CN113074938A - 一种舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，包括第一轴、第二轴、轴支撑板、第一传感器安装板、第二传感器安装板、第一扭矩传感器、第二扭矩传感器、第一扭杆、第二扭杆、第一角度传感器、第二角度传感器；第一轴分别与空气舵和第一扭杆的一端刚性连接，第一扭杆的另一端与第一扭矩传感器刚性连接；第二轴分别与燃气舵和第二扭杆的一端刚性连接，第二扭杆的另一端与第二扭矩传感器刚性连接，轴与扭杆的连接部位通过扇形齿轮将偏转角传递给对应角度传感器。结构简单，占用空间小，测试简单，适用于加载情况及两轴相距较近的情况，实现舵机双轴扭矩加载和双轴同步性检测同时进行。

Description

一种舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置

技术领域

本发明属于电动伺服控制领域，涉及一种舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置。

背景技术

电动舵机用于同时驱动空气舵面和燃气舵面同步偏转，用于控制导弹飞行姿态。在实验室模拟两种舵面负载力矩，通过采用外加力矩的方式对舵机进行加载，常用的舵机加载装置是板簧加载，其扭转角和扭转力矩在小角度扭转时时程近似线性关系，能够近似的模拟舵机飞行时的负载力矩。

对于空气舵和燃气舵同步运动的舵机(要求偏转角同步)，需要对两个转动轴同时施加扭矩，为验证空气舵偏转角与燃气舵偏转角是否同步，需要外部角度传感器测量两个舵轴受控时的偏转角情况。目前大多采用同轴安装的编码器对舵轴受控的偏转角进行测量，这种测试手段安装较为繁琐，占用空间大，无法用于加载情况及两轴相距较近的情况。

发明内容

为了解决相关技术采用同轴安装的编码器对舵轴受控的偏转角进行测量，这种测试手段安装较为繁琐，占用空间大，无法用于加载情况及两轴相距较近的情况的问题，本申请实施例提供了一种舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置。技术方案如下：

提供了一种舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，所述舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置包括：第一轴、第二轴、轴支撑板、第一传感器安装板、第二传感器安装板、第一扭矩传感器、第二扭矩传感器、第一扭杆、第二扭杆、第一角度传感器、第二角度传感器；

所述第一轴和所述第二轴安装在所述轴支撑板上；

所述第一轴的第一端与空气舵刚性连接，所述第一轴的第二端与所述第一扭杆的第一端刚性连接，所述第一轴与所述第一扭杆的连接部位通过第一扇形齿轮将所述第一轴的偏转角传递给安装在所述轴支撑板上的第一角度传感器，所述第一扭杆的第二端与安装在所述第一传感器安装板上的第一扭矩传感器刚性连接；

所述第二轴的第一端与燃气舵刚性连接，所述第二轴的第二端与所述第二扭杆的第一端刚性连接，所述第二轴与所述第二扭杆的连接部位通过第二扇形齿轮将所述第二轴的偏转角传递给安装在所述轴支撑板上的第二角度传感器，所述第二扭杆的第二端与安装在所述第二传感器安装板上的第二扭矩传感器刚性连接；

所述第一角度传感器用于测量所述第一轴的偏转角，所述第二角度传感器用于测量所述第二轴的偏转角，所述第一扭矩传感器用于测量所述第一轴施加的扭矩大小，所述第二扭矩传感器用于测量所述第二轴施加的扭矩大小。

通过在轴与扭杆的连接部位通过扇形齿轮将轴的偏转角传递给对应的角度传感器，可以测量出两个轴的偏转角，能够对舵机的空气舵和燃气舵进行同步加载，同时通过扭矩传感器测量对应的轴施加的扭矩大小，测量在负载条件下，不同舵偏角时，空气舵和燃气舵之间偏转角的差异性，该结构简单，占用空间小，测试简单，适用于加载情况及两轴相距较近的情况，实现舵机双轴扭矩加载和双轴同步性检测同时进行。

可选的，所述第一扇形齿轮与所述第一扭杆的根部固定相连，并与所述第一角度传感器的齿轮啮合，构成第一齿轮传动副；

所述第二扇形齿轮与所述第二扭杆的的根部固定相连，并与所述第二角度传感器的齿轮啮合，构成第二齿轮传动副。

采用两个角度传感器，分别与要测量的两个轴对应安装，通过安装在扭杆根部的扇形齿轮传递偏转角，测量简单，装置占用体积小。

可选的，所述舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置还包括第一角度传感器安装架和第二角度传感器安装架；

所述第一角度传感器安装架和所述第二角度传感器安装架用于固定安装在所述轴支撑板上，所述第一角度传感器安装在所述第一角度传感器安装架上，所述第二角度传感器安装在所述第二角度传感器安装架上。

可选的，所述舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置还包括：安装底座；

所述安装底座水平放置，所述轴支撑板、所述第一传感器安装板和所述第二传感器安装板竖直安装在所述安装底座上。

可选的，所述轴支撑板、所述第一传感器安装板和所述第二传感器安装板相互平行。

可选的，所述轴支撑板、所述第一传感器安装板和所述第二传感器安装板的安装位置中点位于同一直线上；

所述第一传感器安装板位于所述轴支撑板和所述第二传感器安装板之间，所述第二传感器安装板的高度高于所述第一传感器安装板的高度。

可选的，所述轴支撑板、所述第一传感器安装板、所述第二传感器安装板的底部两侧通过螺栓和螺母与所述安装底座固定连接。

可选的，所述安装底座的两侧设有滑槽，所述滑槽的位置与所述螺栓和所述螺母的安装位置对应；

所述螺母的通孔内设有与所述螺栓的外螺纹匹配的内螺纹，所述螺母的一侧端面上具有两个相对面平行的凸起结构，两个所述凸起结构的相对面之间的间距与所述滑槽的底部宽度对应。

可选的，所述舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置与舵机连接，所述舵机包括空气舵、空气舵转接工装、燃气舵、燃气舵转接工装；

所述舵机安装在所述安装底座上；

所述空气舵通过所述空气舵转接工装与所述第一轴连接，所述空气舵的转轴与所述第一轴重合；

所述燃气舵通过所述燃气舵转接工装与所述第二轴连接，所述燃气舵的转轴与所述第二轴重合。

可选的，所述第一扭杆和所述第二扭杆采用矩形板簧。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一个实施例提供的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置的一侧的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置的另一侧的结构示意图；

图3是图2中角度传感器连接处的局部放大图；

图4是本发明一个实施例提供的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置与舵机连接的结构示意图；

图5是本发明一个实施例提供的螺母的结构示意图。

其中，附图标记为：1、第一轴；2、第二轴；3、轴支撑板；4、第一传感器安装板；5、第二传感器安装板；6、第一扭矩传感器；7、第二扭矩传感器；8、第一扭杆；9、第二扭杆；10、第一角度传感器；11、第二角度传感器；12、扇形齿轮；13、角度传感器的齿轮；14、第一角度传感器安装架；15、第二角度传感器安装架；16、安装底座；17、滑槽；18、螺栓；19、螺母；20、凸起结构；21、内螺纹；22、舵机；23、空气舵；24、空气舵转接工装；25、燃气舵；26、燃气舵转接工装。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请提供了一种舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，结合参考图1至图5，该舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置包括：第一轴1、第二轴2、轴支撑板3、第一传感器安装板4、第二传感器安装板5、第一扭矩传感器6、第二扭矩传感器7、第一扭杆8、第二扭杆9、第一角度传感器10、第二角度传感器11。

第一轴1和第二轴2安装在轴支撑板3上。

第一轴1的第一端与空气舵23刚性连接，第一轴1的第二端与第一扭杆8的第一端刚性连接，第一轴1与第一扭杆8的连接部位通过第一扇形齿轮将第一轴1的偏转角传递给安装在轴支撑板3上的第一角度传感器10，第一扭杆8的第二端与安装在第一传感器安装板4上的第一扭矩传感器6刚性连接。

第二轴2的第一端与燃气舵25刚性连接，第二轴2的第二端与第二扭杆9的第一端刚性连接，第二轴2与第二扭杆9的连接部位通过第二扇形齿轮将第二轴2的偏转角传递给安装在轴支撑板3上的第二角度传感器11，第二扭杆9的第二端与安装在第二传感器安装板5上的第二扭矩传感器7刚性连接。

第一角度传感器10用于测量第一轴1的偏转角，第二角度传感器11用于测量第二轴2的偏转角，第一扭矩传感器6用于测量第一轴1施加的扭矩大小，第二扭矩传感器7用于测量第二轴2施加的扭矩大小。

具体的，第一扇形齿轮与第一扭杆8的根部固定相连，并与第一角度传感器10的齿轮啮合，构成第一齿轮传动副；第二扇形齿轮与第二扭杆9的的根部固定相连，并与第二角度传感器11的齿轮啮合，构成第二齿轮传动副。两个齿轮传动副通过一定的传动比，将相应的扭杆根部的偏转角传递到对应的角度传感器。

由于扭杆根部与对应的轴固定相连，所以扭杆根部的偏转角与轴的偏转角相同。

如图所示，扇形齿轮12与对应的扭杆根部固定相连，并与对应的角度传感器的齿轮13啮合。

可选的，第一扭杆8和第二扭杆9采用矩形板簧。

舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置还包括第一角度传感器安装架14和第二角度传感器安装架15。

第一角度传感器安装架14和第二角度传感器安装架15用于固定安装在轴支撑板3上，第一角度传感器10安装在第一角度传感器安装架14上，第二角度传感器11安装在第二角度传感器安装架15上。

舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置还包括：安装底座16。安装底座16水平放置，轴支撑板3、第一传感器安装板4和第二传感器安装板5竖直安装在安装底座16上。

可选的，轴支撑板3、第一传感器安装板4和第二传感器安装板5相互平行。

可选的，轴支撑板3、第一传感器安装板4和第二传感器安装板5的安装位置中点位于同一直线上。

可选的，第一传感器安装板4位于轴支撑板3和第二传感器安装板5之间，第二传感器安装板5的高度高于第一传感器安装板4的高度。

在实际应用中，轴支撑板3、第一传感器安装板4、第二传感器安装板5的底部两侧通过螺栓18和螺母19与安装底座16固定连接。

可选的，安装底座16的两侧设有滑槽17，滑槽17的位置与螺栓18和螺母19的安装位置对应。

螺母19的通孔内设有与螺栓18的外螺纹匹配的内螺纹21，螺母19的一侧端面上具有两个相对面平行的凸起结构20，两个凸起结构20的相对面之间的间距与滑槽17的底部宽度对应。

螺母19为滑槽止动螺母，螺母19上带有的凸起结构20，通过螺纹与螺栓18的旋紧，利用凸起结构20插入安装底座16的滑槽17中，既能阻止螺母19旋转，又能沿滑槽17滑动。

舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置与舵机22连接，舵机22包括空气舵23、空气舵转接工装24、燃气舵25、燃气舵转接工装26。

舵机22安装在安装底座16上；空气舵23通过空气舵转接工装24与第一轴1连接，空气舵23的转轴与第一轴1重合；燃气舵25通过燃气舵转接工装26与第二轴2连接，燃气舵25的转轴与第二轴2重合。

示例性的，图中空气舵转接工装24和燃气舵转接工装26为异形设计，保证在安装完毕后，空气舵23的转轴和第一轴1重合，燃气舵25的转轴与第二轴2重合，在舵面偏转过程中，能够有效避免干涉。

在实际应用中，当舵机22带动空气舵23和燃气舵25偏转时，空气舵转接工装24和燃气舵转接工装26将空气舵23和燃气舵25的偏转角传递到对应的第一轴1和第二轴2，从而扭动第一扭杆8和第二扭杆9，通过扭杆的变形，实现对空气舵23和燃气舵25的加载；在加载的同时，通过第一角度传感器10和第二角度传感器11分别测量空气舵23和燃气舵25的偏转角，从而对两个轴的同步性进行测量。

综上所述，本申请提供的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，通过在轴与扭杆的连接部位通过扇形齿轮将轴的偏转角传递给对应的角度传感器，可以测量出两个轴的偏转角，能够对舵机的空气舵和燃气舵进行同步加载，同时通过扭矩传感器测量对应的轴施加的扭矩大小，测量在负载条件下，不同舵偏角时，空气舵和燃气舵之间偏转角的差异性，该结构简单，占用空间小，测试简单，适用于加载情况及两轴相距较近的情况，实现舵机双轴扭矩加载和双轴同步性检测同时进行。

采用两个角度传感器，分别与要测量的两个轴对应安装，通过安装在扭杆根部的扇形齿轮传递偏转角，测量简单，装置占用体积小。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置包括：第一轴、第二轴、轴支撑板、第一传感器安装板、第二传感器安装板、第一扭矩传感器、第二扭矩传感器、第一扭杆、第二扭杆、第一角度传感器、第二角度传感器；

所述第一轴和所述第二轴安装在所述轴支撑板上；

所述第一轴的第一端与空气舵刚性连接，所述第一轴的第二端与所述第一扭杆的第一端刚性连接，所述第一轴与所述第一扭杆的连接部位通过第一扇形齿轮将所述第一轴的偏转角传递给安装在所述轴支撑板上的第一角度传感器，所述第一扭杆的第二端与安装在所述第一传感器安装板上的第一扭矩传感器刚性连接；

所述第二轴的第一端与燃气舵刚性连接，所述第二轴的第二端与所述第二扭杆的第一端刚性连接，所述第二轴与所述第二扭杆的连接部位通过第二扇形齿轮将所述第二轴的偏转角传递给安装在所述轴支撑板上的第二角度传感器，所述第二扭杆的第二端与安装在所述第二传感器安装板上的第二扭矩传感器刚性连接；

所述第一角度传感器用于测量所述第一轴的偏转角，所述第二角度传感器用于测量所述第二轴的偏转角，所述第一扭矩传感器用于测量所述第一轴施加的扭矩大小，所述第二扭矩传感器用于测量所述第二轴施加的扭矩大小。

2.根据权利要求1所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述第一扇形齿轮与所述第一扭杆的根部固定相连，并与所述第一角度传感器的齿轮啮合，构成第一齿轮传动副；

所述第二扇形齿轮与所述第二扭杆的的根部固定相连，并与所述第二角度传感器的齿轮啮合，构成第二齿轮传动副。

3.根据权利要求2所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置还包括第一角度传感器安装架和第二角度传感器安装架；

所述第一角度传感器安装架和所述第二角度传感器安装架用于固定安装在所述轴支撑板上，所述第一角度传感器安装在所述第一角度传感器安装架上，所述第二角度传感器安装在所述第二角度传感器安装架上。

4.根据权利要求1所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置还包括：安装底座；

所述安装底座水平放置，所述轴支撑板、所述第一传感器安装板和所述第二传感器安装板竖直安装在所述安装底座上。

5.根据权利要求4所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述轴支撑板、所述第一传感器安装板和所述第二传感器安装板相互平行。

6.根据权利要求5所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述轴支撑板、所述第一传感器安装板和所述第二传感器安装板的安装位置中点位于同一直线上；

所述第一传感器安装板位于所述轴支撑板和所述第二传感器安装板之间，所述第二传感器安装板的高度高于所述第一传感器安装板的高度。

7.根据权利要求4所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述轴支撑板、所述第一传感器安装板、所述第二传感器安装板的底部两侧通过螺栓和螺母与所述安装底座固定连接。

8.根据权利要求7所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述安装底座的两侧设有滑槽，所述滑槽的位置与所述螺栓和所述螺母的安装位置对应；

所述螺母的通孔内设有与所述螺栓的外螺纹匹配的内螺纹，所述螺母的一侧端面上具有两个相对面平行的凸起结构，两个所述凸起结构的相对面之间的间距与所述滑槽的底部宽度对应。

9.根据权利要求4所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置与舵机连接，所述舵机包括空气舵、空气舵转接工装、燃气舵、燃气舵转接工装；

所述舵机安装在所述安装底座上；

所述空气舵通过所述空气舵转接工装与所述第一轴连接，所述空气舵的转轴与所述第一轴重合；

所述燃气舵通过所述燃气舵转接工装与所述第二轴连接，所述燃气舵的转轴与所述第二轴重合。

10.根据权利要求1至9任一所述的舵机用双轴同步加载与双轴同步性检测装置，其特征在于，所述第一扭杆和所述第二扭杆采用矩形板簧。

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