专利名称：直线往复移动设备及其定位控制方法
技术领域：
本发明涉及自控领域，具体而言，涉及直线往复移动设备及其控制方法。
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，直线移动的运动控制有着广泛的应用。在直线移动往复运动过程中，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移动定位误差。相关技术解决该问题的方法有1)在移动物体上安装光栅尺，精确检测移动物体的位置，控制器根据其反馈的位置信号进行判断处理，实现往复移动精确定位。2)通过传动系统将旋转运动转变为直线移动，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，实现往复移动定位。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。
发明内容
本发明旨在提供一种直线往复移动设备及其定位控制方法，以解决直线往复移动设备的定位精度问题。在本发明的实施例中，提供了一种直线往复移动设备，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移动的负载、驱动负载的电机，还包括限位检测装置，用于检测负载的原点位置；位移检测装置，用于检测负载在定位区域内的相对位移量；控制器，连接限位检测装置、位移检测装置和电机。在本发明的实施例中，提供了一种直线往复移动设备的定位控制方法，直线往复移动设备包括机座、固定安装在机座上的直线导轨、配合直线导轨以直线往复移动的负载、 驱动负载的电机，直线往复移动设备还包括限位检测装置，用于检测负载的原点位置；位移检测装置，用于检测负载在定位区域内的相对位移量；控制器，连接限位检测装置、位移检测装置和电机，方法包括控制器根据限位检测装置的位置检测结果和位移检测装置的位移检测结果，控制电机的动作。本发明实施例的直线往复移动设备及其定位控制方法，因为采用限位检测装置和位移检测装置控制定位，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发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1示出了根据本发明实施例的直线往复移动设备。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。图1示出了根据本发明实施例的直线往复移动设备，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移动的负载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进行往复移动。该直线往复移动设备还包括限位检测装置，用于检测负载的原点位置；位移检测装置，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)，连接限位检测装置、位移检测装置和电机8。本发明的一个实施例提供了该直线往复移动设备的定位控制方法，包括控制器根据限位检测装置的位置检测结果和位移检测装置的位移检测结果，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检测装置和位移检测装置来控制定位，限位检测装置和位移检测装置的成本低于光栅尺，所以克服了现有技术的定位控制成本较高的问题，限位检测装置和位移检测装置的精度都比较高，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，限位检测装置包括挡片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的直线往复移动的原点位置。 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，位移检测装置包括挡块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，即实现往复移动高精度定位。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)，则往复移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)往复移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，往复移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，完成往复移动高精确定位过程。优选地，本发明上述实施例的直线往复移动设备可以是数控机床，喷绘机、数码印刷设备等各种工业自动化设备。例如，本发明上述实施例的直线往复移动设备为印刷设备， 负载4为打印头。从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例使传动系统平稳往复移动的情况下，实现往复移动高精度定位。本发明与相关技术相比，具有装置简单，性价比高，能方便地实现往复移动高精度定位，应用广泛，便于推广应用等特点。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种直线往复移动设备，其包括机座、固定安装在所述机座上的直线导轨O)、配合所述直线导轨以直线往复移动的负载G)、驱动所述负载(4)的电机(8)，其特征在于，还包括限位检测装置，用于检测所述负载的原点位置； 位移检测装置，用于检测所述负载在定位区域内的相对位移量； 控制器，连接所述限位检测装置、所述位移检测装置和所述电机(8)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述限位检测装置包括 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(5)的运动轨迹上，所述光电开关传感器(7)具有配合所述挡片( 穿过的槽。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述光电开关传感器(7)位于所述负载(4)的直线往复移动的原点位置。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述光电开关传感器(7)检测到所述挡片(5)时发出信号A；所述控制器用于当接收到所述信号A时，实时地停止所述电机(8)。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述位移检测装置包括 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。
6.根据权利要求5所述的设备，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。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述差动变压器式位移传感器(1)检测到所述挡块C3)抵触其滑杆时，发出幅度与所述滑杆位移量相关的信号B ；所述控制器用于当接收到所述信号B时，实时地根据所述信号B的幅度控制所述电机(8)线性减速直至停止于定位位置。
8.一种直线往复移动设备的定位控制方法，所述直线往复移动设备包括机座、固定安装在所述机座上的直线导轨O)、配合所述直线导轨以直线往复移动的负载G)、驱动所述负载(4)的电机(8)，其特征在于，所述直线往复移动设备还包括限位检测装置，用于检测所述负载的原点位置；位移检测装置，用于检测所述负载在定位区域内的相对位移量；控制器，连接所述限位检测装置、所述位移检测装置和所述电机(8)，所述方法包括所述控制器根据所述限位检测装置的位置检测结果和所述位移检测装置的位移检测结果，控制所述电机(8)的动作。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述限位检测装置包括挡片(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(5)的运动轨迹上，所述光电开关传感器(7)具有配合所述挡片( 穿过的槽，所述光电开关传感器(7)位于所述负载的直线往复移动的原点位置；所述光电开关传感器(7)检测到所述挡片(5)时发出信号A ； 所述控制器用于当接收到所述信号A时，实时地停止所述电机(8)。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述位移检测装置包括挡块(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C3)的运动轨迹上，所述差动变压器式位移传感器(1)的滑杆配合所述挡块C3)的抵触，所述差动变压器式位移传感器(1)位于所述负载(4)的定位区域； 所述差动变压器式位移传感器(1)检测到所述挡块C3)抵触其滑杆时，发出幅度与所述滑杆位移量相关的信号B ；所述控制器用于当接收到所述信号B时，实时地根据所述信号B的幅度控制所述电机 (8)线性减速直至停止于定位位置。
全文摘要
本发明提供了一种直线往复移动设备，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移动的负载、驱动负载的电机，还包括限位检测装置，用于检测负载的原点位置；位移检测装置，用于检测负载在定位区域内的相对位移量；控制器，连接限位检测装置、位移检测装置和电机。本发明还提供了一种直线往复移动设备的定位控制方法。本发明以较低的成本实现了较高的定位精度。
文档编号G05B19/19GK102566499SQ201010621949
公开日2012年7月11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:北京北大方正电子有限公司, 北京大学, 北大方正集团有限公司