直線往復行動裝置及其定位控制方法

2023-04-26 13:36:51

專利名稱：直線往復行動裝置及其定位控制方法
技術領域：
本發明涉及自控領域，具體而言，涉及直線往復行動裝置及其控制方法。
背景技術：
在數控工具機，噴繪機、數碼印刷設備等各種工業自動化設備中，直線移動的運動控制有著廣泛的應用。在直線移動往復運動過程中，由於傳動系統機械結構產生的誤差及原點檢測器件的檢測偏差導致出現往復移動定位誤差。相關技術解決該問題的方法有1)在移動物體上安裝光柵尺，精確檢測移動物體的位置，控制器根據其反饋的位置信號進行判斷處理，實現往復移動精確定位。2)通過傳動系統將旋轉運動轉變為直線移動，在傳動軸上安裝旋轉編碼器或旋轉變壓器，控制器根據其反饋的位置信號進行判斷處理，實現往復移動定位。發明人發現方法1由於光柵尺成本較高，所以不利於推廣；方法2的定位精度受到原點檢測器件的檢測偏差影響，仍存在不足。

發明內容
本發明旨在提供一種直線往復行動裝置及其定位控制方法，以解決直線往復行動裝置的定位精度問題。在本發明的實施例中，提供了一種直線往復行動裝置，其包括機座、固定安裝在機座上的直線導軌、配合直線導軌以直線往復移動的負載、驅動負載的電機，還包括限位檢測裝置，用於檢測負載的原點位置；位移檢測裝置，用於檢測負載在定位區域內的相對位移量；控制器，連接限位檢測裝置、位移檢測裝置和電機。在本發明的實施例中，提供了一種直線往復行動裝置的定位控制方法，直線往復行動裝置包括機座、固定安裝在機座上的直線導軌、配合直線導軌以直線往復移動的負載、 驅動負載的電機，直線往復行動裝置還包括限位檢測裝置，用於檢測負載的原點位置；位移檢測裝置，用於檢測負載在定位區域內的相對位移量；控制器，連接限位檢測裝置、位移檢測裝置和電機，方法包括控制器根據限位檢測裝置的位置檢測結果和位移檢測裝置的位移檢測結果，控制電機的動作。本發明實施例的直線往復行動裝置及其定位控制方法，因為採用限位檢測裝置和位移檢測裝置控制定位，所以克服了現有技術的定位控制成本較高或者精度不高的問題， 以較低的成本實現了較高的定位精度。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1示出了根據本發明實施例的直線往復行動裝置。
具體實施例方式下面將參考附圖並結合實施例，來詳細說明本發明。圖1示出了根據本發明實施例的直線往復行動裝置，其包括機座(即安裝底板)、 固定安裝在機座上的直線導軌2、配合直線導軌以直線往復移動的負載4、驅動負載4的電機8，例如電機8為步進電機，通過膜片式聯軸器與滾珠絲杆6連接，並驅動由滾珠絲杆6形成的傳動系統，傳動系統驅動負載4沿直線導軌2進行往復移動。該直線往復行動裝置還包括限位檢測裝置，用於檢測負載的原點位置；位移檢測裝置，用於檢測負載在定位區域內的相對位移量；控制器(圖中未示出)，連接限位檢測裝置、位移檢測裝置和電機8。本發明的一個實施例提供了該直線往復行動裝置的定位控制方法，包括控制器根據限位檢測裝置的位置檢測結果和位移檢測裝置的位移檢測結果，控制電機8的動作。相關技術採用光柵尺控制定位精度成本太高，採用旋轉編碼器或旋轉變壓器控制定位精度又偏差較大。而本實施例中採用限位檢測裝置和位移檢測裝置來控制定位，限位檢測裝置和位移檢測裝置的成本低於光柵尺，所以克服了現有技術的定位控制成本較高的問題，限位檢測裝置和位移檢測裝置的精度都比較高，因此本實施例以較低的成本實現了較高的定位精度。優選地，如圖1所示，限位檢測裝置包括擋片5，其一端安裝在負載4上，另一端伸向機座；光電開關傳感器7，其安裝在機座上，處於擋片5的運動軌跡上，光電開關傳感器 7具有配合擋片5穿過的槽。槽型光電開關傳感器內設置整形或放大電路，以保證槽型光電開關傳感器的靈敏度。優選地，如圖1所示，光電開關傳感器7位於負載4的直線往復移動的原點位置。 該原點位置即負載的運動起始位置。設置在傳動系統負載上的擋片5經過光電開關傳感器7時，可以觸發光電開關傳感器7。光電開關傳感器7檢測到擋片5時發出信號A ；控制器當接收到信號A時，實時地停止電機，從而避免傳動系統的負載移出其有效的行程。優選地，如圖1所示，位移檢測裝置包括擋塊3，其一端安裝在負載4上，另一端伸向機座；差動變壓器式位移傳感器1，其安裝在機座上，處於擋塊3的運動軌跡上，差動變壓器式位移傳感器1的滑杆配合擋塊3的牴觸。為了提高定位精度，可以採用高精度的差動變壓器式位移傳感器。該差動變壓器式位移傳感器通過內置的兩個次級線圈反串接來提高傳感器靈敏度改善線性度。優選地，如圖1所示，差動變壓器式位移傳感器1位於負載4的定位區域。該定位區域的定位位置即負載的運動到達位置。設置在傳動系統負載上的擋塊3牴觸差動變壓器式位移傳感器1的滑杆時，自由靈活地推動滑杆，可以觸發差動變壓器式位移傳感器1。差動變壓器式位移傳感器1檢測到擋塊3牴觸其滑杆時，發出幅度與滑杆位移量相關的信號B (即一個線性相關的電壓模擬量信號)；控制器當接收到信號B時，實時地根據信號B的幅度控制電機8線性減速直至停止於定位位置，即實現往復移動高精度定位。根據上述實施例，在傳動系統的負載4朝著原點位置限位檢測器件7運動時，原點位置限位檢測器件7檢測到擋片5，發出相應的電信號(即信號A)，則往復移動控制器控制傳動系統的步進電機8立即停止；在傳動系統的負載4從原點位置限位檢測器件7朝著定位區域運動時，採用以下步驟a)往復移動控制器控制傳動系統的步進電機8線性加速至運行速度，傳動平穩運行；b)隨後，當安裝於傳動系統負載4的擋塊3自由靈活地推動位移檢測器件1的滑杆時，該傳感器輸出電壓模擬量信號(即信號B)，控制器根據所述電壓模擬量信號控制傳動系統步進電機8線性減速；d)最後，當傳動系統負載到達定位點位置時，位移檢測器件1輸出定位點位置相應的電壓模擬量信號，往復移動控制器根據所述電壓模擬量信號控制傳動系統步進電機8精確停止。經過所述步驟，完成往復移動高精確定位過程。優選地，本發明上述實施例的直線往復行動裝置可以是數控工具機，噴繪機、數碼印刷設備等各種工業自動化設備。例如，本發明上述實施例的直線往復行動裝置為印刷設備， 負載4為列印頭。從以上的描述中可以看出，本發明上述的實施例使傳動系統平穩往復移動的情況下，實現往復移動高精度定位。本發明與相關技術相比，具有裝置簡單，性價比高，能方便地實現往復移動高精度定位，應用廣泛，便於推廣應用等特點。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種直線往復行動裝置，其包括機座、固定安裝在所述機座上的直線導軌O)、配合所述直線導軌以直線往復移動的負載G)、驅動所述負載(4)的電機(8)，其特徵在於，還包括限位檢測裝置，用於檢測所述負載的原點位置； 位移檢測裝置，用於檢測所述負載在定位區域內的相對位移量； 控制器，連接所述限位檢測裝置、所述位移檢測裝置和所述電機(8)。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述限位檢測裝置包括 擋片(5)，其一端安裝在所述負載(4)上，另一端伸向所述機座；光電開關傳感器(7)，其安裝在所述機座上，處於所述擋片(5)的運動軌跡上，所述光電開關傳感器(7)具有配合所述擋片( 穿過的槽。
3.根據權利要求2所述的設備，其特徵在於，所述光電開關傳感器(7)位於所述負載(4)的直線往復移動的原點位置。
4.根據權利要求3所述的設備，其特徵在於，所述光電開關傳感器(7)檢測到所述擋片(5)時發出信號A；所述控制器用於當接收到所述信號A時，實時地停止所述電機(8)。
5.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述位移檢測裝置包括 擋塊(3)，其一端安裝在所述負載(4)上，另一端伸向所述機座；差動變壓器式位移傳感器(1)，其安裝在所述機座上，處於所述擋塊(3)的運動軌跡上，所述差動變壓器式位移傳感器(1)的滑杆正對地配合所述擋塊(3)的牴觸。
6.根據權利要求5所述的設備，其特徵在於，所述差動變壓器式位移傳感器(1)位於所述負載的定位區域。
7.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述差動變壓器式位移傳感器(1)檢測到所述擋塊C3)牴觸其滑杆時，發出幅度與所述滑杆位移量相關的信號B ；所述控制器用於當接收到所述信號B時，實時地根據所述信號B的幅度控制所述電機(8)線性減速直至停止於定位位置。
8.一種直線往復行動裝置的定位控制方法，所述直線往復行動裝置包括機座、固定安裝在所述機座上的直線導軌O)、配合所述直線導軌以直線往復移動的負載G)、驅動所述負載(4)的電機(8)，其特徵在於，所述直線往復行動裝置還包括限位檢測裝置，用於檢測所述負載的原點位置；位移檢測裝置，用於檢測所述負載在定位區域內的相對位移量；控制器，連接所述限位檢測裝置、所述位移檢測裝置和所述電機(8)，所述方法包括所述控制器根據所述限位檢測裝置的位置檢測結果和所述位移檢測裝置的位移檢測結果，控制所述電機(8)的動作。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述限位檢測裝置包括擋片(5)，其一端安裝在所述負載(4)上，另一端伸向所述機座；光電開關傳感器(7)，其安裝在所述機座上， 處於所述擋片(5)的運動軌跡上，所述光電開關傳感器(7)具有配合所述擋片( 穿過的槽，所述光電開關傳感器(7)位於所述負載的直線往復移動的原點位置；所述光電開關傳感器(7)檢測到所述擋片(5)時發出信號A ； 所述控制器用於當接收到所述信號A時，實時地停止所述電機(8)。
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述位移檢測裝置包括擋塊(3)，其一端安裝在所述負載(4)上，另一端伸向所述機座；差動變壓器式位移傳感器(1)，其安裝在所述機座上，處於所述擋塊C3)的運動軌跡上，所述差動變壓器式位移傳感器(1)的滑杆配合所述擋塊C3)的牴觸，所述差動變壓器式位移傳感器(1)位於所述負載(4)的定位區域； 所述差動變壓器式位移傳感器(1)檢測到所述擋塊C3)牴觸其滑杆時，發出幅度與所述滑杆位移量相關的信號B ；所述控制器用於當接收到所述信號B時，實時地根據所述信號B的幅度控制所述電機 (8)線性減速直至停止於定位位置。
全文摘要
本發明提供了一種直線往復行動裝置，其包括機座、固定安裝在機座上的直線導軌、配合直線導軌以直線往復移動的負載、驅動負載的電機，還包括限位檢測裝置，用於檢測負載的原點位置；位移檢測裝置，用於檢測負載在定位區域內的相對位移量；控制器，連接限位檢測裝置、位移檢測裝置和電機。本發明還提供了一種直線往復行動裝置的定位控制方法。本發明以較低的成本實現了較高的定位精度。
文檔編號G05B19/19GK102566499SQ201010621949
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者金鵬, 陳 峰 申請人:北京北大方正電子有限公司, 北京大學, 北大方正集團有限公司