专利名称：伺服电机油门执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量与控制、发动机试验台架系统，具体涉及ー种伺服电机油门执行器。
背景技术：
随着汽车发动机及动カ总成技术的迅速发展，对发动机试验测试的要求越来越苛亥IJ，对于发动机油门的位置控制，响应速度、定位精度和可靠性要求越来越高，尤其是电カ测功机迅速普及，高标准的瞬态试验逐步增多，目前市场上的伺服电机式油门执行器多为国外厂家提供，价格非常昂贵，原有的电磁式油门执行器已不能适应部分厂家的测试标准。目前国内的发动机试验台架系统，对油门控制主要采用电磁式、摆杆电机式、链条式、气缸式油门执行器进行控制。最多的是采用电磁式油门执行器进行发动机油门控制方式，但因为存在电磁转换、试验间电磁干扰及弹簧的震动，在实际使用过程中存在油门抖动现象；部分企业使用的电机式油门执行器(摆杆形式，不是直线运动方式)抖动大，断电状态下无法回零位，存在安全隐患；而采用链条式传动方式的伺服电机油门执行器，定位精度较低，响应速度受限制。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种伺服电机油门执行器，以解决现有油门执行器抖动大，断电状态下无法回零位及定位精度较低，响应速度受限制的问题。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种伺服电机油门执行器，包括控制器和通过伺服驱动器驱动的伺服电机，所述伺服驱动器的输入端连接有外部控制编码器；所述伺服电机的动カ输出端与直线式执行机构的动カ输入端连接；所述直线式执行机构包括齿轮和齿条，所述伺服电机与齿轮传动连接；所述齿轮转动装配于齿轮座上，齿条滑动装配在齿轮座上，齿轮与齿条啮合传动连接，所述齿条通过拉线连接杆与控制油门的拉线传动连接。齿轮座上于其设置齿条的导向通道两端固定设置有在齿条沿齿轮座滑动时为齿条的两端导向的进程导向管和回程导向管，进程导向管和回程导向管分别与导向通道的两端连通；所述拉线穿设于进程导线管中。所述拉线外套设有拉线套，且拉线套通过拉线套连接杆固定于进程导向管上。所述齿条与齿轮座之间固定有用于使齿条直线限位运动的直线轴承，所述直线轴承与进程导向管和回程导向管之间分别设有轴承挡圈。所述齿轮座上设有与齿条导向通道连通的螺钉安装孔，所述螺钉安装孔设置有加油螺钉。所述回程导向管的末端设有堵头。本实用新型的伺服电机油门执行器采用齿轮齿条结构，响应速度可达2mm/ms，输出力达150N，相比于链条传动等传动方式，位置控制精度高，彻底解决了油门抖动问题，填补了同类产品的空白，满足了新的市场需求，与原有的电磁式油门执行器比较，成本差不多，但性能有较大提升，具有较好的经济效益；另外，通过软件控制，具备通电回零功能，执行カ较大、行程大，可满足各种大小的动カ设备机械油门控制；稳定性好、定位精度高、动态响应速度快，可作长期耐久试验、高动态试验。
图I是本实用新型伺服电机油门执行器的系统结构示意图；图2是直线式执行机构的正视图；图3是直线式执行机构的侧视图。
具体实施方式如图I所示为本实用新型伺服电机油门执行器的系统实施例的结构示意图，由图可知，该伺服电机油门执行器包括控制器和通过伺服驱动器驱动的伺服电机，伺服驱动器的输入端连接有外部控制编码器；伺服电机的动カ输出端与直线式执行机构的动力输入端连接；直线式执行机构采用齿轮齿条式直线传动方式。本实施例的控制器为PC机，由具备串ロ通讯能力的计算机系统和控制软件构成；采用通讯方式对伺服驱动器进行控制和数据交换，可通过伺服驱动器读取伺服电机的编码器位置/速度反馈值，进行闭环控制。伺服驱动器发出立即数命令，可设定速度和位置值(伺服电机转动圈数)控制伺服电机动作。程序对油门执行器的零位(初始位置)和满度(最大位置)进行自由设定。其中，外部控制编码器是对伺服驱动器发出编码器控制信号，伺服驱动器接受后，根据编码器转动圈数和转动速度控制伺服电机的转动圈数和速度。伺服驱动器接受外部的通讯或编码器控制指令，以位置速度环(即定速度、定位置)方式驱动伺服电机，使伺服电机的轴向运动以设定的速度，到达设定位置。伺服电机12采用无刷伺服电机，通过18位串行増量编码器信号进行位置反馈，定位精度小于O. Imm ;最大轴向速度可达2000r/min,最小速度可达 O. Olr/min。直线式执行机构采用齿轮齿条式直线传动方式，将伺服电机的轴向运动通过齿轮齿条转化为直线运动，它是由伺服电机12、电机支架13、齿轮齿条机构、润滑导向机构组成，所述伺服电机与齿轮传动连接，如图2和3所示，齿轮和齿条机构的齿轮17转动装配于齿轮座4上，齿条3滑动装配在齿轮座上，齿轮与齿条啮合传动连接，齿轮17外设有齿轮挡盖16，齿条3通过拉线连接杆8与控制油门的拉线11传动连接。齿轮座4上于其设置齿条的导向通道两端固定设置有在齿条沿齿轮座滑动时为齿条的两端导向的进程导向管9和回程导向管2，进程导向管9和回程导向管2分别与导向通道的两端连通；拉线11穿设于进程导线管中9，拉线11外套设有拉线套，且拉线套通过拉线套连接杆10固定于进程导向管9上。伺服电机12固定于电机支架13上,并设置有隔板14和密封圈15。另外，齿条3与齿轮座4之间固定有用于使齿条直线限位运动的直线轴承6，直线轴承6与进程导向管9和回程导向管2之间分别设有轴承挡圈5。齿轮座上设有与齿条导向通道连通的螺钉安装孔，螺钉安装孔中设置有加油螺钉7，回程导向管2的末端设有堵头1，润滑导向机构由堵头I、加油螺钉7、密封圈15和拉线套连接杆10组成，齿条3、齿轮17的润滑通过润滑导向机构实现封闭润滑。本实用新型由控制器和外部控制编码器组成的控制部分送来驱动信号，驱动伺服电机12旋转，通过键传输给齿轮17，齿轮17带动齿条3移动，齿条3通过拉线连接杆8将カ传输给拉线11，而拉 线套通过拉线套连接杆10固定在进程导向管9上，实现直线运动，齿条的移动通过回程导向管2、进程导向管9、直线轴承6导向限位。本实用新型有程序控制与外部控制2种控制方式(I)程序控制计算机控制程序对伺服驱动器发出控制命令，伺服驱动器根据控制命令控制伺服电机做轴向运动，直线式执行机构将伺服电机的轴向运动转为直线运动，程序可同时通过伺服驱动器读取伺服电机位置反馈编码器读取轴向运动的位移(距离原点的转动圈数)，并通过程序将轴向位移转化为直线位移，并可直接转换成为油门的开度信号，且程序可对直线位移的位置，速度进行任意设定。(2)外部控制可通过外部控制编码器对伺服驱动器输出指令，根据外部控制编码器的转动圈数及速度控制伺服电机运动。在进行初始操作时，先设定好油门零位，通过外部控制编码器使伺服电机工作，待油门开度到达满度后，控制程序可根据外部信号确定满度值，以此完成零位满度标定过程。本实用新型的工作原理及过程如下控制程序对伺服驱动器发出设定位置/速度命令，伺服驱动器接收后，经过处理通过通讯方式发送给伺服电机，伺服电机开始按设定速度、设定位置动作，直到电机轴控制直线式执行机构以设定速度到达指定位置；此过程中，伺服驱动器与伺服电机形成速度闭环、位置闭环双闭环控制，不断读取伺服电机位置反馈编码器信号确定直线式执行机构位置。达到位置后，伺服驱动器以通讯方式将直线式执行机构到位信号发给计算机控制程序，计算机再发出下一条控制指令。在工作过程中，可随时通过外部急停按钮或者软件急停油门执行器，使其停止运动回到零位(原点)。本实用新型的伺服电机油门执行器采用无刷伺服电机控制，通过18位串行増量编码器信号进行位置反馈，定位精度小于0. 1_，性能稳定、寿命长、响应速度快，抗电磁干扰能力强；采用齿轮齿条结构，响应速度可达2mm/ms，输出力达150N，相比于链条传动等传动方式，位置控制精度高，彻底解决了油门抖动问题，填补了同类产品的空白，满足了新的市场需求，与原有的电磁式油门执行器比较，成本差不多，但性能有较大提升，具有较好的经济效益；另外，通过软件控制，具备通电回零功能，执行カ较大、行程大，可满足各种大小的动カ设备机械油门控制；稳定性好、定位精度高、动态响应速度快，可作长期耐久试验、高动态试验，技术指标优于国内外同类产品。
权利要求1.一种伺服电机油门执行器，其特征在于包括控制器和通过伺服驱动器驱动的伺服电机，所述伺服驱动器的输入端连接有外部控制编码器；所述伺服电机的动力输出端与直线式执行机构的动力输入端连接；所述直线式执行机构包括齿轮和齿条，所述伺服电机与齿轮传动连接；所述齿轮转动装配于齿轮座上，齿条滑动装配在齿轮座上，齿轮与齿条啮合传动连接，所述齿条通过拉线连接杆与控制油门的拉线传动连接。
2.根据权利要求I所述的伺服电机油门执行器，其特征在于齿轮座上于其设置齿条的导向通道两端固定设置有在齿条沿齿轮座滑动时为齿条的两端导向的进程导向管和回程导向管，进程导向管和回程导向管分别与导向通道的两端连通；所述拉线穿设于进程导线管中。
3.根据权利要求2所述的伺服电机油门执行器，其特征在于所述拉线外套设有拉线套，且拉线套通过拉线套连接杆固定于进程导向管上。
4.根据权利要求2或3所述的伺服电机油门执行器，其特征在于所述齿条与齿轮座之间固定有用于使齿条直线限位运动的直线轴承，所述直线轴承与进程导向管和回程导向管之间分别设有轴承挡圈。
5.根据权利要求2或3所述的伺服电机油门执行器，其特征在于所述齿轮座上设有与齿条导向通道连通的螺钉安装孔，所述螺钉安装孔设置有加油螺钉。
6.根据权利要求5所述的伺服电机油门执行器，其特征在于所述回程导向管的末端设有堵头。
专利摘要本实用新型涉及一种伺服电机油门执行器，包括控制器和通过伺服驱动器驱动的伺服电机，伺服驱动器的输入端连接有外部控制编码器；伺服电机的动力输出端与直线式执行机构的动力输入端连接；直线式执行机构包括齿轮和齿条，伺服电机与齿轮传动连接；齿轮转动装配于齿轮座上，齿条滑动装配在齿轮座上，齿轮与齿条啮合传动连接，齿条通过拉线连接杆与控制油门的拉线传动连接。本实用新型的伺服电机油门执行器采用齿轮齿条结构，相比于链条传动等传动方式，位置控制精度高，彻底解决了油门抖动问题；另外，通过软件控制，具备通电回零功能，执行力较大、行程大，稳定性好、定位精度高、动态响应速度快。
文档编号G01M15/02GK202420848SQ201120488649
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者任春燕, 刘仁杰, 吴有生, 孙勇湘, 孙晓博, 李晓亮, 薛朋余, 赵小平 申请人:凯迈(洛阳)机电有限公司