一种矩形电连接器的拆装装置的制作方法

1.本发明属于航天器维修工具领域，涉及一种矩形电连接器的拆装装置，具体涉及一种用于载人航天器在轨维修的具有挂钩锁定功能的矩形电连接器拆装装置。


背景技术：

2.载人航天器在轨运行期间，执行在轨设备维护、维修任务时，会大量涉及到拆除或更换设备的工作。设备一般均通过电连接器连接入航天器电缆网中，因此，航天员在轨维修维护过程中需要完成拆卸与安装设备电连接器的操作。
3.矩形电连接器广泛应用在航天器设备中，其规格是以电连接器里的针数为主要区分对象，电连接器的外形尺寸会根据针数n的不同而存在宽度和厚度的差别，其余尺寸全系列均保持一致。典型的航天用矩形电连接器具有特殊的挂钩式防脱落机构。该机构通过插头两侧的两个挂钩钩住插座上的凸台以防插头意外脱落，挂钩顶部各具有一个保险簧片，只有将保险簧片抽出，挂钩勾才能够解锁(如图1所示)。这使得矩形电连接器的拆除与安装动作要求精细且复杂，矩形电连接器锁紧状态见图(1)，拆卸具体过程为：拔出左右保险簧片(见图(2))
→
向内压挂钩使其解锁(图(3))
→
拔出电连接器；安装具体过程为：拔出左右保险簧片
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对位电连接器插头与插座
→
克服挂钩阻力用力将插头插入插座
→
推回左右保险簧片。在着舱外宇航服的状态下，航天员手指部位的自由度、灵活度使航天员无法直接完成此项精细操作流程，必须借助工具实现矩形电连接器的拆装操作。
4.又由于在轨失重状态下，航天员在操作过程中需要一只手抓握扶手以维持身体稳定，因此还需要工具能够单手完成拆装操作，且操作的全过程应尽量减少姿态调整、站位调整、频繁施力等体能消耗及时间消耗。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于载人航天器在轨维修的具有挂钩锁定功能的矩形电连接器的拆装装置，不仅解决了宇航员在着舱外宇航服的状态下，手指难以完成矩形电连接器拆装精细操作的问题，而且解决了在不调整身体位姿前提下距离较远的矩形电连接器插拔操作困难的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种矩形电连接器的拆装装置，包括电动工具连接组件、连杆和执行机构；
7.所述电动工具连接组件包括插销和基座组件；所述基座组件包括套筒基座和锁定装置；所述插销一端配置成能够插入所述套筒基座并且通过所述锁定装置与所述套筒基座保持锁定状态，另一端与所述连杆一端连接；所述套筒基座与电动工具非驱动部固连；
8.所述执行机构包括固定座、移动组件、驱动轴、导向定位装置、传动杆、执行销和保险簧片复位压片；所述固定座与所述连杆另一端连接；所述移动组件与所述固定座可移动连接；所述驱动轴一端与电动工具驱动部连接并且配置成电动工具能够驱动所述驱动轴旋转，另一端与所述移动组件连接并且配置成能够将所述驱动轴的旋转运动转换为所述移动
组件沿所述固定座纵向的直线运动；所述导向定位装置固定安装于所述固定座上，用于在所述执行机构与矩形电连接器的插头对位时进行导向定位：所述传动杆一端与所述固定座横向侧端转动连接，另一端与所述移动组件滑动连接，所述传动杆与所述固定座横向轴线成角度；所述执行销固连于所述传动杆上并且配置成通过随所述传动杆运动，在拆装过程中能够将插头的保险簧片拉出以及下压挂钩末端；所述保险簧片复位压片固定安装于所述移动组件上并且配置成通过随所述移动组件运动能够将保险簧片推至保险锁定位置。
9.在一些实施方式中，所述移动组件包括传动螺母，所述驱动轴另一端为丝杠端，所述丝杠端与所述传动螺母组成丝杠螺母传动机构。
10.在一些实施方式中，所述导向定位装置包括四爪导向定位叉，包括位于中间的两个叉支和位于两侧的两个叉支，所述位于中间的两个叉支用于对插头挂钩内孔表面定位，所述位于两侧的两个叉支分别用于对插头外壳的上下表面定位。
11.在一些实施方式中，所述位于两侧的两个叉支前端均具有导向斜面。
12.在一些实施方式中，所述插销一端设有锁定孔；所述套筒基座侧壁上设有通孔；所述锁定扳手包括锁定销和扳手，所述锁定销顶部定位于所述通孔内，底部位于所述通孔外且与所述扳手转动连接；当所述插销插入所述套筒基座时，所述锁定孔和所述通孔位置对应，在锁定状态下，通过转动所述扳手能够使所述锁定销顶部穿过所述通孔且定位于所述锁定孔内。
13.在一些实施方式中，所述移动组件上设有指针，所述固定座上与所述指针对应的位置设有拆装标识。
14.在一些实施方式中，所述移动组件通过t形槽与所述固定座形成移动副连接。
15.在一些实施方式中，所述固定座上设有限位挡板，所述限位挡板设于所述移动组件运动末端位置。
16.在一些实施方式中，所述传动杆一端通过销轴与所述固定座横向侧端形成转动副连接，另一端通过滑槽滑块机构与所述移动组件形成滑动副连接并且配置成沿所述固定座横向滑动。
17.在一些实施方式中，通过所述传动杆的长度、所述传动杆与所述固定座横向轴线的初始角度以及所述传动杆相对所述移动组件的滑动距离的设计，确定所述执行销在所述传动杆上的位置，使所述执行销实现将保险簧片拉出、再将挂钩下压解锁的复合运动轨迹。
18.本发明的有益效果：
19.1)本发明的拆装装置可以单手使用电动工具驱动；
20.2)本发明将矩形电连接器的“勾住保险簧片、拔出保险簧片、夹紧挂钩”的精细拆除操作过程和“对位插头、插入插头、推入保险簧片”的精细安装操作过程转化为“对位、驱动电动工具”的简单操作过程，使得宇航员在轨着舱外航天服状态下能够顺利、可靠的实现矩形电连接器的拆装操作；
21.3)本发明通过连接杆将执行机构伸出操作站位位置，解决了在不调整身体位姿前提下对距离较远的电连接器插拔操作困难的问题，使宇航员操作过程尽可能少的调整身体位姿和站位位置，减小体能和时间消耗；
22.4)本发明的连接杆长度可调，以适应不同的工作空间限制；
23.5)本发明可以根据矩形电连接器的型号设置执行销的运动轨迹，使得执行销运动
轨迹的可靠性与准确性通过机构保证，而无需进行人工干预，从而保证执行销在拆装过程中精确的完成保险簧片的拉出与复位、挂钩的解锁与复位动作；
24.6)本发明使用四爪导向定位叉，利用矩形电连接器插头两侧结构表面与挂钩内孔面能够实施准确可靠的定位，并且使定位叉前部具有导向斜面能够使初始对位迅速完成；
25.7)本发明通过行程限位块，可以对移动组件进行精确限位，从而保证在轨宇航员在无法看清状态标志的情况下安全可靠的完成操作；
26.8)本发明使用电动工具作为执行驱动力，能够有效节省宇航员体能，同时扩展了电动工具使用范围；
27.9)本发明为载人航天器有在轨维修需求的矩形电连接器的在轨拆装提供了可行方案，并且可以推广至其他需拆装矩形电连接器技术领域进行使用。
附图说明
28.图1为典型航天用矩形电连接器的解锁过程示意图；
29.图2为本发明实施例的拆装装置组成正面示意图；
30.图3为本发明实施例的拆装装置组成背面示意图；
31.图4为本发明实施例的电动工具连接组件连接锁定过程示意图；
32.图5为本发明实施例的执行机构组成正面示意图；
33.图6为本发明实施例的执行机构组成背面示意图；
34.图7为本发明实施例的拆装装置与矩形电连接器对位示意图；
35.图8为本发明实施例的拆装装置与矩形电连接器对位后示意图；
36.图9为本发明实施例的拆装装置与电动工具装配示意图；
37.图10为本发明实施例的执行机构拆卸过程执行销运动轨迹正面示意图；
38.图11为本发明实施例的执行机构拆卸过程执行销运动轨迹背面示意图。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例进一步描述本发明，应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。本实施例的矩形电连接器包括插座和插头，插座两侧具有凸台，插头两侧具有用于钩住所述凸台的挂钩，挂钩顶部设有保险簧片。
40.如图2和3所示，本实施例的矩形电连接器的拆装装置，包括电动工具连接组件1、连杆2和执行机构3，电动工具连接组件1为矩形电连接器的拆装装置与电动工具间的快速拆装机构。本实施例中，整个拆装装置的最大包络尺寸为210
×
144
×
140mm。
41.电动工具连接组件1包括插销11和基座组件12，通过将插销11插入基座组件12并锁定，可以实现矩形电连接器拆装装置与电动工具5的连接固定。如图4所示，基座组件12包括半封闭式套筒基座121和锁定扳手122；插销11的一端能够插入套筒基座121且该端侧壁上设有锁定孔111；套筒基座121侧壁上设有通孔1211，当插销11插入套筒基座12时，锁定孔111和通孔1211位置对应。锁定扳手122包括锁定销1221和扳手1222，锁定销1221底部与扳手1222转动连接。如图(1)所示，在插销11插入套筒基座121前，锁定销1221顶部定位于通孔1211内，扳手1222调至垂直，此时锁定销1221处于解锁状态；将插销11插入套筒基座121后，通过转动扳手1222将扳手1222调至水平，此时锁定销1221在弹簧的作用下移动进入插销11
的锁定孔111，处于锁定状态，如图(2)所示。
42.本实施例中，如图2和3所示，连杆2包括一对圆柱形杆，两个圆柱形杆的一端分别可拆卸固连在插销11的两侧，另一端固定在执行机构3上，作为电动工具连接组件1与执行机构3之间的连接结构。有利地，通过选择连杆2的长度，可以调整执行机构3的伸出长度，以满足不同的操作空间需求。
43.执行机构3是矩形电连接器拆装装置的主要组成部分，负责实现矩形电连接器插拔运动的过程。如图5和6所示，执行机构3包括固定座31、移动组件32、驱动轴33、一对四爪导向定位叉34、一对传动杆35、一对执行销36和一对保险簧片复位压片37。下面为方便说明，将拆装过程中，将固定座31纵向上靠近矩形电连接器的一侧作为前侧，远离矩形电连接器的一侧作为后侧。
44.固定座31包括基板311和两个三角架312，两个三角架312位于基板311底面横向两侧且相对设置，一对圆柱形杆的另一端分别可拆卸固连在两个三脚架312的底端。基板311底面后侧设有驱动轴安装座313。一对四爪导向定位叉34左右对称固定安装在基板311顶面上且叉支朝向基板311前侧。在执行机构3与待操作的矩形电连接器对位时，一对四爪导向定位叉34分别对矩形电连接器插头外壳左右两侧的上下两个刚性表面及挂钩内孔表面进行定位，将执行机构3可靠固定在矩形电连接器上的初始操作位置，导向定位叉34的导向定位过程见图7所示，对位后的状态见图8所示。有利地，导向定位叉34的上下两个叉支前端均具有导向斜面。
45.移动组件32通过t形槽321与基板311底面形成移动副连接。特别地，基板311上位于移动组件32运动末端位置设计有限位挡板324，用于防止移动组件32发生过度运动。移动组件32上，前侧位置设有两个左右对称布置的滑槽322，后侧位置固定安装有传动螺母安装座323以及安装于其中的传动螺母(未示出)。驱动轴33为丝杠结构，包括丝杠端(未示出)与固定端331。如图9所示，固定端331夹持在电动工具4的夹具上，基座组件12通过机械连接固定在电动工具4头部下侧。丝杠端与驱动轴安装座313、传动螺母形成丝杠螺母传动机构，由电动工具4提供旋转运动，通过驱动轴33与传动螺母，转换为移动组件32的直线运动。
46.一对传动杆35为对称的连杆机构，两者对称布置在基板311横向两侧，且各传动杆与基板311横向轴线成角度设置。在本实施例中，各传动杆35一端通过销轴连接在基板311底面且形成转动副，另一端通过滑槽322与滑块323连接在移动组件32上形成滑动副。
47.一对执行销36分别垂直固定安装在一对传动杆35上，随传动杆35运动。在拆装过程中，执行销36执行将保险簧片拉出与挂钩下压的末端动作。通过设计传动杆35的长度r、传动杆35与基板311横向轴线连线的初始角度θ、滑块323在滑槽322内的滑动距离l(即传动杆35相对移动组件32的横向滑动距离)，确定执行销36在传动杆35上的位置设计，保证执行销36的运动轨迹可以精确的实现向中心移动1.5mm勾住保险簧片、向电动工具4方向移动3.2mm拔出保险簧片、向中心向移动4.5mm夹紧挂钩的复合运动轨迹。。
48.一对保险簧片复位压片37对称地固定安装在移动组件32的左右两侧，用于在安装插头后将保险簧片推至保险锁定位置。
49.特别地，移动组件32上设有指针，基板311上在与指针对应的位置设有“拆/装”标识325，用于指示执行机构3当前的工作状态，如图10所示。
50.下面通过本实施例的矩形电连接器拆装装置的拆装方法进一步说明本发明。执行
机构3拆卸过程的机构运动轨迹示意见图10与图11，安装过程与其相反。
51.拆除矩形电连接器的具体过程：
52.1)根据矩形电连接器类型和规格，选择相应规格的矩形电连接器拆装装置；
53.2)将矩形电连接器拆装装置通过电动工具连接组件1安装在电动工具4上，驱动轴33插入电动工具4的夹具并夹紧；
54.3)启动电动工具4，矩形电连接器拆装装置的移动组件32运动，当指针指向“装”标识325时停止驱动，或达到限位位置自动停止驱动；
55.4)矩形电连接器拆装装置通过四爪导向定位叉34与矩形电连接器插头准确对位；
56.5)反向启动电动工具4，矩形电连接器拆装装置的移动组件32运动，当指针运动至“拆”标识325时停止驱动，或达到限位位置自动停止驱动；
57.6)拔下矩形电连接器插头，再次反向启动电动工具4，矩形电连接器拆装装置的移动组件32运动，当指针运动至“装”标识325时停止驱动，或达到限位位置自动停止驱动；此时矩形电连接器4插头从拆装装置中退出。
58.安装矩形电连接器的具体过程：
59.1)根据矩形电连接器类型和规格，选择相应规格的矩形电连接器拆装装置；
60.2)将矩形电连接器拆装装置通过电动工具连接组件1安装在电动工具4上，驱动轴33插入电动工具4并夹紧；
61.3)启动电动工具4，矩形电连接器拆装装置的移动组件32运动，当指针指向“装”标识325时停止驱动，或达到限位位置自动停止驱动；
62.4)矩形电连接器拆装装置通过四爪导向定位叉34与矩形电连接器插头准确对位；
63.5)反向启动电动工具4，矩形电连接器拆装装置的移动组件32运动，当指针运动至“拆”标识325时停止驱动，或达到限位位置自动停止驱动；此时矩形电连接器插头已解锁并固定在拆装装置的执行机构3上；
64.6)对准矩形电连接器插座插入插头；
65.7)再次反向启动电动工具4，矩形电连接器拆装装置的移动组件32运动，当指针运动至“装”标识325时停止驱动，或达到限位位置自动停止驱动；此时矩形电连接器插头从拆装装置中解锁，同时完成保险簧片复位。
66.对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。