CN103744431A - 一种直驱式回转平移装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直驱式回转平移装置。该装置包括回转运动部分、平移运动部分以及信号传输控制部分，采用无线电力传输单元对直线电机驱动控制器进行供电，且平移运动部分的位置反馈单元均位于回转台面上并随回转台转动而回转，因此直线电机在回转台回转过程中没有供电电源线的缠绕，也没有反馈数据线的缠绕。另外，该装置采用无线网络实现直线电机驱动控制器与总控制系统之间的通信，进一步避免了各种线缆的缠绕，从而实现了在回转台面上完全无缠绕的直线电机直接驱动，因此具有良好的应用前景。

Description

一种直驱式回转平移装置

技术领域

本发明涉及一种自动化装备用回转平移装置，特别涉及一种直驱式回转平移装置。

背景技术

为了在回转台上实现径向精密直线运动，现有回转平移台技术均在回转台面上采用旋转电机加机械传动件（如齿轮、丝杠等)的间接驱动方式实现径向直线运动。这种间接驱动方式虽然可以实现一定精度的精密直线运动，但机械传动件容易降低系统可靠性和传动效率，存在机械磨损和机械间隙，且机械磨损或疲劳失效往往会使系统寿命有限，需要定期维护。在某些精密场合，这种间接驱动方式需要精度极高的机械传动件，往往成本高，寿命有限。

为解决间接式径向直线驱动的不足，本领域技术人员容易想到直线电机直接驱动方式，即采用直线电机直接驱动使工作台径向直动而不需任何机械传动件。这种直接驱动方式可以实现与负载的刚性耦合以取消齿轮或丝杠等机械传动件，也可以实现相对运动零部件间的无接触运行以消除机械磨损、降低噪音、提高使用寿命并减少维护，因而易于实现间接驱动方式难以达到的性能、寿命和可靠性。但是，在实际运用中，由于回转台一直在连续转动，若采用直线电机直驱径向直动技术，则与直线电机相关的供电、位置反馈、控制等线缆将会被连续缠绕，容易造成线缆损坏。这一问题直接阻碍了直线电机在回转平移台上的实际应用。

为此，本领域技术人员可能采用相互接触的滑环实现无线缆缠绕式的电力传输，但滑环方式易磨损，稳定性和可靠性有限，同时，也不能解决反馈或控制信号线缆的缠绕问题。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述技术问题，提供一种新型结构的直驱式回转平移装置，该装置能够在回转运动的同时，采用直线电机直接驱动在回转平台面进行平移运动，并且无线缆缠绕的问题。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种直驱式回转平移装置，包括回转运动部分、平移运动部分以及信号传输控制部分；

所述的回转运动部分包括回转台，以及驱动该回转台进行回转运动的驱动单元；

所述的平移运动部分包括底座、平移台、导轨、滑块、直线电机动子、直线电机定子，直线电机驱动控制器、位置反馈单元以及无线电力传输单元；

所述的底座位于回转台上表面，所述的导轨固定连接在底座两端；

所述的平移台与滑块相连，随滑块在导轨上移动；

所述的直线电机动子位于两端导轨之间、并且与平移台固定连接；

所述的直线电机驱动控制器固定连接在回转台上表面；

在所述的直线电机驱动控制器的控制下，直线电机动子通以电流，直线电机动子与直线电机定子之间产生直线推力，带动平移台在导轨上进行平移运动；

所述的位置反馈单元包括与底座固定连接的静尺，以及与平移台固定连接的动头，在平移运动过程中，所述的动头相对静尺移动，产生相应的位移反馈信号，通过第一数据线缆将反馈信号传至直线电机驱动控制器；

所述的无线电力传输单元包括无线供电定子与无线供电转子；所述的无线供电转子位于回转台下表面；所述的无线供电定子位于无线供电转子下方、并且与无线供电转子气隙间隔；对所述的无线供电定子通电，通过固定气隙将电力传给无线供电转子，无线供电转子通过动力线缆将电力供给直线电机驱动控制器；

所述的信号传输控制部分包括总控制系统、无线网络收发器转动端，以及无线网络收发器固定端；所述的无线网络收发器转动端固定连接在回转台上表面；所述的直线电机驱动控制器通过第二数据线缆与所述的无线网络收发器转动端进行双向数据通信，所述的无线网络收发器转动端与无线网络收发器固定端之间通过无线网络进行双向数据通信，所述无线网络收发器固定端与总控制系统之间通过第三数据线缆进行双向数据通信。

作为优选，所述的回转台的旋转轴线、无线供电转子的旋转轴线、以及无线供电定子的旋转轴线相重合。

作为优选，所述的第一数据线缆采用拖链支撑和保护，拖链盒对拖链进行支撑和限位，所述的拖链的动端与平移台固定连接，并可随平移台作往复平移移动，拖链的静端固定在拖链盒内，拖链盒与底座固定连接。

综上所述，本发明提供了一种直驱式回转平移装置，将直线电机驱动控制器、位置反馈单元固定在回转台面上，通过无线电力传输和无线网络实现供电与通信，与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）结构简单、成本低，由于平移运动部分采用了直线电机直接驱动方式，能够有效降低径向平移运动部分的机械磨损，并降低噪音，提高系统直线定位精度；

（2）安装调整方便，使用寿命长，适用于多种工业自动化设备；

（3）一方面采用无线电力传输装置（如旋转变压器等）对直线电机驱动控制器进行供电，且径向平移部分的位置反馈单元均位于回转台面上并随回转台转动而回转，因此直线电机在回转台回转过程中没有供电电源线的缠绕，也没有反馈数据线的缠绕；另一方面，采用无线网络实现直线电机驱动控制器与总控制系统之间的通信，有效避免了回转台进行回转运动时各种线缆的缠绕，从而实现了在回转台面上完全无缠绕的直线电机直接驱动。

附图说明

图1是本发明实施例1中直驱式回转平移装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

图1中的附图标记为：直线电机动子21、滑块22-1、导轨22-2、直线电机定子23、底座24、平移台25、位移反馈传感器动头26-1、位移反馈传感器静尺26-2、拖链27、拖链盒28、无线网络收发器转动端31、直线电机驱动控制器32、回转台33、无线供电转子34、无线供电定子35、无线网络收发器固定端36、总控制系统41。

本实施例中的直驱式回转平移装置如图1所示，包括回转运动部分、平移运动部分以及信号传输控制部分。

回转运动部分包括回转台33与回转电机，在回转电机的驱动下该回转台33能够进行回转运动。

平移运动部分包括底座24、平移台25、导轨22-2、滑块22-1、直线电机动子21、直线电机定子23，直线电机驱动控制器32、位置反馈单元以及无线电力传输单元。

底座24位于回转台33上表面，导轨22-2固定连接在底座24两端；平移台25与滑块22-1固定连接，因而可随滑块22-1沿导轨22-2所在的方向进行平移滑动。

直线电机动子21位于两端导轨之间、并且与平移台25固定连接，且位于平移台25的中部区域。直线电机动子21与直线电机定子23的工作底面相互靠近并保持平行，二者之间形成一定的间距即固定气隙。通过滑块22-1与导轨22-2提供的支撑和滑动功能，直线电机动子21与平移台25可沿导轨22-2所在方向做往复平移滑动。

直线电机驱动控制器32固定连接在回转台33上表面；

在直线电机驱动控制器32的控制下，直线电机动子21通以电流，直线电机动子21与直线电机定子23之间产生直线推力，带动平移台25在导轨22-2上进行平移运动；

位移反馈单元包括位移反馈传感器静尺26-2与位移反馈传感器动头26-1。位移反馈传感器静尺26-2与底座24固定连接。位移反馈传感器动头26-1与平移台25固定连接，并可随平移台25作往复平移移动。在平移运动过程中，位移反馈传感器动头26-1相对位移反馈传感器静尺26-2移动，产生相应的位移反馈信号，该位移反馈信号通过第一数据线缆传至直线电机驱动控制器32。该第一数据线缆采用拖链27支撑和保护，拖链盒28对拖链27进行支撑和限位。拖链27的静端固定在拖链盒28内，拖链盒28与底座24固定连接。拖链27的动端分别与平移台25固定连接，并可随平移台25作往复平移移动。

无线电力传输单元包括无线供电定子35与无线供电转子34。无线供电转子34位于回转台33下表面。无线供电定子35位于无线供电转子34下方，并且无线供电定子35与无线供电转子34相互靠近的两底面平行并保持一定的固定气隙。无线供电转子34随回转台33的回转转动可进行相应转动。对无线供电定子35通电，无线供电定子35通过固定气隙将电力传给无线供电转子34，无线供电转子34通过动力线缆将电力供给直线电机驱动控制器32。

信号传输控制部分包括总控制系统41、无线网络收发器转动端31，以及无线网络收发器固定端36。总控制系统41用于总体控制回转运动以及平移移动的电力、控制信息等。无线网络收发器转动端31固定连接在回转台33上表面。直线电机驱动控制器32通过第二数据线缆与无线网络收发器转动端31进行双向数据通信。由于无线网络收发器转动端31与直线电机驱动控制器32均固定连接在回转台33上表面，因此随回转台的回转运动，该第二数据线缆不会发生缠绕。无线网络收发器转动端31与无线网络收发器固定端36之间通过无线网络进行双向数据通信。无线网络收发器固定端36与总控制系统41之间通过第三数据线缆进行双向数据通信。

本实施例中，由于径平移运动部分采用了直线电机直接驱动方式，这种驱动方式可以有效减小机械磨损，提高使用寿命，并提高平移运动的定位精度。

由于对直线电机驱动控制器32的供电采用无线电力传输单元，如旋转变压器等，且平移运动的位移反馈传感单元均位于回转台33上并随回转台回转，因此直线电机在回转台回转过程中没有供电电源线的缠绕，也没有位移反馈数据线的缠绕。

由于直线电机驱动控制器32与总控制系统41之间通过无线网络收发器固定端36与无线网络收发器静止端31进行双向数据通讯，因此有效避免了控制信号线的缠绕。

因此，图1所示的直驱式回转平移装置既可以实现直线电机直接驱动的回转平移功能，也可以有效避免反馈数据线、控制线、电源线等线缆的缠绕，具有良好的应用前景。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种直驱式回转平移装置，包括回转运动部分、平移运动部分以及信号传输控制部分；其特征是：所述的回转运动部分包括回转台（33），以及驱动该回转台（33）进行回转运动的驱动单元；

所述的平移运动部分包括底座（24）、平移台（25）、导轨（22-2）、滑块（22-1）、直线电机动子（21）、直线电机定子（23），直线电机驱动控制器（32）、位置反馈单元以及无线电力传输单元；

所述的底座（24）位于回转台（33）上表面，所述的导轨（22-2）固定连接在底座（24）两端；

所述的平移台（25）与滑块（22-1）相连，随滑块（22-1）在导轨（22-2）上移动；

所述的直线电机动子（21）位于两端导轨之间、并且与平移台（33）固定连接；

所述的直线电机驱动控制器（32）固定连接在回转台（33）上表面；

在所述的直线电机驱动控制器（32）的控制下，直线电机动子（21）通以电流，直线电机动子（21）与直线电机定子（23）之间产生直线推力，带动平移台（33）在导轨（22-2）上进行平移运动；

所述的位置反馈单元包括与底座固定连接的位移反馈传感器静尺（26-2），以及与平移台固定连接的位移反馈传感器动头（26-1），在平移运动过程中，所述的位移反馈传感器动头（26-1）相对位移反馈传感器静尺（26-2）移动，产生相应的位移反馈信号，通过第一数据线缆将反馈信号传至直线电机驱动控制器（32）；

所述的无线电力传输单元包括无线供电定子（35）与无线供电转子（34）；所述的无线供电转子（34）位于回转台（33）下表面；所述的无线供电定子（35）位于无线供电转子（34）下方、并且与无线供电转子（34）气隙间隔；对所述的无线供电定子（35）通电，通过固定气隙将电力传给无线供电转子（34），无线供电转子（34）通过动力线缆将电力供给直线电机驱动控制器（32）；

所述的信号传输控制部分包括总控制系统（41）、无线网络收发器转动端（31），以及无线网络收发器固定端（36）；所述的无线网络收发器转动端（31）固定连接在回转台（33）上表面；所述的直线电机驱动控制器（32）通过第二数据线缆与所述的无线网络收发器转动端（31）进行双向数据通信，所述的无线网络收发器转动端（31）与无线网络收发器固定端（36）之间通过无线网络进行双向数据通信，所述无线网络收发器固定端（36）与总控制系统（41）之间通过第三数据线缆进行双向数据通信。

2.如权利要求1所述的直驱式回转平移装置，其特征是：所述的回转台（33）的旋转轴线、无线供电转子（34）的旋转轴线、以及无线供电定子（35）的旋转轴线相重合。

3.如权利要求1或2所述的直驱式回转平移装置，其特征是：所述的第一数据线缆采用拖链（27）支撑和保护，采用拖链盒（28）对拖链进行支撑和限位，所述的拖链（27）动端与平移台（25）固定连接，静端固定在拖链盒（28）内，所述的拖链盒（28）与底座（24）固定连接。

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