一种伺服作动器的制作方法

本实用新型涉及一种测试装置，具体是一种伺服作动器。

背景技术：

作动器又名激振器，用于进行动力学试验，是动力学试验的出力装置。

作动器的作用是按照确定的控制规律对控制对象施加控制力。随着振动主动控制技术的发展,对作动器的要求愈来愈高。近年来,在传统的流体作动、气体作动器和电器作动器的基础上，研究开发出了多种智能型作动器，如压电陶瓷作动器、压电薄膜作动器、电致伸缩作动器、磁致伸缩作动器、形状记忆合金作动器、伺服作动器和电流变流体作动器等。这些作动器的出现为实现高精度的振动主动控制提供了必要条件。

目前现有的作动器大多在动作时由于活塞与缸体内壁之间存在较大的摩擦力，导致测试的阻力较大，测试结果的精准性不高。

技术实现要素：

基于上述背景技术中所提到的现有技术中的不足之处，为此本实用新型提供了一种伺服作动器。

本实用新型通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：

一种伺服作动器，包括作动器本体，作动器本体包括油缸组件、位移传感器组件、力传感器组件、无间隙的球铰组件、伺服阀组件和蓄能器，球铰组件包括设置在作动器本体一端的第一球铰机构和另一端的第二球铰机构，所述第一球铰机构连接位移传感器组件一侧，位移传感器组件的另一侧连接油缸组件，油缸组件上安装有伺服阀组件和蓄能器，油缸组件相对位移传感器组件一侧连接力传感器组件，力传感器组件连接在第二球铰机构上。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一球铰机构包括第一球铰安装地脚、与第一球铰安装地脚通过销轴连接的第一关节轴承、用于安装第一关节轴承的后球铰座，后球铰座连接在位移传感器组件的端部。

作为本实用新型再进一步的方案：所述位移传感器组件包括与后球铰座固定连接的位移传感器固定座、端头固定在传感器固定座上的位移传感器、套设在位移传感器外部的传感器保护套，其中，传感器保护套相对后球铰座一端连接油缸组件。

作为本实用新型再进一步的方案：所述油缸组件包括与传感器保护套固定连接的油缸后压盖、贯穿油缸组件和位移传感器的滑动导杆、端部连接油缸后压盖的缸筒、滑动连接于缸筒内的活塞杆，其中，在油缸后压盖与缸筒连接处设置有后盖密封圈，活塞杆的中部固定有活塞，活塞的周向设置有外缘密封贴合缸筒内壁的活塞密封件，活塞将缸筒的内腔分隔为第一腔室和第二腔室。

作为本实用新型再进一步的方案：所述缸筒的外壁上设置有伺服阀组件，伺服阀组件包括固定于缸筒外壁的伺服阀安装座和安装在伺服阀安装座上的伺服阀，其中，伺服阀具有两路通道，分别连通缸筒内的第一腔室和第二腔室；所述油缸组件相对安装有位移传感器组件的一端通过滑动轴承连接前压盖，在前压盖上设置有前压盖密封件。

作为本实用新型再进一步的方案：在所述油缸组件与后球铰座之间设置有保护套拉杆，位移传感器的中部内安装有磁环，且在传感器保护套的外壁上开设有排气孔。

作为本实用新型再进一步的方案：所述前压盖外端安装有力传感器组件，力传感器组件包括固定在滑动导杆上相对位移传感器固定座一端的滑动杆锁紧螺丝、与滑动杆锁紧螺丝固定连接的一号力传感器连接螺杆、一端连接在一号力传感器连接螺杆上的力传感器、固定在力传感器另一端的二号力传感器连接螺杆。

作为本实用新型再进一步的方案：所述二号力传感器连接螺杆相对力传感器一端固定连接在第二球铰机构上，第二球铰机构包括与二号力传感器连接螺杆螺纹连接的前球铰座、通过第二关节轴承连接前球铰座的第二球铰安装地脚，其中，第二关节轴承和第一关节轴承上均设置有轴承锁紧螺丝。

作为本实用新型再进一步的方案：所述力传感器上设置有为其供电并信号连接的力传感器插头，传感器保护套的外壁上设置有为位移传感器供电并信号连接的位移传感器插头，在缸筒的上部两侧对称设置有蓄能器。

作为本实用新型再进一步的方案：所述一号力传感器连接螺杆与力传感器通过一号力传感器锁紧帽螺纹固定，二号力传感器连接螺杆与力传感器通过二号力传感器锁紧帽螺纹固定。

采用以上结构后，本实用新型相较于现有技术，具备以下优点：该作动器通过增加了滑动轴承，还有接近于静压油支撑活塞杆的结构，使得活塞在左右移动时的摩擦力大幅降低，油缸具有很高的频率响应,油缸可以在力闭环或位移闭环工况下，根据上位机指令做正玄波，方波，三角波等各种波形运动而且实现了极高精度范围。

附图说明

图1为伺服作动器的剖视图。

图2为伺服作动器的后视图。

图3为伺服作动器的俯视图。

图中：1-第一球铰安装地脚；2-第一关节轴承；3-销轴；4-后球铰座；5-位移传感器固定座；6-传感器保护套；7-保护套拉杆；8-位移传感器；9-磁环；10-排气孔；11-滑动导杆；12-油缸后压盖；13-后盖密封圈；14-伺服阀安装座；15-伺服阀；16-活塞杆；17-活塞；18-活塞密封件；19-缸筒；20-滑动轴承；21-前压盖密封件；22-前压盖；23-滑动杆锁紧螺丝；24-一号力传感器连接螺杆；25-一号力传感器锁紧帽；26-力传感器；27-二号力传感器锁紧帽；28-二号力传感器连接螺杆；29-前球铰座；30-第二关节轴承；31-轴承锁紧螺丝；32-第二球铰安装地脚；33-力传感器插头；34-位移传感器插头；35-蓄能器；36-吊环孔；37-进出油孔；38-静压油阻尼孔。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

另外，本实用新型中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

实施例1

请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种伺服作动器，包括作动器本体，作动器本体包括油缸组件、位移传感器组件、力传感器组件、无间隙的球铰组件、伺服阀组件和蓄能器35，球铰组件包括设置在作动器本体一端的第一球铰机构和另一端的第二球铰机构；

详细的来说，所述第一球铰机构连接位移传感器组件一侧，位移传感器组件的另一侧连接油缸组件，油缸组件上安装有伺服阀组件和蓄能器35，油缸组件相对位移传感器组件一侧连接力传感器组件，力传感器组件连接在第二球铰机构上，通过第一球铰机构和第二球铰机构将作动器本体连接在被测件和固定座之间，利用上位机发出力的目标指令到运动控制器，运动控制器接收到后同位移传感器组件或力传感器组件构成闭环回路，达到目标值。

具体来说，所述第一球铰机构包括第一球铰安装地脚1、与第一球铰安装地脚1通过销轴3连接的第一关节轴承2、用于安装第一关节轴承2的后球铰座4，后球铰座4连接在位移传感器组件的端部，通过第一球铰机构实现作动器本体的一端能够同被测件或固定座万向球接。

进一步地，所述位移传感器组件包括与后球铰座4固定连接的位移传感器固定座5、端头固定在传感器固定座5上的位移传感器8、套设在位移传感器8外部的传感器保护套6，其中，传感器保护套6相对后球铰座4一端连接油缸组件，需要说明的是，在油缸组件与后球铰座4之间设置有保护套拉杆7，位移传感器8的中部内安装有磁环9，且在传感器保护套6的外壁上开设有排气孔10，排气孔10可供发生位移时内部空气的流通，防止气压变化阻碍移动从而影响位移结果。

再进一步地，所述油缸组件包括与传感器保护套6固定连接的油缸后压盖12、贯穿油缸组件和位移传感器8的滑动导杆11、端部连接油缸后压盖12的缸筒19、滑动连接于缸筒19内的活塞杆16，其中，在油缸后压盖12与缸筒19连接处设置有后盖密封圈13，利用后盖密封圈13配合油缸后压盖12保持缸筒19端部的密封，活塞杆16的中部固定有活塞17，活塞17的周向设置有外缘密封贴合缸筒19内壁的活塞密封件18，需要说明的是，活塞17将缸筒19的内腔分隔为第一腔室和第二腔室，通过位移传感器8检测活塞杆16的位移量，从而起到检测的作用。

为了实现对活塞杆16的移动量控制，所述缸筒19的外壁上设置有伺服阀组件，伺服阀组件包括固定于缸筒19外壁的伺服阀安装座14和安装在伺服阀安装座14上的伺服阀15，其中，伺服阀15具有两路通道，分别连通缸筒19内的第一腔室和第二腔室，通过伺服阀15控制两路通道的通断进而向第一腔室或第二腔室中通入油液驱动活塞杆16移动。

优选地，所述油缸组件相对安装有位移传感器组件的一端通过滑动轴承20连接前压盖22，在前压盖22上设置有前压盖密封件21，通过滑动轴承20使得活塞杆16以及活塞17在移动时的阻力大幅降低，减小磨损。

实施例2

上述实施例中通过活塞杆16的移动便于对位移量进行测试，为了实现同时能够对受力时的受力进行测试，本发明另一实施例中，一种伺服作动器，所述前压盖22外端安装有力传感器组件，力传感器组件包括固定在滑动导杆11上相对位移传感器固定座5一端的滑动杆锁紧螺丝23、与滑动杆锁紧螺丝23固定连接的一号力传感器连接螺杆24、一端连接在一号力传感器连接螺杆24上的力传感器26、固定在力传感器26另一端的二号力传感器连接螺杆28，其中，一号力传感器连接螺杆24与力传感器26通过一号力传感器锁紧帽25螺纹固定，二号力传感器连接螺杆28与力传感器26通过二号力传感器锁紧帽27螺纹固定，通过一号力传感器连接螺杆24和二号力传感器连接螺杆28使得力传感器26的两端不直接刚性连接，便于力传感器26进行受力的测试。

所述二号力传感器连接螺杆28相对力传感器26一端固定连接在第二球铰机构上，第二球铰机构包括与二号力传感器连接螺杆28螺纹连接的前球铰座29、通过第二关节轴承30连接前球铰座29的第二球铰安装地脚32，其中，第二关节轴承30和第一关节轴承2上均设置有轴承锁紧螺丝31，通过第二球铰机构配合第一球铰机构使得作动器本体的两端可万向安装在固定座和被测件之间，实现位移和受力的测试，具有双重功能。

补充说明的有，所述力传感器26上设置有为其供电并信号连接的力传感器插头33，传感器保护套6的外壁上设置有为位移传感器8供电并信号连接的位移传感器插头34，在缸筒19的上部两侧对称设置有蓄能器35，通过蓄能器35经伺服阀15向液压油功能并推动活塞杆16移动。

所述传感器保护套6的外壁上开设有吊环孔36，伺服阀15的侧壁上开设有供液压油进出的进出油孔37，且油缸后压盖12和前压盖22上均开设有连通伺服阀15上两路通道的静压油阻尼孔38，通过吊环孔36便于整个装置的吊运移动，通过进出油孔37实现液压油经伺服阀15进出缸筒19，通过静压油阻尼孔38连通两路通道便于对不同腔室中抽送或泵出油液。

根据上述实施例的具体描述，易知本实用新型的工作原理是：工作时通过油缸组件前后球铰组件连接在被测件和固定座之间，做推力测试时，上位机发出力的目标指令到运动控制器，运动控制器接收到后与力传感器26反馈信号进行前馈和微积分计算调整，然后给伺服阀15指令信号，伺服阀控制阀芯开度，控制高压油进入b腔，活塞17向左推动产生推力，力传感器26受到推力后向运动控制器反馈力的大小，运动控制器根据反馈信号和目标值继续对比进行前馈和微积分计算控制伺服阀15最终达到目标值。反向拉力测试一样的原理，运动控制器接收到指令后，对比力传感器26反馈信号，控制伺服阀15开口方向，高压油进入第一腔，活塞17向右移动产生拉力，力传感器26反馈信号给运动控制器，做对比运算后继续控制伺服阀15开口和方向，达到目标值。做位移控制也是一样的通过运动控制器构成闭环回路，运动控制器会通过位移传感器8反馈信号和指令信号做对比进行前馈和微积分计算调整伺服阀15开口大小，进而控制活塞17左右移动达到目标值。做位移控制是用位移传感器8反馈信号和伺服阀15指令信号通过运动控制器做类似闭环控制。

需要说明的是，本申请中伺服阀和力传感器以及位移传感器为现有技术的应用，该作动器通过增加了滑动轴承，还有接近于静压油支撑活塞杆的结构，使得活塞在左右移动时的摩擦力大幅降低，油缸具有很高的频率响应,油缸可以在力闭环或位移闭环工况下，根据上位机指令做正玄波，方波，三角波等各种波形运动而且实现了极高精度范围为本申请的创新点，其有效解决了现有的作动器普遍存在摩擦阻力较大，精准度不高的问题。

以上仅就本实用新型的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。