CN104810970A - 超高速复合运动伺服执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高速复合运动伺服执行器，包括一复合电机和转轴，所述转轴安装在所述复合电机上，还包括一旋转装置和直线伸缩装置，所述复合电机固定在所述旋转装置上，所述直线伸缩装置套设在所述转轴上，所述复合电机能够控制所述旋转装置带动所述转轴做旋转运动和控制所述直线伸缩装置带动所述转轴做直线伸缩运动；所述转轴的头部套设一装夹加工装置的夹具和一压力传感器，所述压力传感器位于所述夹具靠近所述复合电机的一侧，所述压力传感器上设有电线插孔；所述复合电机、转轴、旋转装置的内部均设有一轴向的贯穿孔。该超高速复合运动伺服执行器，能够同时做旋转和直线伸缩运动，提高加工精度，降低成本，提高加工效率。

Description

超高速复合运动伺服执行器

技术领域

本发明属于高速精密加工领域，具体涉及一种超高速复合运动伺服执行器。

背景技术

现有的高速精密加工中所使用的伺服执行器通常指能控制加工装置座做旋转运动，不能做直线运动，需要外接丝杆或同步带等机构才能直线驱动，然而在实际加工中由于产品的个性化、公差、微型、振动、碰撞等原因，加工装置的位置会有偏移需要随时进行位置调整，而直线方向上的位置调整需要使用额外的伺服执行器来完成，不仅麻烦，而且容易造成误差，不能保证加工精度；

同时现有的伺服执行器缺乏安全保护装置，在工作时，由于速度过快，加工装置经常会出现快速冲压加工产品的情况，一不小心加工的产品就会被压坏，导致原材料的浪费，无形中增加了成本；

通常在加工产品时需要使用油路、水路、气管等一些辅助加工的装置，这些装置在现有的伺服执行器上没有安装空间，只能安装在伺服执行器的外部，很容易发生干扰、碰撞，导致加工效率低，同步影响自动机器开发的进度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种超高速复合运动伺服执行器，能够同时做旋转和直线伸缩运动，提高加工精度，降低成本，提高加工效率。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超高速复合运动伺服执行器，包括一复合电机和转轴，所述转轴安装在所述复合电机上，还包括一旋转装置和直线伸缩装置，所述复合电机固定在所述旋转装置上，所述直线伸缩装置套设在所述转轴上，所述复合电机能够控制所述旋转装置带动所述转轴做旋转运动和控制所述直线伸缩装置带动所述转轴做直线伸缩运动；

所述转轴的头部套设一装夹加工装置的夹具和一压力传感器，所述压力传感器位于所述夹具靠近所述复合电机的一侧，所述压力传感器上设有电线插孔；

所述复合电机、转轴、旋转装置的内部均设有一轴向的贯穿孔。

作为本发明的进一步改进，所述复合电机具有旋转伺服驱动和直线伺服驱动，所述直线伺服驱动采用光栅尺做精度校正和控制反馈，所述旋转伺服驱动采用编码器做精度校正和控制反馈，所述旋转伺服驱动和直线伺服驱动中均设有定位反馈及感应装置。

作为本发明的进一步改进，所述旋转装置包括一轴承座和一滚珠轴承，所述滚珠轴承套设在所述轴承座上，所述复合电机固定在所述轴承座的一侧，所述轴承座的另一侧固定一PCB板，所述复合电机设有第一、二线缆，所述第一、二线缆穿过所述轴承座连接在所述PCB板上。

作为本发明的进一步改进，所述直线伸缩装置包括一圆柱形框架和四根滚珠升降杆，所述圆柱形框架呈镂空状，所述圆柱形框架的内壁上设有四个轴向的凹槽，所述滚珠升降杆定位在所述凹槽中，所述圆柱形框架固定在所述轴承座靠近复合电机的一侧，所述转轴上固定一转轴套，所述转轴套轴向移动套设在所述复合电机上并轴向移动穿设在所述圆柱形框架中，所述转轴套的外壁设有四个轴向的滚珠槽，所述滚珠升降杆的滚珠位于所述滚珠槽中，所述滚珠槽的两端设有供铆钉安装的铆钉孔。

作为本发明的进一步改进，所述转轴上套设一定位块，所述定位块抵靠在所述装置套上，所述定位块侧壁均匀间隔设置四个定位柱，所述圆柱形框架的侧壁均匀间隔设置四个凸柱，所述定位块和所述圆柱形框架之间设有四根弹簧，所述弹簧的一端固定在所述定位柱上，另一端固定在所述凸柱上。

作为本发明的进一步改进，所述PCB板与所述轴承座之间固定有四个呈环形间隔分布的绝缘垫片。

作为本发明的进一步改进，还包括一后罩，所述后罩盖设在所述旋转装置上，所述滚珠轴承和所述PCB板均隐藏于所述后罩中，所述PCB板远离所述轴承座的一侧设有若干定位槽，所述定位槽中固定有若干磁体，所述后罩内部的底面固定一磁场驱动线圈，所述磁场驱动线圈与所述磁体之间留有距离，所述后罩的底面设有一开孔，所述开孔的轴心线与所述贯穿孔的轴心线重合。

作为本发明的进一步改进，所述夹具呈圆环状，所述夹具的侧壁设有缺口，所述缺口的两侧设有两个固定块，所述固定块上设有螺丝孔，所述夹具通过螺丝锁合所述缺口两侧的固定块装夹加工装置。

作为本发明的进一步改进，所述转轴的头部径向设有一通孔和一切口，所述通孔的轴心线与所述切口垂直。

作为本发明的进一步改进，所述复合电机上套设有有电机壳，所述电机壳上均匀间隔设有六个轴向的开口。

本发明的有益效果是：通过夹具可以装夹各种加工装置，通过复合电机能够控制所述旋转装置带动所述转轴做旋转运动和控制所述直线伸缩装置带动所述转轴做直线伸缩运动，从而使加工装置能够做旋转和直线伸缩运动，使得加工装置能够快速调整加工位置，避免误差，提高加工精度；通过压力传感器能够控制加工力度，当加工装置的冲击力过大时，压力传感器能够传信于复合电机，使复合电机停止运转，从而避免加工装置将需要加工的产品压坏，避免原材料的浪费，降低成本；通过轴向的贯穿孔贯穿整个超高速复合运动伺服执行器，油路、水路、气管等一些辅助加工的装置能够安装在该贯穿孔中，避免发生干扰、碰撞，使用方便、灵活，提高加工效率。

附图说明

图1为本发明超高速复合运动伺服执行器的爆炸图；

图2为本发明超高速复合运动伺服执行器的立体图；

图3为本发明中旋转装置的结构示意图；

图4为本发明中复合电机的结构示意图；

图5为本发明中转轴的结构示意图；

图6为本发明中的PCB板、磁体和后罩的结构示意图；

图7为本发明中直线伸缩装置的爆炸图；

图8为本发明中夹具的结构示意图；

图9为本发明中压力传感器的结构示意图；

其中：1-复合电机；2-转轴；3-旋转装置；4-直线伸缩装置；5-夹具；6-压力传感器；7-PCB板；8-绝缘垫片；9-后罩；10-磁体；11-磁场驱动线圈；12-定位块；13-定位柱；14-凸柱；15-弹簧；21-转轴套；22-通孔；23-切口；31-轴承座；32-滚珠轴承；41-圆柱形框架；42-滚珠升降杆；51-缺口；52-固定块；53-螺丝孔；54-螺丝；61-电性插孔；71-定位槽；91-开孔；101-第一线缆；102-第二线缆；103-电机壳；104-开孔；211-滚珠槽；212-铆钉孔；411-凹槽。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即在不悖离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：一种超高速复合运动伺服执行器，包括一复合电机1和转轴2，所述转轴安装在所述复合电机上，还包括一旋转装置3和直线伸缩装置4，所述复合电机固定在所述旋转装置上，所述直线伸缩装置套设在所述转轴上，所述复合电机能够控制所述旋转装置带动所述转轴做旋转运动和控制所述直线伸缩装置带动所述转轴做直线伸缩运动；

所述转轴的头部套设一装夹加工装置的夹具5和一压力传感器6，所述压力传感器位于所述夹具靠近所述复合电机的一侧，所述压力传感器上设有电线插孔61；

所述复合电机、转轴、旋转装置的内部均设有一轴向的贯穿孔。

该超高速复合运动伺服执行器能应用于所有需求精密高速轻型产品搬运和微细加工的自动化机器上，做核心模组使用，夹具上可以装夹各种加工装置，如真空吸嘴、超声刀、焊接头、高频刀等，通过复合电机能够控制所述旋转装置带动所述转轴做旋转运动和控制所述直线伸缩装置带动所述转轴做直线伸缩运动，从而使加工装置能够做旋转和直线运动，使得加工更加方便，提高加工效率，通过压力传感器能够控制加工力度，避免加工装置将需要加工的产品压坏，保存加工产品的良率，通过轴向的贯穿孔贯穿整个超高速复合运动伺服执行器，在该贯穿孔中可以添设油路、水路、气管等一些辅助加工的装置，具体的根据加工产品的需要来选择，使用方便、灵活。

所述复合电机具有旋转伺服驱动和直线伺服驱动，所述直线伺服驱动采用光栅尺做精度校正和控制反馈，所述旋转伺服驱动采用编码器做精度校正和控制反馈，所述旋转伺服驱动和直线伺服驱动中均设有定位反馈及感应装置。复合电机的定位精度可以达到10um，运动加速度可达300g，实际加速度取决于负载物的具体工作状况，能够实现高速驱动。

所述旋转装置包括一轴承座31和一滚珠轴承32，所述滚珠轴承套设在所述轴承座上，所述复合电机固定在所述轴承座的一侧，所述轴承座的另一侧固定一PCB板7，所述复合电机设有第一、二线缆101、102，所述第一、二线缆穿过所述轴承座连接在所述PCB板上。通过第一、二线缆连接在PCB板上，PCB板发出的旋转运动信号通过第一线缆传递给复合电机的旋转伺服驱动，PCB板发出的直线运动信号通过第二线缆控制复合电机的直线伺服驱动，通过轴承座和滚珠轴承的配合，使复合电机能够带动轴承座旋转，从而使转轴能够旋转。

所述直线伸缩装置包括一圆柱形框架41和四根滚珠升降杆42，所述圆柱形框架呈镂空状，所述圆柱形框架的内壁上设有四个轴向的凹槽411，所述滚珠升降杆定位在所述凹槽中，所述圆柱形框架固定在所述轴承座靠近复合电机的一侧，所述转轴上固定一转轴套21，所述转轴套轴向移动套设在所述复合电机上并轴向移动穿设在所述圆柱形框架中，所述转轴套的外壁设有四个轴向的滚珠槽211，所述滚珠升降杆的滚珠位于所述滚珠槽中，所述滚珠槽的两端设有供铆钉安装的铆钉孔212。通过滚珠升降杆的滚珠在复合电机的直线伺服驱动下，能够带动转轴套做直线伸缩运动，通过转轴套固定在转轴上，使得转轴能够做直线伸缩运动，从而使加工装置能够做直线伸缩运动，通过在铆钉孔中安装铆钉，能够防止滚珠从滚珠槽中跑出。

所述转轴上套设一定位块12，所述定位块抵靠在所述装置套上，所述定位块侧壁均匀间隔设置四个定位柱13，所述圆柱形框架的侧壁均匀间隔设置四个凸柱14，所述定位块和所述圆柱形框架之间设有四根弹簧15，所述弹簧的一端固定在所述定位柱上，另一端固定在所述凸柱上。转轴套位于圆柱形框架内部时，弹簧处于自然状态，当转轴做直线伸出运动时，定位块在转轴套的带动下跟随转轴一起运动，弹簧被拉伸，当转轴做直线收缩运动时，通过弹簧的拉力能够使转轴更快速的做直线收缩运动。

所述PCB板与所述轴承座之间固定有四个呈环形间隔分布的绝缘垫片8。通过绝缘垫片设置在PCB板与轴承座之间，从而起到绝缘作用，防止PCB板与轴承座接触，防止短路情况的发生。

还包括一后罩9，所述后罩盖设在所述旋转装置上，所述滚珠轴承和所述PCB板均隐藏于所述后罩中，所述PCB板远离所述轴承座的一侧设有若干定位槽71，所述定位槽中固定有若干磁体10，所述后罩内部的底面固定一磁场驱动线圈11，所述磁场驱动线圈与所述磁体之间留有距离，所述后罩的底面设有一开孔91，所述开孔的轴心线与所述贯穿孔的轴心线重合。通过后罩将旋转装置和PCB板都隐藏起来，使得整体看起来更加整洁、美观，通过改变磁场驱动线圈和磁体之间的磁场方向，从而改变复合电机的旋转方向，实现复合电机正转和反转的自由切换，通过后罩底面的开孔能够提供一个给油路、水路、气管等一些辅助加工的装置穿入的入口。

所述夹具呈圆环状，所述夹具的侧壁设有缺口51，所述缺口的两侧设有两个固定块52，所述固定块上设有螺丝孔53，所述夹具通过螺丝54锁合所述缺口两侧的固定块装夹加工装置。将加工装置插入到夹具的圆环中，通过螺丝将两个固定块锁合在一起，拧动螺丝使两个固定块相互靠近，形成挤压，从而将加工装置装夹在夹具上，需要将加工装置拆下时，则松开螺丝，使两个固定板相互分离，加工装置即可从夹具中抽出。

所述转轴的头部径向设有一通孔22和一切口23，所述通孔的轴心线与所述切口垂直。通过切口将转轴的头部切开，夹具锁紧时，转轴的头部能够自然收缩，夹具松开时，转轴的头部能够自然张开，恢复原状，从而避免转轴头部出现变形，通孔中可以装入插销，防止加工装置掉落，起防呆作用。

所述复合电机上套设有有电机壳103，所述电机壳上均匀间隔设有六个轴向的开口104。通过开口能够减轻复合电机整体的重量，同时能够起散热作用。

Claims (10)

1.一种超高速复合运动伺服执行器，包括一复合电机(1)和转轴(2)，所述转轴安装在所述复合电机上，其特征在于：

还包括一旋转装置(3)和直线伸缩装置(4)，所述复合电机固定在所述旋转装置上，所述直线伸缩装置套设在所述转轴上，所述复合电机能够控制所述旋转装置带动所述转轴做旋转运动和控制所述直线伸缩装置带动所述转轴做直线伸缩运动；

所述转轴的头部套设一装夹加工装置的夹具(5)和一压力传感器(6)，所述压力传感器位于所述夹具靠近所述复合电机的一侧，所述压力传感器上设有电线插孔(61)；

所述复合电机、转轴、旋转装置的内部均设有一轴向的贯穿孔。

2.如权利要求1所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：所述复合电机具有旋转伺服驱动和直线伺服驱动，所述直线伺服驱动采用光栅尺做精度校正和控制反馈，所述旋转伺服驱动采用编码器做精度校正和控制反馈，所述旋转伺服驱动和直线伺服驱动中均设有定位反馈及感应装置。

3.如权利要求1所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：所述旋转装置包括一轴承座(31)和一滚珠轴承(32)，所述滚珠轴承套设在所述轴承座上，所述复合电机固定在所述轴承座的一侧，所述轴承座的另一侧固定一PCB板(7)，所述复合电机设有第一、二线缆(101、102)，所述第一、二线缆穿过所述轴承座连接在所述PCB板上。

4.如权利要求3所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：所述直线伸缩装置包括一圆柱形框架(41)和四根滚珠升降杆(42)，所述圆柱形框架呈镂空状，所述圆柱形框架的内壁上设有四个轴向的凹槽(411)，所述滚珠升降杆定位在所述凹槽中，所述圆柱形框架固定在所述轴承座靠近复合电机的一侧，所述转轴上固定一转轴套(21)，所述转轴套轴向移动套设在所述复合电机上并轴向移动穿设在所述圆柱形框架中，所述转轴套的外壁设有四个轴向的滚珠槽(211)，所述滚珠升降杆的滚珠位于所述滚珠槽中，所述滚珠槽的两端设有供铆钉安装的铆钉孔(212)。

5.如权利要求4所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：所述转轴上套设一定位块(12)，所述定位块抵靠在所述装置套上，所述定位块侧壁均匀间隔设置四个定位柱(13)，所述圆柱形框架的侧壁均匀间隔设置四个凸柱(14)，所述定位块和所述圆柱形框架之间设有四根弹簧(15)，所述弹簧的一端固定在所述定位柱上，另一端固定在所述凸柱上。

6.如权利要求5所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：所述PCB板与所述轴承座之间固定有四个呈环形间隔分布的绝缘垫片(8)。

7.如权利要求6所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：还包括一后罩(9)，所述后罩盖设在所述旋转装置上，所述滚珠轴承和所述PCB板均隐藏于所述后罩中，所述PCB板远离所述轴承座的一侧设有若干定位槽(71)，所述定位槽中固定有若干磁体(10)，所述后罩内部的底面固定一磁场驱动线圈(11)，所述磁场驱动线圈与所述磁体之间留有距离，所述后罩的底面设有一开孔(91)，所述开孔的轴心线与所述贯穿孔的轴心线重合。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：所述夹具呈圆环状，所述夹具的侧壁设有缺口(51)，所述缺口的两侧设有两个固定块(52)，所述固定块上设有螺丝孔(53)，所述夹具通过螺丝(54)锁合所述缺口两侧的固定块装夹加工装置。

9.如权利要求8所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：所述转轴的头部径向设有一通孔(22)和一切口(23)，所述通孔的轴心线与所述切口垂直。

10.如权利要求9所述的超高速复合运动伺服执行器，其特征在于：所述复合电机上套设有有电机壳(103)，所述电机壳上均匀间隔设有六个轴向的开口(104)。