CN201466875U - 一种机电作动器 - Google Patents

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李霄
吴贵成
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Abstract

本实用新型涉及一种机电作动器，该机电作动器包括一个内置的导电位移传感器，导电位移传感器包括设置在缸体内壁的导电基片，设置在作动推杆上的刷架和设置在刷架上的电刷，电刷靠自身弹性紧贴导电基片，在作动推杆的带动下往复滑动，起到位移检测的目的，本实用新型承载能力强、结构紧凑、功率质量比高、传动效率高，并通过位移传感器反馈信号与相关控制器联接形成位移闭环控制，可达到相当高的位移控制精度。

Description

一种机电作动器
技术领域
本实用新型涉及飞行器电动伺服控制系统的执行机构，特别是涉及一种可实现闭环控制的高精度机电作动器。
背景技术
直线作动器是电动伺服控制系统常用执行机构之一，它的各种性能的提高是进一步改进伺服控制系统性能的重要前提。近年来，电动伺服控制系统以其简单可靠、成本低、易于控制等特性得到了广泛的应用。为了提高飞行器的机动能力，使其完成更复杂的机动动作，就需要研发更高性能的机电作动器。目前很多机电作动器的传感器为安装在齿轮传动机构末级即滚珠丝杠副的输入级的旋转电位计，不能实现全闭环控制，结构不紧凑，当直线作动部分失效时无法反馈给控制器，整体可靠性不强，精度不高。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种新型结构的机电作动器，该机电作动器内置导电位移传感器，在实现闭环控制的同时提高了测量精度和测量效率。
本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种机电作动器，包括电机、第一齿轮、第二齿轮、滚珠丝杠、丝杠螺母、作动推杆、滚动轴承和缸体，其连接关系为：电机与第一齿轮连接，第二齿轮与滚珠丝杠的尾部连接，作动推杆与设置在滚珠丝杠上的丝杠螺母连接，作动推杆上安装滚动轴承，其特征在于还包括一个设置在所述缸体内部与所述作动推杆平行的导电位移传感器，所述导电位移传感器包括设置在所述缸体内壁的导电基片，设置在所述作动推杆上的刷架和设置在刷架上的电刷，所述电刷紧贴所述导电基片。
在上述机电作动器中，还包括两个圆锥磙子轴承，两个圆锥磙子轴承采用背对背的方式安装在滚珠丝杠的末端，并且两个圆锥磙子轴承的轴承内圈与滚珠丝杠之间设置一个过渡套筒。
在上述机电作动器中，滚动轴承为两个，对称分布在作动推杆尾部的两侧，并且滚动轴承内圈与作动推杆固定连接。
在上述机电作动器中，还包括一个设置在缸体表面的注油孔，一个设置在端盖中的防尘圈。
在上述机电作动器中，与滚珠丝杆尾部连接的齿轮与齿轮靠近的缸体之间的空隙中设置有一个防松螺母，并且该齿轮通过平键与滚珠丝杠的尾部连接，
在上述机电作动器中，作动推杆与端盖之间设置有一个轴套，并且轴套为铜合金轴套或塑料轴套。
在上述机电作动器中，与电机连接的第一齿轮与第三齿轮连接，与滚珠丝杆尾部连接的第二齿轮与一个轴齿轮连接。
本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：
1、通过内置直线导电位移传感器，对往复作动推杆的位移进行实时检测，可以直接反应推杆的位移，而无需再经过换算，并且当滚珠丝杠出现故障时可以直接反馈给控制器，提高可靠性的同时也实现了全闭环控制，有效提高了作动器的整体精度；
2、设置在作动器缸体内部的导电位移传感器结构紧凑，不会对作动器的安装构成不便，同时可有效防止外部污染，确保了导电位移传感器的精度和寿命；
3、采用滚动轴承作为作动套杆的导向机构，代替采用键和键槽的导向方式，由滚动代替了滑动，减少了磨损。
附图说明
图1为机电作动器沿作动推杆轴线方向的结构剖面图；
图2为机电作动器沿垂置于作动推杆轴线方向的结构剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示为本实用新型机电作动器沿作动推杆轴线方向的结构剖面图，包括如下组成部件：电机1、圆柱销2、第一齿轮3、第三齿轮4、轴齿轮5、平键6、防松螺母7、第二齿轮8、圆锥磙子轴承9、过渡套筒10、滚珠丝杠11、丝杠螺母12、电刷13、刷架14、导电基片15、作动推杆16、轴套17、防尘圈18、缸体21和端盖22。
本实用新型中电机1经传动机构驱动执行机构，执行机构带动负载到达要求位置，反馈机构实时将位置偏差反馈，实现位移的精确控制，传动机构为齿轮传动机构，执行机构为滚珠丝杠11及连接在丝杠螺母12上的作动推杆16，反馈机构为导电位移传感器，传感器连接外部的控制器。
电机1和第一齿轮3由圆柱销钉2固定连接，采用过盈配合的方式防止松动，第一齿轮3有一通孔，电机轴头插入通孔，齿轮轴与电机轴头都有销钉孔，电机1与齿轮传动机构通过圆柱销钉2连结，第一齿轮3和第三齿轮4构成一级减速，轴齿轮5和第二齿轮8构成二级减速，第二齿轮8通过平键6与滚珠丝杠11的尾部连接，平键6采用双平键的连接方式以增大承载能力，第二齿轮8左边用防松螺母7确定轴向不发生位移，电机1可采用PWM控制的直流伺服电机。
一对圆锥磙子轴承9采用背对背的安装方式将轴向力传导至壳体，起到双向定位支撑，轴承内圈和滚珠丝杠11之间加过渡套筒10，外圈固定在缸体21内部。
导电基片15通过粘胶和螺钉固定在缸体内壁，导电基片15为塑料基片，绝缘刷架14由螺钉固定在作动推杆16上侧，电刷13由螺钉联结在刷架14上，靠自身弹性紧贴在导电基片15上，在作动推杆16的带动下往复滑动，起到位移检测的目的，绝缘刷架14的材料可以是绝缘塑料或陶瓷。
轴套17设置在作动推杆16与端盖22之间，轴套17对作动套杆16起到导向和支撑的作用，轴套17可以是铜合金轴套或塑料轴套，防尘圈18安装在端盖22内，可防止灰尘和杂物的污染。
如图2所示为机电作动器沿垂置于作动推杆轴线方向的结构剖面图，由图可知作动推杆16两侧采用滚动轴承19和导向槽作为导向机构，两个滚动轴承19对称分布在作动推杆16尾部的两侧，内圈与作动推杆16固定连接，外圈沿缸体内的导向槽滚动，防止作动推杆16作旋转运动，代替采用键和键槽的导向方式，由滚动代替了滑动，减少了磨损.
缸体21表面开有注油孔20，实现对滚珠丝杠11润滑油的加注。
本实用新型机电作动器的具体工作过程如下：
当控制器接到上位机指令，电机1开始工作，电机输出轴旋转带动第一齿轮3、第三齿轮4、轴齿轮5和第二齿轮8工作，第二齿轮8通过双平键6带动丝杠11转动，丝杠螺母12通过螺栓和作动推杆16固连，丝杠螺母12和作动推杆16沿滚珠丝杠11的轴向作直线运动，同时滚动轴承19可防止推杆旋转，电刷13通过刷架14和推杆固连，电刷和固定在缸体21内壁的导电基片15发生相对位移，从而产生电阻变化，并将其转化为电信号反馈给控制器以确定作动推杆的实际位移。
本实用新型技术方案与现有技术中安装在齿轮减速器末级(丝杠的尾部)的旋转电位计相比，这种检测方法可以直接反应推杆的位移，而无需再经过换算，而且当丝杠出现故障时可以直接反馈给控制器，提高了可靠性的同时也实现了全闭环控制，使控制精度更高。另外电位计安装在作动器壳体内部，不影响作动器的安装，也提高了抗污染性能。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种机电作动器，包括电机(1)、第一齿轮(3)、第二齿轮(8)、滚珠丝杠(11)、丝杠螺母(12)、作动推杆(16)、滚动轴承(19)和缸体(21)，其连接关系为：电机(1)与第一齿轮(3)连接，第二齿轮(8)与滚珠丝杠(11)的尾部连接，作动推杆(16)与设置在滚珠丝杠(11)上的丝杠螺母(12)连接，作动推杆(16)上安装滚动轴承(19)，其特征在于还包括一个设置在所述缸体(21)内部与所述作动推杆(16)平行的导电位移传感器，所述导电位移传感器包括设置在所述缸体(21)内壁的导电基片(15)，设置在所述作动推杆(16)上的刷架(14)和设置在刷架(14)上的电刷(13)，所述电刷(13)紧贴所述导电基片(15)。
2.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：还包括两个圆锥磙子轴承(9)，所述两个圆锥磙子轴承(9)采用背对背的方式安装在所述滚珠丝杠(11)的末端。
3.根据权利要求2所述的一种机电作动器，其特征在于：所述两个圆锥磙子轴承(9)的轴承内圈与所述滚珠丝杠(11)之间设置一个过渡套筒(10)。
4.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：所述滚动轴承(19)为两个，对称分布在所述作动推杆(16)尾部的两侧，并且所述滚动轴承(19)内圈与所述作动推杆(16)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：还包括一个设置在所述缸体(21)表面的注油孔(20)。
6.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：还包括一个设置在端盖(22)内的防尘圈(18)。
7.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：所述齿轮(8)与齿轮(8)靠近的缸体之间的空隙中设置有一个防松螺母(7)。
8.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：所述作动推杆(16)与端盖(22)之间设置有一个轴套(17)。
9.根据权利要求8所述的一种机电作动器，其特征在于：所述轴套(17)为铜合金轴套或塑料轴套。
10.根据权利要求1所述的一种机电作动器，其特征在于：所述第三齿轮(4)与第一齿轮(3)连接，第二齿轮(8)与一个轴齿轮(5)连接。
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