CN212137568U - 一种贴片机z轴驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种贴片机Z轴驱动系统，包括主控制器、伺服控制器和通过传动机构连接贴片机Z轴以驱动Z轴上下运动实现贴装动作的步进电机，步进电机的尾部安装有实时检测步进电机当前位置的电机编码器，电机编码器的输出端连接伺服控制器的输入端，伺服控制器的输入端还与用于产生脉冲和方向控制信号的主控制器输出端连接；所述伺服控制器的输出端经功率放大器连接步进电机的受控端，用于根据接收的电机编码器信号和主控制器信号生成驱动信号输出给功率放大器驱动步进电机工作。本实用新型能够在保证贴片精度的基础上，降低了生产成本，为中高端贴片机提供一种性价比更高的Z轴驱动方法。
Description
技术领域
本实用新型涉及贴片机技术领域，特别是用于贴片机贴头的驱动系统。
背景技术
贴片机的Z轴主要完成贴片过程中的下压和抬起功能，由于Z轴动作十分频繁，且为了确保安全，在Z轴动作时XY轴必须处于停止状态，因此Z轴的速度对贴片机整体速度影响很大；另一方面，元器件的贴装精度对Z轴高度非常敏感，Z轴位置过高或过低都会明显降低贴装精度，因此对Z轴驱动系统提出了很高的要求。
高档贴片机为了保证速度和精度，一般采用伺服电机加伺服驱动器构成的全伺服系统来驱动Z轴，其缺点在于价格昂贵，限制了使用范围。中低档贴片机受成本限制，常采用步进电机加高细分步进驱动器构成的全步进系统来驱动Z轴，高细分步进驱动器可以改善步进电机动态特性，但不能提高其实际精度，另外其起跳速度、加速度、最大速度性能明显不及伺服驱动器。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种成本低于全伺服驱动系统、但性能高于全步进驱动系统的新型贴片机Z轴驱动系统，在保证贴片精度的基础上，降低生产成本。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
一种贴片机Z轴驱动系统，包括主控制器、伺服控制器和通过传动机构连接贴片机Z轴以驱动Z轴上下运动实现贴装动作的步进电机，步进电机的尾部安装有实时检测步进电机当前位置的电机编码器，电机编码器的输出端连接伺服控制器的输入端，伺服控制器的输入端还与用于产生脉冲和方向控制信号的主控制器输出端连接；所述伺服控制器的输出端经功率放大器连接步进电机的受控端，用于根据接收的电机编码器信号和主控制器信号生成驱动信号输出给功率放大器驱动步进电机工作。
上述一种贴片机Z轴驱动系统，所述传动机构包括安装在步进电机输出端和Z轴上的同步轮组，同步轮组的两个同步轮之间绕制有同步带。
由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
本实用新型由于采用步进电机作为执行部件，相较于全伺服驱动方案采用伺服电机成本要低；由于采用伺服控制器进行实时闭环控制，相较于全步进驱动方案采用步进控制器在精度、速度和抑制发热方面有明显提升，且有效避免了步进电机的失步问题；因此，本实用新型能够在保证贴片精度的基础上，降低了生产成本，为中高端贴片机提供一种性价比更高的Z轴驱动方法。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型所述主控制器的电路图；
图3为本实用新型所述伺服控制器的电路图；
图4为本实用新型所述功率放大器的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。
一种贴片机Z轴驱动系统，其结构如图1所示，包括主控制器、伺服控制器、功率放大器、电机编码器和步进电机，步进电机通过传动机构连接贴片机Z轴，以驱动Z轴上下运动实现贴装动作。传动机构包括安装在步进电机输出端和Z轴上的同步轮组，同步轮组的两个同步轮之间绕制有同步带。
电机编码器安装在步进电机的尾部，电机编码器的输出端连接伺服控制器的输入端；电机编码器用于实时检测步进电机的当前位置，并将信号传输给伺服控制。
伺服控制器的输入端还与主控制器输出端连接，主控制器用于产生脉冲和方向控制信号；伺服控制器的输出端经功率放大器连接步进电机的受控端，用于根据接收的电机编码器信号和主控制器信号生成驱动信号输出给功率放大器驱动步进电机工作。
本实施例中主控制器的核心芯片采用STM32H750，一个主控制器连接四个伺服控制器，其电路图如图2所示，其发送给伺服控制器的信号主要包括使能信号EN1、EN2、EN3、EN4，方向信号DIR1、DIR2、DIR3、DIR4，脉冲信号STP1、STP2、STP3、STP4。
伺服控制器的核心芯片采用TMC4671，其电路图如图3所示，伺服控制器接收主控器发送的EN、DIR、STP信号以及电机编码器发送的ENC_I_A、ENC_I_B、ENC_I_N信号。
功率放大器的电路图如图4所示，接收伺服控制器发送的PWM_X1_H、PWM_X1_L、PWM_X2_H、PWM_X2_L和PWM_Y1_H、PWM_Y1_L、PWM_Y2_H、PWM_Y2_L信号，向步进电机发送TMT_X1、TMT_X2和TMT_Y1、TMT_Y2控制信号。
本实用新型的工作流程为，主控制器根据设定好的最大速度、加速度、位移量和方向信息，生成一系列脉冲和方向信号输出给伺服控制器，其中脉冲信号的个数指明了目标位移量，脉冲信号频率指明了目标速度和加速度；伺服控制器一边接收主控制器的脉冲信号并实时更新目标位移量，一边接收电机编码器的脉冲信号并实时更新电机当前实际位移量，然后不断将两者进行对比，利用内置步进驱动算法计算得到合适的控制信号输出给功率放大器；功率放大器将微弱的控制信号进行放大，驱动步进电机以指定的速度和方向运转；步进电机通过同步带和同步轮组传动带动贴片机Z轴上升或下降。
当主控制器完成输出信号后，经过短暂的调整时间，电机编码器脉冲数最终会跟上主控制器的输出脉冲数，贴片机Z轴的实际位置即到达并稳定在目标位置，若期间贴片机Z轴遇到较大阻力，使得实际位置与目标位置偏差较大，伺服控制器会自动加大输出电流，直到偏差减小，如果主控制器检测到伺服控制器超过最大到位时间仍不能达到目标位置，则会触发报警。
Claims (2)
1.一种贴片机Z轴驱动系统，其特征在于：包括主控制器、伺服控制器和通过传动机构连接贴片机Z轴以驱动Z轴上下运动实现贴装动作的步进电机，步进电机的尾部安装有实时检测步进电机当前位置的电机编码器，电机编码器的输出端连接伺服控制器的输入端，伺服控制器的输入端还与用于产生脉冲和方向控制信号的主控制器输出端连接；所述伺服控制器的输出端经功率放大器连接步进电机的受控端，用于根据接收的电机编码器信号和主控制器信号生成驱动信号输出给功率放大器驱动步进电机工作。
2.根据权利要求1所述的一种贴片机Z轴驱动系统，其特征在于：所述传动机构包括安装在步进电机输出端和Z轴上的同步轮组，同步轮组的两个同步轮之间绕制有同步带。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202021215193.XU CN212137568U (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种贴片机z轴驱动系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN212137568U true CN212137568U (zh) | 2020-12-11 |
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Family Applications (1)
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| CN202021215193.XU Active CN212137568U (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种贴片机z轴驱动系统 |
Country Status (1)
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2020
- 2020-06-28 CN CN202021215193.XU patent/CN212137568U/zh active Active
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