一种差速往复运动装置的制作方法

本实用新型涉及传动控制技术领域，具体涉及一种差速往复运动装置。

背景技术：

往返运动传动方式在机械领域使用广泛，如纺织业中的高速往复导丝机构、喷墨打印中的打印头或喷涂、扫描仪中的移动激光头、电动泵正反泵送、直线电锯正反转、数控机床主轴运动、激光雕刻等。

传统的往复运动通常依靠电机的正反转或使用曲柄滑块机构实现，电机正反转的方式中，电机在转向改变的过程中，电机转子在自身惯性作用下需要较大的扭矩迫使电机转子减速然后再反向旋转，普通的电机无法实现正反转，需要配备控制器或使用伺服电机(伺服电机自带有控制器)，在控制器的控制下实现减速、停转、反转过程，但是直流电机的转动圈数难以精确控制，因此难以计算转向所需的时间，步进电机虽然可以实现跟随节拍对转动角度控制，但按节拍运行的连续性低，旋转每个节拍角度越小越精确，且价格越昂贵。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种差速往复运动装置，用以解决现有往复传动难以平稳改变运动方向的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例的技术方案为：

一种差速往复运动装置，包括第一传送带、第一伺服电机、第二传送带、第二伺服电机、导轨、滑块和行星轮；

行星轮位于第一传送带和第二传送带之间，行星轮分别与第一传送带以及第二传送带传动连接；

第一传送带与第一伺服电机的输出轴传动连接，第二传送带与第二伺服电机的输出轴传动连接，第一传送带的传送方向与第二传送带的传送方向相反；

滑块与导轨滑动连接。

本实用新型实施例进一步设置为：所述第一传送带以及所述第二传送带在所述导轨两侧对称分布。

本实用新型实施例进一步设置为：所述第一传送带靠近所述行星轮的一面以及行星轮外表面分别固定连接有齿条，行星轮与第一传送带通过齿条啮合传动连接。

本实用新型实施例进一步设置为：所述第一传送带为链条，行星轮外表面固定连接有齿条，齿条与链条啮合传动连接。

本实用新型实施例进一步设置为：所述第二传送带靠近所述行星轮的一面以及行星轮外表面分别固定连接有齿条，行星轮与第二传送带通过齿条啮合传动连接。

本实用新型实施例进一步设置为：所述第二传送带为链条，行星轮外表面固定连接有齿条，齿条与链条啮合传动连接。

本实用新型实施例进一步设置为：所述导轨的两端设有折返电磁铁、所述滑块上固定连接有往返磁铁，折返电磁铁与往返磁铁相互靠近的一端的磁极极性相同，折返电磁铁分别与所述第一伺服电机的控制器以及所述第二伺服电机的控制器电连接。

本实用新型实施例进一步设置为：所述导轨的两端设有探测器，探测器分别与所述第一伺服电机的控制器以及所述第二伺服电机的控制器电连接。

本实用新型实施例进一步设置为：所述滑块上固定连接有固定轴，所述行星轮与固定轴转动连接；差速往复运动装置还包括固定架，所述导轨、所述第一伺服电机、所述第二伺服电机分别与固定架固定连接。

本实用新型实施例进一步设置为：差速往复运动装置还包括PLC控制器，所述第一伺服电机的控制器以及所述第二伺服电机的控制器分别与PLC控制器电连接。

本实用新型实施例具有如下优点：

1、第一传送带和第二传送带一直保持单向运动状态，依靠第一传送带和第二传送带之间的速度差驱动滑块改变沿导轨直线运动的速度和方向，传动更加平稳，能够实现滑块瞬间反向匀速折返，精细设定第一传送带和第二传送带之间的速度差、差速巡回时间、运转速度，实现往复运动的无级变速、往复行程的任意调整；

2、第一传送带和第二传送带之间的速度差调节更加精细，实现无级变速；

3、第一传送带和第二传送带的传送行程范围设置没有限制，滑块的往返运动行程范围更广。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视图用以体现导轨与滑块结构的示意图；

图3是实施例1中体现PLC控制器、第一伺服电机以及第二伺服电机之间的连接关系示意图；

图4是实施例2的结构示意图

图5是图4中B-B的剖视图用以体现第一传送带以及第二传送带与行星轮之间连接接结构的示意图。

其中，

1、第一传送带；2、第一伺服电机；3、第二传送带；4、第二伺服电机；5、导轨；6、滑块；7、行星轮；8、固定架；9、第一传动轮；101、第二传动轮；102、折返电磁铁；103、探测器；104、PLC控制器；105、固定轴。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

一种差速往复运动装置，如图1所示，包括第一传送带1、第一伺服电机2、第二传送带3、第二伺服电机4、导轨5、滑块6和行星轮7；行星轮7位于第一传送带1和第二传送带3之间，行星轮7分别与第一传送带1以及第二传送带3传动连接；第一传送带1与第一伺服电机2的输出轴传动连接，第二传送带3与第二伺服电机4的输出轴传动连接，第一传送带1的传送方向与第二传送带3的传送方向相反；滑块6与导轨5滑动连接。

第一伺服电机2的运行速度由第一伺服电机2的控制器控制，第二伺服电机4的运行速度由第二伺服电机4的控制器控制。

结合图2，滑块6上固定连接有固定轴105，行星轮7与固定轴105转动连接；差速往复运动装置还包括固定架8，导轨5、第一伺服电机2、第二伺服电机4分别与固定架8固定连接。

第一传送带1内侧设有两个第一传动轮9，其中一个第一传动轮9与第一伺服电机2的输出轴固定连接，另一个第一传动轮9与固定架8转动连接，两个第一传动轮9分别与第一传送带1传动连接。

第二传送带3内侧设有两个第二传动轮101，其中一个第二传动轮101与第二伺服电机4的输出轴固定连接，另一个第二传动轮101与固定架8转动连接，两个第二传动轮101分别与第二传送带3传动连接。

工作时，第一伺服电机2驱动第一传送带1运转，第二伺服电机4驱动第二传送带3运转，当第一传送带1运转速度与第二传送带3运转速度大小相同时，行星轮7原地旋转，滑块6与导轨5保持相对静止。

第一传送带1以及第二传送带3在导轨5两侧对称分布，优选地，两个第一传动轮9中心之间的连线以及两个第二传动轮101中心之间的连线平行。第一传送带1靠近行星轮7的一面以及行星轮7外表面分别固定连接有齿条，行星轮7与第一传送带1通过齿条啮合传动连接，第二传送带3靠近行星轮7的一面以及行星轮7外表面分别固定连接有齿条，行星轮7与第二传送带3通过齿条啮合传动连接，防止行星轮7与第一传送带1之间或行星轮7与第二传送带3之间发生打滑，提高传动效率，往复运动位置控制更加准确。

图1中，第一传送带1和第二传送带3均在单面设有齿条(图中未画出)，第一传动轮9和第二传动轮101均为齿轮。第一传送带1和第二传送带3的运转方向均为逆时针方向，行星轮7的旋转方向为逆时针方向，当第一传送带1的传送速度大于第二传送带3的传送速度时，滑块6沿导轨5向右(图1的视图方向)运动，当滑块6滑动至预定临界位置时，第一传送带1的传送速度逐渐减小且第二传送带3的传送速度逐渐增大，或第一传送带1的传送速度逐渐减小且第二传送带3的传送速度保持不变，或第一传送带1的传送速度保持不变且第二传送带3的传送速度逐渐增大，在第一传送带1和第二传送带3之间的传送速度差逐渐减小过程中，滑块6沿导轨5运动的速度逐渐减小，直至第一传送带1的传送速度小于第二传送带3，滑块6沿导轨5朝相反的方向运动，完成折返工作。

若滑块6往复移动周期是500次/分钟，只要使第一伺服电机2在250转/分钟-750转/分钟-250转/分钟-750转/分钟之间，同时第二伺服电机4在750转/分钟-250转/分钟-750转/分钟-250转/分钟之间循环加减速，即可实现500转/分钟匀速无停顿(不包括在方向改变的瞬间，因为滑块6在运动方向转变的瞬间运动速度理论上等于零，但是在载荷相同的情况下，本实用新型中的传动方向反转的过程所消耗的时间远少于电机正反转所需要的时间，相对来说相当于无停顿)折返，第一伺服电机2和第二伺服电机4的转向不发生改变，第一伺服电机2和第二伺服电机4运行更加平稳，使用寿命更长。

速度调节参见表1：

表1

具体原理是，行星轮7在沿导轨5直线运动的同时旋转，第一传送带1和第二传送带3与行星轮7的旋转中心轴线之间形成杠杆机构，由杠杆原理可知，假设第一传送带1静止，第二传送带3传送，行星轮7一边旋转一边沿导轨5直线运动，第二传送带3驱动行星轮7旋转的作用力方向与行星轮7直线运动方向相同且与行星轮7的外圆周相切，行星轮7的滚动瞬时支点在行星轮7外圆周与第一传送带1接触的面上，由于驱动力臂远大于阻力臂，所以驱动转矩远大于阻力转矩，因此，第二传送带3只需要对行星轮7外圆周施加较小的作用力，即可驱动行星轮7运动，即第二传送带3很容易改变行星轮7的运动状态，同理，第一传送带1也很容易改变行星轮7的运动状态，假设第一传送带1启动，第一传送带1传送方向与第二传送带3传送方向相反且传送速度大于第二传送带3，行星轮7的直线运动方向就能够瞬间反向，在传统的电机由正转到反转过程中需要经过减速、停止、加速，本实用新型中的第一传送带1和第二传送带3始终处于运行状态，只是传送速度随需要进行改变，因此，在驱动行星轮7直线运动方向改变的过程中不需要进经历停止和起步，所以，连续性更高，运行更平稳。

设定第一伺服电机2和第二伺服电机4之间的转速比和加减速循环时间就可以控制滑块6的运动速度及往复移动距离(滑块6的行程)，设定第一伺服电机2和第二伺服电机4的运转速度、能够驱动滑块6匀速无停顿折返、也能够从慢速到快速直线进退，控制更加灵活。

滑块6的往复运动的行程在第一传送带1和第二传送带3的行程范围内可无限调节(无级变速)，导轨5的长度设置范围无限，所以，导轨5的往返运动行程范围也无限。

因此，只要两电机之间存在速度差、行星轮7就能沿导轨5运动，假设第一伺服电机2减速，行星轮7就会快速转动向未减速的第二伺服电机4运转方向转动，如果此时第二伺服电机4再加速、运转速度成倍加速，远比直线电机反应速度块，能够负载更大的功率。

结合图3，导轨5的两端设有折返电磁铁102、滑块6上固定连接有往返磁铁(图中未标出，S表示磁极的南极，N表示磁极的北极)，折返电磁铁102与往返磁铁相互靠近的一端的磁极极性相同，折返电磁铁102的电线圈分别与第一伺服电机2的控制器以及第二伺服电机4的控制器电连接。

当滑块6的负载比较大时，滑块6运动至转向临界位置时，在惯性作用下会继续沿导轨5运动，单纯依靠第一伺服电机2和第二伺服电机4的差速可能无法迫使滑块6快速减速，此时，折返电磁铁102通电产生电磁场，滑块6越靠近转向临界位置，滑块6与折返电磁铁102之间的磁排斥作用力越大，增大滑块6速度下降的速度，迫使滑块6快速减速。

导轨5的两端设有探测器103，本实施例中优选采用光电传感器，光电传感器位于转向临界位置，探测器103分别与第一伺服电机2的控制器以及第二伺服电机4的控制器电连接。滑块6滑动至转向临界位置时遮挡光电传感器，光电传感器检测到光线减弱，将检测信号分别传送给第一伺服电机2和第二伺服电机4，第一伺服电机2和第二伺服电机4根据检测信号相应地加速或减速。

差速往复运动装置还包括PLC控制器104，第一伺服电机2的控制器以及第二伺服电机4的控制器分别与PLC控制器104电连接。PLC控制器104能够检查第一伺服电机2和第二伺服电机4的运转速度，根据所需要的滑块6运动速度分别控制第一伺服电机2的控制器和第二伺服电机4的控制器，从而达到所需要的滑块6运动速度和运动方向。

实施例2

一种差速往复运动装置，与实施例1的不同之处在于，如图4和图5，第一传送带1为链条，行星轮7外表面固定连接有齿条，齿条与链条啮合传动连接。

第二传送带3为链条，行星轮7外表面固定连接有齿条，齿条与链条啮合传动连接。

第一传送带1和第二传送带3设置为链条时，第一传送带1和第二传送带3能够设置为相互平行，导轨5、滑块6以及行星轮7设置在第一传送带1和第二传送带3之间，由于第一传送带1和第二传送带3的弯折次数和弯折程度减小，传送带传动过程中损耗的能量减小，所以能够提高传动效率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。