CN109687638A - 一种机电作动器 - Google Patents

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杜玉良
聂永芳
付强
王灿灿
李鑫
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    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
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    • H02K7/1163—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
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Abstract

本发明涉及一种机电作动器，包括第一伺服电机，滚珠丝杠，电位移传感器，壳体，第一离合器，做动杆，传动齿轮，角位移传感器，第二离合器以及第二伺服电机；滚珠丝杠一端与第一伺服电机可拆卸连接；电位移传感器设于滚珠丝杠的表面外侧用于检测滚珠丝杠的位移距离；壳体设于电位移传感器外侧；第一离合器一端与滚珠丝杠另一端连接；做动杆与第一离合器另一端连接；做动杆主体侧面设置有阵列状排列的齿槽；传动齿轮与齿槽相适配齿接；角位移传感器与传动齿轮连接，用于测量传动齿轮转动角度；第二离合器一端与所述传动齿轮连接；第二伺服电机与所述第二离合器另一端连接；本发明体积小、结构紧凑、可靠性高，承载大。

Description

一种机电作动器
技术领域
本发明涉及机电领域，尤其涉及一种机电作动器。
背景技术
在机电伺服系统中，采用余度机电作动器是提高可靠性的有效方法。
以往采用余度机电作动器大多采用差速器或容错电机的方法。差速器可以有效的避免同时工作时的力纷争，但带来转动惯量、惯性力矩以及重量的增加，因此大多应用于小功率、小承载的场合。且现有的机电作动器机电作动器存在体积庞大、结构松散、可靠性差的缺点。
因此，亟需本领域技术人员研发一种机电作动器，在一路故障后，其余一路还能继续工作，此种机电作动器可以不用差速器，有效降低作动器输入侧转动惯量，对功率等级、承载大小有较好的适应性，以解决以上问题。
发明内容
本发明针对现有技术的传统的机电作动器体积庞大、结构松散、运动精度低，容错性低的问题。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。一种机电作动器，包括第一伺服电机，滚珠丝杠，电位移传感器，壳体，第一离合器，做动杆，传动齿轮，角位移传感器，第二离合器以及第二伺服电机；
所述滚珠丝杠一端与所述第一伺服电机可拆卸连接；
所述电位移传感器设于所述滚珠丝杠的表面外侧用于检测滚珠丝杠的位移距离；
所述壳体设于电位移传感器外侧；
所述第一离合器一端与所述滚珠丝杠另一端连接；
所述做动杆与所述第一离合器另一端连接；所述做动杆主体侧面设置有阵列状排列的齿槽；
所述传动齿轮与所述齿槽相适配齿接；
所述角位移传感器与所述传动齿轮连接，用于测量传动齿轮转动角度；
所述第二离合器一端与所述传动齿轮连接；
所述第二伺服电机与所述第二离合器另一端连接。
本发明通过第一伺服电机与滚珠丝杠作动器通轴设计，第一伺服电机与滚珠丝杠相连，滚珠螺母输出直线运动，进而驱动丝杠作轴向伸缩，承受负载，使本发明结构更加紧凑，滚珠螺母直线运动可以降低系统的转动惯量，提高相应能力；本发明通过与做动杆连接的第二伺服电机，有效的避免了滚珠螺母与滚珠丝杠卡死的情况，即使产生以上问题本发明能够使螺母与作动杆脱开，利用第二伺服电机并驱动作动杆运动，使得作动杆能够继续推动负载，使故障降低到可以允许的范围，有效提高机电作动器的可靠性。
进一步的，电位移传感器包括电极刷以及电阻板，所述电极刷与所述滚珠丝杠的滚珠螺母连接，所述电阻板设于所述电极刷与所述壳体之间并与所述壳体固定连接。
进一步的，所述角位移传感器器包括位移传感器以及角位移计量齿轮，所述位移传感器固定在角位移计量齿轮的中心点；所述角位移计量齿轮与所述传动齿轮大小相同，且齿接。
进一步的，所述第一伺服电机和所述第二伺服电机均采用三相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，所述定子组件设于电机壳内部，所述定子组件内部设有转子组件，所述转子组件左右两端各设有一个深沟轴承，所述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。
进一步的，还包括齿轮减速机，所述第二伺服电机的输出轴与齿轮减速器的小齿轮轴相接，所述齿轮减速器齿轮与所述传动齿轮齿接。
进一步的，所述齿轮减速机包括前盖、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。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1.本发明，有效降低作动器输入侧转动惯量，对功率等级、承载大小有较好的适应性。
2.本发明体积小、结构紧凑、可靠性高。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明电路连接示意图；
图3为本发明角位移传感器俯视图；
图4为本发明伺服电机结构示意图；
图5为本发明齿轮减速机示意图；
图中：1为第一伺服电机；2滚珠丝杠；3为电位移传感器；4为壳体；5 为第一离合器；6为做动杆；7为传动齿轮；8为角位移传感器；81为铅蓄电池；82为单项逆变器；9为第二离合器；10为第二伺服电机；11为旋转变压器；12为螺钉；13为平弹垫A；14为平弹垫B；15为深沟球轴承；16为旋转变压板；17为后盖；18为定子组件；19为转子组件；20为齿轮减速机；31 为电极刷；32为电阻板；81为位移传感器；82为角位移计量齿轮；110为端盖组件；116为前盖；117为两个深沟球轴承A；118为大齿轮；119为后盖； 121为两个深沟球轴承B；122为小齿轮。
具体实施方式
下面根据附图并结合实施例对本发明作进一步说明。
如图1～5所示：
一种机电作动器，包括
第一伺服电机1，滚珠丝杠2，电位移传感器3，壳体4，第一离合器5，做动杆6，传动齿轮7，角位移传感器8，第二离合器9，第二伺服电机10。
滚珠丝杠2一端与第一伺服电机1可拆卸连接；与现有技术相比，本发明将第一伺服电机1的转子和滚珠丝杠2设计为一体，且设计滚珠丝杠2与圆螺母通过连接键连接，实现了第一伺服电机1转轴与滚珠丝杠直接连接，省去了传动件，大大缩小了体积和重量，且提高了运动精度和传动效率。
电位移传感器3设于滚珠丝杠2的表面外侧用于检测滚珠丝杠2的位移距离，壳体3设于电位移传感器3外侧；
第一离合器5一端与滚珠丝杠2另一端连接；
做动杆6与第一离合器5另一端连接；做动杆6主体侧面设置有阵列状排列的齿槽；
传动齿轮7与齿槽相适配齿接；
角位移传感器8与传动齿轮7连接，用于测量传动齿轮7转动角度；
第二离合器9一端与传动齿轮7连接；
第二伺服电机8与第二离合器9另一端连接。
其中，电位移传感器3包括电极刷31以及电阻板32，电极刷31与滚珠丝杠2的滚珠螺母连接，电阻板32设于电极刷31与壳体4之间并与壳体4 固定连接。与现有技术相比，本实施例中电极刷31为两和成180度布置，两个电阻板32通过螺钉与壳体4相连，本发明减少了电位计式线位移传感器冗余设计。
如图5所示，角位移传感器器8包括位移传感器81以及角位移计量齿轮 82，位移传感器81固定在角位移计量齿轮82的中心点；角位移计量齿轮82 与传动齿轮7大小相同，且齿接。本实施例中，位移传感器81随传动齿轮7 的运动而线性变化，进而测出做动杆6的线位移量。
如图3所示：第一伺服电机1和第二伺服电机2均采用三相Y绕组的点此结构，包括定子组件18、内部的转子组件19、端盖组件110、旋转变压器 11、螺钉12、平弹垫A13、平弹垫B14、深沟球轴承15，定子组件18设于电机壳内部，定子组件18内部设有转子组件19，转子组件19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16、螺钉12和平弹垫A13、平弹垫B14固定在转子组件19的较短一端，端盖组件110安装在电机壳体上转子组件19较短一侧，后盖17设于端盖组件110上。
如图4所示：还包括齿轮减速机20，第二伺服电机10的输出轴与齿轮减速器20的小齿轮轴相接，齿轮减速器20齿轮与传动齿轮7齿接。
齿轮减速机20包括前盖116、两个深沟球轴承A117、大齿轮118、后盖 119、两个深沟球轴承B121、小齿轮122，其中大齿轮118和小齿轮122相啮合，大齿轮118通过两个深沟球轴承A117固定在支撑后盖119上，小齿轮122 通过两个两个深沟球轴承B121固定在前盖116上，小齿轮122轮毂与伺服电机轴采用键连接，大齿轮118轮毂与滚珠丝杠组件输入轴也用键连接，前盖 116和端盖119通过螺钉安装在后盖116上。
本发明通过第一伺服电机1与滚珠丝杠2作动器通轴设计，第一伺服电机1与滚珠丝杠2相连，滚珠螺母输出直线运动，进而驱动丝杠作轴向伸缩，承受负载，使本发明结构更加紧凑，滚珠螺母直线运动可以降低系统的转动惯量，提高相应能力；本发明通过与做动杆6连接的第二伺服电机10，有效的避免了滚珠螺母与滚珠丝杠卡死的情况，即使产生以上问题本发明能够使螺母与作动杆6脱开，利用第二伺服电机10并驱动作动杆6运动，使得作动杆6能够继续推动负载，使故障降低到可以允许的范围，有效提高机电作动器的可靠性。
以上实施例仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种机电作动器，其特征在于，包括
第一伺服电机(1)；
滚珠丝杠(2)，所述滚珠丝杠(2)一端与所述第一伺服电机(1)可拆卸连接；
电位移传感器(3)，所述电位移传感器(3)设于所述滚珠丝杠(2)的表面外侧用于检测滚珠丝杠(2)的位移距离；
壳体(4)，所述壳体(3)设于电位移传感器(3)外侧；
第一离合器(5)，所述第一离合器(5)一端与所述滚珠丝杠(2)另一端连接；
做动杆(6)，所述做动杆(6)与所述第一离合器(5)另一端连接；所述做动杆(6)主体侧面设置有阵列状排列的齿槽；
传动齿轮(7)，所述传动齿轮(7)与所述齿槽相适配齿接；
角位移传感器(8)，所述角位移传感器(8)与所述传动齿轮(7)连接，用于测量传动齿轮(7)转动角度；
第二离合器(9)，所述第二离合器(9)一端与所述传动齿轮(7)连接；
第二伺服电机(10)，所述第二伺服电机(8)与所述第二离合器(9)另一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于，电位移传感器(3)包括电极刷(31)以及电阻板(32)，所述电极刷(31)与所述滚珠丝杠(2)的滚珠螺母连接，所述电阻板(32)设于所述电极刷(31)与所述壳体(4)之间并与所述壳体(4)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于，所述角位移传感器器(8)包括位移传感器(81)以及角位移计量齿轮(82)，所述位移传感器(81)固定在角位移计量齿轮(82)的中心点；所述角位移计量齿轮(82)与所述传动齿轮(7)大小相同，且齿接。
4.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于，所述第一伺服电机(1)和所述第二伺服电机(2)均采用三相Y绕组的点此结构，包括定子组件(18)、内部的转子组件(19)、端盖组件(110)、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)，所述定子组件(18)设于电机壳内部，所述定子组件(18)内部设有转子组件(19)，所述转子组件(19)左右两端各设有一个深沟轴承(15)，所述旋转变压器(11)通过旋转变压板(16)、螺钉(12)和平弹垫A(13)、平弹垫B(14)固定在转子组件(19)的较短一端，端盖组件(110)安装在电机壳体上转子组件(19)较短一侧，后盖(17)设于端盖组件(110)上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种机电作动器，其特征在于，还包括齿轮减速机(20)，所述第二伺服电机(10)的输出轴与齿轮减速器(20)的小齿轮轴相接，所述齿轮减速器(20)齿轮与所述传动齿轮(7)齿接。
6.根据权利要求5所述的一种机电作动器，其特征在于，所述齿轮减速机(20)包括前盖(116)、两个深沟球轴承A(117)、大齿轮(118)、后盖(119)、两个深沟球轴承B(121)、小齿轮(122)，其中大齿轮(118)和小齿轮(122)相啮合，大齿轮(118)通过两个深沟球轴承A(117)固定在支撑后盖(119)上，小齿轮(122)通过两个两个深沟球轴承B(121)固定在前盖(116)上，小齿轮(122)轮毂与伺服电机轴采用键连接，大齿轮(118)轮毂与滚珠丝杠组件输入轴也用键连接，前盖(116)和端盖(119)通过螺钉安装在后盖(116)上。
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