CN113716021B - 一种小型化舵机及制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种小型化舵机，壳体包括舱体及尾盖；舱体内部前段设有控制板；舱体的前端用于连接飞行器。驱动部件数量为四组，设于舱体内部的后段；驱动部件包括电机，电机的主轴设有丝杆，丝杆设有丝套，丝杆用于驱动丝套沿轴线方向移动；丝套外壁设有拨杆。位移检测部件包括触片以及电位计。舵轴对应每组驱动部件各设有一套；舵轴转动设于舱体；舵轴一侧设有拨叉，拨叉开设有U型槽，拨杆设于U型槽内；舵轴位于舱体外侧的部位用于连接舵翼。具有较高的控制精度，以及更小的整体体积。本申请同时提供一种小型化舵机的制造方法，提高了舵机外部轮廓的流线型及整体表面的光滑型，有利于进一步减小风阻的影响，提高制导精度。

Description

一种小型化舵机及制造方法

技术领域

本发明属于精确制导技术领域，尤其涉及一种小型化舵机及制造方法。

背景技术

舵机在精确制导的领域应用十分广泛，随着对制导精度的逐步提高以及对飞行器整体结构小型化要求越来越高，舵机的机构的小型化程度也最终影响着飞行器的整体体积大小。现有的舵机已逐渐无法满足飞行器整体小型化搭载的使用要求。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种小型化舵机，驱动控制结构简单，具有较高的控制精度，以及更小的整体体积。同时提供一种小型化舵机的制造方法，提高了舵机外部轮廓的流线型及整体表面的光滑型，有利于进一步减小风阻的影响，提高制导精度。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种小型化舵机，包括：壳体、驱动部件、位移检测部件以及舵轴。

壳体包括舱体，舱体呈圆管结构；舱体后端设有尾盖；舱体内部的前段用于设置控制板；舱体的前端用于连接飞行器。

驱动部件数量为四组，沿圆周阵列设于舱体内部的后段；驱动部件包括电机，电机的主轴同轴设有丝杆，丝杆同轴套设有丝套，丝杆仅用于驱动丝套沿轴线方向移动；电机的主轴与舱体的轴线平行；丝套外壁设有拨杆，拨杆垂直于丝套的轴线。

位移检测部件包括触片以及电位计，触片设于丝套外壁，电位计设于舱体内侧。

舵轴对应每组驱动部件各设有一套；舵轴转动设于舱体，舵轴的轴线延长线均与舱体的轴线垂直相交；拨杆与舵轴呈平行间隔设置，拨杆与舱体的轴线之间具有间隔；舵轴一侧设有拨叉，拨叉开设有U型槽，拨杆设于U型槽内；舵轴位于舱体外侧的部位设有连接结构，用于连接舵翼。

进一步的，驱动部件还包括支撑板以及定位板，电机垂直安装于支撑板一侧，电机与丝杆分别位于支撑板的两侧；支撑板设于舱体后段，支撑板外壁具有多处限位槽，舱体内壁对应限位槽设有凸条；定位板设于舱体的中段，定位板对应丝套均设有导杆；导杆滑动穿设于丝套的一端，用于防止丝套绕轴线转动，丝套的另一端与丝杆连接。

进一步的，舱体对应安装舵轴的部位还设有舵轴盖；舵轴位于舱体内部的一端转动连接于定位板，舵轴穿过舵轴盖，舵轴的中段转动连接于舵轴盖；舵轴与舵轴盖的连接部位设有滑动轴承，滑动轴承采用陶瓷制作。

进一步的，舵轴盖朝向拨叉的一侧设有圆环座，圆环座对应拨叉设定的摆动范围开设有缺口，拨叉位于缺口内；圆环座的端面压紧于定位板的侧面。

进一步的，舱体后段的外壁呈圆锥形结构，尾盖底面为球型结构，尾盖与舱体的连接处光滑过度。

进一步的，舱体侧壁对应安装电位计的位置开设有安装孔，以便于从外部安装电位计，安装孔内嵌设有封堵盖，封堵盖采用聚四氟乙烯制成，封堵盖的外壁与舱体的外壁相匹配。

进一步的，U型槽内壁镶嵌有U型内衬，拨杆外周转动套设有环形套，环形套设于U型内衬，环形套与U型内衬均采用陶瓷材料制成。

一种小型化舵机的制造方法，用于制作上述小型化舵机，该方法包括以下工序：

预装工序，将舵轴盖采用螺钉安装于舱体的外壁，将尾盖采用螺钉安装于舱体；

机加工序，利用机床对壳体的外壁进行整体加工；同时对舵轴盖、舱体、尾盖以及连接用螺钉的头部进行去除材料方式出的车削加工，使壳体的外壁形成整体的光滑结构，以减小风阻；

拆解工序，将舵轴盖、舱体以及尾盖拆离；

组装工序，将控制板、驱动部件、位移检测部件装入舱体内部；然后组装舵轴、舵轴盖以及尾盖。

进一步的，在拆解工序中拆下的螺钉，在组装工序进行安装时需要与拆下之前的安装位置保持一致。

本发明的有益效果在于：

1、具有较小的整体结构，有利于适应搭载在更小的飞行器使用；整体外形呈修长的椎体结构，且底部为球型，有助于减小风阻的影响，以提高制导精度。

2、舵机的外部结构，例如舵轴盖、舱体以及尾盖采用预装后进行整体加工的工艺方法，有利于提高舵机外部的整体流线型及光滑度，进一步减小风阻的影响，提高制导精度。

3、采用丝杆驱动丝套沿轴线移动的方式驱动舵轴转动，结构更加紧凑，且具有反向自锁功能，即丝套无法通过轴向移动使丝杆转动，以此保证了舵轴的稳定性，使其无法自行旋转。并且本申请直接利用丝套对舵轴进行拨动，减少了中间传递机构，传递效率更高，且因为传递机构较少，需要消除的结构之间的间隙也更少，因此传递精度更高。类似的蜗杆蜗轮机构虽然也具有自锁功能，但是结构体积较大，会导致舵机外壳直径增大；因此采用丝杆丝套的传动机构，可进一步缩小舵机外轮廓的直径，使舵机进一步小型化。

附图说明

本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。

图1示出了舵机的内部结构图。

图2示出了图1中A处的放大图。

图3示出了驱动部件的构造图。

图4示出了舵轴出的结构图。

图5示出了驱动部件与舵轴的结构及连接关系图。

图6示出了舱体的内部结构。

图7示出了舵机的外部视图。

图中标记：壳体-10、舱体-11、凸条-111、尾盖-12、控制板-13、舵轴盖-14、圆环座-141、滑动轴承-15、封堵盖-16、驱动部件-20、电机-21、丝杆-22、丝套-23、拨杆-231、支撑板-24、限位槽-241、定位板-25、环形套-26、导杆-251、位移检测部件-30、触片-31、电位计-32、舵轴-40、拨叉-41、U型槽-411、U型内衬-42。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1、图6所示，一种小型化舵机，包括：壳体10、驱动部件20、位移检测部件30以及舵轴40。

具体的，壳体10包括舱体11，舱体11呈圆管结构；舱体11后端设有尾盖12；舱体11内部的前段用于设置控制板13；舱体11的前端用于连接飞行器。

具体的，驱动部件20数量为四组，沿圆周阵列设于舱体11内部的后段。将驱动部件20与控制板13沿长度方向分别设置于舱体11内部的前后段。其目之一在于缩小壳体10的直径尺寸，使壳体10呈修长的外形结构，以减小风阻的影响；其目的二在于将控制板13与驱动部件20相互隔离，因为驱动部件20设有电机21，电机21工作时不仅会产生热量同时还会产生电磁，存在影响控制板13正常工作的风险。

具体的，驱动部件20包括电机21，电机21的主轴同轴设有丝杆22，丝杆22同轴套设有丝套23，丝杆22仅用于驱动丝套23沿轴线方向移动。电机21的主轴与舱体11的轴线平行。丝套23外壁设有拨杆231，拨杆231垂直于丝套23的轴线。

具体的，位移检测部件30包括触片31以及电位计32，触片31设于丝套23外壁，电位计32设于舱体11内侧。

具体的，舵轴40对应每组驱动部件20各设有一套；舵轴40转动设于舱体11，舵轴40的轴线延长线均与舱体11的轴线垂直相交；拨杆231与舵轴40呈平行间隔设置，拨杆231与舱体11的轴线之间具有间隔；舵轴40一侧设有拨叉41，拨叉41开设有U型槽411，拨杆231设于U型槽411内。

更具体的，舵轴40位于舱体11外侧的部位设有连接结构，用于连接舵翼。连接结构可以是连接板或连接孔结构，或者是如图4所示的连接板与连接孔相结合的结构，以保证舵翼连接的稳定性。连接孔可以使螺纹孔也可以是通孔。

工作时，丝杆22转动，从而带动丝套23沿轴向移动，设于丝套23外壁的拨杆231直接拨动拨叉41，通过拨叉41带动舵轴40转动，以实现控制舵翼摆动，从而调整飞行方向。丝套23移动时带动触片31在电位计32的膜片上滑动，通过电位计32测出触片31的滑动距离，然后再换算出舵轴40的转动角度。

优选的，如图3、图5以及图6所示，驱动部件20还包括支撑板24以及定位板25，电机21垂直安装于支撑板24一侧，电机21与丝杆22分别位于支撑板24的两侧。为加强对电机21安装的稳定性，尾盖12内表面加工有定位孔，用于安装电机21的后端，进一步固定电机21。支撑板24设于舱体11后段，支撑板24外壁具有多处限位槽241，舱体11内壁对应限位槽241设有凸条111，利用凸条111与限位槽241配合，以实现对支撑板24的限位，以防止支撑板24旋转；定位板25设于舱体11的中段，定位板25对应丝套23均设有导杆251。导杆251滑动穿设于丝套23的一端，用于防止丝套23绕轴线转动，丝套23的另一端与丝杆22连接。丝套23仅沿导杆251轴线方向滑动。导杆251不仅用于防止丝套23绕轴线转动，同时还对丝套23进行导向连接，提高丝套23连接稳定性，减小丝套23末端的振动，以提高舵机运行时的整体稳定性。定位板25还用于将控制板13压紧固定于舱体11的前段，同时还起到隔离控制板13与驱动部件20的作用。定位板25同时还用于转动连接舵轴40的一端，以减少使用其他用于连接舵轴40的零件，从而简化结构，减轻舵机的整体重量。

进一步优选的，舱体11对应安装舵轴40的部位还设有舵轴盖14；舵轴40位于舱体11内部的一端转动连接于定位板25，舵轴40穿过舵轴盖14，舵轴40的中段转动连接于舵轴盖14；舵轴40与舵轴盖14的连接部位设有滑动轴承15，滑动轴承15采用陶瓷制作，滑动轴承15不仅承受舵轴40转动时带来的径向压力，同时还承受舵轴盖14向舵轴40施加的沿轴线方向的压力，该压力用于防止舵轴40沿轴线移动，以提高舵轴40的连接稳定性。

优选的，如图5所示，舵轴盖14朝向拨叉41的一侧设有圆环座141，圆环座141对应拨叉41设定的摆动范围开设有缺口1411，拨叉41位于缺口1411内，利用缺口1411限制拨叉41的摆动极限位置，防止舵轴40超过摆动范围；圆环座141的端面压紧于定位板25的侧面，利用舵轴盖14通过圆环座141将定位板25压紧固定，减少了使用连接螺钉，方便组装。

优选的，如图1、图6所示，舱体11后段的外壁呈圆锥形结构，尾盖12底面为球型结构，尾盖12与舱体11的连接处光滑过度，以提高舵机整体的流线性结构，减小空气阻力。

优选的，如图1、图2所示，舱体11侧壁对应安装电位计32的位置开设有安装孔，以便于从外部安装电位计32，安装孔内嵌设有封堵盖16，用于封堵安装孔，封堵盖16采用聚四氟乙烯制成，封堵盖16的外壁与舱体11的外壁相匹配，以使壳体10的具有光滑的外壁，以减小风阻的影响；进一步优选的，可将封堵盖16安装于舱体11之后对其表面进行打磨，使其表面与舱体11的表面形成光滑的整体结构；也可将封堵盖16安装于舱体11之后，对舱体11外壁进行整体的车削加工，以使得封堵盖16与舱体11的外表面形成整体结构。

优选的，如图4所示，U型槽411内壁镶嵌有U型内衬42，拨杆231外周转动套设有环形套26，环形套26设于U型内衬42，环形套26与U型内衬42均采用陶瓷材料制成，以减小摩擦阻力，提高传动灵敏性。

一种小型化舵机的制造方法，用于制作权上述小型化舵机，该方法包括以下工序：

预装工序，将舵轴盖14采用螺钉安装于舱体11的外壁，将尾盖12采用螺钉安装于舱体11，并按设定的扭力拧紧各个螺钉。

机加工序，利用机床对壳体10的外壁进行整体加工。同时对舵轴盖14、舱体11、尾盖12以及连接用螺钉的头部进行去除材料的方式加工，例如车削加工或磨削加工，使壳体10的外壁形成整体的光滑结构，以减小风阻，提高制导精度。

拆解工序，将舵轴盖14、舱体11以及尾盖12拆离，拆离时将用于连接的螺钉，与对应的连接孔进行一一对应标记，以便于组装工序时一一对应组装。

组装工序，将控制板13、驱动部件20、位移检测部件30装入舱体11内部；然后组装舵轴40、舵轴盖14以及尾盖12。

优选的，在拆解工序中拆下的螺钉，在组装工序进行安装时需要与拆下之前的安装位置保持一致，使螺钉与螺孔一一对应安装，一时的组装之后的舵机整体外壁保持机加工序加工后的状态。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种小型化舵机，其特征在于，包括：

壳体（10），包括舱体（11），舱体（11）呈圆管结构；舱体（11）后端设有尾盖（12）；舱体（11）内部的前段用于设置控制板（13）；舱体（11）的前端用于连接飞行器；

驱动部件（20），数量为四组，沿圆周阵列设于舱体（11）内部的后段；驱动部件（20）包括电机（21），电机（21）的主轴同轴设有丝杆（22），丝杆（22）同轴套设有丝套（23），丝杆（22）用于驱动丝套（23）沿轴线方向移动；电机（21）的主轴与舱体（11）的轴线平行；丝套（23）外壁设有拨杆（231），拨杆（231）垂直于丝套（23）的轴线；

位移检测部件（30），包括触片（31）以及电位计（32），触片（31）设于丝套（23）外壁，电位计（32）设于舱体（11）内侧；

舵轴（40），对应每组驱动部件（20）各设有一套；舵轴（40）转动设于舱体（11），舵轴（40）的轴线延长线均与舱体（11）的轴线垂直相交；拨杆（231）与舵轴（40）呈平行间隔设置，拨杆（231）与舱体（11）的轴线之间具有间隔；舵轴（40）一侧设有拨叉（41），拨叉（41）开设有U型槽（411），拨杆（231）设于U型槽（411）内；舵轴（40）位于舱体（11）外侧的部位设有连接结构，用于连接舵翼；

驱动部件（20）还包括支撑板（24）以及定位板（25），电机（21）垂直安装于支撑板（24）一侧，电机（21）与丝杆（22）分别位于支撑板（24）的两侧；支撑板（24）设于舱体（11）后段，支撑板（24）外壁具有多处限位槽（241），舱体（11）内壁对应限位槽（241）设有凸条（111）；定位板（25）设于舱体（11）的中段，定位板（25）对应丝套（23）均设有导杆（251）；导杆（251）滑动穿设于丝套（23）的一端，用于防止丝套（23）绕轴线转动，丝套（23）的另一端与丝杆（22）连接；

舱体（11）对应安装舵轴（40）的部位还设有舵轴盖（14）；舵轴（40）位于舱体（11）内部的一端转动连接于定位板（25），舵轴（40）穿过舵轴盖（14），舵轴（40）的中段转动连接于舵轴盖（14）；

舵轴盖（14）朝向拨叉（41）的一侧设有圆环座（141），圆环座（141）对应拨叉（41）设定的摆动范围开设有缺口（1411），拨叉（41）位于缺口（1411）内；圆环座（141）的端面压紧于定位板（25）的侧面。

2.根据权利要求1所述的一种小型化舵机，其特征在于，舵轴（40）与舵轴盖（14）的连接部位设有滑动轴承（15），滑动轴承（15）采用陶瓷制作。

3.根据权利要求1所述的一种小型化舵机，其特征在于，舱体（11）后段的外壁呈圆锥形结构，尾盖（12）底面为球型结构，尾盖（12）与舱体（11）的连接处光滑过度。

4.根据权利要求1所述的一种小型化舵机，其特征在于，舱体（11）侧壁对应安装电位计（32）的位置开设有安装孔，安装孔内嵌设有封堵盖（16），封堵盖（16）采用聚四氟乙烯制成，封堵盖（16）的外壁与舱体（11）的外壁相匹配。

5.根据权利要求1所述的一种小型化舵机，其特征在于，U型槽（411）内壁镶嵌有U型内衬（42），拨杆（231）外周转动套设有环形套（26），环形套（26）设于U型内衬（42），环形套（26）与U型内衬（42）均采用陶瓷材料制成。

6.一种小型化舵机的制造方法，其特征在于，用于制作权利要求1所述的小型化舵机，该方法包括以下工序：

预装工序，将舵轴盖（14）采用螺钉安装于舱体（11）的外壁，将尾盖（12）采用螺钉安装于舱体（11）；

机加工序，利用机床对壳体（10）的外壁进行整体加工；同时对舵轴盖（14）、舱体（11）、尾盖（12）以及连接用螺钉的头部进行去除材料的方式加工，使壳体（10）的外壁形成整体的光滑结构，以减小风阻；

拆解工序，将舵轴盖（14）、舱体（11）以及尾盖（12）拆离；

组装工序，将控制板（13）、驱动部件（20）、位移检测部件（30）装入舱体（11）内部；然后组装舵轴（40）、舵轴盖（14）以及尾盖（12）。

7.根据权利要求6所述的一种小型化舵机的制造方法，其特征在于，在拆解工序中拆下的螺钉，在组装工序进行安装时需要与拆下之前的安装位置保持一致。

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