一种立方星重复连接分离装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种立方星重复连接分离装置及其工作方法，装置包括立方星组件和设置在连接平台上的四组导向组件、电机、传动机构、两个锁紧凸轮和电磁铁组件，在传动机构两侧分别设置一锁紧凸轮；通过空间机械臂带动立方星组件进入四组导向组件捕获范围，待立方星组件触发设置在导向组件上的微动开关时启动电机，电机传动机构传递至两个锁紧凸轮，两个锁紧凸轮同步转动对立方星组件进行捕获直至锁紧，电机停止运动；解锁时，对电磁铁组件通电，电磁铁组件吸引立方星组件；再次启动电机，解除锁紧凸轮对立方星组件的限位，对电磁铁组件断电，释放立方星组件。本发明专利技术具有低冲击、轻质化、可重复等优点，满足立方星星箭连接分离的空间任务场景需求。场景需求。场景需求。

【技术实现步骤摘要】
一种立方星重复连接分离装置及其工作方法


[0001]本专利技术属于空间非火工可重复连接分离
，尤其是涉及一种立方星重复连接分离装置及其工作方法。

技术介绍

[0002]立方星是一种新型微小卫星，具有制造成本低廉、研制周期短、功能密度较大、模块化通用化程度高等优势，是近年来微小卫星领域的热点。近年来，搭载立方星开展的科学研究任务越来越复杂多样，为使航天任务顺利开展，需要保证在设备发射或者运行过程中，能够实现立方星与连接平台之间可靠锁紧；当系统发出作动指令时，立方星从连接平台可靠地释放；特殊要求下，还需要令连接平台再次对立方星进行捕获、重复锁紧。传统的连接分离装置多为爆炸螺栓、火工锁、切割器等装置，虽然致动迅速、分离可靠，但其释放过程产生的不可避免的巨大冲击力可能对立方星本身的结构造成破坏，而且只能单次作动，既无法实现在轨重复锁释，也难以实现地面多次验证。因此，研制出连接可靠、低冲击分离、可重复锁紧的新型立方星重复连接分离装置是保证空间探测和科学试验任务顺利实施的重要基础。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种立方星重复连接分离装置，具有低冲击、轻质化、可重复连接分离等特点，满足立方星星箭连接分离的空间任务场景需求。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种立方星重复连接分离装置，包括立方星组件和设置在连接平台上的导向组件、电机、传动机构、两个锁紧凸轮和电磁铁组件，所述的导向组件设置有四组，且分别安装在连接平台的四角位置，在传动机构的两侧分别设置一个锁紧凸轮；所述的电磁铁组件设置在连接平台的中心处；
[0006]通过空间机械臂带动立方星组件进入四组导向组件的捕获范围，待立方星组件触发设置在导向组件上的微动开关时启动电机，电机输出动力通过传动机构传递至两个锁紧凸轮，两个锁紧凸轮同步转动对立方星组件进行捕获直至锁紧，电机停止运动；
[0007]解锁时，对电磁铁组件通电，所述的电磁铁组件吸引立方星组件；再次启动电机，解除锁紧凸轮对立方星组件的限位，对电磁铁组件断电，释放立方星组件。
[0008]进一步的，所述立方星组件包括立方星、四个斜面压紧块、钢片和两个锁紧轴，四个斜面压紧块安装在立方星底面四角位置，所述钢片安装在立方星底面中心位置，两个锁紧轴安装在立方星底面，两个锁紧轴对称安装在钢片的左右两侧，且两个锁紧轴均伸出立方星的边缘设置。
[0009]进一步的，所述导向组件包括导向片、支座、分离弹簧和压力传感器，所述支座固定在连接平台上，在支座位于外侧的两侧面上分别安装一个导向片；在支座上开设有容纳分离弹簧和压力传感器的凹槽，分离弹簧的下端与压力传感器连接，上端为自由端，分离弹
簧的自由端伸出凹槽设置，所述微动开关安装在导向片上，所述微动开关用于检测立方星的位置，支座上部形状与斜面压紧块的形状相适应。
[0010]进一步的，所述传动机构包括蜗杆、蜗轮和两个减速机构，每个所述减速机构均包括一级小齿轮、一级大齿轮、二级小齿轮和二级大齿轮，所述一级小齿轮与一级大齿轮啮合，所述一级大齿轮与二级小齿轮同轴布置，所述二级小齿轮与二级大齿轮啮合；
[0011]所述电机带动蜗杆转动，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗轮安装在支撑轴上，两个一级小齿轮分别设置在支撑轴的两端，每个二级大齿轮分别安装在一个凸轮旋转轴上。
[0012]进一步的，在每个凸轮旋转轴上固定连接一个锁紧凸轮，电机的动力经传动机构中的两个减速机构分别传递给两个凸轮旋转轴，两个凸轮旋转轴同步转动带动两个锁紧凸轮旋转，每个锁紧凸轮与对应的锁紧轴形成高副机构，当两个锁紧凸轮绕两个凸轮旋转轴转动时，两个锁紧轴与两个凸轮旋转轴之间的竖直方向间距H会随之改变。
[0013]进一步的，所述电磁铁组件包括吸盘电磁铁、压缩弹簧和电磁铁安装座，所述电磁铁安装座安装在连接平台的中心位置，在电磁铁安装座的内部设有容纳压缩弹簧的滑槽，所述吸盘电磁铁的下端伸入滑槽内与压缩弹簧的上端连接，压缩弹簧的下端与电磁铁安装座相连，所述吸盘电磁铁能沿着电磁铁安装座内的滑槽上下浮动，通电时，吸盘电磁铁吸引钢片。
[0014]进一步的，所述导向片为薄金属片，导向片的下部呈平直状，上部为弯折状，且向远离立方星表面一侧弯折，两个导向片所形成的张开型结构使立方星矫姿。
[0015]进一步的，两个所述减速机构和支撑轴分别通过一个安装在连接平台上的框架支撑。
[0016]进一步的，每个凸轮旋转轴的末端分别通过一个轴承支座支撑。
[0017]一种立方星重复连接分离装置的工作方法，具体包括以下步骤，
[0018]1、重复连接过程
[0019]第一步，姿态调整，空间机械臂带动立方星进入导向组件的捕获范围内并继续向下运动，立方星的姿态被逐渐调正；
[0020]第二步，捕获过程，空间机械臂带动立方星继续向下运动并碰触检测立方星位置的微动开关，电机被启动且其动力经传动机构传递给两个锁紧凸轮，两个锁紧凸轮各绕两个凸轮旋转轴转动捕获立方星上安装的两个锁紧轴并迫使立方星向下运动，这时支座上安装的分离弹簧逐渐被压缩，吸盘电磁铁也在立方星的压力作用下向下运动，压缩弹簧也逐渐被压缩；
[0021]第三步，锁紧过程：立方星继续向下运动，立方星底面的四个斜面压紧块开始与支座的斜面配合并逐渐对支座内的压力传感器施加压力作用，当四个压力传感器的示值均达到预定值时，电机停转，锁紧过程结束，此时两个锁紧轴与两个凸轮旋转轴之间的竖直方向间距H最小，立方星处于与连接平台最接近的位置；
[0022]2、分离释放过程
[0023]第一步，准备过程：对吸盘电磁铁通电，这时的吸盘电磁铁吸引安装在立方星底面的钢片，从而对立方星产生磁吸力作用；
[0024]第二步，解锁过程：再次对电机通电，电机继续沿着原先的方向转动，带动两个锁紧凸轮继续转动，该过程中立方星在分离弹簧的弹力作用下向上运动，逐渐远离连接平台，
当两个锁紧凸轮转动到对两个锁紧轴解除限制，此时，由于吸盘电磁铁仍然保持对立方星的吸引力，立方星不会在四个分离弹簧的作用下弹射出去；
[0025]第三步，分离过程：当收到分离指令时，对吸盘电磁铁瞬间断电，其对立方星的拉力瞬间消失，立方星在四个分离弹簧的作用下沿着导向片被弹出，实现立方星与连接平台的分离。
[0026]相对于现有技术，本专利技术所述的一种立方星重复连接分离装置具有以下优势：
[0027]1、在致动方式上，本专利技术采用小型电机、电磁铁作为主要驱动元件，各元件分工明确、动作简单，操作步骤少，所用到的传感器数量较少，便于控制。
[0028]2、在锁紧方式上，本专利技术采用导向片捕获、凸轮抱紧、斜面配合，具有较大的容差，可以保证在具有较大初始相对位置偏差的情况下仍能够精准连接锁紧。
[0029]3、本专利技术所述的装置能耗小、质量轻、占用空间小，能够最大程度节约能源，避免占用有效载荷工作空间。
附图说明
[0030]构成本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立方星重复连接分离装置，其特征在于：包括立方星组件(1)和设置在连接平台(8)上的导向组件(2)、电机(3)、传动机构(4)、两个锁紧凸轮(5)和电磁铁组件(7)，所述的导向组件(2)设置有四组，且分别安装在连接平台(8)的四角位置，在传动机构(4)的两侧分别设置一个锁紧凸轮(5)；所述的电磁铁组件(7)设置在连接平台(8)的中心处；通过空间机械臂带动立方星组件(1)进入四组导向组件(2)的捕获范围，待立方星组件(1)触发设置在导向组件(2)上的微动开关(202)时启动电机(3)，电机(3)输出动力通过传动机构(4)传递至两个锁紧凸轮(5)，两个锁紧凸轮(5)同步转动对立方星组件(1)进行捕获直至锁紧，电机(3)停止运动；解锁时，对电磁铁组件(7)通电，所述的电磁铁组件(7)吸引立方星组件(1)；再次启动电机(3)，解除锁紧凸轮(5)对立方星组件(1)的限位，对电磁铁组件(7)断电，释放立方星组件(1)。2.根据权利要求1所述的一种立方星重复连接分离装置，其特征在于：所述立方星组件(1)包括立方星(101)、四个斜面压紧块(102)、钢片(103)和两个锁紧轴(104)，四个斜面压紧块(102)安装在立方星(101)底面四角位置，所述钢片(103)安装在立方星(101)底面中心位置，两个锁紧轴(104)安装在立方星(101)底面，两个锁紧轴(104)对称安装在钢片(103)的左右两侧，且两个锁紧轴(104)均伸出立方星(101)的边缘设置。3.根据权利要求2所述的一种立方星重复连接分离装置，其特征在于：所述导向组件(2)包括导向片(201)、支座(203)、分离弹簧(204)和压力传感器(205)，所述支座(203)固定在连接平台(8)上，在支座(203)位于外侧的两侧面上分别安装一个导向片(201)；在支座(203)上开设有容纳分离弹簧(204)和压力传感器(205)的凹槽，分离弹簧(204)的下端与压力传感器(205)连接，上端为自由端，分离弹簧(204)的自由端伸出凹槽设置，所述微动开关(202)安装在导向片(201)上，所述微动开关(202)用于检测立方星(101)的位置，支座(203)上部形状与斜面压紧块(102)的形状相适应。4.根据权利要求3所述的一种立方星重复连接分离装置，其特征在于：所述传动机构(4)包括蜗杆(401)、蜗轮(402)和两个减速机构，每个所述减速机构均包括一级小齿轮(403)、一级大齿轮(404)、二级小齿轮(405)和二级大齿轮(406)，所述一级小齿轮(403)与一级大齿轮(404)啮合，所述一级大齿轮(404)与二级小齿轮(405)同轴布置，所述二级小齿轮(405)与二级大齿轮(406)啮合；所述电机(3)带动蜗杆(401)转动，所述蜗杆(401)与蜗轮(402)啮合，所述蜗轮(402)安装在支撑轴上，两个一级小齿轮(403)分别设置在支撑轴的两端，每个二级大齿轮(406)分别安装在一个凸轮旋转轴(6)上。5.根据权利要求4所述的一种立方星重复连接分离装置，其特征在于：在每个凸轮旋转轴(6)上固定连接一个锁紧凸轮(5)，电机(3)的动力经传动机构(4)中的两个减速机构分别传递给两个凸轮旋转轴(6)，两个凸轮旋转轴(6)同步转动带动两个锁紧凸轮(5)旋转，每个锁紧凸轮(5)与对应的锁紧轴(104)形成高副机构，当两个锁紧凸轮(5)绕两个凸轮旋转轴(6)转动时，两个锁紧轴(104)与两个凸轮旋转轴(6)之间的竖直方向间距H会随之改变。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆一凡，杨飞，杨逸斐，岳洪浩，张荣茹，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：