一种在线柜用旋转平台以及操作箱

1.本发明涉及空间在线柜相关技术领域，具体涉及一种在线柜用旋转平台以及操作箱。


背景技术：

2.随着载人航天技术的发展，在外太空建立长期有人居住和工作的环境成为人类航天事业的重心。国际空间站的后勤补给相对任何以往人类的自然探索活动来说都是十分昂贵和不易的，未来在月球和火星上建立基地面临的后勤问题更为严峻，尤其是应对突发事件，由地面保障延误带来的损失将无法估量。因此考虑到航天员的主动性，通过给人员提供一系列的工具和技术支持，增强设施的自主维修和保障的能力是解决后勤补给问题的重要措施。
3.在线维修装调操作柜(以下简称“在线柜”)是一种空间站应用系统规划的科学和技术实验平台，主要为空间站有效载荷提供一个进行在轨故障诊断、中继级维修和手工或机械操作的工作场所。在线柜可利用载人空间站提供的舱内空间环境条件，以及航天员在轨操作、维护、更换能力，基于外部机、电、热、信息、测控等资源约束，开展在轨的维修装调操作与实验研究。
4.在线维修操作支持单元(以下简称“操作箱”)是在线柜系统的主要功能部件，提供一个大容积、多类型接口、环境可控的密闭工作空间，保证航天员可直接参与一些需要人工的在线操作和科学实验。为保障操作和实验的顺利和安全进行，需要研究将操作箱设计成操作和实验过程可观、可测、可换、可控的系统。可观是指让航天员能通过在线维修操作支持单元的透明面板直接观察到被操作物和操作过程；可测是指利用配置的辅助设备(如三维扫描仪、智能诱导维修单元等)对被操作对象进行初步测量；可换是指在线维修操作支持单元内的装置可以得到更换，并根据操作和实验需要自由组合和拆分；可控是指在线维修操作支持单元内的环境(如光、温、气等)和精细操作(如灵巧机械手的末端精密操作等)过程可控，在线维修操作支持单元内的环境监测以及废气、废弃颗粒物的处理主要由三废处理单元完成。
5.航天员在参与人工的在线操作和科学实验过程中，有将试验对象多个面开展操作的需求，而目前操作箱只有一个操作窗口可进行在线操作和科学实验，开展多个面的操作需要多次翻转试验对象，进行多次固定操作，操作步骤很繁琐。


技术实现要素：

6.本发明为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种在线柜用旋转平台以及操作箱。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种在线柜用旋转平台，包括工作台、底座和轴承，所述工作台一侧面的中间位置设有装配法兰，所述底座套设在所述装配法兰的外环侧且与所述装配法兰间隔布置，所述底座与所述装配法兰之间的间隔中设有轴承，
所述装配法兰的外环侧壁上与所述轴承的内圈固定连接，所述底座的内环侧壁与所述轴承的外圈固定连接；所述工作台上开设有多个第一螺纹安装孔。
8.本发明的有益效果是：本发明的在线柜用旋转平台，可将工作台通过底座固定在操作箱内部底壁上，然后再将试验载荷固定在工作台上，即可完成试验载荷多个面的操作，以减少航天员固定试验载荷的时间，减轻航天员的工作量。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
10.进一步，还包括约束机构；所述工作台的一侧面还固定有齿圈，所述齿圈与所述装配法兰同轴布置且套设在所述装配法兰的外侧，所述齿圈的外周侧壁上设有多个周向间隔布置的限位齿；所述约束机构安装在所述底座的外环侧壁上且与所述限位齿配合实现对工作台的限位。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：当需要对试验载荷的某一侧面进行操作时，可旋转工作台并使试验载荷的待操作面正对操作箱的操作口，然后再通过约束机构与限位齿配合，来对工作台进行定位约束，避免在操作试验载荷时工作台发生旋转。
12.进一步，所述约束机构包括固定支架、传动杆以及约束头，所述固定支架固定在所述底座的外环侧壁上，所述固定支架内形成有滑槽，所述固定支架上还开设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述滑槽连通；所述约束头沿所述螺纹孔的轴向滑动设置在所述滑槽内，所述传动杆螺纹连接在所述螺纹孔内，所述传动杆位于所述滑槽内的一端与所述约束头活动连接；所述约束头适配限位在相邻两个限位齿之间的限位空间中，或所述约束头端部形成与所述限位齿配合的约束空间。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：可通过转动传动杆，使传动杆沿固定支架上的螺纹孔推进，并推动约束头沿固定支架上的滑槽运动，可利用约束头限位在相邻两个限位齿之间的限位空间中或将约束头端部的约束空间与限位齿适配，使约束机构对齿圈进行约束，进而对工作台进行约束锁定，避免工作台旋转。
14.进一步，所述固定支架的一端端面为用于约束头从滑槽伸出或缩回的敞口结构，所述敞口结构正对所述齿圈的限位齿布置，所述敞口结构的外侧边缘设有用于与底座连接的耳板。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：通过在固定支架的敞口结构的外侧边缘设置耳板，可以利用耳板与底座进行连接，而使固定支架的敞口结构与齿圈的限位齿对应，有利于约束头从固定支架伸出后直接与限位齿进行配合。
16.进一步，所述约束头内设有限位槽，所述传动杆的一端活动限位在所述限位槽内。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置限位槽，可以将传动杆的一端活动限位在限位槽内，在传动杆旋转的时候，不会带动约束头旋转，而是将传动杆的旋转运动转换为轴向直线运动，进而推动约束头滑动。
18.进一步，所述传动杆的另一端设有把手。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：方便航天员手持操作。
20.进一步，所述底座的外环侧壁上设有用于安装约束机构的装配座。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置装配座，方便与约束机构进行适配安装。
22.进一步，所述底座的外环侧壁上设有多个沿底座周向布置的安装耳片。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置安装耳片，方便通过安装耳片将底座与工作台进行装配。
24.进一步，所述工作台上开设有多个辅助安装孔以及多个减重孔或减重槽，多个所述辅助安装孔与所述底座对应布置。
25.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置辅助安装孔，有利于将装配工具穿过辅助安装孔并将底座装配在工作台上。
26.一种操作箱，包括上述的在线柜用旋转平台，还包括箱体和试验载荷，所述在线柜用旋转平台以及试验载荷均安装在箱体内；所述箱体的底壁内侧面上开设有多个第二螺纹安装孔，所述底座背离所述工作台的一侧装配在所述箱体的底壁上且通过第二螺纹安装孔与所述底壁固定连接，所述试验载荷安装在所述工作台的另一侧面上且通过第一螺纹安装孔与工作台固定连接。
27.本发明的操作箱，通过在箱体的底壁上设置旋转平台，可以将试验载荷安装固定在工作台上，通过旋转工作台，可以对试验载荷的多个操作面进行操作，十分方便。
附图说明
28.图1为本发明在线柜用旋转平台底部的立体结构示意图；
29.图2为图1中b部的放大结构示意图；
30.图3为本发明在线柜用旋转平台侧视结构示意图；
31.图4为图3中a-a的剖面结构示意图；
32.图5为本发明在线柜用旋转平台底部的主视结构示意图；
33.图6为图5中d-d的剖面结构示意图；
34.图7为图6中a部的放大结构示意图；
35.图8为本发明操作箱的立体结构示意图。
36.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
37.500、工作台；501、底座；502、轴承；503、装配法兰；504、第一螺纹安装孔；505、齿圈；507、固定支架；508、传动杆；509、约束头；510、滑槽；512、耳板；513、把手；514、装配座；515、安装耳片；516、辅助安装孔；517、减重孔；
38.600、箱体；601、试验载荷；602、第二螺纹安装孔。
具体实施方式
39.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
40.实施例1
41.如图1～图7所示，本实施例的一种在线柜用旋转平台，包括工作台500、底座501和轴承502，所述工作台500一侧面的中间位置设有装配法兰503，所述底座501套设在所述装配法兰503的外环侧且与所述装配法兰503间隔布置，所述底座501与所述装配法兰503之间的间隔中设有轴承502，所述装配法兰503的外环侧壁上与所述轴承502的内圈过盈配合连接，所述底座501的内环侧壁与所述轴承502的外圈过盈配合连接；所述工作台500上开设有多个第一螺纹安装孔504。可通过第一螺纹安装孔504将试验载荷601装配在工作台500上。
42.如图1和图5所示，本实施例的所述工作台500可以采用任意形状，例如可以采用方形、圆形或其他多边形等。多个第一螺纹安装孔504在工作台500上阵列均匀排布。
43.如图1、图2、图5、图6以及图7所示，本实施例的在线柜用旋转平台还包括约束机构；所述工作台500的一侧面还固定有齿圈505，所述齿圈505与所述装配法兰503同轴布置且套设在所述装配法兰503的外侧，所述齿圈505的外周侧壁上设有多个周向间隔布置的限位齿；所述约束机构安装在所述底座501的外环侧壁上且与所述限位齿配合实现对工作台500的限位。当需要对试验载荷的某一侧面进行操作时，可旋转工作台500并使试验载荷601的待操作面正对操作箱600的操作口，然后再通过约束机构与限位齿配合，来对工作台进行定位约束，避免在操作试验载荷601时工作台500发生旋转。
44.如图1、图2、图5、图6以及图7所示，本实施例的所述约束机构包括固定支架507、传动杆508以及约束头509，所述固定支架507固定在所述底座501的外环侧壁上，所述固定支架507内形成有滑槽510，所述固定支架507上还开设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述滑槽510连通；所述约束头509沿所述螺纹孔的轴向滑动设置在所述滑槽510内，所述传动杆508螺纹连接在所述螺纹孔内，所述传动杆508位于所述滑槽510内的一端与所述约束头509活动连接；所述约束头509适配限位在相邻两个限位齿之间的限位空间中，或所述约束头509端部形成与所述限位齿配合的约束空间。可通过转动传动杆508，使传动杆508沿固定支架507上的螺纹孔推进，并推动约束头509沿固定支架507上的滑槽510运动，可利用约束头509限位在相邻两个限位齿之间的限位空间中或将约束头509端部的约束空间与限位齿适配，使约束机构对齿圈进行约束，进而对工作台进行约束锁定，避免工作台旋转。本实施例的工作台可以在任何位置旋转锁紧，保证对试验载荷601一次固定，对试验载荷601的多个操作面进行操作。
45.如图1、图2、图6以及图7所示，本实施例的所述固定支架507的一端端面为用于约束头509从滑槽510伸出或缩回的敞口结构，所述敞口结构正对所述齿圈505的限位齿布置，所述敞口结构的外侧边缘设有用于与底座501连接的耳板512。通过在固定支架的敞口结构的外侧边缘设置耳板，可以利用耳板与底座进行连接，而使固定支架的敞口结构与齿圈的限位齿对应，有利于约束头从固定支架伸出后直接与限位齿进行配合。
46.如图6和图7所示，本实施例的所述约束头509内设有限位槽，所述传动杆508的一端活动限位在所述限位槽内。通过设置限位槽，可以将传动杆的一端活动限位在限位槽内，在传动杆旋转的时候，不会带动约束头旋转，而是将传动杆的旋转运动转换为轴向直线运动，进而推动约束头滑动。
47.如图1、图2、图5以及图6所示，本实施例的所述传动杆508的另一端设有把手513，方便航天员手持操作。
48.如图1～图3以及图5所示，本实施例的所述底座501的外环侧壁上设有用于安装约束机构的装配座514。通过设置装配座，方便与约束机构进行适配安装。具体的，所述装配座514的个数可以为多个，可以根据需要将约束机构安装在任一个装配座514上。
49.如图1～图3以及图5所示，本实施例的所述底座501的外环侧壁上设有多个沿底座501周向布置的安装耳片515。安装耳片的个数可以根据需要任意设定，通过设置安装耳片，方便通过安装耳片将底座与工作台进行装配。
50.如图1和图5所示，本实施例的所述工作台500上开设有多个辅助安装孔516以及多
个减重孔517或减重槽，多个所述辅助安装孔516与所述底座501对应布置。通过设置辅助安装孔，有利于将扳手等装配工具穿过辅助安装孔并将底座装配在工作台上。减重槽可以对整个设备起到减重处理作用。
51.具体的，如图1所示，可将多个安装耳片515与多个辅助安装孔516一一对应布置，方便通过每个辅助安装孔516对相应的安装耳片515进行操作并将其固定在操作箱的底壁上。
52.具体的，如图1所示，本实施例的底座501上设有四个安装耳片515，对应的，也可在工作台500上开设四个辅助安装孔516。为了方便操作，可将辅助安装孔516设置为圆弧形结构。
53.本实施例的在线柜用旋转平台将底座套设装配法兰，并将齿圈套设装配法兰，整体结构采用扁平化设计，能够尽量小的占用操作箱内的高度空间。本实施例将底座与工作台通过轴承约束在一起，并保证当底座固定在工作台上时，工作台可旋转；同时，约束机构固定在底座上，在工作台旋转至合适的位置后，将工作台约束在该位置。
54.本实施例的在线柜用旋转平台，可将工作台通过底座固定在操作箱内部底壁上，然后再将试验载荷固定在工作台上，即可完成试验载荷多个面的操作，以减少航天员固定试验载荷的时间，减轻航天员的工作量。
55.实施例2
56.如图8所示，本实施例的一种操作箱，包括上述的在线柜用旋转平台，还包括箱体600和试验载荷601，所述在线柜用旋转平台以及试验载荷601均安装在箱体600内；所述箱体600的底壁内侧面上开设有多个第二螺纹安装孔602，所述底座501背离所述工作台500的一侧装配在所述箱体600的底壁上且通过松不脱螺钉穿过第二螺纹安装孔602与所述底壁固定连接，所述试验载荷601安装在所述工作台500的另一侧面上且通过松不脱螺钉穿过第一螺纹安装孔504与工作台500固定连接。
57.本实施例的第二螺纹安装孔602与第一螺纹安装孔504规格以及排布均相同，方便试验载荷601的通用化安装。
58.本实施例的操作箱在使用的时候，将旋转平台放置在箱体内的底壁上，此时，约束机构的把手放置在容易操作的区域，并且将安装耳片上的松不脱螺钉对齐工作台上的第一螺纹安装孔，扳手穿过工作台的辅助安装孔，将旋转平台的底座固定在操作箱的工作台上。旋转工作台至合适的位置，并拧紧传动杆的把手，此时工作台锁定在固定位置。然后将试验载荷放置并固定在工作台上，继而开展试验载荷的维修装调或者试验操作。若需要操作其他区域，则松开把手，旋转工作台至合适位置，再次拧紧把手，继续开展维修装调或者试验操作。
59.本实施例的操作箱，通过在箱体的底壁上设置旋转平台，实现了狭小空间内的灵巧性设计，可以将试验载荷安装固定在工作台上，通过旋转工作台，可以对试验载荷的多个操作面进行操作，十分方便。
60.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造
和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
61.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
62.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
65.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种在线柜用旋转平台，其特征在于，包括工作台、底座和轴承，所述工作台一侧面的中间位置设有装配法兰，所述底座套设在所述装配法兰的外环侧且与所述装配法兰间隔布置，所述底座与所述装配法兰之间的间隔中设有轴承，所述装配法兰的外环侧壁上与所述轴承的内圈固定连接，所述底座的内环侧壁与所述轴承的外圈固定连接；所述工作台上开设有多个第一螺纹安装孔。2.根据权利要求1所述一种在线柜用旋转平台，其特征在于，还包括约束机构；所述工作台的一侧面还固定有齿圈，所述齿圈与所述装配法兰同轴布置且套设在所述装配法兰的外侧，所述齿圈的外周侧壁上设有多个周向间隔布置的限位齿；所述约束机构安装在所述底座的外环侧壁上且与所述限位齿配合实现对工作台的限位。3.根据权利要求2所述一种在线柜用旋转平台，其特征在于，所述约束机构包括固定支架、传动杆以及约束头，所述固定支架固定在所述底座的外环侧壁上，所述固定支架内形成有滑槽，所述固定支架上还开设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述滑槽连通；所述约束头沿所述螺纹孔的轴向滑动设置在所述滑槽内，所述传动杆螺纹连接在所述螺纹孔内，所述传动杆位于所述滑槽内的一端与所述约束头活动连接；所述约束头适配限位在相邻两个限位齿之间的限位空间中，或所述约束头端部形成与所述限位齿配合的约束空间。4.根据权利要求3所述一种在线柜用旋转平台，其特征在于，所述固定支架的一端端面为用于约束头从滑槽伸出或缩回的敞口结构，所述敞口结构正对所述齿圈的限位齿布置，所述敞口结构的外侧边缘设有用于与底座连接的耳板。5.根据权利要求3所述一种在线柜用旋转平台，其特征在于，所述约束头内设有限位槽，所述传动杆的一端活动限位在所述限位槽内。6.根据权利要求3所述一种在线柜用旋转平台，其特征在于，所述传动杆的另一端设有把手。7.根据权利要求2至6任一项所述一种在线柜用旋转平台，其特征在于，所述底座的外环侧壁上设有用于安装约束机构的装配座。8.根据权利要求1至6任一项所述一种在线柜用旋转平台，其特征在于，所述底座的外环侧壁上设有多个沿底座周向布置的安装耳片。9.根据权利要求1至6任一项所述一种在线柜用旋转平台，其特征在于，所述工作台上开设有多个辅助安装孔以及多个减重孔或减重槽，多个所述辅助安装孔与所述底座对应布置。10.一种操作箱，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的在线柜用旋转平台，还包括箱体和试验载荷，所述在线柜用旋转平台以及试验载荷均安装在箱体内；所述箱体的底壁内侧面上开设有多个第二螺纹安装孔，所述底座背离所述工作台的一侧装配在所述箱体的底壁上且通过第二螺纹安装孔与所述底壁固定连接，所述试验载荷安装在所述工作台的另一侧面上且通过第一螺纹安装孔与工作台固定连接。

技术总结
本发明涉及一种在线柜用旋转平台以及操作箱，在线柜用旋转平台包括工作台、底座和轴承，所述工作台一侧面的中间位置设有装配法兰，所述底座套设在所述装配法兰的外环侧且与所述装配法兰间隔布置，所述底座与所述装配法兰之间的间隔中设有轴承，所述装配法兰的外环侧壁上与所述轴承的内圈固定连接，所述底座的内环侧壁与所述轴承的外圈固定连接；所述工作台上开设有多个第一螺纹安装孔。本发明的在线柜用旋转平台，可将工作台通过底座固定在操作箱内部底壁上，然后再将试验载荷固定在工作台上，即可完成试验载荷多个面的操作，以减少航天员固定试验载荷的时间，减轻航天员的工作量。量。量。


技术研发人员：张璐 王辅辅 许莹 王珂 郭栋才 王金准
受保护的技术使用者：中国科学院空间应用工程与技术中心
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/6/7