CN113251890A - 一种直线作动器位置调零装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种直线作动器位置调零装置,包括:作动器本体(1)、零位机械固定工装(2)、电气调零装置(3);作动器本体(1)通过电气线缆与电气调零装置(3)连接;作动器本体(1)能够与零位机械固定工装(2)配合;零位机械固定工装(2)上设有定位基准面,作动器本体(1)上设有零位基准面;将零位机械固定工装(2)的定位基准面安贴作动器本体(1)的零位基准面上,使所述两个基准面重合;零位机械固定工装(2)上设有零位指示杆,作动器本体(1)上设有对外输出接口;在手动对直线作动器位置调零时,将零位机械固定工装(2)上设有的零位指示杆与作动器本体(1)上设有对外输出接口连接;实现作动器位置调零。
Description
技术领域
本发明涉及一种直线作动器位置调零装置,属于作动器结构和控制技术领域,适用于直线作动器零位校准与固定等调试使用。
背景技术
直线作动器作为一种位置伺服的驱动器,已经在各种弹体、飞行器中得到普遍应用。在作动器的使用安装过程中,首先需要针对作动器推力输出轴的机械零位进行调整,方能满足产的品性能要求。传统的直接机械式调零最终调试结果以人为判断为主,精度相对偏低,目前的上电调零方法在调试时中需要给作动器上电,使作动器处于工作状态,过程复杂且调零过程时间较长、风险大,缺乏应对作动器批量生产的能力。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有水技术不足,本装置正是提出了一种为了提高直线作动器装配和调试效率、实现直线作动器高精度位置调零的实用方法,为了避免直接机械式调零带来的精度误差、克服作动器上电调零的复杂流程,本发明提出一种机电一体化直线作动器位置调零装置。首先通过零位机械固定工装手动实现直线作动器机械零位粗调,再次结合可视化电气控制调零装置进行细调,最终借助丝杠-传感器连接机构将作动器零位机械固定。电控装置的可视化和数据采集模块保证了零位校准的灵活性和准确性,零位机械固定工装进一步保证了零位位置的稳定性和可靠性。该装置结构上具有通用性强,操作便利、固定快速等优势,电控装置上具有体积小重量轻、数据可视化、校准精度高等优势,整个装置拆装简便、调零快速、灵活轻巧。
本发明的技术解决方案是:一种直线作动器位置调零装置,包括:作动器本体(1)、零位机械固定工装(2)、电气调零装置(3);
作动器本体(1)通过电气线缆与电气调零装置(3)连接;
作动器本体(1)能够与零位机械固定工装(2)配合;
零位机械固定工装(2)上设有定位基准面,作动器本体(1)上设有零位基准面;将零位机械固定工装(2)的定位基准面安贴作动器本体(1)的零位基准面上,使所述两个基准面重合;
零位机械固定工装(2)上设有零位指示杆,作动器本体(1)上设有对外输出接口;
在手动对直线作动器位置调零时,将零位机械固定工装(2)上设有的零位指示杆与作动器本体(1)上设有对外输出接口连接;
调节作动器本体(1),能够改变作动器本体(1)的输出电压;通过电气调零装置(3)能够读取作动器本体(1)的输出电压,当作动器本体(1)的输出电压在5V±0.04V区间内,则判定作动器本体(1)处于零位,锁定作动器本体(1)的当前位置,实现作动器位置调零。
优选的,作动器本体(1)为直线作动器。
优选的,所述的作动器本体(1)包括:通用型电机(11)、作动模块(12)、后端盖(13);
通用型电机(11)与作动模块(12)通过螺钉连接;通用型电机(11)与后端盖(13)通过螺钉连接;
通用型电机(11)的输出端旋转转化为作动模块(12)的往复运动;后端盖(13)起对通用型电机(11)的密封和封装作用。
作动模块(12)上设有对外输出接口,作为作动器本体(1)的对外输出接口。
优选的,所述的零位机械固定工装(2),包括零位定位卡尺(211),零位定位卡尺(211)一端具有定位基准面(212),另一端具有零位指示杆(213),
定位基准面(212)将零位机械固定工装(2)的定位基准面安贴作动器本体(1)的零位基准面上,使所述两个基准面重合;
零位指示杆(213),能够根据作动器本体(1)行程要求,调节作动器本体(1)对外输出接口的位置,能够使作动器本体(1)处于机械零位。
优选的,所述的电气调零装置(3),包括:电压采集处理控制板(31)和液晶显示屏(32);
电压采集处理控制板(31)采用PCB电路板形式实现,具有两路AD采集功能,能够采集作动器本体(1)的输出电压,并进行AD转换,得到数字电压信号,送至液晶显示屏(32)进行显示。
根据液晶显示屏(32)的示数,判断作动器本体(1)的当前位置是否为零位,若否,则手动调节作动器本体(1),直到液晶显示屏(32)的示数在5V±0.04V区间内,实现作动器的零位调整。
本发明相比于现有技术的有益效果为:
(1)本发明通过直线作动器的电气调零装置,实现了可视化的零位电压校准功能,不仅能够避免直线作动器上电调零的复杂性和风险因素,而且能够方便灵活地实现装置直连直调,电气调零装置采用一体化设计外加液晶显示模块,安装拆卸方便,维护简单,较大地提升了批量调试生产的效率。
(2)本发明的零位机械固定工装具有很强的结构通用性,巧妙地将游标卡尺功能原理应用于零位机械固定工装上,能够根据不同的零位要求调节直线作动器的机械零位,可以应用于多种类型的直线作动器零位调节操作中,操作简单快捷。
(3)本发明通过采集机械调节零位电压值与电零位电压值对比校准,优化了纯手动调整肉眼观察机械零位带来的较大误差,同时利用零位机械固定工装进一步提升了零位校准的稳定性和可靠性,最终保证了作动器的方向控制。
(4)本发明的直线作动器零位调整装置能够满足各种复杂工况环境要求,结构稳定可靠,能够承受较大冲击,工作寿命相对较长,具有良好的环境适应性和质量可靠性。
附图说明
图1为本发明的装置的总体结构示意图;
图2为本发明的直线作动器本体示意图;
图3为本发明的通用型电机示意图
图4为本发明的电气调零装置示意图;
图5为本发明的作动模块示意图
图6为本发明的零位机械固定工装示意图;
图7为本发明的直线位移传感器示意图;
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明一种直线作动器位置调零装置,包括:作动器本体(1)、零位机械固定工装(2)、电气调零装置(3);作动器本体(1)通过电气线缆与电气调零装置(3)连接;作动器本体(1)能够与零位机械固定工装(2)配合;零位机械固定工装(2)上设有定位基准面,作动器本体(1)上设有零位基准面;将零位机械固定工装(2)的定位基准面安贴作动器本体(1)的零位基准面上,使所述两个基准面重合;零位机械固定工装(2)上设有零位指示杆,作动器本体(1)上设有对外输出接口;在手动对直线作动器位置调零时,将零位机械固定工装(2)上设有的零位指示杆与作动器本体(1)上设有对外输出接口连接;调节作动器本体(1),能够改变作动器本体(1)的输出电压;通过电气调零装置(3)能够读取作动器本体(1)的输出电压,当作动器本体(1)的输出电压在5V±0.04V区间内,则判定作动器本体(1)处于零位,锁定作动器本体(1)的当前位置,实现作动器位置调零。
本发明方案适用于对直线作动器有快速、高精度、高效率调零要求的工况环境,采用本发明方案可以显著提高直线作动器装配和调试效率,有效地避免了直接机械式调零带来的精度误差,简化了复杂的调试流程。同时,本发明装置在结构工装设计上具有较强的通用性,机械和电气调零方式的灵活统一为直线作动器的批量生产提供了有利的技术支撑条件。
本发明一种直线作动器位置调零装置,包括:作动器本体(1)、零位机械固定工装(2)、电气调零装置(3);
作动器本体(1)通过电气线缆与电气调零装置(3)连接;
作动器本体(1)能够与零位机械固定工装(2)配合;
零位机械固定工装(2)上设有定位基准面,作动器本体(1)上设有零位基准面;将零位机械固定工装(2)的定位基准面安贴作动器本体(1)的零位基准面上,使所述两个基准面重合;
零位机械固定工装(2)上设有零位指示杆,作动器本体(1)上设有对外输出接口;
在手动对直线作动器位置调零时,将零位机械固定工装(2)上设有的零位指示杆与作动器本体(1)上设有对外输出接口连接;
调节作动器本体(1),能够改变作动器本体(1)的输出电压;通过电气调零装置(3)能够读取作动器本体(1)的输出电压,当作动器本体(1)的输出电压在5V±0.04V区间内,则判定作动器本体(1)处于零位,锁定作动器本体(1)的当前位置,实现作动器位置调零。
作动器本体(1)为直线作动器。
所述的作动器本体(1)包括:通用型电机(11)、作动模块(12)、后端盖(13);
通用型电机(11)与作动模块(12)通过螺钉连接;通用型电机(11)与后端盖(13)通过螺钉连接;
通用型电机(11)的输出端旋转转化为作动模块(12)的往复运动;后端盖(13)起对通用型电机(11)的密封和封装作用。
作动模块(12)上设有对外输出接口,作为作动器本体(1)的对外输出接口。
所述的零位机械固定工装(2),包括零位定位卡尺(211),零位定位卡尺(211)一端具有定位基准面(212),另一端具有零位指示杆(213),
定位基准面(212)将零位机械固定工装(2)的定位基准面安贴作动器本体(1)的零位基准面上,使所述两个基准面重合;
零位指示杆(213),能够根据作动器本体(1)行程要求,调节作动器本体(1)对外输出接口的位置,能够使作动器本体(1)处于机械零位。
所述的电气调零装置(3),包括:电压采集处理控制板(31)和液晶显示屏(32);
电压采集处理控制板(31)采用PCB电路板形式实现,具有两路AD采集功能,能够采集使作动器本体(1)的输出电压,并进行AD转换,得到数字电压信号,送至液晶显示屏(32)进行显示。
根据液晶显示屏(32)的示数,判断作动器本体(1)的当前位置是否为零位,若否,则手动调节作动器本体(1),直到液晶显示屏(32)的示数在5V±0.04V区间内,实现作动器的零位调整。
通用型电机(11),如图3所示,优选方案具体为:通用型电机(11)包括电机定子(111)、电机转子绕组(112)、电机转子轴(113)。电机转子轴(113)与作动模块(12)相连接。电机定子(111)产生的磁场与电机转子绕组(112)生成的磁场相互作用,使得电机运转产生力,并通过电机转子轴(113)输出传递给作动模块(12)。
作动模块(12),如图5所示,优选方案具体为:作动模块(12)包括梯形丝杠副(121)、位移传感器(122)、铜套(123)、丝杠-传感器连接机构(124)。梯形丝杠轴副(121)与位移传感器(122)通过丝杠-传感器连接机构(124)固定锁紧以保证二者联动并确保连接精度。铜套(123)与梯形丝杠副(121)之间产生轴孔配合,起到支撑作用。
梯形丝杠副(121),包括:丝杠螺杆(1211)、丝杠螺母(1212)。丝杠螺母(1212)和电机转子轴(113)一体化刚性连接,使得可转动通用型电机(11)带动丝杠螺母(1212)旋转,丝杠螺母(1212)旋转带动丝杠螺杆(1211)产生位置变化,最终实现作动器本体(1)对外输出直线运动。
位移传感器(122),优选包括位移传感器中心抽头(1221),如图7所示。位移传感器(122)的输出引脚通过电气线缆与电气调零装置(3)连接。梯形丝杠螺杆(1211)位移变化带动位移传感器中心抽头(1221)位置改变,电气调零装置(3)采集位移传感器中心抽头(1221)处电压值输出显示。
后端盖(13),如图2所示,优选方案具体为:作动器底部后端盖(13)分布若干螺钉,通过紧固螺钉保证通用性电机(11)密封封装在作动器本体(1)内。
定位基准面(212),如图6所示,优选方案具体为:定位基准面(212)作为零位机械固定工装(2)的零位参考面为零位指示杆(213)的位置精度提供基准。
零位指示杆(213),如图6所示,优选方案具体为:零位指示杆(213)作为零位机械固定工装(2)的零位标定装置为作动器本体(1)的输出接口提供机械标定零位。
电压采集处理控制板(31),如图4所示,优选方案具体为:电压采集处理控制板(31)采用PCB电路板形式实现,电路板的数据采集端口焊接有电气线缆甩出,通过此线缆与位移传感器(122)的输出引脚连接。电压采集处理控制板(31)上集成数据采集模块和电源模块。数据采集模块提供两路AD采集通道,实现电压的采集和模数转换,最终采集位移传感器中心抽头(1221)处的电压并输出。电源模块有5V和3.3V输出,为位移传感器(122)、电压采集处理控制板(31)和液晶显示屏(32)持续供电。
液晶显示屏(32),如图4所示,优选方案具体为:液晶显示屏(32)是薄膜晶体管型,尺寸0.96寸,分辨率为80*160,方向可调整且横竖屏均可。液晶显示屏通过引脚焊接方式与电压采集处理控制板(31)相连接,电压采集处理控制板(31)输出采集电压至液晶显示屏(32),根据显示屏示数判断作动器当前位置是否为零位。
优选方案为:作动模块(12)中梯形丝杠副(121)不仅自身具有自锁功能,同时丝杠螺杆(1211)右极限位置可由作动器本体(1)内部铜套(123)限位,从而防止丝杠螺杆超出位移传感器(122)行程。
位移传感器中心抽头(1221)从左极限位置转动到右极限位置的有效机械行程X为22.5mm,作动器(1)的机械零位对应丝杠螺杆(1211)位置为11.25mm。位移传感器(122)有效电气行程Y的范围为:9.5V±0.1V≥Y±0.5V±0.1V,电气零位电压为5V±0.08V。位移传感器(122)零位电压变化范围为0-0.04V,机械行程精度为0.1mm;电气调零装置(3)内电压采集处理控制板(31)的ADC模块精度为12位,分辨率为0.0008V,保证0.1mm精度的电压分辨率大于0.004V,满足上述的位移传感器(122)有效电气行程范围。当作动器(1)位于机械零位11.25mm时,观察调整电气调零装置(3)的液晶显示屏(32)显示的电压值,当零位电压示数在5V±0.04V区间内时,实现了装置的机械零位和电零位的调整统一。
本发明涉及一种直线作动器位置调零装置,属于作动器结构和控制技术领域。本发明包括直线作动器本体、零位机械固定工装、电气调零装置。作动器本体包括通用型电机、梯形丝杠副、位移传感器、铜套、丝杠-传感器连接机构、底部后端盖。零位机械固定工装主要包括零位定位卡尺、定位基准面和零位指示杆;电气调零装置包括电压采集控制板和液晶显示屏。
本装置首先将零位机械固定工装的定位基准面安贴在作动器输出轴的零位基准面上,保证两个基准面重合;其次调整零位定位卡尺使作动器输出轴达到零位机械位置,并将零位指示杆与作动器对外输出接口连接,保证零位指示杆与作动器输出轴端重合;再次将作动器直线位移传感器与电气调零装置通过电气线缆连接,观察电气调零装置液晶显示屏显示的电压示数,当电压值位于零位电压范围时,借助丝杠-传感器连接机构将作动器输出丝杠轴与直线位移传感器中心抽头锁紧连接,实现作动器的机械零位与电气零位的统一。
本发明采用机电一体化调零方法,装置简单、易操作、体积小重量轻、成本低、通用性强,并能达到较高的位置调零精度。与此同时,电气调零装置的数字化显示方式可大大节约直线作动器测试时间,提高调零效率,有利于该类直线作动器的批量测试、生产。本发明装置能够广泛通用于各类适用直线作动器的弹体、雷体等武器装备上,调零简单、灵活可靠。
本发明提出一种直线作动器零位调整装置,***组成如图1-图7所示。该直线作动器零位调整装置主要包括直线作动器本体、零位机械固定工装、电气调零装置,如图1所示;
所述的作动器本体包括通用型电机、作动模块、后端盖,如图2所示;
所述的通用性电机包括电机定子、电机转子绕组、电机转子轴,如图3所示;
所述的作动模块包括梯形丝杠副、位移传感器、铜套,丝杠-传感器连接机构,如图5所示;
所述的零位机械固定工装包括零位定位卡尺,零位定位卡尺一端具有精确平整的定位基准面,另一端具有零位指示杆,能够根据作动器行程的要求主动地调节作动器输出端口与作动器安装基准的零位机械位置,如图6所示;
所述的电气调零装置包括一块数据采集处理控制板和液晶显示屏,电气调零装置通过电气线缆与作动器模块连接,如图4所示。
本实施例中,位移传感器检测到的直线作动器位置信号,以电压的形式反馈和传输作动器方向的变化。当位移传感器的中心抽头向内运行时,反馈电压的电压值由小增大;当位移传感器的中心抽头向外运动时,反馈电压的电压值由大减小。
本发明中,作动器机械零位电压值是指作动器的机械输出位置处于其全行程正中间的位置时,电气调零装置液晶显示屏显示的电压值,零位电压范围为5V±0.04V。
本发明中,位移传感器的独立线性公差为±0.7%,位移传感器输出平滑度为±0.1%,位移传感器触电电阻的变异误差和温度系数影响甚小忽略不计,考虑误差数据得到位移传感器的零位电压可变范围为0.04V。位移传感器的机械行程精度为0.1mm,电气调零装置电压采集处理控制板上数据采集模块精度为12位,分辨率为0.0008V,足以保证0.1mm精度的电压分辨率大于0.004V。
本发明的直线作动器位置调零装置,用于调整确定作动器输出轴的机械零位,作动器输出轴即精准地达到零位机械位置。
本发明通过利用一种直线作动器零位调整装置,完成对直线作动器零位的校准和位置固定,实现快速高精度的零位调整。优选方案具体步骤如下:
首先将零位机械固定工装的定位基准面安贴在直线作动器的零位基准面上,使两个基准面重合。
之后调整零位定位卡尺使直线作动器输出轴达到期望的机械零位位置,并将零位指示杆连接至作动器对外输出接口处,使零位指示杆与作动器输出轴端重合,此时作动器到达装置机械零位。
将作动器的作动模块通过电气线缆与电气调零装置连接,借助液晶显示屏读取到作动模块当前的电压值,根据“手动调节位移传感器位移0.1mm,液晶显示屏显示电压变化0.04V”的规律进行小范围调整位移传感器输出电压,当电压值位于5V±0.04V区间时,此时的作动器到达装置电气零位。
最终通过丝杠-传感器连接机构将梯形丝杠副轴端与位移传感器中心抽头端锁紧连接,使作动器的机械零位与电气零位实现统一。
实施例结果表明,本发明的装置能够有效快速地实现对直线作动器的零位调整。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
Claims (5)
1.一种直线作动器位置调零装置,其特征在于包括:作动器本体(1)、零位机械固定工装(2)、电气调零装置(3);
作动器本体(1)通过电气线缆与电气调零装置(3)连接;
作动器本体(1)能够与零位机械固定工装(2)配合;
零位机械固定工装(2)上设有定位基准面,作动器本体(1)上设有零位基准面;将零位机械固定工装(2)的定位基准面安贴作动器本体(1)的零位基准面上,使所述两个基准面重合;
零位机械固定工装(2)上设有零位指示杆,作动器本体(1)上设有对外输出接口;
在手动对直线作动器位置调零时,将零位机械固定工装(2)上设有的零位指示杆与作动器本体(1)上设有对外输出接口连接;
调节作动器本体(1),能够改变作动器本体(1)的输出电压;通过电气调零装置(3)能够读取作动器本体(1)的输出电压,当作动器本体(1)的输出电压在5V±0.04V区间内,则判定作动器本体(1)处于零位,锁定作动器本体(1)的当前位置,实现作动器位置调零。
2.根据权利要求1所述的一种直线作动器位置调零装置,其特征在于:作动器本体(1)为直线作动器。
3.根据权利要求1所述的一种直线作动器位置调零装置,其特征在于:所述的作动器本体(1)包括:通用型电机(11)、作动模块(12)、后端盖(13);
通用型电机(11)与作动模块(12)通过螺钉连接;通用型电机(11)与后端盖(13)通过螺钉连接;
通用型电机(11)的输出端旋转转化为作动模块(12)的往复运动;后端盖(13)起对通用型电机(11)的密封和封装作用;
作动模块(12)上设有对外输出接口,作为作动器本体(1)的对外输出接口。
4.根据权利要求1所述的一种直线作动器位置调零装置,其特征在于:所述的零位机械固定工装(2),包括零位定位卡尺(211),零位定位卡尺(211)一端具有定位基准面(212),另一端具有零位指示杆(213),
定位基准面(212)将零位机械固定工装(2)的定位基准面安贴作动器本体(1)的零位基准面上,使所述两个基准面重合;
零位指示杆(213),能够根据作动器本体(1)行程要求,调节作动器本体(1)对外输出接口的位置,能够使作动器本体(1)处于机械零位。
5.根据权利要求1所述的一种直线作动器位置调零装置,其特征在于:所述的电气调零装置(3),包括:电压采集处理控制板(31)和液晶显示屏(32);
电压采集处理控制板(31)采用PCB电路板形式实现,具有两路AD采集功能,能够采集作动器本体(1)的输出电压,并进行AD转换,得到数字电压信号,送至液晶显示屏(32)进行显示;
根据液晶显示屏(32)的示数,判断作动器本体(1)的当前位置是否为零位,若否,则手动调节作动器本体(1),直到液晶显示屏(32)的示数在5V±0.04V区间内,实现作动器的零位调整。
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2021
- 2021-05-17 CN CN202110535923.7A patent/CN113251890B/zh active Active
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