CN114244065A - 一种音圈电机及柔性振动盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种音圈电机及柔性振动盘，包括位于同一轴线上的定子和动子；所述定子的朝向所述动子的一端表面设有环形开槽，所述环形开槽的内壁设有永磁体；所述动子包括相连接的顶出部以及与所述环形开槽的形状相配合的环形部，所述环形部滑动连接于所述环形开槽内，所述环形部的外表面固定环绕有线圈；所述动子在所永磁体与所述线圈的电磁作用下沿所述动子的轴线往复运动；还包括测距组件，所述测距组件用于测量所述动子的移动距离。通过本发明实现柔性振动盘能更好地适应不同大小、重量的零件，使其能快速振散零件，从而提高生产效率和减少生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种音圈电机及柔性振动盘。
背景技术
柔性振动盘又叫柔性振盘、柔性上料盘、柔性供料盘等，广泛应用于电子、五金、塑胶、钟表业、电池、连接器、医疗器械、医药等制造等各个行业。它是一种自动组装辅助送料设备，柔性振动盘能把各种散料小型零件定向排序，配合视觉选料和机器人自动完成对物料的上料，还可用于分选、检测、计数包装等。解决了精细零件装配自动化中节拍快、精度高、物料损伤小的小批量多品种快速换料的生产需求痛点。近年来，在工业自动化装配行业中，柔性振动盘的应用己经越来越广，具有大量的市场需求。
其中，柔性振动盘工作原理为：首先人工将零件加料至料仓，通过料仓的振动送料至柔性供料盘的料盘；然后柔性供料盘可将零件在料盘表面沿任意方向移动，振料盘靠振动/翻转零件来实现零件的自动分离和定向并实现客户需要的姿态；其次就是通过CCD拍摄料盘拾取窗内合适的零件形状位置信息，将坐标数据发送给机器人移动机构，机器人基于视觉系统发送的坐标数据，识别零件位置和拾取方向，从供料器料盘表面移动抓取零件进行阵列摆盘或组装。其实就是在自动化上料中加入了视觉系统和机器人能够解决传统振动盘上料解决不了的无序、散乱、划伤、区分正反面等上料难点问题。
然而目前市场上的柔性振动盘普遍无法更好地适应不同大小、重量的零件，从而导致经常出现不能快速振散零件的现象，降低了生产效率，也相当于变相增加了生产成本。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种音圈电机及柔性振动盘，旨在实现柔性振动盘能更好地适应不同大小、重量的零件，使其能快速振散零件，从而提高生产效率和减少生产成本。
为实现上述目的，本发明提出一种音圈电机，包括位于同一轴线上的定子和动子；所述定子的朝向所述动子的一端表面设有环形开槽，所述环形开槽的内壁设有永磁体；所述动子包括相连接的顶出部以及与所述环形开槽的形状相配合的环形部，所述环形部滑动连接于所述环形开槽内，所述环形部的外表面固定环绕有线圈；所述动子在所永磁体与所述线圈的电磁作用下沿所述动子的轴线往复运动；还包括测距组件，所述测距组件用于测量所述动子的移动距离。
可选地，所述定子的轴线位置设有贯穿的第一通孔，所述第一通孔内设有导向杆，所述导向杆的一端与所述顶出部固定连接，所述导向杆的另一端固定连接限位部，所述限位部与所述定子相抵接。
可选地，所述定子的远离所述动子的一端固定连接有底座，所述底座内设有空腔，所述测距组件设于所述空腔内；所述测距组件包括发光部以及反馈部，所述发光部用于发射光线至所述限位部上，并通过所述限位部反射所述光线至所述反馈部；所述反馈部用于将所述光线转变为电信号。
可选地，所述发光部与所述反馈部之间设有挡光部，所述挡光部用于遮挡所述发光部直接射向所述反馈部的所述光线。
可选地，所述发光部以及所述挡光部均同心环设计；所述反馈部位于所述发光部以及所述挡光部的环形圆心位置上，且所述反馈部位于所述动子以及所述定子的轴线上。
可选地，所述限位部的朝向所述反馈部的一端设有反射部，所述反射部用于提高所述光线的反射率。
可选地，所述导向杆上套设有导向套，所述导向套固定设置在所述第一通孔内，所述导向套的表面分布有若干第二通孔。
可选地，所述反馈部为硅光电池。
可选地，所述发光部为LED光源。
为实现上述目的，本发明提出一种柔性振动盘，包括料盘、控制模块以及上述的音圈电机，所述音圈电机用于驱动所述料盘发生振动运动，所述音圈电机的所述测距组件与所述控制模块信号连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
针对背景技术中的市场上的柔性振动盘普遍无法更好地适应不同大小、重量的零件，从而导致经常出现不能快速振散零件的现象，降低了生产效率，也相当于变相增加了生产成本的技术问题。
经过发明人的研究分析，发现由于目前市场上的柔性振动盘一般使用音圈电机做为产生振动的驱动方式，通过音圈电机带动柔性振动盘中的料盘振动，以带动料盘中的零件进行前后，左右，上下，翻转，聚合，分散等运动。但是，由于现有的音圈电机不具备振动信息反馈功能，导致柔性振动盘都是采用开环控制的方式，即控制模块通过给音圈电机一定频率和幅度的控制信号，让音圈电机产生相应的振动，但由于是开环控制，控制模块无法准确地得知音圈电机的振动情况反馈，导致音圈电机的频率和振幅不能实现精确控制。从而导致对于需要上料的零件大小、重量变化不能更好的适应，进而引发不能快速振散零件的技术问题。基于上述，为实现柔性振动盘能更好地适应不同大小、重量的零件，使其能快速振散零件，从而提高生产效率和减少生产成本，需要对其音圈电机进行改进入手。
本发明在音圈电机的定子以及动子上分别设置永磁体以及线圈，依据安培力原理，即通电线圈放在磁场内会产生作用力，利用其作用力带动定子沿所述动子的轴线往复运动。再利用测距组件对动子的移动距离进行测量，以准确地得知动子的频率和振幅，从而使音圈电机能实现振动信息反馈功能，以便柔性振动盘的控制模块能根据其振动信息再结合零件的运动情况进行分析后再传递音圈电机新的控制信号。如此一来，通过在音圈电机上增加测距组件来实现音圈电机与柔性振动盘之间的全闭环控制，通过全闭环控制实现动子振幅和频率的精确控制，从而实现柔性振动盘能适应不同大小、重量的零件，使其能快速振散零件，从而提高生产效率和减少生产成本。
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为本发明音圈电机一实施例中的结构示意图；
图2为本发明音圈电机一实施例中的内部结构示意图(附图中箭头表示光线的传播方向)；
图3为本发明音圈电机一实施例中的爆炸图；
图4为本发明柔性振动盘一实施例中的结构示意图。
图中所标各部件的名称如下：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 定子 | 101 | 环形开槽 |
| 102 | 永磁体 | 103 | 第一通孔 |
| 2 | 动子 | 201 | 环形部 |
| 202 | 顶出部 | 203 | 线圈 |
| 3 | 测距组件 | 301 | 发光部 |
| 302 | 反馈部 | 303 | 挡光部 |
| 4 | 导向杆 | 401 | 限位部 |
| 402 | 反射部 | 5 | 导向套 |
| 501 | 第二通孔 | 6 | 底座 |
| 601 | 空腔 | 10 | 柔性振动盘 |
| 11 | 料盘 |
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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的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。
针对背景技术中的市场上的柔性振动盘普遍无法更好地适应不同大小、重量的零件，从而导致经常出现不能快速振散零件的现象，降低了生产效率，也相当于变相增加了生产成本的技术问题。
经过发明人的研究分析，发现由于目前市场上的柔性振动盘一般使用音圈电机做为产生振动的驱动方式，通过音圈电机带动柔性振动盘中的料盘振动，以带动料盘中的零件进行前后，左右，上下，翻转，聚合，分散等运动。但是，由于现有的音圈电机不具备振动信息反馈功能，导致柔性振动盘都是采用开环控制的方式，即控制模块通过给音圈电机一定频率和幅度的控制信号，让音圈电机产生相应的振动，但由于是开环控制，控制模块无法准确地得知音圈电机的振动情况反馈，导致音圈电机的频率和振幅不能实现精确控制。从而导致对于需要上料的零件大小、重量变化不能更好的适应，进而引发不能快速振散零件的技术问题。基于上述，为实现柔性振动盘能更好地适应不同大小、重量的零件，使其能快速振散零件，从而提高生产效率和减少生产成本，需要对其音圈电机进行改进入手。
要说明的一点是，以上问题分析以及解决方案思考过程均属于本发明人的智慧结晶，也是本发明的发明点之一。在评价创造性过程中，也应当将上述问题分析以及解决方案思考过程列入评价范围。
通过上述的研究分析，本实施例公开了一种音圈电机，参考附图1-3，音圈电机包括位于同一轴线上的定子1和动子2；定子1的朝向动子2的一端表面设有环形开槽101，环形开槽101的内壁设有永磁体102；动子2包括相连接的顶出部202以及与环形开槽101的形状相配合的环形部201，环形部201滑动连接于环形开槽101内，环形部201的外表面固定环绕有线圈203；动子2在所永磁体102与线圈203的电磁作用下沿动子2的轴线往复运动；还包括测距组件3，测距组件3用于测量动子2的移动距离。
本实施例在音圈电机的定子1以及动子2上分别设置永磁体102以及线圈203，依据安培力原理，即通电线圈放在磁场内会产生作用力，利用其作用力带动定子1沿动子2的轴线往复运动。再利用测距组件3对动子2的移动距离进行测量，从而准确地得知动子2的频率和振幅，从而使音圈电机能实现振动信息反馈功能，以便柔性振动盘的控制模块能根据其振动信息再结合零件的运动情况进行分析后再传递音圈电机新的控制信号。如此一来，通过在音圈电机上增加测距组件3来实现音圈电机与柔性振动盘10之间的全闭环控制，通过全闭环控制实现动子2振幅和频率的精确控制，从而实现柔性振动盘10能适应不同大小、重量的零件，使其能快速振散零件，从而提高生产效率和减少生产成本。
具体的，定子1的轴线位置设有贯穿的第一通孔103，第一通孔103内设有导向杆4，导向杆4的一端与顶出部202固定连接，导向杆4的另一端固定连接限位部401，限位部401与定子1相抵接。如此设置，一方面，通过导向杆4的设置使动子2只能在导向杆4的导线作用下在定子1的轴线上往复运动；另一方面，由于导向杆4的限位部401的限位作用，使动子2相对于定子1的运动距离限制在一定空间内，避免动子2过度远离定子1而从定子1上脱落。
具体的，定子1的远离动子2的一端固定连接有底座6，底座6内设有空腔601，测距组件3设于空腔601内；测距组件3包括发光部301以及反馈部302，发光部301用于发射光线至限位部401上，并通过限位部401反射光线至反馈部302；反馈部302用于将光线转变为电信号。如此设置，考虑到在动子2运动的过程中，动子2相对于底座6之间的距离也会发生变化，因此通过在底座6上设置发光部301，通过发光部301发射光线至随动子2一同运动的限位部401上，再通过限位部401反射所该光线至反馈部302，由于限位部401相对于反馈部302之间的距离随动子2的运动相应地产生变化，从而光线通过限位部401反射在反馈部302上的光能量也会相应地发生变化，反馈部302接收光线所产生的电信号也会随之发生变化，即相当于电信号随着动子2的位置变化而发生变化，实现其电信号中蕴含着动子2的振动情况。再将该电信号传送至柔性振动盘10的控制模块，以便控制模块能根据其电信号得出动子2的振动情况，控制模块根据动子2的振动情况与零件的运动情况进行结合分析后再传递音圈电机新的控制信号。利用发光部301与反馈部302的相互作用，将动子2的运动情况先转换为光能量信号再转换为电信号，实现动子2运动情况的可视化，为柔性振动盘10实现全闭环控制奠下技术基础。
作为上述实施例的优选方案，发光部301与反馈部302之间设有挡光部303，挡光部303用于遮挡发光部301直接射向反馈部302的光线。如此设置，考虑到为了准确得出动子2的振动频率以及振幅，需要发光部301所发出的光线先达到动子2，再通过动子2的反射作用反射至反馈部302。因此为了避免发光部301所发出的光线直接射向反馈部302，从而造成反馈部302对光能量的误转换，需在发光部301与反馈部302之间增设挡光部303，利用挡光部303遮挡发光部301直接射向反馈部302的光线，从而提高获取动子2振动情况的准确率。
进一步的，发光部301以及挡光部303均同心环设计；反馈部302位于发光部301以及挡光部303的环形圆心位置上，且反馈部302位于动子2以及定子1的轴线上。如此设置，为了提高获取动子2振动情况的准确率，通过环形设计的发光部301向动子2全方位地发射光线，以确保即使其中一方位的光线被异物遮挡，其他方位的光线也能进行顺利地传递。同时，由于发光部301为环形设计，相应地挡光部303也需要设计成环形设计，以便挡光部303能对发光部301的光线进行全方位的遮挡。此外，由于反馈部302位于发光部301以及挡光部303的环形圆心位置上，且反馈部302位于动子2以及定子1的轴线上，从而保证了各方位上光线从发光部301射出，通过动子2的发射至反馈部302上的运行距离是相等，不会出现光能量混乱等情况。
作为上述实施例的优选方案，导向杆4上套设有导向套5，导向套5固定设置在第一通孔103内，导向套5的表面分布有若干第二通孔501。如此设置，由于导向套5上分布有若干第二通孔501，利用第二通孔501以减少导向杆4与导向套5之间的接触面积，从而减低导向杆4与导向套5之间的摩擦力，使动子2相对于定子1之间的运动更加顺畅。
作为上述实施例的优选方案，限位部401的朝向反馈部302的一端设有反射部402，反射部402用于提高射向限位部401的光线的反射率。如此设置，为了提高从限位部401反射至反馈部302的光线所蕴含的光能量，可在限位部401的朝向反馈部302的一端设有反射部402。其中，上述反射部可选为镜面铝板。
作为上述实施例的优选方案，反馈部302为硅光电池。如此设置，硅光电池可以将光能量转换为电能，并且电信号随光能量线性变化，利用这个光电特性，可以进行音圈电机的动子2运动过程中的位置反馈测量。并且硅光电池性能稳定，使用寿命长且成本低廉。
作为上述实施例的优选方案，发光部301为LED光源。如此设置，LED光源节能显著，比传统白炽灯节电80％以上，相同功率下亮度是白炽灯的10倍。同时LED灯的寿命能达到50,000小时以上，是传统钨丝灯的50倍以上。LED采用高可靠的先进封装工艺—共晶焊，充分保障LED的超长寿命。
本实施例还公开了一种柔性振动盘，参考附图4，包括料盘11、控制模块(附图未示出)以及上述的音圈电机，音圈电机用于驱动料盘11发生振动运动，音圈电机的测距组件3与控制模块信号连接。
其中，在本实施例中音圈电机可设计为四个，分别位于料盘11底部的四个角位处，通过采用四个音圈电机作为动力源，通过控制模块发送控制信号至音圈电机，使四个音圈电机分别进行不同的振动频率，音圈电机通过顶出部202对料盘11进行不同程度的振动操作。通过四个音圈电机进行相互配合，以实现对料盘11上的零件的前后，左右，上下，翻转，聚合，分散等运动。控制模块用于接收测距组件所传递的电信号，并将其电信号进行解析成音圈电机的振动情况，随后控制模块通过将音圈电机的振动情况与零件的运动情况进行结合分析再传递音圈电机新的控制信号，利用其新的控制信号使音圈电机改变振动频率以更好地对零件进行振散操作。
需要说明的是，本发明公开的一种音圈电机及柔性振动盘的其它内容为现有技术，在此不再赘述。
另外，需要说明的是，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
此外，需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种音圈电机，其特征在于：所述音圈电机包括位于同一轴线上的定子和动子；所述定子的朝向所述动子的一端表面设有环形开槽，所述环形开槽的内壁设有永磁体；所述动子包括相连接的顶出部以及与所述环形开槽的形状相配合的环形部，所述环形部滑动连接于所述环形开槽内，所述环形部的外表面固定环绕有线圈；所述动子在所永磁体与所述线圈的电磁作用下沿所述动子的轴线往复运动；还包括测距组件，所述测距组件用于测量所述动子的移动距离。
2.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于：所述定子的轴线位置设有贯穿的第一通孔，所述第一通孔内设有导向杆，所述导向杆的一端与所述顶出部固定连接，所述导向杆的另一端固定连接限位部，所述限位部与所述定子相抵接。
3.根据权利要求2所述的音圈电机，其特征在于：所述定子的远离所述动子的一端固定连接有底座，所述底座内设有空腔，所述测距组件设于所述空腔内；所述测距组件包括发光部以及反馈部，所述发光部用于发射光线至所述限位部上，并通过所述限位部反射所述光线至所述反馈部；所述反馈部用于将所述光线转变为电信号。
4.根据权利要求3所述的音圈电机，其特征在于：所述发光部与所述反馈部之间设有挡光部，所述挡光部用于遮挡所述发光部直接射向所述反馈部的所述光线。
5.根据权利要求4所述的音圈电机，其特征在于：所述发光部以及所述挡光部均同心环设计；所述反馈部位于所述发光部以及所述挡光部的环形圆心位置上，且所述反馈部位于所述动子以及所述定子的轴线上。
6.根据权利要求3所述的音圈电机，其特征在于：所述限位部的朝向所述反馈部的一端设有反射部，所述反射部用于提高所述光线的反射率。
7.根据权利要求3所述的音圈电机，其特征在于：所述导向杆上套设有导向套，所述导向套固定设置在所述第一通孔内，所述导向套的表面分布有若干第二通孔。
8.根据权利要求3所述的音圈电机，其特征在于：所述反馈部为硅光电池。
9.根据权利要求3所述的音圈电机，其特征在于：所述发光部为LED光源。
10.一种柔性振动盘，其特征在于：包括料盘、控制模块以及如权利要求1-9任一项所述的音圈电机，所述音圈电机用于驱动所述料盘发生振动运动，所述音圈电机的所述测距组件与所述控制模块信号连接。
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