CN115451757A - 一种栅格舵折展执行机构及其伺服*** - Google Patents

一种栅格舵折展执行机构及其伺服*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种栅格舵折展执行机构,包括壳体、输出杆、传动装置和伺服电机。壳体与舵轴连接。输出杆的一端伸入壳体内,输出杆的另一端依次伸出壳体和舵轴,输出杆的另一端与栅格连杆转动连接,传动装置包括丝杠副,丝杠副的丝杠螺母与输出杆连接,丝杠副具有自锁性。伺服电机通过减速器带动丝杠副的丝杠转动。本发明中,输出杆的另一端与栅格连杆转动连接,栅格连杆的一端与舵轴转动连接,输出杆伸缩能够带动栅格连杆相对于舵轴转动,从而带动与栅格连杆连接的栅格的折叠和展开;通过伺服电机和具有自锁功能的丝杠副,能够实现栅格舵的折叠和展开,实现栅格舵的可重复使用,节省了复杂的栅格舵锁定机构,栅格舵结构简单、重量轻、刚度好。

Description

一种栅格舵折展执行机构及其伺服***
技术领域
本发明涉及伺服机构技术领域,特别涉及一种栅格舵折展执行机构及其伺服***。
背景技术
栅格舵是由外框架和内部众多的薄格壁布置成框架形式或蜂窝形式的空间多升力面***。栅格舵的折叠展开在导弹、运载火箭中应用较为广泛。
栅格舵相对于平面舵一大优势就是方便折叠且能够借助空气动力快速展开,尤其是涉及到运载火箭或导弹的可重复使用方面,栅格舵的展开和折叠尤为重要。传统的栅格舵展开通过一种机械弹簧结构实现,但是没有折叠功能,无法满足栅格舵的可重复使用需求。
发明内容
本申请的目的在于提供一种栅格舵折展执行机构及其伺服***,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本申请提供如下技术方案:
本发明的一种栅格舵折展执行机构,用于栅格舵,所述栅格舵包括舵轴、栅格连杆和栅格,所述栅格连杆的一端与所述舵轴转动连接,所述栅格连杆的另一端与所述栅格连接,所述栅格舵折展执行机构包括:
壳体,所述壳体与所述舵轴连接;
输出杆,所述输出杆的一端伸入所述壳体内,所述输出杆的另一端依次伸出所述壳体和舵轴,所述输出杆的另一端与所述栅格连杆转动连接;
传动装置,所述传动装置包括丝杠副,所述丝杠副的丝杠螺母与所述输出杆连接,所述丝杠副具有自锁性;
伺服电机,所述伺服电机通过减速器带动所述丝杠副的丝杠转动。
进一步地,所述丝杠螺母上设有导向柱,所述壳体对应所述导向柱设有导向槽。
进一步地,所述输出杆与所述舵轴为间隙配合。
进一步地,所述壳体内对应所述丝杠设有支撑轴承,所述丝杠与所述支撑轴承的一端轴肩定位,所述丝杠与所述支撑轴承的另一端通过两个螺母预紧。
进一步地,所述壳体对应所述舵轴设有法兰,所述输出杆对应所述栅格连杆设有连接耳,所述连接耳与栅格连杆通过球形连接副连接。
进一步地,所述壳体内设有位置传感器,所述位置传感器用于反馈所述输出杆的位置。
进一步地,所述壳体伸出所述输出杆的一端设有导向轴套,所述输出杆相对于所述导向轴套滑动。
进一步地,所述导向轴套的内壁设有防尘环,所述防尘环与所述输出杆过渡配合。
本发明的一种伺服***,包括控制驱动器和多个如前所述的栅格舵折展执行机构,所述控制驱动器上设有功率电输出接口和信号传输接口,所述功率电输出接口分别与各个伺服电机的电源接口电连接,所述信号传输接口分别与位置传感器的信号输出接口和伺服电机的控制接口电连接。
进一步地,所述控制驱动器还包括功率电输入接口和总线通信接口,所述功率电输入接口与电源电连接,所述总线通信接口与控制***电连接。
综上,本发明的技术效果和优点:
1、本发明中,通过设置壳体,能够实现舵轴的安装,通过设置输出杆能够实现相对于壳体一端伸缩,输出杆的另一端与栅格连杆转动连接,栅格连杆的一端与舵轴转动连接,输出杆伸缩能够带动栅格连杆相对于舵轴转动,从而带动与栅格连杆连接的栅格的折叠和展开;通过伺服电机和具有自锁功能的丝杠副,能够实现栅格舵的折叠和展开,实现栅格舵的可重复使用,且不需要增加额外的锁钉机构便能够实现栅格舵折叠或展开状态的自锁,节省了复杂的栅格舵锁定机构,栅格舵结构简单、重量轻、刚度好;
2、本发明中,丝杠螺母上设有导向柱,壳体对应导向柱设有导向槽,工作时,导向柱伸入到壳体导向槽内,导向柱与导向槽配合,能够约束丝杠螺母和输出杆在壳体内做直线伸缩运动;
3、本发明中,栅格开始展开时,输出杆伸出的长度最长,此时栅格连杆在45°方向上且拉力最大,输出杆承受较大的弯矩,球形连接副处的挠度较大;舵轴的轴向通孔与输出杆为间隙配合,能够减少输出杆的挠度;
4、本发明中,壳体内对应丝杠设有支撑轴承,丝杠与支撑轴承的一端轴肩定位,丝杠与支撑轴承的另一端通过两个螺母预紧,双螺母预紧方式可靠性高;
5、本发明中,壳体内设有位置传感器,位置传感器用于反馈输出杆的位置,从而控制伺服电机动作,控制栅格舵的折叠和展开;
6、本发明中,壳体前端设置有导向轴套,输出杆相对于导向轴套滑动,通过设置导向轴套能够减少径向载荷对丝杠传动的影响;通过在导向轴套内壁设置防尘环,使执行机构具有防尘功能;防尘环与输出杆为过渡配合,能够既防尘又不显著增加输出杆额外阻力;
7、本发明中,采用一个控制驱动器控制多个折展执行机构,多通道集成化设计,电气连接简单;控制驱动器接收到控制***的展开指令后,自行按照S型加速的曲线控制折展执行机构按照规定指令工作,不再实时接收控制***的位置信号;折展执行机构按规定位移摆动到位后,向控制***反馈工作状态并自行断开伺服电机供电,此时功率电加在控制驱动器上,伺服电机不工作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中栅格舵折展执行机构的结构示意图;
图2为本发明一实施例中栅格舵折展执行机构的主视图;
图3为本发明一实施例中栅格舵折展执行机构的俯视图;
图4为为本发明一实施例中栅格舵折展执行机构的右视图;
图5为本发明一实施例中防尘环的安装示意图;
图6是本发明一实施例中栅格舵折展执行机构的使用示意图;
图7是本发明一实施例中伺服***的***原理图;
图8是本发明一实施例中控制驱动器的结构示意图。
图中:1、控制驱动器;2、执行机构;3、电缆网;4、舵轴;5、栅格连杆;11、功率电输出接口;12、信号传输接口;13、功率电输入接口;14、总线通信接口;15、封闭壳体;16、减振器;21、壳体;22、输出杆;23、伺服电机;24、丝杠螺母;25、减速器;26、丝杠;27、卡圈;28、支撑轴承;29、螺母;20、位置传感器;211、导向槽;212、法兰;213、导向轴套;214、防尘环;221、连接耳;241、导向柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
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,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“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;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为了解决现有技术中的问题。本发明一实施例提供一种栅格舵折展执行机构,用于栅格舵,栅格舵包括舵轴4、栅格连杆5和栅格,栅格连杆5的一端与舵轴4转动连接,栅格连杆5的另一端与栅格连接,如图1-8所示,栅格舵折展执行机构2包括壳体21、输出杆22、传动装置和伺服电机23。其中壳体21为其他各个部件提供支撑,壳体21与舵轴4连接。输出杆22的一端伸入壳体21内,输出杆22的另一端依次伸出壳体21和舵轴4,输出杆22的另一端与栅格连杆5转动连接,输出杆22伸缩运动能够带动栅格连杆5相对于舵轴4转动。传动装置包括丝杠副,丝杠副的丝杠螺母24与输出杆22连接,丝杠副具有自锁性。伺服电机23通过减速器25带动丝杠副的丝杠26转动。
本实施例中,通过设置壳体21,能够实现舵轴4的安装,通过设置输出杆22能够实现相对于壳体21一端伸缩,输出杆22的另一端与栅格连杆5转动连接,栅格连杆5的一端与舵轴4转动连接,输出杆22伸缩能够带动栅格连杆5相对于舵轴4转动,从而带动与栅格连杆5连接的栅格的折叠和展开;通过伺服电机23和具有自锁功能的丝杠副,能够实现栅格舵的折叠和展开,实现栅格舵的可重复使用,且不需要增加额外的锁钉机构便能够实现栅格舵折叠或展开状态的自锁,节省了复杂的栅格舵锁定机构,栅格舵结构简单、重量轻、刚度好。可选地,丝杠副可以采用梯形丝杠副。
进一步地,丝杠螺母24上设有导向柱241,壳体21对应导向柱241设有导向槽211。本实施例中,丝杠螺母24上设有导向柱241,壳体21对应导向柱241设有导向槽211,工作时,导向柱241伸入到壳体21导向槽211内,导向柱241与导向槽211配合,能够约束丝杠螺母24和输出杆22在壳体21内做直线伸缩运动。可选地,导向柱241上设有卡圈27,卡圈27设于导向槽211远离丝杠26的一侧,卡圈27能够限制丝杠螺母24的径向移动。
进一步地,输出杆22与舵轴4为间隙配合。本实施例中,栅格开始展开时,输出杆22伸出的长度最长,此时栅格连杆5在45°方向上且拉力最大,输出杆22承受较大的弯矩,球形连接副处的挠度较大;舵轴4的轴向通孔与输出杆22为间隙配合,能够减少输出杆22的挠度。例如,舵轴4的轴向通孔与输出杆22配合等级为D9/h9。本申请对两者间隙配合的配合等级不作具体要求。可选地,舵轴4的轴向孔内需要有适当润滑,轴向通孔的两端倒圆角,防止舵轴4与输出杆22出现刮擦破坏,提高输出杆22的使用寿命。
进一步地,壳体21内对应丝杠26设有支撑轴承28,丝杠26与支撑轴承28的一端轴肩定位,丝杠26与支撑轴承28的另一端通过两个螺母29预紧。本实施例中,壳体21内对应丝杠26设有支撑轴承28,丝杠26与支撑轴承28的一端轴肩定位,丝杠26与支撑轴承28的另一端通过两个螺母29预紧,双螺母29预紧方式可靠性高。本申请对支撑轴承28的类型不作具体限制。本实施例的支撑轴承28可以采用配对使用的推力球轴承。
进一步地,壳体21对应舵轴4设有法兰212,输出杆22对应栅格连杆5设有连接耳221。折展执行机构2安装时,首先将法兰212与舵轴4的端面用螺钉连接,同时输出杆22从舵轴4的轴向通孔内穿过。连接耳221与栅格连杆5的杆体连接。连接耳与栅格连杆通过球形连接副连接。可选地,输出杆22为空心结构,输出杆22设有连接耳221的一端设计有内螺纹,连接耳221对应设有。进一步地,壳体21内设有位置传感器20,位置传感器20用于反馈输出杆22的位置。本实施例中,壳体21内设有位置传感器20,位置传感器20用于反馈输出杆22的位置,从而控制伺服电机23动作,控制栅格舵的折叠和展开。
进一步地,壳体21伸出输出杆22的一端设有导向轴套213,输出杆22相对于导向轴套213滑动连接。导向轴套与输出杆外壁设有间隙;例如间隙可以是0.2mm。进一步地,导向轴套213的内壁设有防尘环214,防尘环214与输出杆22过渡配合。本实施例中,壳体21前端设置有导向轴套213,输出杆22相对于导向轴套213滑动,通过设置导向轴套213能够减少径向载荷对丝杠26传动的影响;通过在导向轴套213内壁设置防尘环214,使执行机构2具有防尘功能;防尘环214与输出杆22为过渡配合,能够既防尘又不显著增加输出杆22额外阻力。由于设有导向轴套213,设有本申请能够承受径向大负载。
折展执行机构2为平行式结构,采用丝杠副实现直线式布局,伺服电机23设于壳体21的外侧,减速器25设于壳体21远离输出杆22的一端,丝杠副设于壳体21内,输出杆22从壳体21的另一端伸缩。本实施例紧凑化设计,结构简单。丝杠螺母24与输出杆22采用一体化设计。本实施例设计安装简洁,使用方便,做到了折展执行机构2和栅格舵的一体化设计,轻质化设计。
本发明的一实施例还一种伺服***,如图1-8所示,包括一个控制驱动器1和多个如前的栅格舵折展执行机构2,控制驱动器1上设有功率电输出接口11和信号传输接口12,功率电输出接口11分别与各个伺服电机23的电源接口电连接,信号传输接口12分别与位置传感器20的信号输出接口和伺服电机23的控制接口电连接。可选地,本实施例包括四个折展执行机构2。
进一步地,控制驱动器1还包括功率电输入接口13和总线通信接口14,功率电输入接口13与电源电连接,总线通信接口14与控制***电连接。
本实施例中,采用一个控制驱动器1控制多个折展执行机构2,多通道集成化设计,电气连接简单;控制驱动器1接收到控制***的展开指令后,自行按照S型加速的曲线控制折展执行机构2按照规定指令工作,不再实时接收控制***的位置信号;折展执行机构2按规定位移摆动到位后,向控制***反馈工作状态并自行断开伺服电机23供电,此时功率电加在控制驱动器1上,伺服电机23不工作。
可选地,本实施例的控制驱动器1采用“双CAN总线+双CPU”的伺服控制电气方案,为四通道集成化设计,采取了小型化设计思路,高度集成化并提高产品的可靠性。
进一步地,控制驱动器1采用全封闭的结构形式,包括封闭壳体15。封闭壳体15整机在箭上安装可以采用四点支撑,支撑处带有减振器16,能够进一步提高控制驱动器1的抗力学环境需求。控制驱动器1的封闭壳体15对接处、功率电输出接口11、信号传输接口12、功率电输入接口13和总线通信接口14安装处均带有导电胶条密封设计,耐电磁辐射,屏蔽电磁干扰。
本实施例提供了一种电缆网3,采用集成化、轻质化设计,动力电缆和信号电缆分别为“一分四”的型式,简化了电缆的重量。本实施例提供了一种集成度高,电气连接简单的伺服***。通过电缆网3插拔式与功率电输出接口11、信号传输接口12、功率电输入接口13和总线通信接口14的电连接器电气连接在一起,箭上电气连接简单。控制驱动器1采用小型化设计、高度集成化、高可靠性设计;本实施例的栅格舵展开和折叠伺服***,可实现栅格舵的自主“展开—锁定—折叠—锁定”动作,实现了折展执行机构2的位置控制和力控制,使得栅格舵的展开和折叠动作自主可控、且不再需要锁定机械装置。
最后应说明的是:以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种栅格舵折展执行机构,用于栅格舵,所述栅格舵包括舵轴(4)、栅格连杆(5)和栅格,所述栅格连杆(5)的一端与所述舵轴(4)转动连接,所述栅格连杆(5)的另一端与所述栅格连接,其特征在于,所述栅格舵折展执行机构(2)包括:
壳体(21),所述壳体(21)与所述舵轴(4)连接;
输出杆(22),所述输出杆(22)的一端伸入所述壳体(21)内,所述输出杆(22)的另一端依次伸出所述壳体(21)和舵轴(4),所述输出杆(22)的另一端与所述栅格连杆(5)转动连接;
传动装置,所述传动装置包括丝杠副,所述丝杠副的丝杠螺母(24)与所述输出杆(22)连接,所述丝杠副具有自锁性;
伺服电机(23),所述伺服电机(23)通过减速器(25)带动所述丝杠副的丝杠(26)转动。
2.根据权利要求1所述的栅格舵折展执行机构,其特征在于,所述丝杠螺母(24)上设有导向柱(241),所述壳体(21)对应所述导向柱(241)设有导向槽(211)。
3.根据权利要求1所述的栅格舵折展执行机构,其特征在于,所述输出杆(22)与所述舵轴(4)为间隙配合。
4.根据权利要求1所述的栅格舵折展执行机构,其特征在于,所述壳体(21)内对应所述丝杠(26)设有支撑轴承(28),所述丝杠(26)与所述支撑轴承(28)的一端轴肩定位,所述丝杠(26)与所述支撑轴承(28)的另一端通过两个螺母(29)预紧。
5.根据权利要求1所述的栅格舵折展执行机构,其特征在于,所述壳体(21)对应所述舵轴(4)设有法兰(212),所述输出杆(22)对应所述栅格连杆(5)设有连接耳(221),所述连接耳(221)与栅格连杆(5)通过球形连接副连接。
6.根据权利要求1所述的栅格舵折展执行机构,其特征在于,所述壳体(21)内设有位置传感器(20),所述位置传感器(20)用于反馈所述输出杆(22)的位置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的栅格舵折展执行机构,其特征在于,所述壳体(21)伸出所述输出杆(22)的一端设有导向轴套(213),所述输出杆(22)相对于所述导向轴套(213)滑动。
8.根据权利要求7所述的栅格舵折展执行机构,其特征在于,所述导向轴套(213)的内壁设有防尘环(214),所述防尘环(214)与所述输出杆(22)过渡配合。
9.一种伺服***,其特征在于,包括控制驱动器(1)和多个如权利要求1-8任一项所述的栅格舵折展执行机构(2),所述控制驱动器(1)上设有功率电输出接口(11)和信号传输接口(12),所述功率电输出接口(11)分别与各个伺服电机(23)的电源接口电连接,所述信号传输接口(12)分别与位置传感器(20)的信号输出接口和伺服电机(23)的控制接口电连接。
10.根据权利要求9所述的伺服***,其特征在于,所述控制驱动器(1)还包括功率电输入接口(13)和总线通信接口(14),所述功率电输入接口(13)与电源电连接,所述总线通信接口(14)与控制***电连接。
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