专利名称：电机控制的制作方法
电机控制
背景技术：
本发明涉及一种电机控制，并且更具体地涉及一种被设置用于跟踪电机内活塞位置的电机控制。包括活塞的电机是已知的，活塞被致动或激励以在活塞室内移动做机械功。而且，用于控制活塞在活塞室内致动的控制系统也是已知的。在一个示例中，光电传感器被设置用于在活塞到达活塞室的一端时生成信号。在本示例中，由光电传感器生成的信号是仅在活塞已到达活塞室的一端时才提供离散的非连续活塞数据的数字信号。在另一个示例中，磁性霍尔传感器被设置在界定活塞室的周壁上并且磁铁被耦合至活塞。在本示例中，霍尔传感器的作用类似于前述示例，其中霍尔传感器在磁铁经过霍尔传感器时生成离散信号以在活塞经过霍尔传感器时确定活塞的瞬时位置。对于某些应用，这样的离散数据已经足以用于令人满意地控制电机。但是，另一些应用需要或者至少是能够受益于以更高的精度和可靠性来控制活塞在活塞室内的致动。在这样的应用中，改进活塞的跟踪是有助于以更高的精度和可靠性来控制活塞的一方面因素。本公开就涉及这样的控制和改进活塞的跟踪。
发明内容
根据一个示例，一种电机控制系统包括活塞室以及设置在活塞室内以在其中的第一和第二位置之间移动的活塞装置。磁铁被耦合至活塞装置以随其一起移动，并且传感器被相对于活塞装置轴向安装以生成与磁铁相对于传感器的位置相对应的连续输出信号。电机控制系统还包括控制器，用于处理来自传感器的输出信号以连续监测活塞装置在活塞室内的位置以及用于致动活塞装置在上行冲程中向第一位置移动并且在下行冲程中向第二位置移动。根据另一个不例，一种电机控制系统包括用于安装在活塞室轴向端上的端帽罩壳和耦合至罩壳的传感器。传感器被设置用于生成与活塞装置在活塞室内的位置相对应的连续输出信号。而且，控制器被耦合至传感器以用于处理来自传感器的输出信号并连续监测活塞装置的位置。根据进一步的示例，一种电机控制系统包括活塞室、设置在活塞室内以在其中的第一和第二位置之间移动的活塞装置以及传感器，传感器相对于活塞装置轴向安装以生成与活塞装置相对于传感器的位置相对应的输出信号。所述系统还包括控制器，用于处理来自传感器的输出信号以在活塞装置于第一和第二位置之间移动时监测活塞装置的位置和速度以及用于致动活塞装置在上行冲程中向第一位置移动并且在下行冲程中向第二位置移动。本发明的各种特征和优点将根据以下的详细说明并结合所附权利要求而变得显而易见。
对于本领域普通技术人员来说，在审阅了以下的详细说明和附图之后，本发明包括非限制性益处和优点在内的细节将变得更加显而易见，其中:图1是根据一个实施例的电机装置的示意性侧面正视图和局部截面图；图2是示出了一种执行用于标定图1中电机装置的过程的流程图；图3是示出了电机装置正常工作模式的流程图；以及图4是示出了另一种用于标定图1中电机控制装置的过程的流程图。
具体实施例方式尽管本发明允许有各种形式的实施例，但是在附图中示出并在下文中介绍了一个或多个实施例并且应该理解本公开仅被认为是说明性的而并不是要将本公开限制为本文中公开的任何具体实施例。图1示出的电机装置10包括由周边侧壁14界定的活塞室12，分别具有相对的第一端16和第二端18。活塞装置20被设置在活塞室12内并且在活塞室内被激励或致动以在其中移动。在一个示例中，活塞室12基本为圆柱形并且活塞装置20被设置为在活塞室内轴向移动。活塞装置20包括耦合至泵轴24的活塞头22。正如图1所示并且要在下文中更加详细介绍的那样,活塞室12的第一端16由端帽罩壳26密封,端帽罩壳26能够被设置用于为电机装置10的所有控制部件提供便于维护和更换的单个罩壳。活塞室的第二端18由端壁28密封。端壁28内的开口 30允许泵轴24延伸穿过以使泵轴能够被耦合至单独的系统32以对其做功。在一个无限制性意图的示例中，单独的系统32可以是粘合剂分配系统且泵轴24可以被耦合至此以从系统32中精确地计量和分配粘合剂。正如对本领域普通技术人员来说显而易见的那样，密封件(未示出)可以被设置在端壁28内的开口 30和泵轴24之间以提供基本上不漏流体的密封。端帽罩壳26包括用于耦合至流体源的流体端口 34。在本实施例中，流体端口 34用作整体标注为箭头36的流体的入口。端帽罩壳26还包括排出端口 38。根据一个非限制性示例，流体端口 34可以被耦合至压缩空气源。在另一些示例中，流体端口 34可以被耦合至其他合适流体例如油、水等的供应源。正如以下要更加详细介绍的那样，端帽罩壳26还包括流体耦合至端口 34的阀门机构40，用于引导流体流动以致动并移动腔室12内的活塞装置20并且流动至排出口 38以允许流体离开腔室。阀门机构40可以包括一个或多个电致动阀。在一个示例中，阀门机构40包括一个或多个单路或多路的电磁阀例如一个或多个三通电磁阀和四通电磁阀，正如对本领域普通技术人员来说显而易见的那样。周边侧壁14包括第一管路42和第二管路44。第一管路42包括耦合至阀门40的第一入口 46和在通常靠近活塞室第一端16的位置伸入活塞室12内的第一出口 48。第二管路44包括耦合至阀门40的第二入口 50和在通常靠近活塞室第二端18的位置伸入活塞室12内的第二出口 52。端帽罩壳26还包括印刷电路板(“PCB”)54，其控制阀门40以引导流体例如压缩空气流动从而驱动活塞装置20在下行冲程中移向活塞室12的第二端12并且在上行冲程中移向活塞室的第一端16。更具体地，在下行冲程期间，阀门40打开端口 34和第一管路42的第一入口 46之间由箭头56表示的流体流动路径以允许流体经第一出口 48流出进入活塞室12内并驱动活塞装置20移向第二端18。在下行冲程期间，阀门40也可以随着活塞装置移向第二端18而打开第二管路44和排出口 38之间由箭头58表示的流体流动路径以允许流体离开腔室12。类似地，在上行冲程期间，阀门40打开端口 34和第二管路44的第二入口 50之间由箭头60表示的流体流动路径以允许流体经第二出口 52流出进入活塞室12内并驱动活塞装置20移向第一端16。在上行冲程期间，阀门40也可以随着活塞装置移向第一端16而打开第一管路42和排出口 38之间由箭头62表示的流体流动路径以允许流体离开腔室12。电接插件64也可以被设置在端帽罩壳26上以用于给PCB54、阀门40和/或电机装置10中任何其他的电子部件或机电部件提供电力。电机装置10进一步包括传感器66例如霍尔传感器，能够生成与设置在活塞装置20上的磁铁68的位置相对应的连续模拟信号。磁铁68可以是环形、圆盘形或任意其他合适的形状并且以任何已知的方式例如通过粘合剂、螺钉、夹具、过盈配合等设置在活塞装置20上。在图1中，传感器66被耦合至端帽罩盖26并且相对于活塞装置20在活塞室12内的移动沿轴向设置。传感器66被进一步耦合至PCB54，其处理来自传感器的信号以连续跟踪磁铁68和活塞装置20在活塞室12内的位置。安置在腔室12轴向端的传感器66有助于连续地跟踪磁铁68和活塞装置20。现参照图2，PCB54和/或某种其他的控制系统可以执行标定模式或过程80以在指定应用中使用电机装置10之前、期间和/或之后收集相关数据。标定过程80开始于模块82，由此活塞装置20如上所述在上行冲程中被激励或致动向活塞室12的第一端16移动。活塞装置20在上行冲程中移动，直到活塞头22在模块84处停止为止。在一个示例中，活塞头22在模块84处例如在活塞头到达腔室12末端时被机械地停止。随后，在模块86，PCB54收集并存储数据例如活塞装置20在模块84处停止时的位置。在模块86处收集的位置数据可以对应于活塞头20在活塞室12内的上限。在模块86之后，控制前往模块88，并且活塞装置20如上所述在下行冲程中被激励向活塞室12的第二端18移动。活塞装置20在下行冲程中移动，直到活塞头22在模块90处停止为止。类似于模块84，活塞头可以在模块90处例如通过到达腔室12的末端而被机械地停止。随后，在模块92，PCB54收集并存储数据例如活塞装置20在模块90处停止时的位置。在模块92处收集的位置数据可以对应于活塞头20在活塞室12内的下限。可以对图2中的标定过程80进行各种修改而并不背离本公开的实质。例如，模块82，88可以用任何顺序执行以收集关于上限和下限的数据。而且，在活塞装置20介于上限和下限之间移动时可以连续地收集数据并且收集的数据可以包括位置、速度、加速度以及电机装置10使用中的其他参数。更进一步地，图4示出了人工标定过程110，其中活塞装置20在模块112被激励以上行冲程动作移动，直至达到上限阈值为止。在模块114收集向上限阈值移动期间的数据。一旦在模块116处达到上限阈值，活塞装置就在模块118被激励以下行冲程动作移动，在模块120收集在此期间的数据，直至活塞装置在模块122达到下限阈值为止。数据的存储和使用如上所述。图3示出了正常工作模式或过程100的一个示例，在此期间活塞装置20被激励或致动以促使活塞装置在上限和下限之间行进。更具体地，活塞装置20在模块102被激励以上行冲程移动，直至活塞装置20在模块104处停止为止。在一个示例中，PCB54利用标定数据在模块104处停止活塞装置20，而不是像模块84和90那样机械停止。在模块104之后，活塞装置在模块106被激励在下行冲程中移动，直到活塞装置在模块108处停止为止。类似于模块104，PCB54可以在模块108利用标定数据停止活塞装置而不是机械停止。在模块108之后，控制返回模块102并且重复在活塞室12内驱动活塞装置20的过程。模块104，108利用标定数据例如活塞装置20在上限和下限处的位置，并且可以将活塞20停止在活塞室12内的任意位置例如停止在上限和下限或其间的任何位置。在一个实施例中，模块102-108激励活塞装置20在减去一个小余量的上限和下限之间行进以补偿电机装置10的容差和偏移。而且，模块104，108可以在活塞装置于上行冲程和下行冲程之间转换时瞬间停止活塞装置20或者可以长时间段地停止活塞装置。在模块102-108致动活塞装置20以于腔室12内移动期间，传感器66能够连续地生成用于磁铁68和活塞装置20的位置数据。PCB54可以利用这些连续的位置数据来准确控制活塞装置20的致动和电机装置10的操作。而且，连续跟踪活塞装置20的位置就允许PCB54在活塞装置于活塞室12内移动时确定其速度和加速度。速度和/或加速度数据可以被用于检验阀门机构40引导流体流过第一管路42和第二管路44的准确操作。例如，根据速度和/或加速度数据得到的快速冲程方向可以表明打开了一条或多条堵塞的流体流动路径。PCB54也可以利用位置数据来记录活塞装置20的冲程或循环并为电机装置10的各个部分或单独的系统32提供维护提醒和冲程/循环限制功能。而且，PCB54可以利用位置数据在例如但不限于粘合剂模式控制的各种应用中调节活塞装置20在活塞室12内的冲程长度和/或定时。另一种潜在的优点是精确检测和纠正活塞装置20在冲程中失速的能力。更进一步地，位置数据能够被用于计算物质例如粘合剂的流速和消耗量。另一种可能的优点或应用是将位置数据与粘合剂或粘胶的熔速相关联以相应地控制活塞速度和每分钟的冲程。PCB54还可以控制阀门40以引导流体例如压缩空气同时流过第一管路42和第二管路44。在一个示例中，模块104控制在上行冲程(模块102)和下行冲程(模块106)之间的转换。在模块104期间，PCB54可以控制阀门40开始打开流体流动路径56以使得即使在有流体流过第二管路44时流体也开始从第一端16流入活塞室12内从而向上驱动活塞装置20。在活塞装置20接近模块104中的停止位置时，PCB54可以控制阀门40以在阀门关闭端口 34和第二管路44之间的流体流动路径60时仍继续打开流体流动路径56。对流体流过第一管路42和第二管路44的这种控制有助于提供在上行冲程和下行冲程之间的平滑转换并且有助于补偿在上行冲程和下行冲程之间的切换时间。类似地，模块106控制在下行冲程(模块106)和上行冲程(模块102)之间的转换。在模块106期间，PCB54可以控制阀门40开始打开流体流动路径60以使得即使在有流体流过第一管路42时流体也开始从第二端18流入活塞室12内从而向下驱动活塞装置
20。在活塞装置20接近模块108中的停止位置时，PCB54可以控制阀门40以在阀门关闭端口 34和第一管路42之间的流体流动路径56时仍继续打开流体流动路径60。其他的实施例包括本文中介绍和/或主张的每一个实施例和示例中独立特征的所有不同组合。本文中公开的电机控制被设置用于准确地和连续地跟踪电机内的活塞位置以为控制活塞的致动提供更高的精度和可靠性。根据一个示例，电机控制可以在粘合剂分配系统中使用以精确地计量和分配粘合剂。在本公开中，词语“一”或“一个”应被理解为包括了单数和复数形式。反过来，对复数项目的任何说明在合适时也应该包括单数形式。对于本领域技术人员来说，在阅读上述说明内容之后，本公开的多种变形都将是显而易见的。因此，本说明书应被解读为仅仅是说明性的并且是为了让本领域技术人员能够实现和利用本发明以及教导实现本发明的最佳模式而给出。保留对落在所附权利要求保护范围内的所有修改方案的专有权。
权利要求
1.一种电机控制系统,包括: 活塞室; 设置在活塞室内以在其中的第一和第二位置之间移动的活塞装置； 被耦合至活塞装置以随其一起移动的磁铁； 传感器，相对于活塞装置轴向安装以生成与磁铁相对于传感器的位置相对应的连续输出信号；以及 控制器，用于处理来自传感器的输出信号以连续监测活塞装置在活塞室内的位置以及用于致动活塞装置在上行冲程中向第一位置移动并且在下行冲程中向第二位置移动。
2.如权利要求1所述的电机控制系统，进一步包括用于流体的入口以及流体耦合至入口用于引导流体以在第一和第二位置之间移动活塞装置的电致动阀门机构。
3.如权利要求2所述的电机控制系统，其中阀门机构包括用于将流体从活塞室排出的出口、第一流体流动路径和第二流体流动路径，其中控制器被设置用于在上行冲程期间打开第一流体流动路径以引导流体将活塞装置移向第一位置并且在下行冲程期间打开第二流体流动路径以弓I导流体将活塞装置移向第二位置。
4.如权利要求3所述的电机控制系统，其中控制器被设置用于在活塞装置于上行冲程和下行冲程之间转换时控制 第一流体流动路径和第二流体流动路径都至少部分打开。
5.如权利要求2所述的电机控制系统，其中阀门是电磁阀且流体是压缩空气。
6.如权利要求1所述的电机控制系统，其中活塞装置包括活塞头和泵轴，并且其中磁铁被靠近活塞头和传感器设置。
7.如权利要求6所述的电机控制系统，其中泵轴被耦合用于驱动分配设备。
8.如权利要求1所述的电机控制系统，其中传感器是霍尔传感器。
9.如权利要求1所述的电机控制系统，其中控制器被设置用于执行标定过程，标定过程包括在上行冲程中移动活塞，直到活塞处于第一位置为止，存储第一位置的相关数据，在下行冲程中移动活塞，直到活塞处于第二位置为止，然后存储第二位置的相关数据。
10.如权利要求1所述的电机控制系统，其中活塞室基本为圆柱形并且活塞装置被设置在活塞室内以在第一位置和第二位置之间轴向移动。
11.一种电机控制系统,包括: 用于安装在活塞室轴向端上的端帽罩壳； 耦合至罩壳的传感器，其中传感器被设置用于生成与活塞装置在活塞室内的位置相对应的连续输出信号；以及 控制器，被耦合至传感器以用于处理来自传感器的输出信号并连续监测活塞装置的位置。
12.如权利要求11所述的电机控制系统，其中罩壳进一步包括用于流体的入口以及用于控制流体流量的电致动阀门。
13.如权利要求12所述的电机控制系统，其中阀门包括出口、第一流体流动路径和第二流体流动路径，其中控制器被设置用于打开第一流体流动路径和第二流体流动路径以引导流体移动活塞室内的活塞装置。
14.如权利要求11所述的电机控制系统，其中阀门是电磁阀。
15.如权利要求11所述的电机控制系统，其中传感器是霍尔传感器，被设置用于生成与耦合至活塞装置的磁铁位置相对应的连续输出信号。
16.如权利要求11所述的电机控制系统，其中罩壳进一步包括用于给控制器的电子部件提供电力的电接插件。
17.如权利要求11所述的电机控制系统，其中传感器和控制器被设置在端帽罩壳内。
18.—种电机控制系统,包括: 活塞室; 设置在活塞室内以在其中的第一和第二位置之间移动的活塞装置； 传感器，相对于活塞装置轴向安装以生成与活塞装置相对于传感器的位置相对应的输出信号；以及 包括控制器，用于处理来自传感器的输出信号以在活塞装置于第一和第二位置之间移动时监测活塞装置的位置和速度以及用于致动活塞装置在上行冲程中向第一位置移动并且在下行冲程中向第二位置移动。
19.如权利要求18所述的电机控制系统，其中控制器连续地监测活塞装置的位置和速度。
20.如权利要求18所述的电机控制系统，进一步包括用于流体的入口以及流体耦合至入口并由控制器控制的用于引导流体以在第一和第二位置之间移动活塞装置的电致动阀门机构，并且其中控制器被设置用于执行标定过程，标定过程包括在上行冲程中移动活塞，直到活塞处于第一位置为止，存储第一位置的相关数据，在下行冲程中移动活塞，直到活塞处于第二位置为止，然 后存储第二位置的相关数据。
全文摘要
一种电机控制系统(10)，包括活塞室(12)以及设置在活塞室内以在其中的第一和第二位置之间移动的活塞装置(20)。磁铁(68)被耦合至活塞装置以随其一起移动，并且传感器(66)被相对于活塞装置轴向安装以生成与磁铁相对于传感器的位置相对应的连续输出信号。电机控制系统还包括控制器(54)，用于处理来自传感器的输出信号以连续监测活塞装置在活塞室内的位置以及用于致动活塞装置在上行冲程中向第一位置移动并且在下行冲程中向第二位置移动。
文档编号F15B15/28GK103210219SQ201180053755
公开日2013年7月17日 申请日期2011年11月15日 优先权日2010年11月16日
发明者迪特尔·伯恩哈德·赫特, 大卫·迈克尔·坲莫 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司