CN111953103A - 一种用于物流分拣设备的伺服外转子电动滚筒装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于物流分拣设备的伺服外转子电动滚筒装置，包括转子部件、定子部件、转动轴部件和磁编码器；所述转子部件包括作为所述滚筒装置壳体的筒体以及固定设置于所述筒体内壁的磁极；所述筒体两端分别设置前端盖和后端盖，中部设置中端盖；所述转动轴部件包括副轴和主轴；所述副轴通过分别设置于两端的前轴承安装于所述前端盖；所述主轴一端通过中轴承安装于所述中端盖，另一端通过后轴承安装于所述后端盖；所述转动轴部件还包括弹簧，所述副轴在位于两端的所述前轴承之间设置台阶结构；所述磁编码器固定设置于所述主轴。本发明能够实现快速启动、快速停止，高精度控制转速，高精度启停位置控制，使分拣设备动作更加准确。

Description

一种用于物流分拣设备的伺服外转子电动滚筒装置

技术领域

本发明涉及物流分拣设备领域，具体而言，尤其涉及一种用于物流分拣设备的伺服外转子电动滚筒装置。

背景技术

目前国内外普遍采用交叉带分拣机作为物流行业高速分拣包裹的设备，该设备中用于分拣的小车上装有传送皮带，皮带由滚筒摩擦进行传送，该皮带的主要作用是将包裹传递上小车，然后小车运输包裹在轨道上运行，小车运行到指定的投放口时，小车将接到指令迅速由传动皮带运转将包裹投下，完成包裹的分拣。为了提高分拣效率，小车上的驱动需要迅速反应，同时由于分拣的包裹有重有轻，所以需要驱动的电机功率比较大，驱动传动皮带的滚筒的转速比较高。

目前比较普遍的应用是使用一个电机通过减速齿轮和同步皮带驱动滚筒或者是由霍尔传感器感应磁极位置的无刷直流外转子滚筒，从而驱动小车上的传送皮带。电机通过减速齿轮和同步带驱动滚筒的方法缺陷是会产生一定的传动损失，减速齿轮和同步皮带至少需要损失掉15％以上的效率；同时该结构中的齿轮及同步皮带经过长时间运转将会产生一定的磨损，造成大量的后期维护陈本；由于使用齿轮和同步皮带该设备的噪声较大，同时运作时将严重影响工作环境；电机加上减速齿轮，再加上同步皮带将使小车的结构比较复杂，占用较多的空间，使有效分拣的小车数量减少。而使用霍尔传感器的电滚筒控制精度相对较低，在分拣效率要求越来越高的情况下会出现较高分拣错误率。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，而提供一种新型的物流分拣设备驱动使用的伺服外转子电动滚筒装置，该电动滚筒装置具有结构简单，成本低廉，运转噪声低，能够实现快速启动、快速停止，高精度控制转速，高精度启停位置控制，使分拣设备动作更加准确。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于物流分拣设备的伺服外转子电动滚筒装置，包括转子部件、定子部件以及转动轴部件，还包括：磁编码器；

所述转子部件包括作为所述滚筒装置壳体的筒体以及固定设置于所述筒体内壁的磁极；

所述筒体两端分别固定设置前端盖和后端盖，中部固定设置中端盖；

所述转动轴部件包括副轴和主轴；所述副轴通过分别设置于两端的前轴承安装于所述前端盖；所述主轴一端通过中轴承安装于所述中端盖，另一端通过后轴承安装于所述后端盖；

所述转动轴部件还包括弹簧，所述副轴在位于两端的所述前轴承之间设置台阶结构，所述弹簧一端安装于所述台阶结构，另一端安装于位于所述副轴外侧的所述前轴承；

所述定子部件固定设置于所述主轴，所述磁极位于所述定子部件外侧；

所述磁编码器固定设置于所述主轴。

进一步地，所述磁编码器用于感应所述磁极的位置。

进一步地，所述的定子部件由若干硅钢片及绕组构成；所述绕组为单相绕组或多相绕组。

进一步地，所述筒体为圆柱形空心结构。

进一步地，所述磁极为圆柱形空心结构的永久磁铁，且所述磁极贴附于所述筒体内壁。

进一步地，所述主轴为空心轴结构，所述定子部件的引出线由所述空心轴结构的空心通孔引出。

进一步地，所述转动轴部件还包括所述散热器，所述散热器安装于所述主轴前端。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的伺服外转子电动滚筒装置，使用磁编码器作为位置传感器，直接感应转子磁极，旋转一周可产生4000个以上脉冲信号，控制精度极高，且直接感应转子磁极，与转子之间是绝对位置关系；同时使用了断轴结构，滚筒固定轴分为副轴和主轴，主轴用来固定定子部件及磁编码器；副轴用来支撑滚筒的另一端，该结构避免长轴加工跳动度不良问题，降低了加工难度。

2、本发明提供的伺服外转子电动滚筒装置，使用弹性轴结构，在副轴台阶与前轴承之间放置弹簧，副轴伸出部分可以进行压缩或拉伸，为滚筒与支架的固定提供了一种弹性解决方案。

3、本发明提供的伺服外转子电动滚筒装置，使用辐射型散热装置，解决了直驱型滚筒发热量大的问题。

基于上述理由本发明可在物流分拣设备等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述伺服外转子电动滚筒装置的结构示意图。

图中：1、副轴；2、前端盖；3、弹簧；4、前轴承；5、筒体；6、散热器；7、中端盖；8、中轴承；9、主轴；10、定子部件；11、磁极；12、磁编码器；13、后端盖；14、后轴承；15、引出线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种用于物流分拣设备的伺服外转子电动滚筒装置，包括转子部件、定子部件10以及转动轴部件，还包括：磁编码器12；

所述转子部件包括作为所述滚筒装置壳体的筒体5以及固定设置于所述筒体5内壁的磁极11；

所述筒体5两端分别固定设置前端盖2和后端盖13，中部固定设置中端盖7；

所述转动轴部件包括副轴1和主轴9；所述副轴1通过分别设置于两端的前轴承4安装于所述前端盖2；所述主轴9一端通过中轴承8安装于所述中端盖7，另一端通过后轴承14安装于所述后端盖13；

所述转动轴部件还包括弹簧3，所述副轴1在位于两端的所述前轴承4之间设置台阶结构，所述弹簧3一端安装于所述台阶结构，另一端安装于位于所述副轴1外侧的所述前轴承4；

所述定子部件10固定设置于所述主轴9，所述磁极11位于所述定子部件10外侧；

所述磁编码器12固定设置于所述主轴9。

进一步地，所述磁编码器12用于感应所述磁极11的位置。

进一步地，所述的定子部件9由若干硅钢片及绕组构成；所述绕组为单相绕组或多相绕组。

进一步地，所述筒体5为圆柱形空心结构。

进一步地，所述磁极11为圆柱形空心结构的永久磁铁，且所述磁极11贴附于所述筒体5内壁。

进一步地，所述磁极11分为N极和S极，交替贴附在所述筒体5内壁上，在和所述筒体5一起旋转时N、S极交替经过所述磁编码器12的感应芯片。

进一步地，所述主轴9为空心轴结构，所述定子部件的引出线15由所述空心轴结构的空心通孔引出。

进一步地，所述转动轴部件还包括所述散热器6，所述散热器6安装于所述主轴9前端。

进一步地，所述副轴1和所述主轴9分别有一端伸出所述筒体5，在使用时，所述副轴1和所述主轴9的伸出部分用于固定连接外部支架，当滚筒尺寸与固定支架存在偏差时，所述副轴1伸出的部分可以进行拉伸/压缩，能够避免外部支架变形及轴承承受轴向拉力。

本发明的工作原理：通过磁编码器12感知磁极11的位置，外部驱动器(如伺服电机)根据磁编码器12反馈的脉冲信号给出相应的电流，进而控制定子部件10产生与磁极11相吸合的旋转磁场，该旋转磁场随外部驱动器驱动电源电流的频率变化而改变相应的旋转磁场转速，进而驱动磁极11进行相应的旋转，鉴于磁极11直接贴附于所述筒体5内壁上，而定子部件10固定于主轴9上，且主轴9的两端分别设置中轴承8及后轴承14，并通过中端盖7、后端盖13固定于所述筒体5上，构成外转子电机结构，使得筒体5在主轴9和副轴1固定时，能够随着磁极11一同旋转，产生滚筒的转动，从而带动分拣设备上的传送皮带；由于磁编码器12的设置，能够及时感应磁极绝对位置，进而使得本装置启动、停止迅速，且位置精确，可满足在分拣设备在高速运转状态下的精准控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种用于物流分拣设备的伺服外转子电动滚筒装置，包括转子部件、定子部件(10)以及转动轴部件，其特征在于，还包括：磁编码器(12)；

所述转子部件包括作为所述滚筒装置壳体的筒体(5)以及固定设置于所述筒体(5)内壁的磁极(11)；

所述筒体(5)两端分别固定设置前端盖(2)和后端盖(13)，中部固定设置中端盖(7)；

所述转动轴部件包括副轴(1)和主轴(9)；所述副轴(1)通过分别设置于两端的前轴承(4)安装于所述前端盖(2)；所述主轴(9)一端通过中轴承(8)安装于所述中端盖(7)，另一端通过后轴承(14)安装于所述后端盖(13)；

所述转动轴部件还包括弹簧(3)，所述副轴(1)在位于两端的所述前轴承(4)之间设置台阶结构，所述弹簧(3)一端安装于所述台阶结构，另一端安装于位于所述副轴(1)外侧的所述前轴承(4)；

所述定子部件(10)固定设置于所述主轴(9)，所述磁极(11)位于所述定子部件(10)外侧；

所述磁编码器(12)固定设置于所述主轴(9)。

2.根据权利要求1所述的伺服外转子电动滚筒装置，其特征在于：所述磁编码器(12)用于感应所述磁极(11)的位置。

3.根据权利要求1所述的伺服外转子电动滚筒装置，其特征在于：所述的定子部件(9)由若干硅钢片及绕组构成；所述绕组为单相绕组或多相绕组。

4.根据权利要求1所述的伺服外转子电动滚筒装置，其特征在于：所述筒体(5)为圆柱形空心结构。

5.根据权利要求1所述的伺服外转子电动滚筒装置，其特征在于：所述磁极(11)为圆柱形空心结构的永久磁铁，且所述磁极(11)贴附于所述筒体(5)内壁。

6.根据权利要求3所述的伺服外转子电动滚筒装置，其特征在于：所述主轴(9)为空心轴结构，所述定子部件的引出线(15)由所述空心轴结构的空心通孔引出。

7.根据权利要求1所述的伺服外转子电动滚筒装置，其特征在于：所述转动轴部件还包括所述散热器(6)，所述散热器(6)安装于所述主轴(9)前端。

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