本發(fā)明涉及伺服控制系統(tǒng)技術領域，尤其涉及一種電動舵機伺服系統(tǒng)的間隙調(diào)節(jié)裝置。

背景技術：

間隙環(huán)節(jié)產(chǎn)生于齒輪傳動機構之間的間隙，是控制系統(tǒng)中常見的非線性特性。在高精度機械伺服系統(tǒng)中，間隙是影響伺服系統(tǒng)性能的一個重要非線性因素。

在高精度電動舵機伺服系統(tǒng)中，間隙非線性干擾對系統(tǒng)性能的影響主要包括：

(1)間隙干擾降低了舵機伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

(2)間隙干擾使舵機伺服系統(tǒng)產(chǎn)生相位滯后，從而影響系統(tǒng)的快速性；

(3)間隙干擾降低了舵機伺服系統(tǒng)的跟蹤精度，增大系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)量；

(4)間隙干擾可能使系統(tǒng)承受過大的沖擊，降低舵機伺服系統(tǒng)傳動機構的可靠性和壽命。

間隙干擾導致的誤差主要包括：在跟蹤正弦響信號時，將出現(xiàn)平頂現(xiàn)象，系統(tǒng)跟蹤精度降低。特別是在輸入信號轉(zhuǎn)向的過程中，由于間隙形成空程，會產(chǎn)生較大的跟蹤誤差。

因此，為電動舵機伺服系統(tǒng)提供連續(xù)變化的間隙干擾，對于分析間隙干擾對伺服系統(tǒng)性能的影響，研究間隙補償控制算法，提高伺服系統(tǒng)的動態(tài)性能，具有重要的意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種電動舵機伺服系統(tǒng)的間隙調(diào)節(jié)裝置，給出了間隙調(diào)節(jié)方法，為電動舵機伺服系統(tǒng)提供連續(xù)變化的間隙干擾。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術方案:

一種電動舵機伺服系統(tǒng)的間隙調(diào)節(jié)裝置，包括：旋轉(zhuǎn)螺桿、輸入滑塊組件、輸出滑塊組件，所述旋轉(zhuǎn)螺桿與所述輸入滑塊組件相連，所述輸入滑塊組件與所述輸出滑塊組件相連。

進一步地，所述輸入滑塊組件由輸入滑塊和水平滑槽構成，所述水平滑槽固定在所述輸入滑塊上；所述輸出滑塊組件由輸出滑塊和負載齒條構成，所述負載齒條固定在所述輸出滑塊上，所述負載齒條末端的負載連接器固定并拖動直線運動負載。

進一步地，所述輸入滑塊組件中設有水平滑槽，所述輸出滑塊組件放置在所述輸入滑塊組件的水平滑槽內(nèi)并可沿滑槽滑動。

進一步地，當旋動所述旋轉(zhuǎn)螺桿時，帶動所述輸入滑塊組件滑動并產(chǎn)生位移，使得所述輸出滑塊組件產(chǎn)生相應的位移，改變了所述負載齒條與所述減速器輸出齒輪之間的間隙。

進一步地，旋動所述旋轉(zhuǎn)螺桿，動態(tài)調(diào)節(jié)所述負載齒條與電動機輸出齒輪之間的間隙大小，從而為電動舵機伺服系統(tǒng)提供特性不同的間隙干擾。

進一步地，電動機旋轉(zhuǎn)時，減速器輸出齒輪通過負載齒條帶動負載直線運動，負載的直線運動不影響所述減速器輸出齒輪與所述負載齒條間的間隙大小，從而形成穩(wěn)定的間隙干擾。

進一步地，當旋動旋轉(zhuǎn)螺桿，使旋轉(zhuǎn)螺桿向減速器輸出齒輪方向移動時，旋轉(zhuǎn)螺桿帶動輸入滑塊組件發(fā)生位移，輸入滑塊組件沿著裝置底座滑槽帶動輸出滑塊組件向靠近電動機軸方向移動，減小了負載齒條與減速器輸出齒輪之間的間隙。

進一步地，當旋動旋轉(zhuǎn)螺桿，使旋轉(zhuǎn)螺桿向遠離減速器輸出齒輪方向移動時，旋轉(zhuǎn)螺桿帶動輸入滑塊組件發(fā)生位移，輸入滑塊組件沿著裝置底座滑槽帶動輸出滑塊組件向遠離電動機軸方向移動，增大了負載齒條與減速器輸出齒輪之間的間隙。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以看出，本發(fā)明實施例的裝置可以連續(xù)調(diào)節(jié)電動舵機伺服系統(tǒng)中輸出齒輪與負載齒條之間的間隙大小，為系統(tǒng)提供不同大小和不同特性的間隙。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的間隙調(diào)節(jié)裝置旋轉(zhuǎn)螺桿及其固定支架示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的間隙調(diào)節(jié)裝置輸入滑塊組件示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的間隙調(diào)節(jié)裝置輸出滑塊組件示意圖；

圖4和圖5為本發(fā)明實施例提供的一種調(diào)節(jié)負載齒條與減速器輸出齒輪之間的間隙大小原理示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數(shù)形式。應該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發(fā)明實施例的限定。

本發(fā)明實施例的電動舵機伺服系統(tǒng)的間隙調(diào)節(jié)裝置可以靈活調(diào)節(jié)直流電動機伺服系統(tǒng)的輸出齒輪與負載齒條之間的間隙大小，從而更加易于研究間隙對于伺服系統(tǒng)的影響以及進行后續(xù)研究工作。

本發(fā)明實施例提供的一種電動舵機伺服系統(tǒng)的間隙調(diào)節(jié)裝置結構如圖1、2和3所示，包括：旋轉(zhuǎn)螺桿(100)、旋轉(zhuǎn)螺桿固定支架(101)、輸入滑塊(200)、裝置底座滑槽(201)、水平滑槽(202)、負載齒條(300)、輸出滑塊(301)、負載連接器(302)、電動機(400)和減速器輸出齒輪(401)。

圖4和圖5為本發(fā)明實施例提供的一種調(diào)節(jié)負載齒條(300)與減速器輸出齒輪(401)之間的間隙大小原理示意圖。

將本發(fā)明實施例的裝置安裝在減速器輸出齒輪(401)的外側(cè)，減速器輸出齒輪(401)與負載齒條(300)構成一個傳動裝置。電動機(400)旋轉(zhuǎn)時，減速器輸出齒輪(401)接觸負載齒條(300)，通過負載連接器(302)帶動負載作直線運動。間隙便是負載齒條(300)與輸出齒輪(401)之間的間隙d大小。通過調(diào)整減速器輸出齒輪(401)與負載齒條(300)之間的距離l，即可調(diào)節(jié)減速器輸出齒輪(401)與負載齒條(300)之間的間隙d。

所述旋轉(zhuǎn)螺桿(100)被旋轉(zhuǎn)螺桿固定支架(101)固定，末端與所述輸入滑塊(200)相連，輸入滑塊(200)通過水平滑槽(202)與輸出滑塊(301)及負載齒條(300)相連，所述水平滑槽(202)的方向與旋轉(zhuǎn)螺桿(100)的方向垂直。

設旋轉(zhuǎn)螺桿(100)與所述負載齒條(300)之間連線的方向為x軸方向，與x軸垂直方向為y方向。

在間隙調(diào)節(jié)裝置中，旋轉(zhuǎn)螺桿(100)起到外部調(diào)節(jié)的作用，采用旋轉(zhuǎn)螺桿(100)控制負載齒條(300)與減速器輸出齒輪(401)之間的間隙大小。通過旋動旋轉(zhuǎn)螺桿(100)使得螺桿(100)產(chǎn)生向負載齒條(300)方向的位移，螺桿(100)帶動輸入滑塊(200)沿裝置底座滑槽(201)產(chǎn)生相應的位移。輸入滑塊(200)的位移使得負載齒條(300)向減速器輸出齒輪(401)方向產(chǎn)生相同的位移，改變減速器輸出齒輪(401)與負載齒條(300)的距離l，即調(diào)節(jié)了其間隙d。

通過旋動旋轉(zhuǎn)螺桿(100)，使得旋轉(zhuǎn)螺桿(100)發(fā)生位移。輸入滑塊(200)可以利用裝置底座滑槽(201)帶動輸入滑塊(200)在x方向上運動。當轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)螺桿(100)時，螺桿(100)帶動輸入滑塊(200)在x方向上運動并產(chǎn)生位移。

輸入滑塊(200)通過水平滑槽(202)與輸出滑塊(301)相連，當輸入滑塊(200)在x軸上產(chǎn)生位移δx時，負載齒條(300)在x軸上產(chǎn)生相應的位移δx。在負載齒條(300)發(fā)生位移時，電動機(400)固定于裝置底座，即減速器輸出齒輪(401)的位置保持不變。負載齒條(300)發(fā)生的位移調(diào)節(jié)了其與減速器輸出齒輪(401)的相對位置，即調(diào)節(jié)了減速器輸出齒輪(401)與負載齒條(300)之間的間隙的大小d。

當旋動旋轉(zhuǎn)螺桿(100)，使旋轉(zhuǎn)螺桿(100)向減速器輸出齒輪(401)方向(x軸負方向)移動時，旋轉(zhuǎn)螺桿(100)帶動輸入滑塊組件(輸入滑塊(200)，水平滑槽(202))發(fā)生位移，輸入滑塊組件(輸入滑塊(200)，水平滑槽(202))沿著裝置底座滑槽(201)帶動輸出滑塊組件(輸出滑塊(301),負載齒條(300))向靠近電動機軸方向(x軸負方向)移動，減小了負載齒條(300)與減速器輸出齒輪(401)之間的間隙。

當旋動旋轉(zhuǎn)螺桿(100)，使旋轉(zhuǎn)螺桿(100)向遠離減速器輸出齒輪(401)方向(x軸正方向)移動時，旋轉(zhuǎn)螺桿(100)帶動輸入滑塊組件(輸入滑塊(200)，水平滑槽(202))發(fā)生位移，輸入滑塊組件(輸入滑塊(200)，水平滑槽(202))沿著裝置底座滑槽(201)帶動輸出滑塊組件(輸出滑塊(301),負載齒條(300))向遠離電動機軸方向(x軸正方向)移動，增大了負載齒條(300)與減速器輸出齒輪(401)之間的間隙。

當減速器輸出齒輪(401)旋轉(zhuǎn)時，帶動負載齒條(300)沿水平滑槽(202)運動(y軸方向)，拖動負載作直線運動。在旋轉(zhuǎn)螺桿(100)與電動機輸出齒輪(401)連線方向(x軸方向)，輸出齒輪(401)與負載齒條(300)的相對位置沒有變化，即y軸方向上負載的直線運動運動不會影響x軸方向上間隙的大小。

本發(fā)明實施例的裝置可以調(diào)節(jié)輸出齒輪(401)與負載齒條(300)之間的間隙，能夠滿足不同大小的間隙需求。

綜上所述，本發(fā)明實施例的裝置通過旋動旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)伺服電動機系統(tǒng)輸出齒輪與負載齒條之間的間隙大小，為系統(tǒng)提供不同特性的間隙干擾。

本發(fā)明可以模擬電動舵機伺服控制系統(tǒng)中的間隙干擾，有利于使用者分析電動舵機伺服系統(tǒng)中的間隙對系統(tǒng)性能的影響?；诒景l(fā)明中所述方法，使用者可以進行相關間隙補償控制算法的設計與平臺實驗驗證，將成果應用于工程實踐。

本領域普通技術人員可以理解：附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。

本領域普通技術人員可以理解：實施例中的裝置中的部件可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的部件可以合并為一個部件，也可以進一步拆分成多個子部件。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。