CN113581771A - 自动定位的滑移装置、滑移设备和实现自动定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置、平面滑移设备和基于公母锥配合实现滑移平台自动定位的方法，滑移装置包括机架、滑移平台和M个推子，其中M≥3，滑移平台滑动设置于机架上，在滑移平台上设有线性分布的N个母锥槽，其中N≥M，相邻的母锥槽之间的间距为Lp，在推子的前端形成有公锥台，公锥台能够深入母锥槽内并与母锥槽的槽壁挤压配合；其中M个推子按照线相位差Lp/M进行排列，M个推子按顺序依次向前推出和向后退回，使得同一时间有且仅有一个公锥台向前推出挤压母锥槽并带动滑移平台滑动，其他公锥台向后退回。本发明能够在无传感开环控制条件下进行高可靠性滑移定位。

Description

自动定位的滑移装置、滑移设备和实现自动定位的方法

技术领域

本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置和平面滑移设备，更具体而言，是一种能够在无传感开环控制条件下可以进行高可靠性滑移定位的滑移装置和平面滑移设备；本发明同时提供一种基于公母锥配合实现滑移平台自动定位的方法。

背景技术

滑移定位平台是工业自动化设备中常见的基础部件，在等量进给、多工位协同制作、连续送料等装置中发挥着重要作用。

目前，滑移平台通常需要外加限位执行机构，通过与滑移执行机构相互配合来实现定位功能，或者外加位置传感器，通过结合闭环控制算法来实现定位功能。

例如中国专利201910195753.5公开了一种自动定位装置，其特征在于，包括水平输送机构、升降机构、限位挡板以及两个限位板。本发明中，工件首先在水平输送机构的作用下做水平运动，当工件移动至水平工作台上，与限位挡板接触，升降机构驱动水平工作台上升，其提升高度高于设定的标准位置，在水平工作台上升并越过限位板后，限位板做相对运动，使其间隙小于水平工作台的水平尺寸，当水平工作台上升至行程顶点后，由升降机构驱动下降至放置在限位板上，此时水平工作台的位置为标准位置。

再例如中国专利201610485937.1公开了一种双激光头多工位自动连续打标机，包括机座，机座的一侧设有振动盘，振动盘连接有自机座中上方水平穿过的直线轨道，机座表面靠近振动盘一侧设有推动方向平行于直线轨道的推动气缸，推动气缸连接有用于夹持待加工工件在直线轨道上移动的多工件夹持组件，直线轨道的两侧对称设有两个激光打标组件；通过利用气爪上的夹块夹紧产品实现多工位精准定位，利用打标工位上两侧相向激光头可对产品圆柱面实现双面打标。

上述现有技术中，外加限位执行机构不仅会增加成本，而且由于限位机构和旋转执行机构需要相互配合，还会提高定位控制的复杂性，从而会降低实际应用中的可靠性；而外加位置传感器不仅会增加成本，复杂的闭环控制系统也会降低实际用中的可靠性。

基于此，特提出一种在无传感条件下可以实现高可靠性滑动定位功能的基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置、平面滑移设备和基于公母锥配合实现滑移平台自动定位的方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置、平面滑移设备和基于公母锥配合实现滑移平台自动定位的方法，能够在无传感开环控制条件下进行高可靠性滑移定位。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，其包括机架、滑移平台和M个推子，其中M≥3，滑移平台滑动设置于机架上，在滑移平台上设有线性分布的N个母锥槽，其中N≥M，相邻的母锥槽之间的间距为Lp，在推子的前端形成有公锥台，公锥台能够深入母锥槽内并与母锥槽的槽壁挤压配合；其中M个推子按照线相位差Lp/M进行排列，M个推子按顺序依次向前推出和向后退回，使得同一时间有且仅有一个公锥台向前推出挤压母锥槽并带动滑移平台滑动，其他公锥台向后退回。

作为本发明的另一种具体实施方式，向前完全推出的公锥台与母锥槽之间形成限位配合，此时母锥槽与公锥台之间抵接而使得滑移平台无法进行滑动，进而形成在指定位置的悬停，并且该悬停位置的可控的，即通过控制推子的位置进行控制滑移平台的悬停位置。

作为本发明的另一种具体实施方式，母锥槽为形成在滑移平台上的锥形体槽，推子为锥形体状轮廓，相互挤压配合的公锥台和母锥槽在能够驱动滑移平台沿N个母锥槽所在直线方向产生滑移运动的同时还能够限制滑移平台产生其他方向的滑移运动。

作为本发明的另一种具体实施方式，母锥槽为形成在滑移平台上的V形槽，公锥台为V形斜坡状轮廓，相互挤压配合的公锥台和母锥槽能够驱动滑移平台沿N个母锥槽所在直线方向产生滑移运动。

作为本发明的另一种具体实施方式，采用直线电机驱动推子向前推出和向后退回。

另一方面，本发明提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的平面滑移设备，其包括两组上述基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，其中两组的基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置中滑移平台的滑动方向之间互相垂直，进而形成在平面内的双向滑移。

再一方面，本发明提供了一种基于公母锥配合实现滑移平台自动定位的方法，其包括：提供具有N个母锥槽的滑移平台和M个推子，其中M≥3，N≥M，N个母锥槽线性分布，相邻的母锥槽之间的间距为Lp，在每一推子的前端形成有与母锥槽配合的公锥台；其中M个推子执行如下操作：

1)将M个推子按照线相位差Lp/M进行排列在母锥槽所在直线上；

2)在其中一个推子向前推出时，其他推子向后退回，向前推出的该推子上的公锥台能够与母锥槽的槽壁相接触形成挤压并带动滑移平台进行滑动，此时向后退回的其他推子与母锥槽之间不接触；

3)按顺序依次连续向前推出M个推子，进行滑移平台的连续滑动。

作为本发明的另一种具体实施方式，M个推子分为Mx组和My组，N个母锥槽分为Nx组和Ny组；其中Nx组中的多个母锥槽沿着第一方向均匀分布，Ny组中的母锥槽沿着第二方向均匀分布，其中第一方向和第二方向之间互相垂直，Mx组和My组中的推子分别执行如下异步操作：

2.1)通过Mx组中多个推子按顺序依次向前推出和向后退回以实现滑移平台沿第一方向进行滑动；

2.2)通过My组中多个推子按顺序依次向前推出和向后退回以实现滑移平台沿第二方向进行滑动。

本发明具备以下有益效果：

本发明将多个推子沿垂直于滑移平台所在平面所进行的交替直线运动转化为滑移平台的步进式滑动，当推子连续推动一定次数停止后，用于传动的公锥台和母锥槽之间配合形成限位，此时滑移平台所移动的距离的一定的(确定的)，无需额外设置其他限位机构或者传感器，即可实现完全定位，从而在无传感条件下实现高可靠性的滑移定位。

本发明中运动的公锥台和母锥槽之间配合时形成挤压驱动，以进行滑移平台的滑动，在停止的公锥台与母锥槽之间能够自动形成机械限位，实现对滑移平台的约束限制，实现自定位。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明滑移装置实施例1的结构示意图；

图2是本发明滑移装置实施例1的分解示意图；

图3是本发明滑移装置实施例1中公锥台和母锥槽的配合示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明滑移装置实施例2中公锥台和母锥槽的配合示意图；

图6是图5的前视图；

图7是本发明滑移设备实施例3中公锥台和母锥槽的配合示意图；

图8是图7的左视图；

图9是图7的前视图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，如图1-4所示，其包括机架101、滑移平台102和M个推子103，其中M≥3，滑移平台102例如通过导轨106的方式滑动设置于机架101上，在滑移平台102上设有线性分布的N个母锥槽104，其中N≥M，本实施例中以M＝3、N＝13为例进行详细说明如下：

如图3-4所示，相邻的两个母锥槽104之间的间距为Lp，在推子103的前端形成有公锥台105，公锥台105能够深入母锥槽104内并与母锥槽104的槽壁挤压配合；

三个推子103按照线相位差Lp/M进行排列，这里的线相位差是指两个推子103之间的间距与此时和该两个推子103分别对应的两个母锥槽104之间的间距的差值；

三个推子103按顺序依次向前推出和向后退回，使得同一时间有且仅有一个公锥台105向前推出挤压母锥槽104并带动滑移平台102滑动，其他公锥台105向后退回。

其中向前完全推出的公锥台105与母锥槽104之间形成限位配合，此时母锥槽104与公锥台105之间抵接而使得滑移平台102无法进行滑动，进而形成在指定位置的悬停，并且该悬停位置的可控的，即通过控制推子103的位置进行控制滑移平台102的悬停位置。

具体的，母锥槽104为形成在滑移平台102上的锥形体槽，推子103为锥形体状轮廓，相互挤压配合的公锥台105和母锥槽104在能够驱动滑移平台102沿N个母锥槽104所在直线方向产生滑移运动的同时还能够限制滑移平台102产生其他方向的滑移运动。

再具体的，采用直线电机驱动推子103向前推出和向后退回，三个直线电机分别固定于机架101上，推子103例如通过螺栓的方式固定在直线电机的输出端上，以通过直线电机为推子103提供向前推出和向后退回的往复运动的作用力。

再次参见图3-4，三个推子103分别为推子103-1、推子103-2、推子103-3，推子103-1、推子103-2、推子103-3按从左到右方向依次竖直向下压紧时，公锥台105和母锥槽104的交替配合会将推子103-1、推子103-2、推子103-3的交替直线运动转化为滑移平台102的从左到右的滑移运动，连续多个运动周期即可实现滑移平台102的连续直线滑移；

同理，当推子103-1、推子103-2、推子103-3按从右到左方向依次竖直向下压紧时，公锥台105和母锥槽104的交替配合会将推子103-3、推子103-2、推子103-1的交替直线运动转化为滑移平台102的从右到左的滑移运动，连续多个运动周期即可实现滑移平台102的连续直线滑移。

本实施例中，当推子103推出到一定距离(向前推出至最远端)后，公锥台105、母锥槽104的配合结构无需额外的限位装置会自动形成限位，实现悬停定位。

本实施例中可以通过设计相邻母锥槽104之间的间距、推子103的数量和推子103推动的次数来获得所需的滑移定位距离，例如滑移平台102需要滑动30cm，相邻母锥槽104之间的间距为6cm(这里相邻母锥槽104之间的间距是指两个母锥槽104同一位置处之间的间距)，推子103的数量为3，则推子103需要推动15次，即每个推子103需要推动3次。

本实施例中滑移平台102能够实现步进式直线运动，在母锥槽104数量足够多的情况下，可以实现滑移平台102连续的滑动。

一种通过上述滑移装置实现滑移平台自动定位的方法，M个推子执行如下操作以完成例如滑移平台需要滑动30cm的需求：

1)设定M＝3、N＝13，相邻两个母锥槽之间的间距Lp为6cm，将3个推子按照线相位差2cm进行排列在母锥槽所在直线上；

2)在其中一个推子向前推出时，其他推子向后退回，向前推出的该推子上的公锥台能够与母锥槽104的槽壁相接触形成挤压并带动滑移平台进行滑动，此时向后退回的其他推子与母锥槽之间不接触；

3)按顺序依次连续向前推出3个推子共计15次，即每个推子推动5个往复周期，进行滑移平台的连续滑动并悬停在设定位置处。

实施例2

本实施例提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，如图5-6所示，本实施例与实施例1的主要区别之处在于：公锥台205和母锥槽204的配合方式不同。

本实施例中的母锥槽204为形成在滑移平台202径向上的V形槽，公锥台为V形斜坡状轮廓，相互挤压配合的公锥台205和母锥槽204能够驱动滑移平台202沿N个母锥槽204所在直线方向产生滑移运动。

本实施例中所提供的滑移装置中，在滑移平台202悬停时，其中一个推子203上的公锥台205和母锥槽204所形成的配合结构无需额外的限位装置会自动形成限位，这里所形成的限位只是限制滑移平台202不能够沿着轨道进行滑动，不限制滑移平台沿垂直于轨道方向的滑动，适用于滑移平台202需要进行多方向滑移的设备。

实施例3

本实施例提供了一种基于公母锥配合进行自动定位的平面滑移设备，如图7-8所示，其包括两组实施例1或实施例2中的滑移装置，下面以包括两组实施例2中的滑移装置为例进行详细介绍如下：

滑移平台302自身能够进行X方向和Y方向的滑动；

在滑移平台302上的X方向均匀设置有若干长条形的第一母锥槽303，相邻的第一母锥槽303之间的间距为Lp1，在滑移平台302的X方向上设置有三个第一推子304，三个第一推子304按照线相位差Lp1/3进行排列，具体驱动原理与实施例2相同，这里不再重复赘述。

在滑移平台302上的Y方向设置有长条形的第二母锥槽305，相邻的第二母锥槽305之间的间距相同，为Lp2，在滑移平台302的Y方向上设置有三个第二推子306，三个第二推子306按照线相位差Lp1/3进行排列，具体驱动原理与实施例2相同，这里不再重复赘述。

本实施例中通过控制三个第一推子304将其上的第一公锥台307向前推出或向后退回，实现第一公锥台307与第一母锥槽303的配合，进而驱动滑移平台302沿X方向滑动；

本实施例中通过控制三个第二推子306将其上的第二公锥台308向前推出或向后退回，实现第二公锥台308与第二母锥槽305的配合，进而驱动滑移平台302沿Y方向滑动；

进而，通过分别控制三个第一推子304和三个第二推子306实现滑移平台302在平面内的任意位置间的步进式滑动。

一种通过上述滑移装置实现滑移平台自动定位的方法，将M个推子分为Mx组(三个推子)和My组(三个推子)，N个母锥槽分为Nx组和Ny组，其中Nx组中的多个母锥槽沿着第一方向(X方向)以间距Lp1均匀分布，Mx组中的三个推子以间距Lp1/Mx进行排列，Ny组中的多个母锥槽沿着第二方向(Y方向)以间距Lp2均匀分布，My组中的三个推子以间距Lp2/My进行排列，Mx组和My组中的推子分别执行如下异步操作：

2.1)通过Mx组中多个推子按顺序(从左到右)依次向前推出和向后退回以实现滑移平台沿第一方向(X方向从左到右)进行滑动；

2.2)通过My组中多个推子按顺序(从前到后)依次向前推出和向后退回以实现滑移平台沿第二方向(Y方向从前到后)进行滑动。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (8)

1.一种基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，其特征在于包括机架、滑移平台和M个推子，其中M≥3，所述滑移平台滑动设置于所述机架上，在所述滑移平台上设有线性分布的N个母锥槽，其中N≥M，相邻的所述母锥槽之间的间距为Lp，在所述推子的前端形成有公锥台，所述公锥台能够深入所述母锥槽内并与所述母锥槽的槽壁挤压配合；其中M个所述推子按照线相位差Lp/M进行排列，M个所述推子按顺序依次向前推出和向后退回，使得同一时间有且仅有一个所述公锥台向前推出挤压所述母锥槽并带动所述滑移平台滑动，其他所述公锥台向后退回。

2.如权利要求1所述的基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，其特征在于，向前完全推出的所述公锥台与所述母锥槽之间形成限位配合，此时所述母锥槽与所述公锥台之间抵接而使得所述滑移平台无法进行滑动。

3.如权利要求1所述的基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，其特征在于，所述母锥槽为形成在所述滑移平台上的锥形体槽，所述推子为锥形体状轮廓，相互挤压配合的所述公锥台和所述母锥槽在能够驱动所述滑移平台沿N个所述母锥槽所在直线方向产生滑移运动的同时还能够限制所述滑移平台产生其他方向的滑移运动。

4.如权利要求1所述的基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，其特征在于，所述母锥槽为形成在所述滑移平台上的V形槽，所述公锥台为V形斜坡状轮廓，相互挤压配合的所述公锥台和所述母锥槽能够驱动所述滑移平台沿N个所述母锥槽所在直线方向产生滑移运动。

5.如权利要求1所述的基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，其特征在于，采用直线电机驱动所述推子向前推出和向后退回。

6.一种基于公母锥配合进行自动定位的平面滑移设备，其特征在于，包括两组如权利要求1所述的基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置，其中两组所述的基于公母锥配合进行自动定位的滑移装置中所述滑移平台的滑动方向之间互相垂直。

7.一种基于公母锥配合实现滑移平台自动定位的方法，其特征在于提供具有N个母锥槽的滑移平台和M个推子，其中M≥3，N≥M，N个母锥槽线性分布，相邻的母锥槽之间的间距为Lp，在每一推子的前端形成有与母锥槽配合的公锥台；其中M个推子执行如下操作：

1)将M个推子按照线相位差Lp/M进行排列在母锥槽所在直线上；

2)在其中一个推子向前推出时，其他推子向后退回，向前推出的该推子上的公锥台能够与母锥槽的槽壁相接触形成挤压并带动滑移平台进行滑动，此时向后退回的其他推子与母锥槽之间不接触；

3)按顺序依次连续向前推出M个推子，进行滑移平台的连续滑动。

8.如权利要求7所述的基于公母锥配合实现滑移平台自动定位的方法，其特征在于，M个推子分为Mx组和My组，N个母锥槽分为Nx组和Ny组；其中Nx组中的多个母锥槽沿着第一方向均匀分布，Ny组中的母锥槽沿着第二方向均匀分布，其中第一方向和第二方向之间互相垂直，Mx组和My组中的推子分别执行如下异步操作：

2.1)通过Mx组中多个推子按顺序依次向前推出和向后退回以实现滑移平台沿第一方向进行滑动；

2.2)通过My组中多个推子按顺序依次向前推出和向后退回以实现滑移平台沿第二方向进行滑动。

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