專利名稱：一種提高電動缸運行精度的方法、裝置及電動缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種提高電動缸運行精度的方法、裝置以及應(yīng)用上述方法/裝置的電動缸。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備普遍具有高度自動化、高運行精度等的特點，這就要求傳輸設(shè)備具有較高的穩(wěn)定性和定位精度。電動缸作為一種直線驅(qū)動裝置，因其能夠滿足較高的精度要求而被廣泛應(yīng)用于各種傳輸設(shè)備中。請參閱圖1，目前常用的電動缸是由電機1、電機驅(qū)動器、編碼器(電機驅(qū)動器和編碼器圖中未示)、聯(lián)軸器2和執(zhí)行部件構(gòu)成的。電機1連接有專用的電機驅(qū)動器，用以控制電機1的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等工作參數(shù)；編碼器作為檢測部件，將電機1的轉(zhuǎn)動信號反饋給電機驅(qū)動器；電機驅(qū)動器將編碼器的反饋信號作為控制電機1運行精確性的依據(jù)；聯(lián)軸器將電機1 的動能傳遞給執(zhí)行部件；圖1所示的執(zhí)行部件包括滾珠絲杠4、滑塊3及導(dǎo)軌5，滾珠絲杠4 在電機1的帶動下轉(zhuǎn)動，滑塊3在導(dǎo)軌5的約束下與滾珠絲杠4通過螺紋連接并傳動，從而將電機1的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滑塊3的直線運動；除滑塊3和滾珠絲杠4外，齒形帶及帶輪也是一種在電動缸中較為常用的執(zhí)行部件的結(jié)構(gòu)。此外，在一些特定情況下，還需要為電機1配置減速器。在上述電動缸運行的過程中，各部件之間不可避免地會存在一定的機械誤差，例如滾珠絲杠與滑塊螺母之間或者齒形帶和帶輪之間的齒隙偏差，這一齒隙偏差等于實際齒隙尺寸與預(yù)設(shè)的齒隙尺寸的差值，通常，要求預(yù)設(shè)的齒隙尺寸為零，即，要讓滾珠絲杠與滑塊螺母之間或者齒形帶和帶輪之間實現(xiàn)無齒隙嚙合，從而達(dá)到理想的精度，但是，在實際加工和裝配過程中，上述齒隙偏差總是無法避免。當(dāng)電機配有減速器時，減速器中各個嚙合齒輪之間同樣存在一定的齒隙偏差。而且，隨著電動缸在使用中的不斷磨損，上述齒隙偏差還將逐漸增大。正式由于上述齒隙偏差的影響，導(dǎo)致編碼器所反饋的轉(zhuǎn)動信號只能代表電機的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，而不能正確反饋電動缸滑塊的真實運行情況。因此，僅依靠編碼器的反饋數(shù)據(jù)來控制電動缸的運行無法使電動缸滑塊準(zhǔn)確運行到預(yù)定位置，也就無法實現(xiàn)精確定位； 當(dāng)需要電動缸在較小的范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動時，上述齒隙偏差對定位精度的影響就更加明
Mo因此，技術(shù)人員在上述結(jié)構(gòu)的電動缸中設(shè)置一個光柵尺，利用該光柵尺的讀數(shù)來實時反饋電動缸的運動情況。如圖2所示，這里所用的光柵尺7為一種分離式光柵尺，光柵尺7被固定安裝在電動缸的整個行程中，光柵讀數(shù)頭6作為檢測部件而被設(shè)置在電動缸的滑塊3上隨滑塊3 —起運動并實時讀取光柵尺7上的位置數(shù)據(jù)，從而得到滑塊3的確切位置，并跟據(jù)所得到的滑塊3的確切位置對電機實現(xiàn)反饋控制以保證電機的精確運行，從而實現(xiàn)對滑塊3的精確定位。雖然上述設(shè)置有光柵尺的電動缸運行精度有所提高，但是其同時也存在下述不足
首先，由于上述電動缸的精度主要取決于光柵尺在電動缸外殼上的安裝精度以及光柵尺本身的精度。而上述電動缸所采用的分離式光柵尺被設(shè)置在電動缸的整個行程中， 要求電動缸外殼具有相當(dāng)高的機械加工精度以及安裝精度；當(dāng)電動缸的行程較長時，上述精度要求是很難保證的，如果光柵尺由于安裝誤差等問題而出現(xiàn)偏差，將嚴(yán)重影響電動缸的定位精度，甚至使光柵讀數(shù)頭不能正確讀取光柵數(shù)據(jù)，電動缸也就無法精確運行和定位。 另外，光柵尺讀數(shù)頭的讀數(shù)精度還會受到滑塊運動速度的影響，若滑塊速度過大，光柵讀數(shù)頭就無法正確反饋滑塊的運動參數(shù)，同樣無法對電動缸進(jìn)行精確定位。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種提高電動缸運行精度的方法，其能夠?qū)﹄妱痈椎凝X隙偏差進(jìn)行補償，并且電動缸的運行精度不會受其外殼加工精度及滑塊運行速度的影響。為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種提高電動缸運行精度的裝置，其同樣能夠?qū)﹄妱痈椎凝X隙偏差進(jìn)行補償，并且電動缸的運行精度不會受其外殼加工精度及滑塊運行速度的影響。為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述提高電動缸運行精度的方法或裝置的電動缸，其同樣能夠?qū)﹄妱痈椎凝X隙偏差進(jìn)行補償，并且電動缸的運行精度不會受其外殼加工精度及滑塊運行速度的影響。為此，本發(fā)明提供一種提高電動缸運行精度的方法，其包括以下步驟10)通過測量而得到所述電動缸的齒隙的測量值，并基于所述齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得所述電動缸的齒隙偏差；20)在所述電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時，根據(jù)所述齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。其中，在執(zhí)行步驟10)和20)的同時， 還包括實時記錄所述電動缸運行方向的步驟。其中，步驟10)具體包括以下步驟101)在所述電動缸的滑塊上和所述滑塊的行程中分別設(shè)置光柵尺和光柵讀數(shù)頭，并在所述光柵尺上指定一個基準(zhǔn)刻度；10 啟動用以驅(qū)動電動缸運行的電機，直至所述光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)所述光柵尺上的基準(zhǔn)刻度；10 變換所述電機的轉(zhuǎn)動方向，并獲得自電機開始變換轉(zhuǎn)動方向時起直至所述光柵讀數(shù)頭偏離所述光柵尺上的基準(zhǔn)刻度為止這一過程中電機的轉(zhuǎn)動量，所述轉(zhuǎn)動量即為電動缸中的齒隙測量值；104)基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得所述電動缸的齒隙偏差。其中，步驟20)具體包括以下步驟201)判斷所述電動缸本次運行的方向是否與上一次的運行方向相反，如果是，則執(zhí)行步驟202)；如果否，則執(zhí)行步驟203) ；202)根據(jù)所述齒隙偏差，對與電動缸目標(biāo)位置相對應(yīng)的電機第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行修正而得到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量，使電機按照第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置， 所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量為電機的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量與所述齒隙偏差之和；20 不對所述電機的轉(zhuǎn)動量進(jìn)行齒隙偏差補償，使電機仍然按照第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動并驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置。其中，在所述步驟10 中，借助所述電動缸中的旋轉(zhuǎn)編碼器來獲得所述電機的轉(zhuǎn)動量。其中，所述光柵尺設(shè)置在電動缸的滑塊上，所述光柵讀數(shù)頭設(shè)置在滑塊行程中的任一位置處；或者，所述光柵讀數(shù)頭設(shè)置在電動缸的滑塊上，所述光柵尺設(shè)置在滑塊行程中的任一位置處。此外，本發(fā)明還提供一種提高電動缸運行精度的裝置，其包括下述模塊齒隙測量模塊，通過測量而得到所述電動缸的齒隙的測量值，并基于所述齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得所述電動缸的齒隙偏差；控制模塊，在所述電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時，根據(jù)所述齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。此外，還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，用以實時記錄所述電動缸的運行方向。其中，所述齒隙測量模塊具體包括下述單元位置感應(yīng)單元，包括分別設(shè)置在所述電動缸的滑塊上和所述滑塊的行程中的光柵尺和光柵讀數(shù)頭；光柵對準(zhǔn)單元，啟動用以驅(qū)動電動缸運行的電機，直至所述光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)所述光柵尺上的基準(zhǔn)刻度；齒隙獲取單元， 變換所述電機的轉(zhuǎn)動方向，并獲得自電機開始變換轉(zhuǎn)動方向時起直至所述光柵讀數(shù)頭偏離所述光柵尺上的基準(zhǔn)刻度為止這一過程中電機的轉(zhuǎn)動量，所述轉(zhuǎn)動量即為電動缸中的齒隙測量值；齒隙計算單元，基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得所述電動缸的齒隙偏差。其中，所述控制模塊具體包括下述單元判斷單元，判斷所述電動缸本次運行的方向是否與上一次的運行方向相反，如果是，則執(zhí)行補償運行單元；如果否，則執(zhí)行正常運行單元；補償運行單元，根據(jù)所述齒隙偏差，對與電動缸目標(biāo)位置相對應(yīng)的電機第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行修正而得到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量，使電機按照第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置，所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量為電機的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量與所述齒隙偏差之和；正常運行單元，不對所述電機的轉(zhuǎn)動量進(jìn)行齒隙偏差補償，使電機仍然按照第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動并驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置。其中，所述齒隙獲取單元借助所述電動缸中的旋轉(zhuǎn)編碼器來獲得所述電機的轉(zhuǎn)動量。其中，所述電動缸上設(shè)置有連接所述齒隙測量模塊的接口。此外，本發(fā)明還提供一種電動缸，包括電機、滑塊以及傳動部，所述傳動部包括滾珠絲杠或齒形帶，其中，電動缸應(yīng)用上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法，以使電動缸的運行更加精確。另外，本發(fā)明還提供一種電動缸，包括電機、滑塊以及傳動部，所述傳動部包括滾珠絲杠或齒形帶，其中，在電動缸中設(shè)置有上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的裝置， 以使電動缸的運行更加精確。本發(fā)明具有下述有益效果本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法，首先通過測量得到電動缸中的齒隙測量值，并基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得電動缸的齒隙偏差；然后在電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時根據(jù)所述齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。因此，本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法，通過對電動缸進(jìn)行齒隙偏差補償， 可有效避免甚至消除電動缸內(nèi)部各傳動機構(gòu)的齒隙偏差對電動缸運行精度的影響，從而使電動缸具有較高的運行和定位精度；而且，本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法，在電動缸的運行過程中，不依靠諸如設(shè)置在外殼上的光柵尺等外部裝置的反饋控制，從而避免電動缸的運行精度受其外殼加工精度以及滑塊運行速度等因素的影響。本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的裝置，首先利用齒隙測量模塊測量得到電動缸中的齒隙測量值，并基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得電動缸的齒隙偏差；然后，控制模塊在電動缸運行時，當(dāng)電動缸變換運行方向時根據(jù)所述齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。因此，本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的裝置，同樣通過對電動缸進(jìn)行齒隙偏差補償，可有效避免甚至消除電動缸內(nèi)部各傳動機構(gòu)的齒隙偏差對電動缸運行精度的影響，從而使電動缸具有較高的運行和定位精度；而且，電動缸的運行過程中，不依靠諸如設(shè)置在外殼上的光柵尺等外部裝置的反饋控制，從而避免電動缸的運行精度受其外殼加工精度以及滑塊運行速度等因素的影響。本發(fā)明提供的電動缸，由于應(yīng)用上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法或裝置，因而同樣可有效避免甚至消除電動缸內(nèi)部各傳動機構(gòu)的齒隙偏差對電動缸運行精度的影響，從而使電動缸具有較高的運行和定位精度；而且，在電動缸的運行過程中，不依靠諸如設(shè)置在外殼上的光柵尺等外部裝置的反饋控制，從而避免電動缸的運行精度受其外殼加工精度以及滑塊運行速度等因素的影響。


圖1為一種常用電動缸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一種依靠光柵尺控制的電動缸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法的流程圖；圖4為本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法中步驟10)的具體流程圖；圖5為本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法中步驟20)的具體流程圖；圖6為本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的裝置的原理框圖；以及圖7為本發(fā)明提供的電動缸的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法、裝置及電動缸進(jìn)行詳細(xì)描述。請參閱圖3，為本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法的流程圖。該方法包括以下步驟10)通過測量而得到電動缸中的齒隙測量值，并基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得電動缸的齒隙偏差；20)在電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時，根據(jù)所述齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。此外，在執(zhí)行步驟10)和20)的同時，還包括實時記錄電動缸運行方向的步驟。具體地，步驟10)所述的齒隙設(shè)定值為機械加工時所設(shè)定的齒隙尺寸，在精密機械中，要求傳動部件相互嚙合時的齒隙的理想值為零，但是由于機械加工中難免存在一定的精度誤差，因而實際加工出的齒隙值與齒隙設(shè)定值之間有一定的偏差，正是由于上述偏差的存在常常導(dǎo)致齒形傳動的精度下降等問題；齒隙測量值是指利用一定的測量手段和方法所測得的齒隙尺寸，這里可以將該齒隙測量值作為齒隙的實際尺寸；將齒隙測量值與齒隙設(shè)定值進(jìn)行比較即可得到齒隙偏差，本發(fā)明即是要利用該齒隙偏差對實際運行中的電動缸進(jìn)行補償校正。以絲杠/螺母作為傳動機構(gòu)的電動缸為例，當(dāng)電動缸始終沿一個方向運行時，絲杠和螺母之間的螺紋僅有一側(cè)相接觸，此時，齒隙偏差不會對運行精度產(chǎn)生影響； 而當(dāng)電動缸變換運行方向時，由于齒隙偏差的存在，絲杠需要先空轉(zhuǎn)一定量之后才能與螺母的另一側(cè)螺紋相接觸并發(fā)生傳動；因此，在步驟20)中，當(dāng)電動缸變換運行方向時，需要將步驟10)所得到的齒隙偏差補償給驅(qū)動電動缸的電機，從而有效提高電動缸的運行精度。請參閱圖4，為本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法中步驟10)的具體流程圖。步驟10)具體包括以下步驟101)在電動缸的滑塊上和滑塊的行程中分別設(shè)置光柵尺和光柵讀數(shù)頭，并在光柵尺上指定一個基準(zhǔn)刻度。上述步驟101)中，可以設(shè)定光柵尺上的某一個刻度(例如，光柵尺的中心刻度)為基準(zhǔn)位置，當(dāng)光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)上述基準(zhǔn)位置時發(fā)出對準(zhǔn)信號，而當(dāng)光柵讀數(shù)頭偏移上述基準(zhǔn)位置時發(fā)出偏移信號。本發(fā)明中所用到的光柵尺可以設(shè)置得很短，因為在測量過程中并不需要太長的刻度，確切的說，即使僅具有一個刻度的光柵尺也可以完成上述對齒隙偏差的測定。對于光柵尺及光柵讀數(shù)頭的設(shè)置位置，可以將光柵尺設(shè)置在電動缸的滑塊上，將光柵讀數(shù)頭設(shè)置在滑塊行程中的任一位置處；或者， 將光柵讀數(shù)頭設(shè)置在電動缸的滑塊上，而將光柵尺設(shè)置在滑塊行程中的任一位置處。102) 啟動用以驅(qū)動電動缸運行的電機，直至光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)光柵尺上的基準(zhǔn)刻度。10 變換電機的轉(zhuǎn)動方向，并獲得自電機開始變換轉(zhuǎn)動方向時起直至光柵讀數(shù)頭偏離光柵尺上的基準(zhǔn)刻度為止這一過程中電機的轉(zhuǎn)動量，上述轉(zhuǎn)動量即為電動缸中的齒隙測量值。上述步驟 103)中當(dāng)光柵讀數(shù)頭偏離光柵尺上的基準(zhǔn)刻度時，光柵讀數(shù)頭發(fā)出偏離信號，表明絲杠與螺母的嚙合螺紋由一側(cè)接觸變?yōu)榱硪粋?cè)接觸，因此，電機由開始變換轉(zhuǎn)動方向至光柵讀數(shù)頭偏離光柵尺上的基準(zhǔn)刻度所轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)動量即為上述絲杠與螺母的齒隙測量值。對于上述電機轉(zhuǎn)動量的測量及記錄，可以借助電動缸中的旋轉(zhuǎn)編碼器來實現(xiàn)。104)基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得電動缸的齒隙偏差。請參閱圖5，為本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法中步驟20)的具體流程圖。步驟20)具體包括以下步驟201)判斷所述電動缸本次運行的方向是否與上一次的運行方向相反，如果是，則執(zhí)行步驟20 ；如果否，則執(zhí)行步驟20 。20 根據(jù)所述齒隙偏差， 對與電動缸目標(biāo)位置相對應(yīng)的電機第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行修正而得到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量，使電機按照第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置，所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量為電機的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量與所述齒隙偏差之和。上述電機第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量即為假設(shè)傳動機構(gòu)中不存在齒隙偏差時，要使電動缸到達(dá)目標(biāo)位置時所需的電機轉(zhuǎn)動量；相應(yīng)地， 所述電機第二轉(zhuǎn)動量即為考慮到齒隙偏差后，要使電動缸運行到目標(biāo)位置所需的電機轉(zhuǎn)動量。20 不對所述電機的轉(zhuǎn)動量進(jìn)行齒隙偏差補償，使電機仍然按照第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動并驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置。當(dāng)電機轉(zhuǎn)動方向與上一次方向相反時，電機需要先轉(zhuǎn)動一個齒隙偏差，才能使傳動機構(gòu)由一側(cè)嚙合變?yōu)榱硪粋?cè)嚙合，因此，需要將齒隙偏差補償給電機才能保證電動缸最終運行到目標(biāo)位置；而當(dāng)電機運行方向與上一次運行方向相同時，傳動機構(gòu)本身就處于嚙合狀態(tài)，無需再進(jìn)行齒隙偏差的補償，此時使電機正常運行即可。需要指出的是，在本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法的上述實施例中，僅以采用滾珠絲杠/螺母作為傳動機構(gòu)的電動缸齒隙為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于此，當(dāng)電動缸采用齒形帶/帶輪傳動時，或者當(dāng)電動缸的電機配置有減速器的情況時，上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法依然適用，且均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。由上述描述可知，本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法，首先測量電動缸的齒隙偏差，然后在電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時基于所測得的齒隙偏差而對電動缸進(jìn)行齒隙偏差的補償。因此，本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法能夠有效降低甚至消除電動缸內(nèi)部的齒隙偏差對其運行精度的影響，使電動缸的運行和定位更加地精確，并且，在電動缸運行過程中，無需借助諸如設(shè)置在電動缸外殼上的光柵尺等外部設(shè)備的反饋控制，從而避免了電動缸的運行精度受其外殼加工精度及滑塊運行速度等影響的問題。請參閱圖6，為本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的裝置的原理框圖。該裝置包括下述模塊齒隙測量模塊，通過測量而得到電動缸的齒隙的測量值，并基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得電動缸的齒隙偏差；控制模塊，在電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時，根據(jù)齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。此外，本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的裝置還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，用以實時記錄電動缸的運行方向。具體的，所述齒隙測量模塊還包括下述單元位置感應(yīng)單元，包括分別設(shè)置在所述電動缸的滑塊上和所述滑塊的行程中的光柵尺和光柵讀數(shù)頭，在測量之前，指定光柵尺上的某一刻度(例如，光柵尺的中心刻度)作為基準(zhǔn)刻度。光柵對準(zhǔn)單元，啟動用以驅(qū)動電動缸運行的電機，直至光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)光柵尺上的基準(zhǔn)刻度。齒隙獲取單元，變換電機的轉(zhuǎn)動方向，并獲得自電機開始變換轉(zhuǎn)動方向時起直至光柵讀數(shù)頭偏離光柵尺上的基準(zhǔn)刻度為止這一過程中電機的轉(zhuǎn)動量，上述轉(zhuǎn)動量即為電動缸中的齒隙測量值；實際應(yīng)用中，該齒隙獲取單元可以借助電動缸中的旋轉(zhuǎn)編碼器來獲得上述電機的轉(zhuǎn)動量。齒隙計算單元，基于上述齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得電動缸的齒隙偏差。上述控制模塊具體還包括下述單元判斷單元，判斷電動缸本次運行的方向是否與上一次的運行方向相反，如果是，則執(zhí)行補償運行單元；如果否，則執(zhí)行正常運行單元。補償運行單元，根據(jù)齒隙偏差，對與電動缸目標(biāo)位置相對應(yīng)的電機第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行修正而得到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量，使電機按照第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置，第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量為電機的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量與齒隙偏差之和。正常運行單元，不對電機的轉(zhuǎn)動量進(jìn)行齒隙偏差補償，使電機仍然按照第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動并驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置。這里，所述的齒隙測量值、齒隙設(shè)定值、齒隙偏差、電機第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量、電機第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量等概念的含義均與上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法中所表示的含義相同，在此不再贅述。在實際應(yīng)用中，可以在電動缸上設(shè)置一個用于連接上述齒隙測量模塊的接口，這樣，當(dāng)需要對電動缸進(jìn)行齒隙偏差的測量時，將上述齒隙測量接口接入電動缸的驅(qū)動器中即可。本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的裝置與上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法對于電動缸的齒隙偏差的測量、電動缸運行的控制過程、原理及優(yōu)點均一致，在此不再贅述。請參閱圖7，作為另一種技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種電動缸，包括電機1、滑塊3 以及傳動部，所述傳動部包括滾珠絲杠4或齒形帶(本實施例中為滾珠絲杠/螺母傳動)， 在滑塊2上設(shè)置有一個很短的光柵尺9，在滑塊行程中設(shè)置有光柵讀數(shù)頭8。此外，所述電動缸還應(yīng)用上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法，用以使所述電動缸的運行更加精確。
作為另一種技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種電動缸，包括電機、滑塊以及傳動部，所述傳動部包括滾珠絲杠或齒形帶，在電動缸滑塊上設(shè)置有一個很短的光柵尺，在滑塊行程中設(shè)置有光柵讀數(shù)頭。此外，所述電動缸還設(shè)置有上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的裝置，以使所述電動缸的運行更加精確?；谙嗤睦碛?，由于本發(fā)明提供的電動缸應(yīng)用了本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法或裝置，因此，該電動缸不但可有效消除甚至避免傳動機構(gòu)的齒隙偏差對其運行精度所造成的影響，而且在運行過程中無需借助外部裝置進(jìn)行反饋控制，從而可避免外殼加工精度及滑塊運行速度對其運行精度的影響。此外，可以理解的是，上述本發(fā)明提供的提高電動缸運行精度的方法、裝置及電動缸中對于齒隙偏差的測量步驟，并非在每次運行電動缸之前都要執(zhí)行，由于短期內(nèi)上述齒隙偏差不會出現(xiàn)較明顯的變化，因此，可以在一次測量之后，隔一段時間再進(jìn)行重新測量， 例如可以隔幾周測一次，或者在設(shè)備周期性維護(hù)時測量一次即可。還可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種提高電動缸運行精度的方法，其特征在于，包括以下步驟10)通過測量而得到所述電動缸的齒隙的測量值，并基于所述齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得所述電動缸的齒隙偏差；20)在所述電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時，根據(jù)所述齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電動缸運行精度的方法，其特征在于，步驟10)具體包括以下步驟101)在所述電動缸的滑塊上和所述滑塊的行程中分別設(shè)置光柵尺和光柵讀數(shù)頭，并在所述光柵尺上指定一個基準(zhǔn)刻度；102)啟動用以驅(qū)動電動缸運行的電機，直至所述光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)所述光柵尺上的基準(zhǔn)刻度；103)變換所述電機的轉(zhuǎn)動方向，并獲得自電機開始變換轉(zhuǎn)動方向時起直至所述光柵讀數(shù)頭偏離所述光柵尺上的基準(zhǔn)刻度為止這一過程中電機的轉(zhuǎn)動量，所述轉(zhuǎn)動量即為電動缸中的齒隙測量值；104)基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得所述電動缸的齒隙偏差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電動缸運行精度的方法，其特征在于，步驟20)具體包括以下步驟201)判斷所述電動缸本次運行的方向是否與上一次的運行方向相反，如果是，則執(zhí)行步驟202)；如果否，則執(zhí)行步驟203)；202)根據(jù)所述齒隙偏差，對與電動缸目標(biāo)位置相對應(yīng)的電機第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行修正而得到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量，使電機按照第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置，所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量為電機的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量與所述齒隙偏差之和；203)不對所述電機的轉(zhuǎn)動量進(jìn)行齒隙偏差補償，使電機仍然按照第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動并驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電動缸運行精度的方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟10)和 20)的同時，還包括實時記錄所述電動缸運行方向的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高電動缸運行精度的方法，其特征在于，在所述步驟103) 中，借助所述電動缸中的旋轉(zhuǎn)編碼器來獲得所述電機的轉(zhuǎn)動量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高電動缸運行精度的方法，其特征在于，所述光柵尺設(shè)置在電動缸的滑塊上，所述光柵讀數(shù)頭設(shè)置在滑塊行程中的任一位置處；或者，所述光柵讀數(shù)頭設(shè)置在電動缸的滑塊上，所述光柵尺設(shè)置在滑塊行程中的任一位置處。
7.一種提高電動缸運行精度的裝置，其特征在于，包括下述模塊齒隙測量模塊，通過測量而得到所述電動缸的齒隙的測量值，并基于所述齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得所述電動缸的齒隙偏差；控制模塊，在所述電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時，根據(jù)所述齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高電動缸運行精度的裝置，其特征在于，所述齒隙測量模塊具體包括下述單元位置感應(yīng)單元，包括分別設(shè)置在所述電動缸的滑塊上和所述滑塊的行程中的光柵尺和光柵讀數(shù)頭，并在所述光柵尺上指定一個基準(zhǔn)刻度；光柵對準(zhǔn)單元，啟動用以驅(qū)動電動缸運行的電機，直至所述光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)所述光柵尺上的基準(zhǔn)刻度；齒隙獲取單元，變換所述電機的轉(zhuǎn)動方向，并獲得自電機開始變換轉(zhuǎn)動方向時起直至所述光柵讀數(shù)頭偏離所述光柵尺上的基準(zhǔn)刻度為止這一過程中電機的轉(zhuǎn)動量，所述轉(zhuǎn)動量即為電動缸中的齒隙測量值；齒隙計算單元，基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得所述電動缸的齒隙偏差。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高電動缸運行精度的裝置，其特征在于，所述控制模塊具體包括下述單元判斷單元，判斷所述電動缸本次運行的方向是否與上一次的運行方向相反，如果是，則執(zhí)行補償運行單元；如果否，則執(zhí)行正常運行單元；補償運行單元，根據(jù)所述齒隙偏差，對與電動缸目標(biāo)位置相對應(yīng)的電機第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行修正而得到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量，使電機按照第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置，所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)動量為電機的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量與所述齒隙偏差之和；正常運行單元，不對所述電機的轉(zhuǎn)動量進(jìn)行齒隙偏差補償，使電機仍然按照第一目標(biāo)轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動并驅(qū)動電動缸精確地運行到其目標(biāo)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高電動缸運行精度的裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，用以實時記錄所述電動缸的運行方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高電動缸運行精度的裝置，其特征在于，所述齒隙獲取單元借助所述電動缸中的旋轉(zhuǎn)編碼器來獲得所述電機的轉(zhuǎn)動量。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高電動缸運行精度的裝置，其特征在于，所述電動缸上設(shè)置有連接所述齒隙測量模塊的接口。
13.—種電動缸，包括電機、滑塊以及傳動部，所述傳動部包括滾珠絲杠或齒形帶，其特征在于，所述電動缸應(yīng)用權(quán)利要求1-6中任意一項所述的提高電動缸運行精度的方法，以使所述電動缸的運行更加精確。
14.一種電動缸，包括電機、滑塊以及傳動部，所述傳動部包括滾珠絲杠或齒形帶，其特征在于，在所述電動缸中設(shè)置有權(quán)利要求7-12中任意一項所述的提高電動缸運行精度的裝置，以使所述電動缸的運行更加精確。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高電動缸運行精度的方法，其首先通過測量而得到電動缸中的齒隙測量值，并基于齒隙測量值和齒隙設(shè)定值而獲得電動缸的齒隙偏差；然后在電動缸運行過程中，當(dāng)電動缸變換運行方向時根據(jù)齒隙偏差實施齒隙偏差補償，以提高電動缸的運行精度。本發(fā)明還提供一種提高電動缸運行精度的裝置，包括用于測量電動缸齒隙偏差的齒隙測量模塊和在電動缸運行時根據(jù)其運行方向?qū)ζ溥M(jìn)行齒隙偏差補償?shù)目刂颇K。此外，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述方法/裝置的電動缸。上述方法、裝置及電動缸均能有效降低甚至消除電動缸傳動機構(gòu)中的齒隙偏差對電動缸運行精度的影響，并且電動缸的運行精度不受其外殼加工精度及滑塊運行速度的影響。
文檔編號H02K7/10GK102298394SQ20101022096
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者楊斌 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司