确定夹钳驱动器的驱动参考位置的制作方法

本发明涉及借助于夹钳来确定夹钳的驱动器的驱动参考位置或部件、特别是力传感器的厚度的一种方法和一种系统，以及一种用于执行该方法的计算机程序产品。

背景技术：

专利文献de102011003539a1公开了一种用于参考生产夹钳的至少一个半部夹钳的电驱动器在两个半部夹钳的闭合位置上的驱动位置的方法，在该方法中，将驱动器的与时间-跟随误差函数的直线的过零点的时间点相对应的实际位置确定为闭合位置。

技术实现要素：

本发明的目的在于，改进借助于夹钳对用于夹钳闭合的夹钳的驱动器的驱动参考位置或部件的厚度的确定。

本发明的目的通过一种具有权利要求1或9所述特征的方法来实现。权利要求12、13请求保护一种用于执行在此所述方法的系统或一种计算机程序产品。从属权利要求由优选的扩展方案给出。

根据本发明的一种实施方式，用于确定夹钳的驱动器的驱动参考位置的方法包括以下特别是依序的步骤：

-借助于驱动器向闭合的夹钳加载第一驱动力；

-采集驱动器的在此所达到的第一驱动位置；

-借助于驱动器向闭合的夹钳加载更大的第二驱动力；

-采集驱动器的在此所达到的第二驱动位置；以及

-基于该第一和第二驱动力以及所采集的第一和第二驱动位置来确定用于夹钳闭合的驱动参考位置。

这特别是基于这样的思想：夹钳与其驱动器构成一弹性系统，该弹性系统在加载于闭合的夹钳的驱动力增大时会更强烈地变形，而该变形在夹钳仍旧打开时为零，因此驱动力-驱动位置函数的零点代表了夹钳闭合。相应地，在一种实施方式中，用于夹钳闭合的驱动参考位置表示夹钳刚好闭合的位置。

由此，在一种实施方式中，特别是与由开头所述的专利文献de102011003539a1已知的基于跟随误差的确定相比，可以(更)可靠地、(更)精确地和/或以(更)低的特别是传感技术方面的耗费来确定用于夹钳闭合的驱动参考位置。

在一种实施方式中，夹钳是生产夹钳，特别是焊接夹钳、咬接或压接夹钳，特别是具有两个被可运动安装的臂的夹钳、特别是x形夹钳，或者是具有一固定的臂和一可运动的臂的夹钳、特别是c形夹钳。夹钳也可以是操作夹钳，特别是用于摩擦配合地和/或形状配合地提升和/或保持载荷的夹持器。

在一种实施方式中，夹钳被布置在机器人上，特别是被可无损拆卸地联接到机器人上，其中，在一种实施方式中，该方法至少部分地由机器人的控制器执行。在一种实施方式中，机器人具有至少六个、特别是至少七个致动的(运动)轴、特别是转动关节。

这代表了本发明的特别有利的应用，因为在这种应用中，对驱动器的调整是特别重要的和/或经常进行。在一种实施方式中，本发明(也)用于或用在对夹钳或机器人的初始或首次校正，这是因为有利地不需要基础知识。

在一种实施方式中，驱动器是电驱动器，特别是电动驱动器。由此可以特别有利地实施本发明，因为在此可以(更)可靠、(更)精确和/或以(更)低的特别是传感技术方面的耗费来预先给定或者确定特别是驱动力和/或驱动位置。但是，驱动器同样也可以是液压驱动器或气动驱动器。

在一种实施方式中，驱动力可以取决于或指示驱动转矩，特别是电的夹钳马达的特别是马达力矩，特别可以是这样的驱动转矩。由此，在一种实施方式中，可以有利地采用力矩控制，特别是力矩调节或力矩限制。相应地，在一种实施方式中，驱动限制可以包括(驱动)力限制、特别是(驱动)转矩限制，特别可以是(驱动)力限制、特别是(驱动)转矩限制，在一种扩展方案中，驱动限制对于电驱动器而言可以包括电压限制和/或电流限制，特别可以是电压限制和/或电流限制。

夹钳+驱动器系统的弹性特性可以被接近线性地近似计算。据此有利的是，有两个值对就已经足以确定驱动力-驱动位置函数，并由此确定用于闭合的驱动参考位置，这可以有利地缩短方法持续时间。

另一方面，可以通过驱动力-驱动位置函数的两个以上的值对更加精确地确定该弹性特性，特别是弹性特性的线性近似可以借助于具有两个以上的值对的特别是线性的拟和计算来确定。相应地，在一种实施方式中，该方法包括以下步骤：

-借助于驱动器向闭合的夹钳加载一个或多个另外的、不同(大小)的驱动力，该驱动力(分别)大于第二驱动力；以及

-(分别)采集驱动器在此所达到的另一驱动位置；其中，基于第一驱动力、第二驱动力和一个或多个另外的驱动力和所采集的第一驱动位置、第二驱动位置和一个或多个另外的驱动位置来确定驱动参考位置。

在一种实施方式中，为了加载第一驱动力、为了加载第二驱动力和/或为了加载至少一个另外的驱动力，(相应地)借助于驱动器首先打开夹钳，然后闭合夹钳，接着对闭合的夹钳加载驱动力。

由此，在一种实施方式中，可以至少部分地降低附着-滑动效应等的影响，并因此可以(进一步)提高精度。

在一种实施方式中，根据本发明的方法包括居于向闭合的夹钳加载第一驱动力、第二驱动力和/或至少一个另外的驱动力之前的步骤：

-通过闭合夹钳来确定特别是临时的闭合位置；以及

-确定在此特别在闭合位置上起作用的驱动器的致动力；

其中，基于该致动力预先给定第一驱动力、第二驱动力和/或至少一个另外的驱动力。

在一种实施方式中，第一驱动力是致动力的至少1.1倍，特别是至少1.2倍和/或最高3倍，特别是最高2倍。附加地或替代地，在一种实施方式中，基于第一驱动力并因此间接地基于致动力来预先给定第二驱动力。附加地或替代地，在一种实施方式中，第二驱动力是第一驱动力的至少1.1倍，特别是至少1.2倍和/或最高3倍，特别是最高2倍。

由此，在一种实施方式中，可以降低由于向闭合的夹钳加载第一驱动力、第二驱动力或者至少一个另外的驱动力而导致过度负荷的危险。

在一种实施方式中，(分别)通过驱动限制来预先给定第一驱动力、第二驱动力和/或至少一个另外的驱动力。附加地或替代地，在一种实施方式中，通过驱动限制来确定致动力。

附加地或替代地，在一种实施方式中，基于预先给定的目标进给(sollzustellung)、特别是待驶入的目标位置来操作驱动器，以闭合夹钳和/或向夹钳加载，在一种扩展方案中，该目标进给被选择为，其大于夹钳的特别是假设的内径宽度(lichteweite)，或者被选择为，能够预期夹钳在达到目标进给或目标位置之前闭合。

由此，在一种实施方式中，可以分别但特别是组合地、(更)简单、(更)可靠、(更)精确地和/或以(更)低的特别是传感技术方面的耗费来实现对闭合夹钳的加载、夹钳的闭合或致动力的确定。

在一种实施方式中，驱动参考位置是借助于利用第一驱动力、第二驱动力和驱动位置的线性外推法来确定的，特别是根据以下等式来确定：

x0＝x1-[(x2–x1)/(t2-t1)]·t1(1)

其中，x0为驱动参考位置，t1为第一驱动力，t2为第二驱动力，x1为第一驱动位置，x2为第二驱动位置。

在一种实施方式中，驱动参考位置是借助于特别是利用第一驱动力、第二驱动力和至少一个另外的驱动力和驱动位置的线性拟合计算来确定的，特别是根据以下等式来确定：

其中，tj，xj，j＝3，...为另外的驱动力或驱动位置。

通过本发明，特别是可以确定用于空夹钳的无障碍闭合的驱动参考位置，并将其用于驱动器的校正或控制、特别是调节。相应地，在一种实施方式中，(接下来)基于所确定的用于闭合夹钳的驱动参考位置来控制、特别是调节驱动器，特别是被这样校正的驱动器。

在一种实施方式中，也可以借助于夹钳来确定部件的厚度。据此可以特别有利地确定力传感器的厚度，利用该厚度可以校准夹钳力-驱动位置函数，在此，将用于校准的力传感器的厚度作为驱动位置的偏移来考虑，因为在稍后的运行中，在没有力传感器的情况下，必须使驱动器附加地按照其厚度进给。

相应地，根据本发明的一种实施方式，用于借助于夹钳来确定部件的厚度、特别是确定力传感器的厚度、特别是借助于力传感器来校准驱动器的方法包括以下特别是依序的步骤：

-利用在此所述的方法或系统来确定用于闭合空夹钳的第一驱动参考位置；

-利用特别是同一个在此所述的方法或系统来确定用于利用夹钳抓取部件的第二驱动参考位置；以及

-基于第一驱动参考位置和第二驱动参考位置之间的差，特别当第一驱动参考位置和第二驱动参考位置之间有差异的时候，确定部件的厚度。

根据本发明的一种实施方式，提出一种系统，该系统特别是被硬件技术和/或软件技术地、特别是编程技术地设计用于执行在此所述的方法，和/或包括：

用于借助于驱动器向闭合的夹钳加载第一驱动力的装置；

用于采集驱动器在此所达到的第一驱动位置的装置；

用于借助于驱动器向闭合的夹钳加载更大的第二驱动力的装置；

用于采集驱动器在此所达到的第二驱动位置的装置；和

用于基于第一驱动力和第二驱动力以及所采集的第一驱动位置和第二驱动位置来确定用于闭合夹钳的驱动参考位置的装置。

在一种实施方式中，该系统或其装置包括：

用于借助于驱动器以大于第二驱动力的至少一个另外的驱动力加载闭合的夹钳的装置；

用于采集驱动器在此所达到的另外的驱动位置的装置；和

用于基于第一驱动力、第二驱动力和至少一个另外的驱动力和所采集的第一驱动位置、第二驱动位置和至少一个另外的驱动位置来确定驱动参考位置的装置。

附加地或替代地，在一种实施方式中，该系统或其装置包括：

用于使打开的夹钳闭合的装置，以便借助于驱动器加载第一驱动力、第二驱动力和/或至少一个另外的驱动力；

用于通过闭合夹钳来确定闭合位置、确定在此起作用的驱动器的致动力和基于该致动力预先给定第一驱动力、第二驱动力和/或至少一个另外的驱动力的装置；

用于预先给定第一驱动力、第二驱动力和/或至少一个另外的驱动力和/或借助于驱动限制来确定致动力的装置；

用于基于预先给定的目标进给来操作驱动器以使夹钳闭合和/或被加载的装置；和/或

用于借助于利用第一驱动力、第二驱动力和驱动位置的线性外推法或借助于利用第一驱动力、第二驱动力和驱动位置的拟合计算来确定驱动参考位置的装置。

根据本发明的一种实施方式，该系统或其装置包括：

用于借助于在此所述的方法或系统来确定用于闭合空夹钳的第一驱动参考位置的装置；

用于借助于在此所述的方法或系统来确定用于利用夹钳抓取部件的第二驱动参考位置的装置；和

用于基于第一驱动参考位置和第二驱动参考位置之间的差来确定部件厚度的装置。

本发明意义下的装置可以硬件技术和/或软件技术地构成，特别是具有：优选与存储系统和/或总线系统进行数据连接或信号连接的处理单元，特别是数字处理单元，特别是微处理器单元(cpu)；和/或一个或多个程序或程序模块。为此，cpu可以被设计为：执行被实现为存储在存储系统中的程序的指令；从数据总线采集输入信号，和/或将输出信号发送至数据总线。存储系统可以具有一个或多个特别是不同的存储介质，特别是光学的、磁的、固态的和/或其它非易失性的介质。程序可以被提供为：其能够体现或执行在此所述的方法，从而使得cpu能够执行该方法的步骤。在一种实施方式中，计算机程序产品可以具有特别是非易失性的、用于存储程序的存储介质或者其上存储有程序的存储介质，其中，程序的执行使系统或控制器、特别是计算机能够执行在此所述的方法或该方法的一个或多个步骤。

在一种实施方式中，该方法的一个或多个、特别是所有的步骤特别是通过所述系统或其装置被全部或部分自动地执行。

在一种实施方式中，该系统包括夹钳和/或机器人。

附图说明

其它的优点和特征由从属权利要求和实施例给出。为此部分示意性示出：

图1：根据本发明的一种实施方式的系统；和

图2：根据本发明的一种实施方式的方法。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一种实施方式的系统，其具有机器人20，在该机器人的法兰上紧固有夹钳10，该夹钳具有驱动器11，该驱动器将钳臂12移动到不同的驱动位置x。

夹钳驱动器11和机器人20通过机器人控制器30来控制或调节，其中，在一种变型中，二者均可以通过彼此分离的控制器来控制或调节。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的方法。

在第一步骤s10中，当夹钳为空的并张开时，例如在驱动位置x＝0时(见图1)，计数器i归零，并且用于驱动器11的最大(允许)驱动转矩tmax被设定为初始的、非常小的值tmax,0。

然后在步骤s20中，下达目标进给δxsoll的命令，例如δxsoll＝10mm，并且在步骤s30中检查：夹钳是否运动。

由于初始的驱动转矩被限制在非常小的值tmax,0，因此开始时不是这种情况(s30：“n”)。

因此在步骤s35中，最大(允许)驱动转矩tmax是以小的步进δt升高，直至夹钳由于所命令的目标进给δxsoll而开始运动为止(s30：“y”)。

现在，夹钳仍然以被限制在低值的驱动转矩行进，该驱动转矩刚好克服静摩擦，直至，或者在步骤s40中检测到所命令的目标进给δxsoll已经达到预先给定的百分比α(s40：“y”)，例如达到至少95％，或者在步骤s50中检测到已达到转矩限制并且夹钳已相应地停止(s50：“y”)。

如果检测到，所命令的目标进给δxsoll已经达到了预先给定的百分比α(s40：“y”)，但并没有由于转矩限制而事先停止，则是夹钳最初打开得过大。

然后，相应地在步骤s45中，将夹钳缩合(aufgefahren)一定的量β，例如5mm，并再次执行从步骤s10开始的方法。

如果检测到已经达到转矩限制，并且夹钳已经停止(s50：“y”)，而目标进给没有达到预先给定的百分比α，则使夹钳闭合，其中，操作转矩以最大(允许)驱动转矩tmax的水平起作用。在一种变型中，这也可以通过如下方式检测到：即，检查夹钳或驱动器是否还在运动(s50：“dx/dt＝0？”)。

在步骤s60中，将该处于当前最大(允许)驱动转矩tmax水平的操作转矩与所采集到的驱动器的临时闭合位置x0一起存储。

由于在第一次工序过程(i＝0)中尚未达到预先给定的最小重复数n＞2，因此在步骤s60中使夹钳再次打开一小的预先给定值γ，计数器i增加1，并且使最大(允许)驱动转矩相对于操作转矩或当前的最大(允许)驱动转矩提高一个因数δ，例如提高50％(δ＝1.5)。

现在该方法回到步骤s20，在该步骤中再次下达目标进给δxsoll的命令。

由于提高后的最大(允许)驱动转矩在此克服了静摩擦(s30：“y”)，并且由于夹钳相对于已经达到的闭合位置打开了所述小的预先给定值γ，因此在夹钳重新闭合之前，所命令的目标进给δxsoll不会达到预先给定的百分比α(s40：“n”)。在一种变型中，在以上所述的初始确定了i＝0时的临时闭合位置之后的工序过程中，也可以取消步骤s30、s40的检验。

然而，由于提高了最大(允许)驱动转矩，因此驱动器将会继续进给，并且因此在弹性变形很小的情况下以当前(预先给定的)最大(允许)驱动转矩tmax水平的第一驱动转矩t1(i＝1)向重新闭合的夹钳加载。

在步骤s60中，将其与所采集到的驱动器的第一驱动位置x1一起存储。在如前所述的粗略确定了闭合位置并以在此起作用的操作转矩(i＝0)作为加载第一驱动转矩t1(i＝1)的初始点时，可以省略这种存储。

然后从步骤s75开始重复该方法，其中，夹钳再次打开γ，计数器i增加到2，并且最大(允许)驱动转矩相对于第一驱动转矩t1或当前最大(允许)驱动转矩提高一因数δ。

在此，由于再次提高了最大(允许)驱动转矩，因此驱动器还将进一步进给，并因此在发生弹性变形的情况下现在以当前(预先给定的)最大(允许)驱动转矩tmax水平的第二驱动转矩t2向重新闭合的夹钳加载。

在步骤s60中，将其与所采集的驱动器的第一驱动位置x2一起存储。

如果达到了预先给定的用于在加载驱动转矩时采集驱动位置的工序过程的数量n，例如前述的工序过程i＝1，2，则在步骤s80中，基于该驱动位置和驱动转矩x1、t1、x2、t2、...，确定用于闭合夹钳的驱动参考位置x0，例如，在上述的2个工序过程中通过根据前述等式(1)的线性外推法来确定。

同样地，还可以按照上述的方式执行更多的工序过程i＝3，...，并随后借助于拟合计算确定驱动参考位置x0，例如根据前述的等式(2)来确定。

为了确定部件的厚度，特别是用于校准驱动器的力传感器的厚度，如图1中虚线所示，在上述的确定用于闭合(空)夹钳的(第一)驱动参考位置x0之后再次执行上述的方法，但是在此，夹钳要在闭合时抓取部件或力传感器40，并为此类似地确定第二驱动参考位置x'0，并将厚度确定为差x0-x'0。

尽管在前面的描述中已经阐述了示例性的实施方式，但是应该指出的是，还可能有很多的变型。此外还应指出的是，这些示例性实施方式仅仅是举例，其不应对保护范围、应用和构造形成任何限制。相反，通过前面的描述能够赋予本领域技术人员对至少一个示例性实施方式进行转换的教导，其中，在不脱离本发明保护范围的情况下，可以实现特别是关于部件的功能和布置的各种变化，例如可以根据权利要求和等效的特征组合获得。

附图标记列表

10夹钳

11驱动器

12钳臂

20机器人

30机器人控制器

40力传感器(部件)

x驱动位置。