CN108974394B - 一种用于空间主动隔振系统的自动锁紧解锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于主动隔振系统的空间自动锁紧解锁装置，主要包括主支撑组件、定子框、浮子板以及四角支撑组件；主支撑组件包括主支撑锥柱、执行机构组件、行程开关组合组件和驱动螺旋机构装配组件；主支撑组件安放于定子/浮子中间位置来对浮子平台起到预加载作用，周围四角辅助支撑结构与定子框侧壁连接安装做辅助支撑使得浮子平台与定子框架连成一个整体，安装在定子上的主支撑组件采用三爪夹钳结构抓取目标物并拉紧，辅助支撑利用主支撑抓紧浮子平台产生的反作用力顶住浮子，在向上受载过程中，主支撑组件起主要作用，在向下受载过程中，四个角支撑起主要作用；整个装置占用空间小且解锁过程简单快速，复锁具有导向功能。

Description

一种用于空间主动隔振系统的自动锁紧解锁装置

技术领域

本发明涉及航空机械控制技术领域，尤其涉及一种用于空间主动隔振系统的自动锁紧解锁装置。

背景技术

宇宙空间中的微重力环境条件是目前在地球或近地环境下无法真实模拟的，为了能够进行在高微重力水平环境下的相关科学试验，需将实验系统放置在太空中完成。而相关实验项目需要为其实验装置及材料提供搭载平台，由于空间站中其他机械装置的运行势必会产生振动等因素的干扰，所以要求该平台能够在火箭运载上行期间与定子有较好的锁定状态，进入太空轨道后能够将浮子与定子分离，成为漂浮于空间中的平台，满足科学实验项目所要求的高微重力水平条件，所以在无航天员照看的前提下需要一种可以使该实验平台能够与定子进行锁定连接与解锁分离的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于主动隔振系统的空间自动锁紧解锁装置，其特征在于，，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于主动隔振系统的空间自动锁紧解锁装置，包括浮子板、定子框、主支撑组件和四角辅助支撑组件，所述主支撑组件安放于所述定子框和所述浮子板中间位置，所述四角辅助支撑组件分别固定在所述定子框壁上。

优选的，所述四角辅助支撑结构与定子框之间采用螺钉紧固件连接。

优选的，所述主支撑组件包括主支撑锥柱、执行机构组件、行程开关组合组件和驱动螺旋机构装配组件；

所述主支撑椎柱安装在所述浮子板上，与所述驱动螺旋机构装配组件的传动轴相对，为执行机构组件提供抓取点；

所述执行机构组件完成抓取和松开所述主支撑锥柱的行为；

所述行程开关组合控制所述驱动螺旋机构装配组件的动力输出。

优选的，所述执行机构组件包括第一滚轴、第二滚轴、机构支撑框架、滚柱、三个压杆、顶出动盘、定位柱、驱动椎体和主位推板；

所述行程开关组合组件包括行程开关上，行程开关下，行程开关支架；

所述驱动螺旋机构装配组件包括传动轴、电机、电机支撑底座、轴承、轴承支撑框架和封端轴承压环；

所述压杆的转动支点通过所述第一滚轴安装在所述机构支撑框架上，压杆下端的所述滚柱通过所述第二滚轴卡在所述驱动锥体的滑槽内，处于所述第一滚轴和所述第二滚轴之间的弹簧连接相邻压杆靠近底部的位置，所述三个压杆成三角爪状；所述顶出动盘与所述传动轴做丝杠螺母配合装配在所述传动轴的端部；所述行程开关支架固定于所述机构支撑框架的外侧，固定在所述驱动椎体上的所述主位推板穿过所述行程开关支架，处于所述行程开关上和所述行程开关下之间；

所述电机安装在所述电机支撑底座上，所述轴承支撑框架与所述电机支撑底座螺钉固定，所述封端轴承压环处于所述轴承的下端。

优选的，整个结构通过所述电机作动力输入，固定在所述机构支撑框架上的所述定位柱与所述顶出动盘上的弧槽配合起到限制所述顶出动盘的圆周运动只让顶出动盘沿定位柱轴线方向的直线运动来增强传动轴的整体稳定性，所述传动轴旋转驱动所述驱动锥体，所述压杆下端的所述滚柱卡在所述滑槽内，限制所述驱动椎体的轴向运动，使得驱动锥体沿着所述传动轴轴向做直线运动。

优选的，当所述电机顺指针转动所述驱动锥体上升，所述压杆和所述滚柱沿着所述驱动锥体的滑槽由尖端滚下锥体底部，由于所述驱动锥体为上尖下宽的形状从而带给压杆底部位置顶向外侧的推力，经过杠杆放大得到压杆端部更大的向内收缩的力，完成主支撑组件三个压杆的抓取姿态

优选的，当主支撑组件所述三个压杆抓取所述主支撑锥柱时，安装在所述执行机构支撑框架上的所述碟型压环以及所述四角辅助支撑利用主支撑抓紧浮子平台产生的反作用力作为反支撑力，顶住浮子，保证连接浮子板刚度，而四角支撑机构采用锥碗式结构设计保证压入时连接更加稳定。

优选的，当所述电机逆时针转动驱动所述驱动锥体下降，所述弹簧拉力会驱动所述滚柱从所述驱动锥体下端面贴合所述滑槽滚动到所述驱动椎体尖部位置，使得压杆松开所述主支撑锥柱。

优选的，所述电机动力输出通过所述行程开关上、所述行程开关下与安装在所述驱动锥体上的所述定位推板接触完成对电机驱动的控制。

优选的，当所述定位推板与所述行程开关下接触时，电机顺时针驱动停止；所述定位推板与所述行程开关上接触时，电机逆时针驱动停止。

本发明的有益效果是：

本发明在轨空间无人值守的情况下，能够完成为空间主动隔振系统定子/浮子自主分离解锁和重复锁定动作，充分解决了在火箭上行期间对浮子平台的锁定连接并在轨后完成自动解锁分离的工作，整个装置占用空间小且解锁过程简单快速，复锁具有导向功能。

附图说明

图1是锁紧解锁装置整体示意图；

图2是主支撑组件主体示意图；

图3是执行机构组件外部示意图；

图4是执行机构组件内部示意图；

图5是行程开关组合件示意图；

图6是驱动螺旋装配组件外部示意图；

图7是驱动螺旋装配组件内部示意图；

图8是辅助支撑装置示意图；

[1]浮子板、[2]定子框、[3]主支撑组件、[4]四角辅助支撑组件、[5]主支撑锥柱、[6]执行机构组件、[7]行程开关组合组件、[8]驱动螺旋机构装配组件、[9]碟型压环、[10]机构支撑框架、[11]第一滚轴、[12]滚柱、[13]第二滚轴、[14]压杆、[15]弹簧、[16]顶出动盘、[17]驱动锥体、[18]定位推板、[19]定位柱、[20]行程开关支架、[21]行程开关上、[22]行程开关下、[23]轴承支撑框架、[24]电机支撑底座、[25]传动轴、[26]电机、[27]轴承、[28]封端轴承压环。

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，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方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本发明装置安装布局如图1所示，主要包括主支撑组件、定子框、浮子板以及四角支撑组件；其中主支撑组件位于定子框和浮子板的中间位置，四角支撑组件分别固定在定子框壁上。

主支撑组件如图2所示，包括主支撑锥柱、执行机构组件、行程开关组合组件、驱动螺旋机构装配组件。其中主支撑锥柱安装在浮子板上，其位置与其余主支撑组件的轴线，也就是传动轴的位置对中；执行机构组件包括第一滚轴、第二滚轴、机构支撑框架、滚柱、三个压杆、顶出动盘、定位柱、驱动椎体和主位推板(图3和图4)；行程开关组合组件包括行程开关上，行程开关下，行程开关支架(图5)；驱动螺旋机构装配组件包括传动轴、电机、电机支撑底座、轴承、轴承支撑框架和封端轴承压环(图6和图7)。

整个结构通过电机作动力输入，传动轴旋转驱动驱动锥体，顶出动盘与传动轴做丝杠螺母配合装配在传动轴的端部而固定在机构支撑框架上的定位柱与顶出动盘上的弧槽配合起到限制顶出动盘圆周运动只让顶出动盘沿定位柱轴线方向的直线运动来增强传动轴的整体稳定性。传动轴与驱动锥体也为丝杠螺母结构，并且由于装在压杆下部的滚柱卡在驱动锥体的滑槽内，限制了驱动锥体的轴向运动，从而使得驱动锥体沿着传动轴轴向做直线上升与下降运动。

当使用该装置进行锁紧动作时，电机顺指针转动驱动锥体上升，压杆的转动支点通过滚轴安装在机构支撑框架上，整体类似于杠杆结构，而弹簧连接相邻压杆靠近底部位置，由于弹簧拉力使得滚柱保持与锥体滑槽接触，压杆滚柱沿着驱动锥体滑槽由尖端滚下锥体底部，由于驱动锥体为上尖下宽的形状从而带给压杆底部位置顶向外侧的推力，经过杠杆放大得到压杆端部更大的向内收缩的力，完成主支撑组件三角爪盘(即三个压杆)的抓取姿态。当主支撑组件抓取主支撑锥柱时，碟型压环以及四角支撑提供反支撑力，保证连接浮子板刚度，而四角支撑机构采用锥碗式结构设计保证压入时连接更加稳定。

当使用该装置进行解锁动作时，电机逆时针转动，驱动锥体下降，锥体下降弹簧拉力会驱动滚柱从锥体大端面贴合滑槽滚动到尖部位置，使得爪盘松开。

行程开关组件如图5所示，主要通过上下开关与安装在驱动锥体上的定位推板接触完成对电机驱动的控制。当所述定位推板与所述行程开关下接触时，电机顺时针驱动停止；所述定位推板与所述行程开关上接触时，电机逆时针驱动停止。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

整套锁紧装置可支撑浮子和载荷重量共计40Kg。通过地面或远距离遥控操作电机驱动解锁与锁紧，本锁紧装置所设计的结构采用力放大原理，所以使用较低功率电机即可得到较大的锁紧力(可达4000N)，整个机构尺寸和结构重量小，解锁后能够在需要复锁的条件限制下满足定子与浮子±10mm活动空间(三向)，复锁时具有锁定导向功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于主动隔振系统的空间自动锁紧解锁装置，其特征在于，包括浮子板、定子框、主支撑组件和四角辅助支撑组件，所述主支撑组件安放于所述定子框和所述浮子板中间位置，所述四角辅助支撑组件分别固定在所述定子框壁上；所述四角辅助支撑结构与定子框之间采用螺钉紧固件连接；

所述主支撑组件包括主支撑锥柱、执行机构组件、行程开关组合组件和驱动螺旋机构装配组件；

所述主支撑椎柱安装在所述浮子板上，与所述驱动螺旋机构装配组件的传动轴相对，为执行机构组件提供抓取点；

所述执行机构组件完成抓取和松开所述主支撑锥柱的行为；

所述行程开关组合控制所述驱动螺旋机构装配组件的动力输出；

所述执行机构组件包括第一滚轴、第二滚轴、机构支撑框架、滚柱、三个压杆、顶出动盘、定位柱、驱动椎体和主位推板；

所述行程开关组合组件包括行程开关上，行程开关下，行程开关支架；

所述驱动螺旋机构装配组件包括传动轴、电机、电机支撑底座、轴承、轴承支撑框架和封端轴承压环；

所述压杆的转动支点通过所述第一滚轴安装在所述机构支撑框架上，压杆下端的所述滚柱通过所述第二滚轴卡在所述驱动锥体的滑槽内，处于所述第一滚轴和所述第二滚轴之间的弹簧连接相邻压杆靠近底部的位置，所述三个压杆成三角爪状；所述顶出动盘与所述传动轴做丝杠螺母配合装配在所述传动轴的端部；所述行程开关支架固定于所述机构支撑框架的外侧，固定在所述驱动椎体上的所述主位推板穿过所述行程开关支架，处于所述行程开关上和所述行程开关下之间；

所述电机安装在所述电机支撑底座上，所述轴承支撑框架与所述电机支撑底座螺钉固定，所述封端轴承压环处于所述轴承的下端；

整个结构通过所述电机作动力输入，固定在所述机构支撑框架上的所述定位柱与所述顶出动盘上的弧槽配合起到限制所述顶出动盘的圆周运动只让顶出动盘沿定位柱轴线方向的直线运动来增强传动轴的整体稳定性，所述传动轴旋转驱动所述驱动锥体，所述压杆下端的所述滚柱卡在所述滑槽内，限制所述驱动椎体的轴向运动，使得驱动锥体沿着所述传动轴轴向做直线运动；

当主支撑组件所述三个压杆抓取所述主支撑锥柱时，安装在所述执行机构支撑框架上的碟型压环以及所述四角辅助支撑提供反支撑力，保证连接浮子板刚度，而四角支撑机构采用锥碗式结构设计保证压入时连接更加稳定。

2.根据权利要求1所述的用于主动隔振系统的空间自动锁紧解锁装置，其特征在于，当所述电机顺指针转动所述驱动锥体上升，所述压杆和所述滚柱沿着所述驱动锥体的滑槽由尖端滚下锥体底部，由于所述驱动锥体为上尖下宽的形状从而带给压杆底部位置顶向外侧的推力，经过杠杆放大得到压杆端部更大的向内收缩的力，完成主支撑组件三个压杆的抓取姿态。

3.根据权利要求1所述的用于主动隔振系统的空间自动锁紧解锁装置，其特征在于，当所述电机逆时针转动驱动所述驱动锥体下降，所述弹簧拉力会驱动所述滚柱从所述驱动锥体下端面贴合所述滑槽滚动到所述驱动椎体尖部位置，使得压杆松开所述主支撑锥柱。

4.根据权利要求1所述的用于主动隔振系统的空间自动锁紧解锁装置，其特征在于，所述电机动力输出通过所述行程开关上、所述行程开关下与安装在所述驱动锥体上的定位推板接触完成对电机驱动的控制。

5.根据权利要求4所述的用于主动隔振系统的空间自动锁紧解锁装置，其特征在于，当所述定位推板与所述行程开关下接触时，电机顺时针驱动停止；所述定位推板与所述行程开关上接触时，电机逆时针驱动停止。