一种刚性机械锁定机构及锁定或解锁方法技术

一种新型刚性机械锁定机构及锁定或解锁方法，本发明专利技术属于航天光学遥感器技术领域，针对相机扫描机构的具体需求，设计出了一种新型的刚性机械锁定机构。本发明专利技术设计的新型刚性机械锁定机构装配至扫描机构轴系两侧，可在任意时刻由控制器发送指令实现对扫描机构轴系的锁定或解锁，在卫星发射前对扫描机构轴系进行刚性锁定，发射阶段轴系振动过载由刚性机械锁定机构承受，通过刚性机械锁定机构高支撑刚度实现对轴系支撑元件的保护。通过优化减速组件和第一直线运动副、增速组件和第二直线运动副的减速比来实现锁定运行精度及锁定解锁位置反馈精度；通过设计直线支撑副的安装布置方式及预紧力实现高支撑刚度；锁定销采用大锥角设计，确保锁定后不会发生自锁。

A rigid mechanical locking mechanism and locking or unlocking method

A new rigid mechanical locking mechanism, locking or unlocking method, which belongs to the field of space optical remote sensing technology. A new type of rigid mechanical locking mechanism is designed in view of the specific demand of the camera scanning mechanism. The new rigid mechanical lock mechanism designed by the invention is assembled on both sides of the axis system of the scanning mechanism, and can be sent by the controller to lock or unlock the axis system of the scanning mechanism at any time. The axis system of the scanning mechanism is locked rigid before the launch of the satellite, and the vibration overload of the shaft system is borne by the rigid mechanism lock mechanism. Through the rigid support mechanism of rigid mechanical locking mechanism to achieve the protection of shafting support components. By optimizing the deceleration component, the first linear motion pair, the speed increase component and the second linear motion pair, the locking operation precision and the locking position feedback precision are realized, and the high support stiffness is realized by the design of the installation arrangement and the pretightening force of the linear support pair; the lock pin adopts the big cone angle design to ensure that the lock is not locked after the lock. Self locking will occur.

【技术实现步骤摘要】
一种刚性机械锁定机构及锁定或解锁方法
本专利技术涉及一种刚性机械锁定机构及锁定或解锁方法，针对相机扫描机构的具体需求，属于航天光学遥感器

技术介绍
扫描机构是相机的核心部件，其要求测量精度高、寿命长、负载大，限制扫描机构寿命及测量精度的主要因素是轴系支撑元件的寿命和其承载能力，而卫星发射时过载对轴系支撑元件的破坏将导致在轨扫描机构测量精度及寿命下降，故亟需一种刚性机械锁定机构，在发射时对扫描机构轴系进行刚性锁定，即利用刚性机械锁定机构对扫描机构轴系进行刚性锁定，起到保护扫描机构轴系支撑元件的作用。目前，扫描机构上常用的锁定机构方案主要有三种：插销限位锁定、电磁锁定、柔性抱轴锁定。插销限位锁定一般采用记忆合金或火工品作为解锁动力源，缺点在于无法重复使用，扫描机构在整星各个阶段均需解锁调试，而在整星中无法进行零件更换工作；电磁锁定原理为通过加电产生磁力，从而限制轴系转动，缺点在于无法起到对轴系刚性支撑作用；柔性抱轴锁定一般采用拉紧柔性带的方法抱紧转动轴，从而限制轴系转动，缺点也是无法起到对轴系刚性支撑作用。鉴于以上分析，可以看出：三种常用锁定方案均很难满足相机扫描机构的需求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种新型刚性机械锁定机构及锁定或解锁方法，该锁定机构装配至相机扫描机构轴系两侧，可在任意时刻由控制器发送指令实现对扫描机构轴系锁定/解锁功能，在卫星发射前由控制其发送指令对扫描机构轴系进行刚性锁定，起到限制轴系转动和对轴系支撑元件提供刚性支撑的作用，在发射阶段轴系振动过载由刚性机械锁承受，从而起到保护轴系支撑元件作用。卫星入轨稳定工作后，由控制器发送指令对扫描机构解锁。本专利技术设计出的新型刚性机械锁定机构具有可重复使用、锁定刚度大、锁定精度及重复锁定精度高的优点，从而解决了高精度、长寿命、大负载扫描机构发射阶段轴系支撑元件过载保护问题。本专利技术解决的技术方案为：一种新型刚性机械锁定机构，包括：直线运动组件、减速驱动组件、增速驱动组件、位置传感器组件和锁定支撑组件、基座；直线运动组件、减速驱动组件、增速驱动组件和位置传感器组件安装在基座上，锁定支撑组件安装在直线运动组件上；通过减速驱动组件带动直线运动组件，直线运动组件推动锁定支撑组件在锁定解锁位置之间直线运动，由位置传感器组件判断直线运动组件是否到达锁定解锁位置，若到达，锁定支撑组件对锁定对象锁定或解锁，若未到达直线运动组件继续运行。直线运动组件，包括：第一直线运动副(9)、第一直线支撑副(10)；减速驱动组件，包括：减速组件(1)、驱动电机(5)；驱动电机(5)通过减速组件(1)和第一直线运动副(9)驱动活动板(14)沿第一直线支撑副(10)平移。位置传感器组件没包括：增速组件(2)、解锁位置传感器(3)、锁定位置传感器(4)、第二直线支撑副(6)、位置信号触发器(7)、第二直线运动副(8)；驱动电机(5)通过增速组件(2)和第二直线运动副(8)推动位置信号触发器(7)沿第二直线支撑副(6)在解锁位置传感器(3)和锁定位置传感器(4)之间进行直线运动，直至驱动位置信号触发器(7)动作至锁定位置传感器(4)或解锁位置信号器(3)触发；锁定支撑组件：锁定动盘(12)、锁定盘(11)、锁定销(13)；位置传感器(4)或解锁位置信号器(3)触发后，锁定动盘(12)带动锁定销(13)插入或脱离锁定盘(11)，完成锁定或解锁动作。锁定对象为扫描机构，刚性机械锁定机构是通过基座装配在扫描机构轴系支撑座上。扫描机构轴系两侧分别固定安装一个锁定盘(11)，锁定销(13)固定安装与锁定动盘(12)上，锁定动盘(12)安装在活动板(14)上，驱动电机(5)、第一直线支撑副(10)装在基座(14)上，第一直线支撑副(10)为两个，直线运动副(9)通过轴承支撑在基座上，并位于两个第一直线支撑副(10)之间.第二直线支撑副(6)固定安装在基座上，第二直线运动副(8)通过轴承与第二直线支撑副(6)平行支撑在基座上；第二直线运动副(8)通过轴承支撑在基座上，第二直线支撑副(6)和第二直线运动副(8)通过驱动位置信号触发器(7)连接，解锁位置传感器(3)和锁定位置传感器(4)安装在基座上。减速组件(1)，包括主动轮和从动轮，减速组件(1)的主动轮安装在驱动电机(5)上，减速组件(1)的从动轮安装在第一直线运动副(9)上；减速组件(1)的主动轮带动从动轮转动，从动轮带动第一直线运动副(9)推动活动板(14)沿第一直线支撑副(10)水平运动，动活动板(14)带动锁定动盘(12)运动，使得锁定销(13)插入或脱离锁定盘(11)，完成锁定或解锁动作.增速组件(2)，包括主动轮和从动轮，增速组件(2)的主动轮安装在驱动电机(5)上，增速组件(2)的从动轮安装在第二直线运动副(8)上；增速组件(2)的从动轮带动第二直线运动副(8)沿第二直线支撑副(6)运动；从而带动位置信号触发器(7)在位置传感器(4)和解锁位置信号器(3)之间运动，锁定位置传感器(4)和解锁位置信号器(3)触发后会反馈锁定或解锁信号一种新型刚性机械锁定机构的锁定或解锁方法，步骤如下：(1)减速组件(1)的主动轮带动从动轮转动；(2)从动轮带动第一直线运动副(9)推动活动板(14)沿第一直线支撑副(10)水平运动，(3)活动板(14)带动锁定动盘(12)运动，从而带动锁定销(13)插入或脱离锁定盘(11)，完成锁定或解锁动作。(4)在步骤1的同时减速组件(1)主动轮带动增速组件(2)主动轮转动，增速组件(2)主动轮带动从动轮，增速组件(2)的从动轮带动第二直线运动副(8)沿第二直线支撑副(6)运动；(5)第二直线支撑副(6)带动位置信号触发器(7)在位置传感器(4)和解锁位置信号器(3)之间运动，锁定位置传感器(4)和解锁位置信号器(3)触发后会反馈锁定或解锁信号。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术设计的新型刚性机械锁定机构装配到扫描机构轴系两侧轴系支撑座上，可在任意时刻由控制器发送指令实现对扫描机构轴系的锁定或解锁，在卫星发射前对扫描机构轴系进行刚性锁定，发射阶段轴系振动过载由刚性机械锁承受，通过刚性机械锁定机构高支撑刚度实现对轴系支撑元件的保护。(2)本专利技术刚性机械锁定机构优化减速组件和第一直线运动副的减速比、增速组件增速比和第二直线运动副的增速比，实现锁定运行精度不超过0.005mm、锁定解锁位置反馈精度不超过0.01mm，确保锁定后不会对轴系支撑元件带来额外负载。(3)本专利技术直线导轨的预紧量根据被锁定轴系组件的重量和发射振动量级计算确定，然后通过导轨刚度曲线选择合适的预紧力，保证了刚性机械锁定机构的支撑刚度及运行精度。(4)本专利技术锁定销采用大锥角锥销，锁定盘和锁定动盘中的锥销孔组合加工，锥销和锥销孔配研，加工装配工艺性好，且锁定后锥销与销孔不会发生自锁。(5)本专利技术具有适应各类相机扫描机构或二维指向机构等轴系刚性锁定，且适应于工业化生产。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的基座示意图；图3为本专利技术的活动板示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。扫描机构主要由转动轴系、轴系支撑座、轴系支撑元件、驱动元件、反馈元件等组成，转动轴系通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型刚性机械锁定机构，其特征在于包括：直线运动组件、减速驱动组件、增速驱动组件、位置传感器组件和锁定支撑组件、基座；直线运动组件、减速驱动组件、增速驱动组件和位置传感器组件安装在基座上，锁定支撑组件安装在直线运动组件上；通过减速驱动组件带动直线运动组件，直线运动组件推动锁定支撑组件在锁定解锁位置之间直线运动，由位置传感器组件判断直线运动组件是否到达锁定解锁位置，若到达，锁定支撑组件对锁定对象锁定或解锁，若未到达直线运动组件继续运行。

【技术特征摘要】
1.一种新型刚性机械锁定机构，其特征在于包括：直线运动组件、减速驱动组件、增速驱动组件、位置传感器组件和锁定支撑组件、基座；直线运动组件、减速驱动组件、增速驱动组件和位置传感器组件安装在基座上，锁定支撑组件安装在直线运动组件上；通过减速驱动组件带动直线运动组件，直线运动组件推动锁定支撑组件在锁定解锁位置之间直线运动，由位置传感器组件判断直线运动组件是否到达锁定解锁位置，若到达，锁定支撑组件对锁定对象锁定或解锁，若未到达直线运动组件继续运行。2.根据权利要求1所述的一种新型刚性机械锁定机构，其特征在于：直线运动组件，包括：第一直线运动副(9)、第一直线支撑副(10)；减速驱动组件，包括：减速组件(1)、驱动电机(5)；驱动电机(5)通过减速组件(1)和第一直线运动副(9)驱动活动板(14)沿第一直线支撑副(10)平移。3.根据权利要求1所述的一种新型刚性机械锁定机构，其特征在于：位置传感器组件没包括：增速组件(2)、解锁位置传感器(3)、锁定位置传感器(4)、第二直线支撑副(6)、位置信号触发器(7)、第二直线运动副(8)；驱动电机(5)通过增速组件(2)和第二直线运动副(8)推动位置信号触发器(7)沿第二直线支撑副(6)在解锁位置传感器(3)和锁定位置传感器(4)之间进行直线运动，直至驱动位置信号触发器(7)动作至锁定位置传感器(4)或解锁位置信号器(3)触发。4.根据权利要求1所述的一种新型刚性机械锁定机构，其特征在于：锁定支撑组件：锁定动盘(12)、锁定盘(11)、锁定销(13)；位置传感器(4)或解锁位置信号器(3)触发后，锁定动盘(12)带动锁定销(13)插入或脱离锁定盘(11)，完成锁定或解锁动作。5.根据权利要求1所述的一种新型刚性机械锁定机构，其特征在于：锁定对象为扫描机构，刚性机械锁定机构是通过基座装配在扫描机构轴系支撑座上。6.根据权利要求5所述的一种新型刚性机械锁定机构，其特征在于：扫描机构轴系两侧分别固定安装一个锁定盘(11)，锁定销(13)固定安装与锁定动盘(12)上，锁定动盘(12)安装在活动板(14)上，驱动电机(5)、第一直线支撑副(10)装在基座(14)上，第一直线支撑副(10)为两个，直线运动副(9)通过轴承支撑在基座上，并位于两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鑫，王庆颖，杨鹏，李晓，赵广涛，范建凯，贾慧丽，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11