本发明专利技术提供一种可以自主直线插拔的三爪式空间对接锁紧机构，属于航天器在轨服务领域。该机构包括捕获内壳、夹爪外壳、夹爪、夹爪座、驱动齿轮、弹簧、端盖和轴承球。利用夹爪的较大的捕获范围捕获被动端，在不需要机械臂辅助的情况下能够实现被动端的拉回插接和推出解锁的过程，巧妙的利用定位杆对夹爪进行限位，使结构更加简单可靠。本发明专利技术提供了可自主拉回插接锁紧和解锁的小型空间对接机构设计方案，机构中间预留了安装空间可与其它连接器集成使用，使机构整体更加紧凑。本发明专利技术提高了空间对接结构的紧凑性，占用空间小，不依靠机械臂控制可自主实现轴向拉近锁紧功能，锁紧点数多且锁紧刚度好。数多且锁紧刚度好。数多且锁紧刚度好。
【技术实现步骤摘要】
一种可以自主直线插拔的三爪式空间对接锁紧机构
[0001]本专利技术涉及一种可以自主插拔的三爪式小型空间对接机构，属于航天器的在轨对接领域。
技术介绍
[0002]未航天器种类、功能和大小不一，在目前研制模式下，需要根据任务不同对系统进行设计和测试，传统模式面临四方面问题：航天器部件浪费严重、航天器研制周期长、航天器重复设计重复测试现象严重和在轨服务困难。随着人工智能技术的不断发展在轨服务技术将也会得到迅速发展，而在轨服务技术的发展可以很好的解决以上四个问题。
[0003]在轨服务的过程需要对接接口的对接，传统的对接接口大多依赖于机械臂的控制，机械臂的精度大大影响了对接的精确性和可靠性，为了减小机械臂带来的误差，设计一种不完全依赖机械臂控制的对接接口，该对接接口可主动实现轴向进给插拔动作。且传统的对接接口和一些功能连接器的集成度不高导致航天器体积的增大。
[0004]综上，设计一种可配合电信连接器连接且体积小，可以自主完成直线插接和推出过程，可靠的完成锁紧和解锁过程，可实现标准化的空间机构的对接接口十分必要。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种可自主直线插接的三爪式空间对接锁紧机构，利用三爪进行捕获被动端随后拉回插接锁紧的对接方式，解决了机械臂插接力不足和轴向精度不高的问题，使该结构可以用在更复杂的对接任务，本专利技术中巧妙的细节设计减少了自身的体积和重量，且对接锁紧和解锁过程稳定可靠。
[0006]一种可以自主直线插拔的三爪式空间对接锁紧机构包括捕获内壳(1)、夹爪外壳(2)、夹爪(3)、夹爪座(4)、齿轮轴(5)、弹簧(6)、端盖(7)和轴承球(24)，捕获内壳(1)设有内壳锥面(8)，夹爪外壳(2)设有夹爪槽(9)、安装台(10)、传动口(11)、齿轮挡台(12)和夹爪外壳螺栓孔(13)，夹爪(3)设有夹爪牙(14)、定位槽(15)、弹簧定位孔(16)和滑台(17)，夹爪座(4)设有滑槽(18)、弹簧安装杆(19)、定位杆(20)和外螺纹(21)，齿轮轴(5)设有内螺纹(22)和轴承球滚道(23)，端盖(7)设有轴承球安装槽(25)和端盖螺栓孔(26)。
[0007]进一步地，捕获内壳(1)、夹爪外壳(2)、夹爪(3)、夹爪座(4)、齿轮轴(5)和端盖(7)中间都是中空设计，可与电信连接器结合使用，减小航天器的空间体积。
[0008]进一步地，夹爪外壳(2)设有安装台(10)可以用于安装其它电信连接器且不影响捕获插接推出的工作过程。
[0009]进一步地，夹爪(3)设有夹爪牙(14)便于捕获被动端的捕获内壳(1)，捕获内壳(1)的被捕获处设有内外两个内壳锥面(8)，外锥面倾斜角度和夹爪(3)倾斜角度一样，防止捕获时发生干涉，内锥面的倾斜可以使夹爪(3)在拉回过程中拉紧捕获内壳(1)，同时增加了类悬臂梁结构夹爪(3)拉回过程的稳定性。
[0010]进一步地，夹爪外壳(2)设有夹爪槽(9)，夹爪(3)可沿夹爪槽(9)上下移动，夹爪
(3)倾斜70
°
在向上移动过程中不断向中间收敛完成捕获并可以拉回插接。捕获的轴向距离可以达到30mm，解决了机械臂轴向控制不精确的问题，减小了机械臂带来的误差。
[0011]进一步地，夹爪(3)设有弹簧定位孔(16)和滑台(17)，夹爪(3)的滑台(17)安装在夹爪座(4)的滑槽(18)中，可沿滑槽(18)径向滑动。夹爪座(4)弹簧安装杆(19)安装弹簧(6)并插入弹簧定位孔(16)中，弹簧(6)可以施加夹爪(3)径向力使夹爪(3)更好的贴紧夹爪外壳(2)。
[0012]进一步地，夹爪(3)设有定位槽(15)，夹爪座(4)的定位杆(20)可以在夹爪(3)的定位槽(15)中移动。捕获过程中定位杆(20)沿定位槽(15)的上移动槽Z字形移动到尽头，拉回过程中定位杆(20)陷入定位槽(15)末端中间位置的凹槽中，在弹簧(6)的弹力下使夹爪(3)径向固定。解锁过程中定位杆(20)从凹槽中移动到定位槽(15)的下移动槽尽头，在夹爪(3)退回时在弹簧(6)作用下贴紧夹爪槽(9)，完成插接和拔出任务后夹爪(3)会恢复到初始状态。
[0013]进一步地，端盖(7)设有轴承球安装槽(25)，轴承球(24)安装在端盖(7)的轴承安装槽(25)中。齿轮轴(5)的上壁在安装时抵住夹爪外壳(2)的齿轮挡台(12)，齿轮轴(5)的下壁上设有轴承球滚道(23)，端盖(7)轴承球安装槽(25)中的轴承球(24)在安装时落入齿轮轴(5)的轴承球滚道(23)中减小了齿轮轴转动摩擦力的同时减少了轴承带来的重量。
[0014]进一步地，齿轮轴(5)内壁内螺纹(22)与夹爪座(4)外螺纹(21)螺纹连接，齿轮轴(5)被限制轴向和径向运动仅可转动。夹爪座(4)由于夹爪(3)限制其转动，仅可上下移动，齿轮轴(5)转动可使夹爪座(4)带动夹爪(3)上下运动实现捕获插接和解锁推出的过程。
[0015]本专利技术的优点与积极效果为：
[0016]1.本专利技术可与电信连接器等结合使用：本专利技术所有安装在轴线上机构都是中空设计，可与电信连接器等配合使用，使整个航天器的安装密度更高，节约内部的安装空间减小航天器的空间体积。
[0017]2.本专利技术可实现直线的自主插拔过程：传统的对接接口大多依赖于机械臂完成对接的插接和拔出过程，对接接口的机械部分只负责锁紧和解锁，但机械臂的轴向精度低，且能提供的插拔力有限。机械臂较低的轴向精度和有限的插拔力大大影响了对接的精确性和可靠性，本专利技术可以通过三爪完成轴向大距离的捕获和插接拔出过程，解决了机械臂轴向控制不精确的问题，减小了机械臂带来的误差，同时可以提供机械臂达不到的插接力和拔出力。
[0018]3.本专利技术有类卡槽锁紧结构和轴承球的设计：本专利技术的夹爪的径向固定通过类似卡槽锁紧的结构完成，该结构可以在没有多余驱动源的情况下，仅通过直线运动就可以完成夹爪的径向锁紧和解锁。端盖和轴承球的结合使用代替了轴承的作用。两种结构的设计在完成功能的同时减少了整体机构的复杂程度并减轻了重量。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术所提供三爪式对接机构爆炸图；
[0021]图2为捕获内壳、夹爪外壳和夹爪示意图；
[0022]图3为夹爪座、齿轮轴和端盖示意图；
[0023]其中：1
‑
捕获内壳，2
‑
夹爪外壳，3
‑
夹爪，4
‑
夹爪座，5
‑
驱动齿轮，6
‑
弹簧，7
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端盖，8
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内壳锥面，9
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夹爪槽，10
‑
安装台，11
‑
传动口，12
‑
齿轮挡台，13
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可以自主直线插拔的三爪式空间对接锁紧机构包括捕获内壳(1)、夹爪外壳(2)、夹爪(3)、夹爪座(4)、齿轮轴(5)、弹簧(6)、端盖(7)和轴承球(24)，捕获内壳(1)设有内壳锥面(8)，夹爪外壳(2)设有夹爪槽(9)、安装台(10)、传动口(11)、齿轮挡台(12)和夹爪外壳螺栓孔(13)，夹爪(3)设有夹爪牙(14)、定位槽(15)、弹簧定位孔(16)和滑台(17)，夹爪座(4)设有滑槽(18)、弹簧安装杆(19)、定位杆(20)和外螺纹(21)，齿轮轴(5)设有内螺纹(22)和轴承球滚道(23)，端盖(7)设有轴承球安装槽(25)和端盖螺栓孔(26)。2.根据权利要求1所述的一种可以自主直线插拔的三爪式空间对接锁紧机构，其特征在于：所述捕获内壳(1)、夹爪外壳(2)、夹爪(3)、夹爪座(4)、齿轮轴(5)和端盖(7)中间都是中空设计，且留有较大的空间，可与其它插头(电信连接器)集成使用。特别的，夹爪外壳(2)设有安装台(10)可以用于安装其它电信连接器。该设计方式可以使整个航天器的安装密度更高，节约内部的安装空间从而减小航天器的整体尺寸。3.根据权利要求1所述的一种可以自主直线插拔的三爪式空间对接锁紧机构，其特征在于：所述夹爪外壳(2)设有夹爪槽(9)，夹爪(3)背部安装在夹爪槽(9)中。在驱动的作用下可沿夹爪槽(9)上下移动，夹爪槽(9)和夹爪(3)均倾斜70
°
，夹爪(3)在向上移动过程中不断向中间收敛完成捕获并可以拉回插接。捕获的轴向距离可以达到30mm，解决了机械臂轴向控制不精确的问题，减小了机械臂带来的误差。并且可以提供大于机械臂的插接力，能满足更多的插接任务。4.根据权利要求3所述的一种可以自主直线插拔的三爪式空间对接锁紧机构，其特征在于：夹爪外壳(2)均布3个夹爪，每个夹爪都设有夹爪牙(14)，方便捕获被动端捕获内壳(1)，捕获内壳(1)设有内壳锥面(8)，内壳锥面(8)的外侧锥面倾斜角度70
°
，内侧锥面倾角为30
°
内侧的面的倾斜有助于减小夹爪(3)在捕获捕获内壳(1)时的径向受力，增加了类悬臂梁结构夹爪(3)捕获过程的稳定性。三个夹爪的布局方式也增加了捕获过程的稳定性，使捕获和拉回过程更加可靠。5.根据权利要求1所述的一种可以自主...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟杰，郝宝新，孔宁，庄原，孔旭，白江波，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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