CN109196248A - 用于控制滚环驱动器的运动驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于控制滚环驱动器的运动驱动系统，包括以下步骤：确定滚环驱动器的死点，以便为步进马达提供当反转滚环时的操作中点；建立起点；设定滚环驱动器反转的第一反转点和第二反转点，所述第一反转点和第二反转点关于起点限定；根据需缠绕的材料和/或缠绕速度确定滚环驱动器的行进速度；根据所需缠绕深度或需缠绕材料的量确定缠绕终点；根据以上信息，系统设定滚环的节距以实现行进的预定速度。

Description

用于控制滚环驱动器的运动驱动系统

本发明涉及用于控制滚环驱动器的运动驱动系统。

滚环驱动器是将旋转运动转换为直线运动的常见方法。这种驱动器通常用于卷绕缆线等。滚环驱动器在一个方向上行进，此时它的行进方向通过翻转滚环驱动器中包含的滚环得以反向。之前此类反转机构完全是机械的，并且这种滚环的反转通过附接到反转机构的杆撞击止挡件得以实现，当内部的滚环因弹簧加载机械机构而转动时，驱动器的行进方向因此反向。这会出现如下问题：这种机械反转会给驱动器带来相当大的冲击。这种滚环驱动器之前在申请人的WO2014128302中被提出，其内容全部引入本申请。

发明内容

本发明旨在提供驱动滚环驱动器的系统，以减少对系统的冲击和磨损。

相应地，本发明针对用于控制滚环驱动器的运动驱动系统，步骤包括：

a确定滚环的死点，以便为步进马达提供当反转滚环时的操作中点；

b建立起点；

c设定用于滚环驱动器的反转的第一反转点和第二反转点，所述第一反转点和第二反转点关于起点限定；

d根据需缠绕的材料和/或缠绕速度确定滚环驱动器的行进速度；

e根据所需缠绕深度或需缠绕材料的量确定缠绕终点；

f根据以上信息，系统设定滚环的节距以实现预定的行进速度。

本发明提供了这样的优势：系统可确定参数以控制驱动器从而减少系统的磨损并且在各个阶段考虑因为磨损或是因为不同的工厂容差导致的不同驱动器的差异参数。因此，这样可以使驱动器系统的调试很快实现。

优选地，系统包括附加的步骤：

g确定带有倾斜边缘的线轴的边缘，使得线轴的四个点被输入。

这提供了均匀布置材料到带有倾斜边缘的线轴并使行程调整也将此考虑在内的优势，因此，实现了确保高品质缠绕。

在优选的实施例中，系统包括以下步骤：确保滚环驱动器向外行进的速度和返回行进的速度不同。这使得不同的缠绕条件和驱动器状态被考虑在内。因此，该系统大大提高了对机构的控制，以确保任何缠绕过程的顺利运行。

附图说明

现将结合附图讨论用于滚环驱动器的运动驱动系统反转机构的示例，其中:

图1示出了贯穿滚环驱动器的截面；

图2示出了安装在附接有测量系统的旋转轴上的滚环驱动器的侧面透视图；

图3示出了贯穿相当于图1所示的滚环驱动器的滚环驱动器的截面，下方示出了从滚环驱动器的与马达相反的那侧观测移除盖子后的滚环驱动器的俯视图；

图4示出了图4中所示的透视图，其中滚环驱动器的盖子已经被移除；

图5示出了用于运动驱动系统的操作程序页面的屏幕截图；

图6示出了用于运动驱动系统的控制参数程序页面的屏幕截图；

图7示出了用于运动驱动系统的选项页面的屏幕截图；

图8示出了用于带有倾斜边缘的线轴的控制屏幕的屏幕截图；

图9示出了用于运动驱动系统的特殊设置页面的屏幕截图；

图10示出了用于运动驱动系统的维护管理页面的屏幕截图；

图11示出了用于运动驱动系统的规划管理页面的屏幕截图；以及

图12示出了用于运动驱动系统的系统设置页面的屏幕截图。

具体实施方式

滚环驱动器是附着式传动驱动器，通过在光滑轴上以可调整的节距角滚动的滚环来将恒定旋转的光滑轴的旋转运动转换为冲程运动。滚环驱动器的作用相当于螺杆上的螺母，但是有精确的节距调整，节距调整可以向左或向右、也可以接近于零。节距通过旋转滚环进行调整，滚环以其几何结构和压力而在轴表面上滚动。

在图1中，步进马达12附接在滚环驱动器10、而非标准机械反转系统、的侧面。步进马达12通过夹紧环15连接到滚环驱动器10的内环壳体16。夹紧环附接到轴18，轴18附接到中心滚环20。中心滚环20与另外两个滚环22和24机械连接。因此，当轴18旋转时，所有滚环的节距都相应改变。

图2示出了滚环驱动器10的位置控制。磁增量测量系统25附接在滚环驱动器10的每一侧，磁增量测量系统26包括：扫描头13，扫描头13附接在滚环驱动器10的侧面，并在冲程期间，在附接于滚环驱动器10的轨道外侧的磁条14上运动。因此，经由控制器检测驱动器的部分并且通过步进马达改变滚环驱动器22、24和26的位置。

图3示出了贯穿图1所示的滚环驱动器的截面，其中可以看到两个外部驱动器22和24绕其转动的轴颈34。该图还示出了从滚环驱动器顶部--与安装有马达12的那侧相反--观察的平面图。此图示出了T形机械联动装置26，T形机械联动装置26通过T形结构的底部上的凹口28和位于中央滚环驱动器20的凸起30连接到中央滚环驱动器20。机械联动装置26设置有穿过T形中央的孔，这个孔是长形的并且中央滚环驱动器20的轴颈34穿过此孔。T形结构的顶部的两侧通过枢轴32附接于滚环驱动器22和24。这就意味着当中央滚环驱动器通过马达12旋转时，另外两个滚环驱动器22和24也通过机械联动装置26移动。

图4示出了贯穿图1上部所示的滚环驱动器的截面，其中可以容易地看到两个外部驱动器22和24绕其转动的轴颈34。此图还示出了从滚环驱动器顶部--与安装有马达12的那侧相反—能够观察到的平面图。此图示出了机械联动装置26，机械联动装置26通过凹口和凸起30连接至中央滚环驱动器20。联动装置具有穿过T形结构的中央的孔，这个孔是长形的并且中央滚环驱动器20的轴颈34与此孔配合。T形结构的顶部的两侧通过枢轴32附接至滚环驱动器22和24。这就意味着当中央滚环驱动器通过马达旋转时，另外两个滚环驱动器22和24也通过机械联动装置26移动。

图4示出了图2中被移除外壳的滚环驱动器10，清楚地示出了滚环驱动器上的马达12与机械联动装置26相反的位置关系。

这个用于滚环驱动器的电子反转机构用包括控制系统在内的步进马达反转机构取代了机械反转系统。在标准的机械反转系统中，转换过程由弹簧致动机构触发，弹簧致动机构在接触固定的止挡件时起作用。此反转机构相对于标准机械反转机构的核心优势是，在冲程期间，滚环驱动器的节距值和反转点(转换)可以根据特定的缠绕或导线任务做出单独改变。在冲程过程中，可实现具有可变参数的缠绕和导线任务。每个轴旋转的节距值和滚环驱动器的转换可以通过步进马达控制器而单独改变。滚环驱动器准确的位置或距离路径可通过磁增量测量系统、电缆传感器或类似物被控制器检测。

通过使用步进马达反转机构，你可以在冲程期间通过简单的节距控制实现以恒定的轴速度运行加速和减速坡道。如果在控制器中存储有准确的反转点，通过步进马达反转机构和滚环驱动器的位置检测的结合，也可以把几个线圈并排缠绕到驱动器上。

现在参考附图5到12描述用于控制滚环驱动器的运动驱动系统，其中包括多种控制程序页面的页面截图。

在将特定任务的参数输入控制系统之前，滚环驱动器的控制系统进行标准的校正，以确保接下来控制系统的正常运作。驱动轴以设定速度旋转。此速度选择为不能太快，因为太快会导致滚环驱动器的大幅运动。然后确定滚环的死点。程序检查滚环驱动器的位置并确定是否在轴上运动，然后，程序改变滚环角度，以使运动缓慢减小直至驱动器停止。一旦驱动器已经停止了足够时间，则可以确定已经到达死点。作为示例，认为550毫秒的时间段足够了。这可以作为将节距输入系统控制器的参考点。这样的优势是，确定了每个单独驱动器的死点，并且还确定了死点是否由于滚环磨损而改变。这样减小了在滚环驱动器制造厂中进行深入优化的需求。

控制系统随后确定滚环驱动器的起点。起点通常位于轴的一端或另一端，然而，精确的位置可能需要通过经考虑的任务确定，以便在这个点处，滚环驱动器应不存在为了改变例如线轴和其他附接于驱动系统的装备而需要访问的任何工件。

图5示出了简易缠绕操作的开始屏幕。点1是第一反转点，点2是第二反转点。在屏幕上显示的点分别为100mm和400mm。然后向程序输入对于设定轴速而言滚环驱动器将沿着轴运动的期望速度。然后这可以确定滚环的节距。程序允许节距交替设置。节距也可以根据速度传感器13的观测值被改变。屏幕上示出的两种节距分别涉及不同行进方向。这是因为根据相关的操作，每个方向的行进速度不一定是相同的。在到达点1或点2时，产生脉冲，使滚环转向或反转。滚环驱动器的速度被测量并被调整至设定参数。屏幕截图允许进入涉及控制参数和选项的接下来的页面。

图6示出了控制参数页面。这已经为图5中定义的两种速度设定了限制。这是为了保证滚环驱动器的速度处于设定参数范围内。GW 1o是上限，GW 1u是下限，这也适用于GW2。如果超过了这些参数，系统就会引起人们注意。延迟时间记录速度控制不被使用的时间(死区时间)。

图7示出了选项页面。首先，它允许用户选择点优化，点优化是当方向改变时对滑移的计算。因此，双锥形参数涉及行程开始反转的起点以及至反转发生所经历的距离的宽度。运动的数值决定正确缠绕的材料在线轴上将要到达的深度。

图8示出了V曲线屏，涉及滚环驱动器的反转阶段。点P1、P2、P3和P4在滚环驱动器向外行进的方向上，P5、P6、P7和P8在滚环驱动器的返回行进方向上。点P1在行进的起点，点P2是驱动器已经加速至期望速度之时，点P3是减速开始时的点、点P4是驱动器已经停止之时。这也同样类似于P5、P6、P7和P8。V1指向外行进的速度，V4指返回行进的速度。这允许在带有倾斜边缘的线轴上卷材的布置得到精细控制。

图9示出了可被增加的附加特殊信息，包括可能加入可以根据不同线轴调整的线轴的左右边缘以及需缠绕材料的宽度。同样，可根据需要的圈数和所需的缠绕深度改变节距。也可以输入卷筒速度。也可以看到对小线圈来说是否有桥接，这意味着在滚环驱动器和正在缠绕材料的线轴之间有其他部件。屏幕上还提供了用于驱动器操作的开始和停止按钮。

图10中示出了维护管理屏幕。这样，当需要维护时，就可以设置达到的实际数值和最大数值。所以你可以知道所缠绕卷筒的数量或驱动器路径数、转换总数，也就是反转数和总运行时间。也可以看到当天以及前一天的运行长度和运行时间。这样可以使得这个机器的用户对滚环驱动器的磨损有准确的了解。

图11示出了程序的规划管理屏幕，可以看到装载的线圈数量和所负载的材料数量。本页面内容可以通过“传送”按钮被传送至工厂的其他管理系统。规划名称允许选择相关的材料类型和需要的数量。数据集名称使材料类型可以存储于数据库或也可以从数据库中获得，供用户将来使用。

图12示出了系统设置页面，可以使用户选择各种功能，这要取决于给予用户的许可。这允许用户使用以下所列的可用的功能：基本许可、速度控制、点优化缠绕圆锥形线圈、V曲线、用户特定控制、可视化和维护管理。下面给出了涉及正进行的工作的基本设置：工号、驱动轴长度、驱动轴直径、使用的传感器、数据、数量和用于检查故障的诊断。

Claims (3)

1.一种用于控制滚环驱动器的运动驱动系统，包括以下步骤：确定滚环的死点，以便为步进马达提供当反转滚环时的操作中点；建立起点；设定用于所述滚环驱动器反转的第一反转点和第二反转点，所述第一反转点和所述第二反转点关于所述起点限定；根据需缠绕的材料和/或缠绕速度确定所述滚环驱动器的行进速度；根据所需缠绕深度或需缠绕材料的量确定缠绕终点；根据以上信息，所述系统设定所述滚环的节距以实现预定的行进速度。

2.根据权利要求1所述的用于控制滚环驱动器的运动驱动系统，进一步包括步骤：确定带倾斜边缘的线轴的边缘，使得所述线轴的四个点被输入。

3.根据权利要求1所述的用于控制滚环驱动器的运动驱动系统，进一步包括步骤：确保所述滚环驱动器向外行进的速度和返回行进的速度不同。