CN113843752A - 一种动压电机锁紧力矩控制装置及方法 - Google Patents

一种动压电机锁紧力矩控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种本发明涉及航天惯性器件精密加工技术领域，特别涉及一种微型动压电机锁紧力矩控制装置及方法。该装置包括接口、第一卡座、第二卡座、压盖、销钉、滚珠、第一衬垫、第二衬垫、弹簧、顶丝、外壳、轴套、支撑底座、压块、压块螺钉。本发明的方法，能够快捷准确地为微型电机施加锁紧力矩，进提升电机运行可靠性和稳定性，实用性强，已广泛应用于科研生产中。

Description

一种动压电机锁紧力矩控制装置及方法
技术领域
本发明涉及航天惯性器件精密加工技术领域，特别涉及一种动压电机锁紧力矩控制装置及方法。
背景技术
微型动压电机采用外转子结构形式，定子部分由轴系用锁紧螺母锁紧左右半球，保证电机轴系的质心稳定性。因此，螺母锁紧力矩的大小对马达质心的稳定起着重要的作用。在以往的生产过程中，操作人员通过使用购置的力矩扳手进行锁紧力矩控制，但在使用购置的力矩扳手过程，如图1所示，发现中存在以下问题：
1、未能实现每一只电机锁紧力矩的精准控制，只能通过手感标校，控制在一定范围内；
2.测力矩扳手外形尺寸过大，容易产生干扰力矩；
3、生产过程锁紧力矩无法微调；
4、电机另一端未固定，施加力矩的过程中会产生相互干扰。以上问题均会影响锁紧力矩量化控制或者导致电机外观、性能受损。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种动压电机锁紧力矩控制装置及方法，能够精确有效的实现电机锁紧力矩控制。
本发明解决技术问题的方案是：一种动压电机锁紧力矩控制装置，该装置包括接口组件、第一卡座、第二卡座、螺盖、销钉、滚珠、第一衬垫、第二衬垫、弹簧、顶丝、外壳；
外壳为中部带有圆盘的圆柱体结构外形，圆柱体的一端为接口轴端，圆柱体内部设有两端开口的圆柱形空腔，在圆柱形空腔中部的横截面上设有带孔隔板，滚珠位于隔板中间的孔内，能够自由旋转，不能沿外壳中轴线移动；
第二卡座、第一卡座依次装入外壳的接口轴端，由位于外壳的接口轴端端部的螺盖限位在圆柱形空腔内；
螺盖、第二卡座、第一卡座沿着圆柱体轴线设有通孔，且第二卡座还设有侧面通孔，该侧面通孔垂直于外壳中轴线；
接口组件为T型组件，大端端面设有与被锁紧部件匹配的接口，小端带有垂直于轴线的侧面通孔，小端依次穿过螺盖、第一卡座、第二卡座的中心通孔抵达圆柱形空腔中部，与滚珠一侧共形面接触；
接口组件与第二卡座通过销钉紧固，第一卡座置于接口组件与第二卡座之间，轴向自由度通过螺盖固定；
第一卡座与第二卡座端面有锯齿结构，使得第二卡座相对于第一卡座只能单向转动；
接口组件轴向与螺盖间隙配合，径向自由度相对于外壳固定；
第一衬垫位于滚珠的另一侧，弹簧置于第一衬垫与第二衬垫之间，第二衬垫位于弹簧与顶丝之间，顶丝与外壳螺纹连接，借助顶丝与外壳螺纹连接，弹簧压缩施加的弹力作用，将压力精确传递至接口，进而对电机施加扭矩。
优选地，接口组件与螺盖的配合间隙0.01～0.02mm。
优选地，第一卡座径向设有N个均匀分布的凸台，外壳内侧相应部位设有凹槽，第一卡座径向自由度通过均匀分布的凸台与外壳内侧的凹槽匹配连接而固定，N为整数，大于等于2。
优选地，正反旋顶丝，能够实现0.1g.cm力矩微调。
优选地，所述滚珠外涂覆润滑油。
本发明的另一个技术方案是：基于上述装置的一种动压电机锁紧力矩控制方法，该方法包括如下步骤：
S1、利用力矩扳手及转接接口对权利要求1所述的锁紧力矩装置进行标较，将锁紧力矩调整至预设范围，产生预设扭矩；
S2、采用专用工装装夹电机；所述专用工装包括支撑底座、压块、轴套；支撑底座为U型底座，U型底座中间底部还设有凸台；轴套用于与电机轴螺纹连接，电机定子置于压块和U型底座一侧支架之间，通过压块螺钉固定在U型底座一侧支架上，电机转子由支撑底座中间凸台支撑，实现轴承分离，保证其不对电机定子形成额外力矩；
S3、将带有预设扭矩的锁紧力矩装置置于U型底座一侧支架上，通过与动压电机锁紧螺母相匹配的接口组件，将扭矩传递至动压电机锁紧螺母；
S4、依次拆除锁紧力矩装置、压块、轴套，取出动压电机。
优选地，所述步骤S2中所述锁紧力矩装置与电机轴同轴度为0.03～0.05mm。
优选地，所述S1中利用力矩扳手及转接接口进行标较时，将锁紧力矩调整至5～6g.cm，所述转接接口用于连接力矩扳手与接口组件，连接后锁紧力矩装置与转接接口同轴度不超过0.03～0.05mm。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明通过对电机转子的支撑，隔开了轴承偶件，避免了在施加力矩过程中，由于转子自重导致轴系偏斜而引起的锁紧力矩施加不准确；
(2)、本发明结合产品特征及实际操作空间，设计了尺寸适于微型电机的力矩起子，避免了在施加力矩过程中，由于购置力矩扳手轴向尺寸过大，引入的干扰力矩；
(3)、本发明实现了每只电机高精度、有效的锁紧力矩控制，提高了锁紧力矩的准确度；
(4)、本发明通过顶丝与外壳的螺纹连接，可实现锁紧力矩0.1g.cm的微调；
(5)、本发明方法电机转子由支撑底座支撑，保证其不对定子形成额外力矩；
(6)、本发明接口与第二卡座通过销钉紧固，第一卡座置于接口与第二卡座之间，第一卡座与第二卡座接触面有锯齿，保证第二卡座实现单向转动；
(7)、本发明操作简单，对操作人员的技术水平要求低，适用范围广泛。
附图说明
图1为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的接口；
图2为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的第一卡座；
图3为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的第二卡座；
图4为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的压盖；
图5为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的销钉；
图6为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的滚珠；
图7为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的第一衬垫；
图8为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的弹簧；
图9为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的第一衬垫；
图10为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的顶丝；
图11为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的外壳；
图12为微型动压电机锁紧力矩控制装置中力矩起子的剖面图；
图13为微型动压电机锁紧力矩控制装置中的压块；
图14为微型动压电机锁紧力矩控制装置中的支撑底座；
图15为微型动压电机锁紧力矩控制装置中的轴套；
图16为微型动压电机锁紧力矩控制装置中的压块螺钉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明提供一种微型动压电机锁紧力矩控制装置及方法，能够精确有效的实现电机锁紧力矩控制。
如图1～图12所示，本发明提供的一种动压电机锁紧力矩控制装置包括接口组件1、第一卡座2、第二卡座3、螺盖4、销钉、滚珠6、第一衬垫7、第二衬垫9、弹簧8、顶丝10、外壳11；
外壳为中部带有圆盘的圆柱体结构外形，圆柱体的一端为接口轴端，圆柱体内部设有两端开口的圆柱形空腔，在圆柱形空腔中部的横截面上设有带孔隔板，滚珠6位于隔板中间的孔内，能够自由旋转，不能沿外壳中轴线移动；
第二卡座3、第一卡座2依次装入外壳的接口轴端，由位于外壳11的接口轴端端部的螺盖限位在圆柱形空腔内；
螺盖、第二卡座3、第一卡座2沿着圆柱体轴线设有通孔，且第二卡座2还设有侧面通孔5，该侧面通孔垂直于外壳中轴线；
接口组件1为T型组件，大端端面设有与被锁紧部件匹配的接口，小端带有垂直于轴线的侧面通孔，小端依次穿过螺盖、第一卡座2、第二卡座3的中心通孔抵达圆柱形空腔中部，与滚珠一侧共形面接触；
接口组件与第二卡座3通过销钉紧固，第一卡座2置于接口组件与第二卡座3之间，轴向自由度通过螺盖固定；
第一卡座2与第二卡座3端面有锯齿结构，使得第二卡座2相对于第一卡座1只能单向转动；
接口组件1轴向与螺盖间隙配合，径向自由度相对于外壳固定；
第一衬垫7位于滚珠6的另一侧，弹簧置于第一衬垫7与第二衬垫9之间，第二衬垫2位于弹簧8与顶丝10之间，顶丝与外壳螺纹连接，借助顶丝与外壳螺纹连接，弹簧压缩施加的弹力作用，将压力精确传递至接口，进而对电机施加扭矩。
优选地，接口组件1与螺盖的配合间隙0.01～0.02mm。
优选地，第一卡座径向设有N个均匀分布的凸台，外壳内侧相应部位设有凹槽，第一卡座径向自由度通过均匀分布的凸台与外壳内侧的凹槽匹配连接而固定，N为整数，大于等于2。本发明某一具体实施例中，接口组件与外壳间隙配合，径向自由度通过第一卡座的3个均匀分布的凸台固定在对应的外壳方槽内，轴向自由度通过压盖固定。
优选地，正反旋顶丝，能够实现0.1g.cm力矩微调。
优选地，所述滚珠外涂覆润滑油。
基于上述动压电机锁紧力矩控制装置，本发明还提供了一种动压电机锁紧力矩控制方法，该方法用于微型动压电机锁紧力矩控制，实施步骤为：
S1、利用力矩扳手及转接接口对上述锁紧力矩装置进行标较，将锁紧力矩调整至预设范围，产生预设扭矩；
具体为：
将第一卡座、第二卡座依次装入接口轴端，销钉穿过接口与与第二卡座，实现紧固，组件装入外壳，径向自由度通过第一卡座的3个凸台固定，轴向自由度通过压盖固定，第一卡座与第二卡座端面有锯齿结构，第二卡座实现单向转动；
从外壳另一端依次装入涂有润滑油的滚珠、第一衬垫、弹簧、第二衬垫及顶丝，借助于涂有润滑油滚珠及第一衬垫，很好的解决了弹簧卡滞、磨损等问题；顶丝与外壳螺纹连接，弹簧压缩施加的弹力作用，将压力精确传递至接口，利用自制转接头及购置的力矩扳手进行标较，将锁紧力矩调整至5～6g.cm。
S2、采用专用工装装夹电机；所述专用工装包括支撑底座、压块、轴套；支撑底座为U型底座，U型底座中间底部还设有凸台；轴套用于与电机轴螺纹连接，电机定子置于压块和U型底座一侧支架之间，通过压块螺钉固定在U型底座一侧支架上，电机转子由支撑底座中间凸台支撑，实现轴承分离，保证其不对电机定子形成额外力矩；压块、支撑底座、轴套和压块螺钉结构如图13～图16所示。
S3、将带有预设扭矩的锁紧力矩装置置于U型底座一侧支架上，通过与动压电机锁紧螺母相匹配的接口组件，将扭矩传递至动压电机锁紧螺母；
S4、依次拆除锁紧力矩装置、压块、轴套，取出动压电机。
优选地，所述步骤S2中所述锁紧力矩装置与电机轴同轴度为0.03～0.05mm。
优选地，所述S1中利用力矩扳手及转接接口进行标较时，将锁紧力矩调整至5～6g.cm，所述转接接口用于连接力矩扳手与接口组件，连接后锁紧力矩装置与转接接口同轴度不超过0.03～0.05mm。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种动压电机锁紧力矩控制装置，其特征在于：包括接口组件(1)、第一卡座(2)、第二卡座(3)、螺盖(4)、销钉、滚珠(6)、第一衬垫(7)、第二衬垫(9)、弹簧(8)、顶丝(10)、外壳(11)；
外壳为中部带有圆盘的圆柱体结构外形，圆柱体的一端为接口轴端，圆柱体内部设有两端开口的圆柱形空腔，在圆柱形空腔中部的横截面上设有带孔隔板，滚珠(6)位于隔板中间的孔内，能够自由旋转，不能沿外壳中轴线移动；
第二卡座(3)、第一卡座(2)依次装入外壳的接口轴端，由位于外壳(11)的接口轴端端部的螺盖限位在圆柱形空腔内；
螺盖、第二卡座(3)、第一卡座(2)沿着圆柱体轴线设有通孔，且第二卡座(2)还设有侧面通孔(5)，该侧面通孔垂直于外壳中轴线；
接口组件(1)为T型组件，大端端面设有与被锁紧部件匹配的接口，小端带有垂直于轴线的侧面通孔，小端依次穿过螺盖、第一卡座(2)、第二卡座(3)的中心通孔抵达圆柱形空腔中部，与滚珠一侧共形面接触；
接口组件与第二卡座(3)通过销钉紧固，第一卡座(2)置于接口组件与第二卡座(3)之间，轴向自由度通过螺盖固定；
第一卡座(2)与第二卡座(3)端面有锯齿结构，使得第二卡座(2)相对于第一卡座(1)只能单向转动；
接口组件(1)轴向与螺盖间隙配合，径向自由度相对于外壳固定；
第一衬垫(7)位于滚珠(6)的另一侧，弹簧置于第一衬垫(7)与第二衬垫(9)之间，第二衬垫(2)位于弹簧(8)与顶丝(10)之间，顶丝与外壳螺纹连接，借助顶丝与外壳螺纹连接，弹簧压缩施加的弹力作用，将压力精确传递至接口，进而对电机施加扭矩。
2.根据权利要求1所述的一种动压电机锁紧力矩控制装置，其特征在于：接口组件(1)与螺盖的配合间隙0.01～0.02mm。
3.根据权利要求1所述的一种动压电机锁紧力矩控制装置，其特征在于：第一卡座径向设有N个均匀分布的凸台，外壳内侧相应部位设有凹槽，第一卡座径向自由度通过均匀分布的凸台与外壳内侧的凹槽匹配连接而固定，N为整数，大于等于2。
4.根据权利要求1所述的一种动压电机锁紧力矩控制装置，其特征在于：正反旋顶丝，能够实现0.1g.cm力矩微调。
5.根据权利要求1所述的一种动压电机锁紧力矩控制装置，其特征在于：所述滚珠外涂覆润滑油。
6.基于权利要求1所述装置的一种动压电机锁紧力矩控制方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、利用力矩扳手及转接接口对权利要求1所述的锁紧力矩装置进行标较，将锁紧力矩调整至预设范围，产生预设扭矩；
S2、采用专用工装装夹电机；所述专用工装包括支撑底座、压块、轴套；支撑底座为U型底座，U型底座中间底部还设有凸台；轴套用于与电机轴螺纹连接，电机定子置于压块和U型底座一侧支架之间，通过压块螺钉固定在U型底座一侧支架上，电机转子由支撑底座中间凸台支撑，实现轴承分离，保证其不对电机定子形成额外力矩；
S3、将带有预设扭矩的锁紧力矩装置置于U型底座一侧支架上，通过与动压电机锁紧螺母相匹配的接口组件，将扭矩传递至动压电机锁紧螺母；
S4、依次拆除锁紧力矩装置、压块、轴套，取出动压电机。
7.根据权利要求6所述的一种微型动压电机锁紧力矩控制方法，其特征在于所述步骤S2中所述锁紧力矩装置与电机轴同轴度为0.03～0.05mm。
8.根据权利要求6所述的一种微型动压电机锁紧力矩控制方法，其特征在于所述S1中利用力矩扳手及转接接口进行标较时，将锁紧力矩调整至5～6g.cm，所述转接接口用于连接力矩扳手与接口组件，连接后锁紧力矩装置与转接接口同轴度不超过0.03～0.05mm。
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