CN105129074A - 一种双通道电动舵机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双通道电动舵机，包括固定在舵机壳体上的控制板、驱动板和连接器，以及两路传动机构，两路传动机构共用一个本体且互为镜像安装，两路传动机构独立实现力矩输出，且两路传动机构输出轴之间的夹角为90°～180°；工作时电机转动时通过齿轮减速带动丝杠转动，滚珠丝杠副把旋转运动变为直线运动后通过连杆机构推动摇臂旋转，从而实现力矩与速度输出。反馈元件敏感输出轴位置型号，经过控制板、驱动板控制电机转动，实现位置闭环。本发明实施例采用集成一体化设计思想，将两路传动机构、驱动板、控制板集成设计，具有体积小、重量轻、集成度高、动态性能好的特点。
Description
技术领域
本发明属于伺服机构领域，更具体地，涉及一种双通道电动舵机。
背景技术
飞行器用伺服机构一般要求体积小、重量轻、动态特性好，例如现有技术1(申请号为200720069025.2)公开了一种轻型电动舵机，舵机包括支架、电机、丝杠和滑块，能够实现直线往复运动，但不能实现角度输出，若要实现角度输出则需增加摇臂、连杆等其它附件，增加了舵机结构空间及重量，因此其使用条件有一定限制。现有技术2(申请号为CN201310442340.5)介绍了一种采用滚柱丝杠的一体化船用电动舵机，但其只能实现单路输出，因滚柱丝杠体积较大，不适用于小尺寸的弹体空间。现有技术3(申请号为CN201210290289.6)介绍了一种谐波电动舵机，可应用于小型号弹体，但谐波传动为柔性传动，其传动原理导致采用该种方式的电动舵机刚度较低，不适合于高频响应的场合。
发明内容
针对现有小直径弹体中舵机大多采用单路输出、谐波减速传动方式，本发明的目的在于一种双通道的电动舵机，旨在解决目前此类弹体中电动舵机频响低、仅能单路输出的问题。
本发明提供了一种双通道电动舵机，包括固定在舵机壳体上的控制板、驱动板和连接器，以及两路传动机构，所述两路传动机构共用一个本体且互为镜像安装，两路传动机构独立实现力矩输出，且两路传动机构输出轴之间的夹角为90°～180°；两路传动机构的结构相同，一路传动机构包括电机，二级齿轮，滚珠丝杠副，第一传动销，连杆，第二传动销，摇臂，一级齿轮，反馈元件，拨叉和滑块；所述电机通过固定在安装板上，所述一级齿轮通过圆柱销固定在所述电机上，所述二级齿轮与滚珠丝杠副同轴安装，所述连杆的一端通过所述第一传动销与滚珠丝杠副连接，所述连杆的另一端通过所述第二传动销与所述摇臂连接，所述滑块安装在所述滚珠丝杠副上，所述拨叉与所述滑块配合且通过两个轴承限位，所述反馈元件与所述拨叉同轴安装。
更进一步地，所述反馈元件由角度传感器反馈实现，也可通过结构更改通过直线位移传感器反馈输出轴位置，实现系统闭环。
更进一步地，其两路传动机构输出轴轴线相互正交，或者也可通过对壳体做适应性更改，输出轴轴线方向呈120°、140°角度。
更进一步地，工作时，驱动所述电机根据设定的转速和方向转动，依次经二级齿轮和一级齿轮减速后带动滚珠丝杠副旋转，滚珠丝杠副推动连杆直线位移；由于滚珠丝杠副、连杆和摇臂组成四连杆机构，当滚珠丝杠副直线运动时连杆推动摇臂轴向旋转，当滚珠丝杠副直线运动时，滚珠丝杠副的螺母支耳上的拨叉沿轴线方线旋转，同时带动角度传感器旋转，实现位置闭环。
本发明中的两路传动机构由于共用一个本体，且两路传动机构具有独立功能，各自实现角度与力矩输出。其控制板与驱动板与传动机构集成，无单独的驱动器与控制器，具有体积小、重量轻、集成度高、动态性能好的优点。
附图说明
图1为本发明实施例的整体装配结构示意图(俯视图)。
图2为本发明实施例的整体装配结构示意图(仰视图)。
图3为本发明实施例的一路传动机构装配示意图。
其中：1为电机，2为二级齿轮，3为滚珠丝杠副，4为第一传动销，5为连杆，6为第二传动销，7为摇臂，8为一级齿轮，9为角度传感器，10为拨叉，11为滑块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的目的是这样实现。该电动伺服机构包括两路传动结构部分和共用的控制板、驱动板。两路传动机构部分包括电机、两级传动齿轮、滚珠丝杠、连杆、摇臂、反馈元件。控制部分包括控制板、驱动板及连接器等，控制板通过处理弹上信号和舵机位置反馈信号，驱动板将控制板信号隔离放大，生成PWM信号控制电机正反转，控制板、驱动板、连接器均通过安装螺钉固定在舵机壳体上。
两路传动机构共用一个本体安装，各传动机构能独立实现力矩输出，同时输出轴轴向方向可根据实际需要设计为90°至180°中的任意角度，同时两路传动机构采用反馈元件，如角度传感器或直线位移传感器实现位置闭环。
本发明实施例各个组件的连接关系如下：电机通过螺钉固定在安装板上，电机上铆有小齿轮，二级齿轮通过两处深沟球轴承轴向限位，并实现力矩放大，同时二级齿轮与滚珠丝杠副同轴安装，滚珠丝杠副上装有连杆并与摇臂通过销轴连接，形成平行四连杆机构，参与反馈元件与拨叉同轴安装，拨叉由滚珠丝杠副上的两处滑块带动旋转，两处传动机构沿镜像布置，具有良好的对称性。
本发明实施例的工作过程如下：当伺服机构有控制指令输入后，经控制板及驱动板驱动电机按照要求的方向和速度转动，一级齿轮、二级齿轮带动丝杠旋转，滚珠丝杠副把旋转运动变为直线运动推动连杆直线运动，连杆作用于摇臂，实现角度与力矩输出，螺母支耳带动拨叉旋转，与拨叉同轴连接的反馈元件一起旋转，实现伺服机构闭环。
本发明实施例通过将控制、驱动板与传动机构进行一体化设计，将控制板与驱动板集成于舵机本体，既减轻了重量，缩小了体积；同时本发明实施例实现一个舵机两路输出的功能。
本发明实施例结构紧凑，功率体积比大，在单位体积的条件下，提高了系统的负载能力和动态特性。
下面结合附图实施例对本发明实施例作进一步详细说明。
图1～图3给出了本发明实施例的一个实施示例。其中图3为单路伺服传动机构，另一路与之为镜像安装关系，它以本体为整个系统安装基体，控制板与电路板都安装在本体上，电机1通过安装螺钉固定在安装板上，一级齿轮8通过圆柱销固定在电机1上，二级齿轮2与滚珠丝杠副3同轴安装，连杆5一端通过第一传动销4(可以为圆柱销)与滚珠丝杠副连接，另一端通过第二传动销6与摇臂7连接，滑块11安装在滚珠丝杠副上，拨叉10与滑块配合，同时通过两个轴承限位，角度传感器9与拨叉同轴安装。
本实施例的工作过程如下：当上位机发出控制指令后，经控制板、驱动板驱动电机1按照要求的转速和方向转动，经二级齿轮2和一级齿轮8减速后带动滚珠丝杠副3旋转，滚珠丝杠副3推动连杆5直线位移。由滚珠丝杠副3、连杆5、摇臂7组成四连杆机构，当滚珠丝杠副3直线运动时连杆5推动摇臂7轴向旋转，当滚珠丝杠副3直线运动时，滚珠丝杠副的螺母支耳上的拨叉10沿轴线方线旋转，同时带动角度传感器9旋转，实现位置闭环。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双通道电动舵机，其特征在于，包括固定在舵机壳体上的控制板、驱动板和连接器，以及两路传动机构，所述两路传动机构共用一个本体且互为镜像安装，两路传动机构独立实现力矩输出，且两路传动机构输出轴之间的夹角为90°～180°；
两路传动机构的结构相同，一路传动机构包括电机(1)，二级齿轮(2)，滚珠丝杠副(3)，第一传动销(4)，连杆(5)，第二传动销(6)，摇臂(7)，一级齿轮(8)，反馈元件，拨叉(10)和滑块(11)；
所述电机(1)通过固定在安装板上，所述一级齿轮(8)通过圆柱销固定在所述电机(1)上，所述二级齿轮(2)与滚珠丝杠副(3)同轴安装，所述连杆(5)的一端通过所述第一传动销(4)与滚珠丝杠副(3)连接，所述连杆(5)的另一端通过所述第二传动销(6)与所述摇臂(7)连接，所述滑块(11)安装在所述滚珠丝杠副(3)上，所述拨叉(10)与所述滑块(11)配合且通过两个轴承限位，所述反馈元件与所述拨叉(10)同轴安装。
2.如权利要求1所述的双通道电动舵机，其特征在于，所述反馈元件为角度传感器(9)或直线位移传感器。
3.如权利要求1或2所述的双通道电动舵机，其特征在于，所述两路传动机构输出轴之间的夹角为120°。
4.如权利要求1或2所述的双通道电动舵机，其特征在于，所述两路传动机构输出轴之间的夹角为140°。
5.如权利要求1-4任一项所述的双通道电动舵机，其特征在于，工作时，驱动所述电机(1)根据设定的转速和方向转动，依次经二级齿轮(2)和一级齿轮(8)减速后带动滚珠丝杠副(3)旋转，滚珠丝杠副(3)推动连杆(5)直线位移；由于滚珠丝杠副(3)、连杆(5)和摇臂(7)组成四连杆机构，当滚珠丝杠副(3)直线运动时连杆(5)推动摇臂(7)轴向旋转，当滚珠丝杠副(3)直线运动时，滚珠丝杠副的螺母支耳上的拨叉(10)沿轴线方线旋转，同时带动角度传感器(9)旋转，实现位置闭环。
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