CN204790580U - 摆转动多自由度运动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种摆转动多自由度运动装置，包括：结构框架体、盖板结构、转动部件、传动部件和摆动部件；盖板结构设置于结构框架体的顶部，并与结构框架体形成结构壳体；转动部件和传动部件分别嵌装于盖板结构上；摆动部件设置于结构壳体的内部；转动部件与传动部件驱动连接；摆动部件包括至少一组磁场力发生部件和电磁直接驱动部件、摆动梁以及摆动梁支撑部件；磁场力发生部件与电磁直接驱动部件之间形成磁控制回路，电磁直接驱动部件在磁场力发生部件的磁力作用下往复运动；摆动梁与电磁直接驱动部件驱动连接；摆动梁支撑部件支撑在摆动梁的中心位置。本实用新型结构简单、质量轻，满足宽频相应以及精密控制输出振动的需求。

Description

摆转动多自由度运动装置

技术领域

本实用新型涉及磁力驱动技术领域，具体地，涉及一种摆转动多自由度运动装置。

背景技术

摆动、转动平台可以应用于多领域，例如工件的摆转动测试、人体运动器械等。现有的摆转动测试装置或人体运动器械，通常采用电机进行控制，这种结构导致现有的摆动、转动平台通常存在如下缺陷：

1、驱动力不足；

2、结构安装复杂；

3、不便于根据需要进行驱动力和驱动力控制调节；

4、驱动精度差；

由于上述缺陷，现有的摆动、转动平台通常无法满足精密控制输出振动的的需求。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种摆转动多自由度运动装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

一种摆转动多自由度运动装置，包括：结构框架体、盖板结构、转动部件、传动部件和摆动部件；所述盖板结构设置于结构框架体的顶部，并与结构框架体形成结构壳体；所述转动部件和传动部件分别嵌装于盖板结构上；所述摆动部件设置于结构壳体的内部；其中：

所述转动部件与传动部件驱动连接；

所述摆动部件包括至少一组磁场力发生部件和电磁直接驱动部件、摆动梁以及摆动梁支撑部件；所述磁场力发生部件与电磁直接驱动部件之间形成磁控制回路，所述电磁直接驱动部件在磁场力发生部件的磁力作用下往复运动；所述摆动梁与电磁直接驱动部件驱动连接；所述摆动梁支撑部件支撑在摆动梁的中心位置。

优选地，所述磁场力发生部件安装于结构框架体上；所述摆动梁支撑部件支撑与结构框架体相连接。

优选地，所述盖板结构的中心位置设有用于嵌装转动部件和传动部件的凹槽，所述转动部件与盖板结构的上表面处于同一平面内；

所述传动部件包括主动齿轮、驱动齿轮和传动驱动部件；所述主动齿轮和驱动齿轮相互啮合后设置于转动部件下方的凹槽内，所述传动驱动部件与主动齿轮驱动连接；

所述传动驱动部件采用电机或电磁发生装置。

优选地，所述磁场力发生部件包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括两组电磁线圈以及连接于两组电磁线圈之间的导通线圈，所述电磁体与电磁直接驱动部件的N极和/或S极之间形成控制回路；多组电磁体串联设置于电磁直接驱动部件的一侧或两侧。

优选地，所述电磁线圈和导通线圈均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，所述电磁线圈的铁芯与导通线圈的铁芯之间导通。

优选地，所述磁场力发生部件包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，多组电磁体串联设置于电磁直接驱动部件的一侧或两侧，且分别独立。

优选地，所述电磁直接驱动部件采用如下任一种结构：

-第一种结构，包括至少一个永磁体薄板结构，永磁体薄板结构在磁场力发生部件的磁控力作用下往复直线运动；

-第二种结构，包括至少一个刚性体以及与刚性体拼接后形成圆盘结构的扇形永磁体，所述圆盘结构在磁场力发生部件的磁控力作用下往复旋转运动；所述扇形永磁体的顶角α＜180°。

优选地，所述摆动梁采用如下任一结构：

-第一种结构，包括上梁和下梁，所述上梁和下梁端部连接形成截面为菱形的摆动梁结构；

-第二种结构，平面式结构。

优选地，所述摆动梁支撑部件采用转轴结构或球轴承。

优选地，还包括如下任一个或任多个部件：

-复位弹簧，所述复位弹簧连接在电磁直接驱动部件和结构框架体之间和/或摆动梁和结构框架体之间；

-结构加强件，所述结构加强件用于加强支撑摆动梁；

-导向部件，所述导向部件设置于摆动梁支撑部件与摆动梁之间；

优选地，所述结构加强件为2N个，2N个结构加强件平均分配在动梁支撑部件的两侧。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型可形成两个摆动和一个转动的动作过程，并可以进行振动、沿装置左右方向的传递振动以及沿顺时针/逆时针方向的顺序驱动或振动；

2、本实用新型采用磁场力发生部件和电磁直接驱动部件之间的直接驱动可实现响应灵敏的宽频驱动，结构组成部件少，可靠性高；容易实现多自由度转动或振动的实现；电磁永磁复合驱动，驱动效率高；内置摆动部件可实现闭环自适应智能化控制，根据负载状态(重量、放置位置偏差)，可能产生不平衡力矩，质心不在中心位置等，本实用新型可自动调整驱动模式，以求最佳；

3、通过复位弹簧和/或导向部件对电磁直接驱动部件的行程进行限制，实现移动体的精确位移；

4、本实用新型结构简单、质量轻，满足宽频相应以及精密控制输出振动的需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例1俯视图；

图2为本实用新型实施例1侧视图；

图3为本实用新型实施例1内部结构俯视图；

图4为本实用新型实施例2内部结构俯视图；

图5为本实用新型实施例3第一个方向摆动侧视图；

图6为本实用新型实施例3第二个方向摆动侧视图；

图7为本实用新型实施例4工作状态示意图；

图中：1为转动部件，2为摆动部件，3为结构框架体，4为盖板结构，5为传动部件，6为传动驱动部件，7为摆动梁，8为结构加强件，9为电磁直接驱动部件，10为磁场力发生部件，11为摆动支撑部件。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种摆转动多自由度运动装置，包括：结构框架体、盖板结构、转动部件、传动部件和摆动部件；所述盖板结构设置于结构框架体的顶部，并与结构框架体形成结构壳体；所述转动部件和传动部件分别嵌装于盖板结构上；所述摆动部件设置于结构壳体的内部；其中：

所述转动部件与传动部件驱动连接；

如图2和图3所示，所述摆动部件包括一组磁场力发生部件和电磁直接驱动部件、摆动梁以及摆动梁支撑部件；所述磁场力发生部件与电磁直接驱动部件之间形成磁控制回路，所述电磁直接驱动部件在磁场力发生部件的磁力作用下往复运动；所述摆动梁与电磁直接驱动部件驱动连接；所述摆动梁支撑部件支撑在摆动梁的中心位置。

进一步地，所述磁场力发生部件安装于结构框架体上；所述摆动梁支撑部件支撑与结构框架体相连接。

进一步地，所述磁场力发生部件安装于结构框架体的左右两端，相应地，所述电磁直接驱动部件与摆动梁的左右两摆动端驱动连接。

进一步地，所述盖板结构的中心位置设有用于嵌装转动部件和传动部件的凹槽，所述转动部件与盖板结构的上表面处于同一平面内。

进一步地，所述传动部件包括主动齿轮、驱动齿轮和传动驱动部件；所述主动齿轮和驱动齿轮相互啮合后设置于转动部件下方的凹槽内，所述传动驱动部件与主动齿轮驱动连接。

进一步地，所述传动驱动部件采用电机或电磁发生装置。

进一步地，所述磁场力发生部件包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括两组电磁线圈以及连接于两组电磁线圈之间的导通线圈，所述电磁体与电磁直接驱动部件的N极和/或S极之间形成控制回路；多组电磁体均布于电磁直接驱动部件的两侧或串联设置于电磁直接驱动部件的一侧。

进一步地，所述电磁线圈和导通线圈均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，所述电磁线圈的铁芯与导通线圈的铁芯之间导通。

进一步地，所述磁场力发生部件包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，多组电磁体均布于电磁直接驱动部件的两侧或串联设置于电磁直接驱动部件的一侧，且分别独立。

进一步地，所述电磁直接驱动部件采用如下任一种结构：

-第一种结构，包括一个永磁体薄板结构，永磁体薄板结构设置于磁场力发生部件的一侧，并在磁场力发生部件的磁控力作用下往复直线运动；在本实施例中，永磁体薄板结构是指永磁体的磁极方向与薄板的最大平面垂直，因此具有最大磁场力的结构；

-第二种结构，包括一个刚性体以及与刚性体拼接后形成圆盘结构的扇形永磁体，所述圆盘结构在磁场力发生部件的磁控力作用下往复旋转运动；所述扇形永磁体的顶角α＜180°。

进一步地，所述摆动梁支撑部件采用转轴结构。

进一步地，所述摆动梁采用如下任一结构：

-第一种结构，包括上梁和下梁，所述上梁和下梁端部连接形成截面为菱形的摆动梁结构；

-第二种结构，平面式结构。

进一步地，本实施例提供的摆转动多自由度运动装置，还包括如下任一个或任多个部件：

-复位弹簧，所述复位弹簧连接在电磁直接驱动部件和结构框架体之间和/或摆动梁和结构框架体之间；

-结构加强件，所述结构加强件用于加强支撑摆动梁；

-导向部件，所述导向部件设置于摆动梁支撑部件与摆动梁之间。

进一步地，所述结构加强件为2N个，2N个结构加强件平均分配在动梁支撑部件的两侧。

本实施例提供的摆转动多自由度运动装置，实现转动和/或撬动(摆动)的多自由度运动，通过三维驱动，实现三个转动(α、β、ω)。

实施例2

实施例2为实施例1的变化例。

如图4所示，本实施例在实施例1的基础上，与实施例1的区别在于：

所述磁场力发生部件和电磁直接驱动部件为多组，多组磁场力发生部件和电磁直接驱动部件中的磁场力发生部件安装于结构框架体上，多组磁场力发生部件和电磁直接驱动部件中的与磁场力发生部件相对应地驱动连接在摆动梁上。

实施例3

实施例3为实施例1的变化例。

本实施例在实施例1的基础上，与实施例1的区别在于：

所述摆动支撑部件采用球轴承，如图5和图6所示，所述球轴承可在两个方向上转动。

实施例4

实施例4为实施例1的变化例。

如图7所示，本实施例在实施例1的基础上，与实施例1的区别在于：

电磁直接驱动部件包括多个永磁体薄板结构或多个刚性体以及与刚性体拼接后形成圆盘结构的扇形永磁体；多个永磁体薄板结构或多个刚性体以及与刚性体拼接后形成圆盘结构的扇形永磁体均布于磁场力发生部件的两侧。

本实施例提供的摆转动多自由度运动装置，施加相同电流激励，一个磁场力发生部件周围的多个永磁体薄板结构或刚性体同向驱动运动，可产生更大的驱动力。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (10)

1.一种摆转动多自由度运动装置，其特征在于，包括：结构框架体、盖板结构、转动部件、传动部件和摆动部件；所述盖板结构设置于结构框架体的顶部，并与结构框架体形成结构壳体；所述转动部件和传动部件分别嵌装于盖板结构上；所述摆动部件设置于结构壳体的内部；其中：

所述转动部件与传动部件驱动连接；

所述摆动部件包括至少一组磁场力发生部件和电磁直接驱动部件、摆动梁以及摆动梁支撑部件；所述磁场力发生部件与电磁直接驱动部件之间形成磁控制回路，所述电磁直接驱动部件在磁场力发生部件的磁力作用下往复运动；所述摆动梁与电磁直接驱动部件驱动连接；所述摆动梁支撑部件支撑在摆动梁的中心位置。

2.根据权利要求1所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，所述磁场力发生部件安装于结构框架体上；所述摆动梁支撑部件支撑与结构框架体相连接。

3.根据权利要求1所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，所述盖板结构的中心位置设有用于嵌装转动部件和传动部件的凹槽，所述转动部件与盖板结构的上表面处于同一平面内；

所述传动部件包括主动齿轮、驱动齿轮和传动驱动部件；所述主动齿轮和驱动齿轮相互啮合后设置于转动部件下方的凹槽内，所述传动驱动部件与主动齿轮驱动连接；

所述传动驱动部件采用电机或电磁发生装置。

4.根据权利要求1所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，所述磁场力发生部件采用如下任一种结构：

-第一种结构，包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括两组电磁线圈以及连接于两组电磁线圈之间的导通线圈，所述电磁体与电磁直接驱动部件的N极和/或S极之间形成控制回路；多组电磁体串联设置于电磁直接驱动部件的一侧或两侧；

-第二种结构，包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，多组电磁体串联设置于电磁直接驱动部件的一侧或两侧，且分别独立。

5.根据权利要求4所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，第一种结构中，所述电磁线圈和导通线圈均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，所述电磁线圈的铁芯与导通线圈的铁芯之间导通。

6.根据权利要求1所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，所述电磁直接驱动部件采用如下任一种结构：

-第一种结构，包括至少一个永磁体薄板结构，永磁体薄板结构在磁场力发生部件的磁控力作用下往复直线运动；

-第二种结构，包括至少一个刚性体以及与刚性体拼接后形成圆盘结构的扇形永磁体，所述圆盘结构在磁场力发生部件的磁控力作用下往复旋转运动；所述扇形永磁体的顶角α＜180°。

7.根据权利要求1所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，所述摆动梁采用如下任一结构：

-第一种结构，包括上梁和下梁，所述上梁和下梁端部连接形成截面为菱形的摆动梁结构；

-第二种结构，平面式结构。

8.根据权利要求1所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，所述摆动梁支撑部件采用转轴结构或球轴承。

9.根据权利要求1所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，还包括如下任一个或任多个部件：

-复位弹簧，所述复位弹簧连接在电磁直接驱动部件和结构框架体之间和/或摆动梁和结构框架体之间；

-结构加强件，所述结构加强件加强支撑摆动梁；

-导向部件，所述导向部件设置于摆动梁支撑部件与摆动梁之间。

10.根据权利要求9所述的摆转动多自由度运动装置，其特征在于，所述结构加强件为2N个，2N个结构加强件平均分配在动梁支撑部件的两侧。