CN215498494U - 直线旋转电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直线旋转电机，包括：壳体、运动平台、输出轴、旋转型伺服电机、直线电机、直线位移测试单元、旋转角度测试单元，所述壳体的一侧设有第一通孔；所述运动平台活动安装在所述壳体内，所述运动平台的端部贯穿所述第一通孔延伸至所述壳体的外部；所述输出轴与所述运动平台连接，所述输出轴部分伸出至所述端部的外部；所述直线电机和旋转电机配合带动所述输出轴进行直线旋转运动；所述运动平台代替部分所述输出轴伸出直线旋转电机外壳，在没有减小直线旋转电机伸出行程的情况下，增加了输出轴端部的刚度；同时本实用新型简化了直线旋转电机内的布局，缩小了电机的体积，具有较高的定位精度。

Description

直线旋转电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，特别是涉及一种直线旋转电机。

背景技术

直线旋转电机由于能实现直线运动和旋转运动，被广泛应用于工业生产中，现有直线旋转电机在大行程长的轴突的情况下，由于输出轴的直径比较小，且轴突比较长，形成结构如细长轴悬臂梁。其端部的抗弯刚度为3EI/L³，轴突(L)越长这个轴端部的刚度越小，同时在承受相同力时轴突长的挠度大，使得输出轴端部跳动及输出轴同电机安装面的平行度变大，不能满足使用需求。而且现有的直线旋转电机为分离式布局，分离式直线旋转电机将直线电机与旋转电机通过机械结构组合，以传动的方式同时完成直线与旋转运动，内部结构复杂，体积较大，机械传动导致定位精度不高，直线运动位移测量单元以及旋转角度测量单元的引入会使得直线旋转电机的布局更为复杂，也更难以控制电机的体积。

鉴于此，设计一种可以提高直线旋转电机(大行程长的轴突)输出轴刚度，从而改善直线旋转电机输出轴跳动及输出轴同电机安装面的平行度的结构，并且进一步简化直线旋转电机布局，是直线旋转电机行业的必然需求。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种新型直线旋转电机，以提高输出轴的刚度，并且进一步简化了直线旋转电机的布局。

为达到上述目的，本实用新型提供一种直线旋转电机，所述直线旋转电机包括：

壳体，所述壳体的一侧设有第一通孔；

运动平台，所述运动平台活动安装在所述壳体内，所述运动平台的端部运动时从所述第一通孔伸出至所述壳体的外部；

输出轴，所述输出轴与所述运动平台连接，所述输出轴的一端延伸至所述运动平台的端部外；

旋转型伺服电机，所述旋转型伺服电机设于所述运动平台的尾部上，所述旋转型伺服电机与所述输出轴连接，驱动所述输出轴进行旋转运动；

直线电机，所述直线电机固定设于所述壳体内，所述直线电机包括定子和动子，两个所述定子相对设置形成滑动区域，所述动子设于所述滑动区域内，所述动子与所述运动平台固定连接，所述动子驱动所述运动平台，从而带动所述输出轴和所述旋转型伺服电机进行直线运动；

直线位移测试单元，部分所述直线位移测试单元设于所述运动平台上；

旋转角度测试单元，所述旋转角度测试单元设于所述旋转型伺服电机内部。

优选地，所述运动平台包括用于安装所述输出轴的第一安装部，所述第一安装部为中空结构，所述输出轴贯穿所述中空结构延伸至所述运动平台的端部外。

优选地，所述直线旋转电机还包括设于所述输出轴和所述旋转型伺服电机之间的联轴器，所述联轴器的一侧连接所述输出轴，所述联轴器的另一侧连接所述旋转型伺服电机的电机轴，所述电机轴通过所述联轴器驱动所述输出轴进行旋转运动。

优选地，所述直线旋转电机还包括套设于所述输出轴上的第一滚动轴承和第二滚动轴承，所述第一滚动轴承设于所述运动平台的端部，所述第二滚动轴承设于所述输出轴靠近所述联轴器的一端。

优选地，所述运动平台上设有与所述运动平台固定连接的滑块，所述壳体对应所述滑块设有导轨，所述滑块套设在所述导轨上，所述滑块可沿所述导轨滑动进行直线运动。

优选地，所述直线旋转电机还包括弹簧、设于所述壳体上的第一弹簧拉柱和设于所述运动平台上的第二弹簧拉柱，所述弹簧两端分别挂接在所述第一弹簧拉柱和所述第二弹簧拉柱上。

优选地，所述直线位移测量单元包括：直线光栅尺条、直线光栅尺读数头和直线光栅尺底座，所述直线光栅尺条设于所述运动平台上，所述直线光栅尺读数头通过所述直线光栅尺底座安装在所述壳体上，所述直线光栅尺读数头与所述直线光栅尺条相对设置以接收所述直线光栅尺条反馈的直线位移。

优选地，所述旋转角度测量单元包括：码盘光栅尺和码盘光栅尺读数头，所述码盘光栅尺读数头与所述旋转电机的内表面固定连接，所述码盘光栅尺读数头与所述码盘光栅尺条相对设置以接收所述码盘光栅尺条反馈的旋转角度。

优选地，所述直线旋转电机包括运动控制模块，所述运动控制模块分别与所述直线位移测量单元、所述旋转角度测量单元电连接。

优选地，所述壳体相对所述第一通孔的一侧设有第二通孔，所述第二通孔上设有数据接口连接器。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种直线旋转电机，运动平台代替部分输出轴伸出电机外壳，在没有减小电机伸出行程的情况下，增加了输出轴端部的刚度，使得输出轴的端部跳动及输出轴与直线旋转电机安装面的平行度变小；同时本实用新型机械结构将直线运动和旋转运动巧妙地结合到一起，省去复杂的传动环节，简化了电机内的布局，缩小了电机的体积，具有较高的定位精度。

附图说明

图1为本实用新型直线旋转电机的结构示意图；

图2为图1所示的直线旋转电机沿A-A向的剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

在下文中，将参考附图来更好地理解本实用新型的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本实用新型的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

在本文中描述的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本实用新型的实施例并且预期并不限制本实用新型的范围，本实用新型的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本实用新型。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”和其衍生词并无意图受到前文的技术领域、背景技术、实用新型内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。本实用新型的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的实用新型构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

请参照图1至图2，本实用新型实施例的直线旋转电机包括：壳体10、运动平台20、输出轴30、旋转型伺服电机40、直线电机50、联轴器60、弹簧70、数据接口连接器80。

壳体10具有容纳腔，运动平台20活动安装在壳体10内。以运动平台20位于壳体10外的一端为端部，位于壳体10内的一端为尾部，运动平台20的端部在作直线运动时从壳体10一侧的第一通孔11伸出至壳体10的外部，以代替部分输出轴30的伸出部分，增加输出轴30的刚度。输出轴30安装在运动平台20的第一安装部，其中第一安装部的为中空结构，输出轴30贯穿中空结构延伸至运动平台20伸出壳体10的一端的外部。旋转型伺服电机40安装在运动平台20远离第一通孔11的一侧，即运动平台20的尾部；旋转型伺服电机40通过联轴器60与输出轴30实现传动连接，联轴器60设于旋转型伺服电机40和输出轴30之间，联轴器60的一侧连接输出轴30，联轴器60的另一侧连接旋转型伺服电机40的电机轴41；当旋转型伺服电机40作旋转运动时，旋转型伺服电机40的电机轴41进行旋转运动，通过联轴器60带动输出轴30进行旋转运动。进一步地，直线电机50通过固定螺丝设于壳体10的顶部，直线电机50包括定子51和动子52，两个定子51相对设置形成滑动区域，动子52设于滑动区域内，动子52与运动平台20固定连接，动子52驱动运动平台20，从而带动输出轴30和旋转型伺服电机40进行直线运动。进一步地，运动平台20上设有与运动平台20固定连接的滑块23，壳体10上对应滑块23设有导轨13，滑块23套设在导轨13上，滑块23可沿导轨13滑动进行直线运动。通过直线电机50和旋转型伺服电机40的驱动，输出轴30进行直线旋转运动。通过运动平台20将直线电机50和旋转型伺服电机40通过上述结构结合，减小直线旋转电机的体积，简化直线旋转电机内部的布局，省去复杂的传动环节，同时提高了直线旋转电机的运动定位精度。

进一步地，第一滚动轴承21和第二滚动轴承22设于运动平台20的中空结构中，第一滚动轴承21和第二滚动轴承22套设在输出轴30上；其中，第一滚动轴承21设于运动平台20的端部，第二滚动轴承22设于输出轴30靠近联轴器60的一端，第一滚动轴承21和第二滚动轴承22用于约束输出轴30的旋转运动，防止偏离正常运动轨迹。第二滚动轴承22固定位置跨越滑块靠近旋转型伺服电机轴，第一滚动轴承21靠近运动平台20的端部使得输出轴30突出运动平台30最小化。进一步地，本实施例的直线旋转电机还包括弹簧70、设于所述壳体10上的第一弹簧拉柱71和设于运动平台20上的第二弹簧拉柱72，弹簧70两端分别挂接在第一弹簧拉柱71和第二弹簧拉柱72上。

请再参见图2，本实施例的直线旋转电机还包括直线位移测量单元和角度测量单元。直线位移测量单元包括：直线光栅尺条90、直线光栅尺读数头91和直线光栅尺底座92，直线光栅尺条90设于运动平台20上，直线光栅尺读数头91通过直线光栅尺底座92安装在壳体10上，直线光栅尺读数头91与直线光栅尺条90相对设置以接收直线光栅尺条90反馈的直线位移。旋转角度测量单元(图中未示出)位于旋转型伺服电机40内部，包括：码盘光栅尺和码盘光栅尺读数头，码盘光栅尺读数头与旋转型伺服电机40的内表面固定连接，码盘光栅尺读数头与码盘光栅尺条相对设置以接收码盘光栅尺条反馈的旋转角度。

进一步地，本实施的直线旋转电机包括运动控制模块(图中未示出)，运动控制模块分别与直线位移测量单元、旋转角度测量单元连接，用于接收直线位移测量单元和旋转角度测量单元的测量结果并计算输出轴30的位置信息。进一步地，壳体10相对第一通孔11的一侧设有第二通孔12，第二通孔12上设有数据接口连接器80，通过数据接口连接器80与外部系统实现数据传输。本实用新型的直线旋转电机能够实现实时位移和角度双闭环控制，具有较高的定位精度。

本实用新型实施例的直线旋转电机工作原理如下：直线电机50的动子52带动运动平台20在导轨13上滑动，从而带动运动平台20上的输出轴30、旋转型伺服电机40、直线光栅尺条90进行直线运动，以使得部分运动平台20和输出轴30伸出壳体10进行直线运动；同时旋转型伺服电机40的电机轴41进行旋转运动，通过联轴器60带动输出轴30进行旋转运动，以使得输出轴30直线旋转伸出至壳体10的外部；直线位移测量单测量输出轴30的直线运动的位移，旋转角度测量单元测量输出轴30的旋转运动的角度，运动控制模块采集直线位移测量单元和旋转角度测量单元的测量结果并计算输出轴30的位置信息，通过数据接口连接器80与外部系统实现数据传输。

本实用新型的直线旋转电机，运动平台20代替部分输出轴30伸出外壳10，在没有减小直线旋转电机伸出行程的情况下，增加了输出轴30端部的刚度，使得输出轴30的端部跳动及输出轴30与直线旋转电机安装面的平行度变小；同时本实用新型机械结构将直线运动和旋转运动巧妙地结合到一起，省去复杂的传动环节，简化了直线旋转电机内的布局，缩小了直线旋转电机的体积，具有较高的定位精度。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直线旋转电机，其特征在于，所述直线旋转电机包括：

壳体，所述壳体的一侧设有第一通孔；

运动平台，所述运动平台活动安装在所述壳体内，所述运动平台的端部运动时从所述第一通孔伸出至所述壳体的外部；

输出轴，所述输出轴与所述运动平台连接，所述输出轴的一端延伸至所述运动平台的端部外；

旋转型伺服电机，所述旋转型伺服电机设于所述运动平台的尾部上，所述旋转型伺服电机与所述输出轴连接，驱动所述输出轴进行旋转运动；

直线电机，所述直线电机固定设于所述壳体内，所述直线电机包括定子和动子，两个所述定子相对设置形成滑动区域，所述动子设于所述滑动区域内，所述动子与所述运动平台固定连接，所述动子驱动所述运动平台，从而带动所述输出轴和所述旋转型伺服电机进行直线运动；

直线位移测量单元，部分所述直线位移测量单元设于所述运动平台上；

旋转角度测量单元，所述旋转角度测量单元设于所述旋转型伺服电机内部。

2.根据权利要求1所述的直线旋转电机，其特征在于，所述运动平台包括用于安装所述输出轴的第一安装部，所述第一安装部为中空结构，所述输出轴贯穿所述中空结构延伸至所述运动平台的端部外。

3.根据权利要求2所述的直线旋转电机，其特征在于，所述直线旋转电机还包括设于所述输出轴和所述旋转型伺服电机之间的联轴器，所述联轴器的一侧连接所述输出轴，所述联轴器的另一侧连接所述旋转型伺服电机的电机轴，所述电机轴通过所述联轴器驱动所述输出轴进行旋转运动。

4.根据权利要求3所述的直线旋转电机，其特征在于，所述直线旋转电机还包括套设于所述输出轴上的第一滚动轴承和第二滚动轴承，所述第一滚动轴承设于所述运动平台的端部，所述第二滚动轴承设于所述输出轴靠近所述联轴器的一端。

5.根据权利要求1所述的直线旋转电机，其特征在于，所述运动平台上设有与所述运动平台固定连接的滑块，所述壳体对应所述滑块设有导轨，所述滑块套设在所述导轨上，所述滑块可沿所述导轨滑动进行直线运动。

6.根据权利要求5所述的直线旋转电机，其特征在于，所述直线旋转电机还包括弹簧、设于所述壳体上的第一弹簧拉柱和设于所述运动平台上的第二弹簧拉柱，所述弹簧两端分别挂接在所述第一弹簧拉柱和所述第二弹簧拉柱上。

7.根据权利要求1所述的直线旋转电机，其特征在于，所述直线位移测量单元包括：直线光栅尺条、直线光栅尺读数头和直线光栅尺底座，所述直线光栅尺条设于所述运动平台上，所述直线光栅尺读数头通过所述直线光栅尺底座安装在所述壳体上，所述直线光栅尺读数头与所述直线光栅尺条相对设置以接收所述直线光栅尺条反馈的直线位移。

8.根据权利要求1所述的直线旋转电机，其特征在于，所述旋转角度测量单元包括：码盘光栅尺和码盘光栅尺读数头，所述码盘光栅尺读数头与所述旋转电机的内表面固定连接，所述码盘光栅尺读数头与所述码盘光栅尺条相对设置以接收所述码盘光栅尺条反馈的旋转角度。

9.根据权利要求1所述的直线旋转电机，其特征在于，所述直线旋转电机包括运动控制模块，所述运动控制模块分别与所述直线位移测量单元、所述旋转角度测量单元电连接。

10.根据权利要求1所述的直线旋转电机，其特征在于，所述壳体相对所述第一通孔的一侧设有第二通孔，所述第二通孔上设有数据接口连接器。

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