[發明專利]一種基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬裝置和方法

有效

• 申請號: 201711431334.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108408088B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 沈曉鵬;曾婷;程澤;李德勇;趙琳娜;于震;李海月
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬裝置，其特征在于，包括：由固定端心軸組件(100)、活動端心軸組件(200)、導向滑軌(5)、導軌固定件(11)和恒力彈簧(12)構成的恒力吊掛組件(300)，以及，滑車(13)和縱向導軌(14)；

固定端心軸組件(100)兩側通過螺接方式與導向滑軌(5)固定連接；

導向滑軌(5)以滑動方式穿過活動端心軸組件(200)上的導向滑塊(9)，使活動端心軸組件(200)可沿導向滑軌(5)上下移動；

導向滑軌(5)底端通過螺接方式與導軌固定件(11)固定連接，進行限位和保護；

恒力彈簧(12)安裝在固定端心軸組件(100)和活動端心軸組件(200)之間；其中，恒力彈簧(12)靠近固定端心軸組件(100)的一端為固定端，恒力彈簧(12)靠近活動端心軸組件(200)的一端為輸出端；

恒力吊掛組件(300)的上端通過螺接方式與滑車(13)固定連接，滑車(13)安裝在縱向導軌(14)上，可沿縱向導軌(14)水平移動。

2.根據權利要求1所述的基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬裝置，其特征在于，

固定端心軸組件(100)，包括：固定端安裝座(1)、固定端彈簧心軸(2)、軸承(3)和固定端轉軸(4)；其中，固定端彈簧心軸(2)通過軸承(3)安裝在固定端轉軸(4)上，固定端轉軸(4)安裝在固定端安裝座(1)上，進行限位和保護，固定端彈簧心軸(2)可繞固定端轉軸(4)旋轉，使用時固定端心軸組件(100)空間位置在上；

活動端心軸組件(200)，包括：活動端彈簧心軸(6)、活動端轉軸(7)、軸承(8)、導向滑塊(9)和活動端安裝座(10)；其中，活動端彈簧心軸(6)通過軸承(8)安裝在活動端轉軸(7)上，活動端轉軸(7)安裝在活動端安裝座(10)上，進行限位和保護，活動端安裝座(10)上安裝有導向滑塊(9)進行運動導向，活動端彈簧心軸(6)可繞活動端轉軸(7)旋轉，使用時活動端心軸組件(200)空間位置在下。

3.根據權利要求2所述的基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬裝置，其特征在于，

在初始狀態時，恒力彈簧(12)的固定端通過螺接方式安裝在固定端彈簧心軸(2)上，并且纏繞在固定端彈簧心軸(2)上；恒力彈簧(12)的輸出端通過螺接方式安裝在活動端彈簧心軸(6)上。

4.一種基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬方法，其特征在于，包括：

將卸載物通過鋼絲繩與活動端心軸組件上的接口進行連接；

將恒力吊掛組件的上端通過螺接方式與滑車固定連接；

將滑車安裝在縱向導軌上；

調節配重，使恒力彈簧末端輸出恒定拉力；其中，恒力彈簧末端輸出的恒定拉力與卸載物的重量相同。

5.根據權利要求4所述的基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬方法，其特征在于，還包括：

將恒力彈簧的固定端通過螺接方式安裝在固定端彈簧心軸上，并且纏繞在固定端彈簧心軸上；將恒力彈簧的輸出端通過螺接方式安裝在活動端彈簧心軸上；同時，控制滑車在縱導軌上做直線運動，實現對卸載物展開過程的運動跟隨。

6.根據權利要求4所述的基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬方法，其特征在于，還包括：

在卸載物向下運動時，通過鋼絲繩作用使活動端心軸組件沿著導向滑軌向下運動，帶動恒力彈簧的輸出端向下運動；同時，恒力彈簧的固定端與固定端彈簧心軸一起繞固定端轉軸纏繞旋轉，恒力彈簧的固定端和輸出端的距離增大，恒力彈簧伸長過程中保持恒定輸出力值，以實現卸載物向下運動時的實時重力卸載與運動跟隨。

7.根據權利要求4所述的基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬方法，其特征在于，還包括：

在卸載物向上運動時，通過鋼絲繩作用在活動端心軸組件上的力值瞬間減小，恒力彈簧的固定端與固定端彈簧心軸一起繞著固定端轉軸纏繞旋轉，恒力彈簧的固定端和輸出端距離減小，恒力彈簧的輸出端向上運動，帶動活動端心軸組件沿著導向滑軌向上運動；恒力彈簧縮短過程中保持恒定輸出力值，以實現卸載物向上運動時的實時重力卸載與運動跟隨。

8.根據權利要求4所述的基于恒力彈簧的二維展開零重力模擬方法，其特征在于，還包括：

在卸載物水平運動時，通過滑車在縱向導軌上進行水平移動，同時，恒力彈簧保持恒定輸出力值，以實現對產品水平運動時的重力卸載和運動跟隨。