CN105035369B - 一种变构型模块丝杠自锁平面连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种变构型模块丝杠自锁平面连接装置，属于空间对接技术领域，具体地说，涉及一种适应于变构型模块连接的平面装置和丝杠自锁机构,通过合理利用丝杠与齿轮传动,不仅能够降低连接装置的生产成本，还可有效减小连接装置的体积和重量，由于连接装置具有自锁功能，所以在连接装置完成连接任务后，驱动器可以关机而不用担心断电后连接脱离的问题，大大节约了能源。

Description

一种变构型模块丝杠自锁平面连接装置

技术领域

本发明属于空间对接技术领域，具体地说，涉及一种适应于变构型模块连接的平面装置和丝杠自锁机构。

背景技术

常见的连接装置，一般存在两种问题：第一，如果连接装置承受的负载较大，则需要更换功率较大的驱动器，这样一方面提高了连接装置的成本，另一方面，采用功率较大的驱动器，也会直接增加连接装置占用的体积和重量；第二，多数连接装置完成连接任务之后，驱动器需要时刻保持开机状态以防止连接脱离，能源耗费极大。

因此，现有连接装置在连接任务过程中，存在成本高、重量和体积大、能源耗费太多等问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：为了解决现有连接装置在连接任务过程中存在的成本高、重量和体积大、能源耗费太多等问题，本发明提出一种变构型模块丝杠自锁平面连接装置，它可采用较小功率的驱动器来满足承受较大负载的需求，不仅能够降低成本，还有效减小连接装置的体积和重量，此外，由于本发明中的连接装置具有自锁功能，所以在连接装置完成连接任务后，驱动器可以关机以节约能源，不用担心断电后连接脱离的问题。

本发明的技术方案是：设计一种变构型模块丝杠自锁平面连接装置，包括两个相同的连接模块；所述连接模块包括基座、电机14、第一齿轮13、第二齿轮12、抓手10、螺母滑块6、两根丝杠5、抓手转动固定轴11、滑轨8；基座上开有供抓手10运动的矩形孔以及用于与另一连接模块的连接卡爪配合的矩形孔；两根丝杠5位于基座上，一根为右旋螺纹、另一根为左旋螺纹，两根丝杠5之间同轴连有第二齿轮12；螺母滑块6套在丝杠5上，与丝杠5螺纹配合；抓手10一端与螺母滑块6相连接，抓手10通过圆形通孔被抓手转动固定轴11固定，电机14位于基座上，输出端连接第一齿轮13；第一齿轮13与第二齿轮12相互啮合；抓手10一端开有U型槽，U型槽上方开有圆形通孔。

本发明的进一步技术方案为：所述基座上均布有四个矩形孔2。

本发明的进一步技术方案为：所述抓手10未开有U型槽的一端为镰刀状。

本发明的进一步技术方案为：所述螺母滑块6为一正方体结构，其中一个侧边延伸出一连杆9，连杆9***U型槽内，带动抓手10运动。

发明效果

本发明的技术效果在于：通过控制机构上电机的转动，能够实现连接爪的轴向运动，当两个机构同时安装在两个载体上时，能够通过两个机构对彼此之间的抓捕实现两个载体的连接。可以辅助实现空间变构型模块间自主的连接与断开。整个机构中只使用一个电机，通过丝杠传动设计，实现了连接机构的自锁，在电机断电情况下，保持连接爪的状态，节省能源。

附图说明

图1是本发明结构图

图2是抓手结构示意图

图3是齿轮结构示意图

图4是梯形螺纹丝杠结构示意图

图5是螺母滑块结构示意图

附图标记说明：

1—圆盘，2—矩形孔，3—电机固定底座，4—轴承底座，5—丝杠，6—螺母滑块，7—轴承压盖，8—运动滑轨，9—杆，10—抓扣接口抓手，11—抓手转轴，12—第二齿轮，13—第一齿轮，14—电机。

具体实施方式

下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。

如附图1-5示，设计一种变构型模块丝杠自锁平面连接装置，所述连接装置包括圆盘1，抓扣接口2，电机固定底座3，轴承底座4和轴承压盖7，丝杠5，与丝杠配合的螺母滑块6，支持滑块6运动的滑轨8，与滑块6固连的杆9,抓扣接口抓手10,抓手转动固定轴11,与丝杠转动同步的齿轮12,同时与齿轮12和电机14配合的齿轮13。

其中，四个相同的抓扣接口2均匀分布于连接平面圆盘1圆周，即相邻的抓扣接口彼此相隔角度均为90°。四个相同的抓扣接口2，其中两个处于相对位置(即相隔角度180°)的接口作为抓扣接口，另外两个接口处，则用于安装抓手10。所述抓手10被抓手转动固定轴11固定，抓手只有转动自由度。用于安装抓手10的两侧对称分布两条丝杠，两条丝杠一者为右旋螺纹、一者为左旋螺纹(丝杠满足反行程的自锁条件)，与对称分布的轴承底座4和轴承压盖7配合安装，两条丝杠的轴完全重合。两条丝杠上分别套有一个与丝杠配合的螺母滑块6，两个螺母滑块的尺寸与特征完全相同。支持滑块6运动的滑轨8对称固定于连接平面圆盘1之上；与滑块6固连的杆9与抓手10上的滑槽配合安装。所述齿轮13与齿轮12啮合，并与所述电机14的转轴安装固定；电机的末端被电机固定底座3固定，所述电机固定底座3固定安装在连接平面圆盘1上。

当电机开机转动时，电机上固连的齿轮13带动丝杠上的齿轮12，因齿轮12与丝杠转动同步，所以带动两条丝杠一起转动。随着丝杠转动，套在丝杠上的螺母滑块6因而滑动。由于两条丝杠一者为右旋螺纹、一者为左旋螺纹，因此两个对称的螺母滑块6向相反的方向运动，实现两个抓手同步开合、完成抓取或者释放的动作。

本发明中的连接装置，因为丝杠满足反行程的自锁条件，所以抓扣动作完成之后可以实现自锁功能，即不需要使驱动器保持开机状态，即可保持抓扣的状态，因而采用功率较小的驱动器也可满足承受负载较大的需求，并大大地节约了能源，尤其适用于航空航天等领域。

本发明的连接过程，采用两个相同的所述装置交叉互补结合抓扣，因为本装置包含两个相同的连接单元，在此分别称为第一连接单元和第二连接单元。即第一连接单元的抓手10，与第二连接单元的抓扣接口2抓扣连接，相应地，第二连接单元的抓手10，与第一连接单元的抓扣接口2抓扣连接。抓手10在螺母滑块6的带动下在基座的通孔中运动，同时穿过另一连接模块中的通孔同步进行张开、抓紧运动。

如图1所示，假设初始时刻，两抓手处于展开释放状态，当第一连接单元的电机开机转动时，电机上固连的齿轮13带动丝杠上的齿轮12，因齿轮12与丝杠转动同步(两者转动同步的配合，如图3与图4所示)，所以带动两条丝杠一起转动。随着丝杠转动，套在丝杠上的螺母滑块6因而滑动。由于两条丝杠一者为右旋螺纹、一者为左旋螺纹，因此两个对称的螺母滑块6向相反的方向运动。

当两抓手由展开的释放状态，向抓手相合的抓扣状态过渡时，随着丝杠转动，两螺母滑块6(如图5所示)不仅向相反的方向运动，而且彼此相隔的距离变大。由图1和图2可知，此时两抓手10被螺母滑块6上固连的杆9带动；由于抓手转动固定轴11的限制，两抓手10一者顺时针转动，一者逆时针转动，共同完成抓取的动作。类似地，当两抓手由相合的抓扣状态，向抓手展开的释放状态过渡时，两螺母滑块6向相反的方向运动，且相隔距离缩小，两抓手一顺一逆转动，共同完成释放的动作。

在此期间，因为丝杠满足反行程的自锁条件，所以抓扣动作完成之后可以实现自锁功能，即不需要使驱动器保持开机状态，即可保持抓扣的状态，因而采用功率较小的驱动器也可满足承受负载较大的需求，并大大地节约了能源。

Claims (1)

1.一种变构型模块丝杠自锁平面连接装置，其特征在于，包括两个相同的连接模块；所述连接模块包括基座、电机(14)、第一齿轮(13)、第二齿轮(12)、抓手(10)、螺母滑块(6)、两根丝杠(5)、抓手转动固定轴(11)、滑轨(8)；基座上开有供抓手(10)运动的矩形孔以及用于与另一连接模块的连接卡爪配合的矩形孔；所述矩形孔设置为4个，且均匀分布于连接平面圆盘(1)圆周，所述相邻的矩形孔彼此相隔角度为90°，其中两个处于相对位置的矩形孔作为抓扣接口，另外两个矩形孔，用于安装抓手(10)，两根丝杠(5)位于基座上，一根为右旋螺纹、另一根为左旋螺纹，两根丝杠(5)之间同轴连有第二齿轮(12)；螺母滑块(6)套在丝杠(5)上，与丝杠(5)螺纹配合；抓手(10)一端与螺母滑块(6)相连接，所述螺母滑块(6)为一正方体结构，其中一个侧边延伸出一连杆(9)，连杆(9)***U型槽内，带动抓手(10)运动，抓手(10)通过圆形通孔被抓手转动固定轴(11)固定，电机(14)位于基座上，输出端连接第一齿轮(13)；第一齿轮(13)与第二齿轮(12)相互啮合；抓手(10)一端开有U型槽，U型槽上方开有圆形通孔，所述抓手(10)未开有U型槽的一端为镰刀状。