空间拼接定位锁紧调节一体化机构及空间拼接反射镜制造技术

本实用新型专利技术属于空间航天技术领域，具体涉及一种空间拼接定位锁紧调节一体化机构及空间拼接反射镜。空间拼接定位锁紧调节一体化机构包括捕获单元、定位单元、锁紧单元和调节单元；捕获单元包括捕获孔和插入探头；定位单元包括中心轴线与插入探头中心轴线相平行的定位限制孔，定位限制孔一端与捕获孔相连，定位限制孔的另一端与锁紧单元相连；调节单元与锁紧单元相连。本实用新型专利技术解决了传统拼接锁紧机构存在的结构复杂、定位精度低的技术问题，并加入了调节单元，使之具有可调性。

Space stitching positioning locking adjustment integrated mechanism and space splicing mirror

The utility model belongs to the technical field of space and space, in particular to an integrated mechanism for space splicing, positioning, locking and adjusting and a space splicing mirror. The integration mechanism includes the capture unit, the positioning unit, the locking unit and the adjusting unit, the capture unit includes the capture hole and the insertion probe, and the positioning unit includes the positioning limit holes which are parallel to the central axis of the probe, and the positioning limit is connected with the capture hole, and the positioning limit is limited. The other end of the hole is connected with the locking unit, and the adjusting unit is connected with the locking unit. The utility model solves the technical problems of complex structure and low positioning precision in the traditional stitching and locking mechanism, and the adjustment unit is added to make it adjustable.

【技术实现步骤摘要】
空间拼接定位锁紧调节一体化机构及空间拼接反射镜
本技术属于空间航天
，具体涉及一种空间拼接定位锁紧调节一体化机构及空间拼接反射镜。
技术介绍
空间反射镜的拼接化是未来发展空间大口径主反射镜的趋势之一，精密拼接定位锁紧调节一体化机构在主反射镜拼接的各结构部件中占据十分重要的地位，拼接定位锁紧调节一体化机构定位精度的高低直接关系到空间拼接主反射镜成像性能的优劣。用于空间拼接主反射镜的拼接定位锁紧调节一体化机构与大型航天器之间的对接机构相类似，但大型航天器对接机构主要着眼于周边密封性，并且多采用周边式锁紧机构，采用复杂的主副结构锁及其传动机构实现两航天器之间的对接互通，而拼接主反射镜所要达到的功能需求是单元镜组之间保证一定的拼接定位调节精度以及锁紧强度，因此大型航天器的对接机构并不适用于空间主反射镜之间的镜体拼接任务；而目前小型空间拼接锁紧机构多采用涡轮蜗杆或凸轮锁等驱动锁紧方式，对于工作量大且在轨组装周期长的空间在轨装配主反射镜作业项目来说，由于外太空缺乏充足的能源，上述的内置能源输入类型的小型拼接锁紧机构的使用面临着比较严格的功耗及工作性能的限制，而且内置能源驱动设备也增加了空间反射镜拼接模块的负载，增加了设计的复杂性；另外，传统小型空间拼接定位锁紧调节一体化机构的拼接定位精度较低，在主反射镜拼接的光学精度指标要求下，需要拼接定位锁紧机构针对拼接镜体之间的间隙达到微米级调节精度，这对于传统型空间拼接定位锁紧调节一体化机构是一种不小的挑战。
技术实现思路
本技术目的是提供一种空间拼接定位锁紧调节一体化机构及空间拼接反射镜，解决了传统拼接锁紧机构存在的结构复杂、定位精度低的技术问题，并加入了调节单元，使之具有可调性。本技术的技术解决方案是：一种空间拼接定位锁紧调节一体化机构，其特殊之处在于：包括捕获单元、定位单元、锁紧单元和调节单元；所述捕获单元包括捕获孔和插入探头；所述定位单元包括中心轴线与插入探头中心轴线相平行的定位限制孔，所述定位限制孔一端与捕获孔相连，定位限制孔的另一端与锁紧单元相连；所述调节单元与锁紧单元相连。进一步地，上述锁紧单元包括呈圆筒形结构的柔性扩缩装置，所述柔性扩缩装置包括多个与插入探头平行的柔性锁紧柱，所述柔性锁紧柱一端固定于一个圆周上，柔性锁紧柱的另一端设置锁紧齿，所述插入探头上设置有与锁紧齿配合的锁紧凹槽。进一步地，上述锁紧单元还包括箍缩圈和复位弹簧，所述箍缩圈套装于柔性锁紧柱上，所述复位弹簧一端固定，复位弹簧的另一端与箍缩圈相连。进一步地，上述箍缩圈与柔性锁紧柱相接触的内圈上设置有倒角。进一步地，上述捕获单元还包括对标指示标志和与对标指示标志对应设置的对标监测相机。进一步地，上述插入探头的顶端设置锥形引导头，插入探头的底端设置有锥形限位座；所述捕获孔是与锥形限位座锥度相同的内锥形孔。进一步地，上述调节单元是通过顶丝与锁紧机构固定连接的单自由度精密调节促动器。本技术还提供一种空间拼接反射镜，其特殊之处在于：包括多个拼接为一体的六边形单元镜，所述六边形单元镜的一侧为镜面，六边形单元镜的另一侧安装有一个或者多个空间拼接定位锁紧调节一体化机构；相邻的两个六边形单元镜通过各自的空间拼接定位锁紧调节一体化机构相互拼接锁定。本技术的有益效果在于：(1)异体同构式设计思想。本技术采用两组机构完成拼接定位锁紧调节功能，但此两组机构采用的是相同构造，并无主副之分，加工制造时仅需加工一组工件，节省了设计制造时间和成本。(2)定位精度高、定位可靠。规定三维直角坐标系，以安装主架外面板外侧端面所在平面作为XY平面，以安装外面板沿捕获孔中心轴向作为Z轴方向。定位限制孔内径与所述插入探头外径尺寸相一致，在插入探头进入定位限制孔内时，插入探头除Z轴平移外的五个自由度得到限制；锁紧装置外缘通过安装主架与定位限制孔进行同轴心配合，使得Z轴方向轴向可调，而锁紧装置底部安装有单自由度精密调节促动器，从而可以保证很高的调节精度。(3)锁紧可靠，稳定性好。本技术在插入探头进入柔性扩缩装置后，锁紧齿外扩，引导箍缩圈下移，内置复位弹簧收缩；在插入探头的锁紧凹槽与锁紧齿接触后，锁紧齿回弹进行啮合锁紧，外部推动力停止后，由于内置复位弹簧的弹性恢复力，引导箍缩圈上移，对锁紧齿外围进行紧箍，保证锁紧齿不会径向扩张，保持足够大的锁紧力。(4)捕获范围大。本技术捕获孔采用内置锥形孔设计，规定三维直角坐标系，以所述安装外面板外侧端面所在平面作为XY平面，以安装外面板沿捕获孔中心轴向作为Z轴方向。捕获区的捕获孔可以达到的捕获范围为：沿X轴向平移:±20mm；沿Y轴向平移:±20mm；沿Z轴倾斜：±30°；XY面内的旋转倾斜：±46.6°。(5)除轴向促动器调节阶段耗能外，本技术在拼接、定位和锁紧阶段耗能低，并且能量可自行回收。相比传统锁紧机构如涡轮蜗杆机构或者凸轮锁机构等需要内置能源输入装置，本技术的锁紧单元采用内置复位弹簧，插入探头进入锁紧单元后压缩复位弹簧积蓄能量，当插入动作停止后，复位弹簧释放能量推动插入探头使其锁紧完成，简化了机构设计的复杂性，更适应太空恶劣的工作环境。(6)可传递热载荷、热稳定性好。本技术除促动器部件外，各部分结构组件均采用同一材料制成，通过支撑支架一体化设计，降低了各部件之间热膨胀系数不匹配的影响，避免了拼接机构因为材料不一致而在外太空恶劣的温度环境下对精度的不利影响；这种一体化设计方案也简化了热控设备的设计制造难度，降低了制造成本和发射成本。(7)重量轻，刚度高。本技术通过安装外面板一体化设计，将整个拼接过程中的捕获、定位、锁紧和调节功能结构均安装在同一安装外面板上，减少了整个机构的重量和零件个数，降低了发射成本，提高了一体化结构的刚度。(8)易加工、易装调。本技术采用易于成型的金属材料，可以充分使用现有的铸造工艺以及车铣刨磨等加工工艺快速加工本技术的基本结构；本技术在轴心对准方面，采用同一车刀加工可使得捕获孔与下端定位限制孔同轴心，定位限制孔下端与锁紧机构的外缘配合，从而保证三部分均处于同轴心位置；由于没有复杂的传动机构和热控结构的加入，因此本技术避免了额外装调应力的引入，保证了拼接精度，降低了装调难度。附图说明图1为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的立体结构示意图。图2为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的剖面结构示意图。图3为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的插入探头结构示意图。图4为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的锁紧单元结构示意图。图5为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的捕获状态侧面视图。图6为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的捕获状态剖面视图。图7为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的定位状态侧面视图。图8为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的定位状态剖面视图。图9为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的锁紧过程示意图(状态一)。图10为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的锁紧过程示意图(状态二)。图11为本技术实施例一空间拼接定位锁紧调节一体化机构的锁紧过程示意图(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间拼接定位锁紧调节一体化机构，其特征在于：包括捕获单元、定位单元、锁紧单元和调节单元；所述捕获单元包括捕获孔和插入探头；所述定位单元包括中心轴线与插入探头中心轴线相平行的定位限制孔，所述定位限制孔一端与捕获孔相连，定位限制孔的另一端与锁紧单元相连；所述调节单元与锁紧单元相连。

【技术特征摘要】
1.一种空间拼接定位锁紧调节一体化机构，其特征在于：包括捕获单元、定位单元、锁紧单元和调节单元；所述捕获单元包括捕获孔和插入探头；所述定位单元包括中心轴线与插入探头中心轴线相平行的定位限制孔，所述定位限制孔一端与捕获孔相连，定位限制孔的另一端与锁紧单元相连；所述调节单元与锁紧单元相连。2.根据权利要求1所述的空间拼接定位锁紧调节一体化机构，其特征在于：所述锁紧单元包括呈圆筒形结构的柔性扩缩装置，所述柔性扩缩装置包括多个与插入探头平行的柔性锁紧柱，所述柔性锁紧柱一端固定于一个圆周上，柔性锁紧柱的另一端设置锁紧齿，所述插入探头上设置有与锁紧齿配合的锁紧凹槽。3.根据权利要求2所述的空间拼接定位锁紧调节一体化机构，其特征在于：所述锁紧单元还包括箍缩圈和复位弹簧，所述箍缩圈套装于柔性锁紧柱上，所述复位弹簧一端固定，复位弹簧的另一端与箍缩圈相连。4.根据权利要求3所述的空间拼接定位锁紧调节一体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭鹏，王炜，石进峰，刘贝，夏思宇，屈艳军，王肖，孙振国，樊学武，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，中国科学院大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61