一种机械臂辅助操作的无源自锁定小型空间对接机构制造技术

本发明专利技术公开了一种机械臂辅助操作的无源自锁定小型空间对接机构，该对接机构包括插接内壳、球锁外壳、球锁齿轮、弹簧组件、球锁球、轴承球和挡圈；插接内壳的外周面均布有12个球锁球凹槽；球锁外壳沿周向均布有6个球锁球安装孔以及6个轴承球安装槽；球锁齿轮套接于球锁外壳的外周侧；球锁齿轮沿周向均匀开设有6个弹簧组件安装孔，并在内周侧设置有轴承球滚道；在每个弹簧组件安装孔内固定安装有一个弹簧组件；球锁球间隙配合地安装于球锁球安装孔中；轴承球间隙配合地安装于轴承球安装槽中；挡圈固定安装于球锁外壳的底部。上述对接机构利用锁紧方式简单的结构特点，简化了对接锁紧过程，提高了机构的紧凑性且质量轻，锁紧可靠。锁紧可靠。锁紧可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种机械臂辅助操作的无源自锁定小型空间对接机构


[0001]本专利技术涉及航天器在轨对接
，具体涉及一种机械臂辅助操作的无源自锁定小型空间对接机构。

技术介绍

[0002]随着美国“天空实验室”项目的提出，国际上开始了对在轨服务相关领域的研究，直到90年代，在轨服务应用被限制在航天员舱外活动和空间机械臂组装上，随着空间机器人技术的不断发展，在轨服务技术将发挥出更大的潜力。在轨服务任务无论是在轨组装、在轨更换、在轨传输、在轨维修，都需要机构在轨对接，在轨对接接口的设计在在轨服务任务中显得尤为重要。
[0003]目前国外的空间机构的对接锁紧技术已经相对成熟，国内的对接锁紧机构处于研发阶段。现阶段的对接锁紧机构基本只考虑了自身的功能，未与其它的功能连接器相结合，在实际应用中安装位置受到其它连接器的限制；锁紧过程需要单独的驱动源驱动来实现锁紧，锁紧过程繁琐增加了锁紧难度；对接锁紧机构在整个对接过程中无论是空间还是重量所占的比重都较大，很难实现不同航天对接任务中的广泛应用。
[0004]综上，专利技术人发现，设计出一种质量轻、集成度高、中间预留其它功能连接器位置、可广泛运用、仅直线插接就可实现锁紧的小型空间对接锁紧机构是十分必要的。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种机械臂辅助操作的无源自锁定小型空间对接机构，该对接机构利用锁紧方式简单的结构特点，简化了对接锁紧过程，解决了对接锁紧机构集成度低、锁紧过程繁琐的对接锁紧问题，提高了机构的紧凑性且质量轻，锁紧可靠。
>[0006]本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]一种机械臂辅助操作的无源自锁定小型空间对接机构，该对接机构包括插接内壳、球锁外壳、球锁齿轮、弹簧组件、球锁球、轴承球和挡圈；
[0008]所述插接内壳为中空结构，外圈与所述球锁外壳的内圈间隙配合；所述插接内壳的外周面均布有12个球锁球凹槽；
[0009]所述球锁外壳沿周向均布有6个球锁球安装孔以及6个轴承球安装槽；在所述球锁球安装孔的圆心连线上设有沿所述球锁外壳的周向延伸的弹簧帽滑槽；
[0010]所述球锁齿轮间隙配合地套接于所述球锁外壳的外周侧；所述球锁齿轮沿周向均匀开设有6个弹簧组件安装孔，并在内周侧设置有轴承球滚道；在每个所述弹簧组件安装孔内固定安装有一个所述弹簧组件；
[0011]所述弹簧组件包括弹簧帽、弹簧和弹簧盖板；所述弹簧盖板的内表面依次设置有压紧凸台、解锁凹槽以及弹簧槽；
[0012]所述球锁球间隙配合地安装于所述球锁球安装孔中；
[0013]所述轴承球间隙配合地安装于所述轴承球安装槽中，用于减小所述球锁齿轮绕所
述球锁外壳转动的摩擦力；
[0014]所述挡圈固定安装于所述球锁外壳的底部，用于将所述球锁齿轮限位于所述球锁外壳的顶端和所述挡圈之间。
[0015]更进一步地，在所述插接内壳的外周面以及所述球锁外壳的内周面均设置有沿周向均匀分布的啮合定位齿，用于在导向对接过程中通过啮合定位齿的啮合定位消除对接偏差；
[0016]所述啮合定位齿为V形，并且V形的夹角为120
°
；
[0017]所述球锁外壳在所述啮合定位齿的前端为平台状，用于避免两个所述啮合定位齿在啮合对接过程出现卡死和过约束现象。
[0018]更进一步地，所述弹簧组件套设在所述球锁齿轮的外周侧；所述弹簧安装于所述弹簧槽中，用于提供预锁紧力；所述弹簧帽压紧所述弹簧，在所述弹簧的作用下能够在所述弹簧槽中滑动。
[0019]更进一步地，在所述弹簧组件安装孔两端的所述球锁齿轮外周面设置有弹簧组件螺纹孔；
[0020]所述弹簧组件通过与所述弹簧组件螺纹孔螺纹连接的螺栓固定安装于所述球锁齿轮；
[0021]驱动所述球锁齿轮转动可带动所述弹簧组件旋转；
[0022]通过所述弹簧盖板的所述压紧凸台压紧对应的所述球锁球来完成对接机构的锁紧动作。
[0023]更进一步地，当所述插接内壳插入所述球锁外壳的内部时，所述弹簧帽通过所述弹簧被压缩而将所述球锁球顶入所述球锁球凹槽中，实现预锁紧目标，保证所述插接内壳在没有机械臂夹持的前提下不会掉出，机械臂驱动所述球锁齿轮转动可使所述弹簧组件的压紧凸台压紧球锁球或者在解锁凹槽中释放球锁球。
[0024]更进一步地，在所述球锁外壳的底端沿周向均布有4个挡圈螺纹孔；
[0025]所述挡圈通过安装于所述挡圈螺纹孔的螺栓固定于所述球锁外壳；
[0026]所述球锁球安装孔内设置有用于防止所述球锁球滚出孔外的凸台。
[0027]有益效果：
[0028]1、本专利技术的对接机构包括插接内壳、球锁外壳、球锁齿轮、弹簧组件、球锁球、轴承球和挡圈；插接内壳为中空结构，外圈与球锁外壳的内圈间隙配合；插接内壳的外周面均布有12个球锁球凹槽；球锁外壳沿周向均布有6个球锁球安装孔以及6个轴承球安装槽；在球锁球安装孔的圆心连线上设有沿球锁外壳的周向延伸的弹簧帽滑槽；球锁齿轮间隙配合地套接于球锁外壳的外周侧；球锁齿轮沿周向均匀开设有6个弹簧组件安装孔，并在内周侧设置有轴承球滚道；在每个弹簧组件安装孔内固定安装有一个弹簧组件；弹簧组件包括弹簧帽、弹簧和弹簧盖板；弹簧盖板的内表面依次设置有压紧凸台、解锁凹槽以及弹簧槽；球锁球间隙配合地安装于球锁球安装孔中；轴承球间隙配合地安装于轴承球安装槽中；挡圈固定安装于球锁外壳的底部，用于将球锁齿轮限位于球锁外壳的顶端和挡圈之间；由于插接内壳采用中空结构，对接后中间留有较大空间，使得插接内壳可与其它功能连接器配合使用；插接内壳与球锁外壳采用插接结构，利用弹簧刚度的可控性能够对锁紧力进行有效控制，在不需要驱动源的情况下就能够实现预锁紧和解锁过程，通过机械臂控制可实现更大
锁紧力锁紧，无源设计使其结构简单、质量轻，预锁紧的可变设计使其锁紧稳定可靠、适用范围广；因此，上述对接机构具有结构简单、质量轻、对接锁紧简单、锁紧可靠、集成度高、中间预留有其它功能连接器位置、可广泛应用、仅直线插接就可实现锁紧的特点。
[0029]2、本专利技术的对接机构为对接过程增加了预紧阶段，节省驱动源，在预紧阶段机械臂可以被释放并控制进行解锁和锁紧，驱动方式可以单独由机械臂来控制完成，相比于其它对接锁紧结构节省了一套单独的驱动装置，大大减轻了整体空间对接结构的质量，也使对接过程更加容易控制；对接机构具有可控的预锁紧力和对接力，并且预锁紧力和对接力由弹簧的弹力控制，可以根据对接场景进行更换，使其能应用的空间对接锁紧任务更加广泛。
[0030]3、本专利技术的对接机构在插接内壳的外周面以及球锁外壳的内周面均设置有沿周向均匀分布的啮合定位齿，在对接过程中插接内壳的外周面与球锁外壳的内周面之间通过啮合定位齿的啮合定位对插接过程进行导向和定位，消除了插接内壳与球锁外壳之间的对接偏差；通过球锁外壳在啮合定位齿的前端为平台状，能够避免插接内壳与球锁外壳的两个啮合定位齿在啮合对接过程出现卡死和过约束现象。
[0031]4、由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂辅助操作的无源自锁定小型空间对接机构，其特征在于，包括插接内壳、球锁外壳、球锁齿轮、弹簧组件、球锁球、轴承球和挡圈；所述插接内壳为中空结构，外圈与所述球锁外壳的内圈间隙配合；所述插接内壳的外周面均布有12个球锁球凹槽；所述球锁外壳沿周向均布有6个球锁球安装孔以及6个轴承球安装槽；在所述球锁球安装孔的圆心连线上设有沿所述球锁外壳的周向延伸的弹簧帽滑槽；所述球锁齿轮间隙配合地套接于所述球锁外壳的外周侧；所述球锁齿轮沿周向均匀开设有6个弹簧组件安装孔，并在内周侧设置有轴承球滚道；在每个所述弹簧组件安装孔内固定安装有一个所述弹簧组件；所述弹簧组件包括弹簧帽、弹簧和弹簧盖板；所述弹簧盖板的内表面依次设置有压紧凸台、解锁凹槽以及弹簧槽；所述球锁球间隙配合地安装于所述球锁球安装孔中；所述轴承球间隙配合地安装于所述轴承球安装槽中，用于减小所述球锁齿轮绕所述球锁外壳转动的摩擦力；所述挡圈固定安装于所述球锁外壳的底部，用于将所述球锁齿轮限位于所述球锁外壳的顶端和所述挡圈之间。2.如权利要求1所述的无源自锁定小型空间对接机构，其特征在于，在所述插接内壳的外周面以及所述球锁外壳的内周面均设置有沿周向均匀分布的啮合定位齿，用于在导向对接过程中通过啮合定位齿的啮合定位消除对接偏差；所述啮合定位齿为V形，并且V形的夹角为120
°
；所述球锁外壳在所述啮合定位齿的前端为平台状，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄原，谭春林，孔宁，李伟杰，王文龙，罗敏，牛壮葳，高振良，刘育强，赵家岱，韩润奇，高佳乐，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：