CN105173119B - 一种自锁电动舵机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自锁电动舵机，包括电机、减速器以及锁紧装置，锁紧装置包括安装壳体、固定在安装壳体上，负责提供锁紧力矩的微型电机、提供锁紧及解锁到位信号的接近开关、与减速齿轮同轴安装的定齿盘、与微型电机同轴连接的螺杆以及通过螺杆驱动的动齿盘。本发明通过中间齿轮将锁紧装置设计在电动舵机传动机构初级，由于减速器的减速比对力矩的放大作用，能提供较大的锁紧力矩，同时舵机解锁后，锁紧装置对电机的附加惯量影响较小，因此该结构具有较高的可靠性与实用性。

Description

一种自锁电动舵机

技术领域

本发明属于电动舵机领域，更具体地，涉及一种自锁电动舵机。

背景技术

电动舵机是导弹飞行过程中带动舵片偏转的执行部件，舵机通电时，通过电机输出扭矩及速度，来控制弹体姿态，传统电动舵机的控制方式为：电机-减速器-舵片，电动舵机不具有自锁能力，弹体在挂飞过程中舵机不可能持续通电，舵面由于空气气流冲刷而产生摆动，此不利因素对飞行器飞行产生严重干扰，甚至威胁飞行安全，为保证飞行安全，需在导弹挂飞过程中对舵面实现零位锁紧。

现有技术(申请号为201010618794.X及201110332525.1)分别公开了一种自锁装置，通过一种失电制动器实现电机输出轴锁止，但采用此种方式存在两大突出缺点：第一，无形中增加了电机转子惯量，造成舵机频率特性降低；第二采用该锁止方式不耐振动冲击，会存在冲击过载情况下锁止功能失效的情况，这对舵机高可靠性要求提出挑战。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自锁电动舵机，其目的在于提高锁紧的可靠性，由此解决现有技术中由于冲击过载情况下制动器失效导致锁紧不可靠的技术问题。

本发明提供了一种自锁电动舵机，包括电机、减速器和锁紧装置，电机及锁紧装置通过安装螺钉固定在减速器上；电机及锁紧装置通过安装螺钉固定在减速器上；所述锁紧装置通过中间齿轮设置在电动舵机传动机构初级，所述锁紧装置通过齿盘啮合方式锁止所述减速器的输入端齿轮，并通过所述减速器的减速比对力矩的放大作用来提供锁紧力矩，实现自锁功能。

在本发明实施例中，电动舵机通过锁紧装置的螺母螺杆实现自锁。通过螺杆-螺母的自锁特点实现锁紧装置可靠锁紧，不会出现失电制动器在振动过程中的突然解锁情况。同时，锁紧装置设置在舵机初级输入端，由于减速器的放大作用，只靠很小的锁紧力就能在舵片上产生很大的锁紧力矩，因此锁紧装置可能做的很小。

更进一步地，所述锁紧装置包括壳体，固定在所述壳体上用于提供锁紧力矩的微型电机，用于提供锁紧和解锁到位信号的接近开关，与减速齿轮同轴安装的定齿盘，与所述微型电机同轴连接的螺杆，以及通过所述螺杆驱动的动齿盘。

更进一步地，所述动齿盘用于实现电动舵机输出端零位锁止，端齿齿数及齿形由舵机零位确定。可根据总体对电动舵机的零位精度，结合舵机减速比灵活设计端齿齿数及齿形以满足不同舵机的锁紧需要；以某舵机为例，总体要求零位锁止误差0.15°，舵机减速比为350时，转换到一级齿轮转动误差为52.5°，此时端齿齿数至少需要14个，考虑到加工因素，则端齿齿数为16。

更进一步地，执行锁紧动作时，微型电机正转并带动螺杆旋转，螺杆的旋转运动转化为动齿盘的直线运动，当动齿盘移动一定位移与定齿盘进入啮合状态时，接近开关感应到此时动齿盘位置同时反馈给控制系统，控制系统进一步给定几个脉冲的正转指令直至齿盘彻底啮合；执行解锁动作时，微型电机反转并带动螺杆旋转，螺杆的旋转运动转化为动齿盘的直线运动，当动齿盘移动一定位移与定齿盘完全脱开到一定距离时，接近开关感应到此时动齿盘位置同时反馈给控制系统，控制系统给电机断电，完成解锁。

本发明提供了一种带自锁装置的电动舵机，通过齿盘啮合方式锁止减速器输入端齿轮，由于减速器增矩作用，只需要很小的所致力就能克服弹体飞行中舵片气动力影响；同时由于螺母-螺杆副的自锁特性，端齿啮合后若电机不通电反转则端齿不会脱开，从而解决了失电制动器在振动过程中锁紧不可靠的问题；舵机解锁后，由于减速比存在锁紧装置折算到电机处的转动惯量为二次方衰减，不同于失电制动器直接作用于电机转子上，该方案对系统的惯量很小，保证了舵机的原始性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自锁电动舵机的结构装配示意图；

图2为本发明实施例提供的自锁电动舵机中锁紧装置的半剖视图；

图3为本发明实施例提供的自锁电动舵机中锁紧装置与舵机安装接口示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中，1为电机、2为减速器、3为锁紧装置、4为锁紧微型电机、5为自锁螺杆、6为带螺母的动齿盘、7为定齿盘、8为接近开关、9为壳体、10为中间齿轮。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供了一种自锁电动舵机，该电动舵机具有自锁力矩大、锁紧可靠、自锁装置集成度高的特点。

本发明提供的自锁电动舵机包括电机1、减速器2和锁紧装置3；电机1及锁紧装置3通过安装螺钉固定在减速器2上，其中，锁紧装置3由锁紧微型电机4、自锁螺杆5、带螺母的动齿盘6、与减速齿轮同轴安装的定齿盘7、接近开关8和壳体9组成；电机4与自锁螺杆5固联，动齿盘6旋合在自锁螺杆5上，当执行锁紧动作时，微型电机4正转并带动螺杆5旋转，螺杆的旋转运动转化为动齿盘6的直线运动，当动齿盘6移动一定位移与定齿盘7进入啮合状态时，接近开关8感应到此时动齿盘6位置同时反馈给控制系统，控制系统进一步给定几个脉冲的正转指令，直至齿盘彻底啮合；执行解锁动作时，微型电机4反转并带动螺杆5旋转，螺杆5的旋转运动转化为动齿盘6的直线运动，当动齿盘6移动一定位移与定齿盘完全脱开到一定距离时，接近开关感应到此时动齿盘6位置同时反馈给控制系统，控制系统给电机断电，完成解锁程序。

本发明提供了一种带自锁装置的电动舵机，通过齿盘啮合方式锁止减速器输入端齿轮，由于减速器增矩作用，只需要很小的所致力就能克服弹体飞行中舵片气动力影响；同时由于螺母-螺杆副的自锁特性，端齿啮合后若电机不通电反转则端齿不会脱开，从而解决了失电制动器在振动过程中锁紧不可靠的问题；舵机解锁后，由于减速比存在锁紧装置折算到电机处的转动惯量为二次方衰减，不同于失电制动器直接作用于电机转子上，该方案对系统的惯量很小，保证了舵机的原始性能。

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 (2)

1.一种自锁电动舵机，其特征在于，包括电机(1)、减速器(2)和锁紧装置(3)，电机(1)及锁紧装置(3)通过安装螺钉固定在减速器(2)上；所述锁紧装置(3)通过中间齿轮设置在电动舵机传动机构初级，所述锁紧装置(3)通过齿盘啮合方式锁止所述减速器(2)的输入端齿轮，并通过所述减速器(2)的减速比对力矩的放大作用来提供锁紧力矩，实现自锁功能；

所述锁紧装置(3)包括壳体(9)，固定在所述壳体上用于提供锁紧力矩的微型电机(4)，用于提供锁紧和解锁到位信号的接近开关(8)，与减速齿轮同轴安装的定齿盘(7)，与所述微型电机(4)同轴连接的螺杆(5)，以及通过所述螺杆(5)驱动的动齿盘(6)；执行锁紧动作时，微型电机(4)正转并带动螺杆(5)旋转，螺杆的旋转运动转化为动齿盘(6)的直线运动，当动齿盘(6)移动一定位移与定齿盘(7)进入啮合状态时，接近开关(8)感应到此时动齿盘(6)位置同时反馈给控制系统，控制系统进一步给定几个脉冲的正转指令直至齿盘彻底啮合；执行解锁动作时，微型电机(4)反转并带动螺杆(5)旋转，螺杆(5)的旋转运动转化为动齿盘(6)的直线运动，当动齿盘(6)移动一定位移与定齿盘完全脱开到一定距离时，接近开关感应到此时动齿盘(6)位置同时反馈给控制系统，控制系统给电机断电，完成解锁。

2.如权利要求1所述的自锁电动舵机，其特征在于，所述动齿盘(6)用于实现电动舵机输出端零位锁止，端齿齿数及齿形由舵机零位确定。