基于电动机的保持控制系统及方法

专利名称：基于电动机的保持控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种保持控制系统，尤其涉及一种电驱动保持(hold)装置的控制系统，例如钳子(gripper)和夹子(clamp)。
背景技术：
这里所提供的背景技术的描述是为了概括地介绍本发明的背景。目前提及的发明人的工作，在此背景技术部分所描述的程度上，以及本发明在提出申请的时候不能限定为现有技术的方面，既不能清楚地，也不能隐含性地作为与本发明相对抗的现有技术。
各种保持系统可用于生产过程中，以夹持和/或在不同的位置之间移动物体。示例性的保持系统是钳子系统和工件保持系统或包括夹子的系统。钳子系统通常用于夹持和/或在不同的位置之间移动物体。夹持过程可包括四个步骤。在第一步骤中，钳子合拢以在第一位置夹持物体。在第二步骤中，外部装置(或驱动器)将钳子从第一位置移动到第二位置。在第三步骤中，物体在第二位置处被从钳子中释放。在第四步骤中，外部装置将钳子移回到第一位置以夹持另一物体。工件保持系统通常具有一个或多个夹子，夹子被驱动以夹持零件。每一个夹子可具有，例如夹持状态和释放状态。在夹持状态中，夹子被驱动并保持在夹持零件的位直。这防止零件相对于夹具移动。在释放状态中，夹子被驱动到后退(或非夹持)位置。这允许零件从夹具中移出。保持系统可以气压为基础或者以电为基础。以气压为基础的保持系统包括气压回路。气压回路包括主体以及气压制动阀。这些阀打开或者关闭以调节主体气缸内的气压。活塞在气缸内气压的作用下在气缸内移动。活塞的移动导致(多个)夹持元件(例如，钳指或夹持臂)夹持或释放物体。在钳子工具中，钳指可处于合拢(夹持)状态或打开(释放)状态。在夹子工具中，夹持臂可处于夹持状态或释放状态。可使用传感器，通过监控活塞的位置和/或直接检测夹持元件的位置，检测夹持元件的状态。作为第一个例子，活塞可包括磁体，其可由主体外部安装的传感器检测。主体可包括与活塞移动方向平行延伸的槽。磁阻传感器可安装在主体的槽之上，检测磁体的运动(也就是活塞的运动)。这些传感器可用于产生，例如，打开(OPEN)和合拢(CLOSE)信号，或夹持(HOLD)和释放(RELEASE)信号，用于自动控制。这些信号表示夹持部件是否处于打开、合拢、夹持和/或释放状态。作为另一个例子，外部安装的感应传感器可用来感应夹持元件的运动(如钳颌和/或钳指的运动)。外部安装的传感器的使用具有相关的缺点。除了传感器以及相关电缆的成本外，电缆可由于例如在夹持过程中重复循环而老化变差。由于钳子在不同的位置之间往复移动，因此电缆上的某些点可磨损而阻碍钳子的使用。另外，可需要手动调节，更换保持系统上的外部传感器，以适应不同尺寸的物体。每一个物体可具有一套单独的相关传感器。以电为基础的保持系统可包括一个或多个安装在主体上的电动机。(多个)电动机用来驱动夹持元件。传感器可安装在主体上，以检测保持装置的状态。与以气压为基础的保持系统的传感器相似的问题可发生。另外，当夹持元件处于合拢或夹持状态时，供给(多个)电动机的电流可需要保持或调整，以在物体上保持想要的力。典型的步进电动机可需要保持(全动力)，不管夹持部件的位置或运动。这可导致电动机在温度升高的情况下运行延长的时间，这可限制电动机的最大输出扭矩水平和/或降低、减少电动机的部件的运行寿命。同时，因为电流被维持，因此能量消耗增加。

发明内容
提供了一种保持系统，其包括力控制模块，该力控制模块用于产生力信号，使保持装置实施保持冲程或释放冲程中的至少一个。保持冲程包括将保持装置的夹持部件移到夹持物体的第一位置。释放冲程包括将该夹持部件移到释放物体的第二位置。保持装置是不可逆向驱动的。构建了失速(Stall)检测模块，以(i)监控接受自保持装置的电动机组件的传感器的传感器信号；并且(ii)基于该传感器信号检测电动机的第一失速情形。构建了 关停模块以在释放过程中或者其结束处，基于对第一失速情形的检测，切断供给电动机的电流。在其它的特征中，提供了一种保持系统，其包括力控制模块，用于产生力信号，促使保持装置实施保持冲程和释放冲程中的至少一个。构建了失速检测模块，用于(i)监控从电动机组件的传感器接收的传感器信号；并且(ii)基于该传感器信号检测电动机的失速情形。升压模块用于将电动机的电流增加到升压电流水平，并且松开电动机组件的丝杠。升压电流水平高于作用电流水平。作用电流水平用于将保持装置的夹持部件在保持状态与释放状态之间转换。升压模块，当增加电流时，基于电动机的移动方向和传感器信号，调节力信号。在其它的特征中，提供了一种保持系统，其包括力控制模块，该模块用于产生力信号，以使保持装置实施释放冲程。当实施释放冲程时，保持装置的夹持元件被驱动以释放物体。构建了失速检测模块，用于(i)监控从电动机组件的传感器接收的传感器信号，(ii)基于该传感器信号，检测电动机的失速情形。构建了行程结束模块，以将保持装置的夹持元件从硬停机移开预定的距离，包括基于对失速情形的检测，调节力信号。在其它的特征中，提供了一种保持系统，其包括力控制模块，该模块用于产生第一力信号，以使保持装置实施保持冲程和释放冲程中的至少一个。构建失速检测模块，用于
(i)监控从电动机组件中的传感器接收的传感器信号，并且(ii)基于该传感器信号，在保持冲程或释放冲程结束时，检测电动机的失速情形。构建力控制模块以调节力信号，从而当保持装置夹持物体时，依据对失速情形的检测，将电动机的电流从第一电流水平减小到第二电流水平。第二电流水平大于用于夹持物体的最小电流水平。在其它的特征中，提供了一种保持装置的扭矩方法。该方法包括确定保持装置的电动机的最小输出扭矩和最大输出扭矩；为最小输出扭矩分配最大电压；为最大输出扭矩分配最小电压；依据最小电压和最大电压，在最小输出扭矩和最大输出扭矩之间插入输出扭矩；基于插入的输出扭矩，在作用扭矩模式下操作保持装置，其中，当处于作用扭矩模式时，保持装置实施保持冲程和释放冲程中的一个；当在保持模式下操作时，向马达提供最小电压，其中，在保持模式中，保持装置处于失速情形。
在其它的特征中，提供了一种保持系统，其包括保持装置控制模块，该模块构建来，用于(i)提供电源输出，并且(ii)产生打开信号、合拢信号、以及力信号。力信号指示电动机要求的输出扭矩。构建马达控制模块以产生反馈信号，该反馈信号表示保持装置的失速情形。该反馈信号由安装在电动机壳体内部的传感器产生。保持系统进一步包括电缆组件。该电缆系统包括配置成经由电缆连接到保持装置控制模块的第一连接器。该电缆连接在保持装置控制模块与电缆组件之间。第二连接器连接到马达控制模块上，从保持装置控制模块向马达控制模块提供打开信号以及合拢信号。该第二连接器从马达控制模块向保持装置控制模块提供反馈信号。第三连接器连接到马达控制模块上，从保持装置控制模块向马达控制模块提供电源输出或力信号。独立于电缆的信号线，连接在(i)第一连接器与(ii)第二连接器和第三连接器的至少一个之间。本发明的更多的应用领域由具体实施方式
、权利要求书以及附图而变得清楚。
具体实施方式
以及具体实例的意图只是为了说明，而不意味着限定本发明的范围。


根据具体实施方式
以及相关附图，本发明可被彻底理解，其中图I是本发明的以电为基础的保持系统的功能框图；图2是本发明的钳子的截面图；图3所示是本发明的电动机关停方法；图4所示是本发明的升压方法；图5是本发明的升压模式的扭矩图；图6是本发明的表示行程结束流程以及相应钳指状态的图表；图7所示是本发明的行程结束方法；图8是本发明的表示夹持模式的扭矩图；图9所示是本发明的夹持方法；图10是本发明的传递函数的力与电压的比值图；图11所示是本发明的扭矩方法；图12A是本发明的电缆组件的透视图；图12B包括透视图和图12A电缆组件的引脚输出；图12C是图12A的电缆组件连接器的前视图和引脚输出；图13是本发明的处于释放状态的夹子的截面图；图14是图13中夹子处于夹持状态的截面图；图15是本发明的表示移动模式的扭矩图；图16是本发明的表示多种作用模式的扭矩图；以及图17所示是本发明的另一个夹持方法。
具体实施例方式在下面的说明中，钳子被主要地描述成在合拢状态夹持物体，当从合拢状态转换到打开状态时释放物体。在一些钳子工具中，钳子可在打开状态夹持物体，当从打开状态转换到合拢状态时释放物体。因此，下面描述的实施也适用于在打开状态夹持物体的钳子。
在图I中示出一个以电为基础的保持系统(“保持系统”)10，其包括保持装置控制模块12、带有马达控制模块14和电动机15的电动机组件13、以及保持装置16。保持系统10可指的是例如钳子系统或者夹子系统。保持装置16可是例如具有一个或多个夹持元件的钳子或夹子。保持装置控制模块12通过弹性电缆17连接到电动机组件13上。弹性电缆17包括第一连接器18，该第一连接器18连接到电动机组件13的第二连接器19上。第二连接器是电缆组件20的零件，其位于电动机组件13内部。电缆组件20简化了保持装置控制模块12和马达控制模块14之间的接口。弹性电缆17和电缆组件20的配置在将保持装置控制模块12连接到马达控制模块14上时提供了方便。弹性电缆17可是高弹性的。例如，弹性电缆17可具有小于或等于弹性电缆17外径(OD) 15倍(或者15X0D)的弯曲半径。在一个实施例中，弹性电缆17的弯曲半径是10X0D。弯曲半径可在沿电缆的任一点确定。弹性电缆17的高弹性防止电缆149在使用中损坏。弹性电缆17可具有一个弯曲寿命，例如大于或等于20个百万次。虽然未在图12A至12C中示出，弹性电缆17可包括中心、弦、鞘以及接地屏蔽等。弹性电缆17可包括热塑性弹性体(TPE)、聚亚安酯(PUR)、聚四氟乙烯(PTFE)和/或尼龙以提供弹性、耐磨损性、以及 耐液压流体性和耐碳氢化合物性。弹性电缆17的导体可由，例如，金(Au)、镍(Ni)、黄铜、铜(Cu)、锌(Zn)和/或其它导电性材料形成。保持装置控制模块12可为可编程逻辑控制器(PLC)，其指挥保持装置16的打开和合拢或夹持和释放状态。马达控制模块14基于保持装置控制模块12的能量和来自保持装置控制模块12的不连续的输入和输出(I/O)信号，控制电动机的操作。马达控制模块14可编程，其可包括关停模块21、升压模块22、以及行程结束模块23、保持模块24、失速检测模块26以及力控制模块28。模块21-28仅作为例子，模块21-28中的一个或多个模块可与一个单独的模块联合，或者排除在马达控制模块14外。例如，力控制模块28可包括关停、升压和/或保持模块21、22、24。马达控制模块14也可包括用于存储下面所描述的各种软件算法和流程、预定值、阈值、设定值、电压、电流值等的存储器29。电缆组件20包括第二连接器19、第一套连线30、第二套连线31、第三连接器32、和第四连接器33。第一套连线30连接在第二连接器19和第三连接器32之间。第二套连线31连接在第二连接器19和第四连接器33之间。第三连接器32连接到马达控制模块14上的第五连接器34。第五连接器34可连接到马达控制模块14上，如图所示，或者直接连接到电动机15上。第四连接器33连接到马达控制模块14上的第六连接器35。以下根据图2-14，详细描述模块14和21-28中各自的操作。保持装置16的例子在图2、13和14中示出，电缆组件20的例子在图12A-12C中示出。虽然下列图2_11的应用主要是关于钳子描述的，这些应用也可改变和/或用于其它保持装置。其它保持装置的例子在图13和14中提供。现在参考图2，其示出保持装置16’。保持装置16’是钳子，包括电动机支架36、钳子主体37和钳指(或夹持元件)38。电动机组件(“马达” )39安装在电动机支架36上，驱动连接器41，以移动夹持主体37中的楔型物42。马达39包括马达控制模块14和电动机15，它们安装在马达39的壳体52内。马达39和钳子主体37的组合被称为线性驱动器。楔型物42的平移将钳指38在打开和合拢状态之间移动。马达39可包括丝杠50，其经由转子螺母54被驱动，进出于马达39的壳体52。丝杠50不旋转，转子螺母54在相对于壳体52的固定位置旋转。丝杠50的移动方向基于转子螺母54的旋转方向而定。丝杠50被驱动进入壳体52导致连接器41在向内的方向上向电动机15驱动楔型物42，从而使钳指38移动至合拢状态，如图所示。当丝杠50被驱动到壳体52外时，钳指38可处于完全打开状态。马达39可包括一个或多个内部传感器(未示出)，以检测丝杠50的位置，该位置表示钳指38的位置。作为一个例子，马达39可包括编码器或其它传感器(未示出)，其检测丝杠50的位置。编码器和/或内部传感器可被失速检测模块26监控，并提供反馈(例如位置信息)，表示钳指38是否处于打开或合拢状态。马达控制模块14和/或失速检测模块26可产生打开感应信号和合拢感应信号，其表 示打开和合拢状态，被提供在打开感应信号线和合拢感应信号线上(其例子在图12A-12C中示出)。打开和合拢状态以及打开感应和合拢感应信号线可指的是夹持和释放状态和/或夹持感应和释放感应信号线。打开和合拢状态可基于丝杠50是否处于硬停机而定。硬停机指的是钳指38抵住物体，不再移动和/或例如当马达39的部件(例如丝杠50、连接器41和/或楔型物42)已经达到移动的极限。这可发生在例如钳指38已经合拢或打开，并夹持物体，或当钳指38已经运动到行程结束极限。这里所描述的关于模块14和21-28的应用可用于各种类型的电动机。这样，电动机15可为各种电动机。作为两个例子，电动机15可是回转电动机或者线性电动机。电动机15可是步进电动机、电刷电动机、不带电刷的电动机等。作为另一个例子，电动机15可是反失速步进电动机。内部传感器模拟传统的以气压为基础的和/或以电为基础的钳子通常包括外部安装的传感器，以检测钳子的打开和合拢位置。外部安装的传感器指的是安装在钳子系统主体上，位于电动机和/或电动机壳体外部的传感器。外部安装传感器的使用具有相关的缺点。这里所描述的失速检测方法可在不使用外部安装传感器的情况下，用于检测钳子的打开和合拢状态。失速情形可在丝杠50到达硬停机时发生。失速情形指的是提供能量以移动(translate)丝杠50,但丝杠50由于硬停机阻止而不再移动而导致不进一步移动。马达控制模块14和/或失速检测模块26可检测失速情形，并通过打开和合拢(或夹持和释放)感应信号线表示。在一个应用中，失速检测模块26检测失速情形，并可产生一个失速信号和/或设定失速标记，其可被存储在存储器29中。马达控制模块14可基于该失速信号和/或设定标记产生打开感应信号和合拢感应信号。失速情形可基于供给电动机15的电流和/或电压、钳指38的行程方向、来自编码器的信号、和/或来自(多个)内部传感器的信号被检测到。内部传感器可位于电动机壳体52内部。作为一个例子，失速情形可通过感应安装在电动机壳体52内部的编码器的位置和/或转动被检测到。打开和合拢感应信号线可提供数字的和/或高/低传感器信号，以表示保持装置16’是否失速和是否处于打开或合拢状态。打开和合拢感应信号可提供在第二连接器19的输出引脚上，并被保持装置控制模块12检测到。打开和合拢感应信号可用于模拟和/或提供信息，这些信息通常由正常打开和正常关闭的、外部安装的传感器(例如基于传感器的PNP或NPN晶体管)提供。这去除了对外部传感器的需要，并解决了与此相关的问题。
可逆向驱动(backdrivable)与不可逆向驱动的对比根据丝杠50的斜度(pitch)，线性驱动器、保持装置16和/或丝杠50可为可逆向驱动的或不可逆向驱动的。当向电动机15提供的能量关停(或去除)时，线性驱动器、保持装置16和/或丝杠50是可逆向驱动的，并且丝杠50由于钳指38和由钳指38夹持的物体之间的压力而移动。丝杠50的斜度可以使用的钳子工具为基础而定。丝杠50的斜度指的是丝杠50在单位预定长度内螺纹(thread)的数目。好的丝杠在单位预定长度内具有的螺纹比粗糙丝杠多。好的丝杠可由于克服例如丝杠和转子螺母54之间的摩擦所需要的力而不可逆向驱动。粗糙的丝杠是可逆向驱动的，因为克服摩擦所需要的力较小。电动机关停在使用好的丝杠的钳子工具中，关停模块21可关停电动机15的电源，以节约能量。例如，当保持装置16’已经夹持了物体和/或到达硬停机时，可去除对电动机15的供 电。因为好的丝杠不可逆向驱动，因此在对物体保持想要的夹持(或保持)力时，可去除供电。具有想要的斜度的丝杠可基于额定的力的水平选择。额定的力的水平指的是的保持物体的力加上安全余量。作为结果，克服摩擦并逆向驱动所选择的丝杠的力大于保持物体的力。当去除供电时，通过防止物体掉落，这使得故障保护操作成为可能。在去除对电动机15的供电外，还可部分或全部地去除对保持装置控制模块12和/或马达控制模块14的供电。作为一个例子，当电动机完成打开、合拢、夹持和/或释放变化运动(或冲程)时，关停模块21切断对保持装置控制模块12、电动机15、和/或马达控制模块14的供电。因为选择的丝杠不可逆向驱动，因此夹持力可被维持。关停模块21可应用失速检测流程以检测什么时候切断供电。当已经传输了一个在打开和合拢状态之间转换的命令，关停模块21可接收并连续监控打开感应信号、合拢感应信号和/或来自马达39 (或编码器和/或其它内部传感器)的其它信号。打开和合拢感应信号独立于冲程位置(也就是钳指38的位置)产生。关停模块21可基于打开和合拢感应信号检测失速情形，并启动计数器。如果该计数器达到预定的阈值，设定一个标记，该标记使电动机执行关停流程。电动机关停流程可关停电动机15和/或保持系统10的其它部件的电流和/或电压。通过对电源去除供电和/或对电机39的电源I/O管脚的供电，关停模块21可切断电机39和/或电动机15的供电。这些管脚在图12B-12C中示出。当切断供电时，可逆向驱动的丝杠维持钳指38的力和位置。夹持过程可包括4个步骤。这4个步骤包括1)在第一位置夹持物体(即合拢或打开钳指)；2)将钳子从第一位置移动到第二位置；3)释放物体(即实施与步骤2中钳子相反的动作)；以及4)将钳子移动回到第一位置，以捡起下一个物体。由于电动机关停流程被激活，在第二步骤和第四步骤持续期间，关停模块21可以关停对电动机15和/或保持系统10的其它元件的供电。当4个步骤中的每一个步骤持续时间都一样长时，这可以减少50%的能量消耗和热量产生(相对于没有电动机关停控制的以电为基础的保持系统)。作为结果，在夹持过程中的每一个周期中，消耗较少的能量，并减少了热量产生。热量产生减少允许电动机运转更剧烈(被命令以更长的时间输出更大扭矩水平)。能量消耗较少，相对于传统保持系统，保持系统10操作更便宜，并允许增大输出扭矩(或夹持力)。
保持系统10可使用多种方法操作，方法的例子由图3、5、7、9、11和17中的方法提供。下面所描述的图3、5、7、9、11和17中的任务作为示例性的例子；这些任务根据应用，在重叠的时间段内或按照不同的顺序，可按顺序、同步、同时、持续地实施。此外，基于应用和/或事件的顺序，任务中的任何一个任务可不实施或略过。在图3中示出了一个电动机关停方法。虽然下面的任务主要关于图1-2的实施例进行描述，这些任务可容易地被修改以用于本发明的其它应用。这些任务可重复实施。方法可于60开始。在62，马达控制模块14将钳子的夹持元件转换到打开或合拢状态以在第一位置夹持物体。这包括实施一夹持冲程。在64，关停模块21监控打开和合拢感应信号，检测夹持冲程结束时的失速情形。在66，关停模块21启动计数器。在67，关停模块21确定计数器是否达到预定的阈值。如果达到阈值，实施任务68。在68，关停模块21切断电动机15的电流和/或电压。
在70，包括马达组件13的钳子被从第一位置移动到第二位置。这包括启动关停模块21和/或允许电动机15启动。在72，通过实施释放冲程，马达控制模块14将夹持元件从夹持状态转换到释放状态。在74，关停模块21监控打开和合拢感应信号，并在释放冲程结束处检测失速情形。在76，关停模块21重置并启动计数器。在78，关停模块21确定计数器是否达到预定的阈值。如果达到阈值，实施任务80。在80，关停模块21切断电动机15的电流和/或电压。在82，包括电动机组件13的钳子从第二位置移动到第一位置。这个方法可于83处结束，或回到任务60。马达升压(boost)在某些情况下，当使用不可逆向驱动丝杠时，可发生咬合(binding)情况。咬合指的是丝杠(例如丝杠50)与电动机的螺母(例如转子螺母54)咬合(卡在一起)。这可发生在当线性驱动机被驱动进入硬停机，这使电动机15失速。在这种情形下，运用扭矩模式算法以感应失速的电动机，使用电动机控制信号以产生预定量的输出扭矩。扭矩模式算法可由例如力控制模块28实施。产生输出扭矩来为钳指38提供施加在物体上的适当水平的压力，从而在硬停机时夹持物体。这允许电动机39在用于定位物体之外，也可用于在硬停机时夹持物体。当马达控制模块14 (或力控制模块28)命令输出扭矩在硬停机时持续加压时，马达39的转子静止(即固定)。力信号FORCE可最初从保持装置控制模块12中提供到马达控制模块14。马达控制模块14可依据力信号FORCE调节电动机15收到的电流。持续的加压动作导致丝杠50和转子螺母54楔进或抵制硬停机。作为结果，丝杠50与转子螺母54咬合。丝杠50和转子螺母54处于咬合状态时间越长，将丝杠50和/或转子螺母54释放所需要的力就越大。丝杠50和转子螺母54可保持在咬合状态一段较长的时间，例如在安装期间，保持装置16’被驱动进入完全合拢或打开位置，并保持在该状态，直到被用户使用。如果保持装置16’在被驱动进入咬合(或楔进)状态后马上被驱动，则丝杠50和转子螺母54停留在咬合状态的趋势事实上不存在。现在，参照图4，其示出升压方法。在升压模式中，升压模块22可增加电动机15的输出扭矩，以解开丝杠50和/或转子螺母54。虽然下面的任务主要是关于图1-2描述，这些任务也可容易地被修改以应用于本发明其它应用。这些任务可被重复实施。方法可在90开始。在92，失速检测模块26确定丝杠50处于预防硬停机的咬合状态，如这里所描述的。在94，当最初发信号通知电动机15将钳指38 (或夹持元件)从与硬停机相关的硬停机位置移开时，升压模块22启动升压流程。在96，马达控制模块14和/或处于执行升压流程的升压模块22以增加的或预定 的电流水平(升压电流水平)启动电动机15，这提供了增加的输出扭矩。在98，升压模块22可启动计数器。在100，升压模块确定计数器是否终止(即超过预定的阈值)。当计数器已经终止时，实施任务102。任务96-102可被实施以在一段短的预定时期(升压周期)内提供升压电流，以松开丝杠59和/或转子螺母54。预定的阈值和/或升压周期可依据丝杠59和/或转子螺母54处于咬合状态的时间长度而设定。预定的阈值和/或升压周期被设定以确保咬合状态被克服。在102，力控制模块28将供给电动机15的电流降低到提供小于升压输出扭矩的输出扭矩的作用电流水平。作用电流水平是用来夹持(或保持)物体的电流水平。升压方法可在104结束。图5所示是显示升压模式的扭矩图的例子。在图5中，示出了提供当升压电流时的第一扭矩水平以及当提供作用电流水平时的作用扭矩。升压电流水平可以设置为，对应于电动机15的100%输出扭矩水平的100%输出电流水平，和/或基于作用电流水平设置。升压周期可被设置以确保有足够的时间克服最坏情况下的咬合。升压电流水平可被设置为预定的电流量，其大于有效消除咬合的作用电流水平。这保证了在作用扭矩模式中施加的力(作用力)不会太大，而不能防止基于作用力产生的咬合在升压模式期间被克服。虽然升压模式克服了马达的咬合状态，咬合的解决以及升压模式的联合使用实际上减小了马达的能用的力以及冲程。因为需要增加水平的力以解决作用力使用期间产生的咬合状态，因此作用力被设置在低于马达的最大输出力的水平。在硬停机以及初始从打开状态或从合拢状态转换时，使用升压模式。钳指38被从硬停机位置移动到非咬合位置。作为结果，与作用模式相关的冲程降低，因为钳指38在升压模式过程中被从硬停机位置移开。虽然可使用的冲程降低，但是减小的数量很小，这是因为当钳指38或其它夹持元件被从硬停机移开时，咬合状态被克服。如果升压模式在合拢钳指38以夹持(或保持)物体时被激活，则物体可以最大的力被夹持，该力在从升压模式转换到作用电流模式时可减小。这不仅在物体上施加了过大的力，还产生了最差的咬合状况，这是因为施加在物体上的力是最大的力。因此，在升压模式期间不夹持物体，该模式降低了电动机15的可用冲程。行程结束移动现在参考图6，其示出了一个行程结束流程。钳指38被示为处于打开冲程过程中、处于完全打开状态的硬停机(失速情形)，以及处于合拢冲程过程中。行程结束模块23可将钳指38和/或保持装置16’的其它部件从硬停机移开以避免咬合。行程结束模块23通过保证丝杠50不保持在硬停机位置以防止咬合。作为一个例子，提供了一个外直径(OD)型钳子，该钳子在合拢钳指以夹持物体时施加夹持(或保持)力，该钳子在打开钳指时不需要保持在硬停机。因此，行程结束模块23可检测到打开冲程结束时的硬停机，并将钳指38和/或保持装置16’的其它部件从硬停机移开。行程结束模块23可基于例如打开感应信号来检测该硬停机。如果一检测到硬停机就从该硬停机移开，则咬合就不会发生和/或被最小化。行程结束模块23可将钳指38和/或保持装置16’的其它部件从硬停机移开预定的距离，以防止咬合，并最小化可用冲程的减小量。行程结束流程不在夹持物体时实施，而是在从夹持或保持(例如合拢)状态向释放(例如打开)状态转换结束时使用。钳指38从物体上的移开(例如0. 002英寸)导致
零夹持力。

行程结束流程可在这样的应用中使用，其中单位移动以外部硬停机为基础，并且在硬停机时不需要压力去夹持物体。在这些应用中，保持装置16’仅仅提供足够的力以克服非咬合位置。示例性的应用可包括使用保持装置16’推物体，与夹持物体相反。在这些应用中，从硬停机的行程结束移动可用在打开和合拢移动上。在图7中示出了行程结束方法。该行程结束方法可在具有可逆向驱动丝杠或不可逆向驱动丝杠的保持系统中实施。虽然下面的任务主要是关于图1-2和6中的应用描述的，这些任务也可容易地被改变以用于本发明的其它应用中。这些任务可被重复实施。该方法可于110处开始。在112，行程结束模块23和/或马达控制模块14可将夹持元件从保持(或夹持)状态移动到释放状态。在114，失速检测模块26和/或行程结束模块23可在释放冲程结束处检测硬停机，随后释放物体，如这里所描述的。在116，行程结束模块23在一检测到硬停机后就将夹持元件从目前(或第一)位置移动到第二位置，该第二位置远离硬停机。第二位置可距离第一位置(或硬停机位置)预定的距离。在117，马达控制模块14将夹持元件保持在第二位置。如果丝杠是不可逆向驱动，则马达控制模块14可以关停电动机15。在118，保持装置控制模块12和/或马达控制模块14可以确定是否还有另外的物体要夹持和/或接受夹持下一个物体的命令。在有另外的物体要夹持时，实施任务119，否贝U，该方法在120结束。在119，马达控制模块14将夹持元件从第二位置移动到第三位置以夹持下一个物体。这可在马达组件13和保持装置16被从目前的位置移到拾取位置之后发生。在任务119之后，可实施任务112。任务112可在马达组件13和保持装置16被从目前的(拾取)位置移到作为结果的(或掉落)位置后实施。保持模式作为使用不可逆向驱动的丝杠的替代，也可使用可逆向驱动的丝杠。虽然可逆向驱动丝杠没有与不可逆向驱动丝杠相关的咬合问题，但是可逆向驱动丝杠在去掉供电时能移动。因为这个原因，当使用可逆向驱动丝杠时，不去除供电，以在物体上保持夹持力。该夹持力可在保持装置16’处于硬停机时维持。将马达电流在高(夹持)水平下维持延长的期间会迅速导致马达39内部的发热问题。在马达39的温度超过了预定的内部温度(例如85°C)时，马达39可自动关停。当马达39在室温或环境温度下操作时，产生大于或等于预定扭矩水平的输出扭矩(例如大于或等于80%输出扭矩)，持续一段延长的时间后可导致马达的温度上升超过预定的内部温度。这可导致马达关停。现在参照图8，其示出了表示保持模式的扭矩图。图I中的保持模块24可减小马达39的电流，以防止马达39的温度超过预定的内部温度。保持模块24可将马达39的电流从作用扭矩模式的作用力电流减小到保持模式的保持电流。保持电流可提供需要的输出扭矩，以维持对物体的夹持，而不掉落该物体。保持丝杠50位置所需要的电流小于将钳指38移动到合拢或夹持位置的电流量。因此，为了最小化马达39的温度并节约能量，在物体被夹持后，减小马达39的电流，同时在该物体上维持适当的夹持力。
图8的扭矩图显示了升压模式、作用扭矩模式以及保持模式。如上所描述的升压方式可用于将钳指38和/或钳子的其它部件从硬停机移开。在一个预定的周期之后和/或在钳指38移动了预定的距离之后，可使用作用扭矩模式，以将钳指38移动到夹持位置并夹持物体。来自保持装置控制模块12的力信号FORCE表示作用扭矩模式中使用的力、输出扭矩和/或电流量。一旦检测到失速情形，保持模块24会减少电动机15的电流，以提供保持输出扭矩，从而向物体提供保持力。保持电流、保持输出扭矩和/或保持力可预先设定，并将值存储在存储器29中。保持模块24可通过调节力信号FORCE和/或产生在保持模式中使用的第二力信号来减小电动机15的电流。在保持模式中使用的力、输出扭矩、和/或电流可被预先设定，并独立于作用扭矩模式中使用的力、输出扭矩、和/或电流。失速情形可依照上面所描述的被检测。保持模块24支配的电流可预先确定，并被设定以确保在物体上维持最小的力，以防止在保持模式中物体掉落。马达电流被调整并且在保持模式中将马达39维持在夹持位置。保持模式过程中的电流水平可例如是作用扭矩模式中电流水平的一半，同时钳指38和/或丝杠50的位置以及夹持力被维持。虽然电动机15的电流减小，但是保持模式中的夹持力可与作用扭矩模式中的夹持力相等。在图9中示出了夹持方法。虽然下面的任务主要是关于图1-2、8中的应用描述，这些任务可容易地被修改以用于本发明的其它应用。这些任务可被重复实施。该方法可在130处开始。在132，实施升压方法，以将夹持元件从硬停机移开，来夹持并保持物体。升压电流水平可用于将夹持元件从硬停机移开。作用电流水平可用于将夹持元件移动到夹持位置。升压电流水平可对应于例如电动机15的100%扭矩水平。作用电流水平可对应于例如电动机15的80%扭矩水平。在134，失速检测模块26检测失速情形，如这里所描述的。在136，保持模块24或力控制模块28将电流从作用电流水平减小到保持电流水平，以提供保持力。保持电流水平可对应于例如电动机15的40%扭矩水平。保持力大于保持物体的最小力。该方法在138结束。作为替代，当使用气压控制保持或(夹持)系统以提供升压的、作用的以及保持力水平时，上面的任务可被修改以调节调整器的压力，代替调节电动机的电流。力调节以气压为基础的保持系统使用压力调整器以减小钳子的输出力。压力调整器调整钳子内的压力，以避免损害钳子部件。代替使用压力调整器，马达控制模块14和/或力控制模块28向马达39提供力信号FORCE，以通过力调整流程控制施加在物体上的力。马达39可具有一个模拟输入，其接收力信号FORCE。力信号FORCE可为控制信号、模拟电压信号和/或模拟电流信号，其在例如0和预定的电压和/或电流水平之间摆动。电压摆动范围的例子是0-5伏特(V)和0-10V。电流摆动范围的例子是0-20毫安(mA)和4-20mA。供给电动机15的实际电压和/或电流可与力信号FORCE的电压和/或电流水平不同。当供给电动机15的电流和/或电压处于最大电压和/或电流水平时，力信号FORCE可处于最小电压和/或电流水平。当供给电动机15的电流和/或电压处于最小电压和/或电流水平时，力信号FORCE可处于最大电压和/或电流水平。
现在参照图10，其示出了传递函数的力对电压的曲线图的例子。当力信号FORCE的电压是0时，马达39可提供最大输出力(例如2001bs)，当力信号FORCE的电压是最大值(例如10V)时,提供最小输出力(例如IOOlbs)。在示出的例子中，最小力是最大力的50%。当力信号FORCE从OV增加到10V时，马达39的输出力可线性地从最大力减小到最小力。上面所提供的最大值和最小值作为例子提供，其可依据机械和软件应用、钳子用途、钳子马达、和/或保持装置控制模块12和/或马达控制模块14设置的电压和/或电流而变化。与力信号FORCE的电压和/或电流范围相关的输出力可独立地应用于保持装置16’的打开和合拢冲程。电压和电流范围可以在设置步骤中，通过首先指定最小扭矩(或力)值MIN和最大扭矩(或力)值MAX来预先设定。最小和最大扭矩值MIN、MAX可存储在马达控制模块14的存储器29中。然后，马达控制模块14使用线性公式，依据电压和/或电流摆动范围，内插和/或确定最小和最大扭矩值MIN、MAX之间的扭矩值。电压和/或电流摆动范围可在装配保持系统10和/或保持装置16’时确定，或者在保持装置16’的使用过程中实时确定。电压和/或电流摆动范围可在夹持流程周期的任一点确定。在操作中，马达控制模块12可基于在装配过程中设置和确定的扭矩值调节力信号FORCE。最大扭矩值MAX和/或最大扭矩值MAX预定范围内的值可在升压模式中使用。最小和最大扭矩值MIN、MAX之间的扭矩值可用于作用扭矩模式期间。最小扭矩值MIN可用于保持模式期间。保持装置控制模块12和/或马达控制模块14通过调节力信号FORCE控制夹持力。作为一种替代，夹持力可经由外部电位计控制，该电位计作为保持装置控制模块12的用户界面的一部分提供。通过使用马达39内部的(多个)传感器(例如编码器)并且通过从这些传感器提供反馈信号到马达控制模块14，上面所描述的应用提供了弹性的(多个)夹持系统。(多个)夹持系统可由马达控制模块14调节，以在不更换夹持马达、电缆、传感器等的情况下，适应不同的应用和物体。马达控制模块14可根据使用的应用被编程或重新编程。电压、电流和/或输出扭矩的设定可经由马达控制模块12的用户界面调节，以适应不同大小的物体和作用力。在图11中示出了一种扭矩方法。虽然以下的任务主要是根据图1-2以及10的应用描述，这些任务可容易地被修改以用于本发明的其它应用。这些任务可重复实施。该方法可在140开始。在141，保持装置控制模块12、力控制模块28或其它控制模块确定了电动机15的最小输出扭矩和最大输出扭矩。这些扭矩值可被存储在存储器29中。在142，保持装置控制模块12、力控制模块28或其它控制模块向力信号FORCE的最小输出扭矩分配了最大电压和/或电流。在143，保持装置控制模块12、力控制模块28或其它控制模块向力信号FORCE的最大输出扭矩分配了最小电压和/或电流。在144，马达控制模块14根据最小电压和/或电流以及最大电压和/或电流，插入最小输出扭矩和最大输出扭矩之间的输出扭矩。在145，力控制模块28根据插入的输出扭矩，以作用扭矩模式操作保持装置16。当处于作用扭矩模式时，保持装置16可被操作以实施保持冲程来夹持物体或释放冲程来释放物体。 在145，在保持模式期间，通过向力信号FORCE提供最小电压和/或电流，保持模块24操作保持装置16来保持物体。最小电压和/或电流可在保持装置16处于失速情形时提供。在146，通过向力信号FORCE提供电压和/或电流(释放电压和/或释放电流)，力控制模块可操作保持装置16释放物体，该电压和/或电流大于最小电压和/或电流。该释放电压和/或电流可与最大电压和/或电流一样大。该方法在147结束。电缆组件现在参照图12A-12C，其示出了电缆组件20的透视图和引脚输出。电缆组件20包括第二连接器19，该连接器经由弹性电缆17连接到保持装置控制模块12上。电缆组件20还包括第三连接器32以及第四连接器33。该第三和第四连接器32、33可直接或间接地连接到马达39上。第三和第四连接器32、33经由电缆149连接到第二连接器19上。电缆149包括连线30、31。电缆组件20允许提供给或接受自经由单一电缆(即弹性电缆17)提供的马达控制模块14的能量和信号，这最小化了保持装置控制模块12和马达控制模块14之间的界面。虽然可使用多种引脚分配，图示出了引脚分配的一个例子。连接器19、32、33各自具有任意数目的连接器引脚，以及任意数目的相关连线或信号线，这些连线或信号线可包括在电缆149内。连接器19的引脚的数目可等于第三和第四连接器32、33的引脚数目之和。第三和/或第四连接器32、33中引脚的数目可小于或等于马达39上相应连接器的引脚数目。输出引脚的分配可在马达39的存储器和/或保持装置控制模块12中调节。图示出了连接器19、32、33中各自引脚输出的例子。第二连接器19可包括力、接地、打开、合拢、打开感应、合拢感应、模拟力以及I/O电源引脚。电源和接地引脚可连接到各自的电压和接地参考。在打开、合拢、打开感应和合拢感应引脚上的信号可为不连续的I/O信号。打开和合拢引脚接收打开和合拢命令信号以命令马达39在打开和合拢状态之间转换(即驱动保持装置16’)。使用了单独的打开和合拢引脚以及相应的分开这些信号的相应信号，并且实现了“什么都不做”状态，在该状态下，没有应用信号。打开和合拢引脚可指的是保持和释放引脚。打开感应引脚和合拢感应引脚用来从马达向保持装置控制模块12反馈打开感应和合拢感应信号。打开感应和合拢感应信号表示保持装置16’在打开或合拢状态下何时已经达到硬停机。模拟力引脚接收力信号FORCE，并用来支配马达39的输出扭矩。该引脚输出可用于例如直流电(DC)应用中。I/O电源引脚可用于向马达39内的马达控制模块14和/或逻辑器件(例如PNP晶体管)提供电源。马达39可接收两个电源供应电压；一个向电动机15提供电源，另一个向马达控制模块14和/或逻辑器件提供电源。这允许电动机15在比马达控制模块14和/或逻辑器件高的电压下操作。该提供给电动机15的增大的电压允许电动机15以增加的输出速度操作，和/或提供增加的输出扭矩水平。作为例子，电源引脚可具有48V，并且I/O电源引脚可具有24V。虽然示出了包括模拟力引脚的第三连接器32，该第三连接器可选地包括电源引脚。在一个可选的应用中，不包括I/O电源引脚，电动机15基于与提供给马达控制模块14和/或逻辑器件的相同电压操作。当不使用I/O电源时，提供给电源引脚的电源可被结合，并提供给第三和第四连接器32、33的相应的电源和I/O电源引脚。这将第一连接器从8引脚连接器减为7引脚连接器。作为将来自第二连接器19的电源结合入第三和第四连接器32、33的一种替代，第二连接器19可为8引脚连接器，并且保持装置控制模块12可 向第二连接器19的电源和I/O电源引脚提供相同的电源。电缆149可为Y形状。电缆149的导体可由例如金(Au)、镍(Ni)、黄铜、铜(Cu)、锌(Zn)和/或其它导电性材料形成。电缆149可包括如图所示的连线，可不包括接地屏障和/或鞘。图12B-12C示出的引脚输出满足了点到点(或硬停机到硬停机)应用的功能需求。硬停机到硬停机应用指的是钳子在硬停机之间重复移动并在处于硬停机时提供夹持物体的力的应用。上面所描述的钳子应用允许钳子移动到未知的(未预定的或未在存储器中存储的)硬停机位置，同时在该硬停机位置处允许应用输出力。钳子的马达控制模块可被编程以允许制造者和/或使用者调节这里所描述的各种设置。马达控制模块可被编程以提供上面所描述的特征中的任一个或多个。现在参照图13和14，其示出了保持装置16”。该保持装置16”是一个夹子，其连接到马达39’上，该马达39’与马达39相似。马达39’包括马达控制模块14’，其线性驱动丝杠50’。保持装置16”包括驱动臂150、联络件152、曲柄臂154、以及机轴156，这些部件位于夹子壳体157中。机轴156连接到夹持臂158 (或其它工具或夹持元件)上。在操作中，丝杠50’被线性驱动，并被驱动臂150接收。驱动臂150被线性驱动，以移动联络件152，并旋转机轴156上的曲柄臂154。机轴156的旋转使夹持臂158旋转，以向零件160施压和/或将零件160保持在工作夹具162上。夹持臂158可被连接到肘节(toggle)机构和/或联络件上以锁定零件160。当电源从马达39’上去除时，马达39’和/或保持装置16”可将夹持臂158保持在锁定状态。夹持臂158在与零件160接触时处于保持状态，当不与零件160接触时，处于释放状态。图13示出了处于释放状态的夹持臂158，图14示出了处于保持状态的夹持臂158。马达控制模块14’可操作马达39’以驱动夹持臂158，如上所述，关于图2-11、描述了马达控制模块14和马达39对驱动钳指38的操作。这包括检测失速情形、切断马达39’的电源、增加马达39’的输出扭矩、将夹持臂158从硬停机移开、在保持模式中减小供电、调节马达39’的力的输出等。在图15-17中示出了表示移动模式和复合作用模式的扭矩图(或概图)和夹持方法。图I中的马达控制模块可进一步包括移动模块200。该移动模块可实施移动模式，其例子在图15-17中示出。虽然下面的任务主要是关于图1-2和15-16的应用描述，这些任务可容易地被修改以应用于本发明的其它应用。这些任务可被重复实施，可被应用于保持系统，例如握持系统或夹子系统。该方法可在208开始。在210,实施升压方法(升压扭矩模式被启动)，以将夹持兀件从硬停机移开，去夹持和保持物体。可使用预定的升压电流水平以将夹持元件从硬停机移开。预定的升压电流水平可对应于例如电动机15扭矩水平的100%。在任务210之后，保持系统从升压扭矩模式转换到移动扭矩模式。 在212，移动扭矩模式可经由例如移动模块200来启动。移动模块200为电动机15设置了预定的移动电流水平以最小化由此带来的马达发热，并由此延长电动机15的寿命。预定的移动电流水平使用预定的时间。在移动模式过程中允许的扭矩处于可靠地循环或移动夹持元件和/或夹持臂到夹持位置的水平。预定的移动电流水平可对应于例如当夹持元件被移动时，电动机15扭矩水平的30%，如图2和6所示。预定的移动电流水平可以是例如移动夹持臂时扭矩水平的60%，如图13和14所示。假定在夹持应用中，臂上具有工具破码(tooling weight),该工具破码可被移动。同时，通过保持移动电流水平处于低位(即低于预定的水平)，在冲程结束时的冲击力可被最小化。减小该冲击力和马达的总的热量将会最大化电动机15的寿命。在214，行程结束模块确定是否已经检测到冲程的结束(或行程结束)情形。当检测到冲程结束，实施任务216。在216，当检测到冲程结束时，作用扭矩模式被启动，移动扭矩模式可不起作用。预定的作用电流水平可用于压缩夹持系统、钳子、夹子和/或系统和/或需要被保持的物体中具有物理柔量的材料、部件和/或物体。提供该压缩以适当地夹持或保持物体。该压缩也被提供用来去除例如夹持系统、钳子、夹子和/或被夹持的系统和物体中的空隙。预定的作用电流水平可对应于例如电动机15扭矩水平的50-100%。预定长度的作用扭矩模式被设置。作为例子，在钳子应用中，其例子在上面提供，该作用扭矩模式的预定长度可设置为50毫米(ms)。作为另一个例子，在夹子应用中，其例子在上面提供，作用扭矩模式的预定长度可为175ms。在图15中，作用扭矩模式被示为提供预定的作用电流水平的100%。在其它应用中，预定的作用电流水平的幅值根据力调节流程而定，如参考图10所描述的。图16示出了当使用0-5V的模拟输入时导致的作用扭矩水平。作用扭矩模式之后，扭矩(或电流)控制算法可转化为用于保持扭矩模式的操作。在216，保持模块24或力控制模块28将电流从预定的作用电流水平减小到预定的保持电流水平以提供保持力。预定的保持电流水平可对应于例如电动机15扭矩水平的40%。保持力大于保持物体的最小力。该方法可于220处结束。虽然术语第一、第二、第三等在这里可用于描述不同的电压、电流、元件、模块、信号和/或连接器，这些项目不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个项目区分于其它另一个项目。术语，例如“第一”、“第二”以及其它数值项，在这里使用时，并不表示顺序或次序，除非被上下文明确表示。因此，在不离开应用例子教导的情况下，这里的第一项目可被称为第二项目。上面的描述仅是示例性的，并不在任何方面意在限制本发明、其应用或使用。本发明的主要教导可用于多种形式。因此，虽然本发明包括特殊实施例，本发明的真实范围不应被限制，因为通过学习附图、说明书以及所附的权利要求书，其它的改进变得明显。为了清楚的目的，在附图中使用相同的附图标记表示类似的元件。如这里所使用的，措辞A、B、C中的至少一个构建成表示使用不排他的逻辑OR的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本发明的原理的情况下，方法中的一个或更多步骤可以不同的次序(或同时)执行。 如这里所使用的，术语模块可指的是特定应用集成电路(ASIC)、电路、组合逻辑电路、现场可编程阵列(FPGA)、执行编码的处理器(共用的、专用的或群)、提供所描述的功能的其它合适的硬件部件、或上面的一些或全部的组合，例如在一个片上系统中。术语模块可包括存储器(共用的、专用的或群)，其存储被处理器执行的代码。

术语代码，如上面所使用的，可包括软件、固件和/或微码，可指的是程序、流程、功能、类和/或对象。术语共用，如上所使用的，指的是来自多个模块的一些或全部代码可使用单个(共用的)处理器执行。另外，来自多个模块的一些或全部代码可被储存在单个(共用的)存储器中。术语群，如上所使用的，指的是来自单个模块的一些或全部代码被使用处理器群执行。另外，来自单个模块的一些或全部代码可使用存储器群存储。本发明的主要教导可被以多种形式实现。因此，虽然本发明包括特殊实施例，本发明的真实范围不应被限制，因为对于本领域技术人员而言，在学习了附图、说明书以及所附权利要求之后，其它改进将变得明显。
权利要求
1.一种保持系统，包括 カ控制模块，用于产生力信号，以促使保持装置实施保持冲程和释放冲程中的至少ー个，其中保持冲程包括将保持装置的夹持元件转移到夹持物体的第一位置，其中释放冲程包括将夹持元件转移到释放物体的第二位置，并且其中保持装置是不可逆向驱动的； 失速检测模块，用于(i)监控从保持装置的电动机组件的传感器接收的传感器信号；并且(ii)基于该传感器信号，检测电动机的第一失速情形；以及 关停模块，用于依据在释放冲程的过程中或结束处对第一失速情形的检测，切断供给电动机的电流。
2.根据权利要求I所述的保持装置，其中 失速检测模块用于(i)监控传感器信号；并且(ii)依据该传感器信号，检测电动机的第二失速情形；并且 关停模块基于在保持冲程的过程中或者结束处对第二失速情形的检测，切断供给电动机的电流。
3.根据权利要求I所述的保持装置，进ー步包括马达控制模块，用于将夹持元件转移到第一位置，其中 失速检测模块用于在将夹持元件转移到第一位置后，检测第二失速情形； 关停模块用于响应对第二失速情形的检测，启动计数器；并且 关停模块用于当计数器超过预定的阈值时，切断供给电动机的电流。
4.根据权利要求I所述的保持装置，进ー步包括马达控制模块，用于将夹持元件转移到第一位置，其中 在夹持物体后，保持装置被从第一位置移动到第二位置；并且 马达控制模块用于将夹持元件从保持状态转换到释放状态。
5.根据权利要求4所述的保持装置，其中 失速检测模块用于在将夹持元件从保持状态转换到释放状态后，检测第一失速情形； 关停模块用于响应于对第一失速情形的检测来启动计数器；并且 关停模块用于当计数器超过预定的阈值时，切断供给电动机的电流。
6.—种保持系统,包括 カ控制模块，用于产生力信号，以促使保持装置实施保持冲程和释放冲程中的至少ー个； 失速检测模块，用于(i)监控从电动机组件的传感器接收的传感器信号；并且(ii)基于该传感器信号，检测电动机的失速情形；以及 升压模块，用于将电动机的电流增加到升压电流水平，并松开电动机组件的丝杠，其中升压电流水平大于作用电流水平，其中作用电流水平用于将保持装置的夹持元件在保持状态和释放状态之间转换；并且 其中当増加电流时，升压模块用于依据电动机的运动方向以及传感器信号，调节カ信号。
7.根据权利要求6所述的保持系统，其中保持装置是可逆向驱动的。
8.根据权利要求6所述的保持系统，其中保持装置是不可逆向驱动的。
9.根据权利要求6所述的保持系统，其中失速检测模块用于检测保持装置的丝杠处于咬合状态和防止硬停机的时间；并且 升压模块用于增加电动机的电流以克服丝杠的咬合状态。
10.根据权利要求6所述的保持系统，其中升压模块用于在预定的时间周期内增加电动机的电流。
11.根据权利要求10所述的保持系统，其中该カ控制模块用于在预定的时间周期期满吋，将电流从升压电流水平降低到作用电流水平。
12.一种保持系统，包括 カ控制模块，用于产生力信号，以使保持装置实施释放冲程，其中在实施释放冲程吋，保持装置的夹持元件被驱动以释放物体； 失速检测模块，用于(i)监控从电动机组件的传感器接收的传感器信号；并且(ii)基于该传感器信号检测电动机的失速情形；以及 行程结束模块，用于将保持装置的夹持元件从硬停机移开预定的距离，包括基于对失速情形的检测，调节力信号。
13.根据权利要求12所述的保持系统，其中在释放冲程期间，夹持元件从合拢状态转换到打开状态。
14.根据权利要求12所述的保持系统，其中在释放冲程期间，夹持元件从打开状态转换到合拢状态。
15.根据权利要求12所述的保持系统，进一歩包括马达控制模块，用于将夹持元件维持距硬停机预定的距离，直到夹持元件被移动以夹持另ー个物体。
16.根据权利要求12所述的保持系统，进一歩包括马达控制模块，用于在夹持元件距硬停机预定距离时，切断供给电动机的电源。
17.根据权利要求12所述的保持系统，其中 行程结束模块用于依据对失速情形的检测，将夹持元件从第一位置移动到第二位置；并且 保持系统进一歩包括马达控制模块，用于在夹持元件处于第二位置时切断电动机的电源。
18.根据权利要求17所述的保持系统，其中马达控制模块用于启动电动机，以将夹持元件从第二位置移动到夹持另ー个物体的第三位置。
19.一种保持系统,包括 カ控制模块，用于产生第一力信号，以使保持装置实施保持冲程和释放冲程中的至少一个；以及 失速检测模式，用于(i)监控从电动机组件的传感器接收的传感器信号；并且(ii)基于该传感器信号，在保持冲程或释放冲程的结束处检测电动机的失速情形， 其中力控制模块用于在保持系统夹持物体时，基于对失速情形的检测，来调节カ信号，以将电动机的电流从第一电流水平减小到第二电流水平，其中该第二电流水平大于保持物体的最小电流水平。
20.根据权利要求19所述的保持系统，其中力控制模块用于 在作用扭矩模式和保持模式下操作； 在作用扭矩模式下提供第一电流水平以打开或者合拢保持装置的夹持元件；并且在保持模式下提供第二电流水平以保持物体。
21.根据权利要求19所述的保持系统，其中力控制模块用于 在移动模式、作用扭矩模式以及夹持模式下操作； 在移动模式中提供第一电流水平以打开或合拢保持装置的夹持元件； 在保持模式中提供第二电流水平以保持物体；并且 在作用扭矩模式中向电动机提供第三电流水平以压缩物体或第二物体； 其中，第三电流水平大于第一电流水平和第二电流水平。
22.根据权利要求21所述的保持系统，其中 第一电流水平对应于电动机扭矩的输出水平的30% ； 第二电流水平对应于电动机扭矩的输出水平的50% -100% ;并且 第三电流水平对应于电动机扭矩的输出水平的40%。
23.根据权利要求19所述的保持系统，进一歩包括升压模块，用于将电动机的电流增加到第三电流水平，以松开保持系统的部件，并将该部件移离硬停机，其中第三电流水平大于第一电流水平。
24.根据权利要求23所述的保持系统，其中 第三电流水平对应于电动机的扭矩输出水平的100% ； 第二电流水平对应于电动机的扭矩输出水平的80% ;并且 第三电流水平对应于电动机的扭矩输出水平的40%。
25.根据权利要求19所述的保持系统，其中该保持系统是可逆向驱动的。
26.根据权利要求19所述的保持系统，其中该保持系统是不可逆向驱动的。
27.ー种保持装置的扭矩方法，该方法包括 确定保持装置电动机的最小输出扭矩和最大输出扭矩； 向最小输出扭矩分配最大电压； 向最大输出扭矩分配最小电压； 依据最小电压和最大电压在最小输出扭矩和最大输出扭矩之间插入输出扭矩； 依据插入的输出扭矩在作用扭矩模式下操作该保持装置，其中当处于作用扭矩模式中，保持装置实施保持冲程和释放冲程中的ー个；并且 当处于保持模式操作时，向电动机提供最小电压，其中保持模式期间，保持装置处于失速情形。
28.根据权利要求27所述的扭矩方法，进ー步包括 在保持冲程中，转移保持装置的夹持元件以夹持物体；并且 在释放冲程中，转移夹持元件以释放物体。
29.根据权利要求27所述的扭矩方法，进ー步包括 在保持模式期间，基于最小电压，使用保持装置的夹持元件夹持物体；以及 基于从马达接收的释放电压释放物体，其中释放电压大于最小电压。
30.根据权利要求27所述的扭矩方法，进ー步包括 产生カ信号，包括最小电压和最大电压中的ー个； 向马达提供该カ信号；以及 基于该カ信号，向电动机提供电流和电压中的至少ー个。
31.一种保持系统，包括 保持装置控制模块，用于(i)提供电源输出；并且(ii)产生打开信号、合拢信号和力信号，其中力信号表不电动机要求的输出扭矩； 马达控制模块，用于产生反馈信号，该反馈信号表示保持装置的失速情形，其中反馈信号由安装在电动机壳体内部的传感器产生；以及电缆组件，包括 第一连接器，用于经由电缆连接到保持装置控制模块，其中，电缆连接在保持装置控制模块和电缆组件之间， 第二连接器，用于连接到马达控制模块上，从保持装置控制模块向马达控制模块提供 打开信号和合拢信号，其中第二连接器从马达控制模块向保持装置控制模块提供反馈信号， 第三连接器，用于连接到马达控制模块上，从保持装置控制模块向马达控制模块提供电源输出或力信号，以及 独立于电缆的信号线，其连接在(i)第一连接器以及(ii)第二连接器和第三连接器中至少ー个之间。
32.根据权利要求31所述的保持系统，其中信号线包括 第一组连线，用于连接在第一连接器和第二连接器之间；以及 第二组连线，用于连接在第一连接器和第三连接器之间。
33.根据权利要求31所述的保持系统，其中保持装置的夹持元件在处于失速情形时不 移动。
34.根据权利要求31所述的保持系统，其中保持装置的部件在处于失速情形时抵抗硬停机并且不移动。
35.根据权利要求31所述的保持系统，其中第二连接器从马达控制模块向保持装置控制模块提供第一信号和第二信号，其中第一信号表示保持装置已经达到硬停机同时处于打开状态的时间，并且其中第二信号表示保持装置已经达到硬停机同时处于合拢状态的时间。
36.根据权利要求31所述的保持系统，其中 第二连接器从保持装置控制模块向马达控制模块提供电源信号； 电源输出处于第一电压； 电源信号处于第二电压； 第二电压小于第一电压； 第二连接器向马达控制模块提供电源输出，以向电动机提供电源；并且 第二连接器提供电源信号以向马达控制模块提供电源。
37.根据权利要求31所述的保持系统，其中第二连接器从保持装置控制模块向马达控制模块提供电源输出。
38.根据权利要求31所述的保持系统，其中 第二连接器从第一连接器接收电源输出的第一部分，并将该电源输出的第一部分从保持装置控制模块提供给马达控制模块，以向电动机供电；并且 第三连接器从第一连接器接收电源输出的第二部分，并将该电源输出的第二部分从保持装置控制模块提供给马达控制模块，以向马达控制模块供电。
39.根据权利要求31所述的保持系统，其中第三连接器从保持装置控制模块向马达控制模块提供力信号。
40.根据权利要求31所述的保持系统，其中 第一连接器向第二连接器的第一引脚提供电源输出的第一部分； 第一连接器向第二连接器的第二引脚提供电源输出的第二部分； 第二连接器向马达控制模块提供电源输出的第一部分，以向电动机供电；并且 第二连接器向马达控制模块提供电源输出的第一部分，以向马达控制模块供电。
全文摘要
公开了基于电动机的保持控制系统及方法。一种夹持系统，包括力控制模块，用于产生力信号，以使保持装置实施保持冲程和释放冲程中的至少一个。保持冲程包括将保持装置的夹持元件转移到夹持物体的第一位置。释放冲程包括将夹持元件转移到释放物体的第二位置。保持装置是不可逆向驱动的。失速检测模块用于(i)监控从保持装置的电动机组件的传感器接收的传感器信号；并且(ii)基于该传感器信号检测电动机的第一失速情形。关停模块基于在释放冲程期间或其结束处对第一失速情形的检测，切断供给电动机的电流。
文档编号B25J9/16GK102848390SQ20121030633
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者奥兰多·特鲁希略, 詹姆斯·吉尔里 申请人:特拉华资本形成公司