一种直线运动锁紧机构及空间载荷装置

1.本发明涉及空间站锁紧机构相关技术领域，具体涉及一种直线运动锁紧机构及空间载荷装置。


背景技术：

2.随着人们对空间技术及空间科学的探索，越来越多的空间实验逐渐开展，一些空间实验需要将实验机构进行释放或移动至零位锁紧，传统锁紧机构尺寸较大，结构不紧凑，不满足现有结构方案要求；现有锁紧方式没有导向功能，或导向功能不满足精度要求。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种直线运动锁紧机构及空间载荷装置。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种直线运动锁紧机构，包括驱动机构、安装底座、导向套筒、丝杠以及紧压杆，所述安装底座上固定有导向套筒和驱动机构，所述驱动机构与所述导向套筒间隔布置，且所述驱动机构的驱动轴与所述导向套筒同轴布置；所述丝杠的一端通过第一轴承与所述导向套筒靠近驱动机构的一端转动连接，所述丝杠的另一端通过第二轴承与安装底座转动连接；所述丝杠同轴套设在所述导向套筒内且与导向套筒之间预留有滑动间隔，所述紧压杆内开设有螺纹通道，所述紧压杆套设在所述丝杠上且与丝杠螺纹连接，所述紧压杆的外侧壁与所述导向套筒内侧壁滑动配合，所述紧压杆背离所述驱动机构的一端从所述导向套筒内伸出并连接有对位板，所述对位板与所述第二轴承之间预留有锁紧间隔，所述对位板正对第二轴承的一侧面设有第一凹凸结构。
5.本发明的有益效果是：本发明的直线运动锁紧机构，通过在对位板和第二轴承之间设置锁紧间隔，可以在锁紧间隔中对载荷振动板进行锁紧定位，并利用对位板上的第一凹凸结构与载荷振动板上的第二凹凸结构适配，进行对位矫正，可以将被锁定载荷装置移动至零位。本发明的直线运动锁紧机构，采用丝杠螺母传动，能够承载发射上行所需力学环境；本发明的直线运动锁紧机构环境适应性强、可靠性高、还具有导向功能。
6.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
7.进一步，所述导向套筒具有导向通道，所述导向通道的一端为收口结构并安装有第一轴承，所述导向通道的另一端为敞口结构。
8.进一步，所述导向通道的横截面为扁孔结构。
9.采用上述进一步方案的有益效果是：采用扁孔结构，有利于驱动紧压杆在导向通道内轴向滑动。
10.进一步，所述导向通道的横截面为长腰孔结构。
11.进一步，所述对位板垂直于所述丝杠设置，所述第一凹凸结构为波纹状结构。
12.采用上述进一步方案的有益效果是：采用波纹状结构的第一凹凸结构，有利于与载荷振动板上的第二凹凸结构啮合进行对位。
13.进一步，所述第一凹凸结构包括多条长条形梯形凸起，相邻两条长条形梯形凸起之间平行布置且预留有倒梯形间隔，所述长条形梯形凸起与所述倒梯形间隔相互适配。
14.进一步，所述长条形梯形凸起沿平行于所述安装底座的方向延伸。
15.进一步，所述对位板的两端分别固定有挡板，所述挡板位于所述长条形梯形凸起的长度方向两端，所述挡板在长度方向上将所述长条形梯形凸起以及所述倒梯形间隔遮挡住。
16.采用上述进一步方案的有益效果是：挡板的设置，可以将载荷振动板上对应的对位挡块都定位在两块挡板之间。
17.进一步，所述对位板一端的挡板上设有触发凸起，所述触发凸起位于所述挡板背离所述长条形梯形凸起的一侧面上；所述安装底座上沿平行于丝杠的方向上还间隔设有第一微动开关和第二微动开关，所述第一微动开关和第二微动开关分别与驱动机构连接并控制驱动机构启停；所述第一微动开关和第二微动开关分别位于所述触发凸起的两侧，所述触发凸起在运动过程中能够分别触发第一微动开关和第二微动开关。
18.采用上述进一步方案的有益效果是：触发凸起可以起到触发两个微动开关的作用，进而控制电机的启停。
19.一种空间载荷装置，包括上述的直线运动锁紧机构，还包括空间载荷，所述空间载荷包括载荷振动板，所述载荷振动板的一端边缘处开设有锁定槽，所述载荷振动板的一侧面上设有对位挡块，所述对位挡块位于所述锁定槽的四周，所述对位挡块与所述对位板相对布置，所述对位挡块上设有与所述第一凹凸结构适配的第二凹凸结构；
20.其中，所述驱动机构通过丝杠驱动所述紧压杆轴向运动，并使对位板与对位挡块抵接配合，所述对位板上的第一凹凸结构与对位挡块上的第二凹凸结构适配，实现对位板对对位挡块的初始定位。
21.本发明的有益效果是：本发明的空间载荷装置，可以利用直线运动锁紧机构实现载荷振动板的定位锁定归零。
附图说明
22.图1为本发明直线运动锁紧机构的立体爆炸结构示意图；
23.图2为图1中a部的放大结构示意图；
24.图3为本发明直线运动锁紧机构的剖视结构示意图；
25.图4为本发明紧压杆的立体结构示意图；
26.图5为本发明对位挡块的立体结构示意图。
27.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
28.1、电机；11、联轴器；
29.2、安装底座；21、第一安装板；22、第一微动开关；23、第二微动开关；24、电机支架；25、微动开关支架；26、第二安装板；
30.3、导向套筒；31、导向通道；
31.4、丝杠；41、第一轴承；42、第二轴承；
32.5、紧压杆；51、螺纹通道；
33.6、对位板；61、长条形梯形凸起；62、倒梯形间隔；63、挡板；64、触发凸起；
34.7、载荷振动板；71、锁定槽；72、对位挡块；73、第二凹凸结构。
具体实施方式
35.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。
36.如图1～图5所示，本实施例的一种直线运动锁紧机构，包括驱动机构、安装底座2、导向套筒3、丝杠4以及紧压杆5，所述安装底座2上固定有导向套筒3和驱动机构，所述驱动机构与所述导向套筒3间隔布置，且所述驱动机构的驱动轴与所述导向套筒3同轴布置；所述丝杠4的一端通过第一轴承41与所述导向套筒3靠近驱动机构的一端转动连接，所述丝杠4的另一端通过第二轴承42与安装底座2转动连接；所述丝杠4同轴套设在所述导向套筒3内且与导向套筒3之间预留有滑动间隔，所述紧压杆5内开设有螺纹通道51，所述紧压杆5套设在所述丝杠4上且与丝杠4螺纹连接，所述紧压杆5的外侧壁与所述导向套筒3内侧壁滑动配合，所述紧压杆5背离所述驱动机构的一端从所述导向套筒3内伸出并连接有对位板6，所述对位板6与所述第二轴承42之间预留有锁紧间隔，所述对位板6正对第二轴承42的一侧面设有第一凹凸结构。
37.具体的，所述第一轴承41和第二轴承42可均采用角接触球轴承。两个轴承可分别通过轴承端盖进行定位。所述驱动机构采用电机1，电机1通过电机支架24安装在安装底座2上。电机1的输出轴通过联轴器11与丝杠4一端连接固定。所述丝杠4可采用t型丝杠结构，传动性能好，精度高。
38.如图3所示，本实施例的所述导向套筒3具有导向通道31，所述导向通道31的一端为收口结构并安装有第一轴承41，所述导向通道31的另一端为敞口结构。
39.如图1、图3和图4所示，本实施例的所述导向通道31的横截面为扁孔结构。采用扁孔结构，有利于驱动紧压杆在导向通道内轴向滑动。
40.进一步优选的，所述导向通道31的横截面为长腰孔结构。
41.本实施例的一个具体方案，所述对位板6垂直于所述丝杠4设置，所述第一凹凸结构为波纹状结构。采用波纹状结构的第一凹凸结构，有利于与载荷振动板上的第二凹凸结构啮合进行对位。
42.本实施例的一个优选方案为，如图4所示，所述第一凹凸结构包括多条长条形梯形凸起61，相邻两条长条形梯形凸起61之间平行布置且预留有倒梯形间隔62，所述长条形梯形凸起61与所述倒梯形间隔62相互适配。如图4所示，所述螺纹通道51贯穿相邻两个长条形梯形凸起61之间的倒梯形间隔62设置。即丝杠贯穿对位板6中心位置处的倒梯形间隔内。
43.具体的，如图4所示，所述对位板6上可设置两条长条形梯形凸起61，两条长条形梯形凸起61之间设置一个倒梯形间隔。
44.如图1和图3所示，所述长条形梯形凸起61沿平行于所述安装底座2的方向延伸。
45.如图1和图2所示，所述对位板6的两端分别固定有挡板63，所述挡板63位于所述长条形梯形凸起61的长度方向两端，所述挡板63在长度方向上将所述长条形梯形凸起61以及所述倒梯形间隔62遮挡住。挡板的设置，可以将载荷振动板上对应的对位挡块都定位在两块挡板之间。
46.如图1和图2所示，本实施例的所述对位板6一端的挡板上设有触发凸起64，所述触
发凸起64位于所述挡板63背离所述长条形梯形凸起61的一侧面上；所述安装底座2上沿平行于丝杠4的方向上还间隔设有第一微动开关22和第二微动开关23，所述第一微动开关22和第二微动开关23分别与驱动机构连接并控制驱动机构启停；所述第一微动开关22和第二微动开关23分别位于所述触发凸起64的两侧，所述触发凸起64在运动过程中能够分别触发第一微动开关22和第二微动开关23。触发凸起可以起到触发两个微动开关的作用，进而控制电机的启停。第一微动开关22和第二微动开关23为驱动机构的零位反馈，驱动机构运动至两个微动开关时，反馈已运动至极限位移的信号，用于检测锁紧及解锁是否到位。采用两个微动开关来检测紧压板的位置，锁紧时挡板上的触发凸起触发前侧的第一微动开关，电机停止转动，锁紧到位，防止损坏结构及电机。解锁时，挡板上的触发凸起触发后侧的第二微动开关，电机停止转动，解锁到位，振动板被释放，防止损坏结构及电机。
47.具体的，如图2所示，所述触发凸起64位于所述挡板背离所述对位板6的一端，所述触发凸起64竖直布置。所述第一微动开关22和第二微动开关23可分别通过微动开关支架25固定在安装底座2上。
48.本实施例的一个优选方案为，如图1和图3所示，本实施例的安装底座2上分别设有第一安装板21和第二安装板26，所述第一安装板21水平固定在所述安装底座2上，所述第二安装板26垂直固定在所述安装底座2上，所述第二轴承42安装在所述第二安装板26上，可将所述导向套筒3以及微动开关支架安装在第一安装板21上，然后将载荷振动板与第二安装板26平行间隔布置。
49.本实施例的直线运动锁紧机构，通过在对位板和第二轴承之间设置锁紧间隔，可以在锁紧间隔中对载荷振动板进行锁紧定位，并利用对位板上的第一凹凸结构与载荷振动板上的第二凹凸结构适配，进行对位矫正，可以将被锁定载荷装置移动至零位。本实施例的直线运动锁紧机构，采用丝杠螺母传动，能够承载发射上行所需力学环境；本实施例的直线运动锁紧机构环境适应性强、可靠性高、还具有导向功能。
50.如图1～图5所示，本实施例的一种空间载荷装置，包括上述的直线运动锁紧机构，还包括空间载荷，所述空间载荷包括载荷振动板7，所述载荷振动板7的一端边缘处开设有锁定槽71，所述载荷振动板7的一侧面上设有对位挡块72，所述对位挡块72位于所述锁定槽71的四周，所述对位挡块72与所述对位板6相对布置，所述对位挡块72上设有与所述第一凹凸结构适配的第二凹凸结构73；
51.其中，所述驱动机构通过丝杠4驱动所述紧压杆5轴向运动，并使对位板6与对位挡块72抵接配合，所述对位板6上的第一凹凸结构与对位挡块72上的第二凹凸结构73适配，实现对位板6对对位挡块72的初始定位。
52.所述对位挡块72具有的第二凹凸结构73与第一凹凸结构相同，也采用间隔布置的长条形梯形凸起，与第一凹凸结构的长条形梯形凸起相互错位。在锁紧时，对位板与被锁紧振动板上安装的对位挡块相互啮合，使载荷振动板回到零位，起定位导向作用。
53.具体的，如图1所示，所述锁定槽71的两侧各设置一个对位挡块72，可使两个对位挡块72以及锁定槽71不超出两个挡板之间的区域范围，当进行锁定时，锁定槽71内贯穿有丝杠4，所述即所述锁定槽71以及对位挡块72位于第二轴承与第一凹凸结构之间的锁紧间隔内。
54.本实施例的空间载荷装置在使用的时候，可将载荷装置的载荷振动板7设置在第
二安装板26靠近丝杠4的一侧，然后使载荷振动板7一端的锁定槽71贯穿丝杠4，可通过电机1驱动丝杠4转动，进而驱动紧压杆5沿导向套筒轴向运动，当第一凹凸结构与第二凹凸结构对接时，可利用长条形梯形结构之间适配挤压，对载荷振动板进行拉动对位，当第一凹凸结构与第二凹凸结构完全适配后，可将载荷振动板恢复至零位初始状态。
55.本实施例的空间载荷装置，可以利用直线运动锁紧机构实现载荷振动板的定位锁定归零。
56.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。
57.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。
58.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。
59.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。
60.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。
61.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。

技术特征：
1.一种直线运动锁紧机构，其特征在于，包括驱动机构、安装底座、导向套筒、丝杠以及紧压杆，所述安装底座上固定有导向套筒和驱动机构，所述驱动机构与所述导向套筒间隔布置，且所述驱动机构的驱动轴与所述导向套筒同轴布置；所述丝杠的一端通过第一轴承与所述导向套筒靠近驱动机构的一端转动连接，所述丝杠的另一端通过第二轴承与安装底座转动连接；所述丝杠同轴套设在所述导向套筒内且与导向套筒之间预留有滑动间隔，所述紧压杆内开设有螺纹通道，所述紧压杆套设在所述丝杠上且与丝杠螺纹连接，所述紧压杆的外侧壁与所述导向套筒内侧壁滑动配合，所述紧压杆背离所述驱动机构的一端从所述导向套筒内伸出并连接有对位板，所述对位板与所述第二轴承之间预留有锁紧间隔，所述对位板正对第二轴承的一侧面设有第一凹凸结构。2.根据权利要求1所述一种直线运动锁紧机构，其特征在于，所述导向套筒具有导向通道，所述导向通道的一端为收口结构并安装有第一轴承，所述导向通道的另一端为敞口结构。3.根据权利要求2所述一种直线运动锁紧机构，其特征在于，所述导向通道的横截面为扁孔结构。4.根据权利要求2所述一种直线运动锁紧机构，其特征在于，所述导向通道的横截面为长腰孔结构。5.根据权利要求1所述一种直线运动锁紧机构，其特征在于，所述对位板垂直于所述丝杠设置，所述第一凹凸结构为波纹状结构。6.根据权利要求5所述一种直线运动锁紧机构，其特征在于，所述第一凹凸结构包括多条长条形梯形凸起，相邻两条长条形梯形凸起之间平行布置且预留有倒梯形间隔，所述长条形梯形凸起与所述倒梯形间隔相互适配。7.根据权利要求6所述一种直线运动锁紧机构，其特征在于，所述长条形梯形凸起沿平行于所述安装底座的方向延伸。8.根据权利要求6所述一种直线运动锁紧机构，其特征在于，所述对位板的两端分别固定有挡板，所述挡板位于所述长条形梯形凸起的长度方向两端，所述挡板在长度方向上将所述长条形梯形凸起以及所述倒梯形间隔遮挡住。9.根据权利要求8所述一种直线运动锁紧机构，其特征在于，所述对位板一端的挡板上设有触发凸起，所述触发凸起位于所述挡板背离所述长条形梯形凸起的一侧面上；所述安装底座上沿平行于丝杠的方向上还间隔设有第一微动开关和第二微动开关，所述第一微动开关和第二微动开关分别与驱动机构连接并控制驱动机构启停；所述第一微动开关和第二微动开关分别位于所述触发凸起的两侧，所述触发凸起在运动过程中能够分别触发第一微动开关和第二微动开关。10.一种空间载荷装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的直线运动锁紧机构，还包括空间载荷，所述空间载荷包括载荷振动板，所述载荷振动板的一端边缘处开设有锁定槽，所述载荷振动板的一侧面上设有对位挡块，所述对位挡块位于所述锁定槽的四周，所述对位挡块与所述对位板相对布置，所述对位挡块上设有与所述第一凹凸结构适配的第二凹凸结构；其中，所述驱动机构通过丝杠驱动所述紧压杆轴向运动，并使对位板与对位挡块抵接配合，所述对位板上的第一凹凸结构与对位挡块上的第二凹凸结构适配，实现对位板对对
位挡块的初始定位。

技术总结
本发明涉及一种直线运动锁紧机构及空间载荷装置，直线运动锁紧机构包括驱动机构、安装底座、导向套筒、丝杠以及紧压杆，安装底座上固定有导向套筒和驱动机构，驱动机构与导向套筒间隔布置，且驱动机构的驱动轴与导向套筒同轴布置；丝杠一端通过第一轴承与导向套筒靠近驱动机构一端转动连接，丝杠另一端通过第二轴承与安装底座转动连接；丝杠同轴套设在导向套筒内且与导向套筒之间预留有滑动间隔，紧压杆内开设有螺纹通道，紧压杆套设在丝杠上且与丝杠螺纹连接，紧压杆外侧壁与导向套筒内侧壁滑动配合，紧压杆背离驱动机构的一端从导向套筒内伸出并连接有对位板，对位板与第二轴承之间预留有锁紧间隔，对位板正对第二轴承一侧面设有第一凹凸结构。有第一凹凸结构。有第一凹凸结构。


技术研发人员：窦腾 乔志宏 张聚乐 李泽韬 刘鹏 王珂
受保护的技术使用者：中国科学院空间应用工程与技术中心
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/5/26