[发明专利]一种多轴驱动的环形舵控装置

说明书

本发明公开了一种多轴驱动的环形舵控装置，包括电机驱动系统、舵控传动机构和舵机主体结构；所述电机驱动系统包括电机、减速器和编码器；所述舵控传动机构包括丝杠副、直线导轨副、螺母、拨叉、舵轴和轴承；丝杠副和直线导轨副将所述电机驱动系统的旋转运动转换为螺母的直线运动，拨叉在螺母的直线运动推动下对每个舵轴分别进行精确的偏转。本发明体积小，质量轻，结构简单；模块化设计，一体化加工，拆装方便；环形结构能实现对至少四个舵片进行内插或外置的控制利用；能提供每个舵轴3N.m的扭矩和±45°的角度偏转，且旋转回程间隙控制在3′以内。

技术领域

本发明涉及一种多轴驱动的环形舵控装置，属于电动舵机结构技术领域。

背景技术

电动舵机作为精确制导武器的操纵装置，接收机载计算机或自动驾驶仪发出的舵偏角指令，克服舵面的铰链力矩并快速角位置跟踪，从而改变制导武器的飞行姿态及飞行轨迹。现有的电动舵机是在一个圆筒状壳体内四个方向分别安装固定，不但空间占用大，安装需要逐个进行，拆装不方便。对于便携式导弹或箭炮而言，空间体积、重量、舵轴的舵偏角和扭矩以及回程间隙(即舵偏角精度)都是电动舵机设计需要考虑的重点和难点；同时，在局限的环状空间内对与舵机相连的多个舵片分别单独精密驱动控制则难上加难。

随着现代战争对便携式导弹或箭炮的需求越来越迫切，便携式导弹或箭炮的性能要求也不断地强化，比如速度越快对舵或翼的扭矩要求越大，控制越稳对舵或翼的偏转精度要求越高，复杂姿态的增加对舵或翼的偏转角度要求增多等；另外，便携式导弹或箭炮需要应对各种复杂的温度环境而不影响其性能，对控制舵偏转的舵机装置的结构设计和布局提出了较大的挑战。

然而，传统的舵机比如液压、气动舵机结构复杂，体积较大，且维护成本较高，并不适用于便携式导弹；另外，对于电动舵机的蜗轮-蜗杆传动方式，环状空间结构布局无法获得与导弹大小相匹配的舵轴扭矩等性能；或者说要获得与导弹大小相匹配的舵轴扭矩等性能，则无法保证环状空间布局设计。对于环状空间结构布局的电动舵机，其内腔可以用于多种用途，比如外插鸭舵或尾翼，则其内腔可布置电路板或通信电路等，亦可穿支撑支杆用于风洞试验；内插燃气舵，可用于矢量推力技术及其试验。

因此，设计一个模块化、通用型的环状空间结构布局，兼顾成本、体积、重量、回程间隙以及舵轴的舵偏角和扭矩的舵控装置是便携式导弹或箭炮急需解决的技术难题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种多轴驱动的环形舵控装置，采用对环形舵控装置进行模块化设计，加工一体化，拆装方便；通过在便携式导弹局限的环形内腔中对至少四个舵轴单独驱动的部件进行布局和设计，使得舵机装置所占空间外径小于72mm，环形厚度小于16mm，长度小于160mm，质量少于1kg；通过采用丝杠-螺母传动方式，实现了在环状空间中的舵轴至少±45°的角度旋转；通过采用电机、减速器、编码器以及丝杠-螺母传动组合，能够给舵轴提供至少3N.m的扭矩，并将整个装置的回程间隙控制在3′以内。

本发明的技术解决方案是：

一种多轴驱动的环形舵控装置，包括电机驱动系统、舵控传动机构和舵机主体结构；舵机主体结构上安装有用于配装电机驱动系统的舵控传动机构；舵控传动机构包括丝杠副、直线导轨副、第一轴承、拨叉、舵轴、螺母和第二轴承；电机驱动系统与丝杠副固定连接，并驱动丝杠副绕自身轴线旋转；丝杠副两端均设有用于支撑并限制轴向自由度的第一轴承，螺母通过直线导轨副沿丝杠副直线运动，并推动拨叉旋转，拨叉与舵轴固定连接，并驱动舵轴绕自身轴线偏转，舵轴两端均设有用于支撑并限制轴向自由度的第二轴承。

在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述电机驱动系统包括正反转电机、减速器和编码器；正反转电机、减速器和编码器均与舵机主体结构固定连接。

在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述丝杠副和直线导轨副用于将电机驱动系统的旋转运动转换为螺母的直线运动。