一种摆动式电动舵机的制作方法

1.本发明涉及一种摆动式电动舵机，属于船舶设计制造技术领域。


背景技术：

2.目前，在各主要工程领域，涉及推拉、提升工作工况，一般都采用液压油缸进行作业。液压油缸的相关技术成熟可靠，具有载荷稳定、技术可靠、成本较低等优势，应用广泛。但液压油缸技术也存在一定的应用劣势，如控制精度低、组成复杂、结构庞大、噪音高、跑冒滴漏等，在相关要求较高的场合限制了液压油缸的使用。相较之下，电动舵机具有控制精度高、结构简单、噪音低、运行可靠等优点，因此正越来越多地取代液压油缸而获得应用。现有的常规电动舵机，一般为直线偏心推拉结构(如附图1所示)，即电动舵机与摇柄机构为不同轴结构。这种结构的电动推杆虽应用成熟可靠，但输出端以摇柄机构平面运动为输出，因而占用的空间较大，在安装尺寸受限的场合受到极大的限制。所以，本技术领域亟需解决现有电动舵机在安装使用时需要较大空间的技术问题，亟需一种在安装和工作空间有限的条件下，结构和空间紧凑的电动舵机。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为解决现有电动舵机在安装使用时需要较大空间的技术问题，解决如何获得一种在安装和工作空间有限的条件下，结构和空间紧凑的电动舵机的技术问题。
4.为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种摆动式电动舵机，电动舵机设于一箱体中，包括伺服电机、主动齿轮、从动齿轮、丝杠副、齿条和摇臂齿轮；伺服电机上设有一主动齿轮，主动齿轮与一从动齿轮啮合连接；从动齿轮的轴心上穿设有一丝杠副的丝杠轴，丝杠副的螺母上设有沿直线移动的齿条，齿条与摇臂齿轮的齿面啮合连接；所述摇臂齿轮还包括输出轴，所述输出轴的轴向与丝杠副的丝杠轴的长度方向垂直。
5.优选地，所述丝杠副包括丝杠轴、丝杠螺母和轴承组一；丝杠轴的两端分别套设有固定于箱体两侧的轴承组一，丝杠轴的一端穿过从动齿轮的轴心与箱体一侧的轴承组一连接，丝杠轴的外周套设有丝杠螺母；丝杠螺母的外周套设有齿条。
6.优选地，所述齿条包括与摇臂齿轮啮合的齿面一；齿面一与从动齿轮的中心轴方向平行。
7.优选地，所述齿条与丝杠螺母之间设有固定键，所述丝杠轴上套设有用于限定齿条与丝杠螺母之间相互位置的挡板。
8.优选地，所述摇臂齿轮包括输出轴和齿面二；所述齿面二与齿条的齿面一啮合，齿面二与齿面一的啮合运动使输出轴旋转。
9.优选地，所述摇臂齿轮输出轴的一端设有设备对外输出接口，输出轴的另一端设有用于检测设备包括输出角度、速度以及加速度的状态量的传感检测单元。
10.优选地，所述箱体上设有轴承组二，摇臂齿轮的输出轴通过轴承组二与箱体连接。
11.优选地，所述箱体中设有导轨副，齿条与导轨副连接。
12.优选地，所述导轨副包括两端设于箱体上的导轨条和与齿条连接的滑块，滑块设有沿导轨条滑动的滑动面。
13.优选地，所述滑动面与齿面一设于齿条相对应的两侧。
14.相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
15.本发明提供了一种摆动式电动舵机，提供了一种适用于安装和工作空间有限的，结构和空间紧凑的电动舵机；解决了现有电动舵机组成复杂、体积庞大等技术缺陷。
16.本发明提供的一种摆动式电动舵机安装空间和工作空间重合，解决了现有电动舵机在安装使用时需要较大空间的问题，且结构简单。
17.本发明的电动舵机主要适用于狭小安装工作空间、重负载、长寿命及高可靠性的恶劣环境条件下的往返摆动输出，在远程通讯等基本方式下可实现位置适时控制，大大扩展了该设备的作业领域。
附图说明
18.图1为现有技术的电动舵机结构示意图；
19.图2本发明的结构示意图一；
20.图3本发明的结构示意图二；
21.图4是本发明的主体传动结构示意图；
22.图5是本发明中丝杠副与齿条连接示意图。。
23.附图标记：1.箱体；2.主动齿轮；3.伺服电机；4.从动齿轮；5.导轨副；6.齿条；7.丝杠副；8.摇臂齿轮；9.传感检测单元；10.键；11.挡板；51.导轨条；52.滑块；71.丝杠轴；72.丝杠螺母；73.轴承组一；81.轴承组二。
具体实施方式
24.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：
25.本发明的技术方案是提供一种摆动式电动舵机，电动舵机设于一箱体1中，包括伺服电机3、主动齿轮2、从动齿轮4、丝杠副7、齿条6和摇臂齿轮8；伺服电机3上设有一主动齿轮2，主动齿轮2与一从动齿轮4啮合连接；从动齿轮4的轴心上穿设有一丝杠副7的丝杠轴71，丝杠副7的丝杠螺母72上设有沿直线移动的齿条6，齿条6与摇臂齿轮8的齿面啮合连接；摇臂齿轮8还包括输出轴，输出轴的轴向与丝杠副7的丝杠轴71的长度方向垂直。丝杠副7包括丝杠轴71、丝杠螺母72和轴承组一73；丝杠轴71的两端分别套设有固定于箱体1两侧的轴承组一73，丝杠轴71的一端穿过从动齿轮4的轴心与箱体1一侧的轴承组一73连接，丝杠轴71的外周套设有丝杠螺母72；丝杠螺母72的外周套设有齿条6。齿条6包括与摇臂齿轮8啮合的齿面一；齿面一与从动齿轮4的中心轴方向平行。齿条6与丝杠螺母72之间设有固定键10，丝杠轴71上套设有用于限定齿条6与丝杠螺母72之间相互位置的挡板11。摇臂齿轮8包括输出轴和齿面二；齿面二与齿条6的齿面一啮合，齿面二与齿面一的啮合运动使输出轴旋转。摇臂齿轮8输出轴的一端设有设备对外输出接口，输出轴的另一端设有用于检测设备包括输出角度、速度以及加速度的状态量的传感检测单元9。箱体1上设有轴承组二81，摇臂齿轮8的输出轴通过轴承组二81与箱体1连接。箱体1中设有导轨副5，齿条6与导轨副5连接。导轨
副5包括两端设于箱体1上的导轨条51和与齿条6连接的滑块52，滑块52设有沿导轨条51滑动的滑动面。滑动面与齿面一设于齿条6相对应的两侧。
26.电动舵机主要包括伺服电机3、齿轮齿条组、丝杠副7、导轨副5、箱体1及传感检测单元9等组件。伺服电机3对设备提供动力；齿轮齿条组主要对力矩和转速作变比输出；丝杠副7将旋转速度和力矩转换为直线速度和推拉力输出；导轨副5主要对传动结构进行约束限制，以获得保证要求的运动形式；箱体1则为本设备的安装定位基础并提供密封保护；传感检测单元9则对设备摆动角度作实时检测、控制和预警。
27.实施例
28.如图2-5所示，本发明提供一种摆动式电动舵机，该电动舵机主要包括箱体1、主动齿轮2、伺服电机3、从动齿轮4、导轨副5、齿条6、丝杠副7、摇臂齿轮8、传感检测单元9、键10及挡板11等。舵机输出端为摇臂齿轮8的输出轴的圆柱形大端，输出规定的角度、力矩、速度、加速度等指标。
29.伺服电机3安装于箱体1内，其与主动齿轮2固定相连；从动齿轮4安装于丝杠轴71上的固定位置，其与主动齿轮2形成稳定的啮合传动；丝杠副7与齿条6连接；齿条6与导轨副5固定连接，齿条6的齿面与摇臂齿轮8啮合传动；摇臂齿轮8的两端由轴承组二81进行支撑传动，其圆柱形大端为设备输出端，其另一端设置有传感检测单元9相连，以检测设备输出角度、速度及加速度等状态量，保证设备工作状态可控。
30.丝杠副7的两端分别安装有轴承组一73，轴承组一73安装固定于箱体1上，丝杠轴71与丝杠螺母72形成运动副。丝杠轴71转动时，丝杠螺母72则沿丝杠轴71轴向直线移动。
31.齿条6的内孔安装着丝杠螺母72，其轴向通过安装的挡板11定位，设计时，二者沿轴向和径向均存在合适的间隙，以保证齿条6啮合的径向载荷不传递或较小传递至丝杠副7上。
32.齿条6和丝杠螺母72的圆柱面上对应分别设计有相同规格的键槽，并安装有规定规格的键10，以保证丝杠副7与齿条6间的传动能正常实现。
33.导轨副5主要由导轨条51和滑块52组成，导轨条51按要求安装固定在箱体1上，滑块52则与齿条6固定连接。导轨副5可产生对应的反向力以平衡齿条6啮合传动产生的径向力和丝杠运动产生的倾覆力，从而保证齿条6在其行程内平稳顺畅移动。
34.摇臂齿轮8的两端分别安装轴承组二81，并安装固定于箱体1上。摇臂齿轮8的大端为设备对外输出接口(可据需设计接口形式)，摇臂齿轮8的另一端安装传感检测单元9，以检测设备输出角度、速度及加速度等状态量。
35.本发明通过将安装空间和工作空间重合，因此可以在有限的安装空间中实现规定行程的工作。
36.本发明中，伺服电机和输出端空间交错轴布置，实现了紧凑化的结构设计，极大的节省了舵机的空间。
37.本发明中，其大部分结构固定、静止且封闭，仅输出端局部外露，因此更加安全可靠。
38.如附图2所示，本发明提供一种摆动式电动舵机，该电动舵机包括箱体1、主动齿轮2、伺服电机3、从动齿轮4、导轨副5、齿条6、丝杠副7、摇臂齿轮8、传感检测单元9、键10及挡板11等。
39.在正常工作过程中，伺服电机1输出一定的转矩和转速，其通过主动齿轮2、从动齿轮4、丝杠副7、齿条6和摇臂齿轮8等，变换为要求的转矩和转速输出。
40.伺服电机3安装固定于箱体1中，其输出端与主动齿轮2固定相连。
41.丝杠副7以轴承组一73安装固定于箱体1上，并能沿其自身轴线自由转动。
42.如附图3所示，导轨条51与滑块52组成导轨副5，导轨条51安装固定在箱体1上，滑块52则沿导轨条51直线自由移动。
43.齿条6与滑块52固定连接，齿条6的齿面与摇臂齿轮8啮合传动。
44.伺服电机3、导轨副5与丝杠副7等构件平行安装布置。
45.如附图4所示，丝杠轴71与丝杠螺母72形成丝杠副7。丝杠轴71转动时，丝杠螺母72则沿丝杠轴71直线移动。
46.齿条6和丝杠螺母72的圆柱面上对应分别设计相同规格的键槽，丝杠螺母72安装于与齿条6的内孔中，并通过挡板11和键10，与齿条6形成传动连接。
47.从动齿轮4安装固定于丝杠轴71一端的规定位置，其与主动齿轮2形成稳定的啮合传动。
48.丝杠副7的两端安装轴承组一73，对其进行支撑传动。
49.导轨副5与箱体1在规定位置连接固定。
50.如附图5所示，摇臂齿轮8的两端分别安装轴承组二81，并安装固定于箱体1上，以对其进行支撑传动。
51.摇臂齿轮8的大端为设备对外输出接口(可根据需要设计接口形式)，摇臂齿轮8的另一端安装传感检测单元9，以检测设备输出角度、速度及加速度等状态量。
52.传感检测单元9安装固定于箱体1上与摇臂齿轮8同轴的位置上，以检测、传输设备工作状态量。
53.导轨副5安装、固定于箱体1上规定位置(如上所述与丝杠副平行布置)。
54.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。