一种等截面空间机械臂臂杆伸缩机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106078801A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610537647.7(22)申请日2016.07.08(71)申请人北京空间飞行器总体设计部地址100094北京市海淀区友谊路104号(72)发明人王康梁常春林云成李德伦张磊陈磊(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人仇蕾安高燕燕(51)Int.Cl.B25J18/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图9页(54)发明名称一种等截面空间机械臂臂杆伸缩机构(57)摘要本发明公开了一种等截面空间机械臂臂杆伸缩机构，通过水平板带和竖直板带相互锁紧、啮合形成螺旋管柱的形式实现机械臂臂杆的伸缩，使得该臂杆具有收纳率低的特点，同时可使空间机械臂具有变构型的能力；当机械臂处于收缩状态时，具有发射包络小，操作精度高的特点；当机械臂处于伸长状态时，具有可达范围大的特点。臂杆伸缩的功能可提高机械臂在轨服务的适应能力；竖直板带沿高度方向的横截面上设置折弯，可保证同侧的两面间的距离与竖直板带厚度一致，下一层的竖直板带不会因重叠后凸起，而下层与上一层的竖直板带的外表面处在同一竖直面内，因此可保持等截面，提高臂杆的刚度，同时保证刚度的均匀性。CN106078801ACN106078801A权利要求书1/2页1.一种臂杆伸缩机构，其特征在于，包括壳体、定子(20)、转子(13)、传动机构、竖直板带(5)、顶盖(6)以及水平板带(8)；所述壳体由从下至上连接的底座(1)、水平板带存储筒(2)、竖直板带存储筒(3)以及导向筒(4)组成；其中，导向筒(4)的上部为直筒，下部为锥形筒；定子(20)置于壳体内，并固定在所述底座(1)上，转子(13)套装在定子(20)的外侧；水平板带(8)呈等厚螺旋带状，沿着水平板带(8)外缘螺旋线均匀分布齿状结构；自由放置时水平板带(8)的每一圈从上至下叠放在一起；叠放好的水平板带(8)置于水平板带存储筒(2)中，并套装在定子(20)外侧；所述竖直板带(5)呈扁平带状结构，上、下边缘附近沿长度方向均匀分布矩形孔，该矩形孔与水平板带(8)的齿状结构配合；所述竖直板带(5)卷成环状后置于竖直板带存储筒(3)内；所述导向筒(4)的内径与叠放好的水平板带(8)的外径一致，导向筒(4)的内壁上有导向槽，其截面形状与水平板带(8)的齿形互相对应；导向槽的倾斜角度α等于水平板带(8)拉伸到螺旋状态下相邻螺距间的齿状结构的错位角度；传动机构用于驱动转子(13)绕定子(20)转动；转子(13)上螺距为P的螺线上方和下方布置多个滚轮14，水平板带(8)按照螺距P螺旋缠绕在转子(13)上，并穿过螺线上方和下方的滚轮14之间的缝隙；螺距P即为水平板带(8)拉伸到螺旋状态下的相邻螺距值；所述顶盖(6)为带盖的圆筒，其外径与要形成的臂杆的外径一致，竖直板带(5)内侧的端头与顶盖(6)连接在一起，竖直板带(5)在顶盖(6)的外圆周面上缠绕至少两圈，相邻两层竖直板带(5)形成搭接，搭接位置的矩形孔互相对齐，竖直板带(5)上端形成筒状；水平板带(8)端头附近的一段事先与竖直板带(5)上部的一段组装在一起，即将水平板带(8)的齿啮合在竖直板带(5)搭接部分的两层矩形孔内，并缠绕至少一圈，使得竖直板带(5)与水平板带(8)组装成臂杆的上端。2.如权利要求1所述的一种臂杆伸缩机构，其特征在于，所述竖直板带(5)的横截面中部具有一个折弯，折弯的两端板带仍保持平行，但位于不同平面上，折弯角度的范围为170°至179°。3.如权利要求1所述的一种臂杆伸缩机构，其特征在于，还包括板带存储槽(12)，竖直板带存储筒(3)内侧与转子(13)外侧设置板带存储槽(12)；竖直板带(5)置于该板带存储槽(12)中，板带存储槽(12)约束竖直板带(5)向外扩散。4.如权利要求1所述的一种臂杆伸缩机构，其特征在于，还包括啮合机构(17)，包括滚轮(17-1)、转轴(17-2)以及支架(17-3)；支架(17-3)与转子(13)连接在一起；支架(17-3)上固定转轴(17-2)，滚轮(17-1)套装在转轴(17-2)上，转轴(17-2)压紧在水平板带(8)与竖直板带(5)啮合处。5.如权利要求4所述的一种臂杆伸缩机构，其特征在于，还包括与啮合机构(17)结构相同的剥离机构(18)，设置在水平板带(8)与竖直板带(5)的分离位置。6.如权利要求1所述的一种臂杆伸缩机构，其特征在于，还包括固定环19；底座(1)上连接固定环(19)，固定环(19)内环成齿槽形状，与水平板带(8)外圈的齿相配合，约束水平板带(8)的沿圆周方向的自由度。7.如权利要求6所述的一种臂杆伸缩机构，其特征在于，还包括3个固定圆柱(7)，其外2C