CN117879289A - 双驱动单工位直线电机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化传动技术领域，具体涉及一种双驱动单工位直线电机及控制方法，采用了双定子和双动子结构，在传动时，底座上具有第一传动部和第二传动部，并两者形成斜角，斜角的角度为90°以上，并底座居中开设了传动导向槽，在配合传动座时，通过第一滑动部和第二滑动部配合下使得传动座沿着第一传动部和第二传动部滑动，并在转换部时，通过转换组件将传动座从第一传动部转换至第二传动部。当反向传动时，则转换组件将传动座从第二传动部转换至第一传动部。本发明采解决了现有直线电机只能单独传动的问题，采用了双驱动结构，可以在两个传动部上形成斜角传动，可以在90°以上的斜角上实现双驱动的直线传动。

Description

双驱动单工位直线电机及控制方法

技术领域

本发明涉及自动化传动技术领域，特别是涉及一种双驱动单工位直线电机及控制方法。

背景技术

在自动化行业中，直线传动模组是自动化设备上常用的机械装备之一，直线传动模组通常有几种叫法，例如线性模组、直角坐标机器人、直线滑台等，是继直线导轨、滚珠丝杆直线传动机构的自动化升级单元。直线模组可以通过各个单元的组合实现负载的直线、曲线运动，使轻负载的自动化更加灵活、定位更加精准；在非标自动化机械直线运动领域，需要在有限的空间实现多种运动控制、且要求高速、高负载、高精度，还不能相互干涉。

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动的机械能的驱动器，相对与传统驱动器，直线电机无需传动结构即可实现直线驱动，结构简单、损耗小、精度高而且效率高。现有的直线电机结构都单独只有单驱动，不能对传动的结构进行转换，当需要换向时则需要两组以上的直线电机进行传动，成本较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种采解决了现有直线电机只能单独传动的问题，采用了双驱动结构，可以在两个传动部上形成斜角传动，可以在90°以上的斜角上实现双驱动的直线传动的双驱动单工位直线电机及控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种双驱动单工位直线电机，包括底座，第一定子组件，第二定子组件，传动座，传动导向元件，第一动子组件，第二动子组件以及转换组件，所述底座由第一传动部与第二传动部组成，所述第一传动部与第二传动部之间形成斜角，所述第一传动部与第二传动部之间设置有转换部，所述底座开设有传动导向槽，所述传动导向槽的长度方向沿着第一传动部与第二传动部设置；所述传动导向槽位于转换部设置有转弯槽；所述第一定子组件设置在第一传动部，所述第一定子组件设置有多个，多个所述第一定子组件沿着第一传动部连续排布；所述第二定子组件设置在第二传动部，所述第二定子组件设置有多个，多个所述第二定子组件沿着第二传动部连续排布；所述传动座设有第一滑动部以及第二滑动部，所述第一滑动部设置在传动座的相对两侧，所述第二滑动部设置在传动座的相对两侧，所述第一滑动部与第二滑动部呈十字方向分布；所述第一滑动部用于滑动连接第一传动部，所述第二滑动部用于滑动连接第二传动部；所述传动导向元件的一端居中安装在传动座的下方，所述传动导向元件背离传动座的一端可滑动安装在传动导向槽上；所述第一动子组件安装在传动座的一侧、并用于配合第一定子组件；所述第二动子组件安装在传动座的一侧、并用于配合第二定子组件；所述转换组件包括分别安装在转换部两侧的第一推动元件和第二推动元件，所述第一推动元件朝向第一传动部，所述第二推动元件朝向第二传动部；当传动座从第一传动部进入到转换部时，通过第二推动元件将传动座的第一滑动部定位，直至传动座的第二滑动部与第一推动元件接触，通过第二推动元件将传动座朝向第二传动部推送，以使得传动座的第二滑动部与第二传动部配合滑动。

对上述方案的进一步改进为，所述第一传动部的两侧设置有第一传动导板，两侧的所述第一传动导板相对一面开设有第一导槽，所述第一导槽用于滑动配合第一滑动部。

对上述方案的进一步改进为，所述第二传动部的两侧设置有第二传动导板，两侧的所述第二传动导板相对一面开设有第二导槽，所述第二导槽用于滑动配合第二滑动部。

对上述方案的进一步改进为，所述第一传动部与第二传动部之间形成斜角的角度为90°～160°，所述转换部设置在斜角上。

对上述方案的进一步改进为，所述传动导向槽包括通槽以及滚轮槽，所述滚轮槽的底部设置有支撑盖板，所述传动导向元件包括导向轴以及导向滚轮，所述导向滚轮可转动安装在导向轴上，所述导向滚轮的外径滚动连接在滚轮槽的槽壁上，所述支撑盖板设置在滚轮槽的外侧面。

对上述方案的进一步改进为，所述转弯槽为弧形转弯槽。

对上述方案的进一步改进为，所述导向轴的中心为中空设置，所述第一动子组件和第二动子组件的连接线均从导向轴的中空导出。

对上述方案的进一步改进为，所述第一滑动部与第二滑动部为一体加工形成在传动座外侧的凸条，该凸条为弧形凸条；所述传动座由DC53材料加工形成，并经过淬火硬度达到56～60HRC。

对上述方案的进一步改进为，所述第一动子组件与第二动子组件分别设置在传动座下表面的相对两侧。

对上述方案的进一步改进为，所述第一推动元件包括第一支撑座、安装在第一支撑座的第一推动电机以及连接于第一推动电机的第一推板，所述第一推板开设有第一定位槽，所述第一定位槽用于第二滑动部定位；所述第一推板设置有第一导杆，所述第一导杆的一端可滑动设置在第一支撑座，所述第一推动电机用于驱动第一推板朝向第一传动部移动。

对上述方案的进一步改进为，所述第二推动元件包括第二支撑座、安装在第二支撑座的第二推动电机以及连接于第二推动电机的第二推板，所述第二推板开设有第二定位槽，所述第二定位槽用于第一滑动部定位；所述第二推板设置有第二导杆，所述第二导杆的一端可滑动设置在第二支撑座，所述第二推动电机用于驱动第一推板朝向第一传动部移动。

对上述方案的进一步改进为，所述第一推动电机和第二推动电机均为螺杆伺服电机。

对上述方案的进一步改进为，还包括转向马达，所述转向马达安装在传动座上，所述转向马达为外转子直驱电机，所述转向马达的上表面设置有安装台，所述安装台上设置有安装孔。

一种双驱动单工位直线电机的控制方法，包括控制***，所述控制***包括第一控制模块、第二控制模块以及转换模块，控制方法为：第一控制模块控制第一动子组件配合第一定子组件，以使得传动座在第一滑动部的作用下在第一传动部上滑动，当传动座滑动到转换部时，转换模块控制第二推动元件将传动座的第一滑动部定位，直至传动座的第二滑动部与第一推动元件接触；通过第二推动元件将传动座朝向第二传动部推送，以使得传动座在第二滑动部进入到第二传动部，此时，第二控制模块控制第二动子组件配合第二定子组件，以使得传动座在第二滑动部的作用下在第二传动部上滑动。

本发明的有益效果是：

相比现有的直线电机，本发明采用了双定子和双动子结构，在传动时，底座上具有第一传动部和第二传动部，并两者形成斜角，斜角的角度为90°以上，并底座居中开设了传动导向槽，在配合传动座时，通过第一滑动部和第二滑动部配合下使得传动座沿着第一传动部和第二传动部滑动，并在转换部时，通过转换组件将传动座从第一传动部转换至第二传动部。当反向传动时，则转换组件将传动座从第二传动部转换至第一传动部。在移动过程中，设置了传动导向元件配合传动导向槽用于传动座传动导向，传动稳定性好，让传动座的中心保持传动。传动的动力则通过定子组件和动子组件配合传动，传动精度高，稳定性好。实现双驱动作用，解决了现有直线电机只能单独传动的问题，采用了双驱动结构，可以在两个传动部上形成斜角传动，可以在90°以上的斜角上实现双驱动的直线传动，实用性强。

当传动座在第一传动部与第二传动部之间转换时，通过第二推动元件将传动座的第一滑动部定位，直至传动座的第二滑动部与第一推动元件接触，通过第二推动元件将传动座朝向第二传动部推送，以使得传动座的第二滑动部与第二传动部配合滑动。结构传动稳定，转换稳定。

双驱动单工位直线电机的控制方法，包括控制***，所述控制***包括第一控制模块、第二控制模块以及转换模块，控制方法为：第一控制模块控制第一动子组件配合第一定子组件，以使得传动座在第一滑动部的作用下在第一传动部上滑动，当传动座滑动到转换部时，转换模块控制第二推动元件将传动座的第一滑动部定位，直至传动座的第二滑动部与第一推动元件接触；通过第二推动元件将传动座朝向第二传动部推送，以使得传动座在第二滑动部进入到第二传动部，此时，第二控制模块控制第二动子组件配合第二定子组件，以使得传动座在第二滑动部的作用下在第二传动部上滑动。通过控制***可以实现智能化控制，尤其配合自动化控制的作用下，可以根据需要任意切换，在一定斜角内实现自动化传动。

附图说明

图1为本发明双驱动单工位直线电机的立体示意图；

图2为图1中双驱动单工位直线电机另一视角的立体示意图；

图3为图1中双驱动单工位直线电机另一视角的立体示意图；

图4为图1中双驱动单工位直线电机的俯视示意图；

图5为图4中A-A的剖视图。

附图标记说明：底座1、第一传动部11、第一传动导板111、第一导槽112、第二传动部12、第二传动导板121、第二导槽122、转换部13、传动导向槽14、转弯槽141、通槽142、滚轮槽143、支撑盖板144、第一定子组件2、第二定子组件3、传动座4、第一滑动部41、第二滑动部42、传动导向元件5、导向轴51、导向滚轮52、第一动子组件6、第二动子组件7、转换组件8、第一推动元件81、第一支撑座811、第一推动电机812、第一推板813、第一定位槽814、第一导杆815、第二推动元件82、第二支撑座821、第二推动电机822、第二推板823、第二定位槽824、第二导杆825、转向马达9、安装台91、安装孔92。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明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发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1～图5所示，本发明的一种实施例中，涉及了一种双驱动单工位直线电机，包括底座1，第一定子组件2，第二定子组件3，传动座4，传动导向元件5，第一动子组件6，第二动子组件7以及转换组件8，所述底座1由第一传动部11与第二传动部12组成，所述第一传动部11与第二传动部12之间形成大于90°的斜角，所述第一传动部11与第二传动部12之间设置有转换部13，所述底座1开设有传动导向槽14，所述传动导向槽14的长度方向沿着第一传动部11与第二传动部12设置；所述传动导向槽14位于转换部13设置有转弯槽141；所述第一定子组件2设置在第一传动部11，所述第一定子组件2设置有多个，多个所述第一定子组件2沿着第一传动部11连续排布；所述第二定子组件3设置在第二传动部12，所述第二定子组件3设置有多个，多个所述第二定子组件3沿着第二传动部12连续排布；所述传动座4设有第一滑动部41以及第二滑动部42，所述第一滑动部41设置在传动座4的相对两侧，所述第二滑动部42设置在传动座4的相对两侧，所述第一滑动部41与第二滑动部42呈十字方向分布；所述第一滑动部41用于滑动连接第一传动部11，所述第二滑动部42用于滑动连接第二传动部12；所述传动导向元件5的一端居中安装在传动座4的下方，所述传动导向元件5背离传动座4的一端可滑动安装在传动导向槽14上；所述第一动子组件6安装在传动座4的一侧、并用于配合第一定子组件2；所述第二动子组件7安装在传动座4的一侧、并用于配合第二定子组件3；所述转换组件8包括分别安装在转换部13两侧的第一推动元件81和第二推动元件82，所述第一推动元件81朝向第一传动部11，所述第二推动元件82朝向第二传动部12；当传动座4从第一传动部11进入到转换部13时，通过第二推动元件82将传动座4的第一滑动部41定位，直至传动座4的第二滑动部42与第一推动元件81接触，通过第二推动元件82将传动座4朝向第二传动部12推送，以使得传动座4的第二滑动部42与第二传动部12配合滑动。本实施例采用了双定子和双动子结构，在传动时，底座1上具有第一传动部11和第二传动部12，并两者形成斜角，斜角的角度为90°以上，并底座1居中开设了传动导向槽14，在配合传动座4时，通过第一滑动部41和第二滑动部42配合下使得传动座4沿着第一传动部11和第二传动部12滑动，并在转换部13时，通过转换组件8将传动座4从第一传动部11转换至第二传动部12。当反向传动时，则转换组件8将传动座4从第二传动部12转换至第一传动部11。在移动过程中，设置了传动导向元件5配合传动导向槽14用于传动座4传动导向，传动稳定性好，让传动座4的中心保持传动。传动的动力则通过定子组件和动子组件配合传动，传动精度高，稳定性好。实现双驱动作用，解决了现有直线电机只能单独传动的问题，采用了双驱动结构，可以在两个传动部上形成斜角传动，可以在90°以上的斜角上实现双驱动的直线传动，实用性强。

上述实施例中，当传动座4在第一传动部11与第二传动部12之间转换时，通过第二推动元件82将传动座4的第一滑动部41定位，直至传动座4的第二滑动部42与第一推动元件81接触，通过第二推动元件82将传动座4朝向第二传动部12推送，以使得传动座4的第二滑动部42与第二传动部12配合滑动。结构传动稳定，转换稳定。

第一传动部11的两侧设置有第一传动导板111，两侧的所述第一传动导板111相对一面开设有第一导槽112，所述第一导槽112用于滑动配合第一滑动部41；第二传动部12的两侧设置有第二传动导板121，两侧的所述第二传动导板121相对一面开设有第二导槽122，所述第二导槽122用于滑动配合第二滑动部42；本实施例中，通过传动导板上的导槽用于配合滑动部进行滑动，在滑动过程中稳定性好，传动精度高。

第一传动部11与第二传动部12之间形成斜角的角度为90°～160°，所述转换部13设置在斜角上，本实施例中，90°～160°为优选参数，一般实际使用多为90°，适用于自动化的传动交换，实用性强。

传动导向槽14包括通槽142以及滚轮槽143，所述滚轮槽143的底部设置有支撑盖板144，所述传动导向元件5包括导向轴51以及导向滚轮52，所述导向滚轮52可转动安装在导向轴51上，所述导向滚轮52的外径滚动连接在滚轮槽143的槽壁上，所述支撑盖板144设置在滚轮槽143的外侧面；本实施例中，通过导向轴51和导向滚轮52进行传动导向，导向传动稳定，并设置支撑盖板144用于结构防护，并且对导向滚轮52起到支撑作用，增加结构稳定性，防止导向滚轮52下沉。

转弯槽141为弧形转弯槽141；采用弧形转弯槽141，在转换转弯时更好的过渡，稳定性更好。

导向轴51的中心为中空设置，所述第一动子组件6和第二动子组件7的连接线均从导向轴51的中空导出，本实施例中，采用中空结构，方便控制的连接线导出，在底部方便走线。

第一滑动部41与第二滑动部42为一体加工形成在传动座4外侧的凸条，该凸条为弧形凸条；所述传动座4由DC53材料加工形成，并经过淬火硬度达到56～60HRC，本实施例中，采用高刚性的材料，并淬火后达到一定的硬度，结构强度高，耐磨性好，并在弧形凸条的结构下，传动精度高。

上述实施例中，也可以采用滚珠方式进行传动，采用保持器，并设置循环传动的滚柱进行传动，同样能够保持稳定的传动。

第一动子组件6与第二动子组件7分别设置在传动座4下表面的相对两侧，本实施例中，设置在相对的两侧，将动子组件和定子组件进行分开设置，从而在传动时不会出现干扰的情况。

第一推动元件81包括第一支撑座811、安装在第一支撑座811的第一推动电机812以及连接于第一推动电机812的第一推板813，所述第一推板813开设有第一定位槽814，所述第一定位槽814用于第二滑动部42定位；所述第一推板813设置有第一导杆815，第一定位槽814与第二导槽122对应同轴设置，所述第一导杆815的一端可滑动设置在第一支撑座811，所述第一推动电机812用于驱动第一推板813朝向第一传动部11移动；所述第二推动元件82包括第二支撑座821、安装在第二支撑座821的第二推动电机822以及连接于第二推动电机822的第二推板823，所述第二推板823开设有第二定位槽824，第二定位槽824与第一导槽112对应同轴设置，所述第二定位槽824用于第一滑动部41定位；所述第二推板823设置有第二导杆825，所述第二导杆825的一端可滑动设置在第二支撑座821，所述第二推动电机822用于驱动第一推板813朝向第一传动部11移动；所述第一推动电机812和第二推动电机822均为螺杆伺服电机。本实施例中，采用伺服电机用于控制，以实现自动化控制推动转换。

还包括转向马达9，所述转向马达9安装在传动座4上，所述转向马达9为外转子直驱电机，所述转向马达9的上表面设置有安装台91，所述安装台91上设置有安装孔92，本实施例中，设置了转向马达9，在转换方向后可以通过转向马达9进行调整方向，安装台91用于安装被驱动的结构。

双驱动单工位直线电机的控制方法，包括控制***，所述控制***包括第一控制模块、第二控制模块以及转换模块，控制方法为：第一控制模块控制第一动子组件6配合第一定子组件2，以使得传动座4在第一滑动部41的作用下在第一传动部11上滑动，当传动座4滑动到转换部13时，转换模块控制第二推动元件82将传动座4的第一滑动部41定位，直至传动座4的第二滑动部42与第一推动元件81接触；通过第二推动元件82将传动座4朝向第二传动部12推送，以使得传动座4在第二滑动部42进入到第二传动部12，此时，第二控制模块控制第二动子组件7配合第二定子组件3，以使得传动座4在第二滑动部42的作用下在第二传动部12上滑动。通过控制***可以实现智能化控制，尤其配合自动化控制的作用下，可以根据需要任意切换，在一定斜角内实现自动化传动。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双驱动单工位直线电机，其特征在于：包括

底座，所述底座由第一传动部与第二传动部组成，所述第一传动部与第二传动部之间形成90°以上的斜角，所述第一传动部与第二传动部之间设置有转换部，所述底座开设有传动导向槽，所述传动导向槽的长度方向沿着第一传动部与第二传动部设置；所述传动导向槽位于转换部设置有转弯槽；

第一定子组件，所述第一定子组件设置在第一传动部，所述第一定子组件设置有多个，多个所述第一定子组件沿着第一传动部连续排布；

第二定子组件，所述第二定子组件设置在第二传动部，所述第二定子组件设置有多个，多个所述第二定子组件沿着第二传动部连续排布；

传动座，所述传动座设有第一滑动部以及第二滑动部，所述第一滑动部设置在传动座的相对两侧，所述第二滑动部设置在传动座的相对两侧，所述第一滑动部与第二滑动部呈十字方向分布；所述第一滑动部用于滑动连接第一传动部，所述第二滑动部用于滑动连接第二传动部；

传动导向元件，所述传动导向元件的一端居中安装在传动座的下方，所述传动导向元件背离传动座的一端可滑动安装在传动导向槽上；

第一动子组件，所述第一动子组件安装在传动座的一侧、并用于配合第一定子组件；

第二动子组件，所述第二动子组件安装在传动座的一侧、并用于配合第二定子组件；以及

转换组件，所述转换组件包括分别安装在转换部两侧的第一推动元件和第二推动元件，所述第一推动元件朝向第一传动部，所述第二推动元件朝向第二传动部；当传动座从第一传动部进入到转换部时，通过第二推动元件将传动座的第一滑动部定位，直至传动座的第二滑动部与第一推动元件接触，通过第二推动元件将传动座朝向第二传动部推送，以使得传动座的第二滑动部与第二传动部配合滑动。

2.根据权利要求1所述的双驱动单工位直线电机，其特征在于：所述第一传动部的两侧设置有第一传动导板，两侧的所述第一传动导板相对一面开设有第一导槽，所述第一导槽用于滑动配合第一滑动部。

3.根据权利要求2所述的双驱动单工位直线电机，其特征在于：所述第二传动部的两侧设置有第二传动导板，两侧的所述第二传动导板相对一面开设有第二导槽，所述第二导槽用于滑动配合第二滑动部。

4.根据权利要求3所述的双驱动单工位直线电机，其特征在于：所述第一传动部与第二传动部之间形成斜角的角度为90°～160°，所述转换部设置在斜角上。

5.根据权利要求1所述的双驱动单工位直线电机，其特征在于：所述传动导向槽包括通槽以及滚轮槽，所述滚轮槽的底部设置有支撑盖板，所述传动导向元件包括导向轴以及导向滚轮，所述导向滚轮可转动安装在导向轴上，所述导向滚轮的外径滚动连接在滚轮槽的槽壁上，所述支撑盖板设置在滚轮槽的外侧面；所述转弯槽为弧形转弯槽；所述导向轴的中心为中空设置，所述第一动子组件和第二动子组件的连接线均从导向轴的中空导出。

6.根据权利要求1所述的双驱动单工位直线电机，其特征在于：所述第一滑动部与第二滑动部为一体加工形成在传动座外侧的凸条，该凸条为弧形凸条；所述传动座由DC53材料加工形成，并经过淬火硬度达到56～60HRC。

7.根据权利要求1所述的双驱动单工位直线电机，其特征在于：所述第一动子组件与第二动子组件分别设置在传动座下表面的相对两侧。

8.根据权利要求1所述的双驱动单工位直线电机，其特征在于：所述第一推动元件包括第一支撑座、安装在第一支撑座的第一推动电机以及连接于第一推动电机的第一推板，所述第一推板开设有第一定位槽，所述第一定位槽用于第二滑动部定位；所述第一推板设置有第一导杆，所述第一导杆的一端可滑动设置在第一支撑座，所述第一推动电机用于驱动第一推板朝向第一传动部移动；

所述第二推动元件包括第二支撑座、安装在第二支撑座的第二推动电机以及连接于第二推动电机的第二推板，所述第二推板开设有第二定位槽，所述第二定位槽用于第一滑动部定位；所述第二推板设置有第二导杆，所述第二导杆的一端可滑动设置在第二支撑座，所述第二推动电机用于驱动第一推板朝向第一传动部移动；

所述第一推动电机和第二推动电机均为螺杆伺服电机。

9.根据权利要求1所述的双驱动单工位直线电机，其特征在于：还包括转向马达，所述转向马达安装在传动座上，所述转向马达为外转子直驱电机，所述转向马达的上表面设置有安装台，所述安装台上设置有安装孔。

10.一种权利要求1～9任意一项所述的双驱动单工位直线电机的控制方法，其特征在于：包括控制***，所述控制***包括第一控制模块、第二控制模块以及转换模块，控制方法为：第一控制模块控制第一动子组件配合第一定子组件，以使得传动座在第一滑动部的作用下在第一传动部上滑动，当传动座滑动到转换部时，转换模块控制第二推动元件将传动座的第一滑动部定位，直至传动座的第二滑动部与第一推动元件接触；通过第二推动元件将传动座朝向第二传动部推送，以使得传动座在第二滑动部进入到第二传动部，此时，第二控制模块控制第二动子组件配合第二定子组件，以使得传动座在第二滑动部的作用下在第二传动部上滑动。