CN103944346A - 超精机械运动控制装置 - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets

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Abstract

本发明涉及一种超精机械运动控制装置，用于减少轴套与轴之间的摩擦力，包括非导磁性材质的直线轴，直线轴上套接有轴套，所述直线轴内设有若干间隔固定排列的第一磁体，轴套内设有第二磁体，第一磁体与第二磁体两者的磁极方向均与直线轴的轴向平行；通过第一磁体和第二磁体所产生的磁场，轴套沿直线轴做轴向往复的机械运动；轴套上设有高气压进入的入口，轴套与直线轴接触的内环壁上设有气孔，优选的：第一磁体和第二磁体其中一个为永磁体，另一个为非永磁体。轴套与直线轴之间利用空气作为介质，磁场提供机械运动的动力，将机械运动过程中两者的摩擦力减至趋于无穷小，满足高精度产品的制作要求。

Description

超精机械运动控制装置
 
技术领域
本发明涉及一种机械运动的控制装置。
背景技术
机械运动、传输、控制及测量技术在印刷、纺织、包装、电子流水线、矿山、航空、航天、医疗、军工各行各业广泛应用，一套摩擦力小、产生振动小的机械装置在此类应用中非常重要，现有的机械设备多数采用滚珠或滚柱轴承、导轨，还有陶瓷和其它材料的传输零件，这类产品都有一个共同的特点就是在承载及传递运作的过程中产生的摩擦力较大，传动后造成设备的振动，不能满足高精度和特殊用法的产品，比如光学成像，玻璃搬运、紫外光固化滚压转印产品的生产输送材料等等。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是减小轴套与轴发生机械运动时的摩擦力。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种超精机械运动控制装置，包括非导磁性材质的直线轴，直线轴上套接有轴套，所述直线轴内设有若干间隔固定排列的第一磁体，轴套内设有第二磁体，第一磁体与第二磁体两者的磁极方向均与直线轴的轴向平行，通过第一磁体和第二磁体所产生的磁场，轴套沿直线轴做轴向往复的机械运动；轴套上设有高气压进入的入口，轴套与直线轴接触的内环壁上设有气孔。
优选地：所述第一磁体为环形的永磁体，第二磁体为电磁线圈。
优选地：所述第一磁体为电磁线圈，第二磁体为环形的永磁体。
优选地：所述若干间隔固定排列的第一磁体之间用非导磁体性质的物体隔离，如橡胶。
优选地：所述直线轴上设有光栅刻度尺，轴套上设有光栅读数头，所述光栅读数头连接有用于连接电源以及传递数据的电路。
优选地：所述轴套的内环壁为气膜。
优选地：所述直线轴的横截面为圆形或椭圆形。
优选地：所述直线轴的材质为无机玻璃或铝或铜或陶瓷，均为应用其非导磁性。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过往轴套内注入高气压，高气压从气孔通向直线轴从而产生作用力使轴套浮起，直线轴与轴套之间的介质为空气，当两者通过第一磁体和第二磁体之间的磁场作用力发生机械运动时，摩擦力趋近于无穷小，这样机械运动在传动过程中，可使相关设备的振动大幅度降低，配备光栅读数设备时，成为同时满足低摩擦、低振动、高精确度的一体化控制装置，更能满足高精度要求产品的制作。
附图说明
图1是本发明超精机械运动控制装置结构局部示意图。
 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
     图1是本发明超精机械运动控制装置结构局部示意图，一种超精机械运动控制装置，包括非导磁性材质的直线轴1，直线轴1上套接有轴套2，所述直线轴1内设有若干间隔固定排列的第一磁体3，轴套2内设有第二磁体，第一磁体3与第二磁体两者的磁极方向均与直线轴1的轴向平行；通过第一磁体3和第二磁体所产生的磁场，轴套2沿直线轴1做轴向往复的机械运动;轴套2上设有高气压进入的入口5，轴套2与直线轴1接触的内环壁上设有气孔。
    第一磁体3为环形的永磁体，第二磁体为电磁线圈；或者第一磁体3为电磁线圈，第二磁体为环形的永磁体；永磁体为永磁铁。
轴套2的内环壁与直线轴的外表面形状对应吻合，轴套内环壁的周长稍大于直线轴的外表面周长，将轴套套接在直线轴上，如在直线轴内沿其轴向线性的均匀放置若干永磁体，两个相邻永磁体之间用如橡胶等非导磁性物体进行隔离，这样在直线轴内部有若干个间断的N,S磁极沿着直线轴的方向线性排列。
轴套内的电磁线圈的缠绕方向与内环壁周长的方向一致，使用时，电磁线圈与电源连接，同时将高气压从入口注入到轴套内，高压气体从轴套内环壁上的气孔向直线轴通气，使轴套相对于直线轴浮起来；同时由于电磁线圈通电后会产生磁场，与永磁体产生的磁场相互作用，使轴套沿着直线轴做轴向往复的机械运动。
如果第一磁体和第二磁体均采用永磁体，当装置停止运转时，两个永磁体之间的磁场作用却一直在运作，对设备有可能造成意外的损坏，所以优选的方案为，第一磁体和第二磁体其中一个为永磁体，另一个为非永磁体，非永磁体优选为电磁线圈，永磁体优选为环形永磁铁，只有当控制装置需要运转时，才将电磁线圈与外接电源联通。
进一步改进，直线轴1上设有光栅刻度尺，轴套上设有光栅读数头4，所述光栅读数头4连接有用于连接电源以及传递数据的电路。在一些高精度的工艺流程中，对轴套所运行的位置需要精确定位，而目前在精密加工和精密位移测量时常采用光栅尺作为测量传感器，其后接入智能数控***进行位移测量。光栅读数定位配合本发明中摩擦力趋于无穷小、振动趋于零的机械运动控制装置，其定位功能基本可实现零误差，尤其是在印刷、薄膜材料加工、纺织、包装、矿山、航空航天、医疗、电子流水线、军工等行业的应用中，这种超精运动控制测量一体化的装置尤其重要。
进一步改进，若干间隔固定排列的第一磁体之间用非导磁体性质的物体隔离。
进一步改进，轴套的内环壁为气膜。
进一步改进，直线轴的横截面为圆形或椭圆形。
进一步改进，直线轴的材质为无机玻璃或铝或铜或陶瓷，均为应用其非导磁性。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种超精机械运动控制装置，其特征在于：包括非导磁性材质的直线轴，直线轴上套接有轴套，所述直线轴内设有若干间隔固定排列的第一磁体，轴套内设有第二磁体，第一磁体与第二磁体两者的磁极方向均与直线轴的轴向平行，通过第一磁体和第二磁体所产生的磁场，轴套沿直线轴做轴向往复的机械运动；轴套上设有高气压进入的入口，轴套与直线轴接触的内环壁上设有气孔。
2.如权利要求1所述的超精机械运动控制装置，其特征在于：所述第一磁体为环形的永磁体，第二磁体为电磁线圈。
3.如权利要求1所述的超精机械运动控制装置，其特征在于：所述第一磁体为电磁线圈，第二磁体为环形的永磁体。
4.如权利要求1所述的超精机械运动控制装置，其特征在于：所述若干间隔固定排列的第一磁体之间用非导磁体性质的物体隔离。
5.如权利要求1所述的超精机械运动控制装置，其特征在于:所述直线轴上设有光栅刻度尺，轴套上设有光栅读数头，所述光栅读数头连接有用于连接电源以及传递数据的电路。
6.如权利要求1所述的超精机械运动控制装置，其特征在于:所述轴套的内环壁为气膜。
7.如权利要求1所述的超精机械运动控制装置，其特征在于:所述直线轴的横截面为圆形或椭圆形。
8.如权利要求1所述的超精机械运动控制装置，其特征在于:所述直线轴的材质为无机玻璃或者铝或者铜或陶瓷。
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