本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋裝置，尤其涉及一種用于小體積、小質(zhì)量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋裝置。

背景技術(shù)：

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種用伺服電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如圖1所示，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由伺服電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)器、控制器和位置反饋傳感器組成，控制器接收來(lái)自上位機(jī)（即控制系統(tǒng)）的位置指令，與位置反饋傳感器反饋回來(lái)的實(shí)際位置信息比較形成位置誤差，通過(guò)控制算法形成脈寬調(diào)制控制量，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，與電機(jī)相連的減速器對(duì)力矩進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)以減小位置誤差并形成位置負(fù)反饋，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載按位置指令的變化規(guī)律而運(yùn)動(dòng)，達(dá)到負(fù)載跟蹤指令的目的。

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在無(wú)人機(jī)和導(dǎo)彈中應(yīng)用，簡(jiǎn)稱電動(dòng)舵機(jī)，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)和導(dǎo)彈的姿態(tài)控制；在機(jī)器人中應(yīng)用，簡(jiǎn)稱伺服器，可實(shí)現(xiàn)手爪或機(jī)器人工具的中心點(diǎn)以給定的速度沿著給定軌跡到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。由于其應(yīng)用條件制約，在最小質(zhì)量和體積的前提下，具有較大的輸出力矩和較高的傳動(dòng)精度，是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要盡可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，以滿足高端無(wú)人機(jī)、小型導(dǎo)彈、機(jī)器人等多方面的需求。

無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)配套的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)舵機(jī)）的單位質(zhì)量輸出功率是制約其巡航速度、飛行機(jī)動(dòng)性和續(xù)航能力的重要因素。目前，超小型高比功率高精度齒輪傳動(dòng)電動(dòng)舵機(jī)關(guān)鍵技術(shù)被德國(guó)公司所壟斷，小型大扭矩高精度齒輪傳動(dòng)電動(dòng)舵機(jī)關(guān)鍵技術(shù)被日本公司所壟斷，高端無(wú)人機(jī)特別是軍用無(wú)人機(jī)基本都采用他們的產(chǎn)品。中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的齒輪傳動(dòng)電動(dòng)舵機(jī)，雖然具有成本優(yōu)勢(shì)，由于精度差、可靠性低，大都應(yīng)用于航模無(wú)人機(jī)或低端無(wú)人機(jī)。中國(guó)國(guó)內(nèi)小型常規(guī)導(dǎo)彈用電動(dòng)舵機(jī)目前均為軍工科研單位配套，大都采用諧波傳動(dòng)或絲杠傳動(dòng)，雖然性能優(yōu)越，但體積偏大、價(jià)格昂貴，難以形成產(chǎn)業(yè)化。

所以，在性能滿足要求的前提下，如何盡可能地減小電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和體積，已經(jīng)成為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用非常重要的課題。目前，傳統(tǒng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋裝置即為位置反饋傳感器，其獨(dú)立安裝于殼體內(nèi)并直接與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸連接，然后將位置反饋傳感器的信號(hào)輸出端與控制器通過(guò)信號(hào)線對(duì)應(yīng)連接，這種結(jié)構(gòu)需要在殼體內(nèi)流出獨(dú)立的安裝空間并采用對(duì)應(yīng)的安裝支架來(lái)安裝位置反饋傳感器，所以會(huì)浪費(fèi)空間，不利于減小整個(gè)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種用于小體積、小質(zhì)量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋裝置。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種用于小體積、小質(zhì)量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋裝置，用于將所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的空心輸出軸的位置信息反饋給所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制器，包括位置反饋傳感器，還包括傳動(dòng)桿，所述位置反饋傳感器的動(dòng)力輸入端與所述傳動(dòng)桿的一端連接，所述傳動(dòng)桿的另一端與所述空心輸出軸連接。

作為優(yōu)選，所述傳動(dòng)桿的另一端設(shè)有鋼絲螺套。鋼絲螺套與設(shè)于空心輸出軸上的花鍵配合連接負(fù)載有效防止了負(fù)載的軸向串動(dòng)，還能夠提高負(fù)載的軸向連接強(qiáng)度和可重復(fù)安裝性。

為了便于定位安裝，所述傳動(dòng)桿的另一端外周壁還與所述空心輸出軸通過(guò)銷子連接。

為了減小質(zhì)量，所述傳動(dòng)桿為鈦合金桿、鋁合金桿或工程塑料桿。

優(yōu)選地，所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電路主板和行星齒輪，所述電路主板上設(shè)有控制器和驅(qū)動(dòng)器，所述位置反饋傳感器安裝于所述電路主板上，所述傳動(dòng)桿的另一端穿過(guò)所述行星齒輪的太陽(yáng)輪的中心通孔。這樣可以直接利用其它部件之間的間隙來(lái)安裝本位置反饋裝置。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型將位置反饋傳感器的動(dòng)力輸入端通過(guò)傳動(dòng)桿與空心輸出抽連接，從而可以直接將位置反饋傳感器安裝在電路主板上，并能夠利用電路主板與減速器之間的空隙和減速器的部件之一行星齒輪的太陽(yáng)輪的中心通孔來(lái)安裝傳動(dòng)桿，不用為位置反饋裝置預(yù)留任何獨(dú)立安裝空間和安裝支架，在滿足性能需求的同時(shí)，明顯減小了位置反饋裝置和整個(gè)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和體積。

附圖說(shuō)明

圖1是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型所述用于小體積、小質(zhì)量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋裝置與電路主板和空心輸出軸連接時(shí)的主視剖視結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型所述用于小體積、小質(zhì)量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋裝置應(yīng)用時(shí)的主視剖視結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電路主板1和行星齒輪13，電路主板1上設(shè)有控制器（圖2和圖3中未示）和驅(qū)動(dòng)器（圖2和圖3中未示），本實(shí)用新型所述用于小體積、小質(zhì)量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋裝置用于將所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的空心輸出軸7的位置信息反饋給所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制器，包括位置反饋傳感器8和傳動(dòng)桿10，位置反饋傳感器8安裝于電路主板1上，位置反饋傳感器8的動(dòng)力輸入端與傳動(dòng)桿10的一端連接，傳動(dòng)桿10的另一端穿過(guò)行星齒輪13的太陽(yáng)輪的中心通孔后與空心輸出軸7連接，傳動(dòng)桿10的另一端設(shè)有鋼絲螺套內(nèi)螺孔11，鋼絲螺套（圖中未標(biāo)記）通過(guò)鋼絲螺套內(nèi)螺孔11安裝于傳動(dòng)桿10的另一端，所述鋼絲螺套與設(shè)于空心輸出軸7上的花鍵9配合連接負(fù)載能防止負(fù)載的軸向串動(dòng)，傳動(dòng)桿10的另一端外周壁還與空心輸出軸7通過(guò)銷子12連接，傳動(dòng)桿10優(yōu)選為鈦合金桿、鋁合金桿或工程塑料桿，也可以為其它高強(qiáng)度輕質(zhì)桿。

如圖2和圖3所示，為了對(duì)本實(shí)用新型所述位置反饋裝置的應(yīng)用進(jìn)行可行性說(shuō)明和進(jìn)一步具體描述，圖中還示出了本位置反饋裝置應(yīng)用時(shí)與其配合的其它部件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，包括：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)殼體包括第一鋁合金殼體2和第二鋁合金殼體15，減速器包括小齒輪4、過(guò)渡齒輪5、大齒輪6和行星齒輪13，小齒輪4的外徑、過(guò)渡齒輪5的外徑、大齒輪6的外徑依次增大；伺服電機(jī)3安裝于第一鋁合金殼體2的外壁，PCB電路板1、小齒輪4和過(guò)渡齒輪5均安裝于第一鋁合金殼體2內(nèi)，空心輸出軸7設(shè)于第二鋁合金殼體15內(nèi)，第一鋁合金殼體2和第二鋁合金殼體15分別與行星齒輪13的外齒圈14的兩端連接，行星齒輪13的外齒圈14、第一鋁合金殼體2和第二鋁合金殼體15共同構(gòu)成所述機(jī)構(gòu)殼體；小齒輪4套裝于伺服電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸上，小齒輪4的外齒與過(guò)渡齒輪5的外齒嚙合連接，過(guò)渡齒輪5的外齒與大齒輪6的外齒嚙合連接，大齒輪6套裝于行星齒輪13的太陽(yáng)輪（圖中未標(biāo)記）上，行星齒輪13的行星小齒輪（圖中未標(biāo)記）套裝于外齒圈14內(nèi)，行星齒輪13的行星架與空心輸出軸7連接；小齒輪4、過(guò)渡齒輪5和大齒輪6的中心軸線相互平行且均與PCB電路板1相互垂直；行星齒輪13的外齒圈14為鈦合金外齒圈，行星齒輪13的行星小齒輪為合金鋼行星小齒輪，所述合金鋼行星小齒輪的硬度大于所述鈦合金外齒圈（即外齒圈14）的硬度；所述鈦合金外齒圈（即外齒圈14）的內(nèi)齒形采用正變位系數(shù)，所述合金鋼行星小齒輪的外齒形采用負(fù)變位系數(shù)。

說(shuō)明：上述本位置反饋裝置以外的其它部件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是我們認(rèn)為的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，但并非唯一結(jié)構(gòu)，在此僅作了解，不是本實(shí)用新型的保護(hù)對(duì)象；圖2和圖3中的伺服電機(jī)3、減速器和位置反饋傳感器8即為圖1中的伺服電機(jī)、減速器和位置反饋傳感器，圖2和圖3中未示驅(qū)動(dòng)器和控制器，這兩個(gè)器件的各電子元件采用貼裝方式安裝于PCB電路板1上，以現(xiàn)有技術(shù)可以輕松實(shí)現(xiàn)；圖中的第一鋁合金殼體2為分體結(jié)構(gòu)，位于PCB電路板1內(nèi)外兩側(cè)的部分相互連接，這樣設(shè)計(jì)是為了便于安裝各部件；為了便于安裝過(guò)渡齒輪5，過(guò)渡齒輪5的中心軸穿過(guò)PCB電路板1的通孔通過(guò)軸承安裝于第一鋁合金殼體2的內(nèi)壁上。

如圖1和圖2所示，下面對(duì)本實(shí)用新型所述位置反饋裝置應(yīng)用于小體積、小質(zhì)量、高比功率電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理進(jìn)行說(shuō)明如下：

PCB電路板1上的控制器接收來(lái)自上位機(jī)（即控制系統(tǒng)，為其它設(shè)備）的位置指令，與位置反饋傳感器8反饋回來(lái)的實(shí)際位置信息比較形成位置誤差，通過(guò)控制算法形成脈寬調(diào)制控制量（這里涉及控制器處理方法為傳統(tǒng)方法），經(jīng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)3旋轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)3依次帶動(dòng)小齒輪4、過(guò)渡齒輪5、大齒輪6和行星齒輪13旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速目的，最后由行星齒輪13的行星架驅(qū)動(dòng)空心輸出軸7旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行；同時(shí)，空心輸出軸7帶動(dòng)傳動(dòng)桿10旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)桿10驅(qū)動(dòng)位置反饋傳感器8將空心輸出軸7的位置反饋信號(hào)傳遞給控制器，通過(guò)控制器對(duì)伺服電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和修正，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載按位置指令的變化規(guī)律而運(yùn)動(dòng)，達(dá)到負(fù)載跟蹤指令的目的。

上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不是對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。