CN102699929A

CN102699929A - 多片卷簧式直线伸展机构

Info

Publication number: CN102699929A
Application number: CN2012101860398A
Authority: CN
Inventors: 姜元生; 邓宗全; 全齐全; 李建永; 沈毅; 王印超
Original assignee: Harbin Institute of Technology Shenzhen
Current assignee: Harbin Institute of Technology Shenzhen
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: CN102699929B

Abstract

本发明公开了一种多片卷簧式直线伸展机构，属于航天失重状态下物体转移的工具。它包括底座、伸缩单元、对接盘、动力传动单元；其特征在于，伸缩单元设有一拉链锁扣，拉链锁扣与底座固定连接，拉链锁扣纵向设有四道卷簧片汇聚槽，分别为两组渐近结构槽孔；对应四道卷簧片汇聚槽设有四条卷簧片，分别为上直卷簧片、下直卷簧片、左弧形卷簧片、右弧形卷簧片，上直卷簧片和下直卷簧片横截面整体呈一字型，开有锁孔，左弧形卷簧片和右弧形卷簧片横截面整体呈弧形，两侧边缘设有锁钩；四条卷簧片从拉链锁扣伸出部分通过锁孔和锁钩咬合成工字型。本发明实现了柔性伸缩，质量和体积有所缩减，行程有所增加，更适于在太空失重的环境下使用。

Description

多片卷簧式直线伸展机构

技术领域：

本发明涉及一种航天失重状态下物体转移工具，特别是一种刚化链式直线伸展机构，实现柔性抻展转移物体。

背景技术：

航天航空是人类探索自然界的前沿工程，走向太空已成为科技强国必不可少的标志，在航天系统工程中每个环节都非常重要，如何在失重的环境下的安全可靠的转移物体就是其中的一个课题，在失重环境下靠人作出动作移动物体是一件十分不容易的事情，一般都要通过机械手臂来完成，但这种机械手臂采用传统结构，动作生硬，质量大，占用航天器空间较大，空间和质量对于一个航天器来说是至关重要的，也是严格控制的关键项目，一个部件减轻质量或节省了空间，就意味着可以增加一部仪器或多一个实验项目可以上天，所以仍需对这种传统结构机械手臂进行技术改造，使其体积重量更小，性能更好，适合于航天空间环境。

发明内容：

为了解决上述机械手臂质量大、体积大的不足，本发明提出一种用于航天上失重的情况下转移物体的柔性对接转移机构，在受到空间尺寸、质量、空间环境限制的条件下，实现在太空中物体转移。

本发明采用的技术方案是：该多片卷簧式直线伸展机构，包括底座、伸缩单元、对接盘、动力传动单元，其特征在于，伸缩单元设有一拉链锁扣，拉链锁扣与底座固定连接，拉链锁扣纵向设有四道卷簧片汇聚槽，分别为上槽、下槽、左槽、右槽，上槽与下槽、左槽与右槽分别为两组渐近结构槽孔；对应四道卷簧片汇聚槽设有四条卷簧片，分别为上直卷簧片、下直卷簧片、左弧形卷簧片、右弧形卷簧片，上直卷簧片和下直卷簧片横截面整体呈一字型，开有锁孔，左弧形卷簧片和右弧形卷簧片横截面整体呈弧形，两侧边缘设有锁钩；四条卷簧片一端分别从拉链锁扣四道卷簧片汇聚槽中穿过伸出，固定在对接盘上，另一端分别连接缠绕到四个各自对应的的卷簧筒上，四个卷簧筒分别为上卷簧筒、下卷簧筒、左卷簧筒、右卷簧筒；动力传动单元驱动上直卷簧片和下直卷簧片同步伸展或收缩，四条卷簧片从拉链锁扣伸出部分通过锁孔和锁钩咬合成工字型。

动力传动单元设有电机，电机连接有驱动锥齿轮，对应驱动锥齿轮设有与其啮合的从动锥齿轮，与从动锥齿轮同轴设有同步齿轮一和给进齿轮一，对应同步齿轮一设有与其啮合的同步齿轮二，与同步齿轮二同轴设有给进齿轮二，给进齿轮一、给进齿轮二分别与上直卷簧片、下直卷簧片上的锁孔咬合，控制上直卷簧片、下直卷簧片的给进和收缩。

以驱动锥齿轮轴为中心辐射分布有3组伸缩单元连接底座和对接盘，对应3组伸缩单元设有3组传动单元，3组传动单元共用一个电机、驱动锥齿轮作为动力源，同步运转。

同步齿轮一和同步齿轮二的轴、四个卷簧筒、电机通过支架固定在底座上。

5、根据权利要求1至4任一所述的多片卷簧式直线伸展机构，其特征在于四个卷簧筒内设有卷簧，使四个卷簧筒与拉链锁扣间的四条卷簧片处于张紧状态。

本发明一改传统机械手臂的硬杆式结构，通过拉链锁扣将四条可卷曲的卷簧片锁止形成钢性工字型的伸缩臂，收缩时卷簧片经拉链锁扣解锁缠绕到卷簧筒上，伸出时卷簧片经拉链锁扣锁止形成具有稳定结构的工字型手臂，实现柔性伸缩，质量和体积有所缩减，行程有所增加，构思科学结构稳定易于操作，适于在太空失重的环境下使用，为航天器减重增效作出技术贡献，具有较高实用性。

附图说明：

图1为多片卷簧式直线伸展机构整体结构示意图；

图2为多片卷簧式直线伸展机构动力传动单元结构示意图；

图3为多片卷簧式直线伸展机构伸缩单元结构示意图；

图4为多片卷簧式直线伸展机构拉链锁扣结构示意图；

图5为锁扣扣紧锁孔工字型卷簧片横断结构示意图；

图6为沿图4中A-A线的剖面图。

图中标示名称：1底座；2对接盘；3拉链锁扣；4上槽；5下槽；6左槽；7右槽；8上直卷簧片；9下直卷簧片；10左弧形卷簧片；11右弧形卷簧片；12锁孔；13锁钩；14上卷簧筒；15下卷簧筒；16左卷簧筒；17右卷簧筒；18电机；19驱动锥齿轮；20从动锥齿轮；21同步齿轮一；22给进齿轮一；23同步齿轮二；24给进齿轮二。

具体实施方式：

本发明实施例如图1至图6所示，该多片卷簧式直线伸展机构，设有底座1、伸缩单元、对接盘2、动力传动单元；伸缩单元设有一拉链锁扣3，拉链锁扣3与底座1固定连接，拉链锁扣3纵向设有四道卷簧片汇聚槽，分别为上槽4、下槽5、左槽6、右槽7，上槽4与下槽5、左槽6与右槽7分别为两组渐近结构槽孔；对应四道卷簧片汇聚槽设有四条卷簧片，分别为上直卷簧片8、下直卷簧片9、左弧形卷簧片10、右弧形卷簧片11，上直卷簧片8和下直卷簧片9横截面整体呈一字型，开有锁孔12，左弧形卷簧片10和右弧形卷簧片11横截面整体呈弧形，两侧边缘设有锁钩13；四条卷簧片一端分别从拉链锁扣3四道卷簧片汇聚槽中穿过伸出，固定在对接盘2上，另一端分别连接缠绕到四个各自对应的的卷簧筒上，四个卷簧筒分别为上卷簧筒14、下卷簧筒15、左卷簧筒16、右卷簧筒17，通过支架固定在底座1上；动力传动单元设有电机18，电机18固定在底座1上，电机18连接有驱动锥齿轮19，对应驱动锥齿轮19设有与其啮合的从动锥齿轮20，与从动锥齿轮20同轴设有同步齿轮一21和给进齿轮一22，对应同步齿轮一21设有与其啮合的同步齿轮二23，与同步齿轮二23同轴设有给进齿轮二24，给进齿轮一22、给进齿轮二24分别与上直卷簧片8、下直卷簧片9上的锁孔12咬合；静态时，四条卷簧片从拉链锁扣3收回部分分别卷在各自对应的卷簧筒上，伸出部分通过锁孔12和锁钩13咬合成工字型结构，将四条卷簧片连为一体；伸展时，电机18通过传动单元带动给进齿轮一22、给进齿轮二24同步转动，给进齿轮一22、给进齿轮二24与锁孔12咬合带动上直卷簧片8、下直卷簧片9同步进入拉链锁扣3的上槽4、下槽5，由于经四条卷簧片伸出部分已通过锁孔12和锁钩13咬合连为一体，所以在上直卷簧片8、下直卷簧片9带动下四条卷簧片同时进入拉链锁扣3的四道卷簧片汇聚槽，由于上槽4与下槽5、左槽6与右槽7分别为两组渐近结构槽孔，在左槽6与右槽7的引导下左弧形卷簧片10与右弧形卷簧片11逐渐向内汇聚靠紧压平，同时在上槽4与下槽5的引导下上直卷簧片8和下直卷簧片9逐渐向内汇聚与下左弧形卷簧片10和右弧形卷簧片11侧面靠紧，左弧形卷簧片10与右弧形卷簧片11两侧锁钩13进入上直卷簧片8和下直卷簧片9的锁孔12，由拉链锁扣3伸出后，左弧形卷簧片10与右弧形卷簧片11恢复弧形状态，在背靠背弧形弹力作用下锁扣扣紧锁孔12，四条卷簧片形成工字型稳定结构，同时带动对接盘2向前伸展；收缩时刚好相反，电机18反转通过传动单元带动给进齿轮一22、给进齿轮二24，驱动四条卷簧片收回，在左槽6与右槽7的引导下左弧形卷簧片10与右弧形卷簧片11靠紧压平，同时在上槽4与下槽5的引导下上直卷簧片8和下直卷簧片9向两侧分离，锁扣脱离锁孔12，四条卷簧片分别卷到四个卷簧筒上；本实施例实现柔性伸缩，质量和体积有所缩减，行程有所增加，构思科学结构稳定易于操作，适于在太空失重的环境下使用，为航天器减重增效作出技术贡献，具有较高实用性。

本发明实施时，为了增加稳定性，可以以驱动锥齿轮19轴为中心辐射分布3组伸缩单元连接底座1和对接盘2，对应3组伸缩单元设有3组传动单元，3组传动单元共用一个电机18、驱动锥齿轮19作为动力源，同步运转。

Claims

1.一种多片卷簧式直线伸展机构，包括底座（1）、伸缩单元、对接盘（2）、动力传动单元，其特征在于：伸缩单元设有一拉链锁扣（3），拉链锁扣（3）与底座（1）固定连接，拉链锁扣（3）纵向设有四道卷簧片汇聚槽，分别为上槽（4）、下槽（5）、左槽（6）、右槽（7），上槽（4）与下槽（5）、左槽（6）与右槽（7）分别为两组渐近结构槽孔；对应四道卷簧片汇聚槽设有四条卷簧片，分别为上直卷簧片（8）、下直卷簧片（9）、左弧形卷簧片（10）、右弧形卷簧片（11），上直卷簧片（8）和下直卷簧片（9）横截面整体呈一字型，开有锁孔（12），左弧形卷簧片（10）和右弧形卷簧片（11）横截面整体呈弧形，两侧边缘设有锁钩（13）；四条卷簧片一端分别从拉链锁扣（3）四道卷簧片汇聚槽中穿过伸出，固定在对接盘（2）上，另一端分别连接缠绕到四个各自对应的的卷簧筒上，四个卷簧筒分别为上卷簧筒（14）、下卷簧筒（15）、左卷簧筒（16）、右卷簧筒（17）；动力传动单元驱动上直卷簧片（8）和下直卷簧片（9）同步伸展或收缩，四条卷簧片从拉链锁扣（3）伸出部分通过锁孔（12）和锁钩（13）咬合成工字型。

2.根据权利要求1所述的多片卷簧式直线伸展机构，其特征在于：动力传动单元设有电机（18），电机（18）连接有驱动锥齿轮（19），对应驱动锥齿轮（19）设有与其啮合的从动锥齿轮（20），与从动锥齿轮（20）同轴设有同步齿轮一（21）和给进齿轮一（22），对应同步齿轮一（21）设有与其啮合的同步齿轮二（23），与同步齿轮二（23）同轴设有给进齿轮二（24），给进齿轮一（22）、给进齿轮二（24）分别与上直卷簧片（8）、下直卷簧片（9）上的锁孔（12）咬合。

3.根据权利要求2所述的多片卷簧式直线伸展机构，其特征在于：以驱动锥齿轮（19）轴为中心辐射分布有3组伸缩单元连接底座（1）和对接盘（2），对应3组伸缩单元设有3组传动单元，3组传动单元共用一个电机（18）、驱动锥齿轮（19）作为动力源，同步运转。

4.根据权利要求1或2所述的多片卷簧式直线伸展机构，其特征在于：同步齿轮一（21）和同步齿轮二（23）的轴、四个卷簧筒、电机（18）通过支架固定在底座（1）上。

5.根据权利要求1所述的多片卷簧式直线伸展机构，其特征在于：四个卷簧筒内分别设有卷簧。