一种一体化微型舵系统的制作方法

本发明的实施例属于伺服系统技术领域，更具体地，涉及一种一体化微型舵系统。

背景技术：

近年来，随着基础工业水平以及现代科技的不断进步，伺服系统正朝着小型化、长寿命、高效率、免维护、机电一体化的设计方向发展。一体式微型舵系统应运而生，相对于传统电动舵系统其在保证舵机结构各项性能的基础上大幅度减小舵系统的体积与质量，使其具备更为优越的动态输出特性、电功率特性以及控制性能，成为当前行业主要的发展趋势之一。

电动舵系统是导弹飞行过程中实现舵片偏转的执行部件，舵系统工作时，控制电路通过电机输出转矩，并由减速机构进一步放大转矩来控制舵片偏转，实现弹体的姿态调整，传统电动舵系统由一个控制器和四路舵机组成，因其互为单独的功能模块，存在需要安装空间大，舵机质量较大等问题，对实现导弹小型化形成了制约。

随着导弹研究越发的多样性，便携性导弹已成为国家迫切需要攻关的重要问题之一。一体式微型舵系统应运而生，相对于传统电动舵系统其在保证舵机结构各项性能的基础上大幅度减小舵系统的体积与质量，并通过小型化设计使其具备更为优越的动态输出特性、电功率特性以及控制性能，成为当前行业主要的发展趋势之一。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种一体化微型舵系统，其目的在于通过将四路舵机与控制系统集成设计，实现舵系统体积小、质量轻、传动精度高、安装精度高等优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种一体化微型舵系统，包括：电机、齿轮减速器、转向输出机构、位置敏感机构、控制板及转接板；

其中，所述电机设于所述齿轮减速器上，用于输出扭矩；

所述转向输出机构设于所述齿轮减速器的底部，包括第一基座、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮及输出轴，四组所述第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮分别构成所述舵系统的四路传动机构；

所述齿轮减速器通过所述转接板安装于所述第一基座上，用于放大所述电机输出的扭矩；

所述位置敏感机构包括角位置传感器和第五锥齿轮，所述第五锥齿轮用于与所述第三锥齿轮齿合，实现所述输出轴的角度偏转，所述角位置传感器用于识别所述角度偏转的信号并反馈给所述控制板，从而实现所述舵系统位置的闭环控制。

进一步地，所述转向输出机构还包括堵头，所述堵头用于微调所述第二锥齿轮、第三锥齿轮之间的啮合间隙。

进一步地，所述转向输出机构还包括中心块，所述中心块用于安装定位实现所述四路输出轴成十字正交分布。

进一步地，所述转向输出机构还包括第四锥齿轮，所述第四锥齿轮实现所述齿轮减速器与所述第一锥齿轮啮合传动。

进一步地，所述转向输出机构还包括第二基座，所述第二基座用于将所述角位置传感器安装于所述控制板上。

进一步地，所述转向输出机构还包括轴承，所述轴承用于实现所述堵头与所述中心块之间的连接。

进一步地，所述位置敏感机构还包括转接头和挡圈，所述挡圈设有所述转接头的凹槽内，所述转接头用于实现所述位置敏感机构与第五锥齿轮的连接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的一体化微型舵系统，通过将四路舵机与控制系统集成设计，具备舵系统体积小、质量轻、传动精度高、安装精度高等优点。

(2)舵系统控制电路接收控制系统发出的舵机控制信号，并将控制信号、舵机反馈信号按照一定的控制规律生成pwm方波信号，经功率电路功率放大后驱动电机转动，经4级直齿轮和2级锥齿轮减速后实现舵机输出轴偏转实现角度和力矩输出，并采用位置传感器敏感舵轴位置并转换为电压信号反馈至控制电路，实现舵机位置闭环控制

(3)本发明的一体化微型舵系统，通过2级锥齿轮减速实现舵机输出轴偏转，可根据实际情况调整齿轮啮合间隙，提高传动精度。

(4)本发明的一体化微型舵系统，在满足产品技术指标要求的基础上，具备集成度高、体积小、可靠性高、元器件消耗成本低等特点。

附图说明

图1为本发明实施例的一体式微型舵系统装配示意图；

图2为本发明实施例的一体式微型舵系统的局部剖视图；

图3为本发明实施例的一体式微型舵系统的局部剖视图；

图4为本发明实施例的一体式微型舵系统的局部剖视图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-电机、2-齿轮减速器、3-转向输出机构。4-位置敏感机构、5-控制板、6-转接板、7-第一基座、8-第二基座、9-第一锥齿轮、10-第二锥齿轮、11-第三锥齿轮、12-轴承、13-堵头、14-输出轴、15-中心块、16-第四锥齿轮、17-挡圈、18-转接头、19-角位置传感器、20-第五锥齿轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例的微型舵系统采用一体化集成设计方案，运用模块化设计理念，将数字化控制系统进行了高集成度融合，同时将电机及减速机构、控制器进行一体化设计。本发明主要由减速机构、直流伺服电机、角位置传感器以及控制电路组成。

图1为本发明实施例的一体式微型舵系统装配示意图。如图1所示，本发明的目的是这样实现，一种一体式微型舵系统包括电机1、齿轮减速器2、转向输出机构3、位置敏感机构4及控制板5。

图2为本发明实施例的一体式微型舵系统的局部剖视图，图3为本发明实施例的一体式微型舵系统的局部剖视图，图4为本发明实施例的一体式微型舵系统的局部剖视图。如图2～4所示，其中，齿轮减速器2由4级直齿轮传动构成，电机1安装在齿轮减速器2上，齿轮减速器2通过转接板6安装在第一基座7上。转向输出机构3由第一基座7、第二基座8、第一锥齿轮9、第二锥齿轮10、第三锥齿轮11、轴承12、堵头13、输出轴14、中心块15构成。

其中四组第一锥齿轮9、第二锥齿轮10、第三锥齿轮11构成舵机的四路传动机构，通过堵头13微调第二锥齿轮10、第三锥齿轮11的啮合间隙。通过中心块15安装定位实现4路输出轴14成十字正交分布。齿轮减速器2通过第四锥齿轮16与转向输出机构3中的第一锥齿轮9啮合传动。

位置敏感机构4由挡圈17、转接头18、角位置传感器19、第五锥齿轮20组成。位置敏感机构4通过第五锥齿轮20与第三锥齿轮11啮合实现传递输出轴14的偏转角度，并由角位置传感器19识别后传递反馈信号给控制板5，实现舵机位置闭环控制。

舵系统工作时由控制板5通过驱动电机1输出扭矩，再由齿轮减速器2、转向输出机构3是在扭矩放大与输出，并由位置敏感机构4反馈位置信号实现舵机位置闭环控制。

本发明主要是针对安装空间小、质量要求轻、动态特性要求高、控制精度要求高的需求。舵系统控制电路接收控制系统发出的舵机控制信号，并将控制信号、舵机反馈信号按照一定的控制规律生成pwm方波信号，经功率电路功率放大后驱动电机转动，经4级直齿轮和2级锥齿轮减速后实现舵机输出轴偏转实现角度和力矩输出，并采用位置传感器敏感舵轴位置并转换为电压信号反馈至控制电路，实现舵机位置闭环控制。其主要传动部位采用可调整啮合间隙的锥齿轮，有效较小电动舵机易发生的“抖动”现象，因此该结构具有较高的可靠性与实用性。本发明在满足产品技术指标要求的基础上，具备集成度高、体积小、可靠性高、元器件消耗成本低等特点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。