[发明专利]步进电机传动系统中机械绝对零位的控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及传动系统中机械绝对零位的控制，特别是一种采用步进电机作为动力源、步进电机带动机械部分做频繁往返运动的步进电机传动系统中机械绝对零位的控制方法。

背景技术

大多数传动系统，如数控机床、核酸提取仪、全自动生化分析仪等，都要求其运动机械频繁的做往返运动，以完成工艺流程中所指定的动作。这类仪器一般采用步进电机作为动力源，其主要原因在于步进电机是一种将脉冲信号变为角位移的电机，它的角位移与输入的脉冲数严格对应。因此，控制比较简单，使用方便。但在使用过程中，步进电机多为开环控制，虽具有较高的位移精度，但要做到较高的位置精度，则要求步进电机驱动的运动机械有比较准确的绝对零位才行。

常用的方法是在电机的后轴上加装光电编码器，光电编码器把零位信号发给控制器，使控制器记住机械部分的绝对零位。但光电编码器的价格昂贵，仅仅用于一个零位信号的检测，其性价比太低，不利于推广应用。

若仅仅在运动机械的末端位置设置绝对零位传感器，如接近开关、光电开关或其它行程开关，作为绝对零位信号的检测，则由于传感器本身的误差，导致无法精确定位。常用改进做法是绝对零位传感器与机械死挡块配合进行控制，控制器接收到绝对零位传感器发出的信号后，控制器再向步进电机发几个脉冲，以确保步进电机带动的机械部分末端与死挡块紧紧贴靠在一起。但这种做法在实际使用中，由于运动机械末端与死挡块的刚性接触，导致步进电机的失步，使运动机械末端与死挡块很难真正紧紧贴靠在一起，从而导致绝对零位的定位不准。

现有技术中国专利200410018182.1等公开了一种步进电机绝对零位的控制方法，但存在以下问题：(1)在步进电机的转子轴上设置定位传感器装置，作为运动机械到位的精判断信号，传感器信号需要再次调理，增加电路成本；(2)在控制器收到精判断信号后，控制器立即给出停止信号，让传动系统停止工作，但是由于机械惯性的作用，传动系统不能立即停止，造成定位不准；并且传动系统都是刚性接触，会导致步进电机失步(3)在实际的应用中，传感器装置安装不方便。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种步进电机传动系统中机械绝对零位的控制方法，能方便控制传动系统中由步进电机带动的机械部分准确运动到其绝对零位。

本发明目的通过以下方式实现：一种步进电机传动系统中机械绝对零位的控制方法，其特征是采用两步定位法，首先利用到位传感器接收运动机械向挡块运动至设定间隙距离的到位信号，经过整形、调理传输给控制器，控制器收到信号立即给步进电机断电，此时为粗定位，运动机械还未到达绝对零位，运动机械末端与挡块相距很近，然后通过在运动机械末端与挡块正向对应位置分别设置的异极性磁体互相吸引，运动机械末端继续向挡块运动，最后紧紧的贴靠在一起达到精定位，即绝对零位，控制器记住这个绝对零位。

设定间隙距离的确定是以磁体的大小、品质以及步进电机能够克服磁力作用，带动机械装置运动为准则。

根据上述方法设步进电机传动系统中机械绝对零位的控制装置，设有包括控制器控制的步进电机，步进电机带动运动机械沿导轨向挡块直线运动，在运动机械的末端后设有到位传感器，到位传感器输出连接至控制器，其特征是到位传感器与控制器之间设置信号调理整形电路，在运动机械末端与死挡块正向对应位置分别安装有两块异极性磁体。到位传感器包括光电开关、行程开关等，信号调理整形电路输出为标准的TTL信号。

本发明与现有技术相比，具有方法可靠，装置简单，成本低，能方便地控制步进电机带动的运动机械移动到其绝对零位，便于推广应用。

附图说明

图1时本发明所述的控制方法原理示意图。

具体实施方式

图1给出了一种步进电机驱动的传动系统结构，包括一个由步进电机1驱动的传动装置14，它由与步进电机1相连的同步带3和通过压块11固定连接的、可移动的运动机械9组成。步进电机1通过同步带3与其上面的压块11，带动运动机械9沿着导轨10运动，这样把步进电机的旋转运动转换成直线运动，其中同步带3是由固定滑轮12与13固定在机械装置上。传动装置14的末端位置，设置有到位传感器5(如光电开关或行程开关等)，该到位传感器5经过信号调理4后，整形为标准的TTL信号与控制器2相连，控制器2接收到机械部分9的到位信号(粗判断信号)后，立即给步进电机断电；此时，运动机械9上的磁钢8与挡块6上的磁钢7相距很近，在磁力的作用下，使运动机械9的末端会紧紧贴靠在挡块6上，实现机械精确定位，即绝对零位。

本发明思想主要是利用到位信号(粗判断信号)，控制步进电机1粗定位，即：使运动机械9的末端非常接近挡块7，此时步进电机已断电，运动机械纯粹依靠惯性作用向前运动，但已没有动力源，速度很慢，再加上磁钢磁力的作用，使运动机械9精定位，即绝对零位。