CN103490561B - 一种直线机电作动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线机电作动器，包括直线位移转化装置和位移传感器，位移传感器包括：导电塑料基板，导电塑料基板容置在直线位移转化装置的壳体内部，且导电塑料基板的长度方向平行于直线位移转化装置的轴线；电刷，电刷绝缘地固定连接于直线位移转化装置的输出杆表面，且可与导电塑料基板的阻轨始终紧贴并相对滑动。本发明提供的直线机电作动器中，位移传感器的导电塑料基板和电刷均位于直线位移转化装置的内部，电刷与导电塑料基板的阻轨紧贴相对滑动，不仅通过电阻的变化直接得到输出杆的直线位移信息，实现输出位置的全闭环控制，而且将位移传感器集成在直线位移转化装置内部，因此减小了直线机电作动器的体积，提高了集成度。

Description

一种直线机电作动器

技术领域

本发明涉及机电作动器技术领域，特别涉及一种直线机电作动器。

背景技术

直线机电作动器是将电机的旋转运动转化为直线运动并输出的机构，广泛用于无人机、航天器以及导弹的方向舵等的控制。现有的一种直线机电作动器主要包括伺服电机、减速器、直线位移转化装置和位移传感器，直线位移转化装置一般为滚珠丝杠或行星滚珠丝杠，直线机电作动器的伺服电机经减速器减速，通过直线位移转化装置将旋转运动转换为直线机电作动器的输出杆的直线移动，并依靠位置反馈元件将输出杆的位移反馈给闭环控制系统，实现对方向舵的控制。

目前，直线机电作动器的位移传感器采用单独外置在直线机电作动器外壳上的碳膜直线位移传感器、LVDT位移传感器(LVDT是LinearVariableDifferentialTransformer的缩写，线性可变差动变压器，属于直线位移传感)、外置光栅或激光位移传感器，这些外置的位移传感器，使得直线机电作动器的体积偏大、集成度较低、无法满足飞行器小型化的发展需求。

综上所述，如何解决直线机电作动器体积较大、集成度较低的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直线机电作动器，以减小自身体积，提高直线机电作动器的集成度。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种直线机电作动器，包括直线位移转化装置和位移传感器，所述位移传感器包括：

导电塑料基板，所述导电塑料基板容置在所述直线位移转化装置的壳体内部，且所述导电塑料基板的长度方向平行于所述直线位移转化装置的轴线；

电刷，所述电刷绝缘地固定连接于所述直线位移转化装置的输出杆表面，且可与所述导电塑料基板的阻轨始终紧贴并相对滑动；

还包括固定连接于所述输出杆表面的绝缘限位块，所述绝缘限位块周向定位于所述壳体内，所述电刷固定连接于所述绝缘限位块上；

所述绝缘限位块为半环状结构，套固于所述输出杆表面，所述绝缘限位块具有第一周向限位面，所述壳体内部设置有与所述第一周向限位面配合限位的第二周向限位面。

优选地，上述直线机电作动器中，所述绝缘限位块的数量为两个，且对称地套固于所述输出杆表面，形成圆环状结构；所述导电塑料基板和电刷的数量均为两个，每个所述绝缘限位块上均固定有一个电刷，且该电刷与一个导电塑料基板的阻轨紧贴相对滑动。

优选地，上述直线机电作动器中，还包括安装板，所述壳体上开设有用于嵌装固定所述安装板的槽窗；所述导电塑料基板固定于所述安装板的内侧。

优选地，上述直线机电作动器中，所述安装板为铝合金板，所述安装板的外侧与所述壳体表面平齐。

优选地，上述直线机电作动器中，所述安装板与所述壳体通过螺栓固定或粘接固定。

优选地，上述直线机电作动器中，所述导电塑料基板与所述安装板之间通过螺栓固定或粘接固定。

优选地，上述直线机电作动器中，所述电刷通过螺栓固定在所述绝缘限位块上；所述绝缘限位块通过销轴固定在所述输出杆上。

优选地，上述直线机电作动器中，所述直线位移转化装置为滚珠丝杠或行星滚柱丝杠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的直线机电作动器中，位移传感器的导电塑料基板和电刷均位于直线位移转化装置的内部，电刷绝缘固定在直线位移转化装置的输出杆表面，与导电塑料基板的阻轨紧贴相对滑动，不仅通过电阻的变化直接得到输出杆的直线位移信息，实现输出位置的闭环控制，而且众所周知，导电塑料基板是条形结构，电刷体积较小，因此将位移传感器集成在直线位移转化装置的内部，并不会增大直线位移转化装置的体积，也不会影响直线位移转化装置正常工作，与现有技术中的将位移传感器设置在机电作动器外部相比，减小了直线机电作动器的体积，提高了集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种直线机电作动器的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中B区域的局部放大图；

图4为图1中A-A截面的结构示意图。

上述图1-图4中，直线位移转化装置1、壳体101、第二周向限位面1011、输出杆102、输出轴103、安装板2、导电塑料基板3、电刷4、绝缘限位块5、减速箱6、伺服电机7。

具体实施方式

本发明提供了一种直线机电作动器，减小了自身体积，提高了直线机电作动器的集成度。

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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图4，图1为本发明实施例提供的一种直线机电作动器的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为图1中B区域的局部放大图；图4为图1中A-A截面的结构示意图。

本发明实施例提供了一种直线机电作动器，包括伺服电机7、减速箱6、直线位移转化装置1和位移传感器；位移传感器包括导电塑料基板3和电刷4，导电塑料基板3是长条形结构，其上设置有阻轨，导电塑料基板3容置在直线位移转化装置1的壳体101内部，且导电塑料基板3的长度方向平行于直线位移转化装置1的轴线；电刷4绝缘地固定连接于直线位移转化装置1的输出杆102的表面，电刷4能够随输出杆102一起直线移动，且电刷4始终与导电塑料基板3的阻轨紧贴并可相对滑动。

上述直线机电作动器的工作原理是：伺服电机7的转动经减速箱6减速后传递给直线位移转化装置1的输出轴103，输出轴103旋转运动，而套接于输出轴103外部且与之啮合的输出杆102只能做直线运动，从而将输出轴103的旋转运动转化为输出杆102的直线移动，当输出杆102直线移动时，固定在输出杆102上的电刷4开始沿导电塑料基板3的阻轨摩擦滑动，通过电刷4与阻轨接触的电阻的变化，转化成电信号之后，反馈给控制器直接得到输出杆102的位移信息，并实现全闭环反馈；与现有技术中将位移传感器设置在外部相比，不仅简化了获取输出杆102的位移信息的过程，不需要在外部进行检测、换算，提高了位移信息的精度，而且更重要的是导电塑料基板3是条形结构，电刷4体积较小，因此将位移传感器集成在直线位移转化装置1的内部，并不会增大直线位移转化装置1的体积，也不会影响直线位移转化装置1正常工作，因此整体上减小了直线机电作动器的体积，提高了集成度，能够更好地适用于小型航天器的发展。

对直线机电作动器进行优化，本实施例中，直线机电作动器还包括固定在输出杆102表面的绝缘限位块5，电刷4通过绝缘限位块5绝缘地固定在输出杆102表面，且通过绝缘限位块5与壳体101之间的周向限位作用，使输出杆102不能在壳体101内部转动，只能直线移动，从而使电刷4始终沿直线移动，始终与导电塑料基板3的阻轨摩擦接触。当然，采用绝缘限位块5周向定位输出杆102只是限制输出杆102周向转动的一种方式，在不设置绝缘限位块5进行周向定位时，还可以直接利用输出杆102与壳体101的限位结构实现输出杆102的周向定位，此时，电刷4可以通过绝缘材料绝缘地固定在输出杆102上，避免电刷4与输出杆102之间导电。

进一步地，本实施例中，对绝缘限位块5进行优化，如图4所示，绝缘限位块5为半环状结构，绝缘限位块5的内圈套固于输出杆102的表面，绝缘限位块5上设置有第一周向限位面501，第一周向限位面501是径向凸出绝缘限位块5的凸起处的两侧斜面，相应地，壳体101内部设置有与第一周向限位面501配合限位的第二周向限位面1011，第二周向限位面1011与绝缘限位块5凸起处的两侧斜面贴合，实现限制绝缘限位块5周向转动的目的，由于绝缘限位块5与输出杆102固定连接，进而达到限制输出杆102周向转动的目的。除了采用第一周向限位面501与第二周向限位面1011贴合实现周向限位的目的之外，其它相互贴合的任意两个非圆弧面同样能够起到周向定位的作用，也属于本发明的保护范围。

更进一步地，本实施例中，半环状的绝缘限位块5的数量为两个，两个绝缘限位块5对称地套固于输出杆102的表面，组合成圆环状结构；相应地，导电塑料基板3和电刷4的数量均为两个，每个绝缘限位块5上均固定一个电刷4，每个电刷4对应地与一个导电塑料基板3的阻轨紧贴并可相对滑动，即在直线位移转化装置1中设置两套电刷4和导电塑料基板3，同时进行摩擦滑动，获取输出杆102的位移信息，一旦其中的一套无法正常工作，另一套可以继续工作，从而提高了直线机电作动器的可靠性。当然，也可以只设置一套电刷4和导电塑料基板3。

本实施例中，直线机电作动器还包括安装板2，直线位移转化装置1的壳体101上开设有槽窗，用于嵌装固定安装板2，导电塑料基板3固定在安装板2的内侧。当导电塑料基板3的数量为两个时，则在壳体101上开设两个槽窗，分别安装两个安装板2；当导电塑料基板3的数量为一个时，则壳体101上只开设一个槽窗。设置安装板2的目的是为了方便安装和拆卸电刷4和导电塑料基板3，便于维修。

作为优化，本实施例中，安装板2为铝合金板，铝合金板质量轻，强度高，用于屏蔽外部干扰，提高位移信号反馈精度。当然，还可以采用其它金属材料，在此不做具体限定。优选地，安装板2的外侧面与壳体101表面平齐。

本实施例中，安装板2通过螺栓、螺钉固定在壳体101上，或通过粘接固定在壳体101上，方便安装和拆卸。

本实施例中，导电塑料基板3与安装板2之间通过螺栓、螺钉固定或粘接固定。

进一步地，本实施例中的电刷4通过螺钉或螺栓固定在绝缘限位块5上，绝缘限位块5通过销轴固定在输出杆102上。

以上实施例中的直线位移转化装置1为滚珠丝杠或行星滚珠丝杠，均能实现将旋转运动转化为直线移动。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种直线机电作动器，包括直线位移转化装置(1)和位移传感器，其特征在于，所述位移传感器包括：

导电塑料基板(3)，所述导电塑料基板(3)容置在所述直线位移转化装置(1)的壳体(101)内部，且所述导电塑料基板(3)的长度方向平行于所述直线位移转化装置(1)的轴线；

电刷(4)，所述电刷(4)绝缘地固定连接于所述直线位移转化装置(1)的输出杆(102)表面，且可与所述导电塑料基板(3)的阻轨始终紧贴并相对滑动；

还包括固定连接于所述输出杆(102)表面的绝缘限位块(5)，所述绝缘限位块(5)周向定位于所述壳体(101)内，所述电刷(4)固定连接于所述绝缘限位块(5)上；

所述绝缘限位块(5)为半环状结构，套固于所述输出杆(102)表面，所述绝缘限位块(5)具有第一周向限位面(501)，所述壳体(101)内部设置有与所述第一周向限位面(501)配合限位的第二周向限位面(1011)。

2.根据权利要求1所述的直线机电作动器，其特征在于，所述绝缘限位块(5)的数量为两个，且对称地套固于所述输出杆(102)表面，形成圆环状结构；所述导电塑料基板(3)和电刷(4)的数量均为两个，每个所述绝缘限位块(5)上均固定有一个电刷(4)，且该电刷(4)与一个导电塑料基板(3)的阻轨紧贴相对滑动。

3.根据权利要求1-2任一项所述的直线机电作动器，其特征在于，还包括安装板(2)，所述壳体(101)上开设有用于嵌装固定所述安装板(2)的槽窗；所述导电塑料基板(3)固定于所述安装板(2)的内侧。

4.根据权利要求3所述的直线机电作动器，其特征在于，所述安装板(2)为铝合金板，所述安装板(2)的外侧与所述壳体(101)表面平齐。

5.根据权利要求3所述的直线机电作动器，其特征在于，所述安装板(2)与所述壳体(101)通过螺栓固定或粘接固定。

6.根据权利要求3所述的直线机电作动器，其特征在于，所述导电塑料基板(3)与所述安装板(2)之间通过螺栓固定或粘接固定。

7.根据权利要求3所述的直线机电作动器，其特征在于，所述电刷(4)通过螺栓固定在所述绝缘限位块(5)上；所述绝缘限位块(5)通过销轴固定在所述输出杆(102)上。

8.根据权利要求3所述的直线机电作动器，其特征在于，所述直线位移转化装置(1)为滚珠丝杠或行星滚柱丝杠。