CN109341505A - 一种作动器用lvdt传感器安装结构 - Google Patents

Abstract

一种作动器用LVDT传感器安装结构，包括：第一连接组件、第二连接组件、柔性结构组件、铁芯连杆；LVDT传感器定子的出线端通过第一连接组件固定在作动器的减速器壳体上，出线端作为LVDT传感器定子的第一端，另一端为第二端；LVDT传感器定子的第二端通过第二连接组件固定在作动器壳体上；铁芯连杆的第一端通过柔性结构组件与作动器的滚珠丝杠螺母固定；铁芯连杆的第二端与LVDT传感器铁芯连接；铁芯连杆的轴线与LVDT传感器铁芯的轴线同轴。本发明采用LVDT传感器测量机电作动器的线位移，LVDT传感器为非接触式传感器，避免了接触式传感器易磨损的问题，提高了传感器的使用寿命；同时，LVDT传感器具有较高的测量精度。

Description

一种作动器用LVDT传感器安装结构

技术领域

本发明涉及一种作动器LVDT传感器安装结构，属于机电伺服机电作动器技术领域。

背景技术

现有机电作动器往往采用电位计作为其线位移测量方式，而定位计的线位移传感器为接触式传感器，长时工作存在磨损严重、测量精度降低的问题，同时接触传感器存在接触不良造成测量信号跳动进而造成机电作动器抖动的问题，而且电位计接触端存在被润滑脂污染造成测量精度降低的现象。

目前，现有的作动器用LVDT传感器往往没有采取绝缘措施，LVDT传感器容易收到其它部件的电磁干扰，影响测试精度，为了减小LVDT传感器受作动器电机或者其它部件电磁干扰，有必要对LVDT传感器进行绝缘处理。

部分作动器采用LVDT传感器外置式结构形式，这种结构形式可靠性较低，容易受到外部介质干扰。有必要对LVDT传感器采用内置作动器结构形式，提高结构可靠性。

作动器LVDT传感器定子安装一般采用轴向压紧结构形式，为了降低振动等力学环境对LVDT传感器的影响，有必要采用更加牢固的连接方式。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种作动器用 LVDT传感器安装结构，本发明结构紧凑，增加抗振性，安装简便，提高了作动器位移测量的精度、可靠性。

本发明的技术方案是：

一种作动器用LVDT传感器安装结构，包括：第一连接组件、第二连接组件、柔性结构组件、铁芯连杆；

LVDT传感器定子的出线端通过第一连接组件固定在作动器的减速器壳体上，出线端作为LVDT传感器定子的第一端，另一端为第二端；所述LVDT传感器定子的第二端通过第二连接组件固定在作动器壳体上；

所述铁芯连杆的第一端通过柔性结构组件与作动器的滚珠丝杠螺母固定；铁芯连杆的第二端从LVDT传感器定子的第二端插入，与LVDT传感器铁芯连接。

所述铁芯连杆的轴线与LVDT传感器铁芯的轴线同轴，且作动器滚珠丝杠螺母的运动方向与铁芯连杆的轴线同轴。

所述柔性结构组件包括：鞍型弹性垫圈、关节轴承、连接块、金属挡块、螺母；

所述金属挡块为阶梯圆柱，开有通孔，所述阶梯圆柱的小端外径小于所述鞍型弹性垫圈通孔的孔径，且所述阶梯圆柱的大端外径大于所述鞍型弹性垫圈通孔的孔径，使阶梯圆柱的小端从弹性垫圈的凸面插入所述弹性垫圈的通孔；所述连接块为L型结构，L型结构的底部固定在滚珠丝杠螺母上，L型结构的长边开有通孔；

所述关节轴承与所述金属挡块的通孔固定；

所述螺母、金属挡块、鞍型弹性垫圈、关节轴承、螺母依次套入铁芯连杆的第一端，所述两个螺母相对拧紧，使所述铁芯连杆的第一端与所述作动器的滚珠丝杠螺母固定。

所述第一连接组件包括：第二挡块；所述第二连接组件包括：第一挡块；

所述第二挡块和第一挡块均开有阶梯通孔，所述第二挡块将所述LVDT传感器定子的出线端固定在所述作动器的减速器壳体上，所述第一挡块将所述 LVDT传感器定子的第二端固定在作动器壳体上。

还包括压块；用于将所述LVDT传感器定子的中段与所述作动器壳体固定。

还包括绝缘组件，用于将所述LVDT传感器定子的出线端和所述第一连接组件之间、所述LVDT传感器定子的第二端和所述第二连接组件之间、所述 LVDT传感器定子与所述压块之间、所述铁芯连杆的第一端与所述柔性结构组件之间，进行绝缘处理。

所述绝缘组件的材料为聚四氟乙烯。

一种作动器，利用上述的一种作动器用LVDT传感器安装结构安装2套 LVDT传感器，用于测量作所述动器滚珠丝杠的直线行程。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的连接组件包括鞍型弹性垫圈+关节轴承，这种安装结构为柔性结构，该柔性结构能够使铁芯连杆具有一定的弹性调节能力，解决了铁芯安装偏差的问题，能够降低安装难度，同时起到减振的作用；

(2)本发明采用第二挡块4和第一挡块7，实现轴向+径向固定安装LVDT 传感器，提高了LVDT传感器定子安装强度，提高了结构的抗振性；

(3)本发明包括绝缘组件，对LVDT传感器和作动器金属件之间绝缘处理，降低了作动器其他部件对LVDT传感器的电磁干扰，提高了LVDT传感器测量的准确性和可靠性；

(4)本发明采用内置式两套LVDT传感器安装结构，实现了LVDT传感器余度配置，提高了作动器测量的可靠性；能够实现双余度LVDT传感器在机电作动器中牢靠安装。

附图说明

图1为本发明作动器用LVDT传感器安装结构示意图；

图2为本发明柔性结构组件示意图；

图3为本发明第二连接组件示意图；

图4为本发明第一连接组件示意图；

图5为安装两套本发明结构示意图。

具体实施方式

LVDT传感器为差动变压器式位移传感器，如图1和图5所示，在作动器内部并列安装两套本发明所述的一种作动器用LVDT传感器安装结构。LVDT 传感器铁芯连杆3与作动器的滚珠丝杠螺母18固定连接，能够直接测量作动器直线输出位置；安装结构布局紧凑，同时实现LVDT传感器双余度配置，避免了外部安装带来的干扰问题。

本发明的一种作动器用LVDT传感器安装结构，包括，第一连接组件、第二连接组件、柔性结构组件、支撑组件、铁芯连杆3、绝缘组件；

LVDT传感器定子1的出线端通过第一连接组件固定在作动器的减速器壳体20上，出线端作为LVDT传感器定子1的第一端，另一端为第二端；所述 LVDT传感器定子1的第二端通过第二连接组件固定在作动器壳体21上；支撑组件用于将LVDT传感器定子1的中段固定在作动器壳体21上。

铁芯连杆3为圆杆，两端有外螺纹；LVDT传感器定子1与第一连接组件、铁芯连杆3与第二连接组件、LVDT传感器定子1与支撑组件、铁芯连杆3与柔性结构组件之间均通过绝缘组件进行绝缘处理。所述铁芯连杆3的第一端通过柔性结构组件与作动器的滚珠丝杠螺母18固定；铁芯连杆3的第二端从 LVDT传感器定子1的第二端插入，与LVDT传感器铁芯2连接。铁芯连杆3 的轴线与LVDT传感器铁芯2的轴线同轴，且作动器滚珠丝杠螺母18的运动方向与铁芯连杆3的轴线同轴。

作动器的滚珠丝杠螺母18通过连接组件带动铁芯连杆3沿LVDT传感器定子1的轴线直线运动，通过铁芯连杆3的带动LVDT传感器铁芯2在LVDT 传感器定子1中运动，从而确定作动器滚珠丝杠螺母18的位移量。

作动器的滚珠丝杠螺母18通过连接组件带动铁芯连杆3沿LVDT传感器定子1的轴线直线运动，同时，铁芯连杆3带动LVDT传感器铁芯2在LVDT 传感器定子1中运动，所述铁芯连杆3沿LVDT传感器定子1的轴线直线运动的方向与作动器的滚珠丝杠螺母18的运动方向一致。

如图2所示，柔性结构组件包括：鞍型弹性垫圈12、关节轴承14、连接块17、金属挡块22、螺母16；使用柔性结构，减少铁芯连杆的抖动，同时，卸载装配应力。

所述金属挡块22为阶梯圆柱，开有通孔，所述阶梯圆柱的小端外径小于所述鞍型弹性垫圈12通孔的孔径，且所述阶梯圆柱的大端外径大于所述鞍型弹性垫圈12通孔的孔径，使阶梯圆柱的小端从弹性垫圈12的凸面插入所述弹性垫圈12的通孔；所述连接块17为L型结构，L型结构的底部固定在滚珠丝杠螺母18上，L型结构的长边开有通孔；

所述金属挡块22的小端从所述鞍型弹性垫圈12的凸面插入鞍型弹性垫圈 12的通孔；

所述螺母16、金属挡块22、鞍型弹性垫圈12、关节轴承14、螺母16依次套入铁芯连杆3的第一端，所述两个螺母16相对拧紧，使所述铁芯连杆3 的第一端与所述作动器的滚珠丝杠螺母18固定。可以通过调整螺母16的拧紧力矩来控制鞍型弹性垫圈12的松紧程度，鞍型弹性垫圈12具有一定的弹性同时关节轴承14为球副接触，具有空间位置可调特性，鞍型弹性垫圈12和关节轴承14使得铁芯连杆3具有一定的空间位置可调节性，能够降低铁芯连杆3 安装难度。同时作动器在受振动环境中，由于铁芯连杆3为细长悬臂梁结构，容易产生振动，鞍型弹性垫圈12具备弹性特性可以降低铁芯连杆3的振动量级，具有一定减振作用。

连接块17开有通孔，用于安装关节轴承14的外圈，所述通孔的轴线与铁芯的轴线同轴。

如图4所示，第一连接组件包括：第二挡块4；如图3所示，所述第二连接组件包括：第一挡块7；

所述第二挡块4和第一挡块7均开有阶梯通孔，所述第二挡块4将所述 LVDT传感器定子1的出线端固定在所述作动器的减速器壳体20上，所述第一挡块7将所述LVDT传感器定子1的第二端固定在作动器壳体21上。轴向固定LVDT传感器定子1。

支撑组件包括压块10；用于将所述LVDT传感器定子1的中段与所述作动器壳体21固定。径向固定LVDT传感器定子1。安装时先轴向压紧后径向压紧，同时通过控制压块10的尺寸公差，降低LVDT传感器定子1的多余应力，保证LVDT传感器定子1安装牢固可靠。

绝缘组件，包括：第一绝缘块11、第二绝缘块13、第三绝缘块15、第一绝缘压块8、第二绝缘压块9、第四绝缘块6、第五绝缘块5；绝缘组件的材料均为聚四氟乙烯。

所述第一绝缘块11为阶梯圆柱，开有通孔；所述第一绝缘块11圆柱的小端与所述金属挡块22通孔的孔径间隙配合；所述第一绝缘块11通孔套入所述铁芯连杆3，所述第一绝缘块11位于所述螺母16和金属挡块22之间，使所述金属挡块22与所述铁芯连杆3不接触，且使所述金属挡块22与所述螺母16 不接触；

所述第二绝缘块13为开有通孔的圆柱体；所述圆柱体的直径与所述关节轴承14的内径间隙配合；所述圆柱体的通孔套入所述铁芯连杆3，使所述关节轴承14与所述铁芯连杆3不接触；

所述第三绝缘块15为垫圈，位于所述关节轴承14和螺母16之间，使所述关节轴承14和螺母16不接触；

第五绝缘块5开有两个轴线平行的沉孔，分别用于并行安装两套LVDT传感器定子1的出线端

LVDT传感器定子1内孔直径为3.1mm，LVDT传感器铁芯2的外径为 2.74mm，安装间隙单边只有0.18mm。鞍型弹性垫圈12内径为5mm，外径为 14mm，鞍型弹性垫圈12弧面的曲率半径为12mm。铁芯连杆3和LVDT传感器铁芯2的长度为172mm，铁芯连杆3作为细长杆件，同时LVDT传感器铁芯2和LVDT传感器定子1内孔的安装间隙比较小，在安装过程中，保持安装精度难度比较大，采用鞍型弹性垫圈12和关节轴承14性结构，可以自适应安装误差，降低因零件加工误差造成的装配应力。铁芯连杆3为悬臂梁结构，在作动器振动时铁芯连杆容易产生较大的振动，通过柔性结构连接，可以对铁芯连杆3有较好的减振效果，防止铁芯连杆3振动造成结构破坏。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种作动器用LVDT传感器安装结构，其特征在于，包括：第一连接组件、第二连接组件、柔性结构组件、铁芯连杆(3)；

LVDT传感器定子(1)的出线端通过第一连接组件固定在作动器的减速器壳体(20)上，出线端作为LVDT传感器定子(1)的第一端，另一端为第二端；所述LVDT传感器定子(1)的第二端通过第二连接组件固定在作动器壳体(21)上；

所述铁芯连杆(3)的第一端通过柔性结构组件与作动器的滚珠丝杠螺母(18)固定；铁芯连杆(3)的第二端从LVDT传感器定子(1)的第二端插入，与LVDT传感器铁芯(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种作动器用LVDT传感器安装结构，其特征在于，所述铁芯连杆(3)的轴线与LVDT传感器铁芯(2)的轴线同轴，且作动器滚珠丝杠螺母(18)的运动方向与铁芯连杆(3)的轴线同轴。

3.根据权利要求2所述的一种作动器用LVDT传感器安装结构，其特征在于，所述柔性结构组件包括：鞍型弹性垫圈(12)、关节轴承(14)、连接块(17)、金属挡块(22)、螺母(16)；

所述金属挡块(22)为阶梯圆柱，开有通孔，所述阶梯圆柱的小端外径小于所述鞍型弹性垫圈(12)通孔的孔径，且所述阶梯圆柱的大端外径大于所述鞍型弹性垫圈(12)通孔的孔径，使阶梯圆柱的小端从鞍型弹性垫圈(12)的凸面插入所述鞍型弹性垫圈(12)的通孔；所述连接块(17)为L型结构，L型结构的底部固定在滚珠丝杠螺母(18)上，L型结构的长边开有通孔；

所述金属挡块(22)的小端从所述鞍型弹性垫圈(12)的凸面插入鞍型弹性垫圈(12)的通孔；

所述螺母(16)、金属挡块(22)、鞍型弹性垫圈(12)、关节轴承(14)、螺母(16)依次套入铁芯连杆(3)的第一端，所述两个螺母(16)相对拧紧，使所述铁芯连杆(3)的第一端与所述作动器的滚珠丝杠螺母(18)固定。

4.根据权利要求2所述的一种作动器用LVDT传感器安装结构，其特征在于，所述第一连接组件包括：第二挡块(4)；所述第二连接组件包括：第一挡块(7)；

所述第二挡块(4)和第一挡块(7)均开有阶梯通孔，所述第二挡块(4)将所述LVDT传感器定子(1)的出线端固定在所述作动器的减速器壳体(20)上，所述第一挡块(7)将所述LVDT传感器定子(1)的第二端固定在作动器壳体(21)上。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种作动器用LVDT传感器安装结构，其特征在于，还包括压块(10)；用于将所述LVDT传感器定子(1)与所述作动器壳体(21)固定。

6.根据权利要求5所述的一种作动器用LVDT传感器安装结构，其特征在于，还包括绝缘组件，用于将所述LVDT传感器定子(1)的出线端和所述第一连接组件之间、所述LVDT传感器定子(1)的第二端和所述第二连接组件之间、所述LVDT传感器定子(1)与所述压块(10)之间、所述铁芯连杆(3)的第一端与所述柔性结构组件之间，进行绝缘处理。

7.根据权利要求6所述的一种作动器用LVDT传感器安装结构，其特征在于，所述绝缘组件的材料为聚四氟乙烯。

8.一种作动器，利用如权利要求6所述的一种作动器用LVDT传感器安装结构安装2套LVDT传感器，用于测量作所述动器滚珠丝杠的直线行程。