一种开口圆管折叠与展开装置

1.本发明提供一种开口圆管折叠与展开装置，属于航天结构设计领域折叠。


背景技术：

2.开口圆管是一种近似于圆管的薄壁管状结构，制造简单，重量轻，收拢效率高，可靠性高，具有良好的轴向和抗弯刚度，在航天领域中得到广泛的关注和研究。收拢时，在卷轴两端施加驱动力矩将开口圆管卷起而形成收拢状态；需要展开时，开口圆管可以依靠自身的弹性应变能从收拢状态恢复为展开状态。折叠与展开装置的设计和精度控制、开口圆管与折叠与展开装置的连接、开口圆管与折叠与展开装置存在的复杂接触等对于实现开口圆管的折叠与展开过程尤为重要。因此，如何提供一种折展效率高，测量精度高的开口圆管折叠与展开装置是本领域亟需解决的技术问题之一。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种开口圆管折叠与展开装置，旨在解决现有的开口圆管折展困难、测量精度低的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出一种开口圆管折叠与展开装置，包括：
5.折展机构，用于开口圆管折叠与展开；
6.驱动装置，与所述折展机构共轴连接，用于驱动所述折展机构；
7.数据采集系统，用于获得开口圆管在折叠与过程中的驱动力矩和扭转位移；
8.优选地，所述折展机构包括：
9.中心驱动卷轴，所述中心驱动卷轴半径为40mm，在中心驱动卷轴上设置1个凹槽和5个紧固孔，将开口圆管一端压扁后插入中心驱动卷轴的凹槽中；
10.紧固螺钉，所述紧固螺钉共5个，可使用所述紧固螺钉通过所述紧固孔将一端扁平的开口圆管进行固定；
11.导向轴，所述导向轴共16根，有助于开口圆管平滑顺利的进行折叠与展开；
12.其中，中心驱动卷轴和导向轴的间隙距离为5mm；
13.优选地，所述驱动装置包括：
14.作动器，用于所述折展机构的运动控制，在中心驱动卷轴两端施加驱动力矩；
15.扭矩传感器，用于检测并测量所述折展机构产生的驱动力矩；
16.联轴器，所述联轴器共两个，分别位于所述扭矩传感器两侧，用于联接扭矩传感器和作动器；立板，用于保证所述作动器、扭矩传感器以及中心驱动卷轴的同轴度，来提高驱动力矩的测量精度；
17.支座，用于支撑所述扭矩传感器，保证所述作动器、扭矩传感器以及中心驱动卷轴的同轴度，来提高驱动力矩的测量精度；
18.防尘盖，用于保护所述驱动装置；
19.优选地，所述数据采集系统包括：
20.主管计算机，用于记录开口圆管在折叠与展开过程中的驱动力矩和扭转位移；
21.导线，用于连接所述主管计算机和扭矩传感器。
22.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：
23.一，本发明所述导向轴能够有助于开口圆管平滑顺利的进行折叠与展开，在开口圆管的折叠与展开过程中保持顺畅转动，大大减小开口圆管和各个部件之间的摩擦。
24.二，本发明所述驱动装置能够保证所述作动器、扭矩传感器以及中心驱动卷轴的同轴度，提高了驱动力矩的测量精度。
25.三，本发明所述计算机能够在开口圆管的折叠过程中准确记录其驱动力矩和扭转位移，提高了所述装置的使用便捷性。
附图说明
26.图1为本发明一种开口圆管折叠与展开装置的结构示意图；
27.图2为本发明开口圆管的结构示意图；
28.图3为本发明折展机构的结构示意图；
29.图4为本发明驱动装置的结构示意图；
30.图5为本发明数据采集系统的结构示意图；
31.图6为使用折叠与展开装置对开口圆管进行折叠的示意图；
32.图7为使用折叠与展开装置对开口圆管进行展开的示意图；
33.图1中：1.折展机构，2.驱动装置，3.数据采集系统，4.开口圆管。
34.图2中：4.开口圆管。
35.图3中：11.中心驱动卷轴，12.紧固螺钉，13.导向轴。
36.图4中：21.立板，22.支座，23.防尘盖，24.作动器，25.联轴器、26.扭矩传感器。
37.图5中：31.导线，32.主管计算机。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.如图1和图2所示，本发明提出一种开口圆管折叠与展开装置，包括：折展机构1、驱动装置2、数据采集系统3、开口圆管4；
40.1)折展机构1；
41.如图3所示，折展机构1包括中心驱动卷轴11、5个紧固螺钉12、16个导向轴13。中心驱动卷轴11半径为40mm，在中心驱动卷轴上设置1个凹槽和5个紧固孔，将开口圆管4一端压扁后插入中心驱动卷轴11的凹槽中，接着使用紧固螺钉12通过紧固孔将一端扁平的开口圆管4进行固定，得到开口圆管4一端与中心驱动卷轴11相切连接的边界条件，再利用导向轴13使得开口圆管4平滑顺利的进行折叠，其中，中心驱动卷轴11和导向轴13的间隙距离均为5mm。
42.2)驱动装置2；
43.如图4所示，驱动装置2包括立板21、支座22、防尘盖23、作动器24、两个联轴器25、扭矩传感器26。立板21和支座22保证作动器24、扭矩传感器26以及中心驱动卷轴11的同轴度，来提高驱动力矩的测量精度，两个联轴器25对称设于扭矩传感26器两侧。
44.3)数据采集系统3；
45.如图5所示，数据采集系统3包括导线31、主管计算机32。导线31的两端分别连接主管计算机32和扭矩传感器26，以此获得开口圆管4在折叠与展开过程中的驱动力矩。
46.本发明所述开口圆管折叠与展开装置的具体工作过程按照折叠和展开两个过程分别归纳如下：
47.1、折叠过程
48.首先通过紧固螺钉12将一端扁平的开口圆管4固定在中心驱动卷轴11上。接通工作电压，让作动器24工作于正转模式，作动器24给中心驱动卷轴11两端施加驱动力矩，进而使开口圆管4进行折叠过程(如图6所示)。
49.2、展开过程
50.接通工作电压，让作动器24工作于反转模式，作动器24给中心驱动卷轴11两端施加驱动力矩，进而使开口圆管4进行展开过程(如图7所示)。
51.以上所述，仅是本发明优选实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是利用本发明的技术实质对本发明说明书及附图内容所做的任何修改、等同变化与修饰，均仍包括在本发明技术方案的保护范围内。


技术特征：
1.一种开口圆管折叠与展开装置，其特征在于，包括：折展机构，用于开口圆管折叠与展开；驱动装置，与所述折展机构共轴连接，用于驱动所述折展机构；数据采集系统，用于获得开口圆管在折叠与过程中的驱动力矩和扭转位移；所述折展机构包括：中心驱动卷轴，所述中心驱动卷轴半径为40mm，在中心驱动卷轴上设置1个凹槽和5个紧固孔，将开口圆管一端压扁后插入中心驱动卷轴的凹槽中；紧固螺钉，所述紧固螺钉共5个，可使用所述紧固螺钉通过所述紧固孔将一端扁平的开口圆管进行固定；导向轴，所述导向轴共16根，有助于开口圆管平滑顺利的进行折叠与展开；其中，中心驱动卷轴和导向轴的间隙距离为5mm；所述驱动装置包括：作动器，用于所述折展机构的运动控制；扭矩传感器，用于检测并测量所述折展机构的驱动力矩，在中心驱动卷轴两端施加驱动力矩；联轴器，所述联轴器共两个，分别位于所述扭矩传感器两侧，用于联接扭矩传感器和作动器；立板，用于保证所述作动器、扭矩传感器以及中心驱动卷轴的同轴度，来提高驱动力矩的测量精度；支座，用于支撑所述扭矩传感器，保证所述作动器、扭矩传感器以及中心驱动卷轴的同轴度，来提高驱动力矩的测量精度；防尘盖，用于保护所述驱动装置；所述数据采集系统包括：主管计算机，用于记录开口圆管在折叠与展开过程中的驱动力矩和扭转位移；导线，用于连接所述主管计算机和扭矩传感器。

技术总结
本发明公开一种开口圆管折叠与展开装置，包括：折展机构、驱动装置、数据采集系统。折展机构用于开口圆管折叠与展开；驱动装置与折展机构共轴连接，驱动装置用于驱动折展机构；数据采集系统与驱动装置中的扭矩传感器通过导线相连，以获得开口圆管在折叠与展开过程中的驱动力矩和扭转位移。驱动力矩和扭转位移。驱动力矩和扭转位移。


技术研发人员：白江波 刘晴 刘天伟
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/6/26