CN109211119A - 一种活塞驱动定位装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活塞驱动定位装置及方法，包括电机(3)、电机齿轮(1)、活塞齿轮(2)、活塞(4)、U形光电开关(5)、活塞卡扣(6)，所述电机齿轮(1)与活塞齿轮(2)相啮合连接；所述活塞(4)的一端通过螺纹孔(22)与外螺纹之间的配合穿过活塞齿轮(2)，而所述活塞卡扣(6)设置于活塞(4)上；所述U形光电开关(5)嵌套在活塞齿轮(2)上，本发明能够对活塞进行驱动定位，而且结构简单，成本低廉。

Description

一种活塞驱动定位装置及方法
技术领域
本发明涉及一种活塞定位技术，尤其涉及一种阀门活塞的驱动定位装置及方法。
背景技术
在活塞运动中，常常需要对活塞进行定位来确保活塞的行进到正确位置。然而定位一般采用伺服电机定位，伺服电机不仅拥有非常高的定位精度，而且可以非常精确地驱动行进距离，但是伺服电机价格高昂，过高的定位精度以及行进精度对于精度需求一般的活塞定位与行进驱动来说是一种浪费。
申请号为201610532827.6的中国专利，公开了一种光栅微小位移检测装置，包括光栅位移传感器、电路模块、主控模块及液晶显示屏；所述光栅位移传感器包括光源、标尺光栅、指示光栅、光电探测器及前置信号处理电路，标尺光栅与基座相连接，光源、指示光栅、光电探测器及前置信号处理电路通常被集成在一起，作为光栅读数头，与运动部件相连接；所述电路模块包括差分放大电路、滤波电路、整形与判向电路，用于确定位移方向，并把信号送入主控模块进行可逆计数与数显工作；所述主控模块对光栅测量的脉冲信号进行计数处理并反馈给显示部分；所述液晶显示屏，用于显示当前光栅位移测量的基本信息，与主控模块集成在一起将嵌入式技术与光栅莫尔条纹技术相结合，具有用于微小位移的自动测量，具有智能化、多功能、高精度、可远距离测控等特点。但是其结构复杂，成本高昂。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单、成本低廉的活塞驱动定位装置及方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种活塞驱动定位装置，包括电机、电机齿轮、活塞齿轮、活塞、U形光电开关、活塞卡扣，所述电机齿轮安装在电机的转轴上，所述电机齿轮上设置有光栅，所述活塞齿轮的中心开设有螺纹孔，所述电机齿轮与活塞齿轮相啮合连接；所述活塞的外表面开设有外螺纹，所述活塞的一端通过螺纹孔与外螺纹之间的配合穿过活塞齿轮，而所述活塞卡扣设置于活塞上；所述U形光电开关嵌套在活塞齿轮上，且光栅位于U形光电开关的光红外发射管和红外接收管之间。
优选的：还包括控制器，所述控制器分别与U形光电开关和电机连接。
优选的：所述光栅沿活塞齿轮周向均匀分布。
优选的：所述活塞卡扣设置于活塞穿过活塞齿轮的一端上。
优选的：光栅位于U形光电开关的红外发射管和红外接收管中间。
一种活塞驱动定位装置的定位方法，包括以下步骤：
步骤1，初始位置确定：当活塞卡扣行进到活塞齿轮位置时，活塞齿轮被卡住，从而卡住电机，电机堵转时，电机电流急剧变大，通过检测电机电流来确定电机是否堵转，当电机堵转时，定义此时活塞位于初始位置。
步骤2，单个脉冲信号时间内活塞的单位行进距离确定：启动电机驱动活塞行进，通过U形光电开关检测活塞齿轮上光栅的脉冲信号，同时测量活塞的行进距离；根据测量得到活塞行进距离、脉冲信号，得到单个脉冲信号时间内活塞的单位行进距离。
步骤3，行进距离所需红外线通过光栅个数确定：根据活塞所要行进的距离以及单个脉冲信号时间内活塞的单位行进距离，确定脉冲信号个数，进而确定行进距离所需红外线通过光栅个数。
步骤4，活塞行进定位；当活塞行进时，活塞齿轮转动，U形光电开关的红外发射管发射红外线，红外接收管间隔性收到通过光栅的红外线，当检测到红外线通过光栅的个数为行进距离所需红外线通过光栅个数时，立即停止电机转动，此时活塞的位置为所需位置。
优选的：步骤2中单个脉冲信号时间内活塞的单位行进距离确定时，可通过在初始位置上行进一段距离进行确认。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
本发明能够对活塞进行驱动定位，而且结构简单，成本低廉。
附图说明
图1为电机齿轮结构示意图。
图2为活塞齿轮结构示意图。
图3为U形光电开关结构示意图。
图4为本发明活塞驱动定位装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种活塞驱动定位装置，如图4所示，包括电机3、电机齿轮1、活塞齿轮2、活塞4、U形光电开关5、活塞卡扣6、控制器，所述电机齿轮1固定安装在电机3的转轴上，如图1所示，所述电机齿轮1上设置有光栅21，所述光栅21沿活塞齿轮2周向均匀分布。如图2所示，所述活塞齿轮2的中心开设有螺纹孔22，所述电机齿轮1与活塞齿轮2相啮合连接；所述活塞4的外表面开设有外螺纹，该外螺纹用于行进，所述活塞4的一端通过螺纹孔22与外螺纹之间的配合穿过活塞齿轮2，而所述活塞卡扣6设置于活塞4上，所述活塞卡扣6设置于活塞4穿过活塞齿轮2的一端上；如图3所示，所述U形光电开关5嵌套在活塞齿轮2上，且光栅21位于U形光电开关5的光红外发射管51和红外接收管52之间，光栅21位于U形光电开关5的红外发射管51和红外接收管52中间。所述控制器分别与U形光电开关5和电机3连接。
当活塞卡扣6行进到活塞齿轮2位置时，活塞齿轮2被卡住，从而卡住电机3，电机3堵转时，电机电流急剧变大，通过检测电机3电流来确定电机3是否堵转，当电机3堵转时，定义此时活塞4位于初始位置。在活塞齿轮2上有光栅21与U形光电开关5。当活塞2行进时，活塞齿轮2转动，U形光电开关5的红外发射管51发射红外线，红外接收管52间隔性收到通过光栅21的红外线，U形光电开关5输出脉冲信号，计算每检测到一次的脉冲信号，活塞4行进的距离，根据活塞4需要行进的距离计算出需要检测到的脉冲信号个数，控制器检测计数到相应个数时，立即停止电机转动，此时活塞的位置为所需位置。
一种活塞驱动定位装置的定位方法，包括以下步骤：
步骤1，初始位置确定：当活塞卡扣6行进到活塞齿轮2位置时，活塞齿轮2被卡住，从而卡住电机3，电机3堵转时，电机3电流急剧变大，通过检测电机3电流来确定电机3是否堵转，当电机3堵转时，定义此时活塞4位于初始位置。
步骤2，单个脉冲信号时间内活塞4的单位行进距离确定：启动电机3驱动活塞4行进，通过U形光电开关5检测活塞齿轮2上光栅21的脉冲信号，同时测量活塞4的行进距离；根据测量得到活塞4行进距离、脉冲信号，得到单个脉冲信号时间内活塞4的单位行进距离。步骤2中单个脉冲信号时间内活塞4的单位行进距离确定时，可通过在初始位置上行进一段距离进行确认。
步骤3，行进距离所需红外线通过光栅个数确定：根据活塞所要行进的距离以及单个脉冲信号时间内活塞4的单位行进距离，确定脉冲信号个数，进而确定行进距离所需红外线通过光栅个数。
步骤4，活塞行进定位；当活塞4行进时，活塞齿轮2转动，U形光电开关5的红外发射管51发射红外线，红外接收管52间隔性收到通过光栅的红外线，当检测到红外线通过光栅的个数为行进距离所需红外线通过光栅个数时，立即停止电机3转动，此时活塞4的位置为所需位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种活塞驱动定位装置，其特征在于：包括电机(3)、电机齿轮(1)、活塞齿轮(2)、活塞(4)、U形光电开关(5)、活塞卡扣(6)，所述电机齿轮(1)安装在电机(3)的转轴上，所述电机齿轮(1)上设置有光栅(21)，所述活塞齿轮(2)的中心开设有螺纹孔(22)，所述电机齿轮(1)与活塞齿轮(2)相啮合连接；所述活塞(4)的外表面开设有外螺纹，所述活塞(4)的一端通过螺纹孔(22)与外螺纹之间的配合穿过活塞齿轮(2)，而所述活塞卡扣(6)设置于活塞(4)上；所述U形光电开关(5)嵌套在活塞齿轮(2)上，且光栅(21)位于U形光电开关(5)的光红外发射管(51)和红外接收管(52)之间。
2.根据权利要求1所述活塞驱动定位装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器分别与U形光电开关(5)和电机(3)连接。
3.根据权利要求1所述活塞驱动定位装置，其特征在于：所述光栅(21)沿活塞齿轮(2)周向均匀分布。
4.根据权利要求1所述活塞驱动定位装置，其特征在于：所述活塞卡扣(6)设置于活塞(4)穿过活塞齿轮(2)的一端上。
5.根据权利要求1所述活塞驱动定位装置，其特征在于：光栅(21)位于U形光电开关(5)的红外发射管(51)和红外接收管(52)中间。
6.一种采用权利要求1-5任一所述的活塞驱动定位装置的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，初始位置确定：当活塞卡扣(6)行进到活塞齿轮(2)位置时，活塞齿轮(2)被卡住，从而卡住电机(3)，电机(3)堵转时，电机(3)电流急剧变大，通过检测电机(3)电流来确定电机(3)是否堵转，当电机(3)堵转时，定义此时活塞(4)位于初始位置；
步骤2，单个脉冲信号时间内活塞(4)的单位行进距离确定：启动电机(3)驱动活塞(4)行进，通过U形光电开关(5)检测活塞齿轮(2)上光栅(21)的脉冲信号，同时测量活塞(4)的行进距离；根据测量得到活塞(4)行进距离、脉冲信号，得到单个脉冲信号时间内活塞(4)的单位行进距离；
步骤3，行进距离所需红外线通过光栅个数确定：根据活塞所要行进的距离以及单个脉冲信号时间内活塞(4)的单位行进距离，确定脉冲信号个数，进而确定行进距离所需红外线通过光栅个数；
步骤4，活塞行进定位；当活塞(4)行进时，活塞齿轮(2)转动，U形光电开关(5)的红外发射管(51)发射红外线，红外接收管(52)间隔性收到通过光栅的红外线，当检测到红外线通过光栅的个数为行进距离所需红外线通过光栅个数时，立即停止电机(3)转动，此时活塞(4)的位置为所需位置。
7.根据权利要求6所述定位方法，其特征在于：步骤2中单个脉冲信号时间内活塞(4)的单位行进距离确定时，通过在初始位置上行进一段距离进行确认。
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