用于铁芯直线电机的力校准、力计算和力限制的方法_2

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存储在直线电机中的存储器的校准数据库中。该校准数据库包含所有关于在校准过程中被经过的路程的值。
[0057]在直线电机的根据本发明存在的运算电路中优选布置有控制器、插值过滤器和用于电流记录IpaMS的测量设备。
[0058]利用该运算电路可选择地(作为额外的安全性)检验校准数据。为此,电流Iparas被从校准数据库中获取且按照位置输入直线电机。在滑块手动的紧接着的移动的情形中,该滑块保持悬浮地处在每个任意的位置处。
[0059]在操作运行中于是由校准被检测的寄生电流1__被利用,以便于计算得出力成正比的电流。
[0060]Iforce I total Iparas0
[0061]因此此时同样首次存在如下可能性,S卩,在根据本发明的力校准的铁芯直线电机的情形中通过计算和限制电流IfmcJ艮制力。如果例如敏感的零件应被拼接、粘贴或被检查,滑块推进的力可被约束或被限制,从而在待处理的零件处精确地出现期望的力。
[0062]就此而言可非常容易辨认出且告知零件的出现或零件的夹紧。如果在加工/装配期间零件在工具中或在滑块处夹紧,这由于较高的力被识别。因此可取消零件在处理过程中的额外的监控,因为这单独经由经力校准的铁芯直线电机的力计算实现。
[0063]这在实践中越来越多地被需求,因为质量和可追溯性变得越来越重要。该被集成在直线电机中的“检查功能”此时可代替昂贵的光学摄像机或外部的传感器技术。
[0064]在该根据本发明的经力校准的铁芯直线电机的情形中同样可取消外部的力传感器,因为在每个任意的滑块位置可实时计算得出到加工零件上的精确的力作用。
[0065]本发明的发明对象不仅由各个专利权利要求的对象,而且由各个专利权利要求彼此的组合得出。
[0066]所有在附件(包括摘要)中所公开的内容和特征、尤其在附图中示出的空间构造被作为本发明重要的被要求保护,只要其单独地或组合地相对现有技术是新的。
【附图说明】
[0067]下面,借助仅一个实施途径在示出的附图中对本发明作进一步说明。在此,由附图和其说明得出本发明的另外的本发明重要的特征和优点。
[0068]其中:
[0069]图1:示意性显示了用于校准行进的铁芯直线电机的框图,
[0070]图2:显示了说明所有寄生力的总和的力方程1,
[0071]图3显示了在电流/路程图中在直线电机的绕组处被测量的Iparas关于在校准过程期间的路程段的图形记录。由上向下的行进方向。
[0072]图4:显示了带有由下向上的行进方向的与图3相同的图表,
[0073]图5:显示了在其中所有寄生力此时被补偿且铁芯直线电机在该路程段上被移动的带有计算得出的的电流/路程图,
[0074]图6:显示了带有寄生电流1__的指示的根据图3或4示意性画出的电流图,
[0075]图7:与在操作运行时在绕组中测得的总电流Ittrtal的值相符,
[0076]图8:显示了由根据图6和图7的两个图确定的且得出的免除了寄生力的力成正比的电机电流乙?。6,
[0077]图9:示意性地显示了用于铁芯直线电机的力校准的电子电路的框图,
[0078]图10:显示了带有在操作运行中的图示的根据图1的框图。
【具体实施方式】
[0079]在图1中示意性地示出了用于在垂直位置中指向的铁芯直线电机的力校准的装置。该电机大致上由带有未进一步绘制的电机绕组的定子外壳I和带有同样未绘制的永久磁铁的可移动的滑块2构成。
[0080]在此,其涉及带有期望的力测量的直线电机在大多数应用情况中存在的垂直的安装状态。
[0081]为了滑块重量2和用户方面被安装到滑块2处的适配器(其在下面也被称作附件4)的重量补偿设置有重量补偿5,其在所显示的实施例中由螺旋拉力弹簧构成。
[0082]其可实现任意的重量补偿5。作为螺旋拉力弹簧的替代同样可使用其它的储力器,例如橡胶弹簧、螺旋弹簧、碟形弹簧、磁性弹簧或气动装置或类似物。这仅取决于如下,即,包括用户方面的附件的滑块的重量(其重力引起地向下在箭头方向12上指向)通过重量补偿5被或多或少地补偿。
[0083]当定子外壳I中的电机绕组无电流时,重量补偿5被如此地设定,即,滑块2行进到在定子外壳I中的期望的位置中(例如到中间位置中)。因为该重量补偿经常非常简陋地构造且相应不精确,所以负荷重量经常也被过补偿,从而使得滑块在无电流的状态中向上行进到止挡处。此时如下是有利的,即,所有这些利用技术数据很难转换描述的“不精确性”利用力校准来精确地检测。
[0084]为了执行根据图1的力校准,在直线电机1,2处联接有伺服控制器3。
[0085]在该附图中,在滑块2的滑块区域中画入各种不同的寄生力,即
[0086]力Fcogg
[0087]力Fgew,
[0088]力Fgeko,
[0089]力FKstat,
[0090]力FKdyn。
[0091]这些力在根据图2的方程I中进行说明且合计得出被称作寄生力的力Fparas。在方程I中于是由五个所提及的力的总和(FeQgg+Fgew+Fgek。,+FEstat, +FEdyn)得出寄生力Fparas。
[0092]这些寄生力利用力校准的方法通过相应的伺服控制器3的执行来检测且被保存在校准数据库中。
[0093]为此,在定子外壳中布置有通讯模块8,其具有至处在外部的伺服控制器3的信号路径13。此外,在通讯模块8中是用于保存在校准过程中所测得的电流值Iparas(基于相应的位置值)的存储器23。
[0094]同样地在该通讯模块中保存有所谓的电子数据表22,所有参数例如铁芯直线电机的电感、电阻和力常数被保存在其中。
[0095]此外,在通讯模块8中布置有温度传感器24。
[0096]除了通讯模块8之外还布置有位置传感器9,其可根据任意的位置检测方法来工作。其可根据光学式、磁式、电感或电容式的探测方法来工作。
[0097]如下是重要的,即,滑块前进2的每个距离间隔产生确定的位置值,或可被计算得出(增量的测量)。
[0098]在本发明的一种优选的设计方案中,每25 μπι的距离间隔或更小的距离间隔检测一个关联于电流值IparaJ^数字位置值。该I __由同样布置在定子外壳I中的电流传感器10来测量。该电流传感器可例如在使用霍尔效应的情形下工作。
[0099]此外显然在定子外壳I中布置有一个或多个绕组11,其与在滑块2中的永久磁铁一起构成驱动单元。
[0100]通过绕组11的通电,滑块2因此可在箭头方向12上在定子外壳中被上下移动。
[0101]此外,由位置传感器9所检测的数字式的距离测量数据经由线路14被输送给运算电路19,在其中又包含有控制器、过滤器和电流记录装置。
[0102]此时如下是重要的,S卩,电流传感器在期望的路程段上在校准进程中行进的滑块2期间在其中一个或多个绕组11中的电流,并且在运算电路19中处理该电流15_且保存在通讯模块18的存储器中。
[0103]其相应地涉及在通讯模块18中的另一存储器,其经由接口 13与在定子外壳I中的存储器23相连接。
[0104]该处理以在校准的情形中的先前所提及的方法步骤I至5的形式实现,在其中寄生电流Iparas被测量且被保存。
[0105]该1_3之后在操作运行中被由总的绕组电流I t(rtal扣除,由此计算得出力成正比的经校准的电流If_。IfOTCJ又可被计算得出而不可被直接测量。Iparas在校准的情形中被检测且与位置一起首先被暂存到通讯模块18的存储器中且然后作为校准数据库被存储到定子外壳I的存储器23中。可在操作运行中被实时地直接计算得出。
[0106]为了检验是否寄生电流1__被正确地检测且内部的计算正确运转,绕组11的该电流Ipmas可被预控制以便于试验。在该状态中,滑块2无力地悬浮在定子外壳中的任意位置处,当该滑块被由手移动时。
[0107]先前示出的校准方法借助根据图9的框图再次进行图解说明。
[0108]必要的电流IparaJ^由电流传感器10检测以便于克服寄生力。同时,位置传感器9检测位置且该位置关联于电流值Iparas。在物理上,1__相对位置的该关联在运算单元19中实现。
[0109]在运算单元19中,对于在Ipmas/位置参数对之间的位置而言可通过插值过滤器计算每个中间位置的任意的Iparas值。
[0110]在此,图3和4根据位置显示了在该校准方法中所测得的寄生力IpaMS,其中,图3显示了在滑块由上向下的行进方向的情形中的寄生电流,而图4显示了在滑块由下向上的行进方向的情形中的相同图示。
[0111]在仔细观察时可辨认出如下,即,在由左向右的测量间隔中根据图3的磁性定位力的影响精确地与根据图4的由右向左的相反方向上的定位力相符。该事实是力校准可不依赖于行进方向来执行的前提条件。
[0112]电流的值同样是重要的(在图5中示出)。其涉及在使用根据本发明的运算电路19的情形下被记录的原始图表。该记录在不带有通过操作力的加载的情形中实现,
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