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原文传递一种材料舱外暴露装置

专利名称：	一种材料舱外暴露装置
摘要：	本发明涉及一种材料舱外暴露装置，包括：底座；试验箱，可拆卸安装在锁紧支撑机构上；旋转升降装置，安装在所述底座的中部且与所述锁紧支撑机构连接，驱动所述锁紧支撑机构旋转以及升降；定位装置，被所述旋转升降装置驱动旋转升降并能够弹性支撑在所述底座上，用于检测旋转升降装置旋转升降过程的位置状态；巡检机构，安装在所述底座上，并能沿底座周向在预定范围内移动。本发明的暴露装置能够为金属材料、非金属材料、复合材料等材料提供舱外暴露资源，实现材料暴露样品装置的在轨快速更换，而且为暴露材料提供密闭防护，还能够根据材料暴露需求或地面指令，实时监测暴露材料表面形貌，可实现材料暴露实验的数据采集、传输以及在轨信息管理等。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国科学院空间应用工程与技术中心
发明人：	张伟贵;张聚乐;王乐天;王珂;杨鹏;邓明哲;郭志奇
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911417857.2
公开号：	CN111071499A
代理机构：	北京轻创知识产权代理有限公司
代理人：	吴佳
分类号：	B64G4/00;B64G1/66;B;B64;B64G;B64G4;B64G1;B64G4/00;B64G1/66
申请人地址：	100094 北京市海淀区邓庄南路九号
主权项：	1.一种材料舱外暴露装置，其特征在于，包括：底座；试验箱，可拆卸安装在锁紧支撑机构上；旋转升降装置，安装在所述底座的中部且与所述锁紧支撑机构连接，驱动所述锁紧支撑机构旋转以及升降；定位装置，被所述旋转升降装置驱动旋转升降并能够弹性支撑在所述底座上，用于检测所述旋转升降机构旋转升降过程的位置状态；巡检机构，安装在所述底座上，并能沿底座周向在预定范围内移动。 2.根据权利要求1所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述旋转升降装置包括：驱动滑环，所述驱动滑环安装在升降驱动部的驱动端，并在升降驱动部的驱动下做旋转运动，所述驱动滑环侧壁上设有螺旋滑道；升降滑环，所述升降滑环套设在所述驱动滑环内，所述升降滑环上设有滑环销轴，所述滑环销轴一端位于所述螺旋滑道内；导向滑环，所述导向滑环套设在升降滑环内且底部固定，所述导向滑环上设有竖直布置的导向滑道，所述滑环销轴另一端位于所述导向滑道内；旋转部，所述旋转部安装在所述升降滑环上并在旋转驱动部的驱动下相对于所述升降滑环做旋转运动。 3.根据权利要求2所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述旋转部包括旋转滑环，所述旋转滑环套设在所述导向滑环内，所述旋转滑环靠近底部的位置设有沿其周向布置的环形滑槽，所述滑环销轴另一端穿过所述导向滑道后置于所述环形滑槽内。 4.根据权利要求3所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括定位滑环，所述定位滑环套设在所述旋转滑环内且底部固定，所述定位滑环中部为布置线缆的中空结构。 5.根据权利要求3所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述旋转滑环顶部安装有固定罩，所述旋转驱动部安装在所述固定罩上，所述升降滑环顶部外周侧设有驱动齿轮，所述旋转驱动部的驱动端设有与所述驱动齿轮啮合的传动齿轮，所述旋转驱动部通过驱动所述传动齿轮沿所述驱动齿轮转动，带动旋转滑环及其上的固定罩做旋转运动。 6.根据权利要求2至5任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述螺旋滑道为两条且相位成180°布置在所述驱动滑环的侧壁上，所述导向滑道为两条且对称布置在所述导向滑环的侧壁上，所述滑环销轴为两个，每条所述螺旋滑道和与之对应的导向滑道内各设有一个所述滑环销轴。 7.根据权利要求1至5任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述定位装置包括：安装在旋转升降装置动作执行部上的安装座；支杆，一端通过弹簧可轴向滑动的设于所述安装座内，另一端在所述弹簧的作用下被弹性支撑在支撑板上；所述支撑板上设有若干旋转定位部，若干所述旋转定位部分别位于旋转升降装置旋转中心的四周；第一微动开关，安装于所述安装座上并位于所述支杆轴向滑动的起始端；第二微动开关，安装于所述安装座上并位于所述支杆轴向滑动的末端；其中，所述安装座随试验箱旋转升降装置升降过程中，所述支杆在弹簧作用下沿安装座滑动并通过触发第一微动开关或第二微动开关实现升降定位；所述安装座随试验箱旋转升降装置旋转过程中，所述支杆在支撑板上移动并通过旋转定位部触发第二微动开关实现旋转定位。 8.根据权利要求7所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述支撑板上设有环形滑道，所述支杆另一端在所述弹簧的作用下被弹性支撑在所述环形滑道内，所述旋转定位部位于所述环形滑道内。 9.根据权利要求8所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述旋转定位部为开设在所述环形滑道底部的凹槽二，所述安装座随试验箱旋转升降装置旋转过程中，所述支杆另一端在所述环形滑道内移动，此时所述支杆一端位于所述第一微动开关和第二微动开关之间，当所述支杆另一端移动至所述凹槽二内时，所述支杆一端触发所述第二微动开关实现旋转定位。 10.根据权利要求9所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述凹槽二为V型槽，其两个槽壁分别沿所述旋转方向依次布置；所述凹槽二的槽底为平面或圆弧面，所述支杆另一端为圆弧面。 11.根据权利要求7所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括盖板，所述安装座上设有一端敞口、另一端封闭的滑槽二，所述弹簧位于所述滑槽二的封闭端内侧，所述支杆一端与所述弹簧抵接，另一端从所述滑槽二的敞口端伸出，所述盖板安装在所述安装座上并将所述滑槽二的槽口部分遮挡住，所述盖板位于所述第一微动开关和第二微动开关之间。 12.根据权利要求7所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述安装座内设有导向杆，所述弹簧套设在所述导向杆上，所述支杆套设在所述导向杆上并沿所述导向杆滑动，所述支杆一端与所述弹簧抵接。 13.根据权利要求7所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述第一微动开关和第二微动开关分别为两个，且分别并排布置在所述支杆的两侧；两个第一微动开关分别布置在支杆轴向滑动起始端的两侧，两个第二微动开关分别布置在支杆轴向滑动末端的两侧。 14.根据权利要求1至5、8至13任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述锁紧支撑机构包括：包括锁紧支架和承力机构，所述锁紧支架为多个且分别竖直固定在所述承力机构外周侧；所述锁紧支架一侧边上设有滑槽一，所述滑槽一的槽壁上形成有限位缺口，所述锁紧支架上设有导向锁紧件，所述导向锁紧件贯穿所述滑槽一的两槽壁设置；所述试验箱的侧壁上分别设有与之间隔布置的挡板，所述挡板一端与所述试验箱侧壁之间形成安装口，所述挡板与所述试验箱的侧壁之间设有分隔筋，所述分隔筋将所述挡板与所述试验箱的侧壁之间分隔成上下布置的若干安装槽，所述挡板上设有导向口；其中，所述滑槽一形成所述限位缺口的槽壁插入所述安装槽内，所述分隔筋插入所述限位缺口内，所述导向锁紧件插入所述导向口内并将所述挡板锁紧在所述滑槽一内。 15.根据权利要求14所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述承力机构为一体成型的镂空结构，其外周侧形成有若干装配口，所述锁紧支架竖直安装在所述装配口内，所述试验箱被限位在所述装配口内。 16.根据权利要求15所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述试验箱包括箱盖和箱体，所述箱盖一竖直边铰接在所述箱体敞口端的一竖直侧壁上；所述挡板位于所述箱体铰接有箱盖的竖直侧壁上或/和所述箱体的另一竖直侧壁上，所述安装口朝向背离所述箱盖的一侧布置；所述箱体两竖直侧壁的下半部分分别凹陷形成有台阶状的凹槽一，所述挡板固定在所述凹槽一内；所述箱体被限位在所述装配口内，所述箱盖位于所述装配口外。 17.根据权利要求16所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述挡板为两个且分别位于所述箱体两侧的两竖直侧壁上，两个所述挡板相互平行布置；所述锁紧支架为两个且分别与两个所述挡板对应锁紧。 18.根据权利要求16所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述承力机构中部形成有若干上下贯通的安装通孔，靠近所述安装通孔的锁紧支架上以及所述承力机构上分别固定有限位块一，所述限位块一均位于所述承力机构上表面上且位于所述安装通孔的四周。 19.根据权利要求14所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述导向口包括相互连通的横向段和竖向段，所述竖向段位于所述横向段的上方；其中，所述横向段沿导向锁紧件移动，使试验箱先横向移动，然后所述竖向段沿导向锁紧件移动，使所述试验箱再向下移动，将试验箱装配到锁紧支架上。 20.根据权利要求1至5、8至13、15至19任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述巡检机构包括巡检直线运动机构二，所述巡检直线运动机构二安装在所述底座一侧边沿处并能驱动其上的功能负载沿底座边沿直线往复运动；所述巡检直线运动机构二包括：驱动机构二；锥形摩擦轮，所述锥形摩擦轮与所述驱动机构二的输出轴花键连接；摩擦杆，所述摩擦杆与所述锥形摩擦轮摩擦配合；所述锥形摩擦轮的圆锥形外周侧抵接在所述摩擦杆上；导轨，所述导轨与所述摩擦杆平行设置；滑块组件，所述滑块组件的一端滑动安装在所述导轨上，另一端与所述驱动机构二的外壳固定连接；负载弹簧，所述负载弹簧套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述锥形摩擦轮的大头端和所述滑块组件的另一端之间；所述负载弹簧处于压缩状态。 21.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述滑块组件包括滑块和滑块板，所述滑块固定安装在所述滑块板上，所述滑块与所述导轨滑动连接；所述滑块板与所述驱动机构二的外壳固定连接并活动套设在所述驱动结构的输出轴外；所述弹簧夹设在所述锥形摩擦轮的大头端和所述滑块板之间。 22.根据权利要求21所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括推力轴承和弹簧支架，所述推力轴承套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述滑块板与所述负载弹簧之间；所述弹簧支架套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述推力轴承与所述负载弹簧之间。 23.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括安装底座、磁栅尺和读数头，所述导轨和所述摩擦杆固定安装在所述安装底座上；所述磁栅尺固定安装在所述安装底座上，并与所述导轨平行设置；所述读数头固定安装在所述滑块组件上，所述读数头与所述磁栅尺滑动连接。 24.根据权利要求23所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括两个微动开关和两个微动触动块，两个所述微动开关均固定安装在所述安装底座上，且分别位于所述摩擦杆的两端；两个所述微动触动块分别对应两个所述微动开关固定安装在所述滑块组件上。 25.根据权利要求23所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括线缆架，所述线缆架一端与所述滑块组件转动连接，另一端与所述安装底座转动连接；所述线缆架包括第一缆架和第二缆架，所述第一缆架的一端和所述第二缆架的一端转动连接，所述第一缆架的另一端和所述第二缆架的另一端分别与所述滑块组件和所述安装底座转动连接。 26.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述巡检机构还包括巡检直线运动机构一，所述巡检直线运动机构一安装在所述巡检直线运动机构二上作为功能负载使用；所述巡检直线运动机构一与所述巡检直线运动机构二机构相同且垂直布置，所述巡检直线运动机构一用于驱动光学巡检模块垂直于底座往复运动。 27.根据权利要求1至5、8至13、15至19任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述巡检机构包括：用于钢带移动行走的轨道；驱动摩擦轮，与驱动机构三传动连接并在驱动机构三的驱动下转动；传动摩擦轮，与所述驱动摩擦轮间隔并排布置，且分别位于所述轨道的两侧，所述钢带夹设在所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮之间；支架，所述支架的一侧安装有垂直于所述钢带布置的导轨一，所述支架一侧的底部安装有驱动机构一，所述驱动机构一的驱动端连接有主动钢丝绳缠绕轮，所述支架一侧的顶部安装有钢丝绳惰轮，所述支架另一侧安装有钢丝绳收紧装置；钢丝绳，一端连接在所述主动钢丝绳缠绕轮上，另一端绕设所述钢丝绳惰轮后连接在所述钢丝绳收紧装置上；用于安装光学巡检模块的承载板，滑动安装于所述导轨一上，并连接在所述钢丝绳上；其中，所述轨道上形成有沿其长度方向布置的槽孔，所述钢带从所述槽孔露出且连接所述支架，使所述支架在所述钢带的驱动下沿所述槽孔做直线运动。 28.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括摩擦轮安装座，所述传动摩擦轮转动连接在所述摩擦轮安装座上；所述摩擦轮安装座一端铰接在所述轨道的一侧，另一端通过压缩弹簧弹性连接在所述轨道的同一侧，使所述传动摩擦轮将钢带弹性压接在驱动摩擦轮上。 29.根据权利要求28所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括安装板，所述轨道设于所述安装板上；所述安装板在所述轨道的一侧形成有安装槽，所述轨道在所述安装槽的槽口处被中断，所述摩擦轮安装座设于所述安装槽内，所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮分别位于所述槽口两侧。 30.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述轨道包括成角度设置的收纳段和驱动段，所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮分别位于所述收纳段的两侧，所述槽孔开设在所述驱动段上。 31.根据权利要求30所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述驱动段上设有导轨二，所述导轨二沿所述槽孔延伸方向布置在所述驱动段的外侧，所述导轨二上滑动设有用于连接光学巡检装置的滑块二，所述滑块二穿过所述槽孔并与位于所述驱动段内侧的钢带连接。 32.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括钢带限位块，所述钢带限位块间隔设置在所述轨道的一侧，且与所述轨道之间形成用于钢带移动的限位间隙。 33.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述钢带为中部形成有凹陷的弧形结构，所述凹陷沿所述钢带的长度方向延伸至两端；所述轨道上具有与所述弧形结构适配的弧形轨道面。 34.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述钢丝绳收紧装置包括：涡卷弹簧安装座，安装在所述支架的另一侧，所述涡卷弹簧安装座内形成有安装腔，其上开设有用于钢丝绳穿入所述安装腔的通孔；被动钢丝绳缠绕轮，转动安装在所述安装腔内；涡卷弹簧，所述涡卷弹簧套设在所述被动钢丝绳缠绕轮内；所述钢丝绳另一端连接在所述被动钢丝绳缠绕轮外周侧。 35.根据权利要求34所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述涡卷弹簧安装座内设有轮轴，所述轮轴垂直于所述导轨一布置，所述被动钢丝绳缠绕轮为中空结构且套设在所述轮轴外，所述涡卷弹簧中心端固定在所述轮轴上，其外侧端固定在所述被动钢丝绳缠绕轮的内侧壁上。 36.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述支架上开设有钢丝绳穿过孔，所述钢丝绳另一端绕过所述钢丝绳惰轮后穿过所述钢丝绳穿过孔连接在所述钢丝绳收紧装置上。 37.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述钢丝绳惰轮与所述支架间隔布置，并通过轴承安装在所述支架的顶部；所述主动钢丝绳缠绕轮通过轴承安装在所述支架底部；所述支架一侧底部还设有限位块二，所述限位块二位于所述导轨一的下端。
所属类别：	发明专利