CN117775740A - 一种电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，包括：运输轨道，内部铺设有定子模块，所述定子模块为磁体；滑台，设置在所述运输轨道上，包括滑台本体和导向部，所述导向部沿着所述运输轨道移动，所述滑台本体设置有动子模块，所述动子模块包括多个线圈绕组；定位控制装置，用于定位滑台位置并控制滑台移动；电源模块，与动子模块和定位控制装置连接，用于提供电能。本发明的有益之处在于，摆脱传统齿轮、链条、连杆、同步带等传动方式的束缚，实现高精度、高速、平稳的输送。每个滑台都能够独立运动，精准定位，大幅提升了系统的应用灵活性，显著提高了可靠性。

Description

一种电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统

技术领域

本发明涉及运输设备技术领域，具体的涉及一种电磁驱动的多滑块独立控制的电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统。

背景技术

随着制造技术的迅速发展，现代生产线对于环形轨道输送系统的需求日益增加。这种系统在自动化生产线、包装与运输、装配自动化、丝网印刷等工业领域中被广泛应用，其目标是提供更高的传输速度和加工柔性。然而，传统的环形轨道输送系统通常采用单个旋转电机来驱动多个滑块，这些滑块通过齿轮、链条、连杆、同步带等传动部件连接，共同沿着轨道同步运动，将物品输送到下一个目标位置。传统系统的运作原理是通过单一电机的集中驱动，使得所有滑块按照相同的方式同步运动，这种同步运动方式限制了系统的灵活性，滑台位置控制不准确，导致运输的位置错位。例如已经授权的发明专利CN 219078254U公开了一种环形轨道运输装置，设置直线电机和连杆组件驱动载具移动，载具不能独立驱动，且数量不能改变，同时设置了定位机构实现定位作用，定位精度低且只能对圆弧上特定位置进行定位，不能实时监测载具的位置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，通过采用电磁直接驱动的方式，实现高精度、高速、平稳的输送，同时设置定位控制装置对滑台的位置进行实时检测，实现精准定位。

具体的，本发明公开了一种电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，包括：

运输轨道，内部铺设有定子模块，所述定子模块为磁体；

滑台，设置在所述运输轨道上，包括滑台本体和导向部，所述导向部沿着所述运输轨道移动，所述滑台本体设置有动子模块，所述动子模块包括多个线圈绕组；

定位控制装置，用于定位滑台位置并控制滑台移动，包括：设置在运输轨道上的磁栅尺和设置在滑台侧面的磁读头、超声位移传感器和控制器，所述超声位移传感器用于感应磁栅尺两端断开处的滑台位置；

电源模块，与动子模块和定位控制装置连接，用于提供电能。

采用上述技术方案的有益之处在于，摆脱传统齿轮、链条、连杆、同步带等传动方式的束缚，实现高精度、高速、平稳的输送。每个滑台都能够独立运动，精准定位，大幅提升了系统的应用灵活性，显著提高了可靠性。

进一步的，所述磁体上表面为弧形面。

采用上述技术方案的有益之处在于，弧形面的设置可以减少推力波动，使滑台获得稳定的推力。

进一步的，所述导向部包括导向轴和导向轮，所述导向轴设置在所述滑台两侧，所述运输轨道外侧与导向轮滑动接触。

采用上述技术方案的有益之处在于，在滑台运行的过程中，设置在滑台两侧的导向轮起到导向的作用，减少滑台与运输轨道的摩擦力，延长使用寿命。

进一步的，所述运输轨道还包括基座，所述基座中部设置有容纳腔，所述定子模块在所述基座底部阵列设置。

采用上述技术方案的有益之处在于，定子模块设置在容纳腔内，起到防护的作用减少磁力散失，同时动子模块伸入到容纳腔内，减少动子模块和定子模块之间的距离，使动子模块得到平稳驱动。

进一步的，所述电源模块包括电池，设置在滑台上，所述电池与所述控制器连接。

采用上述技术方案的有益之处在于，电池的设置为动子模块提供动力，同时与控制器连接，在电量过低时，滑台运行到充电处进行充电。

进一步的，所述运输轨道包括直线轨道和扇形轨道，所述扇形轨道内定子模块排列为扇环形。

采用上述技术方案的有益之处在于，扇环形的排列可以更好的对滑台进行驱动，使滑台在扇形轨道内运行同样平稳，保持同样的速度，提高运输效率。

进一步的，所述滑台侧面设置有防撞块，设置在滑台本体前后两侧。

采用上述技术方案的有益之处在于，防撞块的设置可以在滑台意外碰撞时起到缓冲作用，延长滑台使用寿命。

进一步的，所述定子模块为N极和S极交替排列的永磁体，永磁体间设置有分隔件。

采用上述技术方案的有益之处在于，线圈产生的励磁磁场与永磁体阵列产生的永磁磁场相互作用形成推力使得动子产生平移运动，采用无线缆动子设计，极大地提高了推力应用效率，减少了能源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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。

图1是本发明滑台截面示意图

图2使本发明磁栅尺安装结构示意图

图3是本发明电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统整体结构示意图

图4是本发明扇形轨道结构示意图

图5是本发明直线轨道结构示意图

图6是本发明动子模块结构示意图

其中附图中所涉及的标号如下：

运输轨道1；基座11；直线轨道12；扇形轨道13；定子模块2；盖板21；分隔件22；滑台3；滑台本体31；磁读头32；超声位移传感器33；导向轴34；导向轮35；动子模块4；线圈绕组41；动子铁芯42；电源模块5；磁栅尺6；防撞块7；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1-6所示，本发明公开了一种电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，包括：

运输轨道1，内部铺设有定子模块2，所述定子模块2为磁体，定子模块2上侧覆盖有盖板21；

滑台3，至少一个，设置在所述运输轨道1上，包括滑台本体31和导向部，所述导向部沿着所述轨道移动，所述滑台本体31设置有动子模块4，所述动子模块4包括多个线圈绕组41，线圈绕组41设置在所述滑台本体31的下侧，动子模块4还包括设置在线圈外侧的线圈护板、线圈侧板及线圈上盖，起到安装防护的作用；

定位控制装置，用于定位滑台3位置并控制滑台3移动，包括：设置在运输轨道上的磁栅尺6和设置在滑台3侧面的磁读头32、超声位移传感器33和控制器，所述超声位移传感器33用于感应磁栅尺6两端断开处的滑台3位置(如图2)；

电源模块5，与动子模块4和定位控制装置连接，用于提供电能。

采用上述技术方案的有益之处在于，通过采用电磁直接驱动的方式，摆脱传统齿轮、链条、连杆、同步带等传动方式的束缚，实现高精度、高速、平稳的输送。每个滑台3都能够独立运动，大幅提升了系统的应用灵活性，分散故障风险，显著提高了可靠性，有效地减少了系统的磨损，延长了使用寿命。

在一些实施方案中，所述定位控制装置可以采用以下结构方案，磁读头32和超声位移传感器33通过安装板在滑台3下侧，磁读头32与设置在运输轨道内侧面的磁栅尺6对应设置且有一定的气隙，通过超声位移传感器33检测前方或后方物体距离，来计算自身的相对位移，检测物体可以是轨道内壁面或相邻滑台3，用于弥补由于磁栅尺6两端开断处丢失的位置信息，起到过渡作用，与磁读头32配合实现无接触式的闭环连续位置检测。

采用上述技术方案的有益之处在于，磁栅尺6的设置配合磁读头32实现滑台3的准确定位，由于磁栅尺6的长度有限，在安装时需要拼接，拼接的接头处采用超声位移传感器33进行感应，使各个滑台3在运行过程中位置精确控制。

在一些实施方案中，所述磁体可以采用以下结构方案，所述磁体整体为矩形，上表面为弧形面，弧形面沿着磁体长度方向设置，其磁通密度和反电动势波形更加接近正弦曲线，能够有效提高运输性能。

采用上述技术方案的有益之处在于，弧形面的设置可以减少推力波动，使滑台3获得稳定的推力。

在一些实施方案中，所述导向部可以采用以下结构方案，所述导向部包括导向轴34和导向轮，所述导向轴34设置在所述滑台3两侧，所述运输轨道1外侧与导向轮滑动接触，环形导轨的侧面设置有导向槽，导向轮设置在导向槽内。

采用上述技术方案的有益之处在于，在滑台3运行的过程中，设置在滑台3两侧的导向轮起到导向的作用，减少滑台3与运输轨道1的摩擦力，延长使用寿命。

在一些实施方案中，所述运输轨道1可以采用以下结构方案，所述运输轨道1还包括基座11，所述基座11中部设置有容纳腔，所述定子模块2在所述基座11底部阵列设置，基座11采用具有高磁导率材料，如钢、铁等材料。它将永磁体在基座11方向的磁通构建磁力线回路，减小磁泄露。为了减小局部磁泄露，背铁的厚度至少5mm；所述运输轨道1包括直线轨道12和扇形轨道13，所述扇形轨道13内定子模块2排列为扇环形。

采用上述技术方案的有益之处在于，定子模块2设置在容纳腔内，起到防护的作用减少磁力散失，同时动子模块4伸入到容纳腔内，减少动子模块4和定子模块2之间的距离，使动子模块4得到平稳驱动。

在一些实施方案中，所述电源模块5可以采用以下结构方案，所述电源模块5包括电池，电池为蓄电池，设置在滑台3上，所述电池与所述控制器连接，为线圈及定位控制装置供电，同时在运输轨道1连接有充电位，滑台3电量低时自动到达充电位进行充电，滑台转运的可以采用平移变轨的方式，同时可以直接更换电池模组，减少等待时间，实现连续运输。

采用上述技术方案的有益之处在于，电池的设置为动子模块4提供动力，同时与控制器连接，在电量过低时，滑台3运行到充电处进行充电。

在一些实施方案中，所述滑台3可以采用以下结构方案，所述滑台3侧面设置有防撞块7，设置在滑台本体31前后两侧，防撞块7的设置采用聚氨酯等软性材料，当多个动子运行于同一个闭合的运动轨道上，发生意外碰撞时，防撞块7首先变形吸收冲击的能量，减缓撞击力，保护动子模块4或动子模块4上物料的安全。

采用上述技术方案的有益之处在于，防撞块7的设置可以在滑台3意外碰撞时起到缓冲作用，延长滑台3使用寿命。

在一些实施方案中，所述定子模块2可以采用以下结构方案，所述定子模块2为N极和S极交替排列的永磁体，永磁体间设置有分隔件22；所述线圈绕组41采用三角形或是星型连接方式连接，线圈绕组由多个线圈组成，线圈绕组41分别为U、V、W三相线圈。U、V、W三相线圈构成基本的绕组单元，可选用硅钢片作为动子铁芯42，增大推力，或者采用无铁芯的布局方式，减小推力波动。

采用上述技术方案的有益之处在于，线圈产生的励磁磁场与永磁体阵列产生的永磁磁场相互作用形成推力使得动子产生平移运动，采用无线缆动子设计，极大地提高了推力应用效率，减少了能源浪费。

具有以下优点：

1.高性能的定子永磁体结构设计：本发明的磁驱系统定子模块2采用弧形永磁体阵列，其具有面包形状的弧形结构，通过参数优化，可以获得更小的推力脉动和更大的平均推力，具有更加优越的性能。

2.使用由超声位移传感器和磁栅式位移传感器两种位移传感器互补的组合式位移传感装置，能够实现无接触式的闭环连续位置检测。

3.高效能源利用设计：采用无线缆动子设计，极大地提高了推力应用效率，减少了能源浪费，相较于传统动圈式系统，本设计降低了运行成本，符合可持续发展的趋势。

4.灵活多样化的运动轨迹：本申请中的滑台3具备在不同形状的导轨上进行灵活运动的能力，且能够轻松切换运动轨迹，而不会出现连续运动问题。增加了系统在各种工业场景中的适用性，提高了系统的灵活性和多样性，更好地满足了不同生产需求。

5.智能化运动控制系统：在滑台3运动定位控制装置的基础上配备智能化控制器，实时获取滑台3位置信息并根据目标位置进行调节，实现精确的运动控制。

6.多动子的独立运动控制：本发明的磁驱输送系统可集成多个动子并实现独立运动控制。极大提升了系统的灵活性和多任务处理能力，使得系统能够同时执行多项任务或处理不同工序，有效提高了整体生产效率。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，其特征在于，包括：

运输轨道(1)，内部铺设有定子模块(2)，所述定子模块(2)为磁体；

滑台(3)，设置在所述运输轨道(1)上，包括滑台本体(31)和导向部，所述导向部沿着所述运输轨道(1)移动，所述滑台本体(31)设置有动子模块(4)，所述动子模块(4)包括多个线圈绕组(41)；

定位控制装置，用于定位滑台(3)位置并控制滑台(3)移动，包括设置在运输轨道(1)侧面的磁栅尺(6)和设置在滑台(3)侧面的磁读头(32)、超声位移传感器(33)和控制器，所述超声位移传感器(33)用于感应磁栅尺(6)两端断开处的滑台(3)位置；

电源模块(5)，与动子模块(4)和定位控制装置连接，用于提供电能。

2.根据权利要求1所述的电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，其特征在于，所述磁体上表面为弧形面。

3.根据权利要求1所述的电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，其特征在于，所述导向部包括导向轴(34)和导向轮(35)，所述导向轴(34)设置在所述滑台(3)两侧，所述运输轨道(1)外侧与导向轮(35)滑动接触。

4.根据权利要求1所述的电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，其特征在于，所述运输轨道(1)还包括基座(11)，所述基座(11)中部设置有容纳腔，所述定子模块(2)在所述基座(11)底部阵列设置。

5.根据权利要求1所述的电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，其特征在于，所述电源模块(5)包括电池，设置在滑台(3)上，所述电池与所述控制器连接。

6.根据权利要求1所述的电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，其特征在于，所述运输轨道(1)包括直线轨道(12)和扇形轨道(13)，所述扇形轨道(13)内定子模块(2)排列为扇环形。

7.根据权利要求1所述的电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，其特征在于，所述滑台(3)侧面设置有防撞块(7)，设置在滑台本体(31)前后两侧。

8.根据权利要求1所述的电磁驱动的多滑块独立控制的环形轨道输送系统，其特征在于，所述定子模块(2)为N极和S极交替排列的永磁体，永磁体间设置有分隔件(22)。