可驱动多种负载的驱动装置的制作方法

本发明涉及电机驱动机构的，特别是可实现单电机多路负载耦合驱动结构的。

背景技术：

1、在生化分析仪器、家用流体设备以及工业流体输送系统等各类设备中，通常需要配置多个执行负载（包括蠕动泵、水路切换装置和阀门等）以协同完成流体输送、流路切换和管路通断控制等一系列动作；目前，执行负载普遍采用独立驱动的配置方式（即单台驱动电机仅对应驱动一个执行负载，通过电机输出的转矩直接带动负载完成相应动作），如公告号为cn223075699u的一种换管便捷的蠕动泵以及公告号为cn219911097u的一种新型蠕动泵；在少数经过传动结构优化的方案中，单台电机最多可同步驱动两个执行负载，但无法实现更多数量负载的独立驱动控制，如公告号为cn214529788u的一种自动投放装置及洗涤设备；也就是说，在现有技术中，若设备需配置三个及以上的执行负载，且需对各负载进行独立驱动，则必须对应增设驱动电机的数量，通过多电机的独立控制实现多负载的分别驱动。

2、上述现有驱动架构在实际应用中存在诸多难以规避的技术缺陷；首先是硬件成本居高不下（驱动电机及其配套的驱动电路、供电模块均为系统中的核心成本部件，负载数量越多，电机配置数量越大，将直接导致设备整体物料成本与装配成本显著提升），其次是空间占用率高（多台电机的排布需要预留充足的安装与散热空间，大幅增加了设备的整体体积，严重制约了设备向小型化、集成化、便携化方向发展），再者是系统控制复杂度高（多电机驱动系统需为每台电机设计独立的驱动控制回路与位置反馈单元，不仅提升了电控系统的设计难度与布线复杂度，也增加了系统的故障节点，降低了设备运行的整体可靠性）。

3、综上所述，现有的多负载驱动技术受限于传动耦合结构的设计局限，无法通过单台电机实现三个及以上执行负载的独立分时驱动，而多电机配置方案又存在成本高、体积大、控制复杂、可靠性不足等诸多弊端，已成为本领域亟待突破的技术瓶颈。

技术实现思路

1、本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出可驱动多种负载的驱动装置，能够通过单台共用驱动电机配合切换耦合结构，实现三个及以上执行负载的独立分时驱动，有效降低多负载驱动系统的硬件成本，缩减设备整体空间占用，简化电控系统的设计与控制复杂度，提升设备运行的整体可靠性与集成化水平。

2、为实现上述目的，本发明提出了可驱动多种负载的驱动装置，包括驱动电机、切换装置和执行负载，所述执行负载的数量为三个及以上，所述驱动电机的输出轴连接切换装置的输入轴，所述切换装置设有两根输出轴且分别定义为输出轴a和输出轴b，所述切换装置还配备选通传动装置，所述选通传动装置设有两根输入轴且分别定义为切换输入轴和动力输入轴，所述切换输入轴和动力输入轴分别连接输出轴a和输出轴b，所述选通传动装置还设有与各个执行负载一一对应的动力输出轴；

3、所述驱动电机在正转时通过输出轴a输出动力并带动切换输入轴旋转，所述选通传动装置可在切换输入轴旋转时进行选位动作以切换动力输入轴与不同的动力输出轴相耦合；所述驱动电机在反转时通过输出轴b输出动力并带动动力输入轴旋转，所述选通传动装置可在动力输入轴旋转时通过相耦合的动力输入轴与动力输出轴输出旋转转矩并驱动对应的执行负载完成预设工作动作，且所述选通传动装置不再重新执行选位动作。

4、作为优选，所述选通传动装置包括主动耦合机构和从动耦合机构，所述从动耦合机构与执行负载一一对应设置，所述切换输入轴与动力输入轴均位于主动耦合机构之上，所述动力输出轴位于从动耦合机构之上；

5、所述驱动电机在正转时可通过切换输入轴使主动耦合机构产生位移并与任一从动耦合机构形成传动耦合；所述驱动电机在反转时可通过动力输入轴使相耦合的主动耦合机构与从动耦合机构输出旋转转矩以驱动对应的执行负载完成预设工作动作，且切换机构不再重新执行选位动作。

6、作为优选，所述驱动电机可在正转期间通过切换机构间接驱使主动耦合机构绕布局中心做周向位移直至与指定的从动耦合机构完成耦合选位；所述驱动电机还可在反转时将旋转转矩经切换机构以及相耦合的主动耦合机构与从动耦合机构逐级传递并驱动对应的执行负载完成预设工作动作。

7、作为优选，所述主动耦合机构和从动耦合机构数量一致且保持相对固定和耦合状态，所述驱动电机可在正转期间带动切换机构边做圆周运动边做升降位移直至指定的主动耦合机构被抬升并完成耦合选位，所述驱动电机还可在反转时将旋转转矩经切换机构以及相耦合的主动耦合机构与从动耦合机构逐级传递并驱动对应的执行负载完成预设工作动作。

8、作为优选，所述从动耦合机构为从动耦合齿轮、从动耦合推杆或阀门开关机构。

9、作为优选，所述执行负载为可被电机驱动的负载，如蠕动泵、水路切换装置、阀门和活塞泵等。

10、作为优选，还包括限位机构，所述限位机构用于在驱动电机反转时限制主动耦合机构继续按照指定路径进行位移以使主动耦合机构保持与切换机构以及所选择的从动耦合机构之间的耦合状态。

11、作为优选，所述限位机构由弹簧栓子与若干个限位凹槽构成，所述弹簧栓子安装于切换机构之上，每一个所述从动耦合机构的旁侧分别对应设有限位凹槽，所述切换机构在驱动主动耦合机构完成耦合选位后可通过将弹簧栓子插入对应的限位凹槽以实现位置锁定，所述限位凹槽与弹簧栓子的配合面采用斜面台阶结构以使切换机构仅可沿正向转动。

12、本发明的有益效果：

13、1）单电机共用架构，大幅降低硬件成本：现有的多负载驱动方案需为每个执行负载独立配置驱动电机及配套驱动电路、供电模块，上述核心部件随负载数量同步增加，直接推高设备物料成本与装配成本；本装置采用单台驱动电机作为所有执行负载的共用动力源，配合切换机构与耦合传动结构即可实现多路执行负载的分时独立驱动，无需随负载数量同步增设电机及配套电控部件，有效削减了系统核心成本件的配置数量；在三路及以上负载的应用场景下，该架构可显著降低整机物料采购、生产装配与后期维护的综合成本，具备优异的量产经济性与成本优势；

14、2）集成化紧凑布局，缩减设备整体体积：传统的多电机驱动方案需为每台电机预留独立的安装空间与散热间隙，多电机分散排布大幅占用设备内部空间，严重制约设备向小型化、集成化、便携化方向发展；本装置通过星型环绕或一字排布的集成化布局形式，将切换机构、主动耦合机构与多组执行负载整合为紧凑的传动整体，仅需单台电机的安装占位即可承载多路负载的驱动功能，大幅缩减了动力系统的整体占用体积与散热预留空间；该结构能够适配生化分析仪器、家用流体设备等对内部空间利用率要求较高的应用场景，有力支撑设备的小型化与便携化设计；

15、3）电控系统简化，提升整机运行可靠性：多电机驱动架构需为每台电机设计独立的驱动控制回路与位置反馈单元，电控系统布线复杂、设计难度高，且大量电气节点会提升系统故障概率，降低设备运行稳定性；本装置仅需为单台驱动电机配置一套驱动控制回路与位置检测单元，大幅简化了电控系统的设计复杂度与布线难度，有效减少了电气故障节点，降低了电控系统的失效风险；同时单一动力源的控制逻辑更为简洁，降低了程序调试难度与运行误动作概率，整体提升了设备长期运行的可靠性与稳定性，减少了后期运维成本；

16、4）分时独立驱动，场景适配性广泛：现有的单电机优化方案最多仅能同步驱动两个执行负载，无法实现三路及以上负载的独立控制，难以满足复杂流体系统的多动作协同需求；本装置通过正转执行选位、反转输出动力的分时控制逻辑，可实现单电机对三路及以上执行负载的独立分时驱动，各负载的启停与运行状态互不干扰；同时执行负载可灵活选用蠕动泵、水路切换装置、阀门等不同类型的流体执行部件，且支持星型、一字两种布局形式以适配不同的设备内部安装环境，能够广泛适配各类生化分析、家用流体、工业输送系统的多负载驱动需求，通用性强。

17、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。