一种电动舵机伺服系统的间隙调节装置的制作方法

本发明涉及伺服控制系统技术领域，尤其涉及一种电动舵机伺服系统的间隙调节装置。

背景技术：

间隙环节产生于齿轮传动机构之间的间隙，是控制系统中常见的非线性特性。在高精度机械伺服系统中，间隙是影响伺服系统性能的一个重要非线性因素。

在高精度电动舵机伺服系统中，间隙非线性干扰对系统性能的影响主要包括：

(1)间隙干扰降低了舵机伺服系统的稳定性；

(2)间隙干扰使舵机伺服系统产生相位滞后，从而影响系统的快速性；

(3)间隙干扰降低了舵机伺服系统的跟踪精度，增大系统的稳态误差和超调量；

(4)间隙干扰可能使系统承受过大的冲击，降低舵机伺服系统传动机构的可靠性和寿命。

间隙干扰导致的误差主要包括：在跟踪正弦响信号时，将出现平顶现象，系统跟踪精度降低。特别是在输入信号转向的过程中，由于间隙形成空程，会产生较大的跟踪误差。

因此，为电动舵机伺服系统提供连续变化的间隙干扰，对于分析间隙干扰对伺服系统性能的影响，研究间隙补偿控制算法，提高伺服系统的动态性能，具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种电动舵机伺服系统的间隙调节装置，给出了间隙调节方法，为电动舵机伺服系统提供连续变化的间隙干扰。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案:

一种电动舵机伺服系统的间隙调节装置，包括：旋转螺杆、输入滑块组件、输出滑块组件，所述旋转螺杆与所述输入滑块组件相连，所述输入滑块组件与所述输出滑块组件相连。

进一步地，所述输入滑块组件由输入滑块和水平滑槽构成，所述水平滑槽固定在所述输入滑块上；所述输出滑块组件由输出滑块和负载齿条构成，所述负载齿条固定在所述输出滑块上，所述负载齿条末端的负载连接器固定并拖动直线运动负载。

进一步地，所述输入滑块组件中设有水平滑槽，所述输出滑块组件放置在所述输入滑块组件的水平滑槽内并可沿滑槽滑动。

进一步地，当旋动所述旋转螺杆时，带动所述输入滑块组件滑动并产生位移，使得所述输出滑块组件产生相应的位移，改变了所述负载齿条与所述减速器输出齿轮之间的间隙。

进一步地，旋动所述旋转螺杆，动态调节所述负载齿条与电动机输出齿轮之间的间隙大小，从而为电动舵机伺服系统提供特性不同的间隙干扰。

进一步地，电动机旋转时，减速器输出齿轮通过负载齿条带动负载直线运动，负载的直线运动不影响所述减速器输出齿轮与所述负载齿条间的间隙大小，从而形成稳定的间隙干扰。

进一步地，当旋动旋转螺杆，使旋转螺杆向减速器输出齿轮方向移动时，旋转螺杆带动输入滑块组件发生位移，输入滑块组件沿着装置底座滑槽带动输出滑块组件向靠近电动机轴方向移动，减小了负载齿条与减速器输出齿轮之间的间隙。

进一步地，当旋动旋转螺杆，使旋转螺杆向远离减速器输出齿轮方向移动时，旋转螺杆带动输入滑块组件发生位移，输入滑块组件沿着装置底座滑槽带动输出滑块组件向远离电动机轴方向移动，增大了负载齿条与减速器输出齿轮之间的间隙。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的装置可以连续调节电动舵机伺服系统中输出齿轮与负载齿条之间的间隙大小，为系统提供不同大小和不同特性的间隙。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的间隙调节装置旋转螺杆及其固定支架示意图；

图2为本发明实施例提供的间隙调节装置输入滑块组件示意图；

图3为本发明实施例提供的间隙调节装置输出滑块组件示意图；

图4和图5为本发明实施例提供的一种调节负载齿条与减速器输出齿轮之间的间隙大小原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例的电动舵机伺服系统的间隙调节装置可以灵活调节直流电动机伺服系统的输出齿轮与负载齿条之间的间隙大小，从而更加易于研究间隙对于伺服系统的影响以及进行后续研究工作。

本发明实施例提供的一种电动舵机伺服系统的间隙调节装置结构如图1、2和3所示，包括：旋转螺杆(100)、旋转螺杆固定支架(101)、输入滑块(200)、装置底座滑槽(201)、水平滑槽(202)、负载齿条(300)、输出滑块(301)、负载连接器(302)、电动机(400)和减速器输出齿轮(401)。

图4和图5为本发明实施例提供的一种调节负载齿条(300)与减速器输出齿轮(401)之间的间隙大小原理示意图。

将本发明实施例的装置安装在减速器输出齿轮(401)的外侧，减速器输出齿轮(401)与负载齿条(300)构成一个传动装置。电动机(400)旋转时，减速器输出齿轮(401)接触负载齿条(300)，通过负载连接器(302)带动负载作直线运动。间隙便是负载齿条(300)与输出齿轮(401)之间的间隙d大小。通过调整减速器输出齿轮(401)与负载齿条(300)之间的距离l，即可调节减速器输出齿轮(401)与负载齿条(300)之间的间隙d。

所述旋转螺杆(100)被旋转螺杆固定支架(101)固定，末端与所述输入滑块(200)相连，输入滑块(200)通过水平滑槽(202)与输出滑块(301)及负载齿条(300)相连，所述水平滑槽(202)的方向与旋转螺杆(100)的方向垂直。

设旋转螺杆(100)与所述负载齿条(300)之间连线的方向为x轴方向，与x轴垂直方向为y方向。

在间隙调节装置中，旋转螺杆(100)起到外部调节的作用，采用旋转螺杆(100)控制负载齿条(300)与减速器输出齿轮(401)之间的间隙大小。通过旋动旋转螺杆(100)使得螺杆(100)产生向负载齿条(300)方向的位移，螺杆(100)带动输入滑块(200)沿装置底座滑槽(201)产生相应的位移。输入滑块(200)的位移使得负载齿条(300)向减速器输出齿轮(401)方向产生相同的位移，改变减速器输出齿轮(401)与负载齿条(300)的距离l，即调节了其间隙d。

通过旋动旋转螺杆(100)，使得旋转螺杆(100)发生位移。输入滑块(200)可以利用装置底座滑槽(201)带动输入滑块(200)在x方向上运动。当转动旋转螺杆(100)时，螺杆(100)带动输入滑块(200)在x方向上运动并产生位移。

输入滑块(200)通过水平滑槽(202)与输出滑块(301)相连，当输入滑块(200)在x轴上产生位移δx时，负载齿条(300)在x轴上产生相应的位移δx。在负载齿条(300)发生位移时，电动机(400)固定于装置底座，即减速器输出齿轮(401)的位置保持不变。负载齿条(300)发生的位移调节了其与减速器输出齿轮(401)的相对位置，即调节了减速器输出齿轮(401)与负载齿条(300)之间的间隙的大小d。

当旋动旋转螺杆(100)，使旋转螺杆(100)向减速器输出齿轮(401)方向(x轴负方向)移动时，旋转螺杆(100)带动输入滑块组件(输入滑块(200)，水平滑槽(202))发生位移，输入滑块组件(输入滑块(200)，水平滑槽(202))沿着装置底座滑槽(201)带动输出滑块组件(输出滑块(301),负载齿条(300))向靠近电动机轴方向(x轴负方向)移动，减小了负载齿条(300)与减速器输出齿轮(401)之间的间隙。

当旋动旋转螺杆(100)，使旋转螺杆(100)向远离减速器输出齿轮(401)方向(x轴正方向)移动时，旋转螺杆(100)带动输入滑块组件(输入滑块(200)，水平滑槽(202))发生位移，输入滑块组件(输入滑块(200)，水平滑槽(202))沿着装置底座滑槽(201)带动输出滑块组件(输出滑块(301),负载齿条(300))向远离电动机轴方向(x轴正方向)移动，增大了负载齿条(300)与减速器输出齿轮(401)之间的间隙。

当减速器输出齿轮(401)旋转时，带动负载齿条(300)沿水平滑槽(202)运动(y轴方向)，拖动负载作直线运动。在旋转螺杆(100)与电动机输出齿轮(401)连线方向(x轴方向)，输出齿轮(401)与负载齿条(300)的相对位置没有变化，即y轴方向上负载的直线运动运动不会影响x轴方向上间隙的大小。

本发明实施例的装置可以调节输出齿轮(401)与负载齿条(300)之间的间隙，能够满足不同大小的间隙需求。

综上所述，本发明实施例的装置通过旋动旋转螺杆调节伺服电动机系统输出齿轮与负载齿条之间的间隙大小，为系统提供不同特性的间隙干扰。

本发明可以模拟电动舵机伺服控制系统中的间隙干扰，有利于使用者分析电动舵机伺服系统中的间隙对系统性能的影响。基于本发明中所述方法，使用者可以进行相关间隙补偿控制算法的设计与平台实验验证，将成果应用于工程实践。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。