专利名称：用于航天器的绳索张力在轨监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于航天器运动绳索类机构技术领域，具体是用于航天器的绳索张力在轨监测装置。
背景技术：
随着航天器技术的发展，航天器上采用的运动绳索类部件应用日趋广泛，具有精确监测绳索张力要求的装置也随之产生。国内外一般通用商业力传感器主要有以下问题:1)力传感器大都需要较为复杂的调理电路，重量和体积都大；2) 一般都是作为地面使用的，在空间使用的可靠性及环境对其影响都需要专项的试验验证；这些问题限制了绳索张监测技术在航天器等航天器上的使用，甚至也限制了相关活动部件在航天器上使用。随着航天器轻量化的发展趋势，要求航天器上各载荷的重量越来越小，因此，一般力测量技术使用的方式其重量和资源都较大。

发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于航天器的绳索张力在轨监测装置。本发明是通过以下技术方案实现的。—种用于航天器的绳索张力在轨监测装置，包括角位置传感器、齿轮齿条传动组件、微动开关、安装套筒、压缩弹簧、推杆以及滚轮组件，其中，绳索绕着滚轮组件转动，滚轮组件由压缩弹簧通过推杆压紧，压缩弹簧设置在安装套筒内，推杆的第一端在安装套筒内滑动，推杆的第二端的端部与滚轮组件相连，绳索上张力的变化引起滚轮组件的平移运动，齿轮齿条传动组件将所述平移运动转化为转动，角位置传感器测量齿轮齿条传动组件的转角，微动开关进行限位信号的触发。所述滚轮组件包括滚轮支架、滚轮、轴承、套筒以及套筒轴，其中，轴承安装在套筒轴上，套筒分别安装在轴承的两端，滚轮安装在轴承上，滚轮支架安装在滚轮的上方；所述推杆的第二端的端部穿过滚轮支架后与滚轮相连接，绳索绕在滚轮上。所述滚轮的绕线部分设有绕线糟。所述安装套筒为压缩弹簧提贮存及供活动空间，安装套筒的底部开有对推杆具有导向作用的孔。所述滚轮组件包括滚轮支架，所述推杆的第一端为圆柱头，所述推杆的第二端为方杆，其中圆柱头可以在安装套筒内滑动，方杆部分穿过安装套筒底部的孔与滚轮支架相连。方杆的外形可以对滚轮支架的转动进行限位，确保滚轮支架不会绕着安装套筒轴线运动。所述滚轮组件包括滚轮支架，所述齿轮齿 条传动组件包括相互啮合的齿轮和齿条，所述齿轮安装在滚轮支架的右侧伸出台上，所述角位置传感器的输出轴穿过齿轮的轴心，所述右侧伸出台上加工有用于调整齿条安装位置的腰形孔。滚轮支架为滚轮组件提供安装接口，其上部通过推杆与压缩弹簧发生作用。滚轮支架初始位于下极限位置(其下端面与下防护罩接触)，滚轮支架的上极限位置为其上端面与安装套筒的下端面接触的位置，随着绳索上拉力的变化，滚轮支架即在这两个极限位置上下运动。所述角位置传感器为电阻式角位置测量传感器，电阻式角位置测量传感器的总机械行程为360。上述用于航天器的绳索张力在轨监测装置，还包括封装在角位置传感器、齿轮齿条传动组件、微动开关、安装套筒、压缩弹簧、推杆以及滚轮组件外部的下防护罩和上防护罩，所述下防护罩设有安装接口。所述微动开关通过微动开关支架安装在下防护罩的侧壁上。本发明从产品适用性、温度适应性、产品重量以及连接使用方式等角度考虑，提供了一种用于航天器的绳索张力在轨监测装置，该装置具有以下有益效果:首先，本发明在设计过程中充分考虑航天器及绳索在轨的安装和使用环境要求，通过设计，使张力在轨监测装置具有绳索精确张力测量和监视、限位位置监测的功能，使该发明满足航天器绳索张力监测的使用要求。其次，本发明在设计过程中充分考虑了加工安装等因素，使整个机构具有接口简单，质量较轻，可扩展性强等特点，只需对相关部件进行修改，就可以满足不同航天器的安装使用要求，具有较高的通用性。综上所述，本发明提供的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其在轨增频机构原理正确，具有绳索精确张力测量和监视、限位位置监测的功能，整个机构具有接口简单，质量较轻，可扩展性强等特点，可以满足不同航天器的安装使用要求，具有较高的通用性，应用前景广阔。


通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本发明提供的用于航天器的绳索张力在轨监测装置结构示意图；图2为本发明的张紧组件结构示意图；图3为本发明的上防护罩结构示意图；图中:I为下防护罩,2为角位置传感器,3为齿轮齿条传动组件,4为绳索,5为微动开关，6为安装套筒,7为压缩弹簧,8为推杆,9为滚轮支架，10为滚轮,11为轴承，12为微动开关支架，13为上防护罩，14为张紧组件。
具体实施例方式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。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改迸，这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供了一种用于航天器的绳索张力在轨监测装置，包括角位置传感器、齿轮齿条传动组件、微动开关、安装套筒、压缩弹簧、推杆以及滚轮组件，其中，绳索绕着滚轮组件转动，滚轮组件由压缩弹簧通过推杆压紧，压缩弹簧设置在安装套筒内，推杆的第一端在安装套筒内滑动，推杆的第二端的端部与滚轮组件相连，绳索上张力的变化引起滚轮组件的平移运动，齿轮齿条传动组件将所述平移运动转化为转动，角位置传感器测量齿轮齿条传动组件的转角，微动开关进行限位信号的触发。所述设置在安装套筒内压缩弹簧、推杆以及滚轮组件构成了本实施例的张紧组件。进一步地，所述滚轮组件包括滚轮支架、滚轮、轴承、套筒以及套筒轴，其中，轴承安装在套筒轴上，套筒分别安装在轴承的两端，滚轮安装在轴承上，滚轮支架安装在滚轮的上方；所述推杆的第二端的端部穿过滚轮支架后与滚轮相连接，绳索绕在滚轮上。套筒保证安装的定位和滚轮可靠地转动，滚轮的直径和宽度尺寸可依所要监测的具体绳索情况调
難
iF.0进一步地，所述滚轮的绕线部分设有绕线槽。进一步地，所述安装套筒为压缩弹簧提贮存及供活动空间，安装套筒的底部开有对推杆具有导向作用的孔。压缩弹簧初始安装时具有一定的压缩量，保证系统有一定的预紧，不会出现摆动的现象。进一步地，所述推杆的第一端为圆柱头，所述推杆的第二端为方杆，其中圆柱头可以在安装套筒内滑动，方杆部分穿过安装套筒底部的孔与滚轮支架相连。方杆的外形可以对滚轮支架的转动进行限位，确保滚轮支架不会绕着安装套筒轴线运动。进一步地,所述滚轮组件包括滚轮支架,所述齿轮齿条传动组件包括相互哨合的齿轮和凿条，所述凿轮安装 在滚轮支架的右侧伸出台上，所述角位置传感器的输出轴穿过齿轮的轴心，所述右侧伸出台上加工有用于调整齿条安装位置的腰形孔。滚轮支架为滚轮组件提供安装接口，其上部通过推杆与压缩弹簧发生作用。滚轮支架初始位于下极限位置(其下端面与下防护罩接触)，滚轮支架的上极限位置为其上端面与安装套筒的下端面接触的位置，随着绳索上拉力的变化，滚轮支架即在这两个极限位置上下运动。进一步地，所述角位置传感器为电阻式角位置测量传感器，其总机械行程为360°。电阻式角位置测量传感器，其重量较轻，绝缘电阻及耐电压值均满足航天器上使用的要求。进一步地，上述用于航天器的绳索张力在轨监测装置，还包括封装在角位置传感器、齿轮齿条传动组件、微动开关、安装套筒、压缩弹簧、推杆以及滚轮组件外部的下防护罩和上防护罩，所述下防护罩设有安装接口。进一步地，所述微动开关通过微动开关支架安装在下防护罩的侧壁上。微动开关对滚轮支架的上极限位置进行监测，由滚轮支架到达顶部后，滚轮支架的左侧伸出台触发微动开关。微动开关支架与下防护罩的安装位置加工有腰形孔供安装位置进行调整。本实施例中，安装套筒、滚轮支架、上防护罩、下防护罩均采用2A14T6加工而成，其尺寸主要由绳索及传动部件的尺寸包络确定；本实施例提供的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，通过支撑架与航天器本体进行安装，其上有4个Φ6.5的光孔，通过4个M6的螺钉与航天器本体上预埋的螺孔相连，具体安装位置可以根据情况调整；装配时首先将推杆安装进安装套筒，压缩弹簧再装入，滚轮和轴承也要首先进行装配，再将其与推杆相连接；滚轮的绕线部分加工有2mm宽度的绕线糟，中间的环与轴承的外圈相连。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。`
权利要求
1.一种用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，包括角位置传感器、齿轮齿条传动组件、微动开关、安装套筒、压缩弹簧、推杆以及滚轮组件，其中，绳索绕着滚轮组件转动，滚轮组件由压缩弹簧通过推杆压紧，压缩弹簧设置在安装套筒内，推杆的第一端在安装套筒内滑动，推杆的第二端的端部与滚轮组件相连，绳索上张力的变化引起滚轮组件的平移运动，齿轮齿条传动组件将所述平移运动转化为转动，角位置传感器测量齿轮齿条传动组件的转角，微动开关进行限位信号的触发。
2.根据权利要求1所述的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，所述滚轮组件包括滚轮支架、滚轮、轴承、套筒以及套筒轴，其中，轴承安装在套筒轴上，套筒分别安装在轴承的两端，滚轮安装在轴承上，滚轮支架安装在滚轮的上方；所述推杆的第二端的端部穿过滚轮支架后与滚轮相连接，绳索绕在滚轮上。
3.根据权利要求2所述的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，所述滚轮的绕线部分设有绕线糟。
4.根据权利要求1所述的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，所述安装套筒为压缩弹簧提贮存及供活动空间，安装套筒的底部开有对推杆具有导向作用的孔。
5.根据权利要求1所述的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，所述滚轮组件包括滚轮支架，所述推杆的第一端为圆柱头，所述推杆的第二端为方杆，其中圆柱头可以在安装套筒内滑动，方杆部分穿过安装套筒底部的孔与滚轮支架相连。
6.根据权利要求1所述的用于航天器的绳索张力在轨 监测装置，其特征在于，所述滚轮组件包括滚轮支架，所述齿轮齿条传动组件包括相互啮合的齿轮和齿条，所述齿轮安装在滚轮支架的右侧伸出台上，所述角位置传感器的输出轴穿过齿轮的轴心，所述右侧伸出台上加工有用于调整齿条安装位置的腰形孔。
7.根据权利要求1所述的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，所述角位置传感器为电阻式角位置测量传感器，电阻式角位置测量传感器的总机械行程为360°。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，还包括封装在角位置传感器、齿轮齿条传动组件、微动开关、安装套筒、压缩弹簧、推杆以及滚轮组件外部的下防护罩和上防护罩，所述下防护罩设有安装接口。
9.根据权利要求8所述的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，所述微动开关通过微动开关支架安装在下防护罩的侧壁上。
10.根据权利要求9所述的用于航天器的绳索张力在轨监测装置，其特征在于，微动开关支架与下防护罩的安装位置设有用于安装位置调整的腰形孔。
全文摘要
本发明公开了一种用于航天器的绳索张力在轨监测装置，包括角位置传感器、齿轮齿条传动组件、微动开关、安装套筒、压缩弹簧、推杆以及滚轮组件，绳索绕着滚轮组件转动，滚轮组件由压缩弹簧通过推杆压紧，压缩弹簧设置在安装套筒内，推杆的第一端在安装套筒内滑动，推杆的第二端的端部与滚轮组件相连，绳索上张力的变化引起滚轮组件的平移运动，齿轮齿条传动组件将所述平移运动转化为转动，角位置传感器测量齿轮齿条传动组件的转角，微动开关进行限位信号的触发。本发明解决了航天器上绳索部件上的张力需要精确监测的问题。同时该装置还具有质量轻、调试简单、体积小、安全性高及功耗低等优点，有效保证了绳索张力在轨监测的可靠性和适用性。
文档编号G01L5/10GK103245451SQ20131014799
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日
发明者周徐斌, 薛景赛, 王智磊, 王萌, 杜三虎 申请人:上海卫星工程研究所