CN116317330B - 直线运动模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线运动模组，其包括模组壳体以及安装于模组壳体内的电机和丝杆传动机构，还包括模组控制器、可变式联轴机构以及感应组件，电机通过可变式联轴机构与丝杆传动机构的丝杆连接；感应组件设置于模组壳体，模组控制器基于感应组件的输出得到用于丝杆传动机构的滑块的振动量且得到电机输出轴的状态参数变化量；模组控制器设置为：当滑块的振动量符合预设置的自检条件，则调用预先存储的自检程序并执行，令电机带动丝杆传动机构；判断自检程序执行后的振动量是否超出预设置的故障阈值一，如果是，则输出故障代码一；如果否，则执行模组硬件故障自检流程。本申请具有改善直线运动模组的故障排查体验的效果。

Description

直线运动模组

技术领域

本申请涉及传动技术领域，尤其是涉及一种直线运动模组直线运动模组。

背景技术

直线运动模组有多种称呼，线性模组、直角坐标机器人、直线滑台等。

目前，直线模组使用时会遇到一种情况：模组抖动。面对此问题，当前用户和售后多需要人工手动逐步排除故障原因在模组本身、电机，还是程序，使用体验相对不佳。

发明内容

为了改善直线运动模组的故障排查体验，本申请提供一种直线运动模组。

本申请提供一种直线运动模组，采用如下的技术方案：

一种直线运动模组，包括模组壳体以及安装于模组壳体内的电机和丝杆传动机构，还包括模组控制器、可变式联轴机构以及感应组件，所述模组控制器电连接于电机和感应组件，所述电机通过可变式联轴机构与丝杆传动机构的丝杆连接；

所述感应组件设置于模组壳体，所述模组控制器基于感应组件的输出得到用于丝杆传动机构的滑块的振动量，且得到电机输出轴的状态参数变化量；

所述模组控制器设置为：当滑块的振动量符合预设置的自检条件，则调用预先存储的自检程序并执行，令电机带动丝杆传动机构；以及，

判断自检程序执行后的振动量是否超出预设置的故障阈值一，如果是，则输出故障代码一；如果否，则执行模组硬件故障自检流程；

所述模组硬件故障自检流程包括：

输出预设置的断联指令至可变式联轴机构，令电机与丝杆传动机构断开连接；

调用预设置电机自检程序并执行；

判断电机自检程序执行后的状态参数变化量是否超出预设置的故障阈值二，如果是，则输出故障代码二；如果否，则输出预设置的重联指令至可变式联轴机构，令电机与丝杆传动重新连接，并输出故障代码三。

可选的，所述感应组件包括激光测距单元，所述滑块的下部端面内凹形成感应槽，所述感应槽内壁为球面或弧面，所述激光测距单元安装于模组壳体且探测线落在感应槽内，所述模组控制器基于激光测距单元的检测值得到丝杆传动机构的滑块的振动量。

可选的，所述感应组件包括旋转编码器，所述旋转编码器联动于电机的输出轴，所述模组控制器基于旋转编码器的检测值得到电机输出轴的状态参数变化量。

可选的，所述可变式联轴机构包括联轴器、松紧螺栓、螺栓调节组件和伸缩调节器；

所述联轴器的两端分别开设有径向分布的裂口，所述松紧螺栓为两个且分别螺纹连接于联轴器的两端，一个所述松紧螺栓穿设联轴器上一个裂口的两侧；

所述螺栓调节组件电连接于模组控制器，且受控用于驱使松紧螺栓旋转；所述伸缩调节器用于驱使联轴器沿电机输出轴做轴向滑动。

可选的，所述螺栓调节组件包括基座、滑移连接于基座的侧滑块、安装于侧滑块的电动转动杆组和侧电缸一，所述基座位于电机的输出轴侧方且固定于模组壳体，所述在侧电缸一安装于基座且杆端固定于侧滑块，所述侧电缸一的伸缩方向垂直于电机的输出轴；所述松紧螺栓为沉头螺栓，所述电动转动杆组的作业端固定有作业头，且作业头安装适配松紧螺栓的沉头孔。

可选的，所述电动转动杆组包括齿轮减速机和齿轮减速机输出端的延长杆，所述齿轮减速机安装于侧滑块；所述基座靠近电机输出轴一侧固定有稳定块，所述延长杆穿透稳定块且呈转动连接，所述作业头固定于延长杆的端头。

可选的，所述侧电缸一的杆端固定液压管，液压管的一端封闭且固定侧滑块，所述液压管内设置有活塞，所述活塞的杆端固定于侧电缸一的杆端，所述液压管上连接有旁管，所述旁管上安装有电磁阀，所述电磁阀电连接于模组控制器，所述模组控制器在齿轮减速机转动时打开电磁阀。

可选的，所述伸缩调节器为两个，分别位于电机的两侧，所述伸缩调节器包括侧电缸二和固定于侧电缸二的杆端的拨板，所述拨板垂直于侧电缸二，所述侧电缸二固定于基座且伸缩方向平行于电机的输出轴，所述联轴器一端的端向外延伸形成有抵接板，两个拨板分别位于抵接板的前后方。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：可以在使用过程中自动发现模组抖动问题，并代表人工自动排查多种故障原因，从而可提高模组的使用体验。

图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的控制结构示意图；

图3是本发明的局部结构示意图。

附图标记说明：1、模组壳体；2、电机；3、丝杆传动机构；4、模组控制器；5、可变式联轴机构；51、联轴器；511、裂口；512、抵接板；52、松紧螺栓；53、螺栓调节组件；531、基座；532、侧滑块；533、电动转动杆组；5331、齿轮减速机；5332、延长杆；5333、作业头；534、侧电缸一；535、稳定块；54、伸缩调节器；541、侧电缸二；542、拨板；6、感应组件；61、激光测距单元；62、旋转编码器；7、液压管；71、活塞；8、电磁阀。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种直线运动模组。

参照图1和图2，直线运动模组包括：模组壳体1、电机2、丝杆传动机构3、模组控制器4、可变式联轴机构5和感应组件6。

其中，模组壳体1根据模组工作环境是否需要封闭设置，本实施例所示为去掉上盖的半封闭模组壳体，呈长槽结构，加装上盖后保留丝杆传动机构3上的滑块的侧部伸出模组壳体1。

电机2安装于模组壳体1内的一端，其输出轴通过可变式联轴机构5与丝杆传动机构3连接。丝杆传动机构3即滚珠丝杆组和滑块的组合，滚珠丝杆的螺母上以螺栓固定滑块。可以理解的是，模组壳体1内沿长度方向固定轨道，轨道为两个分别置于电机2的输出轴的两侧，滑块的下部滑移连接于滑块。

感应组件6包括电连接于模组控制器4的激光测距单元61和旋转编码器62。

激光测距单元61可以是激光测距传感器，其安装于轨道的端向，测距端面朝向丝杆传动机构3的滑块。滑块端面内凹形成感应槽，感应槽内壁为球面或弧面。激光测距单元61的探测线落在感应槽内。

根据上述可知，在滑块平稳运行时，激光测距单元61的检测值变化是标准的，滑块在哪一位置，激光测距单元61的检测值确定；而当滑块产生振动，因为其探测线落向球面、弧面，所以导致滑块处于同一位置距离检测值不同。因此模组控制器4可以根据激光测距单元61的检测值判定滑块是否发生振动，且可以根据预验证得到的关系表查表得到振动量。

旋转编码器62可以安装于电机2的输出轴，考虑模组驱动扭力需求，电机2可以是贯通式电机，即前后同时伸出输出轴的电机类型，一个输出轴与旋转编码器的轴连接，一个用于通过可变式联轴机构5连接丝杆传动机构3；旋转编码器外壁与模组内一支架固定。

根据上述设置可以利用旋转编码器62检测电机的输出轴转速，以便模组控制器4通过输出轴的转速变化判断其是否转速不稳定、刹车不稳定，从而造成抖动。

需要注意的是，在本实施例中旋转编码器62不仅仅是为了满足上述需求，还为了下述的可变式联轴机构5的顺畅使用，下述具体解释。

基于上述，模组控制器4设置为：

当滑块的振动量符合预设置的自检条件（落入参考范围内），则调用预先存储的（厂家提供的）自检程序并执行，令电机2带动丝杆传动机构；

判断自检程序执行后的振动量是否超出预设置的故障阈值一，如果是，则认为，模组抖动不是控制程序导致，而是其他因素导致，此时输出故障代码一；如果否，则执行模组硬件故障自检流程。

模组硬件故障自检流程包括：

输出预设置的断联指令至可变式联轴机构5，令电机2与丝杆传动机构3断开连接，即使得电机2转动不再可以带动丝杆传动机构3；

调用预设置电机自检程序并执行；程序内容可以包括：一种或多种不同转速转动的控制指令和对应的持续时长；

判断电机自检程序执行后的状态参数变化量是否超出预设置的故障阈值二（与厂家提供的标准转速变化比较差值是否超范围），如果是，则认为电机转动、刹车故障，输出故障代码二；如果否，则输出预设置的重联指令至可变式联轴机构，令电机与丝杆传动重新连接，认为其他原因导致模组抖动，输出故障代码三。

根据上述可知，本模组可以在使用过程中自动察觉模组抖动问题，并代表人工自动排查多种故障原因，从而可提高模组的使用体验

可以理解的是，上述自检并非发现抖动之后立刻执行，因为模组可能正处于工作状态，因此上述自检还可设置激活指令；当用户向模组控制器4发送激活指令，上述自检才开始执行。

参照图3，可变式联轴机构5包括联轴器51、松紧螺栓52、螺栓调节组件53和伸缩调节器54。

其中，联轴器51的两端分别开设有径向分布的裂口511，松紧螺栓52为两个且分别螺纹连接于联轴器51的两端。一个松紧螺栓52穿设联轴器51上一个裂口511得两侧。在松紧螺栓52没有拧动到位时，联轴器51的内径是略大于电机2的输出轴和丝杆的，可相对轴向滑动；而当松紧螺栓52拧动到位后，联轴器51紧固于电机2的输出轴和丝杆端，将两者固定。

在本实施例中，电机2的输出轴和丝杆端是否成型键块，联轴器51上是否内凹键槽均可。因为上述旋转编码器62的设置可以令模组控制器4判断键块的位置，使联轴器51脱开复位位置始终匹配。键块端成型为弧状，以在微小偏差时做引导。

参照图3，螺栓调节组件53包括基座531、侧滑块532、电动转动杆组533和侧电缸一534。

基座531分上下两部分，下部固定于模组壳体1内，上部垂直下部且侧向从模组壳体1上预开的通口伸出。基座531上固定有沿模组壳体1的宽度方向延伸的轨道，侧滑块532滑移连接于轨道。侧电缸一534的缸体固定于基座531远离模组壳体1的一端，杆端固定于侧滑块532。侧电缸一534的伸缩方向垂直电机2的输出轴。电动转动杆组533固定于侧滑块532上，用于对松紧螺栓52转动。

电动转动杆组533和侧电缸一534分别电连接于模组控制器4，以便做是否联轴控制。

参照图3，电动转动杆组533包括齿轮减速机5331和延长杆5332，齿轮减速机5331锁紧固定于支撑块，支撑块固定于侧滑块532；延长杆5332固定于齿轮减速机5331的输出轴，朝向电机2的输出轴一侧延伸。

为了保证延长杆5332的转动稳定，在基座531靠近电机2的端沿固定稳定块535，延长杆5332穿透稳定块535且呈转动连接。

延长杆5332的端头固定一个作业头5333；上述松紧螺栓52可以是沉头螺栓，作业头5333适配沉头孔。

当松弛松紧螺栓52时，模组控制器4先控制电机2旋转至松紧螺栓52位于作业头5333前方的姿态；再控制侧电缸一534推动侧滑块532带动作业头5333插入松紧螺栓52的沉头孔，接着模组控制器4控制齿轮减速机5331转动，并同步控制侧电缸一534回退，以松弛松紧螺栓52；反之，即可紧固松紧螺栓52。

在上述过程中，模组控制器4根据齿轮减速机5331的转速控制侧电缸一534。

假设：齿轮减速机5331转速为A时松紧螺栓52的进退量速度为V1，则侧电缸一534的伸缩速率应该为V1，以保证松紧螺栓52的进退顺利。

除了上述方式外，本装置还有另一种方式可以保障松紧螺栓52的进退顺畅，具体地：

在侧电缸一534的杆端固定液压管7，液压管7的一端封闭且固定侧滑块532，液压管7内设置有活塞71，活塞71的杆端固定于侧电缸一534的杆端，液压管7上连通有旁管（软管），旁管上安装有电磁阀8，电磁阀8电连接于模组控制器4。

模组控制器4在齿轮减速机5331转动时打开电磁阀8，即，当需要松弛松紧螺栓52时，打开电磁阀8令侧滑块532可以相对侧电缸一534受松紧螺栓52的推力滑动。

需要注意的是，若采用上述方式，优先增设另一加压设备，在每次自检后将液压管7中液压油压回，以保证下一次自检可使用。

参照图3，为了断开电机2和丝杆的连接，在松紧螺栓52松开联轴器51后，需要对联轴器51移动。上述动作通过伸缩调节器54实现，伸缩调节器54为两个，分别位于电机2的两侧。

伸缩调节器54包括侧电缸二541和固定于侧电缸二541的杆端的拨板542，侧电缸二541固定于基座531且伸缩方向平行于电机2的输出轴，联轴器51一端的端向外延伸形成有抵接板512，拨板542垂直于侧电缸二541的活动杆，两个拨板542分别位于抵接板512的前后方。

侧电缸二541电连接于模组控制器4，以令模组控制器4可以控制两个侧电缸二541利用拨板542带动联轴器51沿着电机2的轴向滑动。

根据上述可知，本模组可以在必要时脱开电机2和丝杆的连接，以对电机2自检判断模组抖动是电机2故障导致、模组故障导致，还是其他。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直线运动模组，包括模组壳体（1）以及安装于模组壳体（1）内的电机（2）和丝杆传动机构（3），其特征在于：还包括模组控制器（4）、可变式联轴机构（5）以及感应组件（6），所述模组控制器（4）电连接于电机（2）和感应组件（6），所述电机（2）通过可变式联轴机构（5）与丝杆传动机构（3）的丝杆连接；

所述感应组件（6）设置于模组壳体（1），所述模组控制器（4）基于感应组件（6）的输出得到用于丝杆传动机构（3）的滑块的振动量，且得到电机（2）输出轴的状态参数变化量；

所述模组控制器（4）设置为：当滑块的振动量符合预设置的自检条件，则调用预先存储的自检程序并执行，令电机（2）带动丝杆传动机构（3）；以及，

判断自检程序执行后的振动量是否超出预设置的故障阈值一，如果是，则输出故障代码一；如果否，则执行模组硬件故障自检流程；

所述模组硬件故障自检流程包括：

输出预设置的断联指令至可变式联轴机构（5），令电机（2）与丝杆传动机构（3）断开连接；

调用预设置电机（2）自检程序并执行；

判断电机（2）自检程序执行后的状态参数变化量是否超出预设置的故障阈值二，如果是，则输出故障代码二；如果否，则输出预设置的重联指令至可变式联轴机构（5），令电机（2）与丝杆传动重新连接，并输出故障代码三。

2.根据权利要求1所述的直线运动模组，其特征在于：所述感应组件（6）包括激光测距单元（61），所述丝杆传动机构（3）的滑块的下部端面内凹形成感应槽，所述感应槽内壁为球面或弧面，所述激光测距单元（61）安装于模组壳体（1）且探测线落在感应槽内，所述模组控制器（4）基于激光测距单元（61）的检测值得到丝杆传动机构（3）的滑块的振动量。

3.根据权利要求2所述的直线运动模组，其特征在于：所述感应组件（6）包括旋转编码器（62），所述旋转编码器（62）联动于电机（2）的输出轴，所述模组控制器（4）基于旋转编码器（62）的检测值得到电机（2）输出轴的状态参数变化量。

4.根据权利要求3所述的直线运动模组，其特征在于：所述可变式联轴机构（5）包括联轴器（51）、松紧螺栓（52）、螺栓调节组件（53）和伸缩调节器（54）；

所述联轴器（51）的两端分别开设有径向分布的裂口（511），所述松紧螺栓（52）为两个且分别螺纹连接于联轴器（51）的两端，一个所述松紧螺栓（52）穿设联轴器（51）上一个裂口（511）的两侧；

所述螺栓调节组件（53）电连接于模组控制器（4），且受控用于驱使松紧螺栓（52）旋转；所述伸缩调节器（54）用于驱使联轴器（51）沿电机（2）输出轴做轴向滑动。

5.根据权利要求4所述的直线运动模组，其特征在于：所述螺栓调节组件（53）包括基座（531）、滑移连接于基座（531）的侧滑块（532）、安装于侧滑块（532）的电动转动杆组（533）和侧电缸一（534），所述基座（531）位于电机（2）的输出轴侧方且固定于模组壳体（1），所述侧电缸一（534）安装于基座（531）且杆端固定于侧滑块（532），所述侧电缸一（534）的伸缩方向垂直于电机（2）的输出轴；所述松紧螺栓（52）为沉头螺栓，所述电动转动杆组（533）的作业端固定有作业头（5333），且作业头（5333）安装适配松紧螺栓（52）的沉头孔。

6.根据权利要求5所述的直线运动模组，其特征在于：所述电动转动杆组（533）包括齿轮减速机（5331）和齿轮减速机（5331）输出端的延长杆（5332），所述齿轮减速机（5331）安装于侧滑块（532）；所述基座（531）靠近电机（2）输出轴一侧固定有稳定块（535），所述延长杆（5332）穿透稳定块（535）且呈转动连接，所述作业头（5333）固定于延长杆（5332）的端头。

7.根据权利要求6所述的直线运动模组，其特征在于：所述侧电缸一（534）的杆端固定液压管（7），液压管（7）的一端封闭且固定侧滑块（532），所述液压管（7）内设置有活塞（71），所述活塞（71）的杆端固定于侧电缸一（534）的杆端，所述液压管（7）上连接有旁管，所述旁管上安装有电磁阀（8），所述电磁阀（8）电连接于模组控制器（4），所述模组控制器（4）在齿轮减速机（5331）转动时打开电磁阀（8）。

8.根据权利要求6所述的直线运动模组，其特征在于：所述伸缩调节器（54）为两个，分别位于电机（2）的两侧，所述伸缩调节器（54）包括侧电缸二（541）和固定于侧电缸二（541）的杆端的拨板（542），所述拨板（542）垂直于侧电缸二（541），所述侧电缸二（541）固定于基座（531）且伸缩方向平行于电机（2）的输出轴，所述联轴器（51）一端的端向外延伸形成有抵接板（512），两个拨板（542）分别位于抵接板（512）的前后方。