一种柔性捕获连接装置及其捕获连接方法

摘要

本发明公开了一种柔性捕获连接装置及其捕获连接方法，该装置包括：主动及被动捕获连接单元；主动捕获连接单元包括：上连杆、法兰盘、球头轴、片簧、捕获杆、导向头及锁舌，上连杆通过法兰盘与球头轴的球头端相连；片簧处于预紧状态，连在球头轴与法兰盘之间；球头轴与捕获杆相连；捕获杆与导向头相连；锁舌设置于捕获杆的靠近导向头的一端的外侧；被动捕获连接单元包括：锥形口、锁钩，锁钩设置于锥形口的锥形端；当完成捕获时，导向头进入锥形口，锁钩与锁舌接触压紧。该方法包括：导向头进入锥形口；锁舌与锁钩产生撞锁捕获；拨杆旋转触发传感器；主动捕获连接单元向上运动，锁舌与锁钩接触压紧。该装置及方法结构简单、质量小、捕获范围大。

权利要求

1.一种柔性捕获连接装置，其特征在于，包括：主动捕获连接单元及被动捕获连接单元；

所述主动捕获连接单元包括：上连杆、法兰盘、球头轴、片簧、捕获杆、导向头及锁舌，其中：所述法兰盘的一端与所述上连杆相连，另一端与所述球头轴的球头端相连；

所述片簧的一端连接在所述球头轴上，另一端连接在所述法兰盘的边缘，所述片簧处于预紧状态；

所述球头轴的另一端与所述捕获杆的一端相连；

所述捕获杆的另一端为中空结构，与所述导向头相连；

所述锁舌设置于所述捕获杆的靠近所述导向头的一端的外侧；

所述被动捕获连接单元包括：锥形口、锁钩，其中：所述锁钩设置于所述锥形口的锥形端；

当完成捕获时，所述导向头进入所述锥形口，所述锁钩与所述锁舌接触压紧。

2.根据权利要求1所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述片簧至少包括两个，所述至少两个片簧相对设置。

3.根据权利要求1所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述片簧与所述法兰盘之间以及所述导向头与所述捕获杆之间通过螺钉连接。

4.根据权利要求1所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述主动捕获单元还包括：碟簧组件，设置于所述球头轴的下半段的外侧。

5.根据权利要求4所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述碟簧组件包括：碟簧、碟簧套、连接套、第一螺母以及压盘；其中：所述碟簧为环形碟簧，安装于所述碟簧套内，环设于所述球头轴的下半段 的外侧；

所述连接套安装在所述碟簧套上；

所述第一螺母与所述连接套通过螺纹连接，且与所述压盘接触压紧；

所述压盘在所述螺母的作用下上下运动，用以调节所述碟簧的预紧力。

6.根据权利要求5所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述碟簧组件通过第二螺母及第三螺母固定在所述球头轴上；

所述第二螺母与所述第一螺母接触压紧，所述第三螺母与所述第二螺母接触压紧。

7.根据权利要求5所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述碟簧套与所述连接套的连接处设置有卡槽，限制两者的相对转动。

8.根据权利要求5所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述碟簧套与所述捕获杆通过螺钉连接。

9.根据权利要求1所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述主动捕获单元还包括：传感器以及拨杆；

所述传感器安装于所述捕获杆内，靠近所述导向头；

所述拨杆安装于所述传感器的附近，一端伸出所述捕获杆外，当所述导向头进入所述锥形口的锥形端时，所述拨杆在所述锥形口的作用下旋转，按压所述传感器的触发器。

10.根据权利要求1所述的柔性捕获连接装置，其特征在于，所述被动捕获连接单元还包括壳体，所述锁钩固定在所述壳体上。

11.一种柔性捕获连接方法，其特征在于，其是利用权利要求1至10任一项所述的柔性捕获连接装置实现的柔性捕获连接方法，包括以下步骤：S111：主动捕获连接单元的导向头进入被动捕获连接单元的锥形口；

S112：主动捕获连接单元的锁舌与被动捕获连接单元的锁钩产生撞锁捕获；

S113：拨杆旋转按压传感器的触发器，触发所述传感器；

S114：主动捕获连接单元向上运动，所述锁舌与所述锁钩接触压紧。

说明书

一种柔性捕获连接装置及其捕获连接方法

技术领域

[0001] 本发明涉及航天领域，特别涉及一种柔性捕获连接装置及其捕获连接方法。

背景技术

[0002] 随着航天机构的快速发展，两个飞行器之间能否实现可靠捕获和连接直接影响到空间站的组建。然而，由于受到空间环境和机构控制精度的影响，两个飞行器必须在位置偏差和震动冲击大的环境中实现捕获和连接，这就要求完成该功能的机构能满足大偏差捕获、大连接力、高精度以及及时复位的要求。

[0003] 现有的用于捕获连接的机构中，普遍存在着结构复杂（如对接机构）、质量和体积大、捕获范围小、连接和保持能力低等问题。

发明内容

[0004] 本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种柔性捕获连接装置及其捕获连接方法，解决了现有捕获连接机构中质量和体积大、捕获范围小、连接和保持能力低等问题。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

[0006] 本发明提供一种柔性捕获连接装置，其包括：主动捕获连接单元及被动捕获连接单元；

[0007] 所述主动捕获连接单元包括：上连杆、法兰盘、球头轴、片簧、捕获杆导向头及锁舌，其中：所述法兰盘的一端与所述上连杆相连，另一端与所述球头轴的球头端相连；所述片簧的一端连接在所述球头轴上，另一端连接在所述法兰盘的边缘，所述片簧处于预紧状态；所述球头轴的另一端与所述捕获杆的一端相连；所述捕获杆的另一端为中空结构，与所述导向头相连；所述锁舌设置于所述捕获杆的靠近所述导向头的一端的外侧；

[0008] 所述被动捕获连接单元包括：锥形口、锁钩，其中：所述锁钩设置于所述锥形口的锥形端；当完成捕获时，所述导向头进入所述锥形口，所述锁钩与所述锁舌接触压紧。

[0009] 本发明的柔性捕获连接装置，采用杆件和弹簧实现捕获连接，结构简单，质量和体积小，且上连杆通过法兰盘连接在球头轴的球头端，球头轴可绕上连杆万向摆动，捕获完成后，在片簧的作用下复位，从而可实现较大范围的偏差捕获。

[0010] 较佳地，所述片簧包括至少两个，所述至少两个片簧相对设置，不管上连杆朝哪个摆动，都能快速、准确地回位。

[0011] 较佳地，所述片簧与所述法兰盘之间以及所述导向头与所述捕获杆之间通过螺钉连接，不仅连接稳定，而且方便拆装。

[0012] 较佳地，所述主动捕获单元还包括：碟簧组件，设置于所述球头轴的下半段的外侧，降低各部件之间的刚度，防止外部因素引起连接力的突变，从而起到连接力的保持作用。

[0013] 较佳地，所述碟簧组件包括：碟簧、碟簧套、连接套、第一螺母以及压盘；其中：所述碟簧为环形碟簧，安装于所述碟簧套内，环设于所述球头轴的下半段的外侧；所述连接套安装在所述碟簧套上；所述第一螺母与所述连接套通过螺纹连接，且与所述压盘接触压紧；所述压盘的位置可通过所述螺母的上下运动来调节，从而调节所述碟簧的预紧力。完成捕获后，碟簧在压紧力的作用下变形，可以防止外部因素引起连接力的突变，降低了各连接部件之间的刚度，加强了捕获连接装置的连接力保持能力。

[0014] 较佳地，所述碟簧组件通过第二螺母及第三螺母固定在所述球头轴上；所述第二螺母与所述第一螺母接触压紧，所述第三螺母与所述第二螺母接触压紧。第二螺母与第一螺母接触压紧，可防止第一螺母产生松动，第三螺母与第二螺母接触压紧，可防止第二螺母产生松动，通过双螺母预紧将碟簧组件固定在球头轴上，连接更稳定，不容易产生松动。

[0015] 较佳地，所述碟簧套与所述连接套的连接处设置有卡槽，通过卡槽能够限制碟簧套和连接套之间的相对转动，使结构更稳定。

[0016] 较佳地，所述碟簧套与所述捕获杆通过螺钉连接，使整个装置一体化，结构更稳定。

[0017] 较佳地，所述主动捕获单元还包括：传感器以及拨杆；所述传感器安装于所述捕获杆内，靠近所述导向头；所述拨杆安装于所述传感器附件，一端伸出所述捕获杆外，当所述导向头进入所述锥形口的锥形端时，所述拨杆在所述锥形口的作用下旋转，按压所述传感器的触发器，根据传感器发出的信号可判断是否完成捕获，对捕获状态进行检测。

[0018] 较佳地，所述被动捕获连接单元还包括壳体，所述锁钩固定在所述壳体上。将锁钩固定在壳体上，壳体可固定在其他结构上，方便了被动捕获连接单元的固定。

[0019] 本发明还提供一种柔性捕获连接方法，其包括以下步骤：

[0020] S111：主动捕获连接单元的导向头进入被动捕获连接单元的锥形口；

[0021] S112：主动捕获连接单元的锁舌与被动捕获连接单元的锁钩产生撞锁捕获；

[0022] S113：拨杆旋转按压传感器的触发器，触发所述传感器；

[0023] S114：主动捕获连接单元向上运动，所述锁舌与所述锁钩接触压紧。

[0024] 较佳地，步骤S114之后还包括步骤：

[0025] S121：主动捕获连接单元的碟簧在压紧力作用下变形。

[0026] 相较于现有技术，本发明具有以下优点：

[0027] （1）本发明提供的柔性捕获连接装置采用杆件和弹簧的组合完成捕获连接及复位，结构简单、质量和体积小；

[0028] （2）上连杆通过法兰盘连接在球头轴的球头端，能够实现万向摆动，捕获完成后，在片簧的作用下复位，捕获范围大，能够实现大范围的柔性偏差捕获；

[0029] （3）本发明的柔性捕获连接装置还包括碟簧，碟簧在压紧力的作用下变形，能够防止外部因素引起连接力的变化，起到连接力的保持作用，连接力保持能力强。

附图说明

[0030] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

[0031] 图1为本发明的柔性捕获连接装置的偏差捕获状态时的结构剖视图；

[0032] 图2为本发明的柔性捕获连接装置在传感器触发时的结构剖视图；

[0033] 图3为本发明的柔性捕获连接装置的连接状态时的结构剖视图；

[0034] 图4为本发明的柔性捕获连接方法的流程图。

[0035] 标号说明：101-上连杆，102-法兰盘，103-球头轴，104-片簧，105-螺钉，106-碟簧，107-碟簧套，108-连接套，109-第一螺母，110-压盘，111-第二螺母，112-第三螺母，113-捕获杆，114-拨杆，115-锁舌，116-导向头；

[0036] 201-锥形口，202-锁钩，203-壳体。

具体实施方式

[0037] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0038] 实施例1：

[0039] 结合图1-图3，本实施例详细描述本发明的柔性捕获连接装置，该装置由主动捕获连接单元和被动捕获连接单元两部分组成，两部分共同作用实现本发明的大范围偏差捕获、连接力保持及捕获状态监测。

[0040] 主动捕获连接单元包括上连杆101、法兰盘102、球头轴103、片簧104、捕获杆113、锁舌116以及导向头117，上连杆101通过法兰盘102连接到球头轴103的球头端，片簧104处于预紧状态，一端连接在球头轴103上，另一端连接在法兰盘102的边缘，球头轴103可绕上连杆101万向摆动，上连杆101可在片簧104的作用下复位，本实施例中包括四个片簧104，四个片簧104两两相对，均匀的设置在球头轴103的周围，不管球头轴103朝哪个方向摆动，都能在片簧104的作用下迅速、准确地复位。球头轴103的另一端连接捕获杆113，捕获杆113的另一端为中空结构，连接导向头116，锁舌115设置在捕获杆113的外侧，位于靠近导向头116的一端。片簧104与法兰盘102以及导向头116与捕获杆113之间通过螺钉105连接，连接稳定，拆装方便。

[0041] 被动捕获连接单元包括：锥形口201、锁钩202及壳体203，锁钩202连接在锥形口201的锥形端，锁钩202固定在壳体203上，壳体203可固定在其他结构上，方便了被动捕获连接单元的固定。

[0042] 本实施例中，主动捕获连接单元还包括：碟簧组件，即连接力保持单元，其由碟簧106、碟簧套107、连接套108、第一螺母109及压盘110组成，碟簧106为环形，设置在碟簧套
107内，连接套108安装在碟簧套107上且通过卡槽限制两者的相对转动，第一螺母108与连接套108通过螺纹连接且与压盘110接触压紧，通过旋转第一螺母109可调整压盘110的上下位置进而调整碟簧106的预紧力，碟簧106可在连接力保持单元中实现独立预紧。碟簧套107通过第二螺母111及第三螺母112连接到球头轴103上，第三螺母112与第二螺母111接触压紧，防止第二螺母111产生松动，采用双螺母预紧，结构更稳定。同时，第二螺母111与第一螺母109接触压紧，可防止第一螺母109产生松动。

[0043] 本实施例中还包括传感器及用于触发传感器的拨杆114，传感器安装在捕获杆113内（图中为画出），位于靠近导向头116的一端，拨杆114安装在传感器的附近，一端露出捕获杆113外，拨杆114可旋转接触传感器的触发器，触发传感器。

[0044] 图1为本发明的偏差捕获状态时的结构剖视图，主动捕获连接单元在导向头116的导向作用下进入被动捕获连接单元的锥形口201，两者产生的接触作用使球头轴103绕上连杆101发生偏摆，四个片簧104的承载也随之变化，当外力消除时，球头轴103可在片簧104的作用下复位。

[0045] 图2为本发明的传感器触发时的结构剖视图，随着导向头116逐步进入锥形口201的锥形端，锁舌115与锁钩202产生撞锁捕获，延迟一段时间后，拨杆114在锥形口201的锥形端的作用下旋转，按压传感器114的触发器，触发传感器，捕获过程完成。

[0046] 图3为本发明的连接状态时的结构剖视图，捕获过程完成后，在外部驱动的作用下主动捕获连接单元向上运动，锁舌115与锁钩202接触压紧，碟簧106在压紧力的作用下变形，碟簧106通过变形可以防止外部因素引起连接力的突变，从而起到连接力的保持作用。

[0047] 本实施例的柔性捕获连接装置是一种采用万向摆动、片簧复位、结构锁紧、碟簧变形来实现捕获连接的结构，并提供捕获监测功能，结构简单、质量小、捕获范围大、连接力保持能力强。

[0048] 实施例2：

[0049] 结合图4，本实施例详细描述本发明的柔性捕获连接方法，其包括以下步骤：

[0050] S111：主动捕获连接单元的导向头进入被动捕获连接单元的锥形口；

[0051] S112：主动捕获连接单元的锁舌与被动捕获连接单元的锁钩产生撞锁捕获；

[0052] S113：拨杆旋转按压传感器的触发器，触发传感器，捕获过程完成；

[0053] S114：主动捕获连接单元向上运动，锁舌与锁钩接触压紧，连接过程完成。

[0054] 其中：所述步骤S114之后还包括步骤：

[0055] S121：主动捕获连接单元的碟簧在压紧力作用下变形。

[0056] 此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。