CN112615474A - 一种小功率大扭矩方孔舵机 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种小功率大扭矩方孔舵机，包括驱动电机、传动机构、方孔输出轴和末端反馈装置；所述方孔输出轴包括有方孔；所述驱动电机通过所述传动机构与所述方孔输出轴传动连接，并驱动所述方孔正向或反向转动；所述末端反馈装置与所述方孔输出轴相连，且接收所述方孔输出轴的转动信息。具有结构简单、维护成本低、拆卸安装便捷、控制精度高等优点。

Description

一种小功率大扭矩方孔舵机

技术领域

本公开涉及舵机，尤其涉及一种小功率大扭矩方孔舵机。

背景技术

舵机系统装置是航行器、船舶等推进系统的执行机构，将控制指令信息转换为机械运动，实现航行器指定运动状态。舵机的性能直接影响到相关载具的性能。随着航空航天技术以及船舶技术的发展，对各种先进的制导、导航技术的研究，对舵机的性能要求越来越高，促使舵机向着体积质量不断减小，承载能力不断增强，控制性能不断提高等方向发展。传统的液压舵机和气动舵机的结构复杂，体积和重量不能满足小型化、轻量化等需求。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种小功率大扭矩方孔舵机，具体实现方式：

一种小功率大扭矩方孔舵机，包括驱动电机、传动机构、方孔输出轴和末端反馈装置；所述方孔输出轴包括有方孔；所述驱动电机通过所述传动机构与所述方孔输出轴传动连接，并驱动所述方孔正向或反向转动；所述末端反馈装置与所述方孔输出轴相连，且接收所述方孔输出轴的转动信息。

进一步地，所述传动机构包括传动齿轮组件、丝杠组件和连杆；所述丝杠组件包括丝杠、丝杠输入齿轮和丝杠螺母；所述传动齿轮组件与所述驱动电机的输出端传动连接；

所述丝杠输入齿轮与所述丝杠的一端相连，所述传动齿轮组件与所述丝杠输入齿轮啮合连接；

所述丝杠螺母套设于所述丝杠上，并可沿所述丝杠轴运动；所述连杆的一端铰接于所述丝杠螺母上，另一端铰接于所述方孔输出轴上。

进一步地，所述丝杠螺母的外轴面设有凸起的第一销轴，所述连杆的一端设有第一销孔，所述第一销轴与所述第一销孔转动配合连接；所述连杆的另一端通过第二销轴与所述方孔输出轴铰接。

进一步地，所述驱动电机的输出轴端连接有电机齿轮，所述传动齿轮组件包括同轴转动的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述电机齿轮啮合，所述第二传动齿轮与所述丝杠输入齿轮啮合。

进一步地，所述丝杠的两端分别连接有角接触球轴承，其中一端的所述角接触球轴承通过角接触球轴承端盖安装于舵机壳体上，另一端的所述角接触球轴承安装于传动支架上，所述传动支架固设在舵机壳体内。

进一步地，所述传动齿轮组件包括连接轴承，所述连接轴承的一端通过滚动轴承安装于传动支架上，另一端通过滚动轴承固定于舵机的壳体上，所述传动支架固设在舵机壳体内。

进一步地，所述末端反馈装置包括电位计、第一电位计齿轮和第二电位计齿轮；所述第一电位计齿轮可转动地安装于所述方孔输出轴上；所述电位计与所述第一电位计齿轮相连，并且所述电位计可与所述第一电位计齿轮同轴转动；所述第二电位计齿轮与舵机的壳体固定相连；所述第一电位计齿轮与所述第二电位计齿轮啮合连接，并且所述第一电位计齿轮可沿所述第二电位计齿轮的周向运动。

进一步地，所述电位计上设有凸榫，所述第一电位计齿轮设有凹卯，所述凸榫与所述凹卯配合连接。

进一步地，所述方孔输出轴包括连接柄和方孔轴；所述连接柄的一端与所述传动机构相连，另一端与所述方孔轴的外轴壁固定相连；所述方孔设置于所述方孔轴的轴端上；所述方孔轴的两个轴端分别通过滚动轴承壳可转动地安装于舵机的壳体以及壳体盖板上。

进一步地，所述驱动电机为带有绝对值编码器的伺服电机。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1，是本公开的舵机的内部结构示意图；

图2，是本公开的舵机外部主视结构示意图；

图3，是为本公开的舵机外部右视结构示意图；

图中：

壳体1；壳体盖板2；驱动电机3；方孔输出轴4；电机齿轮5；传动齿轮组件6；丝杠输入齿轮7；传动支架8；丝杠9；丝杠螺母10；连杆11；第二销轴12；角接触球轴承端盖13；电位计14；第一电位计齿轮15；第二电位计齿轮16；连接柄41；方孔轴42；第一传动齿轮61；第二传动齿轮62。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

参照图1-图3，一种小功率大扭矩方孔舵机，包括壳体1、驱动电机3、传动机构、方孔输出轴4和末端反馈装置；驱动电机3位于壳体1外侧，传动机构、方孔输出轴4和末端反馈装置位于壳体1内部；方孔输出轴4包括有方孔；驱动电机3通过传动机构与方孔输出轴4传动连接，并驱动方孔正向或反向转动；末端反馈装置与方孔输出轴4相连，且接收方孔输出轴4的转动信息。本实施例利用驱动电机3作为力矩输出机构，能够满足舵机小功率大扭矩的输出要求，而且能够极大的简化舵机结构，减小舵机的整体体积和重量。作为本实施例的优选实施方式，驱动电机3选用带有绝对值编码器的伺服电机，能够保证输出的平稳性以及控制精度。采用驱动电机的结构，本实施例的舵机具有结构简单、维护成本低、拆卸安装便捷、控制精度高等优点。

参照图1-图3，传动机构包括传动齿轮组件6、丝杠组件和连杆11；丝杠组件包括丝杠9、丝杠输入齿轮7和丝杠螺母10；传动齿轮组件6与驱动电机3的输出端传动连接；丝杠输入齿轮7与丝杠9的一端相连，传动齿轮组件6与丝杠输入齿轮7啮合连接；丝杠螺母10套设于丝杠9上，并可沿丝杠9轴运动；连杆11的一端铰接于丝杠螺母10上，另一端铰接于方孔输出轴4上。

驱动电机通过传动齿轮组件6驱动丝杠9转动，使得丝杠9推动丝杠螺母10沿丝杠9的轴向做直线运动，从而推动连杆11运动，进而，连杆11推动方孔输出轴4沿方孔的轴心转动，从而使得方孔正向或反向转动。

作为本实施例的优选实施方式，丝杠9优选用梯形丝杠；可利用梯形丝杠的自锁性能，使得舵机具有自锁能力。

作为本实施例的优选实施方式，丝杠9的两端分别连接有角接触球轴承，其中一端的角接触球轴承通过角接触球轴承端盖13安装于舵机壳体上，另一端的角接触球轴承安装于传动支架8上，传动支架8固设在壳体1内。角接触球轴承具有转动限位的功能，使得丝杠9的旋转具有机械限位，防止旋转角度过大。

参照图1-图3，丝杠螺母10的外轴面设有凸起的第一销轴，连杆11的一端设有第一销孔，第一销轴与第一销孔转动配合连接；连杆11的另一端通过第二销轴12与方孔输出轴4铰接。本实施例中，舵机中的各个部件采用螺钉或铰接方式连接，便于安装和拆卸，有利于后续维护，以及通过更换配件以适用不同行业作业需求。

参照图1-图3，驱动电机3的输出轴端连接有电机齿轮5，传动齿轮组件6包括同轴转动的第一传动齿轮61和第二传动齿轮62，第一传动齿轮61与电机齿轮5啮合，第二传动齿轮62与丝杠输入齿轮7啮合。传动齿轮组件6还包括连接轴承，第一传动齿轮61和第二传动齿轮62均安装于连接轴承上；连接轴承的一端通过滚动轴承安装于传动支架8上，另一端通过滚动轴承固定于壳体1上。驱动电机3带动电机齿轮5转动，从而驱动第一传动齿轮转动61，第一传动齿轮61借由连接轴承带动第二传动齿轮62转动，从而带动丝杠输入齿轮7转动，丝杠输入齿轮7带动丝杠9旋转。

参照图1-图3，方孔输出轴4包括连接柄41和方孔轴42；连接柄41的一端与传动机构相连，另一端与方孔轴42的外轴壁固定相连；方孔设置于方孔轴42的轴端上，根据实际情况，可在方孔轴42的两个轴端均设置有方孔；方孔轴42的两个轴端分别通过滚动轴承壳可转动地安装于壳体1以及壳体盖板2上。

作为本实施例有的优选实施方式，滚动轴承优选用深沟球轴承。

参照图1-图3，末端反馈装置包括电位计14、第一电位计齿轮15和第二电位计齿轮16；第一电位计齿轮15可转动地安装于方孔输出轴上；电位计14与第一电位计齿轮15相连，并且电位计14可与第一电位计齿轮15同轴转动；第二电位计齿轮16与舵机的壳体固定相连；第一电位计齿轮15与第二电位计齿轮16啮合连接，并且第一电位计齿轮15可沿第二电位计齿轮16的周向运动。电位计14上设有凸榫，第一电位计齿轮15设有凹卯，凸榫与凹卯配合连接。

作为本实施例的优选实施方式，第一电位计齿轮和电位计安装于方孔输出轴的连接柄上，并可跟随连接柄运动。

作为本实施例的优选实施方式，末端反馈装置也可用角度编码器等。

本公开的方孔舵机工作过程如下：

参照图1-图3，驱动电机3带动电机齿轮5转动，电机齿轮5驱动传动齿轮组件6的第一传动齿轮61转动，第一传动齿轮61借由连接轴承带动第二传动齿轮62转动，从而驱动丝杠输入齿轮7转动；丝杠输入齿轮7转动带动丝杠9旋转，从而使得丝杠螺母10移动，借由连杆11带动方孔输出轴4的连接柄41以方孔轴42的轴心线为支点摆动，从而带动方孔轴42转动，同时连接柄41带动第一电位计齿轮15沿第二电位计齿轮16的周向运动，由于第二电位计齿轮16相对固定不动，而第一电位计齿轮15与第二电位计齿轮16相互啮合，使得第一电位计齿轮15沿第二电位计齿轮16周向运动的同时，其自身发生转动，从而向电位计14输入转动信号，通过该转动信号，能够判断方孔输出轴4的位置，从而知道舵机实际所处的角度。

本公开中“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，包括驱动电机、传动机构、方孔输出轴和末端反馈装置；所述方孔输出轴包括有方孔；所述驱动电机通过所述传动机构与所述方孔输出轴传动连接，并驱动所述方孔正向或反向转动；所述末端反馈装置与所述方孔输出轴相连，且接收所述方孔输出轴的转动信息。

2.如权利要求1所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述传动机构包括传动齿轮组件、丝杠组件和连杆；所述丝杠组件包括丝杠、丝杠输入齿轮和丝杠螺母；所述传动齿轮组件与所述驱动电机的输出端传动连接；

所述丝杠输入齿轮与所述丝杠的一端相连，所述传动齿轮组件与所述丝杠输入齿轮啮合连接；

所述丝杠螺母套设于所述丝杠上，并可沿所述丝杠轴运动；所述连杆的一端铰接于所述丝杠螺母上，另一端铰接于所述方孔输出轴上。

3.如权利要求2所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述丝杠螺母的外轴面设有凸起的第一销轴，所述连杆的一端设有第一销孔，所述第一销轴与所述第一销孔转动配合连接；所述连杆的另一端通过第二销轴与所述方孔输出轴铰接。

4.如权利要求2所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述驱动电机的输出轴端连接有电机齿轮，所述传动齿轮组件包括同轴转动的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述电机齿轮啮合，所述第二传动齿轮与所述丝杠输入齿轮啮合。

5.如权利要求2所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述丝杠的两端分别连接有角接触球轴承，其中一端的所述角接触球轴承通过角接触球轴承端盖安装于舵机壳体上，另一端的所述角接触球轴承安装于传动支架上，所述传动支架固设在舵机壳体内。

6.如权利要求2所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述传动齿轮组件包括连接轴承，所述连接轴承的一端通过滚动轴承安装于传动支架上，另一端通过滚动轴承固定于舵机的壳体上，所述传动支架固设在舵机壳体内。

7.如权利要求1所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述末端反馈装置包括电位计、第一电位计齿轮和第二电位计齿轮；所述第一电位计齿轮可转动地安装于所述方孔输出轴上；所述电位计与所述第一电位计齿轮相连，并且所述电位计可与所述第一电位计齿轮同轴转动；所述第二电位计齿轮与舵机的壳体固定相连；所述第一电位计齿轮与所述第二电位计齿轮啮合连接，并且所述第一电位计齿轮可沿所述第二电位计齿轮的周向运动。

8.如权利要求7所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述电位计上设有凸榫，所述第一电位计齿轮设有凹卯，所述凸榫与所述凹卯配合连接。

9.如权利要求1-8任一项所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述方孔输出轴包括连接柄和方孔轴；所述连接柄的一端与所述传动机构相连，另一端与所述方孔轴的外轴壁固定相连；所述方孔设置于所述方孔轴的轴端上；所述方孔轴的两个轴端分别通过滚动轴承壳可转动地安装于舵机的壳体以及壳体盖板上。

10.如权利要求1-8任一项所述的小功率大扭矩方孔舵机，其特征在于，所述驱动电机为带有绝对值编码器的伺服电机。

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