阅读说明：本技术 手动快拆型弹簧针连接器及其操作方法 (Manual quick-release type spring pin connector and operation method thereof ) 是由 李宗峰 管洪飞 冯振华 安美珍 陈金强 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种手动快拆型弹簧针连接器及其操作方法,手动快拆型弹簧针连接器,包括插座单元、插头单元和连接器基座单元；插座单元包括插座底座、插座座体、触盘电路板、插座内导套、第一支动挡圈、第二支动挡圈、压缩弹簧、转动拨子和插座外导套；插头单元包括插头座体、插头导套、弹簧针、弹簧针电路板和PCB盖板。本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器,构型简单,加工方便,尺寸重量小,占用资源很小,连接器接触与分离动作运动安全可靠,安装使用便捷灵活,可以解决微重力主动隔振装置中隔振对象与隔振装置之间的供电线缆快速断开与连接的问题,方便隔振对象的便捷拆装与维修更换。(The invention provides a manual quick-release type spring pin connector and an operation method thereof, wherein the manual quick-release type spring pin connector comprises a socket unit, a plug unit and a connector base unit; the socket unit comprises a socket base, a socket base body, a contact disc circuit board, a socket inner guide sleeve, a first supporting retaining ring, a second supporting retaining ring, a compression spring, a rotary plectrum and a socket outer guide sleeve; the plug unit comprises a plug base body, a plug guide sleeve, a spring pin circuit board and a PCB cover plate. The manual quick-dismantling spring pin connector provided by the invention has the advantages of simple structure, convenience in processing, small size and weight, small occupied resource, safe and reliable motion of contact and separation actions of the connector, convenience and flexibility in installation and use, capability of solving the problem of quick disconnection and connection of a power supply cable between a vibration isolation object and a micro-gravity active vibration isolation device and convenience in convenient disassembly, assembly, maintenance and replacement of the vibration isolation object.)

手动快拆型弹簧针连接器及其操作方法

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种手动快拆型弹簧针连接器及其操作方法。

背景技术

空间微重力主动隔振试验，主要包括隔振对象和隔振装置；隔振对象与隔振装置之间通过供电线缆连接，通过供电线缆向隔振对象供电，从而保证隔振对象的正常工作。

在实现本发明过程中，发明人发现，现有技术至少具有以下问题：

当航天员需要快速维修隔振装置内部部件时，需要使供电电缆快速断开，而维修完毕后，又需要实现供电电缆快速连接。但由于空间微重力主动隔振试验内部为完全黑暗的环境，所以供电电缆连接和断开的操作非常繁琐，无法满足航天员使用需求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种手动快拆型弹簧针连接器及其操作方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种手动快拆型弹簧针连接器，包括插座单元、插头单元和连接器基座单元；

所述插座单元包括插座底座(1)、插座座体(2)、触盘电路板(3)、插座内导套(4)、第一支动挡圈(5)、第二支动挡圈(6)、压缩弹簧(7)、转动拨子(8)和插座外导套(9)；

所述插座底座(1)为下部敞口的中空腔体结构；所述插座座体(2)的四角位置，各开设插孔(2A)；所述插座座体(2)的内部，并位于各个所述插孔(2A)的上面，固定安装所述触盘电路板(3)；所述插座座体(2)的中心通过所述第一支动挡圈(5)，固定安装所述插座内导套(4)；所述插座座体(2)、所述触盘电路板(3)和所述插座内导套(4)形成的整体，通过所述第二支动挡圈(6)，固定安装于所述插座底座(1)的内腔；其中，所述插座内导套(4)的下部形成端爪限位槽，所述插座内导套(4)的上部形成弹簧限位槽；

所述插座底座(1)的上方，固定安装所述插座外导套(9)；所述转动拨子(8)包括操作手柄(8A)、导向板(8B)、转动轴(8C)以及端爪(8D)；所述导向板(8B)与所述插座外导套(9)的内腔形状相匹配，可沿所述插座外导套(9)的内腔进行上下运动；所述导向板(8B)的顶部固定所述操作手柄(8A)，所述操作手柄(8A)延伸到所述插座外导套(9)的外部；所述导向板(8B)的底部中心位置固定所述转动轴(8C)，所述转动轴(8C)的底端穿过所述插座内导套(4)的内腔，而延伸到属于所述插座内导套(4)下部的所述端爪限位槽，在所述转动轴(8C)的底端固定所述端爪(8D)；所述压缩弹簧(7)套于所述转动轴(8C)的外部，并且，所述压缩弹簧(7)的顶端被所述导向板(8B)限位，所述压缩弹簧(7)的底端位于所述弹簧限位槽中，被所述弹簧限位槽限位；在外力作用下，向下按动所述转动拨子(8)，不断压缩所述压缩弹簧(7)，从而可使所述转动拨子(8)的端爪(8D)不断向下运动，并远离所述插座底座(1)；当外力释放后，在所述压缩弹簧(7)的复位作用下，所述转动拨子(8)向上移动，并通过所述端爪限位槽对所述转动拨子(8)向上移动的距离进行限位，所述转动拨子(8)最终复位在特定位置；

所述插头单元包括插头座体(10)、插头导套(11)、弹簧针(12)、弹簧针电路板(13)和PCB盖板(14)；

所述插头座体(10)的四角位置各开设插头通孔(10A)；所述插头座体(10)的内腔，自下向上，分别固定所述PCB盖板(14)和所述弹簧针电路板(13)，在所述弹簧针电路板(13)的四角位置，各安装一个所述弹簧针(12)，所述弹簧针(12)的顶端穿过对应的所述插头通孔(10A)，而位于所述插头座体(10)的上方；在所述插头座体(10)的中心位置固定安装所述插头导套(11)；其中，所述插头导套(11)的顶面开设X方向通孔(11A)；所述插头导套(11)的侧壁开设Y向通孔(11B)；所述X方向通孔(11A)和所述Y向通孔(11B)的形状，均与所述端爪(8D)的形状相适配，所述Y向通孔(11B)位于所述X方向通孔(11A)的下方；

所述连接器基座单元包括连接器基座本体(15)以及顶珠限位机构(16)；所述连接器基座本体(15)具有与所述插头座体(10)的形状相匹配的凹槽；所述凹槽的两侧，各对称安装所述顶珠限位机构(16)，当所述插头座体(10)置入到所述凹槽时，所述顶珠限位机构(16)锁紧所述插头座体(10)，实现所述插头座体(10)和所述连接器基座本体(15)的固定。

优选的，所述插座内导套(4)的内部一体成形带通孔的挡板，所述挡板的下方，形成所述端爪限位槽；所述挡板的上方，形成所述弹簧限位槽。

优选的，所述插座座体(2)开设第一供电线缆穿孔(2B)；所述第一供电线缆穿孔(2B)靠近所述触盘电路板(3)。

优选的，所述插头座体(10)开设第二供电线缆穿孔(10B)；所述第二供电线缆穿孔(10B)靠近所述弹簧针电路板(13)。

本发明还提供一种手动快拆型弹簧针连接器的操作方法，包括以下步骤：

步骤1，磁悬浮主动隔振装置主要包括隔振对象和隔振装置；将隔振装置与连接器基座单元固定连接，将插座单元与隔振对象固定连接；

步骤2，当插座单元和插头单元处于分离状态时，插头单元被压于连接器基座单元的凹槽内，并通过顶珠限位机构(16)对插头单元进行限位，约束插头单元的自由度；

步骤3，当需要使插座单元和插头单元处于连接状态时，通过以下方式操作：

步骤3.1，手动垂直按压插座单元的转动拨子(8)，使转动拨子(8)的端爪(8D)穿过插头导套(11)的X方向通孔(11A)，进而插入到插头单元的插头导套(11)内；然后使转动拨子(8)顺时针转动90°，使转动拨子(8)的端爪(8D)卡入插头导套(11)的Y向通孔(11B)中，从而使转动拨子(8)的端爪(8D)稳定勾住插头导套(11)；

步骤3.2，垂直上拉转动拨子(8)，当转动拨子(8)向上运动时，通过插头导套(11)带动插头单元的整体克服顶珠限位机构(16)的限位作用而向上运动，从而实现插头单元与连接器基座单元分离；

当转动拨子(8)带动插头单元进入到插座底座(1)的内腔时，在压缩弹簧(7)的恢复力作用下，使插头单元不断向上运动，并使插头单元四角位置的弹簧针(12)穿过插座座体(2)四角位置的插孔(2A)，进而与触盘电路板(3)接触，随着插头单元进一步向上运动，弹簧针(12)不断压缩，使弹簧针(12)与触盘电路板(3)紧密接触；又由于弹簧针(12)和弹簧针电路板(13)电性连接，从而实现插座单元的触盘电路板(3)，通过弹簧针(12)与插头单元的弹簧针电路板(13)电性连接；

在插头单元向上运动，并与插座单元实现电性连接的过程中，一方面，插座外导套(9)的高度，对转动拨子(8)向上运动的距离进行限位，另一方面，插座内导套(4)下部形成的端爪限位槽对转动拨子(8)向上移动的距离进行限位，从而最终使转动拨子(8)复位在特定位置，使插头单元与插座单元保持连接状态；

步骤4，当需要使插座单元和插头单元由连接状态转变为分离状态时，通过以下方式操作：

步骤4.1，手动按压转动拨子(8)，带动插头单元向连接器基座单元的方向移动，从而使插头单元与插座单元分离；进而导致弹簧针(12)与触盘电路板(3)不再接触，供电线路断开；

在转动拨子(8)的带动下，使插头单元被按压进连接器基座单元的凹槽内，在顶珠限位机构(16)的限位作用下，将插头单元的自由度约束住；然后，旋转转动拨子(8)，使转动拨子(8)逆时针旋转90°，从而使转动拨子(8)的端爪(8D)转动到插头导套(11)的内腔，脱离Y向通孔(11B)；同时向上提起转动拨子(8)，使转动拨子(8)的端爪(8D)通过插头导套(11)的X方向通孔(11A)，进而使转动拨子(8)与插头单元分离，实现插头单元和插座单元的彻底分离；

在转动拨子(8)向上运动时，一方面，插座外导套(9)的高度，对转动拨子(8)向上运动的距离进行限位，另一方面，插座内导套(4)下部形成的端爪限位槽对转动拨子(8)向上移动的距离进行限位，从而最终使转动拨子(8)复位在特定位置。

本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器及其操作方法具有以下优点：

本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器，构型简单，加工方便，尺寸重量小，占用资源很小，连接器接触与分离动作运动安全可靠，安装使用便捷灵活，可以解决微重力主动隔振装置中隔振对象与隔振装置之间的供电线缆快速断开与连接的问题，方便隔振对象的便捷拆装与维修更换。

附图说明

图1为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在连接状态时的立体图；

图2为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在连接状态时的俯视图；

图3为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在连接状态时的侧视图；

图4为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在连接状态时的剖面图，即：为图3沿A-A的剖面图；

图5为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在分离过程中时的立体图；

图6为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在分离过程中时的俯视图；

图7为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在分离过程中时的侧视图；

图8为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在分离过程中时的剖面图，即：为图7沿A-A的剖面图；

图9为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在分离到位状态时的立体图；

图10为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在分离到位状态时的俯视图；

图11为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在分离到位状态时的侧视图；

图12为本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器在分离到位状态时的剖面图，即：为图7沿A-A的剖面图；

图13为本发明提供的插座单元的立体图；

图14为本发明提供的插座底座的立体图；

图15为本发明提供的插座单元隐藏插座底座和插座外导套后的立体图；

图16为本发明提供的插座座体的立体图；

图17为本发明提供的触盘电路板的立体图；

图18为本发明提供的插座内导套的立体图；

图19为本发明提供的转动拨子的立体图；

图20为本发明提供的转动拨子和插座内导套的位置关系图；

图21为本发明提供的插头单元的立体图；

图22为本发明提供的插头座体的立体图；

图23为本发明提供的插头单元隐藏插头座体后的立体图；

图24为本发明提供的插头导套的立体图；

图25为本发明提供的连接器基座单元的立体图；

图26为本发明提供的隔振对象和隔振装置的位置关系图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种手动快拆型弹簧针连接器，在隔振装置上面固定安装连接器基座单元，在隔振对象上面固定安装插座单元，在外面手动操作插座单元的转动拨子，能够实现插座单元和插头单元之间的快速断开和快速连接，非常适合解决航天器中磁悬浮主动隔振装置中隔振对象与隔振装置之间供电电缆的快拆问题，具体的，当需要航天员快速维修隔振装置内部部件时，通过对转动拨子进行操作，能够实现线缆断开，从而将隔振对象含隔振浮子基板整体取出；而维修完毕后，再将隔振对象含隔振浮子基板放入到隔振装置内，对转动拨子进行操作，实现供电电缆的连接，恢复正常供电。

因此，本发明提供一种手动快拆型弹簧针连接器，实现微重力主动隔振装置中隔振对象与隔振装置之间的供电线缆快速断开与连接，方便隔振对象的便捷拆装与维修更换

参考附图，手动快拆型弹簧针连接器，包括插座单元、插头单元和连接器基座单元；

本发明中，连接器状态，包括连接状态、分离过程、分离到位状态。如图1-4所示，为手动快拆型弹簧针连接器在连接状态时的示意图；如图5-8所示，为手动快拆型弹簧针连接器在分离过程中时的示意图；如图9-12所示，为手动快拆型弹簧针连接器在分离到位时的示意图。

(一)插座单元

如图13和图15所示，插座单元包括插座底座1、插座座体2、触盘电路板3、插座内导套4、第一支动挡圈5、第二支动挡圈6、压缩弹簧7、转动拨子8和插座外导套9；

参考图14，插座底座1为下部敞口的中空腔体结构；参考图16，插座座体2的四角位置，各开设插孔2A；插座座体2的内部，并位于各个插孔2A的上面，固定安装触盘电路板3；触盘电路板3结构如图17所示；插座座体2的中心通过第一支动挡圈5，固定安装插座内导套4；插座内导套4的结构如图18所示；插座座体2、触盘电路板3和插座内导套4形成的整体，通过第二支动挡圈6，固定安装于插座底座1的内腔；其中，插座内导套4的下部形成端爪限位槽，插座内导套4的上部形成弹簧限位槽；具体的，插座内导套4的内部一体成形带通孔的挡板，挡板的下方，形成端爪限位槽；挡板的上方，形成弹簧限位槽。

插座座体2开设第一供电线缆穿孔2B；第一供电线缆穿孔2B靠近触盘电路板3。

插座底座1的上方，固定安装插座外导套9；参考图19-图20，转动拨子8包括操作手柄8A、导向板8B、转动轴8C以及端爪8D；导向板8B与插座外导套9的内腔形状相匹配，可沿插座外导套9的内腔进行上下运动；导向板8B的顶部固定操作手柄8A，操作手柄8A延伸到插座外导套9的外部；导向板8B的底部中心位置固定转动轴8C，转动轴8C的底端穿过插座内导套4的内腔，而延伸到属于插座内导套4下部的端爪限位槽，在转动轴8C的底端固定端爪8D；压缩弹簧7套于转动轴8C的外部，并且，压缩弹簧7的顶端被导向板8B限位，压缩弹簧7的底端位于弹簧限位槽中，被弹簧限位槽限位；在外力作用下，向下按动转动拨子8，不断压缩压缩弹簧7，从而可使转动拨子8的端爪8D不断向下运动，并远离插座底座1；当外力释放后，在压缩弹簧7的复位作用下，转动拨子8向上移动，并通过端爪限位槽对转动拨子8向上移动的距离进行限位，转动拨子8最终复位在特定位置；

(二)插头单元

如图21所示，插头单元包括插头座体10、插头导套11、弹簧针12、弹簧针电路板13和PCB盖板14；

如图22所示，插头座体10的四角位置各开设插头通孔10A；如图23所示，插头座体10的内腔，自下向上，分别固定PCB盖板14和弹簧针电路板13，在弹簧针电路板13的四角位置，各安装一个弹簧针12，弹簧针12的顶端穿过对应的插头通孔10A，而位于插头座体10的上方；在插头座体10的中心位置固定安装插头导套11；其中，如图24所示，插头导套11的顶面开设X方向通孔11A；插头导套11的侧壁开设Y向通孔11B；X方向通孔11A和Y向通孔11B的形状，均与端爪8D的形状相适配，Y向通孔11B位于X方向通孔11A的下方；

插头座体10开设第二供电线缆穿孔10B；第二供电线缆穿孔10B靠近弹簧针电路板13。

(三)连接器基座单元

连接器基座单元包括连接器基座本体15以及顶珠限位机构16；连接器基座本体15具有与插头座体10的形状相匹配的凹槽；凹槽的两侧，各对称安装顶珠限位机构16，如图25所示，为连接器基座单元的结构图；当插头座体10置入到凹槽时，顶珠限位机构16锁紧插头座体10，实现插头座体10和连接器基座本体15的固定。

本发明还提供一种手动快拆型弹簧针连接器的操作方法，包括以下步骤：

步骤1，参考图26，磁悬浮主动隔振装置主要包括隔振对象和隔振装置；将隔振装置与连接器基座单元固定连接，将插座单元与隔振对象固定连接；

步骤2，当插座单元和插头单元处于分离状态时，插头单元被压于连接器基座单元的凹槽内，并通过顶珠限位机构16对插头单元进行限位，约束插头单元的自由度；

步骤3，当需要使插座单元和插头单元处于连接状态时，通过以下方式操作：

步骤3.1，手动垂直按压插座单元的转动拨子8，使转动拨子8的端爪8D穿过插头导套11的X方向通孔11A，进而插入到插头单元的插头导套11内；然后使转动拨子8顺时针转动90°，使转动拨子8的端爪8D卡入插头导套11的Y向通孔11B中，从而使转动拨子8的端爪8D稳定勾住插头导套11；

步骤3.2，垂直上拉转动拨子8，当转动拨子8向上运动时，通过插头导套11带动插头单元的整体克服顶珠限位机构16的限位作用而向上运动，从而实现插头单元与连接器基座单元分离；

当转动拨子8带动插头单元进入到插座底座1的内腔时，在压缩弹簧7的恢复力作用下，使插头单元不断向上运动，并使插头单元四角位置的弹簧针12穿过插座座体2四角位置的插孔2A，进而与触盘电路板3接触，随着插头单元进一步向上运动，弹簧针12不断压缩，使弹簧针12与触盘电路板3紧密接触；又由于弹簧针12和弹簧针电路板13电性连接，从而实现插座单元的触盘电路板3，通过弹簧针12与插头单元的弹簧针电路板13电性连接；

在插头单元向上运动，并与插座单元实现电性连接的过程中，一方面，插座外导套9的高度，对转动拨子8向上运动的距离进行限位，另一方面，插座内导套4下部形成的端爪限位槽对转动拨子8向上移动的距离进行限位，从而最终使转动拨子8复位在特定位置，使插头单元与插座单元保持连接状态；

步骤4，当需要使插座单元和插头单元由连接状态转变为分离状态时，通过以下方式操作：

步骤4.1，手动按压转动拨子8，带动插头单元向连接器基座单元的方向移动，从而使插头单元与插座单元分离；进而导致弹簧针12与触盘电路板3不再接触，供电线路断开；

在转动拨子8的带动下，使插头单元被按压进连接器基座单元的凹槽内，在顶珠限位机构16的限位作用下，将插头单元的自由度约束住；然后，旋转转动拨子8，使转动拨子8逆时针旋转90°，从而使转动拨子8的端爪8D转动到插头导套11的内腔，脱离Y向通孔11B；同时向上提起转动拨子8，使转动拨子8的端爪8D通过插头导套11的X方向通孔11A，进而使转动拨子8与插头单元分离，实现插头单元和插座单元的彻底分离；

在转动拨子8向上运动时，一方面，插座外导套9的高度，对转动拨子8向上运动的距离进行限位，另一方面，插座内导套4下部形成的端爪限位槽对转动拨子8向上移动的距离进行限位，从而最终使转动拨子8复位在特定位置。

本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器及其操作方法具有以下优点：

(1)本发明提供的手动快拆型弹簧针连接器，构型简单，加工方便，尺寸重量小，占用资源很小，连接器接触与分离动作运动安全可靠，安装使用便捷灵活，可以解决微重力主动隔振装置中隔振对象与隔振装置之间的供电线缆快速断开与连接的问题，方便隔振对象的便捷拆装与维修更换。

(2)本专利解决空间微重力主动隔振技术隔振对象和隔振装置之间供电线缆接通和分离问题，连接器接通后可以对隔振对象供电让其工作，连接器分离后，隔振对象与隔振装置之间没有了物理连接环境，方便进行隔振对象与隔振装置的拆卸维修。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。