一种可编程控制的电磁插销-齿轮副式轴系锁紧机构制造技术

一种可编程控制的电磁插销-齿轮副式轴系锁紧机构，包括微控制器部分、锁紧伸缩机构部分和锁紧齿轮轴系。电磁插销轴系锁紧机构通过微控制器信号控制继电器通断，实现与继电器串联的电磁插销线圈通断电控制，进而控制线圈磁场用以完成对插销弹射轴的弹入与弹出锁紧齿轮槽，最终达到对轴系的锁紧与打开功能。本发明专利技术具有结构紧凑、可任意角度锁紧、自动找正、性能可靠等特点，可用于微控制器程序算法控制机械轴系的锁紧与打开，适用于稳定跟踪平台系统以及其他具有轴系锁紧要求的机电系统。

【技术实现步骤摘要】
一种可编程控制的电磁插销-齿轮副式轴系锁紧机构
本专利技术属于航空遥感机电设计领域，涉及一种已应用在航空遥感两轴稳定跟踪平台系统的轴系锁紧机构，实现了可编程微控制器通过数字信号对航空遥感两轴稳定跟踪平台系统的方位轴、俯仰轴的锁紧与打开功能，亦可适用于含有轴系的需程序控制轴系锁紧与打开的场合，本专利技术适用于航空遥感设备、其他具有轴系锁紧要求的机电系统。
技术介绍
稳定跟踪平台是航空遥感系统的关键设备，其主要作用为隔离载体扰动，使光轴(LineofSight，LOS)根据上位机输出位置指令在惯性空间保持对目标的跟踪稳定。由于受风扰、飞行载体的非平稳飞行等因素影响，稳定跟踪平台姿态将发生变化，因此任务载荷的LOS将因基座的运动干扰而发生晃动，造成图像模糊，甚至丢失目标。在伺服状态下，稳定跟踪平台LOS实时跟踪目标在空间的运动变化，平台通过对框架的反向驱动实时隔离各种扰动因素影响，从而保持载荷姿态对目标的稳定跟踪。快速、准确的实现LOS在惯性空间下对目标的稳定跟踪是稳定跟踪平台的主要任务。然而，伴随遥感测量信息种类日益增多，遥感载荷集成的种类和重量不断增加，带来稳定跟踪平台的机械设计尺寸、重量等不断增长，这需要挂载遥感载荷的飞行器承载能力更强、飞行稳定性更好。此外，中国专利文献CN102628692A是本专利技术最接近的现有技术，挂载遥感载荷的飞行器在爬升及降落过程中的颠簸及加速度过大，遥感载荷会造成对航空遥感稳定跟踪平台的较大冲击，在大冲击力作用下，力矩电机需要大电流输入以输出相适应的力矩抵消冲击力来保证载荷稳定，但这会造成电能过度消耗以及潜在的机械损坏，对稳定跟踪平台这种高精密设备带来不良影响。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种针对航空遥感双轴稳定跟踪平台轴系锁紧的可编程控制的电磁插销轴系锁紧机构，实现框架轴系的任意角度机械锁紧，并可以实现对齿轮副式锁紧齿轮的自动找正，使稳定平台在飞行器起飞、降落及工作时处于恶劣冲击状况下实现低功耗的载荷安全保护，其安装简单灵活、可靠性高、体积小、重量轻并可广泛适用于含有机械轴系锁紧需求的机电设备，适用于航空遥感设备、机电设计制造等领域。本专利技术的技术解决方案是：一种可编程控制的电磁插销-齿轮副式轴系锁紧机构，由微控制器部分，法兰底盘，锁紧伸缩机构，锁紧齿轮轴系部分组成；微控制器部分用以控制锁紧伸缩机构，锁紧伸缩机构通过螺钉将电磁插销底座锁紧孔与法兰底盘上螺纹孔固定于法兰底盘上，锁紧齿轮轴系部分与法兰底盘的中心圆孔同心并通过螺钉固连，锁紧齿轮轴系部分中锁紧齿轮与轴系同轴安装在轴系驱动齿下方；在微控制器部分的可编程微控制器中添加程序代码，控制其I/O口数字信号输出，进而控制继电器控制芯片ULN2003实现对继电器串联回路的通断电控制；当锁紧伸缩机构中的电磁线圈断电时，锁紧伸缩机构与锁紧齿轮轴系部分脱离，轴系处于不锁紧自由回转状态，此时电磁线圈不产生磁场，锁紧伸缩机构中的插销弹簧弹力作用于柱状磁吸铁块带动插销弹射轴保持自由释放状态，电磁插销锁紧头与锁紧齿轮轴系部分的锁紧齿轮槽保持安全脱离距离，轴系自由回转；而当锁紧伸缩机构中的电磁线圈通电时，电磁线圈产生磁场，磁场产生磁力吸附锁紧伸缩机构中的柱状磁吸铁块，压缩锁紧伸缩机构中的插销弹簧，带动插销弹射轴弹出一定距离，电磁插销锁紧头卡住锁紧齿轮轴系部分的锁紧齿轮槽，实现对轴系的锁紧。所述微控制器部分由可编程微控制器、继电器控制芯片ULN2003、继电器、电磁插销供电电源、电磁插销通电回路导线五个部分组成；通过在可编程微控制器中添加程序代码实现可编程微控制器I/0数字信号输出的控制，继电器控制芯片ULN2003在可编程微控制器I/0数字信号的控制下完成对继电器的打开与关闭操作，电磁插销供电电源的正负极与继电器的开关端连接，电磁插销供电电源通过电磁插销通电回路导线连接至锁紧伸缩机构上的线圈供电接口，继电器打开与关闭实现所串联回路的通断电开关控制，最终控制锁紧伸缩机构部分中电磁线圈产生磁场或不产生磁场，实现对锁紧轴系的锁紧与打开。所述锁紧伸缩机构包括电磁插销底座锁紧孔，电磁插销底座凸台，电磁插销底座通孔，柱状磁吸铁块，电磁插销锁紧头，电磁插销锁紧轴，插销弹射轴，电磁线圈安装框，线圈，线圈供电接口，螺钉，弹簧固位孔，弹簧，插销伸缩孔，磁吸铁块伸缩孔；电磁插销底座凸台上打有电磁插销底座锁紧孔和电磁插销底座通孔，插销弹射轴通过螺纹连接电磁插销锁紧轴与柱状磁吸铁块，柱状磁吸铁块一端有螺纹孔与插销弹射轴头部螺纹连接，电磁插销锁紧轴一端有螺纹孔与插销弹射轴头部螺纹连接，电磁插销锁紧轴另一端有螺纹，与电磁插销锁紧头一端的螺纹孔连接，其中，电磁插销锁紧头为软质高分子材料；电磁线圈安装框与电磁插销底座凸台的连接通过螺钉固紧，电磁插销底座凸台上的螺钉通孔与电磁线圈安装框上对应的螺纹孔固连；插销伸缩孔为在电磁线圈安装框一侧的圆柱通孔，弹簧套于插销弹射轴上，一侧安放卡位于弹簧固位孔内，另一侧安放卡位于柱状磁吸铁块的圆环槽内；电磁线圈安装框一侧内侧固连有圆环形的弹簧固位孔，其直径大于弹簧的直径，小于柱状磁吸铁块上的圆环槽孔直径，长度为弹簧自然长度1/4；吸附磁吸铁块伸缩孔为在电磁线圈安装框一侧打有的圆柱孔，其直径大于柱状磁吸铁块的直径；线圈为整根连通直导线，缠绕固定于电磁线圈安装框上，线圈导线的引出两端分别连接至线圈供电接口的两个伸出头上，线圈供电接口外围包裹隔缘胶带，确保线圈完全包裹在胶带内。所述的锁紧齿轮轴系部分包括锁紧齿轮一个，螺钉六个、轴系和轴系驱动齿四部分组成；锁紧齿轮与轴系驱动齿同轴安装并安装于轴系驱动齿正下方，轴系驱动齿上有六个通孔，锁紧齿轮上有六个螺纹孔，轴系与轴系驱动齿通过键连接方式固连，锁紧齿轮与轴系的轴同心装配，并通过轴系驱动齿上的六个螺钉实现锁紧齿轮与轴系驱动齿的固紧。所述的锁紧齿轮由固紧螺纹孔、锁紧齿轮槽、锁紧齿轮凸台组成，六个固紧螺纹孔成圆周均匀分布于锁紧齿轮上，并与轴系驱动齿上六个通孔对应同心；锁紧齿轮凸台为锁紧齿轮中心孔处下沉成的凸台状结构；锁紧齿轮槽为在锁紧齿轮凸台边缘处上的齿槽孔，三部分特征共同构成一个锁紧齿轮整体构件。本专利技术的原理是：锁紧齿轮通过与轴系驱动齿轮固连实现与轴系的固连，在微控制器部分的微控制器添加程序代码控制微控制器I/O数字信号输出，进而控制继电器控制芯片ULN2003实现对继电器串联回路的通断控制。当锁紧伸缩机构中的电磁线圈断电时，电磁线圈不产生磁场，锁紧伸缩机构中的插销弹簧弹力作用柱状磁吸铁块带动插销弹射轴恢复释放状态，电磁插销锁紧头抽离锁紧齿轮轴系部分的锁紧齿轮槽，从而完成对轴系的打开；当锁紧伸缩机构中的电磁线圈通电产生磁场时，磁场产生磁力吸附锁紧伸缩机构中的柱状磁吸铁块，其压缩锁紧伸缩机构中的插销弹簧，带动插销弹射轴弹出，电磁插销锁紧头卡住锁紧齿轮轴系部分的锁紧齿轮槽，完成对轴系的锁紧。电磁线圈通电生磁产生对插销尾部柱状磁吸铁块的吸附磁力，所设计产生电磁力大于弹簧行程压缩的最大弹性力，吸附时插销为弹出状态，卡紧锁紧齿轮。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)可实现转动框架任意角度位置锁紧，并实现锁紧插销对锁紧齿轮的自动找正功能；(2)电磁插销锁紧机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程控制的电磁插销‑齿轮副式轴系锁紧机构，其特征在于：由微控制器部分(1)，法兰底盘(2)，锁紧伸缩机构(3)，锁紧齿轮轴系部分(4)组成；微控制器部分(1)用以控制锁紧伸缩机构(3)，锁紧伸缩机构(3)通过螺钉将电磁插销底座锁紧孔(3‑1)与法兰底盘(2)上螺纹孔固定于法兰底盘(2)上，锁紧齿轮轴系部分(4)与法兰底盘(2)的中心圆孔同心并通过螺钉固连，锁紧齿轮轴系部分(4)中锁紧齿轮(4‑1)与轴系同轴安装在轴系驱动齿(4‑4)下方；在微控制器部分(1)的可编程微控制器(1‑1)中添加程序代码，控制其I/O口数字信号输出，进而控制继电器控制芯片ULN2003(1‑2)实现对继电器串联回路的通断电控制；当锁紧伸缩机构(3)中的电磁线圈(3‑9)断电时，锁紧伸缩机构(3)与锁紧齿轮轴系部分(4)脱离，轴系处于不锁紧自由回转状态，此时电磁线圈(3‑9)不产生磁场，锁紧伸缩机构(3)中的插销弹簧(3‑13)弹力作用于柱状磁吸铁块(3‑4)带动插销弹射轴(3‑7)保持自由释放状态，电磁插销锁紧头(3‑5)与锁紧齿轮轴系部分(4)的锁紧齿轮槽(4‑1‑2)保持安全脱离距离，轴系自由回转；而当锁紧伸缩机构(3)中的电磁线圈(3‑9)通电时，电磁线圈(3‑9)产生磁场，磁场产生磁力吸附锁紧伸缩机构(3)中的柱状磁吸铁块(3‑4)，压缩锁紧伸缩机构(3)中的插销弹簧(3‑13)，带动插销弹射轴(3‑7)弹出一定距离，电磁插销锁紧头(3‑5)卡住锁紧齿轮轴系部分(4)的锁紧齿轮槽(4‑1‑2)，实现对轴系的锁紧。...

【技术特征摘要】
1.一种可编程控制的电磁插销-齿轮副式轴系锁紧机构，其特征在于：由微控制器部分(1)，法兰底盘(2)，锁紧伸缩机构(3)，锁紧齿轮轴系部分(4)组成；微控制器部分(1)用以控制锁紧伸缩机构(3)，锁紧伸缩机构(3)通过螺钉将电磁插销底座锁紧孔(3-1)与法兰底盘(2)上螺纹孔固定于法兰底盘(2)上，锁紧齿轮轴系部分(4)与法兰底盘(2)的中心圆孔同心并通过螺钉固连，锁紧齿轮轴系部分(4)中锁紧齿轮(4-1)与轴系同轴安装在轴系驱动齿(4-4)下方；在微控制器部分(1)的可编程微控制器(1-1)中添加程序代码，控制其I/O口数字信号输出，进而控制继电器控制芯片ULN2003(1-2)实现对继电器串联回路的通断电控制；当锁紧伸缩机构(3)中的电磁线圈(3-9)断电时，锁紧伸缩机构(3)与锁紧齿轮轴系部分(4)脱离，轴系处于不锁紧自由回转状态，此时电磁线圈(3-9)不产生磁场，锁紧伸缩机构(3)中的插销弹簧(3-13)弹力作用于柱状磁吸铁块(3-4)带动插销弹射轴(3-7)保持自由释放状态，电磁插销锁紧头(3-5)与锁紧齿轮轴系部分(4)的锁紧齿轮槽(4-1-2)保持安全脱离距离，轴系自由回转；而当锁紧伸缩机构(3)中的电磁线圈(3-9)通电时，电磁线圈(3-9)产生磁场，磁场产生磁力吸附锁紧伸缩机构(3)中的柱状磁吸铁块(3-4)，压缩锁紧伸缩机构(3)中的插销弹簧(3-13)，带动插销弹射轴(3-7)弹出一定距离，电磁插销锁紧头(3-5)卡住锁紧齿轮轴系部分(4)的锁紧齿轮槽(4-1-2)，实现对轴系的锁紧。2.根据权利要求1所述的一种可编程控制的电磁插销-齿轮副式轴系锁紧机构，其特征在于：所述的微控制器部分(1)由可编程微控制器(1-1)、继电器控制芯片ULN2003(1-2)、继电器(1-3)、电磁插销供电电源(1-4)、电磁插销通电回路导线(1-5)五个部分组成；通过在可编程微控制器(1-1)中添加程序代码实现可编程微控制器(1-1)I/0数字信号输出的控制，继电器控制芯片ULN2003(1-2)在可编程微控制器(1-1)I/0数字信号的控制下完成对继电器(1-3)的打开与关闭操作，电磁插销供电电源(1-4)的正负极与继电器(1-3)的开关端连接，电磁插销供电电源(1-4)通过电磁插销通电回路导线(1-5)连接至锁紧伸缩机构(3)上的线圈供电接口(3-10)，继电器(1-3)打开与关闭实现所串联回路的通断电开关控制，最终控制锁紧伸缩机构部分(4)中电磁线圈(3-9)产生磁场或不产生磁场，实现对锁紧轴系的锁紧与打开。3.根据权利要求1所述的一种可编程控制的电磁插销-齿轮副式轴系锁紧机构，其特征在于：所述的锁紧伸缩机构(3)包括电磁插销底座锁紧孔(3-1)，电磁插销底座凸台(3-2)，电磁插销底座通孔(3-3)，柱状磁吸铁块(3-4)，电磁插销锁紧头(3-5)，电磁插销锁紧轴(3-6)，插销弹射轴(3-7)，电磁线圈安装框(3-8)，线圈(3-9)，线圈供电接口(3-10)，螺钉...

【专利技术属性】
技术研发人员：周向阳，宫国浩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11