CN105634191A

CN105634191A - 一种模块化的平行式机电作动器

Info

Publication number: CN105634191A
Application number: CN201410601432.8A
Authority: CN
Inventors: 张猛; 王惠娟; 曹泽生
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-06-01

Abstract

本发明属于机电作动器技术领域，提供一种结构紧凑、传动简洁、装配调试简单的模块化的平行式机电作动器；包括伺服电机(1)、齿轮减速器(2)、电磁锁(3)、滚珠丝杠组件(4)及螺栓组件(5)，其中，伺服电机(1)的输出轴与齿轮减速器(2)的小齿轮轴相接，伺服电机(1)大齿轮轴与丝杠组件(4)的输入轴相接，伺服电机(1)与滚珠丝杠组件平行布置，电磁锁(3)安装在齿轮减速器(2)的壳体上；各功能模块间功能独立，接口清晰，通过简单组合即可构成功能完整的机电作动器。各模块之间通用性强，总装简单，生产效率高，适用于批量生产，方便定位故障，大大提高了系统的维修性和保障性。

Description

一种模块化的平行式机电作动器

技术领域

本发明属于机电作动器技术领域，具体涉及一种模块化的平行式机电作动器。

背景技术

机电作动器是伺服系统的执行机构，通常由伺服电机带动伺服传动机构组成，传动机构是机电伺服作动器的重要组成部分。机电作动器具有正反转向频繁、位置控制精确、动态响应高、轻质小型化、使用维护性能好、储存期长、工艺稳定性好等优点。

机电作动器种类多种多样，按照机电作动器运动输出的形式，可以分为旋转式、直线式和平行式三种机电作动器。旋转式机电作动器是指电机驱动传动机构，机电作动器输出端为旋转运动，直接输出角位移。直线式机电作动器是指电机驱动传动机构，机电作动器输出端为沿电机轴方向的直线伸缩运动，输出量为直线位移。平行式机电作动器是指电机驱动传动机构，机电作动器输出端为平行于电机轴方向的直线伸缩运动，输出量为直线位移。

在大功率高承载的场合，为了满足强度、刚度和寿命要求，机电作动器尺寸较大，采用平行式结构比较紧凑，节省安装空间，提高作动器的空间适应性。

平行式结构的机电作动器结构比较复杂，零部件也较多，装配工序繁琐，一旦出现故障，则需要分解至零件级，不利于维护，本专利旨在通过模块化设计思路设计出一种适合于大功率场合的高承载、小型化、装调简单、便于维修的平行式机电作动器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种结构紧凑、传动简洁、装配调试简单的模块化的平行式机电作动器。

本发明所采用的技术方案是：

一种模块化设计的平行式机电作动器，包括伺服电机、齿轮减速器、电磁锁、滚珠丝杠组件及螺栓组件，其中，伺服电机的输出轴与齿轮减速器的小齿轮轴相接，伺服电机大齿轮轴与丝杠组件的输入轴相接，伺服电机与滚珠丝杠组件平行布置，电磁锁安装在齿轮减速器的壳体上。

所述伺服电机采用三相Y绕组的点此结构，包括定子组件、内部的转子组件、端盖组件、旋转变压器、螺钉、平弹垫A、平弹垫B、深沟球轴承，其中，定子组件设于电机壳内部，定子组件内部设有转子组件，转子组件左右两端各设有一个深沟轴承，旋转变压器通过旋转变压板、螺钉和平弹垫A、平弹垫B固定在转子组件的较短一端，端盖组件安装在电机壳体上转子组件较短一侧，后盖设于端盖组件上。

齿轮减速器包括前盖、两个深沟球轴承A、大齿轮、后盖、两个深沟球轴承B、小齿轮，其中大齿轮和小齿轮相啮合，大齿轮通过两个深沟球轴承A固定在支撑后盖上，小齿轮通过两个两个深沟球轴承B固定在前盖上，小齿轮轮毂与伺服电机轴采用键连接，大齿轮轮毂与滚珠丝杠组件输入轴也用键连接，前盖和端盖通过螺钉安装在后盖上，后盖上设有伺服电机和滚珠丝杠组件的接口，前盖上设有电磁锁组件的接口。

所述电磁锁组件包括电磁锁和转接板，电磁锁的定子通过螺钉连接在转接板上。

所述滚珠丝杠组件包括个深沟轴承、锁紧螺母、止动垫片、滑动轴承、前端盖组件、壳体及球轴承，其中滚珠丝杠副能将丝杠的旋转运动转化为螺母的直线往复运动，两个深沟球轴承支撑在壳体内，并通过锁紧圆螺母和止动垫片紧固；螺母上套一个滑动轴承，可以在壳体内腔中滑动，螺母依靠滑动轴承和前端盖组件支撑，前端盖组件通过螺钉安装在滚珠丝杠副壳体上；滚珠丝杠螺母上加工有导向柱，导向柱上安装有球轴承，通过与壳体上的凹槽相配合，实现直线式滑动。

螺栓组件包括连接螺栓和锁紧螺母，其中连接螺栓摄于锁紧螺母上方。

本发明的有益效果是：

1.机电作动器采用平行式结构，与直线式结构相比，电机输出轴与滚珠丝杠输入轴平行放置，结构紧凑，节省安装空间，提高了作动器的空间适应性；

2.伺服电机、齿轮减速器、电磁锁、滚珠丝杠组件、螺栓组件之间功能独立，接口清晰，通过简单组合即可构成功能完整的机电作动器。各模块之间通用性强，装配关系简单，适用于批量生产，方便定位故障，大大提高了系统的维修性和保障性；

3.机电作动器各模块通用性强，无需更改或稍作更改即可用于其它型号的机电作动器，缩短了设计周期。

附图说明

图1是机电作动器结构示意图；

图2是伺服电机结构图；

图3齿轮减速器结构图

图4是电磁锁组件结构图

图5滚珠丝杠组件结构图

图6螺栓组件结构图；

图中：1.伺服电机、2.齿轮减速器、3.电磁锁、4.滚珠丝杠组件、5.螺栓组件、6.变压板、7.后盖、8.定子组件、9.转子组件、10.端盖组件、11.旋转变压器、12.螺钉、13.平弹垫A、14.平弹垫B、15.深沟球轴承、16.前盖、17.深沟球轴承A(17)、18.大齿轮、19.后盖、20.连接板、21.深沟球轴承B、22.小齿轮、23.转接板、24.电磁锁、26.深沟轴承、27.锁紧螺母、28.止动垫片、29滑动轴承、30.前端盖组件、31.壳体、32.球轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的一种进行介绍：

一种模块化设计的平行式机电作动器，包括伺服电机1、齿轮减速器2、电磁锁3、滚珠丝杠组件4及螺栓组件5，其中，伺服电机1的输出轴与齿轮减速器2的小齿轮轴相接，伺服电机1大齿轮轴与丝杠组件4的输入轴相接，伺服电机1与滚珠丝杠组件平行布置，电磁锁3安装在齿轮减速器2的壳体上。

所述伺服电机1采用三相Y绕组的点此结构，包括定子组件8、内部的转子组件9、端盖组件10、旋转变压器11、螺钉12、平弹垫A13、平弹垫B14、深沟球轴承15，其中，定子组件8设于电机壳内部，定子组件8内部设有转子组件9，转子组件9左右两端各设有一个深沟轴承15，旋转变压器11通过旋转变压板6、螺钉12和平弹垫A13、平弹垫B14固定在转子组件9的较短一端，端盖组件10安装在电机壳体上转子组件9较短一侧，后盖7设于端盖组件10上。

齿轮减速器2包括前盖16、两个深沟球轴承A17、大齿轮18、后盖19、两个深沟球轴承B21、小齿轮22，其中大齿轮18和小齿轮22相啮合，大齿轮18通过两个深沟球轴承A17固定在支撑后盖19上，小齿轮22通过两个两个深沟球轴承B21固定在前盖16上，小齿轮22轮毂与伺服电机轴采用键连接，大齿轮18轮毂与滚珠丝杠组件输入轴也用键连接，前盖16和端盖19通过螺钉安装在后盖16上，后盖16上设有伺服电机和滚珠丝杠组件的接口，前盖19上设有电磁锁组件的接口。

所述电磁锁组件3包括电磁锁24和转接板23，电磁锁24的定子通过螺钉连接在转接板23上。

所述滚珠丝杠组件4包括2个深沟轴承26、锁紧螺母27、止动垫片28、滑动轴承29、前端盖组件30、壳体31及球轴承32，其中滚珠丝杠副能将丝杠的旋转运动转化为螺母的直线往复运动，两个深沟球轴承26支撑在壳体31内，并通过锁紧圆螺母27和止动垫片28紧固；螺母上套一个滑动轴承29，可以在壳体31内腔中滑动，螺母依靠滑动轴承29和前端盖组件30支撑，前端盖组件30通过螺钉安装在滚珠丝杠副壳体31上；滚珠丝杠螺母上加工有导向柱，导向柱上安装有球轴承32，通过与壳体上的凹槽相配合，实现直线式滑动。

螺栓组件5包括连接螺栓33和锁紧螺母34，其中连接螺栓33摄于锁紧螺母34上方。

伺服电机输出轴接齿轮减速器小齿轮轴，大齿轮轴接滚珠丝杠组件输入轴，电磁锁安装在齿轮减速器壳体上，伺服电机与滚珠丝杠组件平行布置。伺服电机通过齿轮减速器将转动力矩传递到滚珠丝杠组件。滚珠丝杠组件则把旋转运动转变为螺栓组件的直线运动，推动舵面摆动。下面依据其功能，对各个模块作具体说明：

伺服电机采用三相Y绕组的电磁结构，内部结构如附图2所示，电机壳体内部是定子组件8，定子组件8内部是转子组件9。转子组件9由左右两个深沟球轴承15支撑。旋转变压器11通过旋变压板6、螺钉12和平弹垫13、14固定在转子轴上。端盖组件10安装在电机壳体上，后盖板7通过螺钉安装在端盖组件10上。

齿轮减速器由大小两个齿轮组成，如附图3所示，小齿轮的转动经过齿轮间啮合转化为大齿轮的同向转动，两个齿轮分别由两端的两个深沟球轴承17和21支撑在后盖19和前盖16上，小齿轮22轮毂与伺服电机轴采用键连接，大齿轮18轮毂与滚珠丝杠组件输入轴也用键连接，前盖16和端盖19通过螺钉安装在后盖16上，后盖16上留有伺服电机和滚珠丝杠组件的接口，前盖19上留有电磁锁组件的接口。

电磁锁组件由电磁锁24和转接板23组成，如附图4所示，电磁锁的定子通过螺钉连接在转接板上，电磁锁的转子通过紧定螺钉固定在伺服电机轴上。

滚珠丝杠组件的核心组件为滚珠丝杠副25，如附图5所示，滚珠丝杠副能将丝杠的旋转运动转化为螺母的直线往复运动，丝杠通过两个深沟球轴承26支撑在壳体31内，并通过锁紧圆螺母27和止动垫片28紧固；螺母上套一个滑动轴承29，可以在壳体31内腔中滑动，螺母依靠滑动轴承29和前端盖组件30支撑，前端盖组件30通过螺钉安装在滚珠丝杠副壳体31上。滚珠丝杠螺母上加工有导向柱，导向柱上安装有球轴承32，通过与壳体上的凹槽相配合，来实现直线式滑动，防止滚珠丝杠螺母的旋转。

螺栓组件由连接螺栓33和锁紧螺母34组成，如附图6所示，连接螺栓通过螺纹与滚珠丝杠组件的连接，并可调节伸缩长度，拧紧锁紧螺母则可防止螺栓松动。

Claims

1.一种模块化设计的平行式机电作动器，其特征在于：包括伺服电机(1)、齿轮减速器(2)、电磁锁(3)、滚珠丝杠组件(4)及螺栓组件(5)，其中，伺服电机(1)的输出轴与齿轮减速器(2)的小齿轮轴相接，伺服电机(1)大齿轮轴与丝杠组件(4)的输入轴相接，伺服电机(1)与滚珠丝杠组件平行布置，电磁锁(3)安装在齿轮减速器(2)的壳体上。

2.根据权利要求1所述的一种模块化设计的平行式机电作动器，其特征在于：所述伺服电机(1)采用三相Y绕组的点此结构，包括定子组件(8)、内部的转子组件(9)、端盖组件(10)、旋转变压器(11)、螺钉(12)、平弹垫A(13)、平弹垫B(14)、深沟球轴承(15)，其中，定子组件(8)设于电机壳内部，定子组件(8)内部设有转子组件(9)，转子组件(9)左右两端各设有一个深沟轴承(15)，旋转变压器(11)通过旋转变压板(6)、螺钉(12)和平弹垫A(13)、平弹垫B(14)固定在转子组件(9)的较短一端，端盖组件(10)安装在电机壳体上转子组件(9)较短一侧，后盖(7)设于端盖组件(10)上。

3.根据权利要求1所述的一种模块化设计的平行式机电作动器，其特征在于：齿轮减速器(2)包括前盖(16)、两个深沟球轴承A(17)、大齿轮(18)、后盖(19)、两个深沟球轴承B(21)、小齿轮(22)，其中大齿轮(18)和小齿轮(22)相啮合，大齿轮(18)通过两个深沟球轴承A(17)固定在支撑后盖(19)上，小齿轮(22)通过两个两个深沟球轴承B(21)固定在前盖(16)上，小齿轮(22)轮毂与伺服电机轴采用键连接，大齿轮(18)轮毂与滚珠丝杠组件输入轴也用键连接，前盖(16)和端盖(19)通过螺钉安装在后盖(16)上，后盖(16)上设有伺服电机和滚珠丝杠组件的接口，前盖(19)上设有电磁锁组件的接口。

4.根据权利要求1所述的一种模块化设计的平行式机电作动器，其特征在于：所述电磁锁组件(3)包括电磁锁(24)和转接板(23)，电磁锁(24)的定子通过螺钉连接在转接板(23)上。

5.根据权利要求1所述的一种模块化设计的平行式机电作动器，其特征在于：所述滚珠丝杠组件(4)包括2个深沟轴承(26)、锁紧螺母(27)、止动垫片(28)、滑动轴承(29)、前端盖组件(30)、壳体(31)及球轴承(32)，其中滚珠丝杠副能将丝杠的旋转运动转化为螺母的直线往复运动，两个深沟球轴承26支撑在壳体31内，并通过锁紧圆螺母27和止动垫片28紧固；螺母上套一个滑动轴承29，可以在壳体31内腔中滑动，螺母依靠滑动轴承29和前端盖组件30支撑，前端盖组件30通过螺钉安装在滚珠丝杠副壳体31上；滚珠丝杠螺母上加工有导向柱，导向柱上安装有球轴承32，通过与壳体上的凹槽相配合，实现直线式滑动。

6.根据权利要求1所述的一种模块化设计的平行式机电作动器，其特征在于：螺栓组件(5)包括连接螺栓(33)和锁紧螺母(34)，其中连接螺栓(33)摄于锁紧螺母(34)上方。