CN103551902A - 利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置，它包括滑台直线运动机构和用来控制滑台直线运动的丝杆驱动控制机构；滑台直线运动机构包括床身、固定于床身上的导轨、能相对导轨往复平移的滑台以及固定安装于滑台上的螺母；丝杆驱动控制机构包括电机、由电机的转轴驱动转动并且与螺母螺纹配合连接的丝杆；其特征在于：床身或导轨上设置有用来限制滑台预设停止位置的限位组件，所述丝杆驱动控制机构还包括设置于电机和丝杆之间的用来控制电机和丝杆工作、进而控制滑台精确停止在预设停止位置的滑台精确停止控制组件。本发明不仅能精确控制滑台停止位置，而且滑台停止的位置重复精度高。

Description

利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置

技术领域：

本发明涉及一种机械设备中的滑台位置控制装置，特别是一种利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置。

背景技术：

现有机械设备中使用的电机控制滑台进退，一般由三相电机、变速器、拧合穿过螺母的丝杆、行程开关、固定在床身上的导轨和相对导轨移动的滑台组成，螺母固定在滑台上，电机通过变速器控制丝杆旋转，控制着滑台前进和后退，碰到行程开关，电机停止，由于惯性和行程开关反应时间误差，滑台所要停的精确位置需要靠手动弥补才能达到。

这种现有结构的缺陷在于：需要手动弥补控制滑台的位置，重复操作效率低，无法自动化运行。而另外还有一种公知的结构，它使用伺服电机和精密滚珠丝杆配上PLC或***编程来控制滑台直线运动及精确停止位置，该结构不仅成本高，而且滑台停止时处在非夹紧固定状态，和导轨存有间隙，造成刚性不足等缺陷。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置，该装置利用电机带动丝杆，控制滑台直线运动，遇限位受阻后滑台停止移动，而丝杆连着电机整体继续后退或前进并压缩相应的弹簧，触动对应的行程开关停机来达到精确控制滑台停止位置。该装置不仅能精确控制滑台停止位置，而且滑台停止的位置重复精度高。

为了实现上述发明目的，本发明技术方案是这样构成的：一种利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置，它包括滑台直线运动机构和用来控制滑台直线运动的丝杆驱动控制机构；所述滑台直线运动机构包括床身、固定于床身上的导轨、能相对导轨往复平移的滑台以及固定安装于滑台上的螺母；所述丝杆驱动控制机构包括电机、由电机的转轴驱动转动并且与螺母螺纹配合连接的丝杆；其特征在于：所述床身或导轨上设置有用来限制滑台预设停止位置的限位组件，所述丝杆驱动控制机构还包括设置于电机和丝杆之间的用来控制电机和丝杆工作、进而控制滑台精确停止在预设停止位置的滑台精确停止控制组件。

所述丝杆的前后两端各设有一段圆柱光轴段，所述床身上设有用来分别与丝杆前后两端的圆柱光轴段活动配合连接的前支承座和后支承座；

所述滑台精确停止控制组件包括电机固定板、导柱板、导柱、后退弹簧、前进弹簧、前进行程开关、前进开关碰块、后退行程开关、后退开关碰块以及与电机连接的外部电路控制器；所述电机固定板固定安装于电机的壳体上且位于电机和前支承座之间；所述导柱板位于前支承座的另一侧；导柱与丝杆平行，导柱的前端与电机固定板固定连接，导柱的中段与设于前支承座上的通孔滑动配合连接，导柱的后端与导柱板固定连接；后退弹簧套置于导柱***且两端作用于电机固定板和前支承座之间，前进弹簧套置于导柱***且两端作用于前支承座和导柱板之间，前进行程开关和前进开关碰块分别安装于前支承座和导柱板上相对应的位置，前进行程开关与外部电路控制器连接实现以下功能：当前进开关碰块触碰到前进行程开关时，触发外部电路控制器控制电机停止转动；后退行程开关和后退开关碰块分别安装于前支承座和电机固定板上相对应的位置，后退行程开关与外部电路控制器连接实现以下功能：当后退开关碰块触碰到后退行程开关时，触发外部电路控制器控制电机停止转动；

丝杆前端的圆柱光轴段与电机固定板和导柱板上的通孔成无接触的间隙配合。

为了防止丝杆移动过程中与后支承座脱离连接，丝杆后端的圆柱光轴段向后穿过后支承座并露出一段长度，且当前进弹簧处于未压缩和拉伸状态时，该露出的长度不小于前进行程开关和前进开关碰块接触点的距离。当然，如果后支承座的长度足够长，能确保丝杆移动过程中不与后支承座脱离连接，丝杆后端的圆柱光轴段也可以不向后露出后支承座。

所述限位组件包括固定于导轨或床身前侧的用来限制滑台初始预设停止位置的初始限位块、固定安装于初始限位块上朝向滑台一侧的初始限位螺钉、固定于导轨或床身后侧的用来限制滑台末端预设停止位置的末端限位块以及固定安装于末端限位块上朝向滑台一侧的末端限位螺钉。

所述限位组件还可进一步包括中间限位块和固定安装于中间限位块上的中间限位螺钉，所述中间限位块是一个受外界驱动机构控制的活动限位块，它能在外界驱动机构控制下移动到使中间限位螺钉处在用来限制滑台中间预设停止位置的位置，也能在外界驱动机构控制下移动到脱离干涉滑台在导轨上运行的位置。

较之现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明直接使用限位组件控制滑台的停止位置，滑台停止后，丝杆连着电机整体继续后退或前进并压缩相应的弹簧，触动对应的行程开关停机，前进弹簧或后退弹簧的压缩力使滑台和限位组件始终保持有一定的压力，可以排除丝杆和螺母的间隙和制造误差。因此本发明不仅能精确控制滑台停止位置，避免因电机停止的惯性和行程开关反应时间误差而影响滑台停止位置的精确性，而且滑台停止的位置重复精度高。

（2）本发明不仅方便自动化控制，而且结构简单可靠。

附图说明：

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明的运动原理示例图。

图中标号说明：

101、床身，102、导轨，103、滑台，104、螺母，105、前支承座，106、后支承座，107、初始限位块，108、末端限位块，109、初始限位螺钉，110、末端限位螺钉，111、中间限位块，112、中间限位螺钉；

201、电机，202、丝杆，203、电机固定板，204、导柱板，205、导柱，206、后退弹簧，207、前进弹簧，208、前进行程开关，209、前进开关碰块，210、后退行程开关，211、后退开关碰块。

300、工件，301、一号动力头，302二号动力头，303、三号动力头。

具体实施方式：

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明内容进行详细说明：

如图1所示为本发明所提供的一种利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置的实施例结构示意图，它包括滑台直线运动机构和用来控制滑台直线运动的丝杆驱动控制机构；所述滑台直线运动机构包括床身101、固定于床身上的导轨102、能相对导轨往复平移的滑台103以及固定安装于滑台上的螺母104；所述丝杆驱动控制机构包括电机201、由电机201的转轴驱动转动并且与螺母104螺纹配合连接的丝杆202；其特征在于：所述床身101或导轨102上设置有用来限制滑台103预设停止位置的限位组件，所述丝杆驱动控制机构还包括设置于电机201和丝杆202之间的用来控制电机201和丝杆202工作、进而控制滑台103精确停止在预设停止位置的滑台精确停止控制组件。

所述丝杆202的前后两端各设有一段圆柱光轴段，所述床身101上设有用来分别与丝杆202前后两端的圆柱光轴段活动配合连接的前支承座105和后支承座106；

所述滑台精确停止控制组件包括电机固定板203、导柱板204、导柱205、后退弹簧206、前进弹簧207、前进行程开关208、前进开关碰块209、后退行程开关210、后退开关碰块211以及与电机201连接的外部电路控制器；所述电机固定板203固定安装于电机201的壳体上且位于电机201和前支承座105之间；所述导柱板204位于前支承座105的另一侧；导柱205与丝杆202平行，导柱205的前端与电机固定板203固定连接，导柱205的中段与设于前支承座105上的通孔滑动配合连接，导柱205的后端与导柱板204固定连接；后退弹簧206套置于导柱205***且两端作用于电机固定板203和前支承座105之间，前进弹簧207套置于导柱205***且两端作用于前支承座105和导柱板204之间，前进行程开关208和前进开关碰块209分别安装于前支承座105和导柱板204上相对应的位置，前进行程开关208与外部电路控制器连接实现以下功能：当前进开关碰块209触碰到前进行程开关208时，触发外部电路控制器控制电机201停止转动；后退行程开关210和后退开关碰块211分别安装于前支承座105和电机固定板203上相对应的位置，后退行程开关210与外部电路控制器连接实现以下功能：当后退开关碰块211触碰到后退行程开关210时，触发外部电路控制器控制电机201停止转动；

丝杆202前端的圆柱光轴段与电机固定板203和导柱板204上的通孔成无接触的间隙配合。

所述的电机201在外部电路控制器的控制下能正转也能反转，可以是装上电磁制动的刹车电机，也可以在电机201的转轴和丝杆202之间加装减速器。所述的电机固定板203系中央有一通孔，平面上有两个台阶孔的盘状零件，两支台阶轴状的导柱205穿过电机固定板203上的台阶孔：止位于该台阶孔的大端的孔底平面处。导柱205的外径和台阶孔固定配合安装，整体固定安装在电机201端盖的平面上。露在电机固定板203外的两支导柱205，各套装有一个后退弹簧206，连带着电动机201和电机固定板203，整体穿过固定在床身101上的前支座105平面上的两个通孔，并和该两个通孔成活动配合，穿过前支座105平面上两个通孔的导柱205，再一次各套装有一个前进弹簧207，一块导柱板204和两支导柱205成固定联接。

丝杆202后端的圆柱光轴段向后穿过后支承座106并露出一段长度，且当前进弹簧207处于未压缩和拉伸状态时，该露出的长度不小于前进行程开关208和前进开关碰块209接触点的距离。

所述限位组件包括固定于导轨102或床身101前侧的用来限制滑台103初始预设停止位置的初始限位块107、固定安装于初始限位块107上朝向滑台103一侧的初始限位螺钉109、固定于导轨102或床身101后侧的用来限制滑台103末端预设停止位置的末端限位块108以及固定安装于末端限位块108上朝向滑台103一侧的末端限位螺钉110。

所述限位组件还包括中间限位块111和固定安装于中间限位块111上的中间限位螺钉112，所述中间限位块111是一个受外界驱动机构控制的活动限位块，它能在外界驱动机构控制下移动到使中间限位螺钉112处在用来限制滑台103中间预设停止位置的位置，也能在外界驱动机构控制下移动到脱离干涉滑台103在导轨102上运行的位置。

本发明工作原理说明如下：

下面以本装置用作机械加工中的三个自动钻孔动力头循环自动钻孔为例说明本发明工作原理（如图2）。

开机前，工件与三个动力头安装调整到位，手动旋转丝杆202就可以做到滑台103位于和初始限位螺钉109接触状态，此时，后退开关碰块211触压着后退行程开关210，后退弹簧206成高压缩状态。前进弹簧207则处在松弛状态，形成滑台103紧紧顶着初始限位螺钉109的状态。受外界驱动机构控制的中间限位块111上的中间限位螺钉112处在对着滑台103的位置。

开机时，自动钻孔一号动力头301起动，对工件300进行加工，结束回位时，触动一号动力头301上的停止行程开关，联动外部电路控制器，外部电路控制器控制着电机201带动丝杆202旋转。受高压缩后退弹簧206的弹力影响，一开始，滑台103不动，电机201连着丝杆202、电机固定板203、导柱205、导柱板204、后退开关碰块211和前进开关碰块209克服自身重力与前支座105和导柱205、丝杆202的摩擦力向远离滑台103方向后退，先是后退开关碰块211脱离后退行程开关210后继续后退。直到后退弹簧206与前进弹簧207和滑台103的运行摩擦力行成新的平衡时停止后退，转变为滑台103沿着导轨102向中间限位块111方向前进。当运动中的连着螺母104的滑台103碰到中间限位螺钉112时，受阻停止前进，电机201连着丝杆202继续旋转，反作用力造成电机201连着丝杆202、电机固定板203、导柱205、导柱板204、后退开关碰块211和前进开关碰块209克服自身重力与前支座105和导柱205、丝杆202的摩擦力向电机201方向后退。逐渐压迫前进弹簧207，同时后退弹簧206逐渐放松，当前进开关碰块209碰到前进行程开关208时，外部电路控制器控制着的电机201断电停止运转，停止时产生的旋转惯性，让前进弹簧207继续压缩一段距离后停止，使滑台103停留在紧紧顶着中间限位块111上的中间限位螺钉112上，同时，前进行程开关208联动控制着二号动力头302起动，对工件300进行加工。结束回位时，触动二号动力头302上的停止行程开关，联动外部电路控制器使电机201反转，控制电机201反转的时间计电器同步开始计时，当滑台103离开中间限位螺钉112一段任意设定的距离后，时间计电器到时，联动外部电路控制器控制的外界驱动机构带着中间限位块111和中间限位螺钉112运行到脱离干涉滑台103在导轨102上运行的位置。同时，也联动外部电路控制器控制着电机201再次反转，带动滑台103向末端限位块108前进。当滑台103碰到末端限位螺钉110时，受阻停止前进，和碰到中间限位螺钉112的原理一样，当前进开关碰块209碰到前进行程开关208时，电机201断电停止运转，联动控制着三号动力头303起动，对工件300进行加工，结束回位时，触动三号动力头303上的停止行程开关，联动外部电路控制器，使电机201反转，带动滑台103向初始限位块107方向前进，当滑台103碰到初始限位螺钉109时，受阻停止前进，和碰到末端限位螺钉110的原理一样。不同之处是运行方向相反，后退弹簧206压缩的同时，前进弹簧207逐渐放松。当后退开关碰块211碰到后退行程开关210时，外部电路控制器控制的电机201停止，同时联动控制着中间限位块111回到初始位置，即该机构回到初始状态。一个工作周期结束，更换工件300后，再启动开关，即可进行新一轮工作周期。

Claims (5)

1.一种利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置，它包括滑台直线运动机构和用来控制滑台直线运动的丝杆驱动控制机构；所述滑台直线运动机构包括床身（101）、固定于床身上的导轨（102）、能相对导轨（102）往复平移的滑台（103）以及固定安装于滑台（103）上的螺母（104）；所述丝杆驱动控制机构包括电机（201）、由电机（201）的转轴驱动转动并且与螺母（104）螺纹配合连接的丝杆（202）；其特征在于：所述床身（101）或导轨（102）上设置有用来限制滑台（103）预设停止位置的限位组件，所述丝杆驱动控制机构还包括设置于电机（201）和丝杆（202）之间的用来控制电机（201）和丝杆（202）工作、进而控制滑台（103）精确停止在预设停止位置的滑台精确停止控制组件。

2.根据权利要求1所述的利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置，其特征在于：所述丝杆（202）的前后两端各设有一段圆柱光轴段，所述床身（101）上设有用来分别与丝杆（202）前后两端的圆柱光轴段活动配合连接的前支承座（105）和后支承座（106）；

所述滑台精确停止控制组件包括电机固定板（203）、导柱板（204）、导柱（205）、后退弹簧（206）、前进弹簧（207）、前进行程开关（208）、前进开关碰块（209）、后退行程开关（210）、后退开关碰块（211）以及与电机（201）连接的外部电路控制器；所述电机固定板（203）固定安装于电机（201）的壳体上且位于电机（201）和前支承座（105）之间；所述导柱板（204）位于前支承座（105）的另一侧；导柱（205）与丝杆（202）平行，导柱（205）的前端与电机固定板（203）固定连接，导柱（205）的中段与设于前支承座（105）上的通孔滑动配合连接，导柱（205）的后端与导柱板（204）固定连接；后退弹簧（206）套置于导柱（205）***且两端作用于电机固定板（203）和前支承座（105）之间，前进弹簧（207）套置于导柱（205）***且两端作用于前支承座（105）和导柱板（204）之间，前进行程开关（208）和前进开关碰块（209）分别安装于前支承座（105）和导柱板（204）上相对应的位置，前进行程开关（208）与外部电路控制器连接实现以下功能：当前进开关碰块（209）触碰到前进行程开关（208）时，触发外部电路控制器控制电机（201）停止转动；后退行程开关（210）和后退开关碰块（211）分别安装于前支承座（105）和电机固定板（203）上相对应的位置，后退行程开关（210）与外部电路控制器连接实现以下功能：当后退开关碰块（211）触碰到后退行程开关（210）时，触发外部电路控制器控制电机（201）停止转动；

丝杆（202）前端的圆柱光轴段与电机固定板（203）和导柱板（204）上的通孔成无接触的间隙配合。

3.根据权利要求2所述的利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置，其特征在于：丝杆（202）后端的圆柱光轴段向后穿过后支承座（106）并露出一段长度，且当前进弹簧（207）处于未压缩和拉伸状态时，该露出的长度不小于前进行程开关（208）和前进开关碰块（209）接触点的距离。

4.根据权利要求2或3所述的利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置，其特征在于：所述限位组件包括固定于导轨（102）或床身（101）前侧的用来限制滑台（103）初始预设停止位置的初始限位块（107）、固定安装于初始限位块（107）上朝向滑台（103）一侧的初始限位螺钉（109）、固定于导轨（102）或床身（101）后侧的用来限制滑台（103）末端预设停止位置的末端限位块（108）以及固定安装于末端限位块（108）上朝向滑台（103）一侧的末端限位螺钉（110）。

5.根据权利要求4所述的利用电机自动控制滑台直线运动及精确停止位置的装置，其特征在于：所述限位组件还包括中间限位块（111）和固定安装于中间限位块（111）上的中间限位螺钉（112），所述中间限位块（111）是一个受外界驱动机构控制的活动限位块，它能在外界驱动机构控制下移动到使中间限位螺钉（112）处在用来限制滑台（103）中间预设停止位置的位置，也能在外界驱动机构控制下移动到脱离干涉滑台（103）在导轨（102）上运行的位置。

Images