CN111463995B - 一种机电一体化直线驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机电一体化直线驱动装置，包括机盒，机盒的内部固定安装有轨道，机盒侧壁的内部固定安装有电磁铁组，电磁铁组的一侧固定安装有感应灯，感应灯的上方固定安装有感应器，轨道的上方滑动连接有移动块。本发明，启动该驱动装置，位于机盒两端内部的电磁铁组，受到电流影响产生与移动块内部设置磁铁一端相同的磁极，通过磁力作用推动移动块移动，机盒侧壁内部的电磁铁组，受到在供电器输送电流的作用下产生磁极，由于移动块内部多个磁铁上的磁极朝向固定，在电磁铁组一端磁极的作用下，进行快速滑动，相比传统的动力装置，该驱动装置动作响应迅速，反应灵敏且涉及传动动作的模块之间摩擦小，有效延长该驱动装置的使用寿命。

Description

一种机电一体化直线驱动装置

技术领域

本发明涉及机电一体化技术领域，具体为一种机电一体化直线驱动装置。

背景技术

随着我国工业的稳步发展，用直线驱动装置对物体进行推、拉等动作，直线驱动装置的使用领域也在不断地扩大，不但要求直线驱动装置具有很高的传动精度和较高的传动效率，而且要求其具有长寿命、低成本的特征。

作为现有技术中常使用的直线驱动装置中，现有的直线驱动装置，按其丝杠副结构形式，可以分为三种，分别是：梯形丝杠型直线驱动装置、滚珠丝杠型直线驱动装置和行星滚柱丝杠型直线驱动装置。

上述文中所列举的三种直线驱动装置的功用和基本传动原理基本相似，其原理是将电机的旋转动作，转化为输出轴的直线运动，从而实现对物体的推、拉、提升和下降等功用。

其中梯形丝杠型，加工简单，成本较低，但其传动效率很低，并且一般难以进行大推力的传递；

其中滚珠丝杠型，采用滚珠丝杠，传动精度高，传动效率高，但其加工困难，成本较高，并且同样难以进行大推力的传递；

其中行星滚柱丝杠型直线驱动装置作为三者中性能最优的新型直线驱动装置，采用行星滚柱丝杠，具有传动精度高，传动效率高，可以实现大推力的传递。但面临着加工困难，成本高的困窘局面，因而未能在工业上大量应用。

上述三种类型的直线驱动装置存在的主要问题点为1、零件繁多，装配和制造难度大，传动级数多，传动精度低，传动误差大，2、现有的直线驱动装置中没有用于减振的机构，在滑块运行的过程中，振动大，移动不平稳，滑块磨损大，影响传动精度，降低了使用寿命，3、现有的直线驱动装置在工作时，驱动电机会产生大量的热量，对电动机的内部零件造成损害，降低了电动机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机电一体化直线驱动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机电一体化直线驱动装置，包括机盒，所述机盒的内部固定安装有轨道，所述机盒侧壁的内部固定安装有电磁铁组，所述电磁铁组的一侧固定安装有感应灯，所述感应灯的上方固定安装有感应器，所述轨道的上方滑动连接有移动块，所述移动块的内部固定安装有磁铁，所述移动块的侧壁固定安装有反射镜，所述机盒的内部固定安装有控制器，所述控制器的一侧固定安装有供电器，所述供电器电性连接有变阻器，所述变阻器的内部固定安装有电阻棒，所述电阻棒的一侧固定安装有滑杆，所述滑杆上滑动连接有滑片，所述磁铁的一侧固定安装有刹车装置，所述刹车装置的内部固定安装有电机，所述电机的输出端固定安装有第一齿轮，所述第一齿轮啮合有第二齿轮，所述刹车装置的内部固定安装有支撑柱，所述支撑柱的一端固定安装有底座，所述底座的内部活动安装有感应磁体，所述感应磁体的底部固定安装有刹车杆。

优选的，所述电磁铁组共有两组，两组所述电磁铁组的输入端均接入交流电流。

优选的，所述磁铁的数量为四个，四个所述磁铁以相互对称的形式设置于移动块的内部且磁铁贯穿移动块的侧壁并延伸至移动块的外部。

优选的，所述反射镜是由两个镜片拼接而成且两个镜片之间的夹角为不小于一百二十度。

优选的，所述磁铁一端磁极的形状为直角梯形状，且磁铁上的斜面与电磁铁组的一端相对。

优选的，所述电磁铁组贯穿机盒的侧壁并延伸至机盒的外部。

优选的，所述电磁铁组中接入交流电流的部分与感应灯和感应器呈相间的形式设置于机盒的内部。

优选的，所述滑片的一端固定安装有内部开设有与滑杆相适配通孔的金属块且金属块的侧壁固定安装有橡胶块。

优选的，所述轨道的顶部呈圆柱状，所述移动块的底部开设有与轨道顶部形状相适配的凹槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该机电一体化直线驱动装置，启动该驱动装置，位于机盒两端内部的电磁铁组，受到电流影响产生与移动块内部设置磁铁一端相同的磁极，通过相同磁极之间的磁力作用，推动移动块在轨道上移动，在移动块进行移动的同时，设置于机盒侧壁内部的电磁铁组，同时受到在供电器输送电流的作用下产生磁极，由于移动块内部多个磁铁上的磁极朝向固定，在电磁铁组一端磁极的作用下，进行快速滑动，相比传统的动力装置，该驱动装置动作响应迅速，反应灵敏且涉及传动动作的模块之间摩擦小，噪音小，装置整体不会产生过多热量，有效延长该驱动装置的使用寿命，并且使用材料结构简单，维护保养手段简单，零部件的拆卸更换方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的机盒内部结构侧视图；

图3为本发明移动块内部结构示意图；

图4为本发明变阻器内部结构示意图；

图5为本发明电磁铁组内部结构示意图；

图6为本发明反射镜结构示意图；

图7为本发明移动块结构示意图；

图8为本发明刹车装置内部结构示意图。

图中：1机盒、2轨道、3电磁铁组、4感应灯、5感应器、6移动块、7磁铁、8反射镜、9控制器、10供电器、11变阻器、12电阻棒、13滑杆、14滑片、15刹车装置、16电机、17第一齿轮、18第二齿轮、19支撑柱、20底座、21感应磁体、22刹车杆。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供的一种实施例：一种机电一体化直线驱动装置，包括机盒1，机盒1的内部固定安装有轨道2，轨道2的顶部呈圆柱状，移动块6的底部开设有与轨道2顶部形状相适配的凹槽，机盒1侧壁的内部固定安装有电磁铁组3，电磁铁组3是由多个在其外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组的铁芯组成，电磁铁组3贯穿机盒1的侧壁并延伸至机盒1的外部，同时电磁铁组3共有两组，一组电磁铁组3的安装位置设置于机盒1内部垂直于轨道2的侧壁面的内部，另一组电磁铁组3的安装位置位于机盒1内部平行与轨道2的侧壁面的内部，两组电磁铁组3的输入端均接入交流电流，随着交流电周期的变化，电磁铁组3上所形成的磁极，根据楞次定律产生周期性的变换，使电磁铁组3位于机盒1外部处的磁极与磁铁7呈斜面一侧的磁极相同或相反，进而为移动块6的启动和停止进行力的作用，电磁铁组3的一侧固定安装有感应灯4，感应灯4的上方固定安装有感应器5，电磁铁组3中接入交流电流的部分与感应灯4和感应器5呈相间的形式设置于机盒1的内部，反射镜8会依次通过感应灯4，反射镜8将感应灯4射出的光线，反射至感应器5，感应器5感受到光线信号，并将信息反馈至控制器9，控制器9通过接受的光电信号来监控整体装置的运行状态，轨道2的上方滑动连接有移动块6，移动块6的内部固定安装有磁铁7，磁铁7一端磁极的形状为直角梯形状，且磁铁7上的斜面与电磁铁组3位于机盒1侧壁外部一端相对，磁铁7的数量为四个，四个磁铁7以相互对称的形式设置于移动块6的内部且磁铁7贯穿移动块6的侧壁并延伸至移动块6的外部，并且两组磁铁7的位于移动块6外部的磁极互为相反磁极，如移动块6一侧露出的磁铁7的磁极为N极时，则移动块6另一侧露出磁铁7的磁极为S极，因此随着交流电周期变化时，电磁铁组3位于机盒1外部处的磁极与磁铁7呈斜面一侧的磁极相同或相反，进而为移动块6的启动和停止进行力的作用，此外位于机盒1长边侧壁中的电磁铁组3接通的也为交流电，进而在交流电半个变化周期中，也使移动块6移动的前半程中，电磁铁组3的磁极保持不变，进而移动块6上一端的磁铁7通过排斥力推进，一端则通过吸引力拉动移动块6进行加速移动，随着交流电的变化，在后半程中，受到排斥力的一端该为受到吸引力，受到吸引力的一端变为受到排斥力，进行减速，随着交流电的周期变化，实现移动块6的直线移动，移动块6的侧壁固定安装有反射镜8，反射镜8是由两个镜片拼接而成且两个镜片之间的夹角为不小于一百二十度，在移动块6运动的过程中，反射镜8会依次通过感应灯4，反射镜8将感应灯4射出的光线，反射至感应器5，机盒1的内部固定安装有控制器9，控制器9通过接受的光电信号来监控整体装置的运行状态，控制器9的一侧固定安装有供电器10，供电器10使用的为交流电发电机，供电器10电性连接有变阻器11，变阻器11的内部固定安装有电阻棒12，电阻棒12的一侧固定安装有滑杆13，滑杆13上滑动连接有滑片14，滑片14的一端固定安装有内部开设有与滑杆13相适配通孔的金属块且金属块的侧壁固定安装有橡胶块，进行调试，通过滑动滑片14在电阻棒12上移动，进而改变电阻棒12的电阻值，从而改变电磁铁组3外围绕组的通过电流，从而影响电磁铁组3的磁力大小，配合电磁铁组3的分布情况，形成呈梯度递增再递减的磁力，磁铁7的一侧固定安装有刹车装置15，刹车装置15的内部固定安装有电机16，电机16的输出端固定安装有第一齿轮17，电机16与控制器9电性连接，当移动块6在移动的过程中会通过感应灯4，控制器9通过记录感应灯4反馈的信息进行记录，当移动块6，完成单程传送后，控制器9控制电机16动作，第一齿轮17啮合有第二齿轮18，通过第一齿轮17和第二齿轮18之间的啮合作用，驱动第二齿轮18转动，以改变感应磁体21上磁极的朝向，刹车装置15的内部固定安装有支撑柱19，支撑柱19的一端固定安装有底座20，底座20的内部活动安装有感应磁体21，感应磁体21的底部固定安装有刹车杆22，刹车杆22的一端贯穿刹车装置15的侧壁并延伸至刹车装置15的外部，与轨道2相接触，且与轨道2相接触一侧的弧度与轨道2的弧度相适配，感应磁体21与刹车杆22通过转轴设置于底座20的内部，随着电磁铁组3的磁极的变化，在移动块6加速过程中，推动感应磁体21，使刹车杆22远离轨道2，在移动块6进行减速时，通过吸引感应磁铁21并让刹车杆2靠近轨道2，以辅助对移动块6的减速动作。

实施例1：根据图1-3，机盒1安装的电磁铁组3共分有两组，一组电磁铁组3的安装位置设置于机盒1内部垂直于轨道2的侧壁面的内部，另一组电磁铁组3的安装位置位于机盒1内部平行与轨道2的侧壁面的内部，两个电磁铁组3均接入交流电，在交流电完整的一个变化周期中，两个电磁铁组3位于机体1外部一端的磁极可以产生周期性变化，利用磁极与磁极之间的产生磁力作用来控制移动块6的动作。

实施例2：根据图1-4，该驱动装置在使用前，需要根据使用距离的范围来进行调试，通过滑动滑片14在电阻棒12上移动，进而改变电阻棒12的电阻值，从而改变电磁铁组3外围绕组的通过电流，从而影响电磁铁组3的磁力大小，配合电磁铁组3的分布情况，形成呈梯度递增再递减的磁力场，从而当移动块6在轨道2上移动时，移动块6的内部设置磁铁7受到磁力场的作用，完成从加速到匀速再到减速的速度变化。

实施例3：根据图1-3，磁铁7位于移动块6外部的一端形状为直角梯形状，且磁铁7上的斜面与电磁铁组3的一端相对，同时电磁铁组3分布于机盒1四个内部中，且电磁铁组3均接通交流电，随着交流电周期的变化，使电磁铁组3位于机盒1外部处的磁极与磁铁7呈斜面一侧的磁极相同或相反，进而为移动块的启动和停止进行力的作用，此外位于机盒1长边侧壁中的电磁铁组3接通的也为交流电，进而在交流电半个变化周期中，也使移动块6移动的前半程中，电磁铁组3的磁极保持不变，进而移动块6上一端的磁铁7通过排斥力推进，一端则通过吸引力拉动移动块6进行加速移动，随着交流电的变化，在后半程中，受到排斥力的一端该为受到吸引力，受到吸引力的一端变为受到排斥力，进行减速，随着交流电的周期变化，实现移动块的直线移动。

实施例4：根据图1-2，在移动块6运动的过程中，反射镜8会依次通过感应灯4，反射镜8将感应灯4射出的光线，反射至感应器5，感应器5感受到光线信号，并将信息反馈至控制器9，控制器9通过接受的光电信号来监控整体装置的运行状态。

实施例5：根虎图1-2、8，电机16与控制器9电性连接，当移动块6在移动的过程中会通过感应灯4，控制器9通过记录感应灯4反馈的信息进行记录运动过程，当移动块6完成单程传送后，控制器9控制电机16动作，第一齿轮17啮合有第二齿轮18，通过第一齿轮17和第二齿轮18之间的啮合作用，驱动第二齿轮18转动，以改变感应磁体21上磁极的朝向，感应磁体21与刹车杆22通过转轴设置于底座20的内部，随着电磁铁组3的磁极的变化，在移动块6加速过程中，推动感应磁体21，使刹车杆22远离轨道2，在移动块6进行减速时，通过吸引感应磁铁21并让刹车杆22更加靠近轨道2，加强摩擦效果，以辅助对移动块6的减速动作，同时在移动块6未启动时，通过刹车杆22与轨道2之间的摩擦效果，维持移动块6在轨道2上的位置平衡。

工作原理：将该驱动装置安装至指定地点后，根据传送距离来调试该装置，通过滑动滑片14在电阻棒12上移动，进而改变电阻棒12的电阻值，从而改变电磁铁组3外围绕组的通过电流，从而影响电磁铁组3的磁力大小，形成呈梯度递增再递减的磁力场，完成调试后在进行使用时，启动该驱动装置，位于机盒1两端内部的电磁铁组3，受到电流影响产生与移动块6内部设置磁铁7一端相同的磁极，通过相同磁极之间的磁力作用，推动移动块6在轨道2上移动，移动块6移动的前半程中，电磁铁组3的磁极保持不变，进而移动块6上一端的磁铁7通过排斥力推进，一端则通过吸引力拉动移动块6进行加速移动，随着交流电的变化，在后半程中，受到排斥力的一端该为受到吸引力，受到吸引力的一端变为受到排斥力，进行减速，在移动块6进行移动的同时，设置于机盒1侧壁内部的电磁铁组3，同时受到在供电器10输送电流的作用下产生磁极，由于移动块6内部多个磁铁7上的磁极朝向固定，在电磁铁组3一端磁极的作用下，进行快速滑动，从而实现直线传动，在移动块6移动的过程，反射镜8将感应灯4射出的光线，反射至感应器5，感应器5感受到光线信号，并将信息反馈至控制器9，控制器9通过接受的光电信号来监控整体装置的运行状态。

对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示例性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或范围的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，本发明的实施例是示例性的，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。

Claims (8)

1.一种机电一体化直线驱动装置，包括机盒（1），其特征在于：所述机盒（1）的内部固定安装有轨道（2），所述机盒（1）侧壁的内部固定安装有电磁铁组（3），所述电磁铁组（3）的一侧固定安装有感应灯（4），所述感应灯（4）的上方固定安装有感应器（5），所述轨道（2）的上方滑动连接有移动块（6），所述移动块（6）的内部固定安装有磁铁（7），所述移动块（6）的侧壁固定安装有反射镜（8），所述机盒（1）的内部固定安装有控制器（9），所述控制器（9）的一侧固定安装有供电器（10），所述供电器（10）电性连接有变阻器（11），所述变阻器（11）的内部固定安装有电阻棒（12），所述电阻棒（12）的一侧固定安装有滑杆（13），所述滑杆（13）上滑动连接有滑片（14），所述磁铁（7）的一侧固定安装有刹车装置（15），所述刹车装置（15）的内部固定安装有电机（16），所述电机（16）的输出端固定安装有第一齿轮（17），所述第一齿轮（17）啮合有第二齿轮（18），所述刹车装置（15）的内部固定安装有支撑柱（19），所述支撑柱（19）的一端固定安装有底座（20），所述底座（20）的内部活动安装有感应磁体（21），所述感应磁体（21）的底部固定安装有刹车杆（22）；所述电磁铁组（3）共有两组，两组所述电磁铁组（3）的输入端均接入交流电流。

2.根据权利要求1所述的一种机电一体化直线驱动装置，其特征在于：所述磁铁（7）的数量为四个，四个所述磁铁（7）以相互对称的形式设置于移动块（6）的内部且磁铁（7）贯穿移动块（6）的侧壁并延伸至移动块（6）的外部。

3.根据权利要求1所述的一种机电一体化直线驱动装置，其特征在于：所述反射镜（8）是由两个镜片拼接而成且两个镜片之间的夹角为不小于一百二十度。

4.根据权利要求1所述的一种机电一体化直线驱动装置，其特征在于：所述磁铁（7）一端磁极的形状为直角梯形状，且磁铁（7）上的斜面与电磁铁组（3）的一端相对。

5.根据权利要求1所述的一种机电一体化直线驱动装置，其特征在于：所述电磁铁组（3）贯穿机盒（1）的侧壁并延伸至机盒（1）的外部。

6.根据权利要求1所述的一种机电一体化直线驱动装置，其特征在于：所述电磁铁组（3）中接入交流电流的部分与感应灯（4）和感应器（5）呈相间的形式设置于机盒（1）的内部。

7.根据权利要求1所述的一种机电一体化直线驱动装置，其特征在于：所述滑片（14）的一端固定安装有内部开设有与滑杆（13）相适配通孔的金属块且金属块的侧壁固定安装有橡胶块。

8.根据权利要求1所述的一种机电一体化直线驱动装置，其特征在于：所述轨道（2）的顶部呈圆柱状，所述移动块（6）的底部开设有与轨道（2）顶部形状相适配的凹槽。

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