CN112217345A - 直线传动定位装置及直线传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线传动定位装置及直线传动系统，直线传动定位装置包括底座、基座、驱动组件与磁感应传感器，基座与底座连接，并能够相对底座移动，驱动组件包括定子与动子，定子与底座连接，动子与基座连接，定子为磁体，动子具有导电线圈，磁感应传感器与动子连接；直线传动系统包括直线传动定位装置。本发明的实施例中，不需设置磁栅尺，成本低，驱动组件中的定子所产生的磁场，使基座产生直线位移，并向磁感应传感器提供磁场，可通过磁感应传感器的输出电压值获取动子的位移值，达到对基座的精确定位，定子固定于底座上即可，不需较高的安装精度，组装难度低。

Description

直线传动定位装置及直线传动系统

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种直线传动定位装置及直线传动系统。

背景技术

相关技术中，直线传动设备为实现精密定位，通常在设备内设置磁栅尺，磁栅尺反馈动子的位置信号，读数头抓取动子的位置，达到精确定位的目的。磁栅尺的造价较高，并且安装完成后不可拆卸，不能重复利用，导致直线传动设备的加工成本较高，并且磁栅尺的安装要求较好的平面度，加大了直线传动设备的组装难度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，提出一种直线传动定位装置，能够降低成本，组装难度低。

本发明还提出一种具有上述直线传动定位装置的直线传动系统。

根据本发明的第一方面实施例的直线传动定位装置，包括：

底座；

基座，与所述底座连接，并能够相对所述底座移动；

驱动组件，包括定子与动子，所述定子与所述底座连接，所述动子与所述基座连接，所述定子为磁体，所述动子具有导电线圈；

磁感应传感器，与所述动子连接。

根据本发明实施例的直线传动定位装置，至少具有如下有益效果：

本发明的实施例中，不需设置磁栅尺，成本低，驱动组件中的定子所产生的磁场，一方面与动子所产生的磁场相互作用，产生驱动力，驱动动子移动，使基座产生直线位移，另一方面向磁感应传感器提供磁场，磁感应传感器跟随动子移动时，磁感应传感器所处位置的磁感应强度不断变化，从而可通过磁感应传感器的输出电压值获取动子的位移值，达到对基座的精确定位，定子固定于底座上即可，不需较高的安装精度，组装难度低。

根据本发明的一些实施例的直线传动定位装置，所述定子包括多个磁体单元，多个所述磁体单元依次磁吸连接。

根据本发明的一些实施例的直线传动定位装置，所述底座设有第一安装槽，所述定子嵌设于所述第一安装槽内。

根据本发明的一些实施例的直线传动定位装置，所述基座设有第二安装槽，所述动子嵌设于所述第二安装槽内。

根据本发明的一些实施例的直线传动定位装置，所述动子与所述基座覆盖于所述定子的表面。

根据本发明的一些实施例的直线传动定位装置，所述底座具有安装腔，至少所述基座的一部分容置于所述安装腔内。

根据本发明的一些实施例的直线传动定位装置，所述底座与所述基座滑动连接。

根据本发明的一些实施例的直线传动定位装置，所述底座设置有第一滑槽，所述基座设置有第二滑槽，所述第一滑槽与所述第二滑槽对接形成滑动空间，所述滑动空间内设置有多个滚珠。

根据本发明的一些实施例的直线传动定位装置，还包括第一安装体与第二安装体，所述第一安装体嵌设于所述底座的侧部，所述第二安装体嵌设于所述基座的侧部，所述第一安装体的侧部具有所述第一滑槽，所述第二安装体的侧部具有所述第二滑槽。

根据本发明的第二方面实施例的直线传动系统，包括上述的直线传动定位装置。

根据本发明实施例的直线传动系统，至少具有如下有益效果：

本发明实施例中的直线传动系统，在不设置磁栅尺的前提下，能够对基座进行精确定位，提高了直线传动系统的运行精度，降低了直线传动系统的加工成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明直线传动定位装置一个实施例的结构示意图；

图2为图1中直线传动定位装置的爆炸图；

图3为图2中直线传动定位装置中定子一个实施例的结构示意图；

图4是图1中直线传动定位装置滑动空间一个实施例的结构示意图。

附图标记：

底座100，第一安装槽110，安装腔120，第一滑槽130，第一安装体140；

基座200，第二安装槽210，第二滑槽220，滑动空间230，第二安装体240，安装台250；

驱动组件300，定子310，磁体单元311，安装部312，感应部313，安装孔314，动子320；

磁感应传感器400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1与图2，本发明一个实施例中的直线传动定位装置包括底座100、基座200、驱动组件300与磁感应传感器400，基座200安装于底座100上，并能够相对底座100移动，基座200移动过程中产生直线位移；驱动组件300包括定子310与动子320，定子310与底座100连接，动子320与基座200连接，定子310设置为磁体，动子320具有导电线圈，导电线圈通电后，内部产生电流，导线线圈所形成的磁场，与定子310所产生的磁场相互作用，产生驱动力，动子320相对定子310移动，使基座200产生直线位移；磁感应传感器400与动子320连接，并跟随动子320移动，磁感应传感器400移动过程中，随着磁感应传感器400与定子310相对位置的改变，磁感应传感器400所处位置的磁感应强度不断变化，使得磁感应传感器400的输出电压不断改变，磁感应传感器400能够将电压值转化为位移值，以获取基座200的位置信息，实现对基座200的精确定位。

本发明的实施例中，不需设置磁栅尺，成本低，驱动组件300中的定子310所产生的磁场，一方面与动子320所产生的磁场相互作用，产生驱动力，驱动动子320移动，使基座200产生直线位移，另一方面向磁感应传感器400提供磁场，磁感应传感器400跟随动子320移动时，磁感应传感器400所处位置的磁感应强度不断变化，从而可通过磁感应传感器400的输出电压值获取动子320的位移值，达到对基座200的精确定位，定子310固定于底座100上即可，不需较高的安装精度，组装难度低。

需要说明的是，磁感应传感器400与动子320共用定子310所产生的磁场，基座200受动子320磁场与定子310磁场的相互作用产生的驱动力的驱动，而进行移动。另外，磁感应传感器400能够所感应到的基座200的位置信息，发送至控制系统，控制系统可根据基座200的实时位置信息，调整动子320的运行状态，以使基座200停止、转向等；控制系统可以是PLC控制系统，通过对动子320内导电线圈换相，可调整动子320的运动方向。

另外，还可在定子310上设置初始与停止两个极限位置，动子320移动至该两个位置时，为动力320的位移零点，动子320从该两个位置处开始移动，以便于获取动子320的位移值；位移零点的获取，可通过在定子310的两个极限位置处设置光电传感器实现，动子320移动至极限位置时，被光电传感器捕捉，从而将位置定义为动子320的位移零点。

磁感应传感器400可以选择为磁电传感器、电感传感器等，在本发明的一个实施例中，磁感应传感器400选择为霍尔传感器，霍尔传感器的精度高、线性度好，能够保证基座200位移的精确测量。

定子310可选择为永磁体，以使定子310为动子320、磁感应传感器400提供稳定的磁场。参照图3，在本发明的一个实施例中，定子310包括多个磁体单元311，该磁体单元311相互磁吸固定，磁体单元311串联拼接形成定子310；定子310采用拼接组装的方式成型，能够降低定子310的加工难度，磁体单元311之间相互磁吸即可实现固定，且可根据需要拼接形成不同规格、长度的定子310，组装较为便利。另外，每一磁体单元311也可由多个磁力片组合而成，可通过拼接不同数量的磁力片组合形成不同长度的磁体单元311，相邻磁力片之间具有一定间隔，以避免磁力片所产生的磁场相互混合，而影响对动子320的定位精度或者直线传动定位装置的正常使用。

需要说明的是，磁体单元311依次拼接是指，磁体单元311的异性极之间相互吸引，不同磁体单元311的异性极之间相互对接，即可完成的定子310的拼接。在本发明的一个实施例中，磁体单元311呈线性排列，多个磁体单元311沿动子320的移动方向排列成条状，使动子320带动基座200沿定子310的延伸方向做直线运动；在其他实施例中，磁体单元311也可阵列式排布。

另外，定子310可拆卸的安装于底座100上，便于定子310的维修、更换，相较于现有的磁栅尺与底座100粘接固定，本发明中的定子310能够拆卸、重复使用，降低了直线传动定位装置的加工成本，并提高了部件的利用率。定子310与底座100可通过螺纹紧固、铆接、插接的方式实现可拆卸安装。

在本发明的一个实施例中，定子310具有安装部312与感应部313，感应部313位于定子310的顶部，安装部312位于定子310的侧部，安装部312相对于感应部313下沉，安装部312上设置有安装孔314，通过向安装孔314内设置紧固件可实现定子310与底座100的组装，感应部313可与动子320接触，或者与动子320之间具有一定间隙，下沉式的安装部312，能够对动子320的移动进行避位，避免紧固件对动子320的移动造成干涉。

在本发明的一个实施例中，底座100上设置有第一安装槽110，定子310嵌设于第一安装槽110内，一方面，使定子310与底座100连接更为紧凑，另一方面，避免定子310裸露，造成磕碰、损坏，影响定子310的使用寿命。

定子310的外壁紧贴第一安装槽110的壁面，使定子310与第一安装槽110具有较高的贴合度。第一安装槽110内可设置与安装孔314位置对应的孔位，便于定子310与底座100的配合安装。在其他实施例中，第一安装槽110内还可设置定位柱(未示出)，该定位柱可插入定子310内，实现对定子310的定位与安装，使定子310的安装更为便利。

在本发明的一个实施例中，基座200上设置有第二安装槽210，动子320可嵌设于第二安装槽210内，以增加动子320与基座200连接的紧凑度。定子310与动子320均采用内嵌的方式进行安装，能够最大化的利用基座200、底座100的安装空间，使基座200与底座100具有较高的贴合度。

需要说明的是，动子320可通过螺纹紧固的方式安装于第二安装槽210内，磁感应传感器400固定于动子320的一端，磁感应传感器400与基座200能够跟随动子320同步移动，保证磁感应传感器400定位的精确度。

在本发明的一个实施例中，基座200位于底座100的上方，动子320与基座200覆盖于定子310的上方，由于定子310采用内嵌式的安装方式，定子310的侧部与底部被第一安装槽110的壁面包围，定子310的顶部被动子320、基座200覆盖，以减少定子310的裸露区域，避免定子310受到外部磕碰而失效。

在本发明的一个实施例中，底座100具有安装腔120，第一安装槽110位于该安装腔120内，安装腔120为基座200提供安装空间，至少基座200的一部分容置于安装腔120内；具体的，安装腔120向底座100的内部凹陷，底座100的截面近似呈U型，第一安装槽110位于底座100的底部壁面上，从而使第一安装槽110位于安装腔120的底部，便于定子310的安装。基座200装入安装腔120内后，第二安装槽210与安装腔120、第一安装槽110连通，便于驱动组件300、磁感应传感器400与基座200、底座100的相互配合，提高驱动组件300安装的便利性。

在本发明的一个实施例中，基座200与底座100滑动连接，基座200能够在动子320的带动下相对底座100滑动，以实现底座100的直线运动。基座200与底座100滑动连接是指，可在基座200以底座100之间设置滑动连接的导轨与滑块，导轨可设置于底座100上，滑块可设置于基座200上，导轨为滑块的移动进行导向；或者基座200与底座100之间设置有能够相互配合的滑槽、凸起，底座100上设置有该滑槽，基座200上设置有该凸起，凸起嵌入滑槽内，并能够相对滑槽滑动。

在本发明的一个实施例中，结合图2与图4，底座100设置有第一滑槽130，基座200设置有第二滑槽220，基座200安装于安装腔120内，第一滑槽130与第二滑槽220相互对接，二者组合后，在二者之间形成滑动空间230，滑动空间230内设置有多个滚珠，基座200相对底座100移动时，滚珠在滑动空间230内滚动，可将底座100与基座200之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，提高了基座200移动的平稳度以及直线传动定位装置的传动效率。

第一滑槽130与第二滑槽220的开口相互配合，使第一滑槽130与第二滑槽220对接后能够形成闭合的滑动空间230，避免滚珠从滑动空间230内脱离。在本发明的一个实施例中，第一滑槽130与第二滑槽220的截面均呈弧形，第一滑槽130与第二滑槽220组合形成的滑动空间230的截面呈圆形，保证滚珠能够在滑动空间230顺畅滑动。

在本发明的一个实施例中，底座100的两侧均设置有第一滑槽130，基座200的两侧均设置有第二滑槽220，第一滑槽130与第二滑槽220所形成的两个滑动空间230相对于底座100或基座200的中心对称，使基座200移动过程中两侧保持平衡，提高基座200运动的平稳度。

在其他实施例中，底座100每侧可设置多道第一滑槽130，基座200每侧可设置多道第二滑槽220，设置多道第一滑槽130、第二滑槽220，一方面能够提高基座200移动的平稳性，另一方面，通过多道滑动空间230内滚珠的共同支撑作用，能够提高基座200的承载能力。

在本发明的一个实施例中，直线传动定位装置还包括第一安装体140与第二安装体240，第一安装体140嵌设于底座100的侧部，第二安装体240嵌设于基座200的侧部，第一滑槽130位于第一安装体140的侧部，第二滑槽220位于第二安装体240的侧部，第一安装体140与第二安装体240的位置对应，可保证第一滑槽130与第二滑槽220能够准确对接。通过设置第一安装体140与第二安装体240，无需在基座200与底座100上开设第一滑槽130、第二滑槽220，降低了基座200及底座100的加工难度，第一安装体140、第二安装体240嵌入底座100或者基座200内即可完成安装，装配较为便捷；并且第一安装体140与第二安装体240可更换，可提高基座200、底座100的使用寿命。

需要说明的是，底座100的内侧设置有用于安装第一安装体140的槽体，基座200的外侧设置有用于安装第二安装体240的槽体，第一安装体140、第二安装体240与该槽体紧配合，保证第一安装体140与第二安装体240连接的稳定性。

本发明还提供了一种直线传动系统，包括上述的直线传动定位装置，通过设置直线传动定位装置，在不设置磁栅尺的前提下，能够对基座200进行精确定位，提高了直线传动系统的运行精度，降低了直线传动系统的加工成本。

为避免因直线传动系统出现故障，而出现基座200从底座100上脱离，或者撞击底座100的情况，在其他实施例中，底座100上还可设置极限限位以及防撞措施，如在底座100的两端的极限位置设置挡块，对基座200进行限位，或者在底座100上设置具有弹性缓冲作用的防撞块，避免基座200对底座100造成冲击。

另外，基座200的顶部还设置有安装台250，安装台250用于安装负载，如机械加工模组、测试仪器、机械手等，实现负载的线性运动。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.直线传动定位装置，其特征在于，包括：

底座；

基座，与所述底座连接，并能够相对所述底座移动；

驱动组件，包括定子与动子，所述定子与所述底座连接，所述动子与所述基座连接，所述定子为磁体，所述动子具有导电线圈；

磁感应传感器，与所述动子连接并能够跟随所述动子移动，所述磁感应传感器用于感应所述定子所产生的磁场并输出位移值。

2.根据权利要求1所述的直线传动定位装置，其特征在于，所述定子包括多个磁体单元，多个所述磁体单元依次磁吸连接。

3.根据权利要求1或2所述的直线传动定位装置，其特征在于，所述底座设有第一安装槽，所述定子嵌设于所述第一安装槽内。

4.根据权利要求3所述的直线传动定位装置，其特征在于，所述基座设有第二安装槽，所述动子嵌设于所述第二安装槽内。

5.根据权利要求1所述的直线传动定位装置，其特征在于，所述动子与所述基座覆盖于所述定子的表面。

6.根据权利要求1所述的直线传动定位装置，其特征在于，所述底座具有安装腔，至少所述基座的一部分容置于所述安装腔内。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的直线传动定位装置，其特征在于，所述底座与所述基座滑动连接。

8.根据权利要求7述的直线传动定位装置，其特征在于，所述底座设置有第一滑槽，所述基座设置有第二滑槽，所述第一滑槽与所述第二滑槽对接形成滑动空间，所述滑动空间内设置有多个滚珠。

9.根据权利要求8所述的直线传动定位装置，其特征在于，还包括第一安装体与第二安装体，所述第一安装体嵌设于所述底座的侧部，所述第二安装体嵌设于所述基座的侧部，所述第一安装体的侧部具有所述第一滑槽，所述第二安装体的侧部具有所述第二滑槽。

10.直线传动系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的直线传动定位装置。

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