CN109728684B - 一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于航天伺服系统技术领域，具体涉及一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构。本发明包括深沟球轴承、第一导向柱、电阻组件、电刷组件、第二导向柱、滑动块、活塞杆、密封圈和减磨圈，深沟球轴承与导向柱安装，电刷组件安装位移传感器板片与滑块中间；电刷组件的刷丝与电阻组件接触；位移传感器内部安装有滑动块，与导向柱伸出部分通过密封圈固定连接，位移传感器整体安装于机电作动器壳体上，可独立进行调节等操作。本发明可应用于各型机电作动器上，提高产品结构可靠性和稳定性，提高产品环境适应性的同时降低成本；同时可推广应用于具有该结构的机电作动器上，降低了作动器壳体需要安装分体式板片位移传感器带来的加工难度。

Description

一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构

技术领域

本发明属于航天伺服系统技术领域，具体涉及一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构。

背景技术

目前航天运载系列型号上广泛采用了机电伺服作动器方案；近年来，随着电子产品可靠性的不断提高，在航天机电伺服系统上的应用也越来越广泛，大量的伺服系统均采用了机电伺服作动器方案。

该型机电伺服作动器主要由支耳组件、永磁同步伺服电机(含旋转变压器)、平键、滚珠丝杠作动器、位移传感器、螺栓头组件等组成。机电作动器主要是按照伺服驱动器给伺服电机发送位置控制指令，驱动伺服电机正反向旋转，电机转子通过一对平键与滚珠丝杠副直接连接，螺母与电机转子同步旋转，滚珠丝杠直线往复运动，同时，旋转变压器和位移传感器分别将伺服电机状态数据和机电作动器位移信号反馈至伺服驱动器，与控制指令相比较，构成位置控制回路，从而按指令要求摆动负载固体发动机柔性喷管，实现箭体飞行时的推力矢量控制。

航天使用的伺服作动器安装空间十分紧凑，因此内置位移传感器一般采用分体式结构方案，即电刷组件与电阻组件在结构上相互独立，它们之间的相对关系取决于作动器活塞杆与其配合部分共同形成的结构，因此机电伺服作动器内置传感器安装结构的稳定性、强壮性与提高传感器本身的可靠性、环境适应性密切相关。

基于空间、重量及体积的限制，采用传统板片位移传感器，要求对机电作动器壳体结构复杂程度较高，加工难度较大，且调零复杂不易保证零位状态，传感器零位及可靠性依赖于作动器壳体的加工质量，同时成本也较高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：克服现有技术结构复杂程度高、加工难度大、调零复杂、成本过高的不足，提出了一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构。

本发明的技术方案如下所述：

一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器的安装机构，包括深沟球轴承、第一导向柱、电阻组件、电刷组件、第二导向柱、滑动块、活塞杆、密封圈和减磨圈：

所述深沟球轴承的个数为两个，且相对活塞杆轴向对称安装在第一导向柱上，所述电刷组件安装在活塞杆与第一导向柱成90度角的活塞杆端面；所述电阻组件安装在位移传感器壳体上，电刷组件的刷丝与电阻组件接触，形成闭合电路；

所述活塞杆为圆柱形结构，与第一导向柱和第二导向柱分别通过螺纹安装；

所述第一导向柱和第二导向柱将电刷组件通过滑动块进行连接，防止电刷组件沿深沟球轴承的轴向转动。第一导向柱起到与电刷组件连接随动作用，第二导向柱仅辅助第一导向柱承受来自滑动块导致的沿活塞杆的径向力，保证活塞杆的正常轴向运动，在轻载状态下可以取消第二导向柱。

作为优选方案：所述位移传感器有独立壳体，通过滑动块与第一导向柱连接，电阻组件与壳体相固定，如电阻组件与壳体可以通过4个M3X6螺钉安装固定。该位移传感器可以完全独立于机电作动器进行调零等操作。

作为优选方案：所述深沟球轴承为同型号深沟球轴承，且轴对称安装。

作为优选方案：所述第一导向柱和第二导向柱沿活塞杆轴线轴对称。

作为优选方案：所述第一导向柱和第二导向柱的一端为外螺纹结构，另一端为圆柱状结构；所述外螺纹端与活塞杆连接，另一端与位移传感器滑动块优选通过密封圈连接。

作为优选方案：所述减磨圈外圈嵌入在伺服作动器壳体内，活塞杆从减磨圈内环中穿出，并与减磨圈内环接触。

作为优选方案：所述作动器壳体采用铝合金2A50CS材料。

作为优选方案：所述减磨圈采用特开斯来圈GR4100250-M12。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，利用深沟球轴承以及双侧导向柱等结构件，一方面防止外置位移传感器电阻片意外偏转以及磨损，另一方面使传感器调零独立作动器本体从而不依赖于作动器，本发明在空间狭小的应用条件下，该项目可应用于各型机电作动器上，提高产品化产品的结构可靠性和稳定性，提高产品环境适应性的同时降低成本；同时可以推广应用于具有该结构的机电作动器上，降低了作动器壳体需要安装原板片分体传感器的加工难度；

(2)一般的减磨圈应用主要是降低活塞杆与壳体之间的磨损，提高活塞杆使用寿命，本发明除了此种功用外，起到了重要的支撑作用；本发明采用一个减磨圈安装于作动器活塞杆悬臂支撑接触的根部附近，减磨圈外圈嵌入在伺服作动器壳体内，活塞杆从减磨圈内环中穿出，并与减磨圈内环接触，对作动器活塞杆端部安装位移传感器的悬臂结构进行支撑，减轻了由于悬臂结构造成的工作过程中的振动放大，使振动时电刷的运动位移减小，增强了力学环境适应性；

(3)本发明的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，在第一导向柱和第二导向柱将电刷组件通过滑动块进行连接，防止电刷组件沿深沟球轴承的轴向转动；以上这些结构实现了对电刷组件的平衡并导向支撑活塞杆运动，提高了工作稳定性；

(4)本发明的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，采用一对深沟球球轴承安装在第一导向柱和第二导向柱上，轴承内圈与导向柱上部配合，轴承外圈安装于作动器壳体相应滑槽内，一方面承担活塞杆轴向动载荷，另一方面减小由于活塞杆沿自身轴向的转动造成导向柱的径向受力，提高了可靠性；

(5)本发明的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，第一导向柱与滑动块通过一个O型密封圈安装连接，这样一方面便于控制滑动块上电刷组件的安装调试的松紧程度，另一方面使导向柱和滑动块在共同运动中平稳可靠。

附图说明

图1(a)为本发明的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构剖视图；

图1(b)为图1(a)的局部放大图；

图2(a)为导向柱结构示意图；

图2(b)为图2(a)的下视图。

图中，1-深沟球球轴承；2-第一导向柱；3-电阻组件；4-电刷组件；5-第二导向柱；6-滑动块；7-活塞杆；8-密封圈；9-减磨圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构进行详细说明。

如图1、图2所示，本发明的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，包括深沟球球轴承1、第一导向柱2、电阻组件3、电刷组件4、第二导向柱5、滑动块6、活塞杆7、密封圈8和减磨圈9。

所述深沟球球轴承1的个数为2，轴承内、外圈及滚动体材料为9Cr18，保持架材料为模压聚酰亚胺；

所述电刷组件4安装滑动块6上；所述电阻组件3安装在传感器的壳体上，电刷组件4的刷丝与电阻组件3接触，形成闭合电路；

所述作动器壳体采用铝合金2A50CS材料，壳体内开有圆环形凹槽，且圆环形凹槽与活塞杆7同轴，凹槽内安装有减磨圈9，且减磨圈9与活塞杆7面接触，所述减磨圈9为圆环状结构，材料为特开斯来圈GR4100250-M12。

所述第一导向柱2和第二导向柱5结构，其中，导向柱一端为短圆柱状，并具有阶梯槽，阶梯槽用于安装O型密封圈8；另一端具有M5外螺纹，用于连接活塞杆7；从下视图看去导向柱具有六角边结构，以便安装和拆卸方便。

本发明的适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构工作原理为：

机电作动器在工作时，配套位移传感器采用外置一体式的直线往复式结构，其固定部件——电阻组件(板片)3固定在位移传感器壳体上，其运动部件——滑动块电刷组件4与第一导向柱2相连，当活塞杆7相对于壳体运动时，设置在活塞杆7尾部的减磨圈9能够有效的支撑活塞杆7与电刷组件4，深沟球球轴承1一方面承受活塞杆动载荷，另一方面降低由于活塞杆7自身转动带来的对滑动块电刷组件4的偏转力，当滑动块电刷组件4相对于电阻组件3运动，安装于滑动块电刷组件4一侧的第一导向柱2和其轴对称的第二导向柱5能够平衡滑动块电刷组件4的运动，它与深沟球球轴承共同作用使滑动块电刷组件4及活塞杆7连接为一体的结构平稳高速的沿直线动作，从而产生于作动器活塞杆7的位移成线性关系的一系列电压，电压信号通过电缆网输入至控制器，并与控制指令比较形成产品的闭环反馈，使机电作动器按照控制指令运动。

Claims (8)

1.一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，包括深沟球轴承(1)、第一导向柱(2)、电阻组件(3)、电刷组件(4)、第二导向柱(5)、滑动块(6)、活塞杆(7)、密封圈(8)和减磨圈(9)，其特征在于：

所述深沟球轴承(1)的个数为两个，且相对活塞杆轴向对称安装在第一导向柱(2)上，所述电刷组件(4)安装在活塞杆(7)与第一导向柱(2)成90度角的活塞杆(7)端面；所述电阻组件(3)安装在位移传感器的独立壳体上，电刷组件(4)的刷丝与电阻组件(3)接触，形成闭合电路；

所述活塞杆(7)为圆柱形结构，与第一导向柱(2)和第二导向柱(5)分别通过螺纹安装；

所述第一导向柱(2)和第二导向柱(5)将电刷组件(4)通过滑动块(6)进行连接，防止电刷组件(4)沿深沟球轴承(1)的轴向转动；第一导向柱(2)起到与电刷组件连接随动作用，第二导向柱(5)辅助第一导向柱承受来自滑动块(6)导致的沿活塞杆的径向力，保证活塞杆的正常轴向运动；

所述位移传感器有独立壳体，位移传感器通过滑动块(6)与第一导向柱(2)连接，电阻组件(3)与位移传感器的独立壳体相固定，位移传感器完全独立于机电作动器进行操作；

所述减磨圈(9)外圈嵌入在机电作动器的壳体内，活塞杆(7)从减磨圈(9)内环中穿出，并与减磨圈(9)内环接触。

2.根据权利要求1所述的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，其特征在于：所述电阻组件(3)与位移传感器的独立壳体通过4个M3X6螺钉安装固定。

3.根据权利要求1所述的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，其特征在于：所述深沟球轴承(1)为同型号深沟球轴承，且轴对称安装。

4.根据权利要求1所述的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，其特征在于：所述第一导向柱(2)和第二导向柱(5)沿活塞杆(7)轴线轴对称。

5.根据权利要求1所述的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，其特征在于：所述第一导向柱(2)和第二导向柱(5)的一端为外螺纹结构，另一端为圆柱状结构；具有外螺纹结构的一端与活塞杆(7)连接，另一端与滑动块(6)连接。

6.根据权利要求5所述的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，其特征在于：所述第一导向柱(2)和第二导向柱(5)的一端为外螺纹结构，另一端为圆柱状结构；具有外螺纹结构的一端与活塞杆(7)连接，另一端与滑动块(6)通过密封圈(8)连接。

7.根据权利要求1所述的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，其特征在于：机电作动器的壳体采用铝合金2A50 CS材料。

8.根据权利要求1所述的一种适应机电作动器的外置一体化位移传感器安装机构，其特征在于：所述减磨圈(9)采用特开斯来圈GR4100250-M12。

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