CN116495201A - 一种在轨锁紧释放机构及在轨锁紧释放实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在轨锁紧释放机构及在轨锁紧释放实验装置，在轨锁紧释放机构包括驱动机构、丝杠、导向壳体、锁紧杆、第一微动开关和第二微动开关；锁紧杆同轴滑动连接在滑动通道内，锁紧杆中部形成有轴向贯通的螺纹通道；驱动机构的输出轴与丝杠同轴固定连接，丝杠螺纹连接在螺纹通道内，锁紧杆背离驱动机构的一端为锁紧固定端，锁紧固定端与锁紧压板固定连接，锁紧压板位于导向壳体外部；导向壳体内还形成有第一装配槽和第二装配槽，第一微动开关安装在第一装配槽内，第二微动开关安装在第二装配槽内，第一触发部和第二触发部沿滑动通道的轴向间隔布置，且沿滑动通道的周向错位布置；锁紧杆上设有第一触动结构和第二触动结构。

Description

一种在轨锁紧释放机构及在轨锁紧释放实验装置

技术领域

本发明涉及空间站技术领域，具体涉及一种在轨锁紧释放机构及在轨锁紧释放实验装置。

背景技术

随着我国空间站的建设，越来越多的空间实验逐渐开展，大多科学实验平台为静止状态，但是为了实现更高的微重力水平，需要将实验平台解除固定，使其悬浮于太空中进行，实验结束后，需要将实验平台拉回进行锁紧和接触散热，如何实现实验平台的锁紧与释放，满足实验平台开展实验及接触散热的需求成为亟待解决的问题。

现有锁紧机构有一些为齿轮传动，传动具有反向间隙；当灰尘等杂质沾附在齿轮上容易引起机构卡死。现有锁紧机构还有一些为蜗轮蜗杆传动，锁紧机构尺寸比较大，结构不紧凑。因为实验平台在失重状态下会悬浮在空中，现有锁紧机构没有固定的锁紧行程，不能约束实验平台在有限的空间内悬浮。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种在轨锁紧释放机构及在轨锁紧释放实验装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种在轨锁紧释放机构，包括驱动机构、丝杠、导向壳体、锁紧杆、第一微动开关和第二微动开关，所述导向壳体安装在所述驱动机构的主体结构上，所述导向壳体内形成有与所述驱动机构的输出轴同轴的滑动通道；所述锁紧杆同轴滑动连接在所述滑动通道内，所述锁紧杆中部形成有轴向贯通的螺纹通道；所述驱动机构的输出轴与所述丝杠同轴固定连接，所述丝杠螺纹连接在所述螺纹通道内，所述锁紧杆背离所述驱动机构的一端为锁紧固定端，所述锁紧固定端与锁紧压板固定连接，所述锁紧压板位于所述导向壳体外部；

所述导向壳体内还形成有沿滑动通道周向并排布置的第一装配槽和第二装配槽，所述第一微动开关安装在所述第一装配槽内，所述第二微动开关安装在所述第二装配槽内，所述第一微动开关的第一触发部以及所述第二微动开关的第二触发部均伸入所述滑动通道内，所述第一触发部和第二触发部沿所述滑动通道的轴向间隔布置，且沿所述滑动通道的周向错位布置；所述锁紧杆上设有分别与所述第一触发部和第二触发部对应布置的第一触动结构和第二触动结构。

本发明的有益效果是：本发明的在轨锁紧释放机构，通过将第一触发结构和第二触发结构错位布置，节省了在轴向方向的空间，具有体积小、结构紧凑的优势；而且采用两个微动开关配合，行程固定、可靠性高，而且微动开关的位置可以调节，能够适应不同运动行程，且产品失效后可以进行手动进行调节释放；驱动机构采用丝杠螺母副进行传动，丝杠与电机直连，减小驱动组件尺寸。

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，所述第一触发结构为设置在所述锁紧固定端周侧壁上的触发凸起。

采用上述进一步方案的有益效果是：触发凸起可以与第一微动开关进行配合进行触发。

进一步，所述滑动通道远离所述驱动机构的一端为收口结构，所述收口结构的内侧壁上设有用于所述触发凸起通过的滑槽。

采用上述进一步方案的有益效果是：收口结构可以与锁紧杆配合，滑槽可以方便触发凸起通过。

进一步，所述锁紧杆靠近所述驱动机构的一端周侧壁上设有一圈法兰边，所述法兰边与所述滑动通道适配并能够沿所述滑动通道轴向滑动；所述锁紧杆的外侧壁与所述滑动通道的内侧壁之间预留有触发间隙，所述第一触发部和第二触发部均伸入所述触发间隙内，所述触发凸起能够在所述触发间隙内轴向运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：法兰边可以与滑动通道配合进行轴向滑动，而不能转动。

进一步，所述第二触发结构为设置在所述法兰边上的凹槽，所述凹槽的周侧以及朝向所述锁紧压板的一侧均为开口结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置凹槽，可以与第二微动开关进行配合进行触发。

进一步，所述滑动通道为多边形结构，所述法兰边的外周侧与所述多边形结构适配。

进一步，所述滑动通道的侧壁上开设有第一通孔和第二通孔，所述第一微动开关的第一触发部穿过所述第一通孔伸入所述滑动通道内，所述第二微动开关的第二触发部穿过所述第二通孔伸入所述滑动通道内。

进一步，所述第一微动开关通过转接板安装在所述第一装配槽内；所述导向壳体的侧壁上开设有调节长孔，所述调节长孔沿所述导向壳体的轴向延伸布置，所述调节长孔与所述第一装配槽连通，所述转接板通过螺栓连接在所述调节长孔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：调节长孔的设置，方便调节转接板的位置，进而调节丝杠的运动行程。

进一步，所述驱动机构包括电机和电机安装座，所述电机安装座的主体结构上安装有固定座，所述导向壳体套设且固定在所述固定座内，所述电机安装在所述电机安装座内，所述丝杠通过轴承与所述导向壳体转动连接，所述轴承的轴承外圈固定在所述轴承端盖上，所述轴承端盖固定在所述固定座上，所述轴承的轴承内圈通过卡簧固定在所述丝杠上；所述电机安装座的外侧壁上设有电连接器，所述电连接器分别与所述第一微动开关、第二微动开关以及电机电连接。

一种在轨锁紧释放实验装置，包括上述的在轨锁紧释放机构，还包括实验平台，所述实验平台上开设有锁紧通孔，所述锁紧杆穿过所述锁紧通孔并与所述锁紧压板固定连接。

本发明的有益效果是：本发明的实验装置，提供一种环境适应性强、可靠性高的在轨锁紧释放机构；使用丝杠螺母副进行传动，减小了驱动组件尺寸；采用微动开关进行限位，且使用微动开关转接板，锁紧行程可以改变。

附图说明

图1为本发明在轨锁紧释放实验装置的立体爆炸结构示意图；

图2为本发明在轨锁紧释放机构的立体结构示意图一；

图3为本发明在轨锁紧释放机构的立体结构示意图二；

图4为本发明在轨锁紧释放实验装置的剖视结构示意图；

图5为本发明在轨锁紧释放实验装置的剖视结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、电机；11、电机安装座；12、电连接器支架；13、电连接器；

2、丝杠；21、轴承；22、轴承端盖；23、卡簧；

3、导向壳体；31、滑动通道；32、第一装配槽；33、第二装配槽；34、滑槽；35、调节长孔；36、固定座；37、上盖板；38、贯通孔；

4、锁紧杆；41、触发凸起；42、法兰边；43、凹槽；

5、第一微动开关；51、第一触发部；52、转接板；

6、第二微动开关；61、第二触发部；

7、实验平台；71、锁紧通孔；8、锁紧压板。

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。

如图1～图5所示，本实施例的一种在轨锁紧释放机构，包括驱动机构、丝杠2、导向壳体3、锁紧杆4、第一微动开关5和第二微动开关6，所述导向壳体3安装在所述驱动机构的主体结构上，所述导向壳体3内形成有与所述驱动机构的输出轴同轴的滑动通道31；所述锁紧杆4同轴滑动连接在所述滑动通道31内，所述锁紧杆4中部形成有轴向贯通的螺纹通道；所述驱动机构的输出轴与所述丝杠2同轴固定连接，所述丝杠2螺纹连接在所述螺纹通道内，所述锁紧杆4背离所述驱动机构的一端为锁紧固定端，所述锁紧固定端与锁紧压板8固定连接，所述锁紧压板8位于所述导向壳体3外部；

所述导向壳体3内还形成有沿滑动通道31周向并排布置的第一装配槽32和第二装配槽33，所述第一微动开关5安装在所述第一装配槽32内，所述第二微动开关6安装在所述第二装配槽33内，所述第一微动开关5的第一触发部51以及所述第二微动开关6的第二触发部61均伸入所述滑动通道31内，所述第一触发部51和第二触发部61沿所述滑动通道31的轴向间隔布置，且沿所述滑动通道31的周向错位布置；所述锁紧杆4上设有分别与所述第一触发部51和第二触发部61对应布置的第一触动结构和第二触动结构。

如图1和图4所示，具体可将导向壳体3固定在固定座36上，固定座36固定在驱动机构的输出端四周的主体结构上。固定座36可采用中空壳体结构，并套设在导向壳体3的外侧；固定座36上端设有上盖板37，可在上盖板37上开设贯通孔38。固定座36可固定在驱动机构的主体结构上。导向壳体3上的滑动通道31为两端贯通的结构，所述第一装配槽32和第二装配槽33可沿平行于滑动通道31轴向方向延伸。所述第一装配槽32和第二装配槽33朝向锁紧固定端的一侧以及朝向背离所述滑动通道31的一侧均为敞口结构。第一装配槽32和第二装配槽33均位置在所述滑动通道31的同一侧且并排布置，如图1所示。

具体的，本实施例的丝杠2采用经热处理不锈钢，螺杆采用铝青铜，具有良好的减摩性；在锁紧释放机构末端锁紧压板8使用松不脱螺钉固定，当电机1失效或者机构卡滞导致锁紧机构不能释放实验平台时，可手动拧松松不脱螺钉，释放实验平台。导向壳体3为在轨锁紧释放机构运动部件的导向装置，用于支撑驱动组件的往复直线运动，导向壳体3内部喷涂聚四氟乙烯，保证锁紧杆4在导向壳体3内部顺利滑动。锁紧压板8为锁紧释放机构末端装置，驱动机构带动锁紧压板8对实验平台进行锁紧和释放，锁紧压板8通过松不脱螺钉安装至锁紧杆4前端。

如图1和图4所示，本实施例的所述第一触发结构为设置在所述锁紧固定端周侧壁上的触发凸起41。触发凸起41可以与第一微动开关5进行配合进行触发。

如图4所示，本实施例的所述滑动通道31远离所述驱动机构的一端为收口结构，所述收口结构的内侧壁上设有用于所述触发凸起41通过的滑槽34。收口结构可以与锁紧杆配合，滑槽可以方便触发凸起通过。

如图1和图4所示，本实施例的所述锁紧杆4靠近所述驱动机构的一端周侧壁上设有一圈法兰边42，所述法兰边42与所述滑动通道31适配并能够沿所述滑动通道31轴向滑动；所述锁紧杆4的外侧壁与所述滑动通道31的内侧壁之间预留有触发间隙，所述第一触发部51和第二触发部61均伸入所述触发间隙内，所述触发凸起41能够在所述触发间隙内轴向运动。法兰边可以与滑动通道配合进行轴向滑动，而不能转动。法兰边材料为铝青铜，可以保证丝杠螺母副顺利滑动。

如图1所示，本实施例的所述第二触发结构为设置在所述法兰边42上的凹槽43，所述凹槽43的周侧以及朝向所述锁紧压板8的一侧均为开口结构。通过设置凹槽，可以与第二微动开关进行配合进行触发。

本实施例的一个具体方案为，所述滑动通道31为多边形结构，所述法兰边42的外周侧与所述多边形结构适配。具体可将滑动通道31设置为方形结构，所述法兰边42也可以采用方形结构。

具体的，本实施例的所述滑动通道31的侧壁上开设有第一通孔和第二通孔，所述第一微动开关5的第一触发部51穿过所述第一通孔伸入所述滑动通道31内，所述第二微动开关6的第二触发部61穿过所述第二通孔伸入所述滑动通道31内。

如图1～图3所示，本实施例的所述第一微动开关5通过转接板52安装在所述第一装配槽32内；所述导向壳体3的侧壁上开设有调节长孔35，所述调节长孔35沿所述导向壳体3的轴向延伸布置，所述调节长孔35与所述第一装配槽32连通，所述转接板52通过螺栓连接在所述调节长孔35内。调节长孔的设置，方便调节转接板的位置，进而调节丝杠的运动行程。

如图1～图4所示，本实施例的所述驱动机构包括电机1、电机安装座11，所述电机安装座11的主体结构上安装有固定座36，所述导向壳体3套设且固定在所述固定座36内，所述电机1安装在所述电机安装座11内，所述丝杠2通过轴承21与所述导向壳体3转动连接，所述轴承21的轴承外圈固定在所述轴承端盖22上，所述轴承端盖22固定在所述固定座36上，所述轴承21的轴承内圈通过卡簧23固定在所述丝杠2上；所述电机安装座11的外侧壁上设有电连接器13，所述电连接器13分别与所述第一微动开关5、第二微动开关6以及电机1电连接。锁紧机构只有一个对外电连接器，可实现机构快速更换，电连接器13可通过电连接器支架12固定在驱动机构的外侧壁上。所述轴承可采用深沟球轴承。电机安装座作为支撑组件为在轨锁紧释放机构的支撑部分，为整个机构提供足够的刚度和强度。电机为整个机构的驱动装置，电机为驱动装置的动力源，实现电能和机械能的转换，在驱动控制下，输出轴的旋转运动；电机前端输出轴一端为D形，通过间隙配合与丝杠连接，将电机的旋转运动转变为导向杆的直线运动。丝杠一段为D形孔，通过配加工与电机输出轴进行配合；深沟球轴承安装至丝杠上面，为丝杠的支撑装置，为丝杠提供一定的径向力和轴向力，采用深沟球轴承，可以减小由步进电机振动带来的传动误差；并提供丝杠的旋转自由度；轴承挡圈用于固定轴承外圈，起到限位作用。

本实施例的在轨锁紧释放机构，微动开关为驱动组件的行程反馈，驱动组件运动至微动开关时，反馈锁紧杆的行程位置信号，微动开关安装至微动开关转接板上面，微动开关转接板通过螺钉安装至导向壳体右侧，可以通过调节微动开关转接板的位置实现在轨锁紧释放机构的行程调节。

本实施例的在轨锁紧释放机构，通过将第一触发结构和第二触发结构错位布置，节省了在轴向方向的空间，具有体积小、结构紧凑的优势；而且采用两个微动开关配合，行程固定、可靠性高，而且微动开关的位置可以调节，能够适应不同运动行程，且产品失效后可以进行手动进行调节释放；驱动机构采用丝杠螺母副进行传动，丝杠与电机直连，减小驱动组件尺寸。

如图1～图5所示，本实施例的一种在轨锁紧释放实验装置，包括上述的在轨锁紧释放机构，还包括实验平台7，所述实验平台7上开设有锁紧通孔71，所述锁紧杆4穿过所述固定座36上的上盖板37上的贯通孔38以及锁紧通孔71并与所述锁紧压板8固定连接。

本实施例的实验装置，提供一种环境适应性强、可靠性高的在轨锁紧释放机构；使用丝杠螺母副进行传动，减小了驱动组件尺寸；采用微动开关进行限位，且使用微动开关转接板，锁紧行程可以改变。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

Claims (10)

1.一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，包括驱动机构、丝杠、导向壳体、锁紧杆、第一微动开关和第二微动开关，所述导向壳体安装在所述驱动机构的主体结构上，所述导向壳体内形成有与所述驱动机构的输出轴同轴的滑动通道；所述锁紧杆同轴滑动连接在所述滑动通道内，所述锁紧杆中部形成有轴向贯通的螺纹通道；所述驱动机构的输出轴与所述丝杠同轴固定连接，所述丝杠螺纹连接在所述螺纹通道内，所述锁紧杆背离所述驱动机构的一端为锁紧固定端，所述锁紧固定端与锁紧压板固定连接，所述锁紧压板位于所述导向壳体外部；

所述导向壳体内还形成有沿滑动通道周向并排布置的第一装配槽和第二装配槽，所述第一微动开关安装在所述第一装配槽内，所述第二微动开关安装在所述第二装配槽内，所述第一微动开关的第一触发部以及所述第二微动开关的第二触发部均伸入所述滑动通道内，所述第一触发部和第二触发部沿所述滑动通道的轴向间隔布置，且沿所述滑动通道的周向错位布置；所述锁紧杆上设有分别与所述第一触发部和第二触发部对应布置的第一触动结构和第二触动结构。

2.根据权利要求1所述一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，所述第一触发结构为设置在所述锁紧固定端周侧壁上的触发凸起。

3.根据权利要求2所述一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，所述滑动通道远离所述驱动机构的一端为收口结构，所述收口结构的内侧壁上设有用于所述触发凸起通过的滑槽。

4.根据权利要求2所述一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，所述锁紧杆靠近所述驱动机构的一端周侧壁上设有一圈法兰边，所述法兰边与所述滑动通道适配并能够沿所述滑动通道轴向滑动；所述锁紧杆的外侧壁与所述滑动通道的内侧壁之间预留有触发间隙，所述第一触发部和第二触发部均伸入所述触发间隙内，所述触发凸起能够在所述触发间隙内轴向运动。

5.根据权利要求4所述一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，所述第二触发结构为设置在所述法兰边上的凹槽，所述凹槽的周侧以及朝向所述锁紧压板的一侧均为开口结构。

6.根据权利要求4所述一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，所述滑动通道为多边形结构，所述法兰边的外周侧与所述多边形结构适配。

7.根据权利要求1所述一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，所述滑动通道的侧壁上开设有第一通孔和第二通孔，所述第一微动开关的第一触发部穿过所述第一通孔伸入所述滑动通道内，所述第二微动开关的第二触发部穿过所述第二通孔伸入所述滑动通道内。

8.根据权利要求1所述一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，所述第一微动开关通过转接板安装在所述第一装配槽内；所述导向壳体的侧壁上开设有调节长孔，所述调节长孔沿所述导向壳体的轴向延伸布置，所述调节长孔与所述第一装配槽连通，所述转接板通过螺栓连接在所述调节长孔内。

9.根据权利要求1所述一种在轨锁紧释放机构，其特征在于，所述驱动机构包括电机和电机安装座，所述电机安装座的主体结构上安装有固定座，所述导向壳体套设且固定在所述固定座内，所述电机安装在所述电机安装座内，所述丝杠通过轴承与所述导向壳体转动连接，所述轴承的轴承外圈固定在所述轴承端盖上，所述轴承端盖固定在所述固定座上，所述轴承的轴承内圈通过卡簧固定在所述丝杠上；所述电机安装座的外侧壁上设有电连接器，所述电连接器分别与所述第一微动开关、第二微动开关以及电机电连接。

10.一种在轨锁紧释放实验装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的在轨锁紧释放机构，还包括实验平台，所述实验平台上开设有锁紧通孔，所述锁紧杆穿过所述锁紧通孔并与所述锁紧压板固定连接。