CN107044497B - 一种基于磁流变效应的转盘定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转盘定位技术领域，特别是涉及采用磁流变液产生剪切力的转盘定位装置。本发明包括电机、减速器、制动器、主动轴、二号平键、三号平键、三号轴承、二号密封圈、三号磁流变液、四号平键、定轴、三号线圈、定位盘、定位杆、传感器、转盘、支架、二号轴承、二号线圈、二号磁流变液、机架、定盘。本发明的积极效果在于设计出一种基于磁流变效应的转盘定位装置，通过改变线圈的电流大小，从而改变磁流变液周围的磁场强度来产生相应的剪切力，分别使得主动轴、转盘和定位杆受到相应的剪切力而减速、制动、预防惯性与冲击载荷和定位，且磁流变液的响应时间为毫秒级，实现任意位置快速准确定位。
Description
技术领域
本发明涉及转盘定位技术领域，特别是涉及采用磁流变液产生剪切力的转盘定位装置。
背景技术
近几年来，磁流变液逐渐成为智能材料中非常活跃的一种材料，因其粘度是可控的。当处于无磁场状态下，磁流变液表现为自由流动的牛顿流体；当处于有磁场状态下，磁流变液发生磁流变效应，可由原先的牛顿流体转化为半固态或固态的宾汉流体，粘度发生变化，可承受较大的剪切力，且随着磁场强度的增大，其粘度和剪切力也随之增大，且响应时间为毫秒级。目前市面上的大多数转盘定位装置基本上是借助定位销实现转盘的定位，但当采用定位销进行定位时，会由于定位销的长期磨损以及多次安装拆卸，造成误差过大的问题。此外由于是采用定位销定位的缘故，只能针对具体某个工位进行机械定位，无法实现转盘任意位置的定位，没有通用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于磁流变效应的转盘定位装置，该装置是采用磁流变液的磁流变效应，能够实现转盘任意位置的准确定位且无任何材料磨损的功能。
为了有效的解决转盘定位装置的如上所述的不足，本发明是按如下方式来实现的：一种基于磁流变效应的转盘定位装置，包括电机1、减速器2、制动器3、主动轴4、二号平键5、三号平键6、三号轴承7、二号密封圈8、三号磁流变液9、四号平键10、定轴11、三号线圈12、定位盘13、定位杆14、传感器15、转盘16、支架17、二号轴承18、二号线圈19、二号磁流变液20、机架21、定盘22，其中制动器3由一号轴承31、一号密封圈32、制动器外壳33、一号线圈34、主动盘35、制动盘36、一号磁流变液37、一号平键38、套筒39组成；所述的制动器3的套筒39通过一号平键38安装在主动轴4上，主动盘35固定在套筒39上，主动盘35与制动盘36构成间隙，间隙里面填充满一号磁流变液37，在制动盘36和制动器外壳33之间绕有一号线圈34，且制动器外壳33配合一号密封圈32起到整体的密封作用，一号轴承31起到承受制动器3的轴向力的作用；所述的制动器3通过主动盘35、一号磁流变液37、制动盘36之间的剪切力起到主动轴4的减速制动作用；所述的转盘16、二号磁流变液20、定盘22之间的剪切力起到转盘16减速定位和预防惯性和冲击载荷的作用；所述的定位杆14、三号磁流变液9、定位盘13起到准确定位的作用。当需要进行准确定位时，根据传感器15检测到信号时，利用控制器(图中未画出)分别调节相应的一号线圈34、二号线圈19、三号线圈12的电流大小，产生相应的剪切力，分别使得主动轴4、转盘16和定位杆14受到相应的剪切力而减速、制动、预防惯性与冲击载荷和定位，且磁流变液的响应时间为毫秒级，故能实现任意位置快速准确定位。
本发明所述的一种基于磁流变效应的转盘定位装置的积极效果在于：在原先市场上转盘定位依靠定位销进行定位，会由于定位销的长期磨损以及多次安装拆卸，造成误差过大的问题和只能针对具体某个工位进行机械定位，无法实现转盘任意位置的定位，没有通用性的前提下，设计出一种基于磁流变效应的转盘定位装置，通过改变线圈的电流大小，从而改变磁流变液周围的磁场强度来产生相应的剪切力，分别使得主动轴、转盘和定位杆受到相应的剪切力而减速、制动、预防惯性与冲击载荷和定位，且磁流变液的响应时间为毫秒级，实现任意位置快速准确定位。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明外观图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的制动器的结构示意图。
图中1.电机，2.减速器，3.制动器，4.主动轴，5.二号平键，6.三号平键，7.三号轴承，8.二号密封圈，9.三号磁流变液，10.四号平键，11.定轴，12.三号线圈，13.定位盘，14.定位杆，15.传感器，16.转盘，17.支架，18.二号轴承，19.二号线圈，20.二号磁流变液，21.机架，22.定盘，31.一号轴承，32.一号密封圈，33.制动器外壳，34.一号线圈，35.主动盘，36.制动盘，37.一号磁流变液，38.一号平键，39.套筒。
具体实施方式
在图1和图2中，本发明一种基于磁流变效应的转盘定位装置是由电机1、减速器2、制动器3、主动轴4、二号平键5、三号平键6、三号轴承7、二号密封圈8、三号磁流变液9、四号平键10、定轴11、三号线圈12、定位盘13、定位杆14、传感器15、转盘16、支架17、二号轴承18、二号线圈19、二号磁流变液20、机架21、定盘22组成。在机架21中心安装主动轴4，主动轴4的下端装有制动器3，主动轴4的下面末端连接减速器2的输出端，减速器2的输入端装有电机1，另外主动轴4的上端通过二号平键5连接转盘16，转盘16借助二号轴承18安装在机架21上，转盘16和机架21之间设有二号线圈19，转盘16上安装有传感器15和定位杆14，定盘22借助三号轴承7安装在转盘16上，在定盘22与三号轴承7之间装有二号密封圈8，二号磁流变液20填充于转盘16、定盘22和二号密封圈8构成的2-3毫米间隙的封闭区域中，定轴11通过三号平键6连接定盘22，同时通过四号平键10连接定位盘13，定位盘13通过支架17与机架21固连，三号线圈12设置在定位盘13内，定位盘13与定位杆14构成的2-3毫米间隙的封闭区域内填充满三号磁流变液9。
在图3中，本发明一种基于磁流变效应的转盘定位装置的制动器3是由一号轴承31、一号密封圈32、制动器外壳33、一号线圈34、主动盘35、制动盘36、一号磁流变液37、一号平键38、套筒39组成。制动器3的套筒39通过一号平键38安装在主动轴4上，主动盘35固定在套筒39上，主动盘35与制动盘36构成2-3毫米间隙的封闭区域，间隙里面填充满一号磁流变液37，在制动盘36和制动器外壳33之间绕有一号线圈34，且制动器外壳33配合一号密封圈32起到整体的密封作用，一号轴承31起到承受制动器3的轴向力的作用。
本发明一种基于磁流变效应的转盘定位装置的具体实施方式的工作原理为：
当电机正常工作，一号线圈34、二号线圈19和三号线圈12未通电时，电机1通过减速器2带动主动轴4进行正常工作，此时制动器3里面的一号磁流变液37为牛顿流体状态，制动器3不发挥作用。主动轴4通过二号平键5带动转盘16正常转动，此时转盘16上的二号磁流变液20也是牛顿流体状态，不发挥减速定位和预防惯性和冲击载荷的作用。定盘22由于三号平键6与定轴11连接，定轴11的上端又是通过四号平键10与定位盘13连接，而定位盘13通过支架17与机架21固定连接的，所以定位盘13和定盘22一直都是不转动的，处于静止状态。当转盘16转动时会带动定位杆14沿着定位盘13进行转动，由于定位盘上的三号磁流变液9处于牛顿流体状态，所以定位杆14不起准确定位作用。
当传感器15检测到信号需要定位时，控制器(图中未画出)分别给一号线圈34、二号线圈19和三号线圈12通相应大小的电流时，产生一定大小的磁场强度，制动器3的一号磁流变液37变成宾汉流体，当主动轴4带动主动盘35转动时，主动盘35会受到一号磁流变液37的剪切力，从而起到减速制动的作用。与此同时，转盘16上的二号磁流变液20也变成宾汉流体状态，转盘16受到一定剪切力，从而实现减速定位和预防惯性和冲击载荷的作用。定位盘13上的三号磁流变液9也变成宾汉流体状态，定位杆14受到三号磁流变液9的剪切力，从而起到准确定位的作用。特别要说明的是，控制器可以根据要定位的位置，实时调节一号线圈34、二号线圈19和三号线圈12的电流大小，从而控制磁流变液受剪切时的剪切力大小，实现任意位置快速准确定位。
Claims (1)
1.一种基于磁流变效应的转盘定位装置，包括电机(1)、减速器(2)、制动器(3)、主动轴(4)、二号平键(5)、三号平键(6)、三号轴承(7)、二号密封圈(8)、三号磁流变液(9)、四号平键(10)、定轴(11)、三号线圈(12)、定位盘(13)、定位杆(14)、传感器(15)、转盘(16)、支架(17)、二号轴承(18)、二号线圈(19)、二号磁流变液(20)、机架(21)、定盘(22)，其中制动器(3)由一号轴承(31)、一号密封圈(32)、制动器外壳(33)、一号线圈(34)、主动盘(35)、制动盘(36)、一号磁流变液(37)、一号平键(38)、套筒(39)组成；其特征在于：机架(21)中心安装主动轴(4)，主动轴(4)的下端装有制动器(3)，主动轴(4)的下面末端连接减速器(2)的输出端，减速器(2)的输入端装有电机(1)，另外主动轴(4)的上端通过二号平键(5)连接转盘(16)，转盘(16)借助轴承(18)安装在机架(21)上，转盘(16)和机架(21)之间设有二号线圈(19)，转盘(16)上安装有传感器(15)和定位杆(14)，定盘(22)位于转盘(16)同轴位置的上方，定盘(22)借助三号轴承(7)安装在转盘(16)上，在定盘(22)与三号轴承(7)之间装有二号密封圈(8)，二号磁流变液(20)填充于转盘(16)、定盘(22)和二号密封圈(8)构成的2-3毫米间隙的封闭区域中，定轴(11)通过三号平键(6)连接定盘(22)，同时通过四号平键(10)连接定位盘(13)，定位盘(13)通过支架(17)与机架(21)固连，三号线圈(12)设置在定位盘(13)内，定位盘(13)与定位杆(14)构成的2-3毫米间隙的封闭区域内填充满三号磁流变液(9)。
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