专利名称：线性往复运动机构、数控机床、喷绘机和数码印刷设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自控领域，具体而言，涉及线性往复运动机构、数控机床、喷绘机和数码印刷设备。
背景技术：
在数控机床、喷绘机、数码印刷设备等各种工业自动化设备中，直线运动的运动控制有着广泛的应用。在直线运动往复运动过程中，由于传动系统机械结构产生的误差及原点检测器件的检测偏差导致出现往复运动定位误差。相关技术解决该问题的方法有1)在运动物体上安装光栅尺，精确检测运动物体的位置，控制器根据其反馈的位置信号进行判断处理，实现往复运动精确定位。2)通过传动系统将旋转运动转变为直线运动，在传动轴上安装旋转编码器或旋转变压器，控制器根据其反馈的位置信号进行判断处理，实现往复运动定位。发明人发现方法1由于光栅尺成本较高，所以不利于推广；方法2的定位精度受到原点检测器件的检测偏差影响，仍存在不足。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种线性往复运动机构、数控机床、喷绘机和数码印刷设备， 以解决线性往复运动机构的定位精度问题。在本实用新型的实施例中，提供了一种线性往复运动机构，其包括机座、固定安装在机座上的直线导轨、配合直线导轨以直线往复运动的负载、驱动负载的电机，还包括限位感应器，用于检测负载的原点位置；位移感应器，用于检测负载在定位区域内的相对位移量；控制器，连接限位感应器、位移感应器和电机。在本实用新型的实施例中，提供了一种数控机床，包括上述的线性往复运动机构。在本实用新型的实施例中，提供了一种喷绘机，包括上述的线性往复运动机构。在本实用新型的实施例中，提供了一种数码印刷设备，包括上述的线性往复运动机构。本实用新型实施例的线性往复运动机构，因为采用限位感应器和位移感应器控制定位，所以克服了现有技术的定位控制成本较高或者精度不高的问题，以较低的成本实现了较高的定位精度。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图1示出了根据本实用新型实施例的线性往复运动机构。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。图1示出了根据本实用新型实施例的线性往复运动机构，其包括机座(即安装底板)、固定安装在机座上的直线导轨2、配合直线导轨以直线往复运动的负载4、驱动负载4 的电机8，例如电机8为步进电机，通过膜片式联轴器与滚珠丝杆6连接，并驱动由滚珠丝杆6形成的传动系统，传动系统驱动负载4沿直线导轨2进行往复运动。该线性往复运动机构还包括限位感应器，用于检测负载的原点位置；位移感应器，用于检测负载在定位区域内的相对位移量；控制器(图中未示出)，连接限位感应器、位移感应器和电机8。本实用新型的一个实施例提供了该线性往复运动机构的定位控制方法，包括控制器根据限位感应器的位置检测结果和位移感应器的位移检测结果，控制电机8的动作。相关技术采用光栅尺控制定位精度成本太高，采用旋转编码器或旋转变压器控制定位精度又偏差较大。而本实施例中采用限位感应器和位移感应器来控制定位，限位感应器和位移感应器的成本低于光栅尺，所以克服了现有技术的定位控制成本较高的问题，限位感应器和位移感应器的精度都比较高，因此本实施例以较低的成本实现了较高的定位精度。优选地，如图1所示，限位感应器包括挡片5，其一端安装在负载4上，另一端伸向机座；光电开关传感器7，其安装在机座上，处于挡片5的运动轨迹上，光电开关传感器7 具有配合挡片5穿过的槽。槽型光电开关传感器内设置整形或放大电路，以保证槽型光电开关传感器的灵敏度。优选地，如图1所示，光电开关传感器7位于负载4的直线往复运动的原点位置。 该原点位置即负载的运动起始位置。设置在传动系统负载上的挡片5经过光电开关传感器7时，可以触发光电开关传感器7。光电开关传感器7检测到挡片5时发出信号A ；控制器当接收到信号A时，实时地停止电机，从而避免传动系统的负载移出其有效的行程。优选地，如图1所示，位移感应器包括挡块3，其一端安装在负载4上，另一端伸向机座；差动变压器式位移传感器1，其安装在机座上，处于挡块3的运动轨迹上，差动变压器式位移传感器1的滑杆配合挡块3的抵触。为了提高定位精度，可以采用高精度的差动变压器式位移传感器。该差动变压器式位移传感器通过内置的两个次级线圈反串接来提高传感器灵敏度改善线性度。优选地，如图1所示，差动变压器式位移传感器1位于负载4的定位区域。该定位区域的定位位置即负载的运动到达位置。设置在传动系统负载上的挡块3抵触差动变压器式位移传感器1的滑杆时，自由灵活地推动滑杆，可以触发差动变压器式位移传感器1。差动变压器式位移传感器1检测到挡块3抵触其滑杆时，发出幅度与滑杆位移量相关的信号B (即一个线性相关的电压模拟量信号)；控制器当接收到信号B时，实时地根据信号B的幅度控制电机8线性减速直至停止于定位位置，即实现往复运动高精度定位。根据上述实施例，在传动系统的负载4朝着原点位置限位检测器件7运动时，原点位置限位检测器件7检测到挡片5，发出相应的电信号(即信号A)，则往复运动控制器控制传动系统的步进电机8立即停止；在传动系统的负载4从原点位置限位检测器件7朝着定位区域运动时，采用以下步骤a)往复运动控制器控制传动系统的步进电机8线性加速至运行速度，传动平稳运行；b)随后，当安装于传动系统负载4的挡块3自由灵活地推动位移检测器件1的滑杆时，该传感器输出电压模拟量信号(即信号B)，控制器根据所述电压模拟量信号控制传动系统步进电机8线性减速；d)最后，当传动系统负载到达定位点位置时，位移检测器件1输出定位点位置相应的电压模拟量信号，往复运动控制器根据所述电压模拟量信号控制传动系统步进电机8精确停止。经过所述步骤，完成往复运动高精确定位过程。本实用新型的实施例提供了一种数控机床，包括上述任一实施例的线性往复运动机构。例如，负载4为机床的刀头。本实用新型的实施例提供了一种喷绘机，包括上述任一实施例的线性往复运动机构。例如，负载4为喷绘机的喷墨头。本实用新型的实施例提供了一种数码印刷设备，包括上述任一实施例的线性往复运动机构。例如，本实用新型上述实施例的线性往复运动机构为印刷设备，负载4为打印头。从以上的描述中可以看出，本实用新型上述的实施例使传动系统平稳往复运动的情况下，实现往复运动高精度定位。本实用新型与相关技术相比，具有装置简单，性价比高， 能方便地实现往复运动高精度定位，应用广泛，便于推广应用等特点。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种线性往复运动机构，其特征在于，包括 机座；直线导轨(2)，固定安装在所述机座上；负载G)，配合所述直线导轨以直线往复运动；电机(8)，配合驱动所述负载(4)，限位感应器，用于检测所述负载的原点位置；位移感应器，用于检测所述负载在定位区域内的相对位移量；控制器，连接所述限位感应器、所述位移感应器和所述电机(8)。
2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述限位感应器包括 挡片(5)，其一端安装在所述负载(4)上，另一端伸向所述机座；光电开关传感器(7)，其安装在所述机座上，处于所述挡片( 的运动轨迹上，所述光电开关传感器(7)具有配合所述挡片(5)穿过的槽。
3.根据权利要求2所述的机构，其特征在于，所述光电开关传感器(7)位于所述负载 (4)的直线往复运动的原点位置。
4.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述位移感应器包括 挡块(3)，其一端安装在所述负载(4)上，另一端伸向所述机座；差动变压器式位移传感器(1)，其安装在所述机座上，处于所述挡块(3)的运动轨迹上，所述差动变压器式位移传感器(1)的滑杆正对地配合所述挡块(3)的抵触。
5.根据权利要求5所述的机构，其特征在于，所述差动变压器式位移传感器(1)位于所述负载的定位区域。
6.一种数控机床，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的线性往复运动机构。
7.一种喷绘机，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的线性往复运动机构。
8.—种数码印刷设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的线性往复运动机
专利摘要本实用新型提供了一种线性往复运动机构，包括机座；直线导轨，固定安装在机座上；负载，配合直线导轨以直线往复运动；电机，配合驱动负载，限位感应器，用于检测负载的原点位置；位移感应器，用于检测负载在定位区域内的相对位移量；控制器，连接限位感应器、位移感应器和电机。本实用新型还提供了一种数控机床，包括上述的线性往复运动机构。本实用新型还提供了一种喷绘机，包括上述的线性往复运动机构。本实用新型还提供了一种数码印刷设备，包括上述的线性往复运动机构。本实用新型以较低的成本实现了较高的定位精度。
文档编号B41J2/01GK202067114SQ20102069802
公开日2011年12月7日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者金鹏, 陈 峰 申请人:北京大学, 北京方正数字印刷技术有限公司, 北大方正集团有限公司