CN114104343A - 一种空间光学载荷用的对接锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间光学载荷用的对接锁紧机构，包括用于与空间光学载荷的主框架相连接的被动端，及用于与空间光学载荷上的可更换的光学模块相连接的主动端；所述被动端包括被动端框架、导柱、电连接器板、驱动螺母、底板、电连接器公口、导套和锁紧槽；所述主动端包括主动端框架、主导向销、第一定位销、助力丝杠组件、电连接器母口、辅助导向销、第二定位销和锁紧器。本发明提供的对接锁紧机构，零件少，全部手动操作，无需用电。

Description

一种空间光学载荷用的对接锁紧机构

技术领域

本发明属于空间在轨服务技术领域，尤其涉及一种用于空间光学载荷模块在轨维修和更换的对接锁紧机构。

背景技术

目前在轨应用于天文观测和对地成像的空间光学载荷越来越多，为了满足多种任务的观测要求，通常会安装不同类型后端成像模块，通过内部的转向镜切换光路，以完成不同的观测任务，同时也为将来的维修和更换提供便利。

目前存在的对接锁紧机构通常用于大型航天器或者空间载荷的对接锁紧，其内部机构占用了所有的空间，会遮挡光路，不适合用于光学载荷后端成像模块的对接锁紧。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中的缺陷，需要一种通用的小型对接锁紧机构来安装定位后端成像模块，能满足光学的高精度、高稳定性要求，同时可根据需要对模块进行更换和维修。本发明提出了一种空间光学载荷用的对接锁紧机构。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种空间光学载荷用的对接锁紧机构，包括用于与空间光学载荷的主框架相连接的被动端，及用于与空间光学载荷上的可更换的光学模块相连接的主动端；

所述被动端包括被动端框架、导柱、电连接器板、驱动螺母、底板、电连接器公口、导套和锁紧槽；

所述底板固定在所述被动端框架上，所述导柱的数量为至少2根，所述底板的两侧均安装有导柱，所述导套、驱动螺母和电连接器公口安装于所述电连接器板上，所述电连接器板通过所述导套和所述导柱的配合从而实现上下自由滑动；

所述主动端包括主动端框架、主导向销、第一定位销、助力丝杠组件、电连接器母口、辅助导向销、第二定位销和锁紧器；

所述主导向销和所述辅助导向销设置于所述主动端框架的正面，所述第一定位销和第二定位销设置于所述主动端框架的背面，所述助力丝杠组件和所述电连接器母口设置于所述主动端框架的筋板上。

优选地，所述助力丝杠组件包括丝杠、轴套、压簧、垫圈和承力筒，所述承力筒作为整个助力丝杠组件的安装基础，所述轴套设置在所述承力筒两端的接口上，所述丝杠与所述轴套同轴配合。

优选地，所述锁紧器包括滑道、压块、锁盒、销钉、齿轮、传动器和限位块，所述滑道作为整个锁紧器的安装基础，所述传动器安装于所述滑道内形成滑动副，所述传动器上设有齿条，所述齿轮安装在所述锁盒的接口上，所述齿轮与所述传动器上的齿条相配合。

进一步优选地，所述压块的数量为偶数个，且所述压块安装在所述传动器的相对位置。

进一步优选地，所述限位块的数量为偶数个，且所述限位块安装在所述滑道的两端，

优选地，所述被动端框架的形状为类长方形或长方形，所述锁紧槽的数量为4个，4个锁紧槽分别设置在所述被动端框架的边角位置。

优选地，所述锁紧槽的横截面为凹字形，所述锁紧槽的凹槽部分设有斜面和卸载槽。

优选地，所述第一定位销为菱形定位销，所述第二定位销为圆形定位销，且所述第一定位销和所述第二定位销分别位于所述主动端框架的两端。

优选地，所述主导向销的数量为至少2个，所述主动端框架的两端分别设置有主导向销，且至少一个主导向销设置在所述第一定位销附近，至少一个主导向销设置在所述第二定位销附近。

优选地，所述锁紧器的数量至少为2个，分别设置在所述主动端框架的两端。

本发明能够取得以下技术效果：

本发明提供的对接锁紧机构，零件少，全部手动操作，无需用电。锁紧时通过压块与锁紧槽的斜面配合，形成自锁，锁紧可靠。

附图说明

图1是本发明一个实施例的对接锁紧机构的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的对接锁紧机构的被动端的结构示意图；

图3是本发明一个实施例的对接锁紧机构的锁紧槽的结构示意图；

图4是本发明一个实施例的对接锁紧机构的主动端的结构示意图；

图5是本发明一个实施例的对接锁紧机构的助力丝杠组件的截面示意图；

图6是本发明一个实施例的对接锁紧机构的助力丝杠组件的结构示意图；

图7是本发明一个实施例的对接锁紧机构的锁紧器组件的结构示意图；

图8是本发明一个实施例的两套对接锁紧机构的对接锁紧后的结构示意图；

图9是本发明一个实施例的对接锁紧机构的电连接器插接示意图；

图10是本发明一个实施例的对接锁紧机构的锁紧示意图。

附图标记：

被动端100、主动端200、光学模块300、被动端框架1、导柱2、电连接器板3、驱动螺母4、底板5、电连接器公口6、导套7、锁紧槽8、主动端框架9、主导向销10、第一定位销11、助力丝杠组件12、电连接器母口13、辅助导向销14、第二定位销15、锁紧器16、压块23、辅助导向腰孔32、丝杠17、轴套18、压簧19、垫圈20、承力筒21、滑道22、压块23、锁盒24、销钉25、齿轮26、传动器27、限位块28、主导向腰孔31、辅助导向腰孔32、精定位销孔33、传动杆51和锁紧把手52。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明的目的是提供一种空间光学载荷用的对接锁紧机构，如图1所示，在本发明的一个具体的实施例中，所述对接锁紧机构包括用于与空间光学载荷的主框架相连接的被动端100，及用于与空间光学载荷上的可更换的光学模块相连接的主动端200。

如图2所示，在一具体的实施例中，所述被动端100包括被动端框架1、导柱2、电连接器板3、驱动螺母4、底板5、电连接器公口6、导套7和锁紧槽8；所述底板5固定在所述被动端框架1上，所述导柱2的数量为至少2根，所述底板5的两侧均安装有导柱2，所述导套7、驱动螺母4和电连接器公口6安装于所述电连接器板3上，所述电连接器板3通过所述导套7和所述导柱2的配合从而实现上下自由滑动。更加具体地，所述电连接器公口为S6电连接器公口，被动端框架1作为整个被动端的基础，底板5通过螺钉固定于被动端框架1的内侧壁上，两根导柱2安装在底板5的两侧，导套7、驱动螺母4以及S6电连接器公口6安装于电连接器板3上，电连接器板3通过导套7与导柱2配合，可实现上下自由滑动。4个锁紧槽8分别利用螺钉固定在被动端框架1的四周。被动端框架1上加工有主导向腰孔31、辅助导向腰孔32以及精定位销孔33。

如图4所示，在一具体的实施例中，所述主动端200包括主动端框架9、主导向销10、第一定位销11、助力丝杠组件12、电连接器母口13、辅助导向销14、第二定位销15和锁紧器16；所述主导向销10和所述辅助导向销14设置于所述主动端框架9的正面，所述第一定位销11和第二定位销15设置于所述主动端框架9的背面，所述助力丝杠组件12和所述电连接器母口13设置于所述主动端框架9的筋板上。更加具体地，主动端框架9作为整个被动端的基础，两个主导向销10和辅助导向销14通过螺钉固定于主动端框架9的背面。第一定位销11和第二定位销通过过盈配合安装于主动端框架9的正面。所述电连接器母口13为S6电连接器母口。助力丝杠组件12和S6电连接器母口13相邻利用螺钉固定于主动端框架9的筋板上。两个锁紧16分别利用螺钉固定于主动端框架9的两侧。

如图5-6所示，在一具体的实施例中，所述助力丝杠组件12包括丝杠17、轴套18、压簧19、垫圈20和承力筒21，所述承力筒21作为整个助力丝杠组件12的安装基础，所述轴套18设置在所述承力筒21两端的接口上，所述丝杠17与所述轴套18同轴配合。更加具体地，承力筒21为整个组件的安装基础，两个轴套18利用螺钉分别安装在承力筒21两端的接口上，丝杠17与两个轴套18同轴配合，可实现自由转动。在上端的轴套18和丝杠17的轴肩之间安装压簧19和垫圈20。丝杠17被顶起时，压簧18被压缩，在无外力作用时，丝杠17在压簧18的作用下复位。

如图7所示，在一具体的实施例中，所述所述锁紧器16包括滑道22、压块23、锁盒24、销钉25、齿轮26、传动器27和限位块28，所述滑道22作为整个锁紧器16的安装基础，所述传动器27安装于所述滑道22内形成滑动副，所述传动器27上设有齿条，所述齿轮26安装在所述锁盒24的接口上，所述齿轮26与所述传动器27上的齿条相配合。更加具体地，滑道22为整个组件的安装基础，传动器27安装于滑道22内，形成滑动副。两个压块23通过螺钉安装在传动器27的相应位置。锁盒24通过螺钉固定于滑道22的中间位置，锁盒24分为两块，通过两个销钉25定位，螺钉固定。小齿轮26安装在锁盒24的接口上，与传动器27上面的齿条配合。两个限位块28安装在滑道22的两端，对传动器27进行限位。

在一具体的实施例中，所述第一定位销11为菱形定位销，所述第二定位销15为圆形定位销，且所述第一定位销11和所述第二定位销15分别位于所述主动端框架9的两端。

如图8所示，发明的对接锁紧机构用于空间光学载荷的后端模块与主光机结构的对接锁紧，被动端100与空间光学载荷的主框架固连，主动端200与可更换的光学模块300固连。该对接锁紧机构采用三个导向销导向定位，菱形定位销11和圆形定位销15实现精定位，通过两端锁紧器的压块23与锁紧槽8配合锁紧，助力丝杠组件12完成电连接器的插拔。

如图9所示，当对接锁紧机构的主动端200不断向被动端100靠近，此时主导向销10与主导向腰孔31接触，辅助导向销14与辅助导向腰孔32接触，导向销进入导向孔，形成导向关系。主动端200继续靠近，驱动螺母4将丝杠17顶起，当模块安装到位后，定位销进入定位孔中，此时航天员利用电动工具转动丝杠17，丝杠17将带动驱动螺母4向上运动，然后电连接器板3沿导柱2向上运动，最终实现电接口的插接。分离时，反向旋转丝杠17，实现电连接器的分离。导柱2根部的柔性套筒可以释放插接过程中的应力，避免引起主框架变形。

在一具体的实施例中，所述压块23的数量为偶数个，且所述压块23安装在所述传动器27的相对位置。

在一具体的实施例中，所述限位块28的数量为偶数个，且所述限位块28安装在所述滑道的两端，

在一具体的实施例中，所述被动端框架1的形状为类长方形或长方形，所述锁紧槽8的数量为4个，4个锁紧槽8分别设置在所述被动端框架1的边角位置。

如图3所示，在一具体的实施例中，所述锁紧槽8的横截面为凹字形，所述锁紧槽8的凹槽部分设有斜面和卸载槽。更加具体地，锁紧槽8上加工有用于锁紧的斜面41，满足自锁条件，同时在斜面41下方开卸载槽42，用于锁紧时接触斜面的自适应配合，保证锁紧可靠。

如图10所示，当电连接器插接到位后，航天员将后端模块两端的锁紧把手52转动90°，通过传动杆51带动小齿轮26旋转，此时齿轮齿条配合带动传动器27横向运动，使压块23进入锁紧槽8，从而实现载荷的锁紧定位。锁紧槽8加工柔性卸载槽42，可保证压块23自适应锁紧，避免虚接触。分离时，反向转动锁紧把手52断开主动端与被动端。锁紧斜面角度为5°，可实现自锁。

在一具体的实施例中，所述主导向销10的数量为至少2个，所述主动端框架9的两端分别设置有主导向销10，且至少一个主导向销10设置在所述第一定位销11附近，至少一个主导向销10设置在所述第二定位销15附近。

在一具体的实施例中，所述锁紧器16的数量至少为2个，分别设置在所述主动端框架9的两端。

本发明能够取得以下技术效果：

本发明提供的对接锁紧机构结构紧凑、小型化、轻量化，整体三维尺寸为320mm×200mm×24mm，厚度仅有24mm，整套机构全重仅2Kg。对接锁紧机构中间为光路让出了足够的空间。

整套机构原理简单，零件少，全部手动操作，无需用电。锁紧时通过压块与锁紧槽的斜面配合，形成自锁，锁紧可靠。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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特征、结构、材料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、结构、材料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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空间光学载荷用的对接锁紧机构，其特征在于，包括用于与空间光学载荷的主框架相连接的被动端，及用于与空间光学载荷上的可更换的光学模块相连接的主动端；

所述被动端包括被动端框架、导柱、电连接器板、驱动螺母、底板、电连接器公口、导套和锁紧槽；

所述底板固定在所述被动端框架上，所述导柱的数量为至少2根，所述底板的两侧均安装有导柱，所述导套、驱动螺母和电连接器公口安装于所述电连接器板上，所述电连接器板通过所述导套和所述导柱的配合从而实现上下自由滑动；

所述主动端包括主动端框架、主导向销、第一定位销、助力丝杠组件、电连接器母口、辅助导向销、第二定位销和锁紧器；

所述主导向销和所述辅助导向销设置于所述主动端框架的正面，所述第一定位销和第二定位销设置于所述主动端框架的背面，所述助力丝杠组件和所述电连接器母口设置于所述主动端框架的筋板上。

2.根据权利要求1所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述助力丝杠组件包括丝杠、轴套、压簧、垫圈和承力筒，所述承力筒作为整个助力丝杠组件的安装基础，所述轴套设置在所述承力筒两端的接口上，所述丝杠与所述轴套同轴配合。

3.根据权利要求1所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述锁紧器包括滑道、压块、锁盒、销钉、齿轮、传动器和限位块，所述滑道作为整个锁紧器的安装基础，所述传动器安装于所述滑道内形成滑动副，所述传动器上设有齿条，所述齿轮安装在所述锁盒的接口上，所述齿轮与所述传动器上的齿条相配合。

4.根据权利要求3所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述压块的数量为偶数个，且所述压块安装在所述传动器的相对位置。

5.根据权利要求3所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述限位块的数量为偶数个，且所述限位块安装在所述滑道的两端。

6.根据权利要求1所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述被动端框架的形状为类长方形或长方形，所述锁紧槽的数量为4个，4个锁紧槽分别设置在所述被动端框架的边角位置。

7.根据权利要求1所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述锁紧槽的横截面为凹字形，所述锁紧槽的凹槽部分设有斜面和卸载槽。

8.根据权利要求1所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述第一定位销为菱形定位销，所述第二定位销为圆形定位销，且所述第一定位销和所述第二定位销分别位于所述主动端框架的两端。

9.根据权利要求1所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述主导向销的数量为至少2个，所述主动端框架的两端分别设置有主导向销，且至少一个主导向销设置在所述第一定位销附近，至少一个主导向销设置在所述第二定位销附近。

10.根据权利要求1所述的对接锁紧机构，其特征在于，所述锁紧器的数量至少为2个，分别设置在所述主动端框架的两端。

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