專利名稱：步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制，特別是一種采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源、 步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械部分做頻繁往返運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制方法 及其裝置。
背景技術(shù)：
大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)，如數(shù)控機(jī)床、核酸提取儀、全自動(dòng)生化分析儀等，都要求其運(yùn)動(dòng)機(jī) 械頻繁的做往返運(yùn)動(dòng)，以完成工藝流程中所指定的動(dòng)作。這類儀器一般采用步進(jìn)電機(jī)作為 動(dòng)力源，其主要原因在于步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號變?yōu)榻俏灰频碾姍C(jī)，它的角位移與輸 入的脈沖數(shù)嚴(yán)格對應(yīng)。因此，控制比較簡單，使用方便。但在使用過程中，步進(jìn)電機(jī)多為 開環(huán)控制，雖具有較高的位移精度，但要做到較高的位置精度，則要求步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn) 動(dòng)機(jī)械有比較準(zhǔn)確的絕對零位才行。
常用的方法是在電機(jī)的后軸上加裝光電編碼器，光電編碼器把零位信號發(fā)給控制器， 使控制器記住機(jī)械部分的絕對零位。但光電編碼器的價(jià)格昂貴，僅僅用于一個(gè)零位信號的 檢測，其性價(jià)比太低，不利于推廣應(yīng)用。
若僅僅在運(yùn)動(dòng)機(jī)械的末端位置設(shè)置絕對零位傳感器，如接近開關(guān)、光電開關(guān)或其它行 程開關(guān)，作為絕對零位信號的檢測，則由于傳感器本身的誤差，導(dǎo)致無法精確定位。常用 改進(jìn)做法是絕對零位傳感器與機(jī)械死擋塊配合進(jìn)行控制，控制器接收到絕對零位傳感器發(fā) 出的信號后，控制器再向步進(jìn)電機(jī)發(fā)幾個(gè)脈沖，以確保步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的機(jī)械部分末端與死 擋塊緊緊貼靠在一起。但這種做法在實(shí)際使用中，由于運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與死擋塊的剛性接觸， 導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)的失步，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與死擋塊很難真正緊緊貼靠在一起，從而導(dǎo)致絕對 零位的定位不準(zhǔn)。
現(xiàn)有技術(shù)中國專利200410018182.1等公開了一種步進(jìn)電機(jī)絕對零位的控制方法，但 存在以下問題(l)在步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置定位傳感器裝置，作為運(yùn)動(dòng)機(jī)械到位的精 判斷信號，傳感器信號需要再次調(diào)理，增加電路成本；(2)在控制器收到精判斷信號后， 控制器立即給出停止信號，讓傳動(dòng)系統(tǒng)停止工作，但是由于機(jī)械慣性的作用，傳動(dòng)系統(tǒng)不 能立即停止，造成定位不準(zhǔn)；并且傳動(dòng)系統(tǒng)都是剛性接觸，會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步(3)在 實(shí)際的應(yīng)用中，傳感器裝置安裝不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的 控制方法及其裝置，能方便控制傳動(dòng)系統(tǒng)中由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的機(jī)械部分準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)到其絕對 零位。
本發(fā)明目的通過以下方式實(shí)現(xiàn) 一種步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制方法， 其特征是釆用兩步定位法，首先利用到位傳感器接收運(yùn)動(dòng)機(jī)械向擋塊運(yùn)動(dòng)至設(shè)定間隙距離 的到位信號，經(jīng)過整形、調(diào)理傳輸給控制器，控制器收到信號立即給步進(jìn)電機(jī)斷電，此時(shí) 為粗定位，運(yùn)動(dòng)機(jī)械還未到達(dá)絕對零位，運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與擋塊相距很近，然后通過在運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與擋塊正向?qū)?yīng)位置分別設(shè)置的異極性磁體互相吸引，運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端繼續(xù)向擋 塊運(yùn)動(dòng)，最后緊緊的貼靠在一起達(dá)到精定位，即絕對零位，控制器記住這個(gè)絕對零位。
設(shè)定間隙距離的確定是以磁體的大小、品質(zhì)以及步進(jìn)電機(jī)能夠克服磁力作用，帶動(dòng)機(jī) 械裝置運(yùn)動(dòng)為準(zhǔn)則。
根據(jù)上述方法設(shè)步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制裝置，設(shè)有包括控制器控制 的步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械沿導(dǎo)軌向擋塊直線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)機(jī)械的末端后設(shè)有到 位傳感器，到位傳感器輸出連接至控制器，其特征是到位傳感器與控制器之間設(shè)置信號調(diào) 理整形電路，在運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與死擋塊正向?qū)?yīng)位置分別安裝有兩塊異極性磁體。到位傳 感器包括光電開關(guān)、行程開關(guān)等，信號調(diào)理整形電路輸出為標(biāo)準(zhǔn)的TTL信號。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有方法可靠，裝置簡單，成本低，能方便地控制步進(jìn)電機(jī) 帶動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)械移動(dòng)到其絕對零位，便于推廣應(yīng)用。


圖1時(shí)本發(fā)明所述的控制方法原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1給出了一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)由步進(jìn)電機(jī)1驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝 置14，它由與步進(jìn)電機(jī)1相連的同步帶3和通過壓塊11固定連接的、可移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)械 9組成。步進(jìn)電機(jī)1通過同步帶3與其上面的壓塊11 ，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械9沿著導(dǎo)軌10運(yùn)動(dòng)， 這樣把步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，其中同步帶3是由固定滑輪12與13固定在 機(jī)械裝置上。傳動(dòng)裝置14的末端位置，設(shè)置有到位傳感器5 (如光電開關(guān)或行程開關(guān)等)， 該到位傳感器5經(jīng)過信號調(diào)理4后，整形為標(biāo)準(zhǔn)的TTL信號與控制器2相連，控制器2 接收到機(jī)械部分9的到位信號(粗判斷信號)后，立即給步進(jìn)電機(jī)斷電；此時(shí)，運(yùn)動(dòng)機(jī)械 9上的磁鋼8與擋塊6上的磁鋼7相距很近，在磁力的作用下，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械9的末端會(huì)緊 緊貼靠在擋塊6上，實(shí)現(xiàn)機(jī)械精確定位，即絕對零位。
本發(fā)明思想主要是利用到位信號(粗判斷信號)，控制步進(jìn)電機(jī)l粗定位，即使運(yùn) 動(dòng)機(jī)械9的末端非常接近擋塊7，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)已斷電，運(yùn)動(dòng)機(jī)械純粹依靠慣性作用向前 運(yùn)動(dòng)，但已沒有動(dòng)力源，速度很慢，再加上磁鋼磁力的作用，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械9精定位，即絕 對零位。
權(quán)利要求
1. 一種步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制方法，其特征是采用兩步定位法，首先利用到位傳感器接收運(yùn)動(dòng)機(jī)械向擋塊運(yùn)動(dòng)至設(shè)定間隙的到位信號，經(jīng)過整形、調(diào)理傳輸給控制器，控制器收到信號立即給步進(jìn)電機(jī)斷電，此時(shí)運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與擋塊相距很近，為粗定位；然后通過在運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與擋塊正向?qū)?yīng)位置分別設(shè)置的異極性磁體互相吸引，運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端繼續(xù)向擋塊運(yùn)動(dòng)，最后緊緊的貼靠在一起達(dá)到精定位，即絕對零位，控制器記住這個(gè)絕對零位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制方法，其特征是所 說設(shè)定間隙距離的確定是以磁體的大小、品質(zhì)以及步進(jìn)電機(jī)能夠克服磁力作用，帶動(dòng)機(jī)械 裝置運(yùn)動(dòng)為準(zhǔn)則。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制裝 置，設(shè)有包括控制器控制的步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械沿導(dǎo)軌向擋塊直線運(yùn)動(dòng)，在 運(yùn)動(dòng)機(jī)械的末端后設(shè)有到位傳感器，到位傳感器輸出連接至控制器，其特征是到位傳感器 與控制器之間設(shè)置信號調(diào)理整形電路，在運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與死擋塊正向?qū)?yīng)位置分別安裝有 兩塊異極性磁體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制裝置，其特征是到 位傳感器包括光電開關(guān)、行程開關(guān)，信號調(diào)理整形電路輸出為標(biāo)準(zhǔn)的TTL信號。
全文摘要
一種步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制方法，采用兩步定位法，首先利用到位傳感器接收運(yùn)動(dòng)機(jī)械向擋塊運(yùn)動(dòng)至設(shè)定間隙距離的到位信號，經(jīng)過整形、調(diào)理傳輸給控制器，控制器收到信號立即給步進(jìn)電機(jī)斷電，此時(shí)為粗定位；然后通過在運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與擋塊正向?qū)?yīng)位置分別設(shè)置的異極性磁體互相吸合達(dá)到精定位，即絕對零位。由上述方法設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械絕對零位的控制裝置，設(shè)有控制器控制的步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械沿導(dǎo)軌向擋塊直線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)機(jī)械的末端后設(shè)有到位傳感器，到位傳感器輸出通過調(diào)理整形電路連接至控制器，在運(yùn)動(dòng)機(jī)械末端與死擋塊正向?qū)?yīng)位置分別安裝有兩塊異極性磁體。
文檔編號G05D3/12GK101304230SQ20081002395
公開日2008年11月12日 申請日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者潘天紅, 盛占石, 勝 營 申請人:江蘇大學(xué)