專利名稱：超微小型鎖定式數(shù)字伺服機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種小型數(shù)字伺服機，尤其是一種從航模領(lǐng)域發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動靈敏的小型數(shù)字伺服機，具體地說是一種超微小型鎖定式數(shù)字伺服機。
背景技術(shù)：
眾所周知，伺服機是一種位置伺服的驅(qū)動器。它接收一定的控制信號，然后輸出精確的控制位移角度，適用于那些需要角度，方向不斷變化并能夠保持的控制系統(tǒng)。伺服機作為運動方向的控制部件，最早出現(xiàn)在航空模型領(lǐng)域。伺服機是用來控制舵面的伺服電機。伺服機本質(zhì)上是可定位的電機，當(dāng)接受到一個位置指令，就會運動并定位于該指定位置。之后，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，伺服的應(yīng)用越來越廣泛。伺服機已經(jīng)不僅僅運用于航空航海模型中，并在工業(yè)自動化中得到了完美的應(yīng)用，即凡是需要操作性動作時都可以考慮使用伺服機來實現(xiàn)功能。由于伺服機是電機和減速機構(gòu)及控制機構(gòu)的結(jié)合體，因此現(xiàn)有的伺服機存在的控制精度差，體積較大，重量大，不能適應(yīng)小型化和輕型化的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的伺服機體積大、重量重，不能適應(yīng)小型化需要的問題，設(shè)計一種重量可控制在3克以下的超微小型鎖定式數(shù)字伺服機。本實用新型的技術(shù)方案是一種超微小型鎖定式數(shù)字伺服機，它包括上蓋10、中蓋20、下蓋30、電路板304、電機301和電位器302，上蓋10、中蓋20、下蓋30通過連接螺釘相連，其特征是所述的電路板 304上設(shè)有四個MOSFET集成電路，該電路板304安裝在下蓋30中并與空心的無核心自鎖定電機301及電位器302電氣相連，所述的空心的無核心自鎖定電機301和電位器302安裝在中蓋20的下底面上并位于中蓋20和下蓋30圍成的空間中，空心的無核心自鎖定電機 301的穿過中蓋20的輸出軸端上安裝有電機齒輪101，在上蓋10和中蓋20所圍成的空間中安裝有減速齒輪組1，減速齒輪組1的一級雙聯(lián)減速齒輪102與電機齒輪101相嚙合，減速齒輪組1的未級雙聯(lián)輸出齒輪106安裝在電位器驅(qū)動軸303的上端上，雙聯(lián)輸出齒輪106 的小齒輪伸出上蓋10，電位器驅(qū)動軸303的下端穿過中蓋20后插入電位器302中。所述的減速齒輪組1由一級POM雙聯(lián)減速齒輪102、二級POM雙聯(lián)減速齒輪103、三級POM雙聯(lián)減速齒輪105、四級POM雙聯(lián)減速齒輪104和POM雙聯(lián)輸出齒輪106組成，一級 POM雙聯(lián)減整齒輪102套裝在一級齒輪軸107上，二級POM雙聯(lián)減速齒輪103和四級POM雙聯(lián)減速齒輪104間隔套裝在二級齒輪軸108上，三級POM雙聯(lián)減速齒輪105套裝在電位器驅(qū)動軸303上并位于POM雙聯(lián)輸出齒輪106的下部，一級齒輪軸107和二級齒輪軸108固定在上蓋10和中蓋20之間，一級POM雙聯(lián)減速齒輪102中的大齒輪與電機齒輪101相嚙合，一級POM雙聯(lián)減速齒輪102中的POM小齒輪與二級POM雙聯(lián)減速齒輪103中的POM大齒輪相嚙合，二級POM雙聯(lián)減速齒輪103中的POM小齒輪與三級POM雙聯(lián)減速齒輪105中的POM大齒輪相嚙合，三級POM雙聯(lián)減速齒輪105中的POM小齒輪與四級POM雙聯(lián)減速齒輪104中的POM大齒輪相嚙合，四級POM雙聯(lián)減速齒輪104中的POM小齒輪與POM雙聯(lián)輸出齒輪106中的POM大齒輪相嚙合，POM雙聯(lián)輸出齒輪106中的POM小齒輪作為整個減速齒輪組1的輸出與電位器驅(qū)動軸303相連。本實用新型的有益效果本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，由于殼體(上、中、下蓋)采用透明ABS材料注塑成型，齒輪采用POM齒輪，伺服電機采用空心的無核心電機，因此整機重量可控制在3克以下，大大擴大了其應(yīng)用范圍，為航模及工業(yè)控制提供了一種重量輕、體積小的工業(yè)控制產(chǎn)品。本實用新型的齒輪減速機構(gòu)設(shè)計合理，降速比大，無噪音，通過電位器控制轉(zhuǎn)動角度準確可靠。本實用新型的伺服機采用了由4個MOSFET集成的驅(qū)動電路，使得此款數(shù)字伺服機電路能夠在很小的體積下依然具有優(yōu)秀的電機驅(qū)動能力，與同等規(guī)格的模擬伺服機相比， 伺服機能夠通過MOSFET獲得比以往更大的電流和電壓，提升伺服機的速度和扭矩；而與同等規(guī)格的數(shù)字伺服機相比，則具備了更好的電機驅(qū)動特性和更緊湊的電路布局，使得定位更準確、體積更小巧。本實用新型的數(shù)字伺服機都具有一個十分有用的功能。它們都能夠?qū)崿F(xiàn)將伺服機電機置于鎖定式狀態(tài)，這使得伺服機在定位后，擺臂的鎖定力矩更大，幾乎不會隨便移位， 自然也不會出現(xiàn)其他數(shù)字伺服機特有的定位后依然“吱吱”響的現(xiàn)象。當(dāng)然如果位置偏離了，還是需要電機通電復(fù)位的，鎖定式功能僅限于保持位置，而不是用來進行位置定位。值得一提的是，伺服機的鎖定式功能即使在伺服機無通電的情況下也能保持。這就是說，當(dāng)此系列伺服機斷電后，伺服機機的擺臂不再是可以隨意扭動的，而是會保持在斷電時的位置上。自然的，沒有電，伺服機電機不會自己轉(zhuǎn)動，擺臂雖然具有保持力，但受外力轉(zhuǎn)動后，還是會偏移位置的。如果用手去扭，會明顯的感覺到有很大的阻力，這就是鎖定式功能的表現(xiàn)。但是此時用手去扭擺臂，會對齒輪的結(jié)構(gòu)造成無法估量的損傷。鎖定式功能是十分有用的。它為伺服機提供了一個在有電或無電情況下依然保持位置的可能。對于伺服機本身，省去了為保持擺臂位置而不停通電的需要，這樣即保護了驅(qū)動電路，又節(jié)省了一定的電能消耗；對于航模，它可以保證舵面在任何時候都保持在需要的位置，不受外力的干擾；對于機器人，它可以使機器人在斷電后依然保持原本的姿態(tài)，不再變的像“面條” 一樣軟弱無力。

圖1是本實用新型的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示。一種超微小型鎖定式數(shù)字伺服機，包括上蓋10、中蓋20、下蓋30、電路板304、電機301和電位器302，其中電路板304可采用現(xiàn)有教科書中類似的電路加以實現(xiàn)，其主要作用是接收控制信號，同時將電位器電阻的變化轉(zhuǎn)換成電位器轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動角度，并給伺服電機發(fā)出相應(yīng)的控制信號，本實施例的電路板304上共設(shè)計有四個MOSFET集成電路，這種電路結(jié)構(gòu)能夠在很小的體積下依然具有優(yōu)秀的電機驅(qū)動能力，與同等規(guī)格的模擬伺服機相比， 伺服機能夠通過MOSFET獲得比以往更大的電流和電壓，提升伺服機的速度和扭矩；而與同等規(guī)格的數(shù)字伺服機相比，則具備了更好的電機驅(qū)動特性和更緊湊的電路布局，使得定位更準確、體積更小巧。所述的上蓋10、中蓋20和下蓋30均可采用透明ABS塑料注塑成形， 通過連接螺釘(設(shè)置在上蓋和下蓋的安裝柱和設(shè)置在中蓋的安裝孔)相連。所述的電機301 可無核心自鎖定電機(以下簡稱電機301)，電路板304安裝在下蓋30中并與電機301和電位器302電氣相連，電機301和電位器302安裝在中蓋20的下底面上并位于中蓋20和下蓋 30圍成的空間中，電機301的穿過中蓋20的輸出軸端上安裝有電機齒輪101，在上蓋10和中蓋20所圍成的空間中安裝有減速齒輪組1。減速齒輪組1的一級POM (即聚丙烯注塑齒輪)雙聯(lián)減速齒輪102與電機齒輪101相嚙合，減速齒輪組1的未級POM雙聯(lián)輸出齒輪106 安裝在電位器驅(qū)動軸303的上端上，POM雙聯(lián)輸出齒輪106的POM小齒輪與電位器驅(qū)動軸 303固定相連并伸出上蓋10，電位器驅(qū)動軸303的下端穿過中蓋20后插入電位器302中。 所述的減速齒輪組1由一級POM雙聯(lián)減速齒輪102、二級POM雙聯(lián)減速齒輪103、三級POM 雙聯(lián)減速齒輪105、四級POM雙聯(lián)減速齒輪104和POM雙聯(lián)輸出齒輪106組成，一級POM雙聯(lián)減整齒輪102套裝在一級齒輪軸107上，二級POM雙聯(lián)減速齒輪103和四級POM雙聯(lián)減速齒輪104間隔套裝在二級齒輪軸108上，三級POM雙聯(lián)減速齒輪105套裝在電位器驅(qū)動軸303上并位于POM雙聯(lián)輸出齒輪106的下部，一級齒輪軸107和二級齒輪軸108固定在上蓋10和中蓋20之間，一級POM雙聯(lián)減速齒輪102中的POM大齒輪與電機齒輪101相嚙合，一級POM雙聯(lián)減速齒輪102中的POM小齒輪與二級POM雙聯(lián)減速齒輪103中的POM大齒輪相嚙合，二級POM雙聯(lián)減速齒輪103中的POM小齒輪與三級POM雙聯(lián)減速齒輪105中的POM大齒輪相嚙合，三級POM雙聯(lián)減速齒輪105中的POM小齒輪與四級POM雙聯(lián)減速齒輪104中的POM大齒輪相嚙合，四級POM雙聯(lián)減速齒輪104中的POM小齒輪與POM雙聯(lián)輸出齒輪106中的POM大齒輪相嚙合，POM雙聯(lián)輸出齒輪106中的POM小齒輪作為整個減速齒輪組1的輸出與電位器驅(qū)動軸303相連。本實用新型在組裝時，應(yīng)先將電機301的電機軸向上穿過中蓋20，電機齒輪101安裝在電機軸的上端，電機齒輪101與一級POM雙聯(lián)減速齒輪102嚙合，二級POM雙聯(lián)減速齒輪103與四級POM雙聯(lián)減速齒輪104通過一根不銹鋼圓柱連接固定在中蓋20上，四級POM 雙聯(lián)變速齒輪104位于二級POM雙聯(lián)減速齒輪103的上方，三級POM雙聯(lián)減速齒輪105和 POM雙聯(lián)輸出齒輪106通過下端為十字柱的電位器驅(qū)動軸303與電位器302連接在一起， POM雙聯(lián)輸出齒輪106位于三級POM雙聯(lián)減速齒輪105的上方，上述POM齒輪通過互相之間的嚙合，使得整個變速組齒輪緊密結(jié)合在一起。本實用新型的工作原理是由外部信號發(fā)出訊號給本實用新型的伺服機，經(jīng)由電路板304上的IC判斷轉(zhuǎn)動方向，再驅(qū)動無核心伺服301開始轉(zhuǎn)動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由電位器302 送回訊號，判斷是否已經(jīng)到達定位。電位器其實就是可變電阻，當(dāng)伺服機轉(zhuǎn)動時電阻值也會隨之改變，藉由電位器電阻值便可知轉(zhuǎn)動的角度。無核心電機301是將細銅線纏繞在三極轉(zhuǎn)子上，當(dāng)電流流經(jīng)線圈時便會產(chǎn)生磁場，與轉(zhuǎn)子外圍的磁鐵產(chǎn)生排斥作用，進而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的作用力。依據(jù)物理學(xué)原理，物體的轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量成正比，因此要轉(zhuǎn)動質(zhì)量愈大的物體， 所需的作用力也愈大。伺服機為求轉(zhuǎn)速快、耗電小，於是將細銅線纏繞成極薄的中空圓柱體，形成一個重量極輕的五極中空轉(zhuǎn)子，并將磁鐵置於圓柱體內(nèi)，這就是空心杯伺服電機。 同時為了使伺服機轉(zhuǎn)動時更精確，在雙聯(lián)輸出齒輪106上可增加軸承(圖中沒有標識)，它能夠更有效的減小伺服機轉(zhuǎn)動時的摩擦阻力，使伺服機轉(zhuǎn)動更靈活精確。由于本實用新型涉及的是一種微小型鎖定式數(shù)字伺服機，微小型伺服機主要解決輕小問題。因此相關(guān)材料的選擇就尤為關(guān)鍵。首先外殼(由上蓋、中蓋、下蓋三部分組成)材質(zhì)應(yīng)選用超輕量的透明半透明ABS材料，以有效的降低外殼的重量，減速組齒輪可選用POM 齒輪，同時選用輕量的三繞組空心杯電機，電路板選取超薄型的單片機電路板，它能夠?qū)⑺性骷性谝粔K電路板上，避免增加額外的元器件，增加伺服機的重量。通過上述的材料的選擇，可使整個伺服機的重量控制在3g以內(nèi)。綜上所述，本實用新型通過上述實施例和相關(guān)圖式說明，已經(jīng)詳細具體的揭露了相關(guān)技術(shù)，使本領(lǐng)域的從業(yè)技術(shù)人員可以據(jù)以實施。而上述的實施例只是用來說明本實用新型，而不是用來限制本實用新型專利的，本實用新型專利的權(quán)利范圍應(yīng)由本實用新型專利的權(quán)利要求來界定。至于本文中所述元器件的改變或等效元器件的代替等仍都應(yīng)屬于本實用新型專利的權(quán)利范圍內(nèi)。本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種超微小型鎖定式數(shù)字伺服機，它包括上蓋(10)、中蓋(20)、下蓋(30)、電路板 (304),電機(301)和電位器(302)，上蓋(10)、中蓋(20)、下蓋(30)通過連接螺釘相連，其特征是所述的電路板(304)上設(shè)有四個MOSFET集成電路，該電路板(304)安裝在下蓋(30 )中并與空心的無核心自鎖定電機(301)及電位器(302)電氣相連，所述的空心的無核心自鎖定電機(301)和電位器(302)安裝在中蓋(20)的下底面上并位于中蓋(20)和下蓋(30)圍成的空間中，空心的無核心自鎖定電機(301)的穿過中蓋(20)的輸出軸端上安裝有電機齒輪(101)，在上蓋(10)和中蓋(20)所圍成的空間中安裝有減速齒輪組(1)，減速齒輪組(1) 的一級雙聯(lián)減速齒輪(102)與電機齒輪(101)相嚙合，減速齒輪組(1)的未級雙聯(lián)輸出齒輪 (106)安裝在電位器驅(qū)動軸(303)的上端上，雙聯(lián)輸出齒輪(106)的小齒輪伸出上蓋(10)， 電位器驅(qū)動軸(303)的下端穿過中蓋(20)后插入電位器(302)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微小型鎖定式數(shù)字伺服機，其特征是所述的減速齒輪組 (1)由一級POM雙聯(lián)減速齒輪(102 )、二級POM雙聯(lián)減速齒輪(103 )、三級POM雙聯(lián)減速齒輪 (105)、四級POM雙聯(lián)減速齒輪(104)和POM雙聯(lián)輸出齒輪(106)組成，一級POM雙聯(lián)減整齒輪(102 )套裝在一級齒輪軸(107 )上，二級POM雙聯(lián)減速齒輪(103 )和四級POM雙聯(lián)減速齒輪(104)間隔套裝在二級齒輪軸(108)上，三級POM雙聯(lián)減速齒輪(105)套裝在電位器驅(qū)動軸(303)上并位于POM雙聯(lián)輸出齒輪(106)的下部，一級齒輪軸(107)和二級齒輪軸 (108)固定在上蓋(10)和中蓋(20)之間，一級POM雙聯(lián)減速齒輪(102)中的大齒輪與電機齒輪(101)相嚙合，一級POM雙聯(lián)減速齒輪(102)中的POM小齒輪與二級POM雙聯(lián)減速齒輪(103)中的POM大齒輪相嚙合，二級POM雙聯(lián)減速齒輪(103)中的POM小齒輪與三級POM 雙聯(lián)減速齒輪(105)中的POM大齒輪相嚙合，三級POM雙聯(lián)減速齒輪(105)中的POM小齒輪與四級POM雙聯(lián)減速齒輪(104 )中的POM大齒輪相嚙合，四級POM雙聯(lián)減速齒輪(104 )中的 POM小齒輪與POM雙聯(lián)輸出齒輪(106 )中的POM大齒輪相嚙合，POM雙聯(lián)輸出齒輪(106 )中的POM小齒輪作為整個減速齒輪組(1)的輸出與電位器驅(qū)動軸(303)相連。
專利摘要一種超微小型鎖定式數(shù)字伺服機，它包括上蓋(10)、中蓋(20)、下蓋(30)、電路板(304)、電機(301)和電位器(302)，其特征是所述的電路板(304)上設(shè)有四個MOSFET集成電路，該電路板(304)安裝在下蓋(30)中并與空心的無核心自鎖定電機(301)及電位器(302)電氣相連，所述的空心的無核心自鎖定電機(301)和電位器(302)安裝在中蓋(20)的下底面上，空心的無核心自鎖定電機(301)的穿過中蓋(20)的輸出軸端上安裝有電機齒輪(101)，在上蓋(10)和中蓋(20)所圍成的空間中安裝有減速齒輪組(1)。本實用新型體積小，定位準確可靠。
文檔編號H02K7/116GK202009301SQ20112005747
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者池浚 申請人:南京龍?zhí)┖娇针娮涌萍加邢薰?br>