CN102736574A - 高速高精模块化直驱电机流水线的架构及构建方法 - Google Patents
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Abstract
一种高速高精模块化直驱电机流水线的架构及构建方法，整体采用直驱电机结构并且各加工台模块化，包括：构建一环形机架，具有：流水线机座、安装在该机座上的导轨以及对应于该导轨设置的直驱电机定子；构建若干模块化加工台，装设在该环形机架的导轨上并能沿该导轨移动，每个模块化加工台具有：被加工零件安装面，无线通讯装置，伺服驱动器以及直驱电机动子；以及构建一控制系统，具有：主控制器和与无线通讯装置，该主控制器与各伺服驱动器无线通讯连接以控制各模块化加工台在该导轨上的位置。能够在不设置二次定位机构的情况下，实现高速高精模块化，维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及自动化设备，特别是涉及高速高精模块化流水线。
背景技术
现有的自动化生产线通常由传动机构，二次定位机构以及加工设备构成。一般地，传动机构必须分段设计和控制，同一时间只能有一个被加工零件在此传送段内，且定位精度很低。并且，二次定位机构是通过在机械上进行限位来实现精密定位，因此对机械定位机构精度要求高，设计加工要求高，且调试起来非常复杂。另外，要对传动机构及二次定位机构进行系统过程控制，需要安装大量的传感器进行检测和执行机构，控制系统非常庞大，难以将各部件模块化。最后，由于系统是专门化架构、没有进行模块化设计，系统不具有可移植性，一旦被加工零件改变，整个传动机构和二次定位机构都要报废，损失很大，且还要花大量的人力物力去重新设计、调试与构建新系统，代价很高，致使系统的维护非常地不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种高速高精模块化流水线的架构及构建方法，能够在不设置二次定位机构的情况下，实现高速高精模块化，维护非常方便。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括，提出一种高速高精模块化流水线的构建方法，整体采用直驱电机结构并且各加工台模块化，包括：
构建一环形机架，具有：流水线机座、安装在该机座上的导轨以及对应于该导轨设置的直驱电机定子；
构建若干模块化加工台，装设在该环形机架的导轨上并能沿该导轨移动，每个模块化加工台具有：被加工零件安装面，无线通讯装置，伺服驱动器以及直驱电机动子；以及
构建一控制系统，具有：主控制器和与无线通讯装置，该主控制器与各伺服驱动器无线通讯连接以控制各模块化加工台在该导轨上的位置。
该主控制器与各伺服驱动器在逻辑上是总线连接。
还包括：为每个模块化加工台构建一位置反馈单元，该位置反馈单元具有：设置该环形机架上的共用的编码器光栅尺和设置在每个模块化加工台上的编码器读数头。
还包括：为每个模块化加工台构建一取电单元，该取电单元具有：设置该环形机架上的共用的馈电结构和设置在每个模块化加工台上的取电结构。
该馈电结构由该机座上的导轨实现；或者，该取电单元由电刷组件实现，该馈电结构由该电刷组件的设置在该环形机架上的一部分构成，该取电结构由该电刷组件的设置模块化加工台上的另一部分构成。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案还包括，提出一种高速高精模块化流水线的架构，该流水线整体采用直驱电机结构并且各加工台模块化，包括：
一环形机架，具有：流水线机座、安装在该机座上的导轨以及对应于该导轨设置的直驱电机定子；
若干模块化加工台，装设在该环形机架的导轨上并能沿该导轨移动，每个模块化加工台具有：被加工零件安装面，无线通讯装置，伺服驱动器以及直驱电机动子；以及
一控制系统，具有：主控制器和与无线通讯装置，该主控制器与各伺服驱动器无线通讯连接以控制各模块化加工台在该导轨上的位置。
该主控制器与各伺服驱动器在逻辑上是总线连接。
该架构还包括：对应于每个模块化加工台的一位置反馈单元，具有：设置该环形机架上的共用的编码器光栅尺和设置在每个模块化加工台上的编码器读数头。
该架构还包括：对应于每个模块化加工台的一取电单元，具有：设置该环形机架上的共用的馈电结构和设置在每个模块化加工台上的取电结构。
该馈电结构由该机座上的导轨实现；或者，取电单元由电刷组件实现，该馈电结构由该电刷组件的设置在该环形机架上的一部分构成，该取电结构由该电刷组件的设置模块化加工台上的另一部分构成。
与现有技术相比，本发明的高速高精模块化流水线及构建方法，通过整体采用直驱电机结构并且各加工台模块化，能够在不设置二次定位机构的情况下，实现高速高精模块化，维护非常方便。
附图说明
图1为本发明的高速高精模块化流水线的架构实施例的整体结构示意。
图2为本发明的高速高精模块化流水线的架构实施例中模块化加工台处的侧面结构示意。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本发明提出一种高速高精模块化流水线的构建方法，整体采用直驱电机结构并且各加工台模块化，具体包括：
构建一环形机架，具有：流水线机座、安装在该机座上的导轨以及对应于该导轨设置的直驱电机定子；
构建若干模块化加工台，装设在该环形机架的导轨上并能沿该导轨移动，每个模块化加工台具有：被加工零件安装面，无线通讯装置，伺服驱动器以及直驱电机动子；以及
构建一控制系统，具有：主控制器和与无线通讯装置，该主控制器与各伺服驱动器无线通讯连接以控制各模块化加工台在该导轨上的位置。
参见图1和图2，本发明的高速高精模块化流水线的架构大致由以下三部分构成：包含有直驱电机的定子部分的一个环形机架，安装在该环形机架上的若干包含有直驱电机的动子部分的模块化加工台以及用以控制这些模块化加工台按要求动作的一控制系统。
该环形机架大致包括：流水线机座1、安装在流水线机座1上的导轨4以及对应于导轨4设置的直驱电机定子3和编码器光栅尺10。其中，导轨4为环形，优选地，包括两条轨道；直驱电机定子3是由沿环形轨道排列的永磁体组成。
每个模块化加工台大致包括：被加工零件安装面2，无线通讯装置5，伺服驱动器6，直驱电机动子机架7，编码器读数头8，直驱电机动子9以及电刷组件11。其中，直驱电机动子9包括线圈等结构。
该控制系统大致包括：主控制器12、无线通讯装置13以及服务器14。服务器14上运行有上层软件，该上层软件是为用户编写的上层应用程序，用于实现整个流水线的加工工艺。主控制器12可把服务器14的应用设计转换成各模块化加工台上的伺服驱动器6的位置命令信号。所有伺服驱动器6在逻辑上通过总线连接，主控制器12通过该总线可同时控制所有伺服驱动器6的运动，无线通讯装置13、5构成此总线的物理层。
本发明的高速高精模块化流水线的工作原理说明如下：
直驱电机动子9、直驱电机定子3和导轨4构成直驱电机的本体，用于产生直驱运动的动力。
编码器读数头8和编码器光栅尺10构成位置反馈单元，每个模块化加工台可通过其上的编码器读数头8提供位置反馈给伺服驱动器6，所有的编码器读数头8共用同一个编码器光栅尺10，从而能够实现每个模块化加工台的独立位置控制和模块化加工台间的协同运动控制。
伺服驱动器6、无线通讯装置5以及电刷组件11构成每个模块化加工台的驱动系统。伺服驱动器6通过电刷组件11取电，通过无线通讯装置5接收主控制器12经由无线通讯装置13给出的点到点位置命令信号，产生控制电流给直驱电机本体，以实现精密运动定位。这种结构，可避免在流水线上通常采用的将伺服驱动器安装在运动部件上，通过拖链固定伺服驱动器的功率线及控制信号线的结构，既有助于加工台的模块化，也有利于构建360度的环形流水线。需要说明的是，在本实施例中，虽然环形流水线优选地呈跑道形，在其他的实施例中，也可以是其他形状，比如：圆环或者椭圆环。
与现有技术相比，本发明的高速高精模块化流水线的架构及构建方法，通过：设置一组环形导轨4；沿环形导轨4排列的永磁体组成的直驱电机定子3；两个以上装有直驱电机线圈和伺服驱动器6的、可以沿环行导轨4自由运动的加工台；由编码器读数头8和编码器光栅尺10构成的、沿环形导轨4布置的位置检测装置；装在加工台上的伺服驱动器6与主控器12无线通信连接，并通过电刷或导轨获得电力，具有的有益效果包括：可替代传统自动化生产线的传动机构，具有很高的控制精度，比如：控制精度可到1μm；可去除传统自动化生产线的二次定位机构，从而节约大量的设计、调试以及材料成本；当被加工零件改变时，只需修改控制程序和重新安排组合加工设备，无任何不必要的浪费，且新生产线在很短的时间便可以建立起来；整个系统的电气与机械机构简单，维护非常方便。
以上，仅为本发明之较佳实施例，意在进一步说明本发明，而非对其进行限定。凡根据上述之文字和附图所公开的内容进行的简单的替换，都在本专利的权利保护范围之列。
Claims (10)
1.一种高速高精模块化直驱电机流水线的构建方法，其特征在于，整体采用直驱电机结构并且各加工台模块化，包括：
构建一环形机架，具有：流水线机座、安装在该机座上的导轨以及对应于该导轨设置的直驱电机定子；
构建若干模块化加工台，装设在该环形机架的导轨上并能沿该导轨移动，每个模块化加工台具有：被加工零件安装面，无线通讯装置，伺服驱动器以及直驱电机动子；以及
构建一控制系统，具有：主控制器和与无线通讯装置，该主控制器与各伺服驱动器无线通讯连接以控制各模块化加工台在该导轨上的位置。
2.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，该主控制器与各伺服驱动器在逻辑上是总线连接。
3.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，还包括：为每个模块化加工台构建一位置反馈单元，该位置反馈单元具有：设置该环形机架上的共用的编码器光栅尺和设置在每个模块化加工台上的编码器读数头。
4.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，还包括：为每个模块化加工台构建一取电单元，该取电单元具有：设置该环形机架上的共用的馈电结构和设置在每个模块化加工台上的取电结构。
5.如权利要求4所述的构建方法，其特征在于，该馈电结构由该机座上的导轨实现；或者，该取电单元由电刷组件实现，该馈电结构由该电刷组件的设置在该环形机架上的一部分构成，该取电结构由该电刷组件的设置模块化加工台上的另一部分构成。
6.一种高速高精模块化直驱电机流水线的架构，其特征在于，该流水线整体采用直驱电机结构并且各加工台模块化，包括：
一环形机架，具有：流水线机座、安装在该机座上的导轨以及对应于该导轨设置的直驱电机定子；
若干模块化加工台，装设在该环形机架的导轨上并能沿该导轨移动，每个模块化加工台具有：被加工零件安装面，无线通讯装置，伺服驱动器以及直驱电机动子；以及
一控制系统，具有：主控制器和与无线通讯装置，该主控制器与各伺服驱动器无线通讯连接以控制各模块化加工台在该导轨上的位置。
7.如权利要求6所述的架构，其特征在于，该主控制器与各伺服驱动器在逻辑上是总线连接。
8.如权利要求6所述的架构，其特征在于，该架构还包括：对应于每个模块化加工台的一位置反馈单元，具有：设置该环形机架上的共用的编码器光栅尺和设置在每个模块化加工台上的编码器读数头。
9.如权利要求6所述的架构，其特征在于，该架构还包括：对应于每个模块化加工台的一取电单元，具有：设置该环形机架上的共用的馈电结构和设置在每个模块化加工台上的取电结构。
10.如权利要求9所述的架构，其特征在于，该馈电结构由该机座上的导轨实现；或者，取电单元由电刷组件实现，该馈电结构由该电刷组件的设置在该环形机架上的一部分构成，该取电结构由该电刷组件的设置模块化加工台上的另一部分构成。
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