专利名称：X-y移动装置的计算机控制校准方法
技术领域：
本发明涉及电驱动X-Y移动装置，更详细地，涉及这类移动装置的计算机控制校准方法。
在自动机械传动中用于达到改变齿轮换档的电驱动X-Y移动机构的技艺是众所周知的。这类装置典型地包括多条实际上平行的、间隔开的能轴向移动的移位轨道，每条轨道带一个与正向离合器机构有关的拨叉，该机构用于有选择地把第一或第二齿轮与轴接通或断接。传动的典型换档是藉轴向移动换档指针或绕X-X轴旋转换档指针使之与装在被选的移位轨道上的移位滑车联合在一起的方法来选择移位轨道而完成的。然后，被选中的移位轨道藉轴向移动或旋转换档指针的方法被轴向地移动到变速齿轮，沿垂直于X-X轴的Y-Y轴给移位滑车加作用力。换档指针在适当电路控制下由电动机所驱动。例如参见美国专利48738811，被转让给本发明的受让人，此处引为参考。为了确保机械装置在软件控制下的操作能产生精确的移位，此类设备需要校准。通常，校准包括对至少三个轨道位置和一个空档位置的精确定位。这些位置通常在工厂组装时通过人工校准程序被确定，这需要特殊装备和关于此设备的详细知识。而且温度、元件磨损以及安装公差均可引起原始校准值的改变，使校准过时。因此希望周期性地对这些校准值予以更新，以确保移动装置的最佳工作。
按照本发明，与人工校准有关的问题可被自动的有触觉的校准方法排除，它可在X-Y移动装置寿命期间确保最大的精确度和最好的性能。
更特别地，X-Y移动装置的校准是在电气控制单元或微计算机的控制下完成的，在每次停车时，微计算机执行校准程序，该程序使移动装置的换档指针移动到与各自的传动移位轨道的移位滑车的各个内壁面相接触，并由指针的各个极限位置或停止位置来计算移位轨道的X-X轴位置和Y-Y轴的空档位置。
为了确定轨道位置，在微计算机控制下由电动机驱动使换档指针在移位滑车中X-X方向移动到其行程的相对的两端，以找到在X-X方向上内壁的限制。然后，对于三根轨道传动，被校准的中心轨道位置值是两个X-X方向极限值的平均值。被校准的两根旁边轨道位置是在被校准的中心轨道位置相对的两侧处的一个已知的固定距离。
为了校准移动装置沿Y-Y轴向的空档位置，换档指针从旧的或现在存储的空档位置处，在每个轨道位置上沿Y-Y轴向前或向后移动直到与每个移位滑车的内壁面相接触。那么，被校准的空档位置由前向位置和最靠近的后向位置取平均来确定。
对本发明更完整的了解可由以下详细描述获得，阅读时应结合附图，其中
图1是X-Y移动装置的部分透视草图，显示了移动轨道和移位滑车，以及用于对移动装置换档指针定位的控制系统方框图;
图2是移位滑车的横截面图;
图3a-3g是本发明校准方法的流程图;
图4是本发明校准方法中使用的位置停止检验方法的流程图;
图5是本发明校准方法中使用的电动机电流控制的流程图。
现参考附图，从图1开始，显示了X-Y移动装置的局部，就像在前述的专利中所公开的那样，它包括换档指针10，用来有选择地接触移位滑车11、12和13的内壁。移位滑车11、12和13分别被装在移动轨道14a、14b和14c上，每根轨道有由制动装置确定的制动位置，通常分别表示为16a、16b和16c。指针10通过适当的装置(图上未示出)连接到电动机18和20，分别用来使指针沿X-X方向和Y-Y方向移动，如前述专利所解释。两者挑一地，单个电动机和适当的离合器与驱动装置可被用来有选择地使指针沿X-X轴和Y-Y轴移动，如前述专利所解释。
电动机18和20由可变占空比脉冲宽度调制(PWM)电压在微计算机28控制下通过校正逻辑单元24和26供电。供电电压在电动机18和20中产生电流，分别在30和32被测量和滤波，并由模拟-数字转换器34将它们转换成数字信号，输入到微计算机28。微计算机被编程后可将被测电流与所要的电流进行比较，被测电流的任何偏差或误差可由改变占空比来进行校正，以消除误差。指针沿X-X轴和Y-Y轴的位置分别由电位计36和38传感，并分别在40和42滤波，再转换成数字信号输入到微计算机28。电位计36和38在换档指针运动范围内提供从0到5伏的输出。电位计的输出被转换成具有数字计数为从0-1023数字值的二进制字。首选地，沿X-X轴的读数范围大约是数字计数为250-750的数字值，而沿Y-Y轴的读数范围大约是数字计数为300-700。
微计算机28通过校正逻辑单元24和26控制电动机旋转方向，并通过占空比的改变来控制电动机的输出转矩和速度。供给电动机电流的闭环控制以及换档指针10位置的闭环控制允许驱动指针以足够的作用力接触滑车11-13的内壁，以便去除任何齿轮隙，而不损害指针，同时也保证在校准过程中制动装置16a-16c不会被压倒。
现参考图2和图3a-3g，用于校准三轨道X-Y移动装置的轨道位置和空档位置的程序可由图说明。图3的流程图中的步骤由角形括号中的数字表示。移动装置具有传动齿轮选择，包括沿移位轨道14c的能选择的第一齿轮和倒转齿轮;沿移位轨道14b的能选择的第二和第三齿轮;以及沿移位轨道14a的能选择的第四和第五齿轮。然而，将意识到该校准方法也能与采用许多移位轨道和有关的移位滑车的其它齿轮组一起应用于传动。
为校准轨道14a-14c的位置和它们有关的空档位置，采用了“接触-接触”技术。每停车一次就进行一次微计算机28的校准程序，一开始<50，52>使指针10以较高速沿轨道14a从停车位置被“拉到”，也就是移动到当前所存储的4/5空档位置。然后，电动机18以较低速移动指针10，直到电位计36的输出表明指针由于接触到滑车11的内壁11X<56>而停止，此位置的二进制值存入微计算机的存储器<58>。接着，指针被拉到1/R空档位置<60，62>，此后以低速移动接触到滑车13的内壁13X<64，66>，此位置的二进制值存入微计算机28的存储器<68>。根据这些二进制值，可以算出作为11X和13X位置之间中间值的轨道14b的校准位置值。然后，轨道14a和14c的校准值可被指定为预定的二进制值，它们小于(轨道14a的情况)和大于(轨道14c的情况)轨道14b的二进制值。接着，轨道14a-14c的校准位置存入计算机的存储器<70>。
空档位置的校准是根据计算机存储器中存储的每条轨道的现在的空档位置藉使用“接触-接触”技术完成的。首先由电动机18把指针10拉到当前的1/R空档位置<72，74>。接着，开动电动机20以低速使指针沿Y-Y轴移动到接触内壁13F<76，78>。若指针位置的二进制值小于当前存储在计算机存储器的值<80>，则当前的值被更新，也就是由新值代替当前值<82>，电动机20的旋转方向相反，且指针被拉到1/R的位置<84，86>。然后，指针以低速移动到接触内壁13R<90>。若指针位置的二进制值大于当前存储在计算机存储器的值，则新值被存储<92，94>，且指针被拉回到1/RN位置<96，98>。这样，位置13R和13F的两个新的二进制值已找到并更新。
然后，给电动机18加电压，把指针拉到轨道14b的空档位置，也就是2/3N<100，102>。从2/3N位置出发，对内壁13F和13R的定位以后的步骤被重复进行，以确定内壁12F和12R的位置<104，122>。如有必要，在更新这两个位置的二进制值以后，指针被电动机20拉加到2/3N位置<124，126>。最后，指针被拉到4/5N位置<128，130>，且接着进行前述的步骤，以确定内壁11F和11R的位置，并存储其相应的二进制值<132-148>。然后，指针10被拉回到轨道14a的空档位置4/5N<150，152>。
计算机28计算并存储了藉对在位置11F-13F处的指针最小二进制值和在位置11R-13R处的指针最大二进制值取平均值而得的校准的空档位置。这两个值代表互相最靠近的前内壁和后内壁。例如，若内壁11F、12F和13F的二进制值分别为530、542和538和内壁11R、12R和13R的值分别为480、492和488，则内壁11F和12R的读数被平均，以达到数字计数为511的校准空档位置。
指针10位置停车检验的流程图示于图4。读出电位计<160>，并与前三个读数相加<162>。若最新的读数总和与以前的读数总和之差的绝对值小于预定值<164>，那么计数器值递加<166>，否则计数器被复位<168>，且在一定时候，对电位计数取新的读数。当计数值达到预定值，例如是5，那么假定指针已与滑车11、12、13的内壁之一相接触，如<170，172>中所表示的，否则就取新的读数。这样，当五个连贯的电位计数显示与以前的读数无变化或只有很小变化，就理解为指针10与内壁相接触。
电流控制环路的流程图示于图5。给电动机加上可变占空比脉冲宽度调制的电压<180>，并读出电流幅度<182>。若电流不等于目标电流<184>，就调整占空比<186>，以减小电流误差。
在实行本发明的最佳模式被详细地描述的同时，那些熟悉本发明所涉及的技术领域的人将认识到可实现由下述权利要求所限定的本发明的各种可选的设计和实施例。
权利要求
1.用于传动的电驱动X-Y移动装置的空档位置的计算机控制的校准方法，所述移动装置包括多条移位轨道(14a、14b、14c)，每条轨道有一个与其有关的移位滑车(11、12、13)，一个换档指针(10)，它可沿X-X方向左右移动，以选择所述移位轨道中的一条，以及可沿Y-Y方向几乎横向于所述X-X方向移动，以接触与所选移位轨道有关的移位滑车的前内壁和后内壁(11F、11R、12F、12R、13F、13R)，用于移动所述换档指针的电动机装置(18，20)，所述方法包括(a)把控制信号(50、54、60、64、72、76、84、88、96、100、104、112、116、124、128、132、140、144、152)加到所述电动机装置，以及所述的换档指针按预定的顺序移动到每条轨道的当前空档位置，同时在每个空档位置使所述的换档指针从空档位置出发前后移动，直到接触到每个移位滑车的前内壁面和后内壁面；(b)当接触到步骤(a)所描述过的内壁面时，存储换档指针位置(58、68、82、94、110、122、138、150)；及(c)藉把步骤(a)中所述换档指针前向位置与步骤(a)中所述换档指针的互相最靠近的后向位置进行平均的方法，计算所述轨道新的空档位置。
2.权利要求1的方法，其特征在于步骤(b)的换档指针位置只在前方向上传感到的位置小于以前存储的位置或在后方向上传感到的位置大于以前存储的位置的情况下(56、66、80、92、108、120、136、148)，才被存储(58、68、82、94、110、122、138、150)。
3.权利要求2的方法，其特征在于步骤(a)所加的控制信号使换档指针(10)以较高速移动到所述当前的空档位置之间，且以较低速从所述的空档位置移动到与所述内壁相接触的位置。
4.用于传动的电驱动X-Y移动装置的计算机控制的校准方法，所述移动装置包括多条移位轨道(14a、14b、14c)，每条轨道有一个与其有关的移位滑车(11、12、13)，一个换档指针(10)，它可沿X-X方向左右移动，以选择所述的移位轨道中的一条，以及可沿Y-Y方向几乎横向于所述X-X方向移动，以接触与所选移位轨道有关的移位滑车的前内壁和后内壁(11F、11R、12F、12R、113F、13R)，用于移动所述换档指针的电动机装置(18、20)，所述方法包括(a)当所述换档指针在空档位置时，把控制信号(54、64)加到所述电动机装置(18)，以预定的顺序移动所述的换档杠杆装置与所述的左内壁面和右内壁面相接触;(b)存储接触到所述左、右内壁面(11X、13X)的换档指针位置(56、68);(c)把控制信号加到所述电动机装置(18、20)，以使所述的换档指针按预定的顺序移动到每条轨道的空档位置(72、84、100、112、140)，同时在每个空档位置(74、86、102、114、130、142)，使所述的换档指针从空档位置出发前后移动，直到接触到每个移位滑车的前内壁面和后内壁面(76、88、104、116、132、144);(d)当接触到步骤(c)所描述过的内壁面时，存储换档指针位置(82、94、110、122、138、150);(e)将所述多条移位轨道的位置当作步骤(b)中存储的位置与移位轨道序号的函数而进行计算(70);以及(f)藉把步骤(c)中换档指针的最低前向位置和最高后向位置进行平均的方法计算所述轨道的空档位置值。
5.权利要求4的方法，其特征在于步骤(d)的换档指针位置只在前方向上传感到的位置小于以前存储的位置或在后方向上传感到的位置大于以前存储的位置的情况下(80、92、108、120、136、148)，才被存储。
6.用于传动的电驱动X-Y移动装置的计算机控制的校准方法，所述移动装置包括一条里面的移位轨道(14b)，及第一和第二靠外的移位轨道(14a、14c)，分别有与之有关的里面的，及第一和第二靠外的移位滑车(12、11、13)，一个换档指针(10)，它可沿X-X方向左右移动，以选择所述的移位轨道中的一条，以及可沿Y-Y方向几乎横向于所述的X-X方向移动，以达到改变齿轮换档，所述靠外的移位滑车有左内壁面和右内壁面(11X、13X)，每个滑车机构有前内壁面和后内壁面(11F、11R、12F、12R、12F、13R)，用于使所述移位指针在所述X-X和所述Y-Y方向移动的电动机装置(18、20)，用于检测所述移位指针(10)位置的传感装置(36、38)，用于监视所述传感装置和把控制信号加到所述电动机装置的计算机装置(28)，所述计算机装置包括用于存储数据的存储器装置，这些数据包括代表所述移位轨道的选择位置和每条轨道的空档位置的数据，所述方法包括(a)当所述换档杠杆在空档位置时，把控制信号(54、64)加到所述电动机装置(18)，以预定的顺序移动所述的换档杠杆装置与所述的左内壁面和右内壁面相接触;(b)记录下所述传感装置在接触到所述左内壁面和右内壁面(11X、13X)时的输出(58、68);(c)把控制信号加到所述电动机装置(18、20)，以使所述的换档指针按预定的顺序移动到每条轨道的空档位置(72、84、100、112、128、140)，同时在每个空档位置(74、86、102、114、130、142)使所述的换档指针从空档位置出发前后移动，直到与所述每条轨道有关的滑车机构上的内壁面被触到(76、88、104、116、132、144);(d)记录所述传感装置的数据，该数据代表所述换档杠杆装置在与步骤(c)中描述过的内壁面接触时的位置;(e)藉把步骤(b)的记录值进行平均的方法计算(70)所述里面轨道的位置值，及藉对里面轨道位置值按预定量进行偏离的方法计算靠外的轨道位置;(f)藉把步骤(d)中记录换档指针在前方向的位置最低值与步骤(d)中记录换档指针在后方向的位置最高值进行平均的方法计算所述轨道的空档位置值(156);以及(g)记录(70、156)步骤(e)和(f)的计算值，以便用于以后的换档指针的定位。
7.权利要求6的方法，其特征在于只在前方向传感到的数据小于相应的以前的存储数据(80、108、136)或在后方向传感的数据大于相应的以前的存储数据(90、120、148)的情况下，才在步骤(d)中记录数据。
全文摘要
X-Y移动装置的校准在微计算机(28)的控制下完成。在每次停车时，微计算机执行校准程序。该程序使移动装置的换挡指针(10)移动到与各自的传动移位轨道(14a、14b、14c)的多个移位滑车(11、12、13)的各个内壁面(11F、11R、12F、12R、13F、13R、11X、13X)相接触，藉此计算被校准移位轨道和空挡位置。
文档编号F16H61/32GK1088317SQ9311472
公开日1994年6月22日 申请日期1993年11月25日 优先权日1992年11月25日
发明者A·R·戴维斯, D·P·珍内克, L·康明内克, C·-C·翁 申请人:易通公司