[发明专利]一种谐波驱动曲柄摇臂旋转式舵机

说明书

本发明公开了一种谐波驱动曲柄摇臂旋转式舵机，包括电机(1)和输出轴、机体组件(3)、减速机构(2)及摇臂输出轴组件(4)；减速机构(2)包括谐波减速器(204)和依次齿合的输入齿轮(201)、中间齿轮(202)、输出齿轮(203)，输入齿轮(201)与电机(1)连接，且输入齿轮(201)、中间齿轮(202)、输出齿轮(203)的齿数依次增加构成第一级减速单元，谐波减速器(204)与输出齿轮(203)连接构成第二级减速单元；摇臂输出轴组件(4)包括摇臂输出轴(402)，摇臂输出轴(402)为曲柄状的摇臂结构，其一端与减速机构(2)衔接，另一端与输出轴衔接。本发明的谐波驱动曲柄摇臂旋转式舵机，具备体积小、质量轻、传动精度高、输出扭矩大的特点。

技术领域

本发明属于旋转式舵机技术领域，更具体地，涉及一种谐波驱动曲柄摇臂旋转式舵机。

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、免维护的设计方向发展。我国无人机、巡航制导导弹等技术的研究已成为当前的热点之一。由于无人机、巡航制导导弹体积小巧，内部空间利用率极高，因此增加了用于调整其空间姿态或发动机控制所需舵机的设计研发难度。谐波驱动曲柄摇臂旋转式舵机应运而生，相对于传统电动舵机其在保证舵机结构各项性能的基础上大幅度减小舵机的体积与质量，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。

电动舵机是导弹飞行过程中实现舵片偏转的执行功能部件，舵机工作时，控制电路通过电机输出转矩，并有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。传统电动舵机受传动方式限制，在狭小空间内很难输出较大的扭矩。现有技术中常用的方式有两种，一是通过采用多级齿轮传动的方式增大输出扭矩，会因为传动环节太多增加系统误差，从而影响舵机的精度。二是采用通过提高某环节减速比的方式，存在需求安装空间大，舵机质量增大等问题，对实现无人机、巡航制导导弹等装备小型化形成制约。

随着导弹研究越发多样子，远距离、高精度、高可操控性的巡航制导导弹与无人机技术已成为国家迫切需要攻关的重点问题之一。机载式小体积大扭矩复合舵机，其需要在传统舵机的基础上大幅度减小舵机的体积与质量，并实现大扭矩输出，但现有技术中没有满足体积小质量轻和大扭矩输出的复合舵机结构。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种谐波驱动曲柄摇臂旋转式舵机，通过输入齿轮、中间齿轮和输出齿轮形成第一级减速单元，再通过谐波减速器形成第二级减速单元，采用曲柄摇臂机构形成第三级减速单元，通过三级减速单元的协同作用、紧凑布置和集成化设置，不仅增大了舵机减速器比，放大舵机扭矩有效减小电动舵机易出现的“抖动现象”，而且还缩小了舵机的体积，减轻重量，实现高精度传动。

为了实现上述目的，本发明提供一种谐波驱动曲柄摇臂旋转式舵机，包括电机和舵机输出轴，还包括机体组件、设于所述机体组件内的减速机构及摇臂输出轴组件；

所述减速机构包括谐波减速器和依次齿合的输入齿轮、中间齿轮、输出齿轮，所述输入齿轮与电机连接，且所述输入齿轮、中间齿轮、输出齿轮的齿数依次增加构成第一级减速单元，所述谐波减速器与所述输出齿轮连接构成第二级减速单元；

所述摇臂输出轴组件包括摇臂输出轴，所述摇臂输出轴为曲柄状的摇臂结构，其一端与减速机构衔接，另一端与舵机输出轴衔接，以进一步实现扭矩的放大并通过所述舵机输出轴输出。

进一步地，还包括与所述舵机输出轴同轴的位置传感器，且所述位置传感器为非接触式位置传感器。

进一步地，还包括用于实现舵机的闭环控制舵机控制器，其与所述位置传感器连接。

进一步地，所述减速机构的顶部设有凸轮，所述凸轮上设有柱状凸起，所述摇臂输出轴的端部设有与所述凸起匹配的通孔，且所述柱状凸起穿过所述通孔。

进一步地，所述舵机输出轴上设有用于输出的内花键。