CN102858492B - 操作枢转驱动器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种操作枢转驱动器的方法，特别是操作旋转分度单元（10）的方法，该旋转分度单元具有转盘（12），该转盘可以由电机（22）驱动，以围绕旋转轴线（R）执行旋转运动。设置有传感器（24，24’），该传感器提供传感器数据，特别是角数据，该传感器连接至用于监控电机（22）、转盘（12）的旋转运动和/或设置在电机和转盘之间的传动系统的旋转部件的旋转运动的控制装置（26）。将传感器数据和预定的设定点数据进行比较，该设定点数据储存在控制装置（26）中，以便如果传感器数据和设定点数据之间具有偏差时，调整表征或影响旋转运动的至少一个参数，从而使所确定的偏差最小化。

Description

操作枢转驱动器的方法

本发明涉及一种操作枢转驱动器（pivot drive）的方法，特别是操作旋转分度工作台（indexing table）的方法，该旋转分度工作台具有转盘（turntable），该转盘可以驱动成围绕旋转轴线进行旋转运动。

旋转分度工作台被广泛使用，例如，用于装配和自动化技术中。将工件例如设置在设置成进行连续或定时旋转运动的转盘上以对这些工件进行加工和/或装配。在这方面，旋转运动的精度特别重要，以使工件相对各自的装配工具或加工工具始终具有明确的位置/定向。

应理解的是，枢转驱动器或旋转分度工作台的操作行为取决于外部张力。换句话说，当作用在枢转驱动器上的张力改变时，枢转驱动器的行为改变。此外，枢转驱动器的部件处的磨损现象或部件的更换会使得枢转驱动器的行为改变。上述原因竟然使得再也不能通过枢转驱动器按照要求的精度产生转盘的要求的运动剖面。

因此本发明的目的是提供一种用于操作枢转驱动器的方法，该方法尽可能的可靠且精确，并且通过该方法特别可以考虑不同的操作状态。而且该方法应尽可能简单地实施。

该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

根据本发明的方法用于具有转盘的枢转驱动器中，该转盘可以由电机驱动以围绕旋转轴线进行旋转运动。设置有至少一个传感器，该传感器传送传感器数据，特别是角数据，并且该传感器连接至用于监控电机、转盘的旋转运动和/或设置在电机和转盘之间的传动系统的旋转部件的旋转运动的控制装置。根据本发明，将传感器数据和储存在控制装置中的预定的期望数据进行比较，以根据传感器数据与期望数据的偏差改变表征或影响旋转运动的至少一个参数，从而使所确定的偏差最小化。

换句话说，通过传感器来监控枢转驱动器的操作，并且这种监控并非必须直接在转盘或电机处进行。该传感器还可以例如设置成使其监控设置在电机和转盘之间的传动装置的一个或多个部件的旋转运动。还可以设置多个传感器，将这些传感器的数据相互进行比较，以能够根据表明故障的偏差启动相应的对策。

在这方面，该监控用于识别轮廓误差的目的，该轮廓误差表明通过传感器监控的部件的实际位置与其期望位置之间的偏差。如果例如在特定时间将转盘设置在与预定的旋转/角位置（期望值）不对应的旋转/角位置（实际值），则识别出存在轮廓误差。为减少该轮廓误差，改变表征该旋转运动或影响该旋转运动的至少一个参数。

表征旋转运动的参数是例如速度、转盘的加速度或反映枢转驱动器的驱动状态的驱动参数（例如功率消耗或驱动电机的其他操作参数）。然而，并非仅将表征在特定时间或在特定旋转位置中的旋转运动的固定值理解为参数。还可以将其理解为函数。也就是说，可以利用所确定的轮廓误差例如来改变转盘运动的速度剖面或加速度剖面，以使轮廓误差最小化。

为了不产生对转盘运动的任何过调节，可以做出规定，在包括预定的时间或预定量的旋转运动的测量周期期间确定传感器数据。将以预定数量（该预定数量取决于例如传感器的分辨行为）的离散单个数据的形式出现的所确定的传感器数据（实际值）与对应的期望值进行比较，以确定实际/期望误差，该实际/期望误差对于测量周期是特定的，并且该实际/期望误差用作用于调整至少一个参数的基础。这种测量周期可以例如包括转盘的一个或多个运动周期。

在一个运动周期之后，计算累积轮廓误差，该累积轮廓误差可以从实际值和期望值的单独比较确定，并且该累积轮廓误差形成用于调整用于下一周期的旋转运动的一个或多个参数的基础。

测量周期可以包括至少两个测量区间，对于该测量区间，确定相应的实际/期望误差，该误差对于测量周期是特定的，并且对于测量周期特定的实际/期望误差通过对于测量区间特定的实际/期望误差的平均来确定。例如，测量周期包括旋转分度工作台的5个运动周期。对于每个周期，确定轮廓误差。又从获得的5个轮廓误差计算平均轮廓误差，并且将该平均轮廓误差用于调整参数。

可以做出规定，在测量周期期间，将传感器数据的单个值与期望数据的相应单个值进行比较，以连续更新实际/期望误差，并且将该误差与阈值进行比较。当超过阈值时，会输出误差信息。该测量使得可在出现极大的轮廓误差时中止测量周期。例如，当出现严重干扰（例如转盘堵塞）时，就是这种情况，这可能导致枢转驱动器的下一步操作的严重损坏。

将转盘优选地驱动成进行定时旋转运动，并且特别是转盘处于两个周期之间的静止位置中时。如已提及的，上述测量周期可以包括转盘的运动的一个或多个周期。

根据一个有利实施例，完成包括预定数量的测量周期的教导周期，以用于确定适于枢转驱动器的标准操作的值或适于标准操作的至少一个参数的函数的教导过程。在教导周期的过程中，以迭代方式（iteratively）调整至少一个参数或其函数，以使偏差最小化。特别是在教导周期的过程中调整至少两个参数或其函数，并且优选地每个测量周期只改变一个参数或其函数。

教导过程可以包括预定数量的教导周期，以获得参数值组或一组参数的函数，并且对该参数组或函数组进行平均，以确定适于标准操作的参数值或参数的适当平均函数。

可以做出规定，以在枢转驱动器的空载状态中或在枢转驱动器的加载状态中执行教导过程。不同的载荷状态优选地被教导成能够根据载荷的变化使用之前已教导的值，而不必执行重复的教导过程。应理解的是，教导过程可以在出厂时或枢转驱动器的布置场地已经进行。

至少一个阈值可以基于适于标准操作的参数值或适于标准操作的参数的函数来确定，在枢转驱动器的标准操作中，当超过和/或低于所述阈值时，将引发错误信息或监控信息。换句话说，参数值或其函数本身用于确定容许范围。只要轮廓误差不离开容许范围，则应假定枢转驱动器在正常工作。只有离开容许范围的偏差产生误差信息或监控信息。这种信息可以是听觉的和/或视觉的。还可以输出致使操作停止的信息。该信息可以用于向使用者表明需要一个新的教导过程。还可以使这种过程自动开始。

本发明还涉及一种枢转驱动器，特别是具有转盘的旋转分度工作台，该转盘可以由电机驱动，以围绕旋转轴线进行旋转运动，具有传送传感器数据（特别是角数据）并连接至控制装置的至少一个传感器，该控制装置设置成用于监控电机、转盘和/或设置在电机和转盘之间的传动系统的旋转部件的旋转运动。控制装置设计成用于执行根据至少一个上述实施例的方法。

枢转驱动器的转盘可以具有驱动器，这些驱动器接合在鼓形凸轮的驱动槽中，并且该转盘可以通过鼓形凸轮驱动，以围绕旋转轴线进行旋转运动，该鼓形凸轮又由电机驱动以围绕其纵向轴线进行旋转运动。

本发明的其他实施例在说明书、附图以及从属权利要求中阐述。

下面将完全以实例的方式参照有利实施例和附图说明本发明。

唯一的附图示意性地示出了旋转分度工作台10，其具有转盘12，可以将工件夹持在该转盘上以用于加工和/或组装。转盘12由鼓形凸轮14驱动，以围绕垂直于该图的平面延伸的旋转轴线R进行旋转运动。为将鼓形凸轮14的驱动运动以其围绕垂直于转盘12的旋转轴线R的旋转轴线R’的旋转的形式传递至转盘12，转盘具有驱动器（未示出），该驱动器以本身已知的方式以恒定或改变的间距与螺旋形地围绕鼓形凸轮14延伸的驱动槽（未示出）接合。

鼓形凸轮14旋转固定地连接至驱动轴16。驱动轴16又连接至传动装置18的输出。传动装置的输出连接至电机轴20。电机轴20由电机20驱动以进行旋转运动。

旋转传感器24设置在电机轴20处，并检测电机轴20的旋转运动并将相应测得的传感器值S传递至控制装置26。控制装置26处理测得的传感器值S并估算这些值。控制装置26通过比较测得的传感器值S和参考值（实际/期望比较）来确定检测到的旋转运动是否与预置对应，并根据需要调整表征旋转运动的参数或参数的函数。例如，调整产生转盘22的期望运动曲线所需的加速度曲线。该加速度曲线最终又用于控制通过电机22的驱动功率输出。为实现该控制，控制装置26将控制指示A传送至电机22。

换句话说，存在一个闭合回路，该闭合回路直接监控电机22的电机轴20的旋转运动，并最终根据以调整电机22的控制的方式所确定的数据对转盘12的旋转运动施加影响。

可替代地或附加地，可以设置旋转传感器24’（以点划线示出），其检测驱动轴16的旋转运动或其相应的角位置，并将相应测得的传感器值S’传递至控制装置26。如果只存在传感器24’，则间接检测由电机22产生的驱动功率，同时直接监控鼓形凸轮的旋转运动或其相应的角位置。监控因此在转盘12的“附近”进行，从而难于对传动装置18进行量化、在实际中无法完全没有游隙地产生的影响构成测得的传感器值S’。换句话说，由于角误差仅与驱动器-驱动槽接合相关，而角误差与传动装置18无关，因此测得的传感器值S’通常比测得的传感器值S更好地代表转盘12的位置。

在该变型中，对转盘12的位置的控制还可以通过控制指示A进行。控制指示A于是根据测得的传感器值S’确定。

在同时具有传感器24、24’的实施例中，测得的传感器值S、S’可以一起考虑，例如以用于判断旋转分度工作台10的传动系统或其部件（例如传动装置18）的状态，或在操作参数的精调体系中，用于其控制。

应理解的是，额外地或可替代地，可以在转盘12和/或传动装置18的旋转部件处设置传感器，以监控旋转分度工作台10的操作。

为准备用于标准操作的旋转分度工作台10，应在不同状态下对其进行测试。首先将期望数据组储存在控制装置26中，该数据组表明所监控的部件在任意给定时间应具有的角位置。在后续的测试运行中，应确定通过传感器24、24’确定的实际旋转运动与所储存的期望值是否对应。这意味着在特定时间确定所监控的旋转地支撑的部件的角位置（实际值），并与相应的期望值进行比较。将实际值与相应期望值的偏差称为轮廓误差。

如果存在超过特定阈值的即时实际/期望偏差，则中断或中止测试运行，因为可以假定存在严重的功能故障。另外，储存离散的实际/期望比较的单个结果，并在第一测量周期结束时转换成累积轮廓误差。测量周期可以例如由特定时间段或转盘的特定旋转角限定。对于用于工件的定时运动的旋转分度工作台，显然可以使用一个或多个运动周期作为测量周期。

测量周期的累积轮廓误差允许说明实际运动与期望的运动曲线的偏差有多大。为使累积轮廓误差最小化，改变至少一个表征转盘的运动曲线的预定参数。该参数可以例如是速度或加速度。还可以调整速度曲线或加速度曲线，以实现累积轮廓误差的最小化。例如，可以改变加速度斜面（acceleration ramp）/加速度函数，以使转盘从静止位置更慢或更快地加快。

在下一测量周期中，再次确定累积轮廓误差，并与之前的累积轮廓误差进行比较。现在可以根据该比较做出决定是否已出现轮廓误差的增大或减小。据此再次改变之前改变的参数（或其函数）。可替代地，还可以改变不同参数，以实现实际操作更好地适应于预置的期望状态。

一直执行上述过程，直到获得可接受的轮廓误差。为设计更可靠的过程，可以做出规定，将测量周期分成多个测量区间。对在各个间隔中确定的轮廓误差进行平均，以确定平均累积轮廓误差，该平均累积轮廓误差用作用于调整至少一个参数的基础。教导过程从而不可否认地变得有些更复杂，然而随机的“过调量”或测量误差因此更不重要。

应理解的是，可替代地或附加地，可以以预定数量的测量周期执行多个教导周期，以获得多个参数组或参数的函数组，接着对这些参数组或函数组进行平均。

在过程结束时，具有以迭代方式改变的特征参数，该特征参数产生最靠近期望的期望曲线的用于空载状态的运动曲线。例如，获得转盘的最优加速度剖面。应理解的是，在很多情况下，不只一个或其函数经受最优化。通过略为更多的努力，还可以使两个以上的参数最优化，以将转盘的运动曲线调整至期望的。

对于不同的载荷状态，可以重复上述方法，以便因此获得不同的参数组或参数函数组，接着可以根据相应存在的需求曲线，在标准操作中选择这些参数组或参数函数组。这不排除布置场地处的相应存在的载荷状态经受单独的教导过程，以获得尽可能好的结果。

该方法可以用在多个不同的枢转驱动器中，并且特别是用在旋转分度工作台中。在具有转盘的旋转分度工作台中，该转盘具有接合在设置有至少一个闭锁路径的鼓形凸轮的驱动槽中的驱动器，并且因此该转盘由鼓形凸轮的枢转驱动，以进行定时旋转运动，该方法还可以特别有利地用于相对于闭锁路径最优化驱动器的定位。这方面的目的例如是通过精确的鼓形凸轮运动（例如尾随）使位于闭锁路径中的驱动器进入理想的开始位置，从而能够准确地开始随后的加速度阶段。通过上述方法及其单个实施例可以确保为此目的而需要的旋转分度工作台的操作的精度。

参考标号列表

10 旋转分度工作台

12 转盘

14 鼓形凸轮

16 驱动轴

18 传动装置

20 电机轴

22 电机

24、24’ 旋转传感器

26 控制装置

R、R’ 旋转轴线

S、S’ 测得的传感器值

A 控制指示

Claims (20)

1.一种操作枢转驱动器的方法，所述枢转驱动器具有转盘(12)，所述转盘能由电机(22)驱动，以围绕旋转轴线(R)进行旋转运动，其中设置有至少一个传感器(24，24’)，所述传感器传送传感器数据，并且所述传感器连接至用于监控所述电机(22)、所述转盘的旋转运动和/或设置在所述电机(22)与所述转盘(12)之间的传动系统的旋转部件的旋转运动的控制装置，

其特征在于，

将所述传感器数据与储存在所述控制装置中的预定的期望数据进行比较，以根据所述传感器数据与所述期望数据的偏差调整表征或影响所述旋转运动的至少一个参数，从而使所确定的偏差最小化，

在测量周期中确定所述传感器数据，所述测量周期包括预定的时间段或预定量的所述旋转运动，并且将所确定的传感器数据与相应的期望数据进行比较，以确定实际/期望误差，所述实际/期望误差对于所述测量周期是特定的，并且所述实际/期望误差用作用于调整所述至少一个参数的基础，

完成包括预定数量的测量周期的教导周期，以用于确定适于标准操作的所述至少一个参数的值或适于标准操作的所述至少一个参数的函数的教导过程，并且在所述教导周期的过程中，以迭代方式调整所述至少一个参数或其函数，从而使所述偏差最小化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是操作旋转分度工作台的方法，所述传感器数据是角数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

将所述转盘(12)驱动成进行定时旋转运动。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述转盘(12)处于两个周期之间的静止位置中。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，

所述至少一个参数是速度、加速度、速度函数、加速度函数或驱动参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述测量周期包括至少两个测量区间，对于所述测量区间，确定相应的实际/期望误差，所述实际/期望误差对于所述测量周期是特定的，并且通过对于所述测量区间特定的实际/期望误差的平均来确定对于所述测量周期特定的实际/期望误差。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，

在所述测量周期期间，将所述传感器数据的各个值与所述期望数据的相应各个值进行比较，以连续地更新实际/期望误差，并将该误差与阈值进行比较。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当超过所述阈值时输出误差信息。

9.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，

所述测量周期包括所述转盘(12)的一个或多个运动周期。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述测量周期包括所述转盘(12)的一个或多个运动周期。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述教导周期的过程中，调整至少两个参数或其函数。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

每个测量周期改变一个参数或其函数。

13.根据权利要求1或12所述的方法，其特征在于，

所述教导过程包括预定数量的教导周期，以获得参数值组或一组所述参数的时间函数，并且对所述参数组或所述函数组进行平均，以确定适于标准操作的参数值或所述参数的适当平均函数。

14.根据权利要求1或12所述的方法，其特征在于，

根据适于标准操作的所述参数的值或适于标准操作的所述参数的函数确定至少一个阈值，其中，在所述枢转驱动器的标准操作中，超过所述阈值和/或降至所述阈值以下将引发误差信息。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

根据适于标准操作的所述参数的值或适于标准操作的所述参数的函数确定至少一个阈值，其中，在所述枢转驱动器的标准操作中，超过所述阈值和/或降至所述阈值以下将引发误差信息。

16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在所述枢转驱动器的空载状态下和/或在所述枢转驱动器的加载状态下执行所述教导过程。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，

在所述枢转驱动器的空载状态下和/或在所述枢转驱动器的加载状态下执行所述教导过程。

18.一种具有转盘(12)的枢转驱动器，所述转盘能由电机(22)驱动，以围绕旋转轴线(R)进行旋转运动，其中设置有至少一个传感器(24，24’)，所述传感器传送传感器数据，并且所述传感器连接至用于监控所述电机(22)、所述转盘的旋转运动和/或设置在所述电机(22)与所述转盘(12)之间的传动系统的旋转部件的旋转运动的控制装置，其中所述控制装置设计成用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

19.根据权利要求18所述的枢转驱动器，其特征在于，所述枢转驱动器是旋转分度工作台，所述传感器数据是角数据。

20.根据权利要求18或19所述的枢转驱动器，其特征在于，

所述转盘具有接合在鼓形凸轮(14)的驱动槽中的驱动器，并且所述转盘(12)能够通过所述鼓形凸轮(14)驱动，以围绕所述旋转轴线(R)进行旋转运动，所述鼓形凸轮又由电机(22)驱动，以围绕其纵向轴线(R’)进行旋转运动。