CN105337447A - 一种扁平型电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扁平型电动舵机的结构，属于电动伺服系统领域；现有技术中，现有电动舵机的减速机构较大的间隔、形变影响系统的稳定性、快速性；本发明提供的电动舵机采用大小齿轮、滚珠丝杠副、无间隙转换机构、摇臂输出轴等一套减速机构在扁平的狭小空间内实现“一字排开”的布局方式，合理且有效的利用了空间，使电动舵机实现了间隔小、高刚度。

Description

一种扁平型电动机

技术领域

本发明属于电动伺服系统领域，更具体地，涉及一种扁平型小间隔高刚度电动机。

背景技术

电动伺服系统根据应用场合，对要求的技术参数不同。重要参数包括：工作角度范围、负载力矩、最大输出角速度、带宽、体积及重量。除此之外，在特殊场合，工作环境比较恶劣，如振动、冲击、加速度、温度、湿度及气压等。在设计中需考虑电机与减速器的惯量比、长宽比以及减速器的结构形式、机械部件的刚度和强度、效率等参数。尤其在面对旋转输出扭矩大、同轴输出端转动惯量大等要求的情况下，减速机构参与系统性能测试时，对其刚度要求较大。减速机构刚度包括传动各环节存在的间隙和负载情况下的变形，现有技术中，减速机构较大的间隙和变形对伺服系统的性能会产生较大的影响，主要影响有以下几点：

(1)影响系统的稳定性：间隙达到一定值时，系统可能出现自持振荡现象，此时，系统的动态性能显著下降，有附加的能量消耗。

(2)使系统产生相位滞后，影响系统快速性。

(3)间隙及变形过大导致机构的刚度降低，从而影响机构的固有频率。

(4)较大间隙及变形的存在，使机构承载时有冲击现象，尤其当负载转动惯量较大时会引起系统不稳定，产生抖动现象。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种扁平型小间隔高刚度电动机，其通过对电动舵机的整体结构采取“一字排开”法进行布局和设计，实现了电动舵机具有间隔小、刚度高的特性，因而尤其适用于对刚度要求较大的电动舵机。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种扁平型电动舵机，所述电动机包括一个本体、大、小齿轮、滚珠丝杠、一套滚珠丝杠副、一个摇臂输出轴、一套周向限位机构、一套无间隙转换机构、两对轴承；

所述小齿轮与安装在所述本体的电机输出轴铆接固联，所述大齿轮通过键固联在所述滚珠丝杠的一端，所述一套滚珠丝杠副通过所述轴承将滚珠丝杠固定，通过所述的周向限位机构限制螺母的转动，所述无间隙转换机构连接所述滚珠丝杠副螺母与所述摇臂输出轴；

其特征在于，所述大齿轮、所述小齿轮、所述滚珠丝杠副、所述无间隙转换机构、所述摇臂输出轴采用串联设计，在扁平的狭小空间内实现“一字排开”的布局方式。

优选地，所述电动舵机还包括直线位移传感器，所述传感器与所述滚珠丝杠副平行安装，所述传感器反馈销轴随螺母直线往复运动，合理且有效的利用了空间。

优选地，所述无间隙转换机构包括连杆，所述连杆一端通过销轴与螺母的叉耳连接，另一端通过销轴与所述摇臂输出轴的叉耳连接，通过控制销轴与叉耳孔的配合，做到无间隙转换，将螺母的直线运动转化为绕所述摇臂输出轴中心的旋转运动。

优选地，所述周向限位机构包括所述滚珠丝杠副的螺母两侧的防转块，相应的所述本体处设计有与之配合的导轨，通过两者之间的配合限制螺母绕滚珠丝杠中心的旋转，使之能且只能沿滚珠丝杠轴线做往复的直线运动

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的电动舵机通过提高齿轮加工精度和侧隙精度来控制齿轮副的配合间隙，通过调整滚珠丝杠副装配的轴向预紧力消除轴向间隙，通过提高受力零部件的刚度减少变形等方法，实现了各零部件间的连接间隙小，强度大，提高了整个电动舵机的刚度；

(2)本发明的电动舵机采用大小齿轮、滚珠丝杠副、无间隙转换机构、摇臂输出轴等一套减速机构在扁平的狭小空间内实现“一字排开”的布局方式，同时，选用直线位移传感器，与滚珠丝杠副平行安装，传感器销轴随螺母做往复的直线运动，合理且有效的利用了空间。

附图说明

图1是本专利某扁平型小间隙高刚度电动舵机示意图。

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.电机，2.螺钉组，3.连接销，4.小齿轮，5.大齿轮，6.螺钉组，7.端盖，8.轴承，9.螺母防转机构，10.销轴，11.连杆，12.销轴，13.上盖，14.轴承，15.摇臂输出轴，16.螺钉组，17.直线位移传感器，18.滚珠丝杠副，19.螺钉组，20.平键，21.螺钉组，22.端盖，23.本体。

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。

本电动舵机总体结构，包括一个电机、一个本体、一对大小齿轮、一套滚珠丝杠副、一个摇臂输出轴、一套周向限位机构、一套无间隙转换机构、一个直线位移传感器、两对轴承及螺钉组等，所述本体作为安装、支撑、承力的载体，为较复杂的铝合金结构件，所述一对齿轮的小齿轮铆接固联在电机输出轴上，大齿轮通过键实现与滚珠丝杠的固联，所述一套滚珠丝杠副实现将旋转运动改变为直线运动，所述一套周向限位机构通过配合在本体导轨内滑动，所述一套无间隙减速转换机构通过销轴连接滚珠丝杠副螺母与摇臂输出轴，所述直线位移传感器随滚珠丝杠副的螺母移动，从而进行监测及反馈系统实时动作。

其特征在于，所述大小齿轮、滚珠丝杠副、无间隙转换机构、摇臂输出轴等一套减速机构在扁平的狭小空间内实现“一字排开”的布局方式，同时，选用直线位移传感器，与滚珠丝杠副平行安装，传感器销轴随螺母做往复的直线运动，合理且有效的利用了空间。

所述无间隙转换机构，其特征在于连杆一端通过销轴与螺母的叉耳连接，另一端通过销轴与摇臂输出轴的叉耳连接，通过控制销轴与叉耳孔的配合，做到无间隙转换，将螺母的直线运动转化为绕输出轴中心的旋转运动。

所述周向限位机构，其特征在于滚珠丝杠副的螺母两侧设计有防转块，相应的本体处设计有与之配合的导轨。通过两者之间的配合限制螺母绕滚珠丝杠中心的旋转，使之能且只能沿滚珠丝杠轴线做直线运动。

所述电动舵机总体结构，其特征在于所述各零部件间的连接间隙小，强度大，提高了整个电动舵机的刚度。包括通过提高齿轮加工精度和侧隙精度来控制齿轮副的配合间隙，通过调整滚珠丝杠副装配的轴向预紧力消除轴向间隙，通过提高受力零部件的刚度减少变形等方法。

具体实施方式如下：

如图1所示，轴承8安装在滚珠丝杠副18的丝杠轴左端轴上，滚珠丝杠副18的螺母上设计有螺母防转机构9，滚珠丝杠副18通过轴承8安装在本体23的相应位置，同时螺母防转机构9与本体23配合到位，再将端盖7通过螺钉组6轴向限位固定；大齿轮5通过平键20、螺钉组21、端盖22固定在滚珠丝杠副18的丝杠左端轴上；小齿轮4通过连接销3固定在电机1的输出轴上，电机1通过螺钉组2固定在本体23上，同时本体23上设计有与电机1的安装定位止口，确保电机固定可靠；连杆11一端通过销轴10与螺母的叉耳连接，另一端通过销轴12与摇臂输出轴15的叉耳连接；摇臂输出轴15通过轴承14安装在本体23的相应位置，上盖13通过螺钉组16与本体联接来固定摇臂输出轴15；直线位移传感器17通过螺钉组19固定在本体23上，其反馈销轴与螺母配合即时工作。

工作时，由电机1带动小齿轮4转动，小齿轮4带动与滚珠丝杠副18固联的大齿轮5，从而驱动滚珠丝杠旋转，螺母上的防转机构9与本体23配合，限制螺母的周向运动，螺母沿滚珠丝杠轴线做直线运动，通过连杆11推动摇臂输出轴15的旋转，直线位移传感器17的反馈销轴随螺母往复运动，即时反馈并监测系统运动状态，完成既定的偏转摆动任务。

本发明由于采用了上述结构，解决了以下技术问题：合理、巧妙布局，实现便捷的总装工艺；有效控制配合间隙及零部件变形，提高系统刚度，保证系统性能。

该电动舵机经过多次试验考核，工作正常可靠，均满足性能要求，可为后续同类产品结构总体方案的选择提供参考。

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 (4)

1.一种扁平型电动舵机，所述电动机包括一个本体、大、小齿轮、滚珠丝杠、一套滚珠丝杠副、一个摇臂输出轴、一套周向限位机构、一套无间隙转换机构、两对轴承；

所述小齿轮与安装在所述本体的电机输出轴铆接固联，所述大齿轮通过键固联在所述滚珠丝杠的一端，所述一套滚珠丝杠副通过所述轴承将滚珠丝杠固定，通过所述的周向限位机构限制螺母的转动，所述无间隙转换机构连接所述滚珠丝杠副螺母与所述摇臂输出轴；

其特征在于，所述大齿轮、所述小齿轮、所述滚珠丝杠副、所述无间隙转换机构、所述摇臂输出轴采用串联设计，在扁平的狭小空间内实现“一字排开”的布局方式。

2.如权利要求1所述的电动舵机，其特征在于，所述电动舵机还包括直线位移传感器，所述传感器与所述滚珠丝杠副平行安装，所述传感器反馈销轴随螺母直线往复运动。

3.如权利要求1或2所述的电动舵机，其特征在于，所述无间隙转换机构包括连杆，所述连杆一端通过销轴与螺母的叉耳连接，另一端通过销轴与所述摇臂输出轴的叉耳连接，通过控制销轴与叉耳孔的配合，做到无间隙转换，将螺母的直线运动转化为绕所述摇臂输出轴中心的旋转运动。

4.如权利要求1-3中之一所述的电动舵机，其特征在于，所述周向限位机构包括所述滚珠丝杠副的螺母两侧的防转块，相应的所述本体处设计有与之配合的导轨，通过两者之间的配合限制螺母绕滚珠丝杠中心的旋转，使之能且只能沿滚珠丝杠轴线做往复的直线运动。