CN207741640U - 一种交错轴高过载旋转行波超声波舵机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种交错轴高过载旋转行波超声波舵机，包括舵机控制舱，舵机控制舱上交错设置旋转翼片系统和固定翼片系统；旋转翼片系统包括旋转翼片、转动电机、角度传感器、转子圆盘、吸震垫圈、弹性体、摩擦片、压电陶瓷换能片和柔性导电膜；转动电机通过电机底座固定于舵机控制舱上部内；两个旋转翼片均通过旋转翼片支撑轴承和电机用轴承与电机轴连接；转子圆盘套设在电机轴的中央位置，转子圆盘的一侧贴设摩擦片，摩擦片外表面与弹性体接触，弹性体固定设置在电机底座上；弹性体外依次设置压电陶瓷换能片和柔性导电膜；转子圆盘的另一侧设置吸震垫圈，吸震垫圈外侧设置角度传感器；在舵机控制舱下部设置控制线路板和驱动电源线路板。

Description

一种交错轴高过载旋转行波超声波舵机

技术领域

本实用新型属于舵机技术领域，具体涉及一种交错轴高过载旋转行波超声波舵机。

背景技术

当前，舵机主要有气动舵机和电动舵机；气动结构舵机一般用于结构空间充裕弹体，在小型舵机中无法应用；电动舵机主要是用传统伺服电机作为能动元件，通过减速机增加输出力矩，用绕线电位器作为位置闭环元件，这种结构存在的缺点有：1、通过减速机增加输出力矩，造成舵片存在空程间隙，影响整个舵机系统的有效响应时间；2、传统伺服电机作为能动元件，造成舵机频响低；3、传统电动舵机结构复杂，伺服电机通过减速机增加输出力矩，然后通过制动器对其制动，使得整体结构重量大，同时闭环元件线绕电位器的内部结构构成造成在高过载使用环境下的舵机可靠性差。

现有技术中缺少交错轴、抗高过载、响应快、频响高、重量轻、结构简单的舵机。

实用新型内容

本实用新型提供一种交错轴高过载旋转行波超声波舵机，解决现有技术中缺少交错轴、抗高过载、响应快、频响高、重量轻、结构简单的舵机的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型技术方案如下：

一种交错轴高过载旋转行波超声波舵机，包括舵机控制舱，所述舵机控制舱上交错设置旋转翼片系统和固定翼片系统；所述的旋转翼片系统包括旋转翼片、转动电机、角度传感器、转子圆盘、吸震垫圈、弹性体、摩擦片、压电陶瓷换能片和柔性导电膜；所述的转动电机通过电机底座固定于舵机控制舱上部内；所述的旋转翼片设置两个，两个旋转翼片均通过旋转翼片支撑轴承和电机用轴承与转动电机的电机轴连接；所述的转子圆盘套设在电机轴的中央位置，转子圆盘的一侧贴设摩擦片，摩擦片外表面与所述的弹性体接触，弹性体固定设置在电机底座上；弹性体外依次设置所述的压电陶瓷换能片和柔性导电膜；转子圆盘的另一侧设置所述的吸震垫圈，吸震垫圈外侧的电机轴上方设置所述的角度传感器；在舵机控制舱下部内设置有舵机控制器控制线路板和舵机驱动器驱动电源线路板。

进一步的，在所述柔性导电膜外侧的电机轴上设置锁紧螺母，锁紧螺母的内螺纹牙底处设置有一个度的楔形斜面，所述锁紧螺母和旋转翼片支撑轴承之间从由内侧到外侧依次设置止动垫圈和防松垫圈。

进一步的，所述舵机控制器控制线路板和舵机驱动器驱动电源线路板均通过舵机控制器骨架与舵机控制舱连接。

进一步的，所述电机轴两端头处均设置有外双扁结构，在外双扁结构位置设置有铰制孔，所述的旋转翼片与电机轴连接的端头处设置有内双扁凹槽，在内双扁凹槽位置设置有铰制孔；所述的电机轴与旋转翼片通过外双扁结构和内双扁凹槽插接定位，并在它们对应的铰制孔内设置铰制固定螺钉。

进一步的，所述固定翼片系统包括两个固定翼片和固定翼片安装座，固定翼片安装座设置在舵机控制舱内，两个固定翼片对称的设置在舵机控制舱外并通过螺钉与固定翼片安装座固定连接，两个固定翼片的翼面与固定翼片安装座竖直中心线呈逆时针或顺时针夹角，夹角的度数小于等于10°。

进一步的，所述的角度传感器选用微型霍尔角度传感器。

进一步的，所述的转动电机选用超声波电机。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型具有抗高过载、响应快、舵机频响高、重量轻、结构简单、可靠性高等优点；本实用新型的锁紧螺母螺纹为特殊结构的螺纹，用来保证在高过载冲击的瞬态时间内超声波舵机内部零件不发生屈服失效；当锁紧螺母与电机轴通过螺纹紧固后，在舵机轴向8000g，径向4000g的过载下预紧力无变化。

2.本实用新型因使用超声波电机作为能动元件，继承了超声波电机频响高和响应快的特点，使得超声波舵机的频响和响应时间大幅度提高；同时继承了超声波电机断电自锁的特点，使得舵机的结构更加简化，相对于传统电动舵机省略了制动机构且大幅度减小了舵机的重量；同时，使得超声波舵机的组成部件减少，增加了超声波舵机的可靠性；

3.本实用新型因使用微型霍尔角度传感器作为闭环元件，提高了超声波舵机的控制可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2的A-A侧剖视图；

图4为图2的B-B侧剖视图；

图5为本实用新型电机轴的结构示意图；

图6为本实用新型旋转翼片的结构示意图。

图中，1-舵机控制舱，2-旋转翼片系统，3-固定翼片系统，4-旋转翼片，5-转动电机，6-角度传感器，7-转子圆盘，8-吸震垫圈，9-弹性体，10-摩擦片，11-压电陶瓷换能片，12-柔性导电膜，13-电机底座，14-旋转翼片支撑轴承，15-电机轴，16-舵机控制器控制线路板，17-舵机驱动器驱动电源线路板，18-锁紧螺母，19-舵机控制器骨架，20-外双扁结构，21-内双扁凹槽，22-固定翼片，23-固定翼片安装座，24-电机用轴承。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面通过附图对本实用新型进行进一步的说明：

参见图1-图3所示的一种交错轴高过载旋转行波超声波舵机，包括舵机控制舱1，所述舵机控制舱1上交错设置旋转翼片系统2和固定翼片系统3；所述的旋转翼片系统2包括旋转翼片4、转动电机5、角度传感器6、转子圆盘7、吸震垫圈8、弹性体9、摩擦片10、压电陶瓷换能片11和柔性导电膜12。

所述的转动电机5通过电机底座13固定于舵机控制舱1上部内；转动电机5选用超声波电机，继承了超声波电机频响高和响应快的特点，可使得超声波舵机的频响和响应时间大幅度提高。所述的旋转翼片4设置两个，两个旋转翼片4均通过旋转翼片支撑轴承14和电机用轴承24与转动电机5的电机轴15连接；所述的转子圆盘7套设在电机轴15的中央位置，转子圆盘15的一侧贴设摩擦片10，摩擦片10外表面与所述的弹性体9接触，弹性体9固定设置在电机底座13上；其中，摩擦片10是为了避免转子圆盘7和弹性体9直接摩擦，同时对转子圆盘7和弹性体9两者之间的摩擦系数进行控制。

弹性体9外依次设置所述的压电陶瓷换能片11和柔性导电膜12，具体的，压电陶瓷换能片11通过环氧胶粘接在弹性体9下表面，所述柔性导电膜12通过环氧胶粘接在压电陶瓷换能片11下表面。压电陶瓷换能片11为弹性体9提供振动源，柔性导电膜12为压电陶瓷换能片11提供高压电信号。

转子圆盘7的另一侧设置所述的吸震垫圈8，吸震垫圈8是为了吸收高频振动时发出的噪音；吸震垫圈8外侧的电机轴上方设置所述的角度传感器6；其所述角度传感器6通过键与电机轴15连接，所述角度传感器5由角度传感器压板通过螺钉与角度传感器安装板连接，角度传感器安装板通过连接孔由螺钉与舵机控制舱1连接；所述的角度传感器6选用微型霍尔角度传感器，该型角度传感器6为非接触式结构，抗过载能力比传统的接触式导电塑料电位器高出很多，提高了超声波舵机的控制可靠性。

在舵机控制舱1下部内设置有舵机控制器控制线路板16和舵机驱动器驱动电源线路板17。所述舵机控制器控制线路板16和舵机驱动器驱动电源线路板17均通过舵机控制器骨架19与舵机控制舱1连接。

在所述柔性导电膜12外侧的电机轴15上设置锁紧螺母18，锁紧螺母18的内螺纹牙底处设置有一个30度的楔形斜面，所述锁紧螺母18和旋转翼片支撑轴承14之间从由内侧到外侧依次设置止动垫圈和防松垫圈。锁紧螺母18内螺纹的牙底处有一个30度的楔形斜面，当电机轴上螺栓与锁紧螺母18相互拧紧时，电机轴上的螺栓的牙尖就紧紧地顶在锁紧螺母18内螺纹的楔形斜面上，从而产生了很大的锁紧力。由于牙形的角度改变，使施加在螺纹间接触所产生的法向力与电机轴上螺栓轴线成60度角，而不是像普通螺纹那样的30度角。显然该锁紧螺母18法向压力远远大于扣紧压力，因此，所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。同时，电机轴上螺栓螺纹牙顶在与锁紧螺母18内螺纹咬合时，牙顶处齿尖易变形，使载荷均匀地分布在接触的螺旋线全长上，避免了普通标准螺纹咬合时，80%以上的总载荷集中作用在第一和第二牙的螺纹面上的现象。因此，锁紧螺母18螺纹联结副不仅克服了普通标准联结副在振动条件下易于自松的缺点，而且还可延长使用寿命。在舵机轴向8000g，径向4000g的过载条件下，转动电机5预紧力无变化。

参见图4、图5所述电机轴15两端头处均设置有外双扁结构20，在外双扁结构20位置设置有铰制孔，所述的旋转翼片4与电机轴15连接的端头处设置有内双扁凹槽21，在内双扁凹槽21位置设置有铰制孔；所述的电机轴15与旋转翼片4通过外双扁结构20和内双扁凹槽21插接定位，并在它们对应的铰制孔内设置铰制固定螺钉。这种连接方式确保了旋转翼片4和电机轴15连接紧密，不出现沿电机轴15圆周方向的间隙，保证旋转翼片4 的位置度，并提高连接刚度。

所述固定翼片系统3包括两个固定翼片22和固定翼片安装座23，固定翼片安装座23设置在舵机控制舱1内，两个固定翼片22对称的设置在舵机控制舱1外并通过螺钉与固定翼片安装座23固定连接，两个固定翼片33的翼面与固定翼片安装座23竖直中心线呈逆时针或顺时针夹角，夹角的度数小于等于10°。

此角度用于调整弹体在飞行过程中的旋转速度值，当旋转翼片1摆动角度与固定翼片9翼面角度同向时，弹体旋转速度值增大；当旋转翼片1摆动角度与固定翼片9翼面角度反向时，弹体旋转速度值减小。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种交错轴高过载旋转行波超声波舵机，其特征在于：包括舵机控制舱（1），所述舵机控制舱（1）上交错设置旋转翼片系统（2）和固定翼片系统（3）；所述的旋转翼片系统（2）包括旋转翼片（4）、转动电机（5）、角度传感器（6）、转子圆盘（7）、吸震垫圈（8）、弹性体（9）、摩擦片（10）、压电陶瓷换能片（11）和柔性导电膜（12）；所述的转动电机（5）通过电机底座（13）固定于舵机控制舱（1）上部内；所述的旋转翼片（4）设置两个，两个旋转翼片（4）均通过旋转翼片支撑轴承（14）和电机用轴承（24）与转动电机（5）的电机轴（15）连接；所述的转子圆盘（7）套设在电机轴（15）的中央位置，转子圆盘（7）的一侧贴设摩擦片（10），摩擦片（10）外表面与所述的弹性体（9）接触，弹性体（9）固定设置在电机底座（13）上；弹性体（9）外依次设置所述的压电陶瓷换能片（11）和柔性导电膜（12）；转子圆盘（7）的另一侧设置所述的吸震垫圈（8），吸震垫圈（8）外侧的电机轴上方设置所述的角度传感器（6）；在舵机控制舱（1）下部内设置有舵机控制器控制线路板（16）和舵机驱动器驱动电源线路板（17）。

2.根据权利要求1所述的交错轴高过载旋转行波超声波舵机，其特征在于：在所述柔性导电膜（12）外侧的电机轴（15）上设置锁紧螺母（18），锁紧螺母（18）的内螺纹牙底处设置有一个（30）度的楔形斜面，所述锁紧螺母（18）和旋转翼片支撑轴承（14）之间从由内侧到外侧依次设置止动垫圈和防松垫圈。

3.根据权利要求1或2所述的交错轴高过载旋转行波超声波舵机，其特征在于：所述舵机控制器控制线路板（16）和舵机驱动器驱动电源线路板（17）均通过舵机控制器骨架（19）与舵机控制舱（1）连接。

4.根据权利要求3所述的交错轴高过载旋转行波超声波舵机，其特征在于：所述电机轴（15）两端头处均设置有外双扁结构（20），在外双扁结构（20）位置设置有铰制孔，所述的旋转翼片（4）与电机轴（15）连接的端头处设置有内双扁凹槽（21），在内双扁凹槽（21）位置设置有铰制孔；所述的电机轴（15）与旋转翼片（4）通过外双扁结构（20）和内双扁凹槽（21）插接定位，并在它们对应的铰制孔内设置铰制固定螺钉。

5.根据权利要求4所述的交错轴高过载旋转行波超声波舵机，其特征在于：所述固定翼片系统（3）包括两个固定翼片（22）和固定翼片安装座（23），固定翼片安装座（23）设置在舵机控制舱（1）内，两个固定翼片（22）对称的设置在舵机控制舱（1）外并通过螺钉与固定翼片安装座（23）固定连接，两个固定翼片（33）的翼面与固定翼片安装座（23）竖直中心线呈逆时针或顺时针夹角，夹角的度数小于等于10°。

6.根据权利要求5所述的交错轴高过载旋转行波超声波舵机，其特征在于：所述的角度传感器（6）选用微型霍尔角度传感器。

7.根据权利要求6所述的交错轴高过载旋转行波超声波舵机，其特征在于：所述的转动电机（5）选用超声波电机。