CN103840601A - 一种机电作动器 - Google Patents

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高建华
郑再平
黄玉平
姜涛
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Abstract

本发明属于机电领域，具体涉及一种机电作动器。目的是提供一种直线输出、双冗余位移反馈的机电作动器。该机电作动器包括伺服电机（1）、与伺服电机（1）通过键（6）连接的滚珠丝杠副（2）、位于滚珠丝杠副（2）外的壳体（7）、位于滚珠丝杠副（2）端部的螺栓头组件（10）、与滚珠丝杠副（2）和壳体（7）相连的电位计式线位移传感器、对滚珠丝杠副（2）起导向作用的滚珠丝杠导向装置、位于与伺服电机（1）端部连接的防滚转支耳组件。该机电作动器结构紧凑，径向尺寸小，适用于狭小细长的安装空间；滚珠丝杠旋转，滚珠螺母输出直线运动可以降低系统的总转动惯量，提高系统的响应能力。

Description

一种机电作动器
技术领域
本发明属于机电领域，具体涉及一种输出为直线运动的机电作动器，用于舵面、喷管控制等。
背景技术
机电作动器是导弹、火箭、鱼雷等姿控系统的重要分系统。主要用于空气舵、燃气舵、喷管等的控制，需具有高可靠性、维护方便的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直线输出、双冗余位移反馈的机电作动器。
本发明采用了如下技术方案：
一种机电作动器，包括伺服电机、与伺服电机通过键连接的滚珠丝杠副、位于滚珠丝杠副外的壳体、位于滚珠丝杠副端部的螺栓头组件、与滚珠丝杠副和壳体相连的电位计式线位移传感器、对滚珠丝杠副起导向作用的滚珠丝杠导向装置、位于与伺服电机端部连接的防滚转支耳组件。
如上所述的一种机电作动器，其中：所述电位计式线位移传感器包括电刷组件和电阻板片，电刷组件与滚珠丝杠副的滚珠螺母相连，电阻板片与壳体相连。
如上所述的一种机电作动器，其中：所述电阻板片为两个，通过螺钉与壳体相连，两路传感器径向180度布置，使电位计式线位移传感器呈冗余设计。
如上所述的一种机电作动器，其中：所述滚珠丝杠导向装置包括防滚转支柱和滚动轴承，防滚转支柱与滚珠丝杠副的滚珠螺母过盈装配后焊接；滚动轴承安装在防滚转支柱上，滚动轴承在壳体的导向槽内直线运动；所述滚珠丝杠副通过一对固定在壳体上的向心轴承支撑。
如上所述的一种机电作动器，其中：所述防滚转支耳组件包括支耳和辅助支耳，支耳与伺服电机连接，辅助支耳通过矩形截面的安装柱间隙安装在支耳的矩形截面槽内。
如上所述的一种机电作动器，其中：所述辅助支耳还连接有关节轴承。
如上所述的一种机电作动器，其中：所述螺栓头组件通过螺纹安装在滚珠丝杠副的端部，并通过2个锁紧螺母紧固。
一种机电作动器，包括伺服电机、滚珠丝杠副、支耳、辅助支耳、关节轴承、键、壳体、防滚转支柱、滚动轴承、螺栓头组件、锁紧螺母、电刷组件、电阻板片、向心轴承；所述伺服电机通过键与滚珠丝杠副连接，滚珠丝杠副通过一对固定在壳体上的向心轴承支撑；支耳通过螺钉与伺服电机连接，辅助支耳通过矩形截面的安装柱间隙安装在支耳的矩形截面槽内，辅助支耳还与关节轴承相连；电刷组件与滚珠丝杠副的滚珠螺母通过紧定螺钉相连，电阻板片通过螺钉与壳体相连；滚动轴承安装在壳体的轴承座内，防滚转支柱与滚珠丝杠副的滚珠螺母过盈安装后焊接，滚动轴承过盈安装在防滚转支柱上；螺栓头组件与滚珠丝杠副的滚珠丝杠内螺纹相连、锁紧螺母与螺栓头组件的外螺纹相连。
本发明的有益效果是：
本发明采用伺服电机与滚珠丝杠作动器同轴设计，电机与滚珠丝杠相连，滚珠螺母输出直线运动，该机电作动器结构紧凑，径向尺寸小，适用于狭小细长的安装空间；滚珠丝杠旋转，滚珠螺母输出直线运动可以降低系统的总转动惯量，提高系统的响应能力。具有如下优点：
径向尺寸小。采取直线型布局方案，适应了细长小型化的安装空间。
有效防止滚转运动。电机端部的双支耳结构，有效防止了电机的滚转运动。
线位移传感器冗余设计。提高了反馈信号的可靠性。
转动惯量小。电机直接带动滚珠丝杠旋转滚珠螺母输出直线运动的方案，系统转动惯量小，有利于提高系统的动态性能。
附图说明
图1为本发明提供的一种机电作动器的主视剖面图；
图2为本发明提供的一种机电作动器的俯视剖面图；
图3为图1的A-A剖视图；
图4为图1的B向视图；
图中，1.伺服电机、2.滚珠丝杠副、3.支耳、4.辅助支耳、5.关节轴承、6.键、7.壳体、8.防滚转支柱、9.滚动轴承、10.螺栓头组件、11.锁紧螺母、12.电刷组件、13.电阻板片、14.向心轴承。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种机电作动器，包括伺服电机1、与伺服电机1通过键6连接的滚珠丝杠副2、位于滚珠丝杠副2外的壳体7、位于滚珠丝杠副2端部的螺栓头组件10、与滚珠丝杠副2和壳体7相连的电位计式线位移传感器、对滚珠丝杠副2起导向作用的滚珠丝杠导向装置、位于与伺服电机1端部的防滚转支耳组件。
其中，电位计式线位移传感器包括电刷组件12和电阻板片13，电刷组件12与滚珠丝杠副2的滚珠螺母相连，电阻板片13与壳体7相连。
滚珠丝杠导向装置包括防滚转支柱8和滚动轴承9，防滚转支柱8与滚珠丝杠副2的滚珠螺母过盈装配后焊接；滚动轴承9安装在防滚转支柱8上，滚动轴承9在壳体7的导向槽内直线运动，防止了滚珠丝杠副2的滚珠螺母的转动。滚珠丝杠副2通过一对固定在壳体7上的向心轴承14支撑。
防滚转支耳组件包括支耳3和辅助支耳4，支耳3通过螺钉与伺服电机1连接，辅助支耳4通过矩形截面的安装柱间隙安装在支耳3的矩形截面槽内，防止了机电作动器工作时沿电机轴向的滚转运动。关节轴承5与辅助支耳4连接。
螺栓头组件10通过螺纹安装在滚珠丝杠端部，并通过2个锁紧螺母11紧固。螺栓头组件10与滚珠丝杠副2的滚珠丝杠内螺纹相连，通过调整螺纹的旋合长度可以调整机电作动器的零位安装长度Ｌ的目的。
机电作动器整体结构直线型布局设计，伺服电机1的输出轴和滚珠丝杠副2的滚珠螺母相连，系统的总转动惯量降低；两个电阻板片13通过螺钉与壳体7相连，两路传感器径向180度布置，电位计式线位移传感器冗余设计。
如图1-4所示，一种机电作动器，包括伺服电机1、滚珠丝杠副2、支耳3、辅助支耳4、关节轴承5、键6、壳体7、防滚转支柱8、滚动轴承9、螺栓头组件10、锁紧螺母11、电刷组件12、电阻板片13、向心轴承14。
伺服电机1通过键6与滚珠丝杠副2连接，支耳3通过螺钉与伺服电机1连接，辅助支耳4通过矩形截面的安装柱间隙安装在支耳3的矩形截面槽内，电刷组件12与滚珠丝杠副2的滚珠螺母通过紧定螺钉相连，电阻板片13通过螺钉与壳体7相连，螺栓头组件10与滚珠丝杠副2的滚珠丝杠内螺纹相连、锁紧螺母11与螺栓头组件10的外螺纹相连，滚动轴承9安装在壳体7的轴承座内，防滚转支柱8与滚珠丝杠副2的滚珠螺母过盈安装后焊接，滚动轴承9过盈安装在防滚转支柱8上。
本发明的工作原理是：通过配置标准控制驱动器后，组成机电伺服系统。通过控制驱动器实现对电机的控制，使电机产生电磁转矩带动转子旋转，进而带动滚珠丝杠旋转，则滚珠螺母输出直线运动。
电位计式线位移传感器的电刷随滚珠螺母直线运动，电阻板片固定在机电作动器的壳体上，则电位计的输出电随滚珠螺母的运动而线性变化，进而测出机电作动器输出的线位移量。

Claims (8)

1.一种机电作动器，其特征在于：包括伺服电机（1）、与伺服电机（1）通过键（6）连接的滚珠丝杠副（2）、位于滚珠丝杠副（2）外的壳体（7）、位于滚珠丝杠副（2）端部的螺栓头组件（10）、与滚珠丝杠副（2）和壳体（7）相连的电位计式线位移传感器、对滚珠丝杠副（2）起导向作用的滚珠丝杠导向装置、位于与伺服电机（1）端部连接的防滚转支耳组件。
2.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：所述电位计式线位移传感器包括电刷组件（12）和电阻板片（13），电刷组件（12）与滚珠丝杠副（2）的滚珠螺母相连，电阻板片（13）与壳体（7）相连。
3.根据权利要求2所述的一种机电作动器，其特征在于：所述电阻板片（13）为两个，通过螺钉与壳体（7）相连，两路传感器径向180度布置，使电位计式线位移传感器呈冗余设计。
4.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：所述滚珠丝杠导向装置包括防滚转支柱（8）和滚动轴承（9），防滚转支柱（8）与滚珠丝杠副（2）的滚珠螺母过盈装配后焊接；滚动轴承（9）安装在防滚转支柱（8）上，滚动轴承（9）在壳体（7）的导向槽内直线运动；所述滚珠丝杠副（2）通过一对固定在壳体（7）上的向心轴承（14）支撑。
5.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：所述防滚转支耳组件包括支耳（3）和辅助支耳（4），支耳（3）与伺服电机（1）连接，辅助支耳（4）通过矩形截面的安装柱间隙安装在支耳（3）的矩形截面槽内。
6.根据权利要求5所述的一种机电作动器，其特征在于：所述辅助支耳（4）还连接有关节轴承（5）。
7.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：所述螺栓头组件（10）通过螺纹安装在滚珠丝杠副（2）的端部，并通过2个锁紧螺母（11）紧固。
8.一种机电作动器，其特征在于：包括伺服电机（1）、滚珠丝杠副（2）、支耳（3）、辅助支耳（4）、关节轴承（5）、键（6）、壳体（7）、防滚转支柱（8）、滚动轴承（9）、螺栓头组件（10）、锁紧螺母（11）、电刷组件（12）、电阻板片（13）、向心轴承（14）；所述伺服电机（1）通过键（6）与滚珠丝杠副（2）连接，滚珠丝杠副（2）通过一对固定在壳体（7）上的向心轴承（14）支撑；支耳（3）通过螺钉与伺服电机（1）连接，辅助支耳（4）通过矩形截面的安装柱间隙安装在支耳（3）的矩形截面槽内，辅助支耳（4）还与关节轴承（5）相连；电刷组件（12）与滚珠丝杠副（2）的滚珠螺母通过紧定螺钉相连，电阻板片（13）通过螺钉与壳体（7）相连，电阻板片（13）为两个，两路传感器径向180度布置，使电位计式线位移传感器呈冗余设计；滚动轴承（9）安装在壳体（7）的轴承座内，防滚转支柱（8）与滚珠丝杠副（2）的滚珠螺母过盈安装后焊接，滚动轴承（9）过盈安装在防滚转支柱（8）上；螺栓头组件（10）与滚珠丝杠副（2）的滚珠丝杠内螺纹相连、锁紧螺母（11）与螺栓头组件（10）的外螺纹相连。
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