CN202217166U - 线性单轴智能定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了线性单轴智能定位装置，其包括马达、马达驱动器、上位机控制器、触摸屏处理器、滚珠螺杆、联轴器、法兰、直线滑轨和滑座；所述触摸屏处理器、上位机控制器、马达驱动器和马达依次连接；所述马达安装在所述法兰上，且通过所述联轴器与滚珠螺杆连接，所述直线滑轨的侧壁具有滑槽，所述滑座与所述滑槽滑动连接，且所述滑座与滚珠螺杆固定连接。本实用新型提供的线性单轴智能定位装置通过在触摸屏处理器中设置滑座移动的距离和速度，通过上位机控制器计算得出输出脉冲数量，之后通过马达驱动器来驱动马达转动，从而使滚珠螺杆沿直线滑轨移动，进而控制滑座移动，实现了精确定位。

Description

线性单轴智能定位装置

技术领域

本实用新型涉及一种电气定位装置，特别涉及一种线性单轴智能定位装置。

背景技术

定位控制是机电设备有关位置控制的重要内容之一，在机床、印刷包装机械、医疗设备、微电子制造设备等领域有广泛的应用。定位控制有以下要求，一是要保证点到点的位置精度；二是要保证点到点的运动速度；三是要对定位过程进行监控。当前定位控制有以下方式：

1、行程开关定位。在定位点设置行程开关，通过行程开关的通断控制运动部件的定位。

2、单片机控制定位。通过单片机和接口电路输出脉冲信号，经驱动装置驱动步进电机带动传动机构使运动部件定位。

3、位置控制卡定位。位置控制卡是一种专门用来进行位置控制的模板，通过PCI或ISA总线与计算机主板相连。由位置控制卡输出控制信号至伺服驱动装置，驱动伺服电机带动传动机构使运动部件定位。

4、可编程控制器和定位模块定位。定位模块是可编程控制器可选配的功能模块，借助功能指令通过可编程控制器对设定的定位数据进行处理，由定位模块输出控制信号至伺服驱动装置，驱动伺服电机带动传动机构使运动部件定位。

但是上述的4种方式均具有比较明显的缺点：

1、行程开关定位。①位置定位由行程开关的安装位置确定，不能任意定位。当定位点有变化时，需重新设置或安装行程开关，并重新安排电气线路和设定控制逻辑；②定位精度由行程开关的安装精度等因素来保证，定位精度低；③点到点的运动速度不能任意设定；④定位过程由人工来观察。

2、单片机控制定位。①位置和速度等定位数据通过键盘和数码管设定和显示，操作步骤多且不直观，不能对定位过程进行监控；②定位控制无位置检测，定位精度较低。

3、位置控制卡定位。①必须由计算机硬件支持，在要求高的场合须采用工业控制计算机，增加了成本；②位置和速度等定位数据通过计算机键盘和屏幕设定和显示，操作步骤多，键盘和屏幕占据设备较多的空间。

4、可编程控制器和定位模块定位。①定位数据不通过外部设备设定时，定位数据固化在可编程控制器中，当工艺流程发生变化时，须重新编制控制程序，实时调整功能不强；②定位数据通过外部设备设定时，通常由拨码开关来实现，操作易出错；③上述两项均不能对数据进行显示，也不能对定位过程进行监控。

有鉴于此，有必要提供一种定位精度高的线性单轴智能定位装置。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种线性单轴智能定位装置，以解决现有技术无法进行精确定位的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种线性单轴智能定位装置，其中，包括马达、马达驱动器、上位机控制器、触摸屏处理器、滚珠螺杆、联轴器、法兰、直线滑轨和滑座；所述触摸屏处理器、上位机控制器、马达驱动器和马达依次连接；所述马达安装在所述法兰上，且通过所述联轴器与滚珠螺杆连接，所述直线滑轨的侧壁具有滑槽，所述滑座与所述滑槽滑动连接，且所述滑座与滚珠螺杆固定连接。

所述的线性单轴智能定位装置，其中，所述直线滑轨为U型直线滑轨，在U型直线滑轨的两个侧壁上均设置有滑槽。

所述的线性单轴智能定位装置，其中，在所述法兰和直线滑轨之间设置有法兰固定座。

所述的线性单轴智能定位装置，其中，在直线滑轨的末端设置有随动支承座。

所述的线性单轴智能定位装置，其中，还包括防护盖，所述防护盖的一端固定在法兰固定座上，另一端固定在随动支承座上。

所述的线性单轴智能定位装置，其中，在所述直线滑轨上设置有开关安装器，所述开关安装器上设置有极限开关。

所述的线性单轴智能定位装置，其中，极限开关为３个。

所述的线性单轴智能定位装置，其中，所述开关安装器上还设置有位置感应器。

相较于现有技术，本实用新型提供的线性单轴智能定位装置包括马达、马达驱动器、上位机控制器、触摸屏处理器、滚珠螺杆、联轴器、法兰、直线滑轨和滑座；通过在触摸屏处理器中设置滑座移动的距离和速度，通过上位机控制器计算得出输出脉冲数量，之后由马达驱动器来驱动马达转动，从而使滚珠螺杆沿直线滑轨移动，进而控制滑座移动，实现了精确定位。而且本实用新型提供的线性单轴智能定位装置还具有定位精度高、响应速度快、速度稳定、高刚性、高负载、结构紧凑、重量轻等特点。

附图说明

图1为本实用新型线性单轴智能定位装置的结构示意图。

图2为本实用新型线性单轴智能定位装置的直线滑轨的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种线性单轴智能定位装置其用途广泛，在自动化机器设备动作中的线形移动均可应用，如：自动焊锡机、锁螺丝机、料架零件盒取放、小型堆栈、点胶涂布机、零附件取放搬运、CCD镜头移动、自动涂胶机、自动上下料装置、切割机、电子元件生产设备、小型装配线、小型压台、点焊机、表面覆膜制程、自动贴标签机、渡料灌注分装、零附件检查设备、生产线工件整理、材料充填装置、包装机、刻印机、输送带移位、工件清洁、移动检查、喷画打印、贴片装置、检测装置、开关装置、高速搬运、螺丝紧固、压入装置、装配装置、胶水涂敷、部件移转等等。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的线性单轴智能定位装置包括马达10、马达驱动器（图中未示出）、上位机控制器（图中未示出）、触摸屏处理器（图中未示出）、滚珠螺杆20、联轴器30、法兰40、直线滑轨50和滑座60。

所述触摸屏处理器、上位机控制器、马达驱动器和马达依次连接。其中，所述触摸屏处理器具有计算机操作系统，其主要用于设置位置参数，如滑座60的移动距离和移动速度。所述上位机控制器用于输出定量的脉冲信号，所述马达驱动器用于根据上位机控制器输出的脉冲数量驱动马达转动角度和转速。所述上位机控制器具有自整定运算功能，将触摸屏处理器设置的位置参数通过预先设定的计算公式，计算得出需要输出脉冲数量，即马达接收脉冲数量作为移动距离的单一控制依据，达到定长移动的目的。通过对上位机控制器的控制逻辑的编辑，可以根据整机的动作需要而任意设定位置参数，达到自动往返，间歇往返，定长行走等支持设备整机动作的功能。

本实用新型实施例中，所述马达10安装在所述法兰40上，且马达10通过所述联轴器30与滚珠螺杆20连接，所述直线滑轨50的侧壁具有滑槽501，所述滑座60与所述滑槽501滑动连接，使滑座60可在滑槽501中移动。所述滑座60与滚珠螺杆20的固定连接，从而可通过马达控制滚珠螺杆20移动时带动滑座随之一起移动。

在具体实施时，所述直线滑轨50为U型直线滑轨，在U型直线滑轨的两个侧壁上均设置有滑槽501，且两条滑槽501沿直线滑轨50的轴向设置，从而所述滚珠螺杆20和滑座60也需沿直线滑轨50的轴向移动。本实用新型采用在直线滑轨50上开设两条滑槽，用来提高直线滑轨的线性精度和滑座滑动时的平稳度。

本实施例中，所述滑座60的顶面的四个角上分别设置有一根方柱601，该方柱601可以固定加工设备需要定位移动的部件，并且在直线滑轨50上还设置有驱动螺帽503，该驱动螺帽503位于滑座60的下方，可随滚珠螺杆的移动驱动滑座60移动。

本实施例中，所述滚珠螺杆20的导程可按需求选配，滚珠螺杆20按精度等级可分为精密级和一般级，直线滑轨50的长度可按行程需求选配，滑座60的数量可依需求选配，并且滑座60选配标准型与轻载型。

在选型时可通过本实用新型实施例提供的线性单轴智能定位装置进行运动仿真和有限元分析，模拟真实环境中的工作状况并对其进行分析和判断，通过建立装配分析、速度分析、静态分析、运动分析和机构评估来获得有限元分析及运动仿真的分析结果输出，从而得到最适化的选型配备，如滚珠螺杆、直线滑轨和滑座的选型配备。

并且，在使用设计选型过程中还可对线性单轴智能定位装置进行全方位的分析评估，能通过集运动、结构、热力学于一体的分析模块，进行静态、动态、疲劳、冲击等多种分析，并能直接调用建模参数进行优化分析，从而提高线性单轴智能定位装置选型的可靠性。

请继续参阅图2，在法兰40和直线滑轨50之间设置有法兰固定座401，所述法兰固定座401通过螺杆和螺母分别与法兰40和直线滑轨50的一端固定。在直线滑轨50的另一端（即直线滑轨50的末端）设置有随动支承502座，该随动支承502座也通过螺杆和螺母与直线滑轨50固定。

在进一步的实施例中，本实用新型的线性单轴智能定位装置还包括防护盖70，该防护盖70的一端固定在法兰固定座401上，另一端固定在随动支承502座上，可对滚珠螺杆20和滑座60进行保护，而且还可起到防尘的作用。

为了提高线性单轴智能定位装置的安全性能，所述直线滑轨50上设置有开关安装器51，所述开关安装器51上设置有极限开关511。所述极限开关511为３个，其中，位于开关安装器51两端的极限开关511主要用于电气控制中的检测和保护，位于开关安装器51中间的极限开关511用于检测开关安装器51中间位置的检测和保护。

在进一步的实施例中，所述开关安装器51上还设置有位置感应器512，该位置感应器512位于滑座60的周边，用于检测滑座60移动的距离。

在进一步的实施例中，所述马达采用低惯量高精度编码器伺服马达，由上位机控制器发出高频脉冲，通过马达驱动器攫取马达尾端的旋转编码器的旋转脉冲，控制脉冲信号的输入，并采用偏差计数器清零，以达到高速度高精度的特点，使电控系统达到全闭环控制。

因此，本实用新型的线性单轴智能定位装置具备以下优点：

1、响应频率达2.0kHz，20bit 104万Pulse/Rev；

2、马达具有低齿槽转矩，上位机控制器具有半/全闭环，输入、输出脉冲高达4Mpps；

3、触摸屏控制器具有自动增益调整，自动、手动陷波滤波器，自动、手动制振滤波器，机器模拟等功能；

4、线性单轴智能定位装置具有极限开关和位置感应器其安全性能极高，而且移动时噪音低。

以下对本实用新型线性单轴智能定位装置的驱动方式进行说明：

首先，通过在触摸屏处理器中设置滑座60移动的距离和速度，之后由上位机控制器计算得出输出脉冲数量，之后由马达驱动器根据脉冲信号来驱动马达转动的角度和速度，从而使滚珠螺杆20沿直线滑轨50移动，进而控制滑座60移动，实现了精确定位。

本实用新型的线性单轴智能定位装置在实际工作中，其直线运行速度最高可达1480mm/sec，导程范围为10mm-40mm，定位重现性达±0.02mm，定位精度达±0.025mm，行走平行度达±0.035mm，最大启动扭力达27N·cm。可见，本实用新型的线性单轴智能定位装置具有定位精度高、响应速度快、速度稳定、高刚性、高负载、结构紧凑、重量轻、安装简便等特点。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种线性单轴智能定位装置，其特征在于，包括马达、马达驱动器、上位机控制器、触摸屏处理器、滚珠螺杆、联轴器、法兰、直线滑轨和滑座；所述触摸屏处理器、上位机控制器、马达驱动器和马达依次连接；所述马达安装在所述法兰上，且通过所述联轴器与滚珠螺杆连接，所述直线滑轨的侧壁具有滑槽，所述滑座与所述滑槽滑动连接，且所述滑座与滚珠螺杆固定连接。

2.根据权利要求1所述的线性单轴智能定位装置，其特征在于，所述直线滑轨为U型直线滑轨，在U型直线滑轨的两个侧壁上均设置有滑槽。

3.根据权利要求1或2所述的线性单轴智能定位装置，其特征在于，在所述法兰和直线滑轨之间设置有法兰固定座。

4.根据权利要求3所述的线性单轴智能定位装置，其特征在于，在直线滑轨的末端设置有随动支承座。

5.根据权利要求4所述的线性单轴智能定位装置，其特征在于，还包括防护盖，所述防护盖的一端固定在法兰固定座上，另一端固定在随动支承座上。

6.根据权利要求1或2所述的线性单轴智能定位装置，其特征在于，在所述直线滑轨上设置有开关安装器，所述开关安装器上设置有极限开关。

7.根据权利要求6所述的线性单轴智能定位装置，其特征在于，极限开关为３个。

8.根据权利要求6所述的线性单轴智能定位装置，其特征在于，所述开关安装器上还设置有位置感应器。

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