[发明专利]带应急和锁定功能的有限转角旋转式机电作动器

说明书

本发明提出的一种带应急和锁定功能的有限转角旋转式机电作动器，安全可靠，响应快，本发明通过下述技术方案实现：伺服电机输出轴输出力矩传递至活塞螺旋推进器，以螺旋面的大螺旋升角λ作为斜度角的伺服电机输出轴和活塞螺旋推进器自锁定，驱动与所述活塞螺旋推进器花键啮合的缸筒旋转，直至缸筒被外部机构限位，此后制动器抱死伺服电机后轴，实现限制在有限转角范围的位置锁定；伺服电机失电或传动链卡塞时，高压介质推动活塞螺旋推进器沿伺服电机输出轴外螺纹旋转并向右运动，直至缸筒被外部机构限位，伺服电机输出轴被制动器锁死自锁，实现限制在有限转角范围的位置锁定，高压介质容腔应急高压介质驱动作动器完成克服负载的有限转角应急转动。

技术领域

本发明是关于应用于带锁定功能旋转式机电作动器上的双余度工作结构，更具体地说，本发明是关于可提高旋转式机电作动器安全性和任务可靠性，在作动器伺服电机或其所在传动链卡塞的工况下，不同于电能的非相似能源，例如高压介质能够驱动作动器完成克服负载的有限转角转动的创新结构。

背景技术

机电作动器(ElectroMechanicalActuator,EMA)在装备随动系统、电动折叠系统、电动绞车系统、舵机控制系统、电动收放系统及智能机器人中已有广泛应用。机电作动器是一种机电一体化装置，将伺服控制器/驱动器的输出指令信号转变为速度、位移、载荷等机械量，以实现对控制对象速度驱动、位移驱动和载荷驱动的目的。根据作动方式的不同，EMA有旋转式和直线式两种。虽然大多数旋转电作动器虽能完成转角的输出，但是无法准确实时测量输出角度的大小。其中，旋转式机电作动系统(Rotary EMA)一般用来控制阀类负载，很多情况下采用旋转伺服电机或有限转角伺服电机来实现。旋转式EMA驱动阀类负载一般采用直接耦合式，特别是采用有限转角伺服电机的旋转式EMA，由于伺服电机不能实现整圈旋转，只能采用直驱式结构。一般情况下，直线式EMA采用由旋转伺服电机、驱动控制器、减速机构、运动转换机构四个部分构成的间接驱动结构(后两个部分并非完全必要，采用齿轮一齿条的电动助力转向器中，减速机构和运动转换机构合而为一)。间接驱动的直线式EMA应用普遍，能够满足有低功率直线位置伺服场合。但现有的直线旋转作动器多采用直线作动器和旋转伺服电机组合构成,结构复杂、控制精度差。机电作动器作为一种直线运动执行元件，是用来实现工作机构直线往复运动或小于360°摆动运动的能量转换装置。然而直线式作动器需要专门的锁定机构和连杆机构才能实现机构摆动，不但占据了飞行器大量的重量和安装空间，还影响设备的整体布局；常见的旋转式机电作动器的基本构成为伺服电机、减速箱。带有自锁装置的旋转式机电作动器。旋转式EMA驱动阀类负载一般采用直接耦合式，特别是采用有限转角伺服电机的旋转式EMA。常用制动器抱死伺服电机轴以达到在限制位置停止运动时能防止外力作用而发生窜动。在某些安全性、任务可靠性要求高的应用场合，例如飞机舱门收放作动器，要求其必须具备双余度打开舱门的能力。飞机舱门的运动特点是速度快，旋转角度大，而且在飞机一次飞行之中，舱门打开次数也十分有限。在该系统中，液压马达输出恒定转速带动负载舱门打开或关闭。舱门的打开和关闭用时短且转动的角度较大，处于高速转动状态，如果一直保持这种高速运转，在舱门到达指定位置时会产生很大的冲击，容易损坏机体和舱门。