CN108365732B - 高精度直线电机环形生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度直线电机环形生产装置，所述装置包括：机架及固定安装于机架上的底板；固定安装于底板上的环形定子磁钢；固定安装于底板上且位于环形定子磁钢外侧的外环导轨、以及固定安装于底板上且位于环形定子磁钢内侧的内环导轨；滑动安装于外环导轨和内环导轨上的滑座；安装于底板下方的位置反馈结构；固定安装于机架底部的滑环固定轴、以及安装于所述滑环固定轴上的中空导电滑环，所述滑环固定轴和中空导电滑环位于所述内环导轨围设的空间内部，所述中空导电滑环分别与滑座和位置反馈结构通过连接线电性连接。本发明提高了装置的响应速度和传动精度，提高装置定位精度，可实现直线电机动子的环形循环运动。

Description

高精度直线电机环形生产装置

技术领域

本发明涉及工业生产线技术领域，特别是涉及一种高精度直线电机环形生产装置。

背景技术

现代化工业生产越来越复杂，生产一件产品往往需要经过多道工序，为了提高生产效率、缩短工序间流转时间、节省空间，上下料工位能够在节拍时间内循环工作，重新利用，实现无缝衔接。

环形导轨生产线，实现了多工位的循环运动。而现有的环形生产线多采用旋转电机结合皮带、传动链或者螺杆的方式驱动，此方案往往速度达不到要求，且由于皮带等中间传动系统大大降低了生产线的定位精度，极大的制约了制造业及其他行业的发展。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种高精度直线电机环形生产装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高精度直线电机环形生产装置，有效地解决现有的环形生产线效率低、效应慢、精度低等问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种高精度直线电机环形生产装置，所述装置包括：

机架及固定安装于机架上的底板；

固定安装于底板上的环形定子磁钢；

固定安装于底板上且位于环形定子磁钢外侧的外环导轨、以及固定安装于底板上且位于环形定子磁钢内侧的内环导轨；

滑动安装于外环导轨和内环导轨上的滑座；

安装于底板下方的位置反馈结构；

固定安装于机架底部的滑环固定轴、以及安装于所述滑环固定轴上的中空导电滑环，所述滑环固定轴和中空导电滑环位于所述内环导轨围设的空间内部，所述中空导电滑环分别与滑座和位置反馈结构通过连接线电性连接。

作为本发明的进一步改进，所述环形定子磁钢包括两个直线定子磁钢、及连接直线定子磁钢的两个弧形定子磁钢，所述环形定子磁钢中相邻磁钢的极性相反。

作为本发明的进一步改进，所述外环导轨包括两个外环直线导轨、及连接外环直线导轨的两个外环弧形导轨，所述内环导轨包括两个内环直线导轨、及连接内环直线导轨的两个内环弧形导轨。

作为本发明的进一步改进，所述滑座包括：

依次安装于外环导轨上的外环导轨滑块、外环滑块连接板、外环交叉滚子轴承、导轨安装座、微动导轨；

依次安装于内环导轨上的内环导轨滑块、内环滑块连接板、内环交叉滚子轴承、连接轴；

安装于微动导轨和连接轴上方的安装盖板；

安装于安装盖板下方的电机动子，所述电机动子位于外环导轨滑块和内环导轨滑块之间。

作为本发明的进一步改进，所述位置反馈结构包括：

安装于底板下方的光栅安装板；

安装于光栅安装板内侧的环形光栅尺，所述环形光栅尺与底板下表面垂直设置；

安装于滑座侧面的读数头转接板；

固定安装于读数头转接板上的光栅读数头，所述光栅读数头与环形光栅尺之间具有气隙。

作为本发明的进一步改进，所述位置反馈结构包括：

安装于底板下方的环形光栅尺，所述环形光栅尺与底板下表面平行设置；

安装于滑座侧面的读数头转接板；

固定安装于读数头转接板上的光栅读数头，所述光栅读数头与环形光栅尺之间具有气隙。

作为本发明的进一步改进，所述中空导电滑环包括：

固定安装于滑环固定轴上的滑环定子；

围绕滑环定子旋转安装的滑环转子；

自滑环定子向外延伸的滑环定子出线；

自滑环转子向外延伸的滑环转子出线。

作为本发明的进一步改进，所述滑环定子出线通过连接线与外部供电装置和/或驱动器电性连接，所述滑环转子出线通过连接线与滑座中的电机动子和/或位置反馈结构中的光栅读数头电性连接。

作为本发明的进一步改进，所述外环导轨和内环导轨上滑动安装有一个或多个滑座。

本发明具有以下优点：

本发明环形导轨配合直线导轨安装于底板上，使用直线电机驱动，省去了皮带等传动机构，减少了累积误差，提高了装置的响应速度和传动精度；

本发明环形段和直线段均使用光栅尺闭环反馈位置，进一步提高装置定位精度；

本发明利用中空导电滑环解决电源线和信号线的传输，实现直线电机动子的环形循环运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例中环形生产装置的俯视结构示意图；

图2为本发明第一实施例中滑座的安装结构爆炸示意图；

图3为本发明第一实施例中位置反馈结构的安装结构示意图；

图4为本发明第一实施例中滑环固定轴和中空导电滑环的安装结构示意图；

图5为本发明第二实施例中位置反馈结构的安装结构示意图。

其中，1为机架，2为底板，3为内环弧形导轨，4为外环弧形导轨，5为弧形定子磁钢，6为直线定子磁钢，7为内环直线导轨，8为外环直线导轨，9为滑座，10为中空导电滑环，11为滑环固定轴，12为安装盖板，13为微动导轨，14为导轨安装座，15为外环交叉滚子轴承，16为外环滑块连接板，17为外环导轨滑块，18为电机动子，19为连接轴，20为内环交叉滚子轴承，21为内环滑块连接板，22为内环导轨滑块，23为光栅安装板，24为环形光栅尺，25为光栅读数头，26为读数头转接板，27为滑环固定板，28为滑环定子出线，29为滑环转子出线，30为滑环转子，31为紧固螺钉，32为滑环定子。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参图1所示，本发明第一实施例中的高精度直线电机环形生产装置，包括：

机架1及固定安装于机架上的底板2；

固定安装于底板2上的环形定子磁钢；

固定安装于底板2上且位于环形定子磁钢外侧的外环导轨、以及固定安装于底板上且位于环形定子磁钢内侧的内环导轨；

滑动安装于外环导轨和内环导轨上的滑座9；

安装于底板下方的位置反馈结构；

固定安装于机架底部的滑环固定轴11、以及安装于滑环固定轴上的中空导电滑环10，滑环固定轴11和中空导电滑环10位于内环导轨围设的空间内部，中空导电滑环10分别与滑座和位置反馈结构通过连接线电性连接。

具体地，本实施例中的环形定子磁钢包括两个直线定子磁钢6、及连接直线定子磁钢的两个弧形定子磁钢5，环形定子磁钢中相邻磁钢的极性相反。

外环导轨包括两个外环直线导轨8、及连接外环直线导轨的两个外环弧形导轨4，内环导轨包括两个内环直线导轨7、及连接内环直线导轨的两个内环弧形导轨3。

具体地，底板2通过14颗螺栓固定在机架1上，需确保连接紧固，以保证运动过程中不会松动。将弧形定子磁钢5和直线定子磁钢6通过螺栓固定在底板2上，并且安装时保证相邻两磁钢极性相反，以此来确保直线电机的正确运动。上述装配完成后，先将内环弧形导轨3和内环直线导轨7通过螺栓固定在底板2上，安装时确保内环弧形导轨3和内环直线导轨7连接处紧密且平滑，上述装配完成后，再将外环弧形导轨4和外环直线导轨8通过螺栓固定在底板2上，安装时出了确保导轨连接紧密平滑，还必须保证外环弧形导轨4与内环弧形导轨3同心、外环直线导轨8与内环直线导轨7平行，进一步确保滑座9运动时平滑稳定。

结合图2所示，本实施例中的滑座9包括：

依次安装于外环导轨上的外环导轨滑块17、外环滑块连接板16、外环交叉滚子轴承15、导轨安装座14、微动导轨13；

依次安装于内环导轨上的内环导轨滑块22、内环滑块连接板21、内环交叉滚子轴承20、连接轴19；

安装于微动导轨13和连接轴19上方的安装盖板12；

安装于安装盖板12下方的电机动子18，电机动子18位于外环导轨滑块17和内环导轨滑块22之间。

具体地，内环导轨滑块22和外环导轨滑块17分别用螺栓固定在内环导轨和外环导轨上，然后将内环滑块连接板21和外环滑块连接板16通过螺栓分别固定在内环导轨滑块22和外环导轨滑块17上；上述装配完成后，将内环交叉滚子轴承20和外环交叉滚子轴承15通过螺栓分别固定于内环滑块连接板21和外环滑块连接板16上，需确保连接稳固，且交叉滚子轴承能够旋转平稳，进一步来保证滑座9能够正确运动。上述装配完成后，将连接轴19和导轨安装座14分别通过螺栓固定在内环交叉滚子轴承20和外环交叉滚子轴承15上，再将微动导轨13通过螺栓固定在导轨安装座14上，确保安装平稳紧固。上述装配完成后，将电机动子18通过螺栓固定在安装盖板12下方，安装时保证连接紧固，以此来保证电机运行时的正常气隙；然后再将安装盖板12通过螺栓固定在连接轴19和微动导轨13上。

当滑座9在本环形生产线的直线段运动时，微动导轨13的滑块不会相对移动，内环交叉滚子轴承20和外环交叉滚子轴承15也不会相对旋转；当滑座9从直线段运动到弧形段时，由于内环和外环的线速度不同，内环交叉滚子轴承20和外环交叉滚子轴承15会产生相对旋转，微动导轨13用来吸收滑座微小径向位移，以此来保证滑座9不会被卡死，确保在正常运行通过环形段。

本实施例中以1个滑座为例进行说明，在其他实施例中也可安装多个动子，即安装多个滑座9，即可实现多工位生产。

参图3所示，本实施例中的位置反馈结构包括：

安装于底板下方的光栅安装板23；

安装于光栅安装板内侧的环形光栅尺24，环形光栅尺24与底板2下表面垂直设置；

安装于滑座9侧面的读数头转接板26；

固定安装于读数头转接板26上的光栅读数头25，光栅读数头25与环形光栅尺24之间具有气隙。

具体地，光栅安装板23通过螺栓固定在底板2的反面，环形光栅尺24粘贴在光栅安装板23的内侧，确保粘贴牢固且安装面与底板2背面垂直。上述装配完成后，将读数头转接板26通过螺栓固定在内环滑块连接板21侧面，然后将光栅读数头25通过螺栓固定在读数头转接板26上，安装时保证光栅读数头25与环形光栅尺24气隙在正常范围内，以此来保证位置反馈的准确性。

参图4所示，本实施例中的中空导电滑环包括：

固定安装于滑环固定轴上的滑环定子32；

围绕滑环定子旋转安装的滑环转子30；

自滑环定子向外延伸的滑环定子出线28；

自滑环转子向外延伸的滑环转子出线29。

优选地，滑环定子出线28通过连接线与外部供电装置和/或驱动器电性连接，滑环转子出线29通过连接线与滑座中的电机动子和/或位置反馈结构中的光栅读数头电性连接。

具体地，滑环固定板27通过螺栓固定在机架1底部，滑环固定轴11焊接在滑环固定板27上，将滑环固定轴11与中空导电滑环10的滑环定子32过盈配合连接，并用4个紧固螺钉31顶紧，保证不相对滑动。将供电线缆和驱动器信号线连接在滑环定子出线28上，将电机动子18线缆和光栅读数头25反馈线连接到滑环转子出线29上；当滑座9运动时，电机动子18线缆和光栅读数头25反馈线带动滑环转子30绕滑环定子32旋转，从而可以实现滑座9的环形循环运动。

参图5所示，本发明第二实施例中的位置反馈结构包括：

安装于底板下方的环形光栅尺24，环形光栅尺24与底板2下表面平行设置；

安装于滑座侧面的读数头转接板26；

固定安装于读数头转接板26上的光栅读数头25，光栅读数头25与环形光栅尺24之间具有气隙。

本实施例中的其他结构与第一实施例中相同，此处不再详细进行赘述。

本实施例中的环形光栅尺栅24粘贴在底板2的反面，保证光栅平面与底板面平行；上述装配完成后，将读数头转接板26通过螺栓固定在内环滑块连接板21侧面，然后将光栅读数头25通过螺栓固定在读数头转接板26上，安装时保证光栅读数头25与环形光栅尺24气隙在正常范围内，以此来保证位置反馈的准确性。

本实施例中采用环形光栅尺24平面粘贴在底板2上，解决了当滑座9运行到平台弧形段时，可能出现光栅读数头与光栅尺气隙不稳定的问题，使得平台运行更加平稳，定位精度更高。

本发明的创新之处在于：

1、根据环形导轨、直线电机和中空导电滑环构成环形生产线，突破现有的利用旋转电机加传动机构的局限性，解决速度慢、响应慢、精度差等问题；

2、使用环形光栅尺进行闭环反馈，大大提高响应速度，解决了特别是在环形产线的弧形段的精确定位问题。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明环形导轨配合直线导轨安装于底板上，使用直线电机驱动，省去了皮带等传动机构，减少了累积误差，提高了装置的响应速度和传动精度；

本发明环形段和直线段均使用光栅尺闭环反馈位置，进一步提高装置定位精度；

本发明利用中空导电滑环解决电源线和信号线的传输，实现直线电机动子的环形循环运动。

综上所述，本发明的应用将极大的促进相关领域的发展。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高精度直线电机环形生产装置，其特征在于，所述装置包括：

机架及固定安装于机架上的底板；

固定安装于底板上的环形定子磁钢；

固定安装于底板上且位于环形定子磁钢外侧的外环导轨、以及固定安装于底板上且位于环形定子磁钢内侧的内环导轨；

滑动安装于外环导轨和内环导轨上的滑座；

安装于底板下方的位置反馈结构；

固定安装于机架底部的滑环固定轴、以及安装于所述滑环固定轴上的中空导电滑环，所述滑环固定轴和中空导电滑环位于所述内环导轨围设的空间内部，所述中空导电滑环分别与滑座和位置反馈结构通过连接线电性连接；

所述滑座包括：

依次安装于外环导轨上的外环导轨滑块、外环滑块连接板、外环交叉滚子轴承、导轨安装座、微动导轨；

依次安装于内环导轨上的内环导轨滑块、内环滑块连接板、内环交叉滚子轴承、连接轴；

安装于微动导轨和连接轴上方的安装盖板；

安装于安装盖板下方的电机动子，所述电机动子位于外环导轨滑块和内环导轨滑块之间。

2.根据权利要求1所述的高精度直线电机环形生产装置，其特征在于，所述环形定子磁钢包括两个直线定子磁钢、及连接直线定子磁钢的两个弧形定子磁钢，所述环形定子磁钢中相邻磁钢的极性相反。

3.根据权利要求1所述的高精度直线电机环形生产装置，其特征在于，所述外环导轨包括两个外环直线导轨、及连接外环直线导轨的两个外环弧形导轨，所述内环导轨包括两个内环直线导轨、及连接内环直线导轨的两个内环弧形导轨。

4.根据权利要求1所述的高精度直线电机环形生产装置，其特征在于，所述位置反馈结构包括：

安装于底板下方的光栅安装板；

安装于光栅安装板内侧的环形光栅尺，所述环形光栅尺与底板下表面垂直设置；

安装于滑座侧面的读数头转接板；

固定安装于读数头转接板上的光栅读数头，所述光栅读数头与环形光栅尺之间具有气隙。

5.根据权利要求1所述的高精度直线电机环形生产装置，其特征在于，所述位置反馈结构包括：

安装于底板下方的环形光栅尺，所述环形光栅尺与底板下表面平行设置；

安装于滑座侧面的读数头转接板；

固定安装于读数头转接板上的光栅读数头，所述光栅读数头与环形光栅尺之间具有气隙。

6.根据权利要求1所述的高精度直线电机环形生产装置，其特征在于，所述中空导电滑环包括：

固定安装于滑环固定轴上的滑环定子；

围绕滑环定子旋转安装的滑环转子；

自滑环定子向外延伸的滑环定子出线；

自滑环转子向外延伸的滑环转子出线。

7.根据权利要求6所述的高精度直线电机环形生产装置，其特征在于，所述滑环定子出线通过连接线与外部供电装置和/或驱动器电性连接，所述滑环转子出线通过连接线与滑座中的电机动子和/或位置反馈结构中的光栅读数头电性连接。

8.根据权利要求1所述的高精度直线电机环形生产装置，其特征在于，所述外环导轨和内环导轨上滑动安装有一个或多个滑座。