CN204906153U - 直线运动线性模组及应用该模组的位置控制伺服系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种直线运动线性模组，目的在于解决线性模组应用的运行精度、速度、模组尺寸、成本等方面的问题，其技术方案是：包括槽型钢体、于所述槽型钢体上往复运动的动子座、以及相互配合以驱动所述动子座运动的动子块和定子块；所述槽型钢体的内侧壁上设置有直线向的导引槽或导引凸轨；所述动子座置于所述槽型钢体的槽内，其两侧表面设有配合所述槽型钢体的导引槽或导引凸轨的导引结构；所述动子块包括多相无铁芯线圈绕组或带有高导磁率铁芯的多相线圈绕组，其设置于所述动子座下方，由电机驱动器控制连接；所述定子块为永磁体，其于所述槽型钢体的槽内底面沿导引槽或导引凸轨的延伸方向间隔贴置；所述动子块与定子块之间留有间隙。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化技术领域，具体涉及一种直线运动线性模组及应用该模组的位置控制伺服系统。
背景技术
当前在自动化行业里会采用到大量的线性模组，例如图1所示，常用的KK线性模组，其系由马达电机(A1)、滚珠螺杆(A2)、导轨(A3)和螺帽动子座(A4)，由马达电机驱动该滚珠螺杆旋转，带动螺杆上的螺帽动子座沿导轨做往复直线运动。该线性模组虽然被广泛应用，也具备良好性能，但也存在一些较为明显的缺点：高精度的滚珠丝杆加工困难、成本高，令滚珠丝杆实施长度尺寸受到较大的限制，同时也存在装置高速运转的困难。
实用新型内容
针对背景技术中所提及的问题，本实用新型提出一种直线运动线性模组，目的在于解决线性模组应用的运行精度、速度、模组尺寸、成本等方面的问题，其技术方案如下：
一种直线运动线性模组，包括槽型钢体、于所述槽型钢体上往复运动的动子座、以及相互配合以驱动所述动子座运动的动子块和定子块；
所述槽型钢体的内侧壁上设置有若干直线向的导引槽或导引凸轨；
所述动子座置于所述槽型钢体的槽内，其两侧表面设有配合所述槽型钢体的导引槽或导引凸轨的导引结构；
所述动子块包括多相无铁芯线圈绕组或带有高导磁率铁芯的多相线圈绕组，其设置于所述动子座下方，由电机驱动器控制连接；
所述定子块为永磁体，其于所述槽型钢体的槽内底面沿导引槽或导引凸轨的延伸方向间隔贴置；所述动子块与定子块之间留有间隙。
于本实用新型的一个或多个实施例当中，所述槽型钢体由于纯铁或低炭钢加工成型。
于本实用新型的一个或多个实施例当中，所述动子座的导引结构为凸设于动子座表面、嵌入并沿所述槽型钢体的导引槽滑动的凸块或凸条；或为凹设于动子座表面、供所述槽型钢体的导引凸轨嵌入并滑动的凹槽。
于本实用新型的一个或多个实施例当中，所述槽型钢体的导引槽或导引凸轨与所述动子座的导引结构呈相互配合“U”型或“V”型或其它组合形状。
于本实用新型的一个或多个实施例当中，所述动子座包括一水平部及由水平部边缘垂直朝下延伸的两竖直部，且由水平部与竖直部围设成朝下开放的槽位，该槽位内置有所述动子块。
于本实用新型的一个或多个实施例当中，所述槽型钢体的导引槽与动子座的凸条之间、或所述槽型钢体的导引凸轨与动子座的凹槽之间设置有滚珠。
于本实用新型的一个或多个实施例当中，所述槽型钢体的内侧壁上设有嵌槽，该嵌槽用于配合安装一嵌块，该嵌块上设置有所述导引槽或导引凸轨。
于本实用新型的一个或多个实施例当中，所述槽型钢体的内侧壁上安装有嵌装块，该嵌装块上设置有所述导引槽或导引凸轨。
于本实用新型的一个或多个实施例当中，所述动子座上设置有若干安装孔，用于与其它设备或部件相联接。
本实用新型还提出应用上述直线运动线性模组的位置控制伺服系统，其技术方案如下：
一种位置控制伺服系统，包括上述的直线运动线性模组、光栅尺或磁性尺、读数头、电机驱动器与控制器；所述光栅尺或磁性尺设置于所述直线运动线性模组的槽型钢体的外壁、内壁或其它与运动方向一致的支架上；所述读数头与所述直线运动线性模组的动子座相固定，并与所述光栅尺或磁性尺相对，其信号输出端连接至所述控制器。
本实用新型采用了直线电机与槽型钢一体化设计方案，具有精度高、速度快、响应时间短、推力大、成本低等优势，完全可以取代传统的线性模组，引起自动化行业的大变革。
附图说明
图1为现有的KK线性模组结构图。
图2为本实用新型的直线运动线性模组的整体结构示意图。
图3为本实用新型的直线运动线性模组实施例一的横剖面结构示意图。
图4为本实用新型的直线运动线性模组实施例二的横剖面结构示意图。
图5为本实用新型的直线运动线性模组实施例三的横剖面结构示意图。
图6为本实用新型的直线运动线性模组实施例四的横剖面结构示意图。
图7为本实用新型的直线运动线性模组实施例五的横剖面结构示意图。
图8为本实用新型的直线运动线性模组实施例六的横剖面结构示意图。
图9为本实用新型的直线运动线性模组实施例七的横剖面结构示意图。
图10为本实用新型的位置控制伺服系统的结构示意图一。
图11为本实用新型的位置控制伺服系统的结构示意图二。
具体实施方式
如下结合附图2-9，对本申请方案作进一步描述：
如图2和3所示，本实用新型的具体实施例一：
一种直线运动线性模组，包括由于纯铁或低炭钢加工成型的槽型钢体1、于所述槽型钢体1上往复运动的动子座3、以及相互配合以驱动所述动子座3运动的动子块4和定子块2；
所述槽型钢体1的内侧壁上左右对称设置有一组直线向的导引槽11；
所述动子座3置于所述槽型钢体1的槽内，其两侧表面设有配合所述槽型钢体1的导引槽11的导引结构，所述导引结构为凸设于动子座3表面、嵌入并沿所述槽型钢体1的导引槽11滑动的凸块或凸条31；所述导引槽11或凸块表面采用激光淬火或其他形式表面加硬耐磨处理。
所述动子块4包括多相无铁芯线圈绕组或带有高导磁率铁芯的多相线圈绕组，其设置于所述动子座3下方，由电机驱动器控制连接；
所述定子块2为永磁体，其于所述槽型钢体1的槽内底面沿导引槽的延伸方向间隔贴置；所述动子块4与定子块2之间留有间隙。
所述槽型钢体1的导引槽11与所述动子座3的凸块或凸条31呈相互配合“U”型或“V”型或其它组合形状。
所述动子座3包括一水平部301及由水平部301边缘垂直朝下延伸的两竖直部302，且由水平部301与竖直部302围设成朝下开放的槽位303，该槽位303内置有所述动子块4。
所述动子座3上设置有若干安装孔30，用于与其它设备或部件相联接。
如图4所示，本实用新型的具体实施例二：
其与上述具体实施例一的区别在于，所述槽型钢体1的内侧壁上设置有直线向的导引凸轨12，所述动子座3置于所述槽型钢体1的槽内，其两侧表面设有配合所述槽型钢体1的导引凸轨12的导引结构，所述导引结构为凹设于动子座3表面、供所述槽型钢体1的导引凸轨12嵌入并滑动的凹槽32；
所述槽型钢体1的导引凸轨12与所述动子座3的凹槽32呈相互配合“U”型或“V”型或其它组合形状。
如图5所示，本实用新型的具体实施例三：
其与上述具体实施例一的区别在于，所述槽型钢体1的导引槽11与动子座3的凸条31之间设置有滚珠5，采用单排或多排滚珠5与导引槽11的配合方式，用滚动接触减少凸条31与导引槽11之间的摩擦力。
如图6所示，本实用新型的具体实施例四：
其与上述具体实施例二的区别在于，所述槽型钢体1的导引凸轨12与动子座3的凹槽32之间设置有滚珠5，采用单排或多排滚珠与凹槽32的配合方式，用滚动接触减少导引凸轨12与凹槽32之间的摩擦力。
如图7所示，本实用新型的具体实施例五：
其与上述具体实施例一的区别在于，所述动子座3置于所述槽型钢体1的槽内，其两侧表面设有凹槽32，由槽型钢体1的导引槽11与动子座3的凹槽32共同围设而成的通道中放置有滚珠5，所述滚珠5起到连接支撑和减少摩擦的作用。
如图8所示，本实用新型的具体实施例六：
其与上述具体实施例一的区别在于，所述槽型钢体1的内侧壁上设有嵌槽13，该嵌槽13用于配合安装一嵌块130，该嵌块130上设置有所述导引槽11。
如图9所示，本实用新型的具体实施例七：
其与上述具体实施例一的区别在于，所述槽型钢体1的内侧壁上安装有嵌装块14，该嵌装块14上设置有所述导引槽11。
除上述实施例一至七中所列举的槽型钢体1与动子座3的配合外，其它直线导向滑动配合结构均可被本实用新型所采用，且不偏离本实用新型的精神。
如图10所示，本实用新型的位置控制伺服系统，包括上述的直线运动线性模组、光栅尺或磁性尺6、读数头7、电机驱动器与控制器(图中未示出)；
所述光栅尺或磁性尺6设置于所述直线运动线性模组的槽型钢体1的外壁，所述读数头7通过一固定支架8与所述直线运动线性模组的动子座3相固定，并与所述光栅尺或磁性尺6相对，其信号输出端连接至所述控制器。
如图11所示，本实用新型位置控制伺服系统的又一实施例，其与上述实施例的主要区别在于槽型钢体1内壁的导引槽11设有两组。
上述的各实施例工作原理：
当动子块4的绕组通入三相交流电时，将在动子块4与定子块2的间隙中产生沿直线前进的行波磁场，行波磁场与永磁体定子块2的励磁磁场相互作用便会产生电磁推力，在这个电磁力的推动下动子块便会沿行波磁场运动相反的方向在槽型钢体1的导引槽11导引下做直线运动，其速度等于同步速度，即与驱动电源频率成正比，改变三相电流的相序就可以改变行波的磁场方向，从而改变动子运动的方向。而所述光栅尺或磁性尺6与读数头7用作行程的监测，在到达预设行程时由控制器判断，从面控制电机驱动器执行反向行程或停机。
上述实施例应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种直线运动线性模组，其特征在于：包括槽型钢体、于所述槽型钢体上往复运动的动子座、以及相互配合以驱动所述动子座运动的动子块和定子块；
所述槽型钢体的内侧壁上设置有若干直线向的导引槽或导引凸轨；
所述动子座置于所述槽型钢体的槽内，其两侧表面设有配合所述槽型钢体的导引槽或导引凸轨的导引结构；
所述动子块包括多相无铁芯线圈绕组或带有高导磁率铁芯的多相线圈绕组，其设置于所述动子座下方，由电机驱动器控制连接；
所述定子块为永磁体，其于所述槽型钢体的槽内底面沿导引槽或导引凸轨的延伸方向间隔贴置；所述动子块与定子块之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的直线运动线性模组，其特征在于：所述槽型钢体由于纯铁或低炭钢加工成型。
3.根据权利要求1所述的直线运动线性模组，其特征在于：所述动子座的导引结构为凸设于动子座表面、嵌入并沿所述槽型钢体的导引槽滑动的凸块或凸条；或为凹设于动子座表面、供所述槽型钢体的导引凸轨嵌入并滑动的凹槽。
4.根据权利要求3所述的直线运动线性模组，其特征在于：所述槽型钢体的导引槽或导引凸轨与所述动子座的导引结构呈相互配合“U”型或“V”型或其它组合形状。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的直线运动线性模组，其特征在于：所述动子座包括一水平部及由水平部边缘垂直朝下延伸的两竖直部，且由水平部与竖直部围设成朝下开放的槽位，该槽位内置有所述动子块。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的直线运动线性模组，其特征在于：所述槽型钢体的导引槽与动子座的凸条之间、或所述槽型钢体的导引凸轨与动子座的凹槽之间设置有滚珠。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的直线运动线性模组，其特征在于：所述槽型钢体的内侧壁上设有嵌槽，该嵌槽用于配合安装一嵌块，该嵌块上设置有所述导引槽或导引凸轨。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的直线运动线性模组，其特征在于：所述槽型钢体的内侧壁上安装有嵌装块，该嵌装块上设置有所述导引槽或导引凸轨。
9.根据权利要求1至4任意一项所述的直线运动线性模组，其特征在于：所述动子座上设置有若干安装孔，用于与其它设备或部件相联接。
10.一种位置控制伺服系统，其特征在于：包括如权利要求1-9任意一项所述的直线运动线性模组、光栅尺或磁性尺、读数头、电机驱动器与控制器；所述光栅尺或磁性尺设置于所述直线运动线性模组的槽型钢体的外壁、内壁或其它与运动方向一致的支架上；所述读数头与所述直线运动线性模组的动子座相固定，并与所述光栅尺或磁性尺相对，其信号输出端连接至所述控制器。
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