專利名稱：一種步進電機驅(qū)動輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種驅(qū)動輸出裝置，特別地，涉及一種具有防丟步的步進 電機驅(qū)動輸出裝置。 '背景技術(shù)在位置控制領(lǐng)域，步進電機具有得天獨厚的優(yōu)勢，如應用在柴油機油泵油 量控制機構(gòu)，節(jié)氣門控制裝置，及其它采用步進電機驅(qū)動的位置控制場合。但 步進電機最大的驅(qū)動力矩是有限的，超過該最大值就有可能造成驅(qū)動丟步。在 具體的應用場合，被控對象在運動過程中有可能受瞬間阻力造成阻力矩超過步 進電機驅(qū)動力矩。如在柴油機油泵油量控制機構(gòu)的控制中，凸輪驅(qū)動的直列泵、 分配泵等設(shè)備工作在交變應力狀態(tài)，在柱塞供油行程中，當泵端壓力較高時設(shè) 備出現(xiàn)局部變形而產(chǎn)生瞬間阻力，這個阻力對步進電機輸出軸造成的阻力矩如 果大于步進電機的驅(qū)動力矩，這時就會發(fā)生丟步現(xiàn)象。 —實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種步進電機驅(qū)動輸出 裝置。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種步進電機驅(qū)動輸出 裝置，步進電機具有步進電機輸出軸，其特征在于，它包括搖臂機構(gòu)、限位機 構(gòu)、彈性儲能元件和偏心銷；其中，所述搖臂機構(gòu)包括與步進電機輸出軸連接 的搖臂、滾輪銷和滾輪，搖臂的一端與滾輪銷連接，滾輪銷的外面套有一個滾 輪；所述限位機構(gòu)包括一個與步進電機輸出軸連接的限位擋板和一個限位螺釘； 所述偏心銷的一端與限位擋板連接，另外一端與搖臂連接；所述彈性儲能組件 安裝在步進電機輸出軸上， 一端與搖臂連接，另一端與限位擋板連接。進一步地，所述搖臂與偏心銷連接的孔比偏心銷大，并且其形狀允許搖臂與偏心銷相對運動。進一步地，所述彈性儲能組件可以為扭簧、拉簧、壓簧、彈性橡膠等。 本實用新型的有益效果是由于步進電機控制中一般不采用反饋技術(shù)，因 此，為了保證控制的準確性，要求步進電機輸出的實際值與預期輸出值相同， 即要求步進電機不能產(chǎn)生丟步現(xiàn)象。而由于步進電機的輸出力矩有限，在實際 應用中經(jīng)常會有外部阻力矩大于步進電機輸出力矩的情況，這時就會產(chǎn)生丟步 現(xiàn)象。因此，步進電機的應用場合就大大減小。本實用新型在正常工作時，相當于一剛性杠桿機構(gòu)；當外界阻力矩瞬間大于步進電機驅(qū)動力矩時，該裝置可 以將步進電機輸出以勢能的形式儲藏在儲能組件中，待外界大阻力矩消失后， 釋放此儲藏的能量，將被控對象驅(qū)動到正確的目標位置，從而阻止了步進電機 丟步現(xiàn)象的發(fā)生，大大擴展了步進電機的應用范圍，從而使很多位置控制方案的 成本得以大大降低。
圖1是本實用新型的步進電機驅(qū)動輸出裝置的正視圖，圖2是本實用新型的步進電機驅(qū)動輸出裝置的俯視圖， 圖中，步進電機l、限位螺釘2、限位擋板3、滾輪銷4、滾輪5、步進電機 輸出軸6、扭簧7、偏心銷8、搖臂9。
具體實施方式
下面根據(jù)附圖和具體實施例詳細說明本實用新型。如圖所示，本實用新型公開了一種步進電機驅(qū)動輸出裝置，步進電機1具 有步進電機輸出軸6，本裝置包括搖臂機構(gòu)、限位機構(gòu)、彈性儲能元件7和偏心 銷8;其中，搖臂機構(gòu)包括與步進電機輸出軸6連接的搖臂9、滾輪銷4和滾輪 5，搖臂9的一端與滾輪銷4連接，滾輪5套在滾輪銷4的外面；限位機構(gòu)包括 一個與步進電機輸出軸6連接的限位擋板3和一個限位螺釘2;偏心銷8的一端 與限位擋板3連接，另一端與搖臂9連接；彈性儲能組件7安裝在步進電機輸 出軸6上， 一端與搖臂9連接，另一端與限位擋板3連接。搖臂9與偏心銷8連接的孔比偏心銷8大，并且其形狀允許搖臂9與偏心 銷8相對運動。彈性儲能組件7可以為扭簧、拉簧、壓簧、彈性橡膠等。本實用新型的基本原理如下外界被控對象正常工作時，扭簧7驅(qū)動搖臂9跟隨偏心銷4的運動，由于偏心銷4通過限位擋板3與步進電機輸出軸6固定連 接，滾輪銷8與搖臂9固定連接，而套在滾輪銷4上的滾輪5直接驅(qū)動外界被 控對象，因此上述跟隨實際上導致了外界被控對象按步進電機輸出軸6的轉(zhuǎn)動 而按預訂規(guī)律運動。當外界被控對象由于受到瞬間較大阻力而使得步進電機1 可能產(chǎn)生丟步時，扭簧7暫時將驅(qū)動瞬時"丟掉"的一步或數(shù)步的驅(qū)動能量作 為彈性勢能儲存起來，待外界被控對象上所受的瞬間較大阻力消失而恢復正常 時，該彈性勢能釋放，驅(qū)動搖臂9跟隨偏心銷4的位置，并通過滾輪5驅(qū)動外 界被控對象到正確的目標位置，從而避免了外界被控對象瞬間阻力過大造成的 丟步現(xiàn)象的發(fā)生。在外界被控對象正常工作時，通過偏心銷8的定位，在扭簧7預緊力的作 用下，搖臂9被固定在如圖2所示的初始位置(這里的初始位置指的是搖臂9 相對于限位擋板3的位置)。這時，限位擋板3，搖臂9和扭簧7可以看作一個 剛性整體，步進電機輸出軸6的轉(zhuǎn)動直接按預定的傳動比轉(zhuǎn)化為搖臂9的擺動， 進而通過滾輪5的作用轉(zhuǎn)化為被控對象的移動或轉(zhuǎn)動，達到控制的目的。當被控對象受到瞬間較大阻力時，使得作用在搖臂9上的阻力矩超過了扭 簧7的預緊力，若此時需要控制對象向克服阻力的方向運動，限位擋板3將隨 步進電機輸出軸6轉(zhuǎn)動，并帶動偏心銷8繞步進電機輸出軸6轉(zhuǎn)動。由于此時 外部被控對象通過滾輪5作用在搖臂9上的力矩大于扭簧9的預緊力矩，扭簧9 將不能驅(qū)動搖臂9跟隨偏心銷8的運動，而使得搖臂9和限位擋板3之間產(chǎn)生 一個角位移，扭簧9也產(chǎn)生一個相同的角位移形變量。此時，被控對象的實際 位置與目標位置差一步或數(shù)步，這一步或數(shù)步作為彈性勢能被儲存在扭簧7中。 當被控對象上的瞬間較大阻力消失而恢復正常時，扭簧7的彈性勢能釋放，驅(qū) 動搖臂9跟隨偏心銷8的運動，同時通過滾輪5將被控對象驅(qū)動到正確的目標 位置，從而避免了外界阻力矩瞬間超過驅(qū)動力矩造成的丟步現(xiàn)象的發(fā)生。本實用新型的實施過程中，有以下要點1、 扭簧7的預緊力矩應比被控對象正常工作時的阻力矩大，以保證在正常 工作時，搖臂9能跟隨步進電機輸出軸6的運動，驅(qū)動被控對象到目標位置， 實現(xiàn)正確的控制；2、 在被控對象受到瞬間較大力矩時，應保證步進電機1的輸出驅(qū)動力矩大 于扭簧7的力矩，使得步進電機輸出軸6能轉(zhuǎn)動到目標步進位置，將這一步的 驅(qū)動能量作為彈性勢能儲存在扭簧7中；3、 外界被控對象的較大阻力維持時間不能太長，其維持時間不能大于步進 電機將偏心銷8從搖臂9上孔的一邊驅(qū)動到另外一邊的時間，否則還是會產(chǎn)生 丟步；4、 本實用新型公開的步進電機驅(qū)動輸出裝置只適用于單方向的阻力緩沖。 上述實施例用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用新型作出的任何修改和 改變，都落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1、一種步進電機驅(qū)動輸出裝置，步進電機(1)具有步進電機輸出軸(6)，其特征在于，它包括搖臂機構(gòu)、限位機構(gòu)、彈性儲能元件(7)和偏心銷(8)；其中，所述搖臂機構(gòu)包括與步進電機輸出軸(6)連接的搖臂(9)、滾輪銷(4)和滾輪(5)，搖臂(9)的一端與滾輪銷(4)連接，滾輪(5)套在滾輪銷(4)的外面；所述限位機構(gòu)包括一個與步進電機輸出軸(6)連接的限位擋板(3)和一個限位螺釘(2)；所述偏心銷(8)的一端與限位擋板(3)連接，另一端與搖臂(9)連接；所述彈性儲能組件(7)安裝在步進電機輸出軸(6)上，一端與搖臂(9)連接，另一端與限位擋板(3)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的步進電機驅(qū)動輸出裝置，其特征在于，所述搖臂(9) 與偏心銷(8)連接的孔比偏心銷(8)大，并且其形狀允許搖臂(9)與偏心銷(8)相對運動。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的步進電機驅(qū)動輸出裝置，其特征在于，所述 彈性儲能組件(7)為扭簧、拉簧、壓簧或彈性橡膠。
專利摘要本實用新型公開了一種步進電機驅(qū)動輸出裝置，它包括步進電機、搖臂機構(gòu)、限位機構(gòu)、彈性儲能元件和偏心銷。該裝置在步進電機驅(qū)動設(shè)備中用于將步進電機輸出軸的輸出力矩傳遞到被控制對象。在正常工作時，該裝置相當于一剛性杠桿機構(gòu)；當外界阻力矩瞬間大于步進電機驅(qū)動力矩時，該裝置可以將步進電機輸出以勢能的形式儲藏在儲能組件中，待外界大阻力矩消失后，釋放此儲藏的能量，將被控對象驅(qū)動到正確的目標位置，從而阻止了步進電機丟步現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號H02K7/00GK201167293SQ200820082888
公開日2008年12月17日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者周文華 申請人:周文華