CN103210219B - 电机控制 - Google Patents

Abstract

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组件(20)。磁铁(68)被连接至活塞组件以随其一起移动，并且传感器(66)被相对于活塞组件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组件在活塞室内的位置以及用于致动活塞组件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。

Description

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连接至活塞。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组件。磁铁被连接至活塞组件以随其一起移动，并且传感器被相对于活塞组件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组件在活塞室内的位置以及用于致动活塞组件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。

根据另一个示例，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连接至罩壳的传感器。传感器被设置用于生成与活塞组件在活塞室内的位置相对应的连续输出信号。而且，控制器被连接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组件的位置。

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组件以及传感器，传感器相对于活塞组件轴向安装以生成与活塞组件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组件于第一和第二位置之间移动时监测活塞组件的位置和速度以及用于致动活塞组件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。

附图说明

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。活塞组件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组件20被设置为在活塞室内轴向移动。活塞组件20包括连接至泵轴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连接至单独的系统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可以被连接至此以从系统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包括用于连接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可以被连接至压缩空气源。在另一些示例中，流体端口34可以被连接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还包括流体连接至端口34的阀机构40，用于引导流体流动以致动并移动腔室12内的活塞组件20并且流动至排出口38以允许流体离开腔室。阀机构40可以包括一个或多个电致动阀。在一个示例中，阀机构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包括连接至阀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包括连接至阀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40以引导流体例如压缩空气流动从而驱动活塞组件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内并驱动活塞组件20移向第二端18。在下行冲程期间，阀40也可以随着活塞组件移向第二端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内并驱动活塞组件20移向第一端16。在上行冲程期间，阀40也可以随着活塞组件移向第一端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PCB 54、阀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组件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组件20上。在图1中，传感器66被连接至端帽罩壳26并且相对于活塞组件20在活塞室12内的移动沿轴向设置。传感器66被进一步连接至PCB 54，其处理来自传感器的信号以连续跟踪磁铁68和活塞组件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和活塞组件20。

现参照图2，PCB 54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，由此活塞组件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。活塞组件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，PCB 54收集并存储数据例如活塞组件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，并且活塞组件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。活塞组件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，PCB 54收集并存储数据例如活塞组件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，在活塞组件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，其中活塞组件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，活塞组件就在模块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，直至活塞组件在模块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，在此期间活塞组件20被激励或致动以促使活塞组件在上限和下限之间行进。更具体地，活塞组件20在模块102被激励以上行冲程移动，直至活塞组件20在模块104处停止为止。在一个示例中，PCB 54利用标定数据在模块104处停止活塞组件20，而不是像模块84和90那样机械停止。在模块104之后，活塞组件在模块106被激励在下行冲程中移动，直到活塞组件在模块108处停止为止。类似于模块104，PCB 54可以在模块108利用标定数据停止活塞组件而不是机械停止。在模块108之后，控制返回模块102并且重复在活塞室12内驱动活塞组件20的过程。模块104,108利用标定数据例如活塞组件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激励活塞组件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可以在活塞组件于上行冲程和下行冲程之间转换时瞬间停止活塞组件20或者可以长时间段地停止活塞组件。

在模块102-108致动活塞组件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和活塞组件20的位置数据。PCB 54可以利用这些连续的位置数据来准确控制活塞组件20的致动和电机装置10的操作。而且，连续跟踪活塞组件20的位置就允许PCB 54在活塞组件于活塞室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。

PCB 54也可以利用位置数据来记录活塞组件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，PCB 54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组件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组件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。

PCB 54还可以控制阀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，PCB 54可以控制阀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组件20。在活塞组件20接近模块104中的停止位置时，PCB 54可以控制阀40以在阀关闭端口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，PCB 54可以控制阀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组件20。在活塞组件20接近模块108中的停止位置时，PCB 54可以控制阀40以在阀关闭端口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。

Claims (21)

1.一种电机控制系统，包括：

活塞室,由周边侧壁界定，所述活塞室具有第一和第二轴向端；

活塞组件，设置在活塞室内以在其中的第一和第二位置之间移动；

磁铁，被连接至活塞组件以随其一起移动；

端帽罩壳，外部地放置在活塞室的第一轴向端以密封第一轴向端；

传感器，相对于活塞组件轴向安装并且与活塞组件轴向间隔开，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，其中所述传感器安装在端帽罩壳中；以及

控制器，安装在端帽罩壳中，用于处理来自传感器的输出信号以连续监测活塞组件在活塞室内的位置，以及用于致动活塞组件使其在上行冲程中朝向第一位置移动并且在下行冲程中朝向第二位置移动。

2.如权利要求1所述的电机控制系统，其中端帽罩壳包括流体入口、排出口，以及流体连接至所述入口用于引导流体以使活塞组件在第一和第二位置之间移动的电致动阀机构；并且

其中所述侧壁具有在其中形成的第一管路和第二管路，所述第一管路和第二管路中的每一个将所述室流体地连接至所述流体入口和所述排出口。

3.如权利要求2所述的电机控制系统，其中控制器被设置用于在上行冲程期间操作阀机构以打开在所述第一管路和所述端帽罩壳中形成的第一流体流动路径，以引导流体将活塞组件移向第一位置，并且控制器被设置用于在下行冲程期间打开在所述第二管路和所述端帽罩壳中形成的第二流体流动路径，以引导流体将活塞组件移向第二位置。

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组件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，其中阀机构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，其中活塞组件包括活塞头和泵轴，并且其中磁铁被设置为靠近活塞头和传感器。

7.如权利要求6所述的电机控制系统，其中泵轴被连接用于驱动分配设备。

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、存储与第一位置相关的数据、在下行冲程中移动活塞直到活塞处于第二位置为止，以及存储与第二位置相关的数据。

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组件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：

端帽罩壳，用于外部地安装在活塞室的轴向端上以密封所述轴向端；

传感器，安装在罩壳中并且与所述活塞室间隔开，其中传感器被设置用于生成与活塞组件在活塞室内的位置相对应的连续输出信号；以及

控制器，被连接至传感器并且安装在罩壳中以用于处理来自传感器的输出信号并连续监测活塞组件的位置。

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、用于流体的排出口，以及用于控制流体流量的电致动阀。

13.如权利要求12所述的电机控制系统，其中罩壳进一步包括流体地连接至在活塞室的侧壁中形成的第一管路和第二管路的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操作阀以选择性地打开第一流体流动路径和第二流体流动路径，用于引导流体至活塞组件的相对侧以使活塞组件在活塞室内移动。

14.如权利要求11所述的电机控制系统，其中阀是电磁阀。

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，霍尔传感器被设置用于生成与连接至活塞组件的磁铁的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。

18.一种电机控制系统，包括：

活塞室，由周边侧壁界定，所述活塞室具有第一端和第二端；

活塞组件，设置在活塞室内以在其中的第一和第二位置之间移动；

端帽罩壳，外部地放置在活塞室的第一端；

传感器，相对于活塞组件轴向安装并且放置为轴向超出界定于活塞室中的活塞组件的行进路径，以生成与活塞组件相对于传感器的位置相对应的输出信号，其中所述传感器安装在端帽罩壳中；以及

控制器，安装在端帽罩壳中，用于处理来自传感器的输出信号以在活塞组件在第一和第二位置之间移动时监测活塞组件的位置和速度，以及用于致动活塞组件使其在上行冲程中朝向第一位置移动并且在下行冲程中朝向第二位置移动。

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组件的位置和速度。

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连接至入口并由控制器控制的用于引导流体以使活塞组件在第一和第二位置之间移动的电致动阀机构，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、存储与第一位置相关的数据、在下行冲程中移动活塞、直到活塞处于第二位置为止，以及存储与第二位置相关的数据。

21.一种电机控制系统，包括：

活塞室，由周边侧壁界定，所述活塞室具有第一端和第二端；

活塞组件，设置在活塞室内以在其中的第一和第二位置之间移动；

端帽罩壳，外部地放置在活塞室的第一端；

传感器，相对于活塞组件轴向安装并且放置为轴向超出界定于活塞室中的活塞组件的行进路径，以生成与活塞组件相对于传感器的位置相对应的输出信号，其中所述传感器安装在端帽罩壳中；以及

控制器，安装在端帽罩壳中，用于处理来自传感器的输出信号以在活塞组件在第一和第二位置之间移动时监测活塞组件的位置和速度，以及用于致动活塞组件使其在上行冲程中朝向第一位置移动并且在下行冲程中朝向第二位置移动；

其中端帽罩壳进一步包括用于流体的入口、用于流体的出口，以及电致动阀机构，所述电致动阀机构流体连接至所述入口和所述出口，并且通过控制器控制而引导流体以使活塞组件在上行冲程和下行冲程中在第一和第二位置之间的移动。