專利名稱：一種步進電機驅動輸出裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種驅動輸出裝置，特別地，涉及一種具有防丟步的步進 電機驅動輸出裝置。 '背景技術在位置控制領域，步進電機具有得天獨厚的優勢，如應用在柴油機油泵油 量控制機構，節氣門控制裝置，及其它采用步進電機驅動的位置控制場合。但 步進電機最大的驅動力矩是有限的，超過該最大值就有可能造成驅動丟步。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 進電機驅動力矩。如在柴油機油泵油量控制機構的控制中，凸輪驅動的直列泵、 分配泵等設備工作在交變應力狀態，在柱塞供油行程中，當泵端壓力較高時設 備出現局部變形而產生瞬間阻力，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動力矩，這時就會發生丟步現象。 —實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供一種步進電機驅動輸出 裝置。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的 一種步進電機驅動輸出 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、限位機 構、彈性儲能元件和偏心銷；其中，所述搖臂機構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，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生丟步現象。而由于步進電機的輸出力矩有限，在實際 應用中經常會有外部阻力矩大于步進電機輸出力矩的情況，這時就會產生丟步 現象。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；當外界阻力矩瞬間大于步進電機驅動力矩時，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，將被控對象驅動到正確的目標位置，從而阻止了步進電機 丟步現象的發生，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動輸出裝置的正視圖，圖2是本實用新型的步進電機驅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、限位機構、彈性儲能元件7和偏心 銷8;其中，搖臂機構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的轉動 而按預訂規律運動。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 可能產生丟步時，扭簧7暫時將驅動瞬時"丟掉"的一步或數步的驅動能量作 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，驅動搖臂9跟隨偏心銷4的位置，并通過滾輪5驅動外 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 丟步現象的發生。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的轉動直接按預定的傳動比轉化為搖臂9的擺動， 進而通過滾輪5的作用轉化為被控對象的移動或轉動，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轉動，并帶動偏心銷8繞步進電機輸出軸6轉動。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之間產生 一個角位移，扭簧9也產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步，這一步或數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 動搖臂9跟隨偏心銷8的運動，同時通過滾輪5將被控對象驅動到正確的目標 位置，從而避免了外界阻力矩瞬間超過驅動力矩造成的丟步現象的發生。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，驅動被控對象到目標位置， 實現正確的控制；2、 在被控對象受到瞬間較大力矩時，應保證步進電機1的輸出驅動力矩大 于扭簧7的力矩，使得步進電機輸出軸6能轉動到目標步進位置，將這一步的 驅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上孔的一邊驅動到另外一邊的時間，否則還是會產生 丟步；4、 本實用新型公開的步進電機驅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利要求的保護范圍內，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。
權利要求1、一種步進電機驅動輸出裝置，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、限位機構、彈性儲能元件(7)和偏心銷(8)；其中，所述搖臂機構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、 根據權利要求l所述的步進電機驅動輸出裝置，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、 根據權利要求1或2或3所述的步進電機驅動輸出裝置，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動輸出裝置，它包括步進電機、搖臂機構、限位機構、彈性儲能元件和偏心銷。該裝置在步進電機驅動設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；當外界阻力矩瞬間大于步進電機驅動力矩時，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，將被控對象驅動到正確的目標位置，從而阻止了步進電機丟步現象的發生。
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 優先權日2008年1月31日
發明者周文華 申請人:周文華