CN212389719U - 一种用于失重环境的直线运动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于失重环境的直线运动装置，包括：第一主体，转动连接有第一滚轮，所述第一滚轮通过一驱动组件以转动；第二主体，固设有直线导向组件，所述第一滚轮设于所述直线导向组件，且可沿所述直线导向组件滚动以带动所述第一主体做直线运动；压紧组件，两端分别连接于所述第一主体和所述第二主体，且所述压紧组件滑动连接于所述第一主体和/或所述第二主体，所述压紧组件同时对所述第一主体和所述第二主体产生相向的压力，以使所述第一滚轮和所述直线导向组件之间产生压力，所述第一滚轮转动时通过压力产生摩擦力以使所述第一滚轮滚动。该装置不依赖重力，运动时平稳，且体积小、行程大。

Description

一种用于失重环境的直线运动装置

技术领域

本实用新型属于直线运动机构技术领域，尤其涉及一种用于失重环境的直线运动装置。

背景技术

直线往复运动装置常常通过将旋转运动转换成直线运动，而在航天等空间无重力领域，直线往复运动装置需要在失重环境下保持正常工作。

应用在失重环境下的直线往复运动装置有：连杆机构、齿轮齿条机构、螺旋传动机构、带链传动机构以及绳索传动等。

连杆机构，如曲柄滑块机构、波塞利耶-利普金机构、萨鲁斯机构、霍肯机构等，具有润滑简单、可设计性强、成本低、承载能力强、工作可靠等优点，但其存在行程小、包络大、质量大、活动关节多、效率低等问题，严重限制了其在航天等对质量、包络要求比较高的领域的应用。

齿轮齿条机构寿命长、工作平稳、可靠性高，但在长行程条件下存在安装、制造要求较高、重量大、包络大、润滑难等难题。

螺旋传动为精密配合，对安装加工要求精度高，难以实现长距离传动。

链、带或绳传动，结构简单、可弯曲、安装要求低，适用于开放空间的直线传动，但存在张紧设计，长距离传动链路设计等影响寿命和可靠性的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于失重环境的直线运动装置，该装置不依赖重力，运动时平稳，且体积小、行程大。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，包括：

第一主体，转动连接有第一滚轮，所述第一滚轮通过一驱动组件以转动；

第二主体，固设有直线导向组件，所述第一滚轮设于所述直线导向组件，且可沿所述直线导向组件滚动以带动所述第一主体做直线运动；

压紧组件，两端分别连接于所述第一主体和所述第二主体，且所述压紧组件滑动连接于所述第一主体和/或所述第二主体，所述压紧组件同时对所述第一主体和所述第二主体产生相向的压力，以使所述第一滚轮和所述直线导向组件之间产生压力，所述第一滚轮转动时通过压力产生摩擦力以使所述第一滚轮滚动。

根据本实用新型一实施例，所述直线导向组件为两个相互倾斜设置的第一导轨板，所述第一滚轮设于两个所述第一导轨板之间且同时与两者的侧面接触，所述第一滚轮通过与两个所述第一导轨板的侧面产生摩擦力以滚动。

根据本实用新型一实施例，所述压紧组件包括：

连接杆，第一端穿设于所述第一主体且设有限位部、第二端滑动连接于所述第二主体；

弹性件，设于所述第一主体和所述限位部之间，所述弹性件一端施加给所述第一主体朝向所述第二主体的压力；所述弹性件另一端施加给所述限位部远离所述第二主体的压力，以使所述连接杆的第二端施加给所述第二主体朝向所述第一主体的压力。

根据本实用新型一实施例，所述第二主体设有第二导轨板，所述连接杆的第二端转动连接有第二滚轮，所述第二滚轮设于所述第二导轨板远离所述第一主体的一端面。

根据本实用新型一实施例，所述第一主体设有容置槽，所述连接杆穿设于所述容置槽，所述弹性件设于所述容置槽且套设于所述连接杆，所述限位部位于所述容置槽远离所述第二主体的一端，所述弹性件一端与所述容置槽远离所述限位部的一端面相抵触、另一端与所述限位部相抵触。

根据本实用新型一实施例，所述限位部为挡盖，且所述挡盖螺纹连接于所述连接杆。

根据本实用新型一实施例，所述驱动组件包括：

传动轴，转动连接于所述第一主体，所述第一滚轮固连于所述传动轴，所述传动轴设有第一齿轮；

驱动装置，设于所述第一主体，所述驱动装置的输出轴设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合。

根据本实用新型一实施例，所述第一导轨板通过调整座安装于所述第二主体，所述调整座设有相互倾斜的第一安装面和第二安装面，所述第一导轨板设于所述第一安装面，所述第二安装面设于所述第二主体。

根据本实用新型一实施例，所述弹性件为弹簧。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)本实用新型实施例中设置压紧组件，压紧组件同时对第一主体和第二主体产生相向的压力，以使第一滚轮和直线导向组件之间产生压力，第一滚轮转动时通过压力产生摩擦力以使第一滚轮滚动。使得本装置可以在无重力环境下进行直线运动，且运动时较平稳。

(2)本实用新型实施例中直线导向组件为两个相互倾斜设置的第一导轨板，第一滚轮设于两个第一导轨板之间且同时与两者的侧面接触，使得第一滚轮可以在两个第一导轨板上滚动，且两个第一导轨板倾斜设置对第一滚轮进行轴向固定，使其可以沿直线滚动，使得本装置体积更小，行程更大。

(3)本实用新型实施例中压紧组件包括连接杆和弹性件，通过弹性件的弹力使第一滚轮和直线导向组件压紧，使得整体结构更加简单，更具实用性。

(4)本实用新型实施例中通过第二滚轮与第二导轨板实现连接杆与第二主体的滑动连接，使承载能力更强，且第二滚轮与第二导轨板之间在具有较大的压紧力情况下，依然能够很好地使第二滚轮在第二导轨板上滚动，以使连接杆与第二主体的滑动效果更好。

(5)本实用新型实施例中弹性件设于容置槽中，使得整体结构更加紧凑。

(6)本实用新型实施例中第一导轨板通过调整座安装于第二主体，使第一导轨板安装更加方便，且可以通过更换或调整调整座的斜度，以实现调整第一导轨板的斜度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本实用新型的一种用于失重环境的直线运动装置整体示意图；

图2为本实用新型的一种用于失重环境的直线运动装置爆炸图；

图3为本实用新型的一种用于失重环境的直线运动装置局部示意图一；

图4为本实用新型的一种用于失重环境的直线运动装置局部示意图二。

附图标记说明：

1：第一主体；2：第一滚轮；3：第一导轨板；4：连接杆；5：第二导轨板；6：第二滚轮；7：弹簧；8：压紧释放装置；9：挡盖；10：传动轴；11：第一齿轮；12：输出轴；13：第二齿轮；14：驱动装置；15：调整座；16：安装支架；17：安装座。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参看图1至4，本实用新型的核心是提供一种用于失重环境的直线运动装置，包括第一主体1、第二主体和压紧组件，第一主体1上转动连接有第一滚轮2，且第一滚轮2通过一驱动组件以转动；第二主体上固设有直线导向组件，第一滚轮2设于直线导向组件；压紧组件使第一滚轮2和直线导向组件之间产生压力，第一滚轮2转动时通过压力产生摩擦力以使第一滚轮2滚动。

通过压力使第一滚轮2和直线导向组件之间产生摩擦力，使第一滚轮2可沿直线导向组件做直线运动，以带动第一主体1做直线运动，使得本装置可以在无重力环境下进行直线运动，且运动时较平稳。

下面对本实用新型的用于失重环境的直线运动装置作详细说明：

第一主体1为框架结构，用于承载本实用新型的结构和工作载荷，工作载荷随第一主体1移动。

驱动组件包括传动轴10和驱动装置14，传动轴10穿设于第一主体1，传动轴10两侧通过轴承转动连接于第一主体1，传动轴10上固连有第一滚轮2。传动轴10的数量和每根传动轴10上设置的第一滚轮2的数量均不作限制，本实施例中，共设置两根传动轴10，每根传动轴10的两侧分别设置一个第一滚轮2。

传动轴10上套设且固连有第一齿轮11，驱动装置14安装于第一主体1上。第一主体1上还设有两个安装座17，驱动装置14的输出轴12穿设于两个安装座17，且通过轴承转动连接于两个安装座17，输出轴12上套设且固连有第二齿轮13，且第二齿轮13位于两个安装座17之间，第一齿轮11和第二齿轮13啮合，输出轴12旋转，通过第一齿轮11和第二齿轮13传动带动传动轴10旋转，传动轴10带动第一滚轮2转动。驱动装置14为电机，或者电机加减速机的组合。

也可以设置多个电机，互为备份。工作时，其中一个电机加电转动，带动其对应的传动轴10转动，此时该传动轴10为主动轴，该电机为主动电机，其余电机空转。当主动电机发生故障时，备份电机加电，带动装置运动。

第二主体本实施例中由若干个安装支架16组成，本实施例中两侧分别设置一组安装支架16，每组由五个安装支架16组成，当然安装支架16的数量不做限制，在其它实施例中也可以为其它的数量和排列方式。直线导向组件数量也对应设有两个，分别安装在两侧的五个安装支架16上。

直线导向组件为两个相互倾斜设置的第一导轨板3，第一导轨板3为长条形板材，安装在安装支架16上，两个第一导轨板3形成V形，且两个导轨板之间具有一定间隙，第一滚轮2设于两个第一导轨板3之间且同时与两者相向的侧面接触。两个第一导轨板3倾斜设置对第一滚轮2进行轴向固定，使其可以沿直线滚动，使得本装置体积更小，行程更大。且形成V形可防止运动过程中第一滚轮2“脱轨”，同时降低了导轨板的加工难度，使结构更为简单。

第一导轨板3通过调整座15安装于安装支架16上，具体的，每个安装支架16上均安装有一个，调整座15设有相互倾斜的第一安装面和第二安装面，第一导轨板3设于第一安装面，第二安装面设于安装支架16，用于将调整座15安装在安装支架16上。调整座15使第一导轨板3安装更加方便，且可以通过更换或调整调整座15的斜度，以实现调整第一导轨板3的斜度，且也可以在第一安装面和第一导轨板3之间添加垫片实现微调第一导轨板3的位置和斜度。

压紧组件两端分别连接于第一主体1和第二主体，且压紧组件滑动连接于第一主体1和/或第二主体，压紧组件同时对第一主体1和第二主体产生相向的压力，以使第一滚轮2和两个第一导轨板3的侧面之间产生压力，第一滚轮2转动时通过压力产生摩擦力以在两个第一导轨板3上滚动，第一滚轮2转动带动第一主体1做直线往复运动。第一主体1直线运动时，使压紧组件在第一主体1上滑动，或带动压紧组件在第二主体上滑动。

压紧组件包括连接杆4和弹性件，且压紧组件的数量不做限制，可随设计要求灵活改变，本实施例中第一主体1两侧各设有一个压紧组件。连接杆4第一端穿设于第一主体1且设有限位部、第二端滑动连接于第二主体。弹性件设于第一主体1和限位部之间，弹性件一端施加给第一主体1朝向第二主体的压力；弹性件另一端施加给限位部远离第二主体的压力，以使连接杆4的第二端施加给第二主体朝向第一主体1的压力，也就是说使第一主体1和第二主体相互压紧，也就是使得第一滚轮2和第一导轨板3相互压紧。

具体的，第一主体1设有容置槽，连接杆4穿设于容置槽，弹性件本实施例中为弹簧7，弹簧7设于容置槽且套设于连接杆4，限位部位于容置槽远离第二主体的一端，本实施中限位部为挡盖9，且挡盖9螺纹连接于连接杆4，螺纹连接方便安装和拆卸。弹簧7一端与容置槽远离挡盖9的一端面相抵触、另一端与挡盖9相抵触，且弹簧7呈压缩状态。设置容置槽使得整体结构更加紧凑。

第二主体设有第二导轨板5，本实施例中在第二主体的两侧各设有一组第二导轨板5，每组由两个平行设置的第二导轨板5组成，两个第二导轨板5安装在五个安装支架16上，且位于两个第一导轨板3的下方，两个第二导轨板5之间具有一定间隙。

连接杆4穿设在两个第一导轨板3之间的间隙和两个第二导轨板5之间的间隙中，连接杆4的第二端伸到第二导轨板5远离第一主体1的一侧，且在该侧的连接杆4设有一横杆，也就是说连接杆4整体呈T形，在横杆两侧各转动连接有一个第二滚轮6，两个第二滚轮6分别与两个第二导轨板5远离第一主体1的一端面接触。第二滚轮6与第二导轨板5之间在具有较大的压紧力情况下，依然能够很好地使第二滚轮6在第二导轨板5上滚动，以使连接杆4与第二主体的滑动效果更好，也就是说使压紧组件可以提供更大的正压力，保证第一主体1的平稳运动，且避免了运动过程中的干涉。

弹簧7一端施加压力给挡盖9，再通过连接杆4传力使第二滚轮6施加朝向第一主体1的压力给第二导轨板5，第二导轨板5通过安装支架16传力给第一导轨板3施加朝向第一主体1的压力。同时弹簧7另一端施加朝向第二主体的压力给第一主体1，也就是施加朝向第二主体的压力给第一滚轮2，第一滚轮2和两个第一导轨板3相互压紧，保证两者之间具有一定正压力，且该正压力越大第一主体1运动时更平稳，当驱动装置14驱动第一滚轮2转动时，第一滚轮2和两个第一导轨板3之间产生摩擦力，以使第一滚轮2在两个第一导轨板3上滚动，也就使得第一主体1沿第一导轨板3做往复直线运动。第一主体1直线运动时，带动连接杆4在两个第一导轨板3之间的间隙和两个第二导轨板5之间的间隙中移动，连接杆4上的第二滚轮6在第二导轨板5上滚动。

通过第一滚轮2在两块倾斜设置的第一导轨板3上来回滚动实现第一主体1的往复直线运动，第一导轨板3可做的很长，实现长距离的直线运动，且长距离直线运动时整体的平稳性高，也就是说本装置不存在随直线运动距离的增加而导致平稳性降低的情况。

第一主体1上还设置有一套或多套压紧释放装置8，在火箭上升段，压紧释放装置8将第一主体1压紧在星体结构上，保证该装置能够承受上升段振动载荷；入轨后，压紧释放装置8解锁释放，不影响本装置的正常工作。

下面对本实用新型的工作过程作进一步说明:

首先启动驱动装置14，驱动装置14的输出轴12通过第一齿轮11和第二齿轮13传动使传动轴10转动，传动轴10转动带动第一滚轮2在两个第一导轨板3上滚动，以带动第一主体1做直线运动，第一主体1做直线运动带动连接杆4移动，连接杆4带动第二滚轮6在两个第二导轨板5上滚动。改变驱动装置14的输出轴12的转向以实现第一主体1往复的直线运动。

本实用新型的用于失重环境的直线运动装置，在不依靠重力的情况下实现目标工作载荷的长距离直线往复运动，因此十分适合应用于航天领域。利用第一滚轮2与第一导轨板3之间的摩擦力实现长距离运动，具有运动平稳、不依赖重力、结构简单、成本低、安装维护方便、体积小、行程大等优点。且运动行程不受限制，在长距离运动条件下，避免了复杂的传动环节，具有结构简单、可靠性高的特点。

第一主体1上可以设置多组压紧组件和驱动装置14，从而提高装置的运动可靠性。本实用新型的第一滚轮2始终和第一导轨板3保持贴合，保证了运动的平稳性要求。第一导轨板3和第二导轨板5采用拼装式设计，降低了导轨零件的加工难度，并方便装调维护。且本实用新型易于实现驱动装置14以及压紧组件的备份设计，可靠性高。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，包括：

第一主体，转动连接有第一滚轮，所述第一滚轮通过一驱动组件以转动；

第二主体，固设有直线导向组件，所述第一滚轮设于所述直线导向组件，且可沿所述直线导向组件滚动以带动所述第一主体做直线运动；

压紧组件，两端分别连接于所述第一主体和所述第二主体，且所述压紧组件滑动连接于所述第一主体和/或所述第二主体，所述压紧组件同时对所述第一主体和所述第二主体产生相向的压力，以使所述第一滚轮和所述直线导向组件之间产生压力，所述第一滚轮转动时通过压力产生摩擦力以使所述第一滚轮滚动。

2.根据权利要求1所述的用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，所述直线导向组件为两个相互倾斜设置的第一导轨板，所述第一滚轮设于两个所述第一导轨板之间且同时与两者的侧面接触，所述第一滚轮通过与两个所述第一导轨板的侧面产生摩擦力以滚动。

3.根据权利要求1所述的用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，所述压紧组件包括：

连接杆，第一端穿设于所述第一主体且设有限位部、第二端滑动连接于所述第二主体；

弹性件，设于所述第一主体和所述限位部之间，所述弹性件一端施加给所述第一主体朝向所述第二主体的压力；所述弹性件另一端施加给所述限位部远离所述第二主体的压力，以使所述连接杆的第二端施加给所述第二主体朝向所述第一主体的压力。

4.根据权利要求3所述的用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，所述第二主体设有第二导轨板，所述连接杆的第二端转动连接有第二滚轮，所述第二滚轮设于所述第二导轨板远离所述第一主体的一端面。

5.根据权利要求3所述的用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，所述第一主体设有容置槽，所述连接杆穿设于所述容置槽，所述弹性件设于所述容置槽且套设于所述连接杆，所述限位部位于所述容置槽远离所述第二主体的一端，所述弹性件一端与所述容置槽远离所述限位部的一端面相抵触、另一端与所述限位部相抵触。

6.根据权利要求5所述的用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，所述限位部为挡盖，且所述挡盖螺纹连接于所述连接杆。

7.根据权利要求1所述的用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

传动轴，转动连接于所述第一主体，所述第一滚轮固连于所述传动轴，所述传动轴设有第一齿轮；

驱动装置，设于所述第一主体，所述驱动装置的输出轴设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合。

8.根据权利要求2所述的用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，所述第一导轨板通过调整座安装于所述第二主体，所述调整座设有相互倾斜的第一安装面和第二安装面，所述第一导轨板设于所述第一安装面，所述第二安装面设于所述第二主体。

9.根据权利要求3所述的用于失重环境的直线运动装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

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