[发明专利]一种张力和收放长度可控的系绳收放装置

说明书

技术领域

本发明与系绳收放装置相关，尤其涉及一种张力和收放长度可控的，进线姿态角度可测的系绳收放装置。

背景技术

在轨服务技术（On-Orbit Servicing,OOS）是当前航天领域十分活跃的前沿问题。许多空间结构采用绳系结构，空间绳索收放的控制对卫星空间姿态稳定有着重要影响，系绳的收放是一项关键技术。而绳索在空间应用经过多年的实验与理论研究取得了丰硕的成果。绳索相对于刚体或柔性体有着如受力方向性、较大韧性、应力应变关系的时变非线性和轻质等独特的力学特性，为同时满足系绳长度、速度、张力等控制的要求，空间系绳收放装置设计有其独特的要求。地面绳索吊装系统通常需要避免绳索因摆角过大而使系统不稳定甚至事故，通过摆角检测反馈至执行机构并采取必要的控制策略将绳索的摆动抑制在一定范围内直至稳定，此类机构通过改变绳索悬挂点的位移及回转运动来抑制摆动的方法不能控制绳索方向上的振动。纺织行业中各种纱线布匹的卷绕、造纸行业中纸张的卷绕以及电线电缆等柔性材料的卷取常根据使用要求对卷绕材料的张力进行适当的调整，此类机构的对材料的张力控制具有较高的要求，但一般不对绳缆入角进行测量和控制，也不能实现对绳缆的释放控制。上述两类机构在空间中应用均有其局限性。本发明亦可应用在地面系统。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种张力和收放长度可控的系绳收放装置，该装置结构紧凑、体积小、重量轻，不仅可以根据提供的张力曲线模拟跟踪控制，通过一定的张力控制策略使绳系组合体系统保持在特定的工作状态下，还能对系绳收放的长度和系绳偏摆空间角度进行测量，为控制策略提供反馈变量，有利于绳系组合体系统的轨道机动稳定；还可应用在地面系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种张力和收放长度可控的系绳收放装置，该装置包括伺服电机、卷线筒、伺电机驱动器、导轮竖板、计米器、张力传感器、张力调节器、角度测量固定架、底板、电机编码器、电磁制动器、减速器、电机固定架、齿轮键a、锥齿轮a、锥齿轮b、安装耳朵a、轴承a、齿轮键b、卷筒轴、卷筒键、轴承b、安装耳朵b、压力可调装置上板、压力可调装置螺母、上压轮、计米器导轮、系绳导轮a、系绳导轮b、角位移传感器a、张力传感器导轮、小轴承a、弧形悬臂a、弧形悬臂b、小轴承b和角位移器b；其中，减速器上带有减速器键槽；卷筒轴上带有卷筒轴齿轮键槽和卷筒轴键槽；

电机固定架通过螺钉固定在底板上，减速器的法兰盘固定安装在电机固定架上，伺服电机的轴与减速器的轴通过行星齿轮连接；伺服电机的外壳与减速器的外壳固定连接；电磁制动器与伺服电机固定连接；电机编码器与电磁制动器固定连接；

减速器通过减速器键槽和齿轮键a与锥齿轮a固定连接；

安装耳朵a和安装耳朵b为一对耳朵；

安装耳朵a固定在底板上，轴承a的外圈固定在安装耳朵a上，安装耳朵a起到支撑并固定轴承a的作用；轴承a的内圈固定在卷筒轴上；卷筒轴穿过轴承a和安装耳朵a后通过卷筒轴齿轮键槽和齿轮键b与锥齿轮b固定连接；锥齿轮a和锥齿轮b相互啮合；

卷线筒通过卷筒轴键槽和卷筒键与卷筒轴固定连接；

安装耳朵b固定在底板上，轴承b的外圈固定在安装耳朵b上，，轴承b的内圈与卷筒轴固定连接；

伺电机驱动器固定在底板上，伺服电机通过伺电机驱动器进行驱动；

压力可调装置上板的顶端为一上平板、底端带有圆板、中间为螺纹柱，螺纹柱上套装有弹簧；圆板下面还有一部分圆柱，与中间的螺纹柱一体成型但不带有螺纹；圆板在螺纹柱和圆柱之间可以上下移动；

导轮竖板固定在底板上，计米器通过端面安装法兰固定在导轮竖板上，计米器导轮固定在计米器的轴上，压力可调装置上板固定在导轮竖板上，压力可调装置螺母套装在压力可调装置上板的螺纹柱上；

上压轮为带有U形支架的压轮，压轮通过轴固定在U形支架上；U形支架与压力可调装置上板上的圆柱为活动连接，上压轮在压力可调装置上板的弹簧的作用下，可以沿圆柱上下移动；

上压轮和计米器导轮之间压系绳通过摩擦力进行啮合，摩擦力可由压力可调装置弹簧的压紧力调节；

张力传感器固定在底板上，张力传感器导轮固定在张力传感器上；

系绳导轮a通过轴承固定在导轮竖板上；

系绳导轮b通过轴承固定在导轮竖板上；

张力调节器固定在导轮竖板上；

系绳依次通过计米器导轮、张力传感器导轮、系绳导轮b、系绳导轮a和张力调节器；计米器导轮、张力传感器导轮、系绳导轮b、系绳导轮a和张力调节器在一个竖直面上；