自动进样器的误差分析_刘志刚

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1、广东技术师范学院学报（自然科学）2014年第3期JournalofGuangdongPolytechnicNormalUniversityNo．3，2014自动进样器的误差分析12刘志刚，万良晨（1.广东技术师范学院天河学院机电系，广东广州510065；2.江西省港航管理局吉安分局，江西吉安343000）摘要：本文根据自动进样器的机械结构和控制方式，对其进行了进样误差的分析，其误差主要来自于步进电机的步距角误差、同步带传动误差、滚珠丝杠传动误差、进样器自身的制造误差以及进样过程中空气压缩的影响，并对其中可控的误差提出了解决方法.最后，得出进样器进样过程中可能产生

2、的最大误差计算公式.关键词：自动进样器；同步带传动误差；滚珠丝杠传动误差中图分类号：TP132文献标识码：B文章编号：1672-402X（2014）03-0038-05差分析，找出误差的来源，研究误差的性质，找出1引言相对应的解决办法，可以尽量减少误差，提高进自动进样器在生化分析仪器、色谱分析仪样器的精度，也同时避免设计的盲目性.器中有着广泛的应用.它的运行的可靠性和精自动加样器的总体结构主要由进样器、步确性直接影响着分析结果.因此，在研发生化分进电机、旋转运动转为直线位移的传动装置和析仪器、色谱分析仪器的企业首要的就是研发支架结构等组成.步进电机的旋转运动通过

3、同出高效、精准的自动进样器.步带传递给滚珠丝杠，滚珠丝杠的旋转运动带任何机械设备在加工制造、运行的过程中都动丝杠螺母实现直线运动，丝杠螺母的直线运会有误差产生.本文通过对进样器的结构进行误动推动注射器活塞直线运动，实现进样.为了实现精密控制和节约成本，步进电机采用开环的细分驱动控制.本文所要分析的自动进样器的结构如图1所示.步进电机的型号为42BYG401，驱动电流为0.6A，64细分驱动；同步带为MXL型，大带轮的齿数为36，小带轮的齿数为15，传动比；选用5级精度的T型滚珠丝杠副，导程为2.5mm；进样器选用的是由KLOEHN公司生产的，满量程为1000ul

4、，满量程的长度为60mm.2误差分析及解决方法分析自动进样器的整个传动结构，其进样误差产生的来源有：步进电机输出的转角误差、同步带的传动误差、滚珠丝杆与滚珠螺母存在图1自动进样器结构示意图安装间隙及制造误差、注射器的制造误差、在吸收稿日期：2014-01-20作者简介：刘志刚（1984-），男，湖南攸县人，广东技术师范学院天河学院教师.研究方向：机电产品设计及教学.第3期刘志刚，万良晨：自动进样器的误差分析·39·取或释放样品时导管中的空气具有压缩性产生差等.同步带传动的误差就表现为前面所述各种的误差.下面一一进行分析计算及处理：因素的综合影响.2.1步进电机的

5、输出转角误差2.2.1多边形效应误差步进电机在以整步距角运行时，单步与单在同步带啮合传动中，带与带轮理想的啮步之间误差不累积，但是存在单步距角误差.步合状态是带的节线与带轮的节圆重合.如图2所进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的示，在带轮的齿顶部分，带轮的节圆与带的节线误差称之为单步误差.本文的自动进样器为细是重合的，在运动中作圆运动；而在带轮的齿槽分驱动控制，设步进电机为N细分驱动，则运行部分，由于带处于张紧的状态，带的节线变成了一个整步距角后，其传输到注射器上最大的误一直线，在运动过程中作弦运动.显然，同步带差值为：在传动过程中，由于存在齿槽，其运动是由

6、圆运ΔV=Δθb×S×V注×N动和弦运动轮流交替进行的，其变化周期为同1（2.1）i360L注步带或带轮的一个节距.我们称这种现象为多式中：ΔV1—步进电机整步距角误差引起的边形效应.因为多边形效应而造成同步带实际传进样误差体积，单位：ul；动与理论传动的误差称为多边形效应误差.Δθb—步进电机细分后每接收一个脉冲后的设多边形效应产生的误差为ΔX，由文献最大转角误差，单位：度；［3］可知：S—滚珠丝杆的导程，单位：mm；ΔX=2[Rcφ-Rrsinφ-(Rp+c)φ]（2.3）i—同步带的传动比；式（2.2）中：Rc—同步带轮上的节圆半径；V注—注射器式进样器的

7、满量程，单位：ul；L注—注射器式进样器的满量程的长度，单位：mm；N—步进电机驱动细分数；结合本文的自动进样器，厂家对型号42BYG401的步进电机进行的转角误差测试如图2.1所示.步距角经过64细分后，每接收一个脉冲，电机轴旋转0.028°，其最大负误差为-21.4%，最大正误差为20%.则两脉冲之间最大的误差为41.4%.在运行一个步距角后，其最大的误差值传输到注射器上后，其进样误差为：图3同步带轮与同步带的实际接触情况ΔV=Δθb×S×V注×N=0.028*0.414*2.5×1i360L注0.42*3601000×64=0.2044μl（2.2）60图

8、2单步误差测试2.2同步