CN1328844C - 定子钳位式步进机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种作为钳位动力源，用于步进机构钳位的机构，尤其是电池、经典定子钳位形成式步进式运动。属于精密驱动与控制领域。本发明的目的在于为解决目前步进驱动机构存在的上述缺点，提出一种定子钳位位式步进运动。定子钳位式步进运动机构是由钳位机构和伸缩机构组成，其特征在于钳位机构A、C装在伸缩机构B的两端，并分别装在可产生吸紧力的定子导轨D₁、D₂上，定子导轨D₁、D₂交替对其对应的钳位机构A吸紧、B放松，A放松、B吸紧，伸缩机构B随其前进方向一侧的定子导轨被放松而通电伸长，被吸紧而断电回缩，钳位机构A、C和装在其上的伸缩机构B运动为步进式或程蠕动式。

Description

定子钳位式步进机构

技术领域

本发明涉及一种作为钳位动力源，用于步进机构钳位的机构，尤其是电池、经典定子钳位步进式运动。属于精密驱动与控制领域。

技术背景

蠕动式运动机械是这样一种装置：它能象自然界的尺蠖那样作连续的步进运动，目前均采用移动件钳位方式，其整体结构基本是钳位力发生机构装在可进行运动的伸缩机构的两端。钳位力发生机构采用由线圈和芯棒组成的电磁式或其他方式的结构。当线圈通电时，由于电磁力的作用，将后端的钳位机构紧紧的吸在导轨表面上产生钳位作用，而前端的钳位机构松开处于自由状态，同时对伸缩机构通电伸长，使前端的钳位机构产生位移ΔX。然后对前端的钳位机构通电吸紧在导轨表面上，而后端的钳位机构松开处于自由状态，同时对伸缩机构断电收缩回到原来状态，带动后端的钳位机构移动ΔX，完成一个运动周期。重复上述运动，进入下一个运动周期。这种钳位步进机构基本上是基于上述的移动件钳位方式，即在运动过程中钳位力发生机构和移动体一起运动，此种结构在工作过程中有以下缺点。

1、为了增加钳位力必须保证钳位力发生机构尺寸较大，比如采用电磁驱动力，其线圈要保证有足够的匝数，由此造成钳位机构的重量较大，使伸缩机构的伸缩运动实现比较困难，运动准确性也不易保证。

2、由于运动体较大而使运动惯性增加，导致整个步进运动机构的控制不太方便。

3、整个机构的加工、安装与调试比较困难。

4、由于环境条件的变化，机构可能出现变形而不能钳紧，从而失去钳位能力。

5、由于钳位机构重量增大，将降低伸长机构的疲劳寿命。I

发明内容

本发明的目的在于为解决目前步进驱动机构存在的上述缺点，提出一种可有效实现步进运动的定子钳位式步进机构。

本发明的上述目的是这样实现的。结合附图说明如下：

定子钳位式步进运动机构是由钳位机构和伸缩机构组成，第一钳位机构A、第二钳位机构C装在伸缩机构B的两端，并分别装在可产生吸紧力的第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂上，第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂交替对其对应的第一钳位机构A吸紧、伸缩机构B放松，第一钳位机构A放松、伸缩机构B吸紧，伸缩机构B随其前进方向一侧的定子导轨被放松而通电伸长，被吸紧而断电回缩，第一钳位机构A、第二钳位机构C和装在其上的伸缩机构B运动为步进式或呈蠕动式。

定子钳位式步进机构可实现以下技术效果：当步进机构运动时，钳位吸紧动力源的产生不是通过钳位机构本身，其动力来自于具有电磁力的定子导轨平面或其它具有钳位功能的定子轨道。这样对定子通电时可以对整个步进运动体的钳位部分进行循环钳位吸紧，达到结构小巧，运动准确，控制简单，制造方便的目的。

附图说明

图1是定子钳位式步进机构结构示意图图；图2定子钳位式步进机构的具体工作过程示意图；图3是组合式定子钳位式步进机构结构结构示意图；图4是定子管道式钳位的步进机构原理图。

具体实施方式

结合附图所示实施例，进一步说明本发明具体内容及其工作过程。

参阅图1：图中D₁为第一定子导轨、D₂为d第二定子导轨，第一钳位机构A、第二钳位机构C不产生钳位动力，钳位吸紧力由第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂产生。当给第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂分别通电时，第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂分别对第一钳位机构A、第二钳位机构C吸紧，产生钳位动作。

其运动过程参阅图2：运动第一步(a)：第一定子导轨D₁通电产生磁力对第一钳位机构A吸紧，伸缩机构B、第二钳位机构构C和第二定子导轨D₂处于自由状态；

第二步(b)：第一定定子导轨D₁通电产生磁力的同时，对伸缩机构B通电产生伸长，推动第二钳位机构C沿第二定子导轨D₂向前运动，产生步进量ΔX。

第三步(c)：第二定子导轨D₂通电对第二钳位机构C产生吸力，第一定子导轨D₁断电使第一钳位机构A处于自由状态，然后伸缩机构B带动第一钳位机构A回缩，伸缩机构B回到原来自由状态，使第一钳钳位机构A产生位移ΔX。

第四步(d)：第一钳位机构A吸紧，重复abc过程步骤。

定子钳位式步进运动机构中的第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂可以采用平面、V型槽、U型槽、T型槽等多种几何形状。

定子钳位式步进运动机构中钳位力的发生，是采用电磁或静电吸附或空气吸附方式。

参阅图4：第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂可以为管道状，第一钳位机构A、第二钳位机构C可以为圆盘状，第一钳位机构A、第二钳位机构C分别装在第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂内。当电磁定子导轨通电，其直径收缩夹紧钳位机构，断电，管道直径伸长，钳位机构处于自由状态。利用第一定子导轨D₁、第二定子导轨D₂直径的伸缩来达到对圆盘状第一钳位机构A、第二钳位机构C钳位的目的。移动体可沿管道移动，也可以实现绕轴线转动。

参阅附图3：定子钳位式步进运动机构，可以串联在一起组合构造多自由度运动。

D₁D₂D₃D₄分别为第一、第二、第三、第四定子导轨，给其通电时可产生吸紧动力源。B₁B₂B₃B₄分别为第一、第二、第三、第四伸缩机构，第一伸缩机构B₁、第二伸缩机构B₂的伸缩可产生X方向的位移，第三伸缩机构B₃、第四伸缩机构B₄的伸缩可产生Y方向位移。A₁A₂C₁C₂分别为2个第一钳位机构和2个第二钳位机构，可被动吸紧。通过以上构件工作时序的组合，可以形成X、Y向移动及旋转。

以本发明形成的运动，可以用作物体移动，也可以用作精密驱动。

Claims (5)

1.定子钳位式步进运动机构是由钳位机构和伸缩机构组成，其特征在于第一钳位机构(A)、第二钳位机构(C)装在伸缩机构(B)的两端，并分别装在可产生吸紧力的第一定子导轨(D₁)、第二定子导轨(D₂)上，第一定子导轨(D₁)、第二定子导轨(D₂)交替对其对应的第一钳位机构(A)吸紧、伸缩机构(B)放松，第一钳位机构(A)放松、伸缩机构(B)吸紧，伸缩机构(B)随其前进方向一侧的定子导轨被放松而通电伸长，被吸紧而断电回缩，第一钳位机构(A)、第二钳位机构(C)和装在其上的伸缩机构(B)运动为步进式或呈蠕动式。

2.根据权利要求1所述的定子钳位式步进运动机构，其特征在于所述的第一定子导轨(D₁)、第二定子导轨(D₂)是平面、V型槽、U型槽、T型槽形状。

3.根据权利要求1所述的定子钳位式步进运动机构，其特征在于所述的钳位机构的钳位力的发生，是采用电磁或静电吸附或空气吸附方式。

4.根据权利要求1或2所述的定子钳位式步进运动机构，其特征在于所述的第一定子导轨(D₁)、第二定子导轨(D₂)为管道状，第一钳位机构(A)、第二钳位机构(C)为圆盘状，第一钳位机构(A)、第二钳位机构(C)分别装在第一定子导轨(D₁)、第二定子导轨(D₂)内。

5.根据权利要求1所述的定子钳位式步进运动机构，其特征在于多个定子钳位式步进运动机构串联在一起组合构造多自由度运动。