CN107870577A - 一种低噪声机电一体化伺服动力头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低噪声机电一体化伺服动力头，其包括伺服马达、变速器、滚珠丝杆、丝杆螺母、立柱、位移传感器、载荷传感器、位移转换机构、伺服驱动器和伺服控制器。伺服马达、伺服驱动器、伺服控制器及其它机电部件都集成在同一个机壳内。本发明大大减少了连接电缆，简化了内部和外部接口。本发明减少了各个部件之间的连接电缆，从而降低了由伺服驱动器和马达引起的电磁干扰，从而达到防尘、防潮、屏蔽、保护的功能。

Description

一种低噪声机电一体化伺服动力头

技术领域

本发明涉及一种伺服动力头，特别是涉及一种低噪声机电一体化伺服动力头。

背景技术

大量智能化设备(如机器人、动力平衡装置)、试验仪器(如材料拉伸、疲劳、蠕变/持久、应力腐蚀等试验机)、动力平衡装置等需要用到可输出一定扭矩、或拉、压载荷的伺服动力头，用以根据程序设置保持设定的载荷、位移，或者实现加载、位移速度，或者维持平衡位置。反馈控制参量来自于载荷、位移或者某一外部动态传感参量。

目前，现有这种动力装置往往是通过将独立的伺服马达(电机，motor)、马达驱动器、变速器、位移转换结构、载荷、位移传感器和控制器组装来实现的。其中，伺服马达为初级动力输出，伺服驱动器实际上为伺服电源，根据需求为伺服马达提供电源，变速器和位移转换机构主要用于将伺服马达的输出转换为与外部需求所匹配的扭矩或轴向位移载荷，伺服控制器一般由计算机板和接口板组成，用于根据指令、位移及载荷信号产生伺服驱动器的控制信号，从而满足所需的载荷、位移、以及位移和载荷变化。

在现有的系统设计中，伺服控制器往往被安装在控制柜上，以便于与控制计算机通讯，及防止被伺服系统干扰，而伺服马达与马达驱动器之间，以及控制器与伺服驱动器、载荷及位移传感器之间，均采用各种电缆连接。

现有技术这种采用独立的配件组装的方法尽管有更加灵活的特点，但往往电缆连接距离较长，造成如下的问题：

一，在用户使用体验方面，电缆数量多带来接线臃肿，排线麻烦，电缆 的接口管理复杂，可能导致用户端接线错误；

二，在制造和供应方面，种类和数量较多的电缆增加了制造成本，也带来的备件管理和供应选型问题；

三，在可靠性方面，伺服驱动器运行中产生较大的电磁噪声，复杂的电缆系统耦合引发电磁干扰，会影响各种传感器的精度，同时干扰通讯系统，降低了设备整体可靠性；

四，在整机研发和维护方面，独立的配件及复杂电缆给智能设备、试验仪器的研发带来障碍，增加调试难度，导致研发周期延长。

发明内容

针对现有同类设备零部件和电缆多、伺服马达驱动器干扰严重，不适合整机开发等问题，本发明所要解决的技术问题是为智能设备、试验仪器设备、动力平衡等设备研发、制造和使用开发提供一种低噪声机电一体化伺服动力头。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，其包括伺服马达、伺服驱动器、伺服控制器、变速器、滚珠丝杆、丝杆螺母、位移转换器、位移传感器、载荷传感器等，伺服马达、伺服驱动器、伺服控制器及其它机电部件都集成在同一个机壳内。

优选地，所述伺服控制器与伺服驱动器之间采用通过接口板总线在机壳内部连接。

优选地，所述伺服控制器在内部留有一个第一载荷传感器接口和两个第一位移传感器接口，与机壳内的至少一个载荷传感器和至少一个位移传感器连接；对外部同时留有一个第二载荷传感器接口和两个第二位移传感器接口。

优选地，所述伺服马达与伺服驱动器之间被直接通过电路板或短导线在机壳内连接。

优选地，所述伺服控制器为由两块电路板所组成的伺服控制模块，两块电路板中的一块为计算机板，负责通讯和控制，另一块为接口板，用于连接载荷、位移等各种传感器以及伺服驱动器。

优选地，所述伺服马达的一个输出轴至少一个与变速器、至少一个位移转换机构连接。

优选地，所述与变速器、位移转换机构都位于机壳内。

优选地，所述位移转换机构与一个滚珠丝杆之间通过滚珠丝杆螺母连接。

优选地，所述滚珠丝杆、过滚珠丝杆螺母都位于机壳内。

优选地，所述伺服控制器的侧面上设有外部接口组。

本发明的积极进步效果在于：本发明大大减少了连接电缆，简化了内部和外部接口。在研发、制造和使用智能化设备、试验仪器、动力平衡装置及其它机电设备时，这种一体化伺服动力头成为一个单元部件，对伺服动力头的控制仅采用一根网线，通过网络接口就可以实现，大大简化了设备。

附图说明

图1为本发明低噪声机电一体化伺服动力头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明低噪声机电一体化伺服动力头包括伺服马达5、伺服驱动器6、伺服控制器11、变速器4、立柱3、位移转化器2、滚珠丝杆8、丝杆螺母7和位移传感器9，伺服马达5、伺服驱动器6、伺服控制器11和其它机电部件都集成在同一个机壳10内。机壳10为金属机壳，不仅提供电磁屏蔽，同时还提高强度、保护内部部件。

伺服控制器11与伺服驱动器6之间采用通过接口板总线13连接，使用 方便，不会存在接错的情况，降低制造成本。

本发明采用一体化设计，伺服驱动器被设计成一个电源模块，伺服马达与伺服驱动器之间被直接通过电路板或短导线在机壳内连接，所产生的电磁干扰也被降低到最低程度。伺服控制器为由两块电路板所组成的伺服控制模块，两块电路板中的一块为计算机板，负责通讯和控制，另一块为接口板，用于连接载荷、位移等各种传感器以及伺服驱动器。

伺服控制器在内部留有一个第一载荷传感器接口和两个第一位移传感器接口，与机壳10内的至少一个载荷传感器1和至少一个位移传感器9连接，对外部同时留有一个第二载荷传感器接口和两个第二位移传感器接口，这样方便进行连接。

伺服马达的一个输出轴与至少一个变速器4、至少一个位移转换机构2连接，实现扭力或者拉压载荷的输出。

变速器4与位移转换机构2之间设有导向立柱3，用于位移转换器的导向。

位移转换机构2与一个滚珠丝杆8之间通过滚珠丝杆螺母7连接，可将伺服马达的旋转运动转换为直线运动。

伺服控制器11的侧面上设有接口组13，该接口组包括电源接口、外部接口、网络接口等，这样方便进行连接。

整个设备(包括2为轴向位移转换机构、3为导向立柱、4为变速器(减速器)、7是滚珠丝杆螺母、8是滚珠丝杆、9是内部位移传感器)被封装在一个相对密闭的机壳内，从而达到防尘、防潮、屏蔽、保护的功能。

本发明将伺服马达、伺服驱动器和伺服控制器集成在同一个机壳内的结构设计，减少了各个部件之间的连接电缆，从而降低了由伺服驱动器和马达引起的电磁干扰，从而达到防尘、防潮、屏蔽、保护的功能。本发明采用位于外部接口板12上的单一控制接口与上位计算机连接，大大简化了研发、制造及维护工作。金属机壳可对伺服动力头有较好的防护，容易被粉尘、水 汽等污染或侵蚀。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，其包括伺服马达、伺服驱动器、伺服控制器、变速器、滚珠丝杆、丝杆螺母、立柱、位移传感器、载荷传感器、位移转换机构。伺服马达、伺服驱动器、伺服控制器以及其它机电部件都集成在同一个机壳内。

2.如权利要求1所述的低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，所述伺服控制器与伺服驱动器之间采用内部接口板总线连接。

3.如权利要求1所述的低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，所述伺服控制器在内部留有一个第一载荷传感器接口和两个第一位移传感器接口，与机壳内的至少一个载荷传感器和至少一个位移传感器连接；对外部同时留有一个第二载荷传感器接口和两个第二位移传感器接口。

4.如权利要求1所述的低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，所述伺服马达与伺服驱动器之间被直接通过电路板或短导线在机壳内连接。

5.如权利要求1所述的低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，所述伺服控制器为由两块电路板所组成的伺服控制模块，两块电路板中的一块为计算机板，负责通讯和控制，另一块为接口板，用于连接载荷、位移等各种传感器以及伺服驱动器。

6.如权利要求1所述的低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，所述伺服马达的一个输出轴至少一个与变速器、至少一个位移转换机构连接。

7.如权利要求1所述的低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，所述与变速器、位移转换机构都位于机壳内。

8.如权利要求1所述的低噪声机电一体化伺服动力头，其特征在于，所述伺服控制器的侧面上设有外部接口组。