式薄膜天线展开机构，具备以下有益效果：

该自压紧式薄膜天线展开机构，在工作时，每个展开或者收卷时刻，压紧部件与伸展臂都是唯一对应的，使得伸展臂展开和收卷时的运动状态相对恒定，防止伸展臂在卷收筒中沿径向膨胀，甚至出现折弯失稳，使薄膜天线本体出现无法展开的现象。

该自压紧式薄膜天线展开机构，通过稳压弹簧的反作用力，可有效弥补因各个锥齿轮、螺纹杆和螺纹套之间的磨损而出现的精度降低，保证长时间工作的可靠性。

附图说明

图1为本发明提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构的主视图；

图2为本发明提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构图1中的A部分的放大图；

图3为本发明提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构的俯视图；

图4为本发明提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构第一转轴的结构示意图；

图5为本发明提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构伸展臂的结构示意图；

图6为本发明提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构弹性板的结构示意图；

图7为本发明提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构紧压轮的结构示意图；

图8为本发明提出的一种自压紧式薄膜天线展开机构薄膜天线本体的结构示意图。

图中：1、箱体；101、电机；102、卷收筒；2、档盘；201、卷收轴；202、卷收槽；3、薄膜天线本体；301、挡片；302、伸展臂；4、固定杆；401、贴合片；402、固定螺钉；403、螺纹孔；5、支撑座；501、导向片；6、第一锥齿轮；601、第一转轴；602、第二锥齿轮；603、第三锥齿轮；604、第二转轴；605、第四锥齿轮；606、第五锥齿轮；7、螺纹套；701、第六锥齿轮；702、螺纹杆；703、第一稳压盘；8、移动杆；801、第二稳压盘；802、导向杆；803、稳压弹簧；804、弹性板；9、紧压轮；10、凹型槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

实施例1：

参照图1-8，一种自压紧式薄膜天线展开机构，包括箱体1和卷收筒102，卷收筒102固定在箱体1内，卷收筒102为空心圆筒形，还包括：电机101，连接在箱体1内，电机101的输出端固定连接有卷收轴201，卷收轴201位于卷收筒102内且与卷收筒102轴心共线；伸展臂302，伸展臂302的一端固定在卷收筒102上且缠绕在卷收轴201侧壁，薄膜天线本体3固定在伸展臂302组成的骨架上；箱体1和卷收筒102侧壁均设有卷收槽202，伸展臂302组成的骨架贯穿卷收槽202；移动杆8，滑动连接在卷收筒102侧壁，移动杆8延伸至卷收筒102内部的一端连接有对伸展臂302实时保持压紧状态的压紧部件；电机101的输出端延伸出卷收轴201的一端与移动杆8之间设有驱动移动杆8移动的推动机构，通过推动机构驱动压紧部件对伸展臂302实时保持压紧；其中，伸展臂302为高强度且具有弹性的材料制成，且截面为C型。

将伸展臂302组成骨架，薄膜天线本体3固定在伸展臂302组成的骨架上，然后将其中一端固定在卷收轴201上，伸展臂302组成的骨架及薄膜天线本体3缠绕在卷收轴201上，当需要展开薄膜天线本体3时，启动电机101，电机101顺时针转动，通过卷收槽202将固定在伸展臂302组成的骨架上的薄膜天线本体3展开。

在展开的的同时，电机101通过推动机构驱动压紧部件向卷收轴201轴心方向移动，通过压紧部件对伸展臂302实时保持压紧状态。

当在收卷时，电机101逆时针转动，薄膜天线本体3缠绕在卷收轴201上，此时，推动机构驱动压紧部件向远离卷收轴201轴心方向移动，使压紧部件与卷收轴201上逐渐增多的伸展臂302继续保持压紧状态。

薄膜天线本体3每个展开或者收卷时刻，压紧部件与伸展臂302都是唯一对应的，使得伸展臂302展开和收卷时的运动状态相对恒定。

通过压紧部件可有效防止伸展臂302在卷收筒102中沿径向膨胀，甚至出现折弯失稳，使薄膜天线本体3无法展开的故障出现。

伸展臂302的外形，类似卷尺的齿条，材料可采用高强度的碳纤维或者铝合金材料。

伸展臂302组成的骨架，为薄膜天线本体3的四边均固定有伸展臂302，同时薄膜天线本体3每隔一段还固定有垂直于两边的伸展臂302，形成一个矩形，在矩形的对角线上，在均固定有一根伸展臂302，如图8所示。

实施例2：

参照图1-8，在实施例1的基础上，进一步的是，

本实施例公开了一种推动机构，推动机构包括第一转轴601和螺纹杆702，第一转轴601转动连接在箱体1内，电机101的输出端延伸出卷收轴201的一端固定连接有第一锥齿轮6，第一转轴601的一端固定连接有与第一锥齿轮6啮合连接的第二锥齿轮602，第一转轴601远离第二锥齿轮602的一端固定连接有第三锥齿轮603，箱体1内还转动连接有第二转轴604和螺纹套7，第二转轴604的一端固定连接有与第三锥齿轮603啮合连接的第四锥齿轮605，第二转轴604远离第四锥齿轮605的一端固定连接有第五锥齿轮606，螺纹套7上固定连接有与第五锥齿轮606啮合连接的第六锥齿轮701，螺纹杆702螺纹连接在螺纹套7内，螺纹杆702与移动杆8远离压紧部件的一端相连接。

展开时，电机101顺时针转动，电机101的输出端通过第一锥齿轮6和第二锥齿轮602带动第一转轴601转动，第一转轴601通过第三锥齿轮603和第四锥齿轮605带动第二转轴604转动，第二转轴604通过第五锥齿轮606和第六锥齿轮701带动螺纹套7转动，螺纹套7通过螺纹杆702带动移动杆8移动，移动杆8带动压紧部件向卷收轴201轴心方向移动。

在收卷时，电机101逆时针转动，同理可得，螺纹套7通过螺纹杆702带动移动杆8向反方向移动，移动杆8带动压紧部件向远离卷收轴201轴心方向移动。

上述锥齿轮啮合传动，每两个相互啮合的锥齿轮之间，传动方向均为相互垂直。

上述公开的各个锥齿轮和转轴，采用重量轻的尼龙材料制成，减轻整个机构的负重。

上述推动机构还可以通过气缸推动移动杆8移动来替代，或者外加一个驱动马达，直接驱动螺纹套7转动，得以实现。

实施例3：

参照图1-8，在实施例2的基础上，进一步的是，

螺纹杆702靠近移动杆8的一端固定连接有第一稳压盘703，移动杆8远离压紧部件的一端固定连接有第二稳压盘801，第一稳压盘703侧壁固定连接有导向杆802，导向杆802滑动连接在第二稳压盘801上，第一稳压盘703和第二稳压盘801之间还连接有稳压弹簧803。

螺纹杆702在移动过程中，传递力通过稳压弹簧803传递到移动杆8上，带动移动杆8移动。

通过稳压弹簧803的弹性，可有效防止压紧部件突然移动，产生刚性冲击。

同时，随着时间的推移，工作时间的增长，各个锥齿轮、螺纹杆702和螺纹套7之间的磨损，出现啮合松动，力矩在传递过程中，容易晃动，传递精确度降低，通过稳压弹簧803的反作用力，可弥补因磨损导致的精度下降，保证可靠性。

实施例4：

参照图6，在实施例3的基础上，进一步的是，

压紧部件为弹性板804，移动杆8延伸至卷收筒102内部的一端与弹性板804固定连接，弹性板804为富有弹性的材料制成。

通过弹性板804的弹性，可使弹性板804的两端始终与固定薄膜天线本体3的伸展臂302骨架相贴，始终保持压紧状态。

实施例5：

参照图7，在实施例3的基础上，进一步的是，

压紧部件为紧压轮9，移动杆8延伸至卷收筒102内部的一端固定连接有推动杆，紧压轮9设在推动杆上。

紧压轮9滚动在推动杆上，通过紧压轮9与固定薄膜天线本体3的伸展臂302骨架相贴，始终保持压紧状态。

滚动的紧压轮9还可降低与薄膜天线本体3的摩擦力。

实施例6：

参照图6-7，在实施例4-5的基础上，进一步的是，

卷收筒102内壁设有凹型槽10，当薄膜天线本体3完全处于收卷状态时，压紧部件在推动机构的驱动下，移动到凹型槽10内。

在薄膜天线本体3完全处于收卷状态时，压紧部件移动到凹型槽10内，有效节省了卷收筒102内部空间，防止占用收卷薄膜天线本体3的空间。

实施例7：

参照图1-8，在实施例3的基础上，进一步的是，

卷收轴201上固定连接有档盘2，档盘2为对称设计的两个，且分别固定在卷收轴201的两端，伸展臂302组成的骨架及薄膜天线本体3位于两个档盘2之间。

通过档盘2带动绕卷在卷收轴201上的薄膜天线本体3转动，减少薄膜天线本体3的磨损损耗。

实施例8：

参照图1-8，在实施例7的基础上，进一步的是，

箱体1内壁固定连接有支撑座5，卷收筒102固定在支撑座5上，箱体1内壁还固定连接有固定杆4，固定杆4上设有与卷收轴201外壁相贴的贴合片401，贴合片401与卷收轴201之间通过固定螺钉402固定，卷收轴201外壁设有与固定螺钉402相配合的螺纹孔403。

通过支撑座5支撑卷收筒102，防止电机101的输出端承受除扭矩之外的其他力，提高电机101工作的稳定性。

通过圆周均匀分布的四个固定杆4和贴合片401，可牢固的固定卷收轴201，防止在工作时位移。

固定螺钉402在转动时，进入螺纹孔403内。

实施例9：

参照图1-8，在实施例8的基础上，进一步的是，

箱体1内壁固定连接有导向片501，导向片501为对称设计的两个，薄膜天线本体3从两个导向片501之间的导向槽穿过，且薄膜天线本体3与两侧的导向片501相贴，薄膜天线本体3远离卷收轴201的一端设有挡片301。

薄膜天线本体3在展开时，通过导向槽向外界展开，通过导向槽的约束，可有效防止伸展臂302骨架折弯。

在收卷时，通过挡片301与箱体1侧壁相贴，限制薄膜天线本体3进一步收卷，防止薄膜天线本体3完全收卷进卷收轴201内，出现无法再次展开的故障。

实施例10：

参照图1-8，在实施例9的基础上，进一步的是，

薄膜天线本体3、压紧部件和推动机构均为四组设计，且均围绕卷收筒102轴心成等距圆周分布。

通过均为四组设计，工作效率更高的同时，也有助于在工作时，维持动平衡，防止出现失衡现象，也提高了稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自压紧式薄膜天线展开机构，包括箱体(1)和卷收筒(102)，所述卷收筒(102)固定在箱体(1)内，所述卷收筒(102)为空心圆筒形，其特征在于，还包括：

电机(101)，连接在箱体(1)内，所述电机(101)的输出端固定连接有卷收轴(201)，所述卷收轴(201)位于卷收筒(102)内且与卷收筒(102)轴心共线；

伸展臂(302)，所述伸展臂(302)的一端固定在卷收筒(102)上且缠绕在卷收轴(201)侧壁，薄膜天线本体(3)固定在伸展臂(302)组成的骨架上；

所述箱体(1)和卷收筒(102)侧壁均设有卷收槽(202)，所述伸展臂(302)组成的骨架贯穿卷收槽(202)；

移动杆(8)，滑动连接在卷收筒(102)侧壁，所述移动杆(8)延伸至卷收筒(102)内部的一端连接有对伸展臂(302)实时保持压紧状态的压紧部件；

所述电机(101)的输出端延伸出卷收轴(201)的一端与移动杆(8)之间设有驱动移动杆(8)移动的推动机构，通过推动机构驱动压紧部件对伸展臂(302)实时保持压紧；

其中，伸展臂(302)为高强度且具有弹性的材料制成，且截面为C型。

2.根据权利要求1所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述推动机构包括第一转轴(601)和螺纹杆(702)，所述第一转轴(601)转动连接在箱体(1)内，所述电机(101)的输出端延伸出卷收轴(201)的一端固定连接有第一锥齿轮(6)，所述第一转轴(601)的一端固定连接有与第一锥齿轮(6)啮合连接的第二锥齿轮(602)，所述第一转轴(601)远离第二锥齿轮(602)的一端固定连接有第三锥齿轮(603)，所述箱体(1)内还转动连接有第二转轴(604)和螺纹套(7)，所述第二转轴(604)的一端固定连接有与第三锥齿轮(603)啮合连接的第四锥齿轮(605)，所述第二转轴(604)远离第四锥齿轮(605)的一端固定连接有第五锥齿轮(606)，所述螺纹套(7)上固定连接有与第五锥齿轮(606)啮合连接的第六锥齿轮(701)，所述螺纹杆(702)螺纹连接在螺纹套(7)内，所述螺纹杆(702)与移动杆(8)远离压紧部件的一端相连接。

3.根据权利要求2所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述螺纹杆(702)靠近移动杆(8)的一端固定连接有第一稳压盘(703)，所述移动杆(8)远离压紧部件的一端固定连接有第二稳压盘(801)，所述第一稳压盘(703)侧壁固定连接有导向杆(802)，所述导向杆(802)滑动连接在第二稳压盘(801)上，所述第一稳压盘(703)和第二稳压盘(801)之间还连接有稳压弹簧(803)。

4.根据权利要求1所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述压紧部件为弹性板(804)，所述移动杆(8)延伸至卷收筒(102)内部的一端与弹性板(804)固定连接，所述弹性板(804)为富有弹性的材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述压紧部件为紧压轮(9)，所述移动杆(8)延伸至卷收筒(102)内部的一端固定连接有推动杆，所述紧压轮(9)设在推动杆上。

6.根据权利要求4-5任意一项所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述卷收筒(102)内壁设有凹型槽(10)，当薄膜天线本体(3)完全处于收卷状态时，所述压紧部件在推动机构的驱动下，移动到凹型槽(10)内。

7.根据权利要求1所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述卷收轴(201)上固定连接有档盘(2)，所述档盘(2)为对称设计的两个，且分别固定在卷收轴(201)的两端，所述伸展臂(302)组成的骨架及薄膜天线本体(3)位于两个档盘(2)之间。

8.根据权利要求1所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述箱体(1)内壁固定连接有支撑座(5)，所述卷收筒(102)固定在支撑座(5)上，所述箱体(1)内壁还固定连接有固定杆(4)，所述固定杆(4)上设有与卷收轴(201)外壁相贴的贴合片(401)，所述贴合片(401)与卷收轴(201)之间通过固定螺钉(402)固定，所述卷收轴(201)外壁设有与固定螺钉(402)相配合的螺纹孔(403)。

9.根据权利要求1所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述箱体(1)内壁固定连接有导向片(501)，所述导向片(501)为对称设计的两个，所述薄膜天线本体(3)从两个导向片(501)之间的导向槽穿过，且薄膜天线本体(3)与两侧的导向片(501)相贴，所述薄膜天线本体(3)远离卷收轴(201)的一端设有挡片(301)。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种自压紧式薄膜天线展开机构，其特征在于，所述薄膜天线本体(3)、压紧部件和推动机构均为四组设计，且均围绕卷收筒(102)轴心成等距圆周分布。

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