CN1477469A - 电致动器和用于控制所述电致动器的方法 - Google Patents

Abstract

通过调节停止器(34a)与/或停止器(34b)的位置设置滑动部件(22)的起点和终点的停止位置。响应学习操纵元件(84)的操纵，按照来自控制台(36)的指令学习滑动部件走过的距离，并且速度和加速度中的至少一个通过所述速度调节器(80)或者所述加速度调节器(82)被设置。所述控制台(36)根据滑动部件(22)恒速运动的设置速度和加速运动的设置的加速度中的至少一个、以及学习的所述滑动部件走过的距离向电动机(26)输出驱动信号。为了使滑动部件(22)运动到起点或终点，控制台(36)控制滑动部件(22)在小于所述恒速运动的速度下运动，并把滑动部件(22)定位在起点或终点。

Description

电致动器和用于控制所述电致动器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于从电驱动源通过驱动功率传输机构向运动机构传输驱动功率的电致动器和用于控制所述电致动器的方法。

背景技术

以前，电致动器作为一种用于传送工件等的机构被广泛采用。

如图15所示，常规的电致动器1具有作为电驱动源的电动机2，向所述电动机供电，从而使驱动功率传输机构3(例如滚珠丝杠、正时皮带等)沿着导向部件(例如直线导轨，导向块等)移动包括进给台或其类似物的滑动部件4，借以把放置在滑动部件4上的工件或其类似物运送到所需位置。

为了移动滑动部件4，即，为了控制滑动部件4的运动，控制器5根据由编码器6获得的滑动部件4的位置信息和从用于控制安装有电致动器1的设备的PLC(可编程的逻辑控制器)7发出的指令信号向电动机2输出驱动信号。在图15中，电源8向控制器5和电动机2提供电能。

当要设置使滑动部件4运动的条件时，即，当要设置包括停止位置、速度和加速度的条件时，电致动器1的用户需要从外部输入机构9例如教导盒、PC(个人计算机)或其类似物中向控制器5输入这些条件的数值数据。具体地说，如图16所示，在步S101输入停止位置的数值数据，然后在步S102输入速度和加速度数据。

此后，PLC7和控制器5在步S103使滑动部件以试验方式运动。然后，在步S104确定滑动部件4在试验方式下的运动是否合适。具体地说，用户确认滑动部件4在试验方式下的运动，并确定所述运动是否合适。如果判断所述运动合适(在步S104为YES)，则滑动部件准备好在步S105以运行方式操作。

如果滑动部件4在试验方式下的运动被判断为不合适(S104NO)，则处理返回步S102，并重复步S102和S103。重复进行停止位置、速度和加速度的设置，直到在试验方式下的滑动部件4的运动被判断为合适(S104为YES)为止。

为了从外部输入机构9设置滑动部件4的停止位置，用户通常预先测量滑动部件4的停止位置之间的距离，或者根据来自编码器6的位置信息(输出脉冲数)计算滑动部件4的停止位置之间的距离，并作为数值数据输入测量的或计算的距离。为了从外部输入机构9设置滑动部件4的速度或加速度，用户输入所需的速度和加速度的数值数据，根据输入的数值数据确认滑动部件4在试验方式下的运动，并且如果所述运动不合适，则改变所述数值数据，并重新输入改变的数值数据。如上所述，设置滑动部件4的运动条件的处理是极其复杂的，这是因为所述数值数据需要手动地输入，并且滑动部件4的运动需要在试验方式下被确认多次。

电致动器1根据来自编码器6的位置信息控制滑动部件4在被设置的停止位置停止。在停止位置使滑动部件4停止的精度由编码器6的分辨率，即每单位距离从编码器6输出的脉冲数，控制。因此，如果需要较高精度的定位控制，则需要使用和图6不同的较高分辨率的编码器，并且还要使用具有较高精度的滚珠丝杠作为驱动功率传输机构3。结果，使得电致动器1的成本增加。

发明内容

因此，本发明的一般目的在于提供一种电致动器，其使得能够容易地设置运动条件，并具有成本低的结构，用于以增加的定位精度使运动机构定位在一个停止位置。

按照本发明的电致动器通过对定位机构进行位置调节，设置作为运动机构的运动条件的停止位置，并使得电致动器的用户能够在确认运动机构的运动的同时通过操作速度调节器或加速度调节器，设置运动机构的速度和加速度中的至少一个。因此，用户不需要进行输入运动条件的数值数据的复杂的处理，并且可以容易而可靠地设置运动机构的运动条件。

电致动器学习运动机构走过的距离，并使运动机构根据学习的距离和在运动机构的恒速运动期间的至少一个速度以及在运动机构的加速运动期间的加速度移动运动机构。为了将运动机构运动到起点或终点，运动机构被控制以使其在小于恒速运动的速度下运动，并被定位在起点或终点。结果，运动机构可以被精确地定位。

由于运动机构的定位精确性是由运动机构与定位机构的连接来确定的，运动机构可以由一个位置信息检测器和一个驱动功率传送机构来精确定位，该位置信息检测器和驱动功率传送机构相对便宜，而无需高分辨率和昂贵的位置信息检测器和驱动功率传送机构。

定位机构包括一个震动吸收器用于阻尼当运动机构邻接定位机构时的震动。因而，可消除当运动机构邻接定位机构时产生的震动。

按照本发明的用于控制电致动器的方法通过对定位机构进行位置调节设置作为运动机构的运动条件的停止位置，并使得电致动器的用户能够在确认运动机构的运动的同时通过操作速度调节器或加速度调节器，设置运动机构的速度和加速度中的至少一个。因此，用户不需要进行输入运动条件的数值数据的复杂的处理，并且可以容易而可靠地设置运动机构的运动条件。

在上述的方法中，学习运动机构走过的距离，并使运动机构根据学习的距离和在运动机构的恒速运动期间的速度与运动机构的加速运动期间的加速度中的至少一个运动。为了使运动机构运动到起点或终点，运动机构被控制，使得其在小于恒速运动的速度下运动，并被定位在起点或终点。结果，运动机构可以被精确地定位。

在上述方法中，根据来自位置信息检测器的位置信息，按照来自控制台的指令，使运动机构停止在起点和终点之间的一个中间点。运动机构不仅可以停止在起点和终点，而且能够停止在起点和终点之间的中间点。因而，运动机构可以以增加的自由度移动或传送工件或其类似物。

在上述的方法中，控制台监视由根据来自位置信息检测器的位置信息计算出的运动机构走过的距离和运动机构的速度，并在运动机构到达起点或终点之后，如果监视的运动机构走过的距离被判断为达到由学习装置学习的距离，或者如果监视的运动机构走过的距离被判断为未达到由学习装置学习的距离，并且运动机构的速度等于或小于预定速度，则限制输出到电驱动源的驱动信号。此后，在运动机构达到起点或终点之后，阻止电驱动源产生过量的转矩。结果，防止电驱动源、功率传输机构、以及起点和终点发生过载。因而使电致动器具有增加的耐用性。

在上述的方法中，电驱动源包括电动机，控制台监视根据来自位置信息检测器的位置信息计算出的运动机构走过的距离，并且当运动机构达到起点或终点之后，如果在驱动信号和被监视的运动机构走过的距离之间的偏差超过一个预定范围，则重置所述偏差。从而增加在运动机构的停止位置的定位精度，并防止电驱动源、功率传输机构以及起点和终点发生过载。因而进一步增加电致动器的耐用性。

在上述的方法中，电驱动源包括电动机，在电致动器的电源接通时，控制台在开环控制下使电动机交替地沿正反方向转动，从而同步来自位置信息检测器的位置信息和相应于电动机的转角的位置信息。因而，可以按照基于电动机的转角的位置信息精确地检测运动机构运动到的位置，使电动机的效率最大。

本发明的上述和其它的目的、特征和优点从下面结合附图进行的说明将会清楚地看出，附图中以举例方式示出了本发明的优选实施例。

附图说明

图1是按照本发明的第一实施例的电致动器的透视图；

图2是包括图1所示的电致动器、电源和PLC的控制系统的方块图；

图3是电致动器的控制台的详细的方块图；

图4是图3所示的控制台的正视图；

图5是用于设置电致动器的运动条件以及从试验方式到运行方式改变的处理的流程图；

图6是设置电致动器的滑动部件在一个中间点停止的处理的流程图；

图7是用于由外部操纵单元设置电致动器的运动条件的控制系统的方块图；

图8是说明在电致动器的运行方式下滑动部件运动方式的曲线；

图9是电致动器的保护控制处理的流程图；

图10是电致动器的初始设置处理的流程图；

图11是按照本发明的第二实施例的电致动器的透视图；

图12是按照本发明的第三实施例的透视图；

图13是按照本发明的第四实施例的透视图；

图14是图13所示的电致动器的截面图；

图15是包括常规的电致动器，电源，和PLC的控制系统的方块图；以及

图16是图15所示的常规电致动器的运动条件设置处理和从试验方式改变为运行方式的处理的流程图。

具体实施方式

图1和图2表示按照本发明的第一实施例的电致动器20。

如图1和图2所示，电致动器20包括作为运动机构用于移动工件或进给工件或其类似物的滑动部件22，包括驱动轴24的作为电驱动源的电动机26，作为驱动功率传输机构用于通过啮合在驱动轴24上的齿轮28a把驱动功率从电动机26传输给滑动部件22的正时皮带30，包括止动螺栓32用于调节相对停止位置例如滑动部件22的起点和终点的停止器34a，34b，以及用于控制包括滑动部件22的电致动器20的控制台36。

电动机20例如包括步进电动机，其包括编码器38作为位置信息检测器，用于检测滑动部件22的位置信息。另一种方案是，电动机26可以包括具有伺服机构的无刷直流电动机，电刷直流电动机，交流电动机，或直线电动机。

每个停止器34a，34b优选地包括震动吸收器35，用于阻尼施加于滑动部件22上的震动。震动吸收器35包括，例如，弹性元件例如弹簧，或用于流体压力装置例如汽缸内的气垫或其类似物。

在所述的实施例中，每个停止器34a，34b包括止动螺栓32，用于调节滑动部件22的停止位置。不过，停止器34a，34b中的一个可以具有不用调节的固定的止动作用。在本实施例中，例如，在开始点的停止器34a可以是固定的与/或可调的，在终点的停止器34b也可以是固定的与/或可调的。

滑动部件22具有用于在其上放置工件或其类似物的台面40，用于抓紧正时皮带30的皮带保持器42，以及端板44a，44b，它们分别和台面40的端面相连，分别用于和停止器34a，34b邻接，以便阻止台面40的端面磨损。滑动部件22可滑动地被支持在导轨52上。导轨52被安装在一个结构装置中，所述装置包括主框架46和辅助框架48，它们沿着滑动部件22的运动方向(图1的箭头X，Y所示)被设置，以及端块50a，50b，它们被固定在主框架46和辅助框架48的各自的相对端。

电动机26被安装在支架54上，所述支架被固定地安装在端块50a上，并从端块50a向外延伸。电动机26由壳体56封装。壳体56利用螺栓或其类似物(未示出)被可移动地连接在支架54上。

控制台36利用螺栓或其类似物(未示出)可移动地连接到壳体56上。另一种方案是，控制台36可以可移动地连接到支架54上。

正时皮带30，其呈细长的环绕的形状，具有和被装配在电动机26的驱动轴24上的齿轮28a啮合的半圆形的一端，以及和被轴25可转动地支撑在端块50b中的齿轮28b啮合的相对的半圆形的一端。被滑动部件22的皮带保持器42夹持着的正时皮带30在其半圆形的端部之间被拉紧。

在图2中，PLC7控制安装有电致动器20的设备。电源8向控制台36和电动机26提供电能。

按照第一实施例的电致动器20具有基本上如上所述的机械细节。下面参照图3和图4说明控制台36的系统配置。

控制台36的功能包括控制、比较、确定、计算功能和在电致动器20内执行的定时功能。控制台36包括用于执行上述功能的微机60，输入/输出单元62，其通过光耦合器或其类似物和PLC7相连，用于在微机60和PLC7之间交换信号，变换器64，用于把和PLC7的操作电压相同的24V的直流电压变换成作为微机60和其它元件的操作电压的5V的直流电压，以及驱动电路66，用于放大从微机60输出的驱动信号，以便驱动电动机26。

控制台36还具有操纵单元68，用于输入由电致动器20的用户设置的条件或其类似物，指示器单元70，例如LED(发光二极管)，灯等，用于显示设置的条件和电致动器20的操作状态，存储器单元72，例如EEPROM(可电擦除的可编程只读存储器)等，用于存储从操纵单元68输入的设置条件，并在需要时把这些条件读入到微机60中，以及通信单元74，其用作和外部输入机构例如教导盒、个人计算机等的接口。微机60和存储器单元72共同构成一种学习装置。

如图4所示，操纵单元68具有速度调节器80，其例如包括普通可变电阻器，或者可分级调节的可变电阻器等，用于设置作为滑动部件22的运动条件的速度，加速度调节器82，其例如包括普通可变电阻器，或者可分级调节的可变电阻器等，用于设置作为滑动部件22的运动条件的加速度，学习操纵元件84，其包括按钮等，用于使滑动部件22在某个速度下运动，从而学习滑动部件22要在停止器34a，34b之间运动的一段距离，以及正向转动操纵元件85和反向转动操纵元件86，用于在手动控制下通过激励电动机26使滑动部件22按照需要运动。当按下正向转动操纵元件85时，滑动部件22例如沿图1的箭头X所示的方向运动。当按下反向转动操纵元件86时，滑动部件22例如沿图1的箭头Y所示的方向运动。

在第一实施例中，速度调节器80能够在100-1000mm/sec的范围内调节滑动部件22的速度，并具有相应的刻度，加速度调节器82能够在0.1-0.5G的范围内调节滑动部件22的加速度，并具有相应的刻度。速度调节器80和加速度调节器82可以具有自由选择的调节范围。操纵元件84，85，86具有LED，其在所述操纵元件被操作时接通，因而指示这些操纵元件被操作。

在第一实施例中，操纵单元68被表示为具有速度调节器80和加速度调节器82。不过，操纵单元68可以只具有速度调节器80或加速度调节器82。如果操纵单元68只具有加速度调节器82，则滑动部件22的速度条件被微机预先设置为一个常数。具体地说，速度条件被设置为滑动部件20的可允许的最大速度，并且当滑动部件22只通过加速度调节器82调节在一个短的时间间隔内运动时应用所述速度条件。

指示器单元70具有电源指示器88，用于在控制台36接通时进行指示，报警指示器90，用于当发生故障时，例如当滑动部件22停止在不是预定的位置时进行指示，以及定位完成指示器92，用于当滑动部件22正向运动并停止在预定的停止位置时进行指示。这些指示器88，90，92包括LED，灯等，它们被通电从而给出各自的指示。

控制台36还具有连接器94，用于连接外部电路和通信单元74，以及连接器96，用于连接外部操纵单元98(图7)，其具有的元件和功能能够代替控制台36的元件和功能。

下面根据用于控制电致动器20的方法说明这种结构的电致动器20的操作和优点。

首先，参照图5说明电致动器20的各个运动条件的设置和从试验方式到运行方式的转变。

在步S1，由停止器34a，34b设置滑动部件22要移动的距离。具体地说，电致动器20的用户拧紧或者放松停止器34a，34b的止动螺栓32，因而调节和设置滑动部件22的停止位置。

在步S2，用户按下学习操纵元件84，使滑动部件22在学习方式下运动，即，使滑动部件22在给定的恒定速度下往返运动一个或几个行程。具体地说，当按下学习操纵元件84时，微机60通过驱动电路66向电动机26发出驱动信号，使滑动部件22在给定的恒定速度下运动。当滑动部件22在停止器34a，34b之间运动时，微机60根据从编码器38输出的位置信息，即从编码器38输出的脉冲数，计算滑动部件22在停止器34a，34b所在的停止位置之间行进的距离。计算的距离被存储在存储器单元72中。

在步S3，用户操作速度调节器80或加速度调节器82，以便把速度和加速度中的至少一个调节到所需的值，所述的值被存储在控制台36的存储器单元72中。

在步S4，根据用于控制安装有电致动器20的设备的PLC 7发出的指令，例如，根据当用户操作设备的未示出的控制台上的手动操纵按钮时发出的指令，使滑动部件22在试验方式下操作。另一种方案是，可以通过手动地操作操纵单元68的正向转动操纵元件85或者反向转动操纵元件86使滑动部件22在试验方式下操作。

在步S5，用户确定在试验方式下操作的滑动部件22的运动对于所需的运动是否合适。如果合适，(S5，YES)，则在步S6电致动器20从试验方式改变到运行方式。如果不合适(S5，NO)，则处理返回步S3，并重复步S3-S5。

具体地说，在步S3，用户操作速度调节器80或者加速度调节器82，重新调节速度和加速度中的至少一个，其被存储在控制台36的存储单元72中。然后，在步S4，使滑动部件22在试验方式下操作。在步S5，确定在试验方式下的滑动部件22的运动是否合适。如果对步S5的回答是YES，则在步S6使电致动器20由试验方式改变为运行方式。

如上所述，用户操作速度调节器80或加速度调节器82，从而把速度和加速度中的至少一个调节到所需的值，然后用户确认滑动部件22的在试验方式下的运动，并设置或改变在恒速运动下的滑动部件22的速度或在加速运动下的滑动部件22的加速度中的至少一个。用这种方式，用户不需要进行复杂的处理，预先测量滑动部件22要行进的距离，并输入所述距离的数值数据。而是，用户可以确认滑动部件的运动，并且容易地设置或改变其运动条件。

在步S6，主要根据来自PLC 7的关于安装有电致动器20的设备的控制程序指令，电致动器20在运行方式下操作，其中包括由控制台36控制的电动机26、正时皮带30、或滑动部件22的保护控制处理(例如超转矩防止控制处理)。

下面参照图6说明用于设置电致动器20的滑动部件22使其在停止器34a，34b之间的至少一个点(下文称为中间点)停止的处理。图6所示的和图5相同的步骤用相同的标号表示，并且不再进行详细说明。

在步S11，电动机26从停止状态或锁定状态被释放，用户手动地把滑动部件22例如从由停止器34a保持的位置移动到一个所需的位置，并使其在所述位置停止。当如上所述滑动部件22被移动和停止时，微机60根据来自编码器38的位置信息计算滑动部件22移动的距离，即，使滑动部件22停止的中间点。计算的距离被存储在存储器单元72中。用这种方式，进行设置，使得滑动部件停止在停止器34a，34b之间的一个所需的中间点上。

下面参照图7说明从外部操纵单元98设置滑动部件22的运动条件的处理。

如图7所示，外部操纵单元98通过安装在控制台36上的连接器96(图4)和控制台36相连。外部操纵单元98具有能够代替控制台36的功能和元件，并用于设置滑动部件22各种运动条件，其中包括停止位置、恒速运动的速度以及加速运动的加速度。因此，如果外部操纵单元98和控制台36相连，则操纵单元68可被免去。外部操纵单元98使得用户能够在远方设置滑动部件22的运动条件。

下面详细说明在步S6(图5)电致动器20的操作方式。假定滑动部件22从停止器34a处的停止位置向停止器34b处的另一个停止位置运动。

如图8所示，按照来自控制台36的微机60的指令，在时间点t1和t2之间，滑动部件22在步S3(图5)预设的恒定加速度，或者由微机60或PLC 7设置的恒定加速度下加速，然后在S3预设的恒定速度或者由微机60或PLC设置的恒定速度下在时间点t2和t3之间运动。然后，按照来自微机60的指令，滑动部件22在时间点t3和t4之间以在S3预设的恒定减速度或者由微机60或PLC 7设置的恒定减速度下减速。用这种方式，滑动部件22移动一个距离到达停止器34b的位置的前方的位置，该位置作为离开停止器34a的位置的目标位置，即，根据在步S2学习的距离由偏移S1表示的距离。

在时间点t4，滑动部件22开始以小于在时间点t2和t3之间的恒定速度的恒定速度运动。在运动由偏移S2表示的一个距离之后，滑动部件22借助于和停止器34b邻接而停止。如果微机60判断滑动部件22接触停止器34b，即达到相应于目标位置的时间点t5，或者换句话说，如果微机60判断滑动部件22已经运动在步S2根据来自编码器38的位置信息学习的一段距离，则微机60停止向电动机26提供驱动信号。与此同时，微机60通过输入/输出单元62向PLC 7发出位置完成信号，并激励指示器单元70的定位完成指示器92。

为了在中间点使滑动部件22停止，用户在PLC 7中设置一个用于使滑动部件22在停止器34a，34b之间停止的控制程序。按照来自这样设置的控制程序的指令，微机60通过驱动电路66向电动机26发出驱动信号，激励和去激励电动机26，使滑动部件22运动并停止在中间点，所述中间点在步S11(图6)已被存储在存储器单元72中。这样，滑动部件22便运动并停止在停止器34a，34b之间的中间点。

在上述的例子中，虽然滑动部件22从停止器34a向34b运动，即沿着箭头X(图1)的方向运动，但滑动部件22的运行方式也适用于使滑动部件22从停止器34b向停止器34a运动，即沿着图1的箭头Y所示的方向。

下面参照图9说明在滑动部件22和停止器34a或34b邻接之后对由控制台36控制的电动机26的保护控制处理(例如超转矩阻止控制处理)。

在步S20，微机60确定滑动部件22是否达到在时间点t5的目标位置。如果滑动部件22已经达到目标位置(S20，YES)，则控制执行步S21。如果尚未达到目标位置(S20，NO)，则微机60在步S22确定滑动部件22的速度是否等于或小于一个预定速度。如果是(S22，YES)，则控制执行步S21。如果不是(S22，NO)，则重复保护控制处理。

在步S21，微机60向驱动电路66发出指令，限制施加于电动机26的驱动信号。具体地说，在滑动部件22实际上和停止器34a或34b邻接之后，或者因滑动部件22运动的实际距离由于在导轨52周围沉积的灰尘颗粒而小于所需的距离，电动机26还可能继续被激励。在这种情况下，为了阻止电动机26产生过量的转矩，微机60监视滑动部件22在步S20相对于目标位置(时间点t5)的位置信息和相对于预定速度的滑动部件22的速度信息，并控制驱动电路66，使得把施加于电动机26的驱动信号限制到一个预定的值或更低。用这种方式，防止电动机26、正时皮带30、以及停止器34a，34b受到过大的负载。

下面说明当正时皮带30被弯曲或者受到过大的张力时进行的保护控制处理。

如果电动机26在和停止器34a或34b邻接之后还被继续激励，正时皮带30便被弯曲，或者受到过大的张力。结果，施加于正时皮带20的张力增加。如果施加的张力等于电动机26的驱动力，因为张力沿和电动机26正向转动的方向相反的方向作用，使得电动机26沿反方向转动。一旦电动机26反向，施加于电动机26的拉力便小于电动机26的驱动力，使得电动机26再次沿正向转动。

因为电动机26的驱动力和施加于正时皮带30上的张力，使得电动机26反复交替地沿正向和方向转动。因此，使正时皮带30振动，易于使滑动部件22的停止位置偏离。

为避免上述缺点，微机60根据来自编码器38的位置信息监视滑动部件22行进的距离，并根据由微机60向电动机26提供的驱动信号和滑动部件22行进的被监视的距离之间的偏差是否超过一个预定的偏差限制电动机26的激励。

具体地说，在图9所示的步S23，微机60确定所述偏差是否超过预定的范围。如果微机60判断在滑动部件22达到目标位置之后所述偏差超过了预定的范围，(S23，YES)，则执行步S24的处理。

在步S24，微机60重置在目标位置即在滑动部件22和停止器34a或34b邻接的位置的偏差，并根据由来自编码器38的位置信息计算出的滑动部件22运动的距离，重置要输出到电动机26的驱动信号。上述的预定的范围被设置为一个这样的值，使得滑动部件22的运动或停止不会被电动机26的反转或正时皮带30的振动的影响。

如果微机60判断所述的偏差落在预定范围内(S23，NO)，则因为滑动部件22的运动和停止被认为不受电动机26或正时皮带30的影响，微机60便对在预定范围内的偏差给予一个滞后，并在滑动部件22和停止器34a或34b实现邻接之后不再激励电动机26。

下面说明一个由步进电动机构成的电动机26的例子。

根据步进电动机的激磁相的激励，步进电动机的转子根据激磁相的位置转动几个步进角并停止。具体地说，用于激励激磁相的逻辑电路使步进电动机的转子转动，转几个步进角然后使转予停止。步进角相应于电动机26的转角。如果一个普通200相的步进电动机以1-2相激励方式操作，则每个步进角是0.9度，因而当其沿一个方向转动400个步进角时转动一周。

利用步进电动机，在根据来自编码器38的位置信息计算出的滑动部件22行进的距离和驱动信号之间的偏差优选地是正负一个步进角。如果偏差超过正负一个步进角，则当电动机26在滑动部件22实际上和停止器34a或34b邻接之后还被继续激励时，电动机26可能反转，并且正时皮带30可能产生振动。通过这样设置偏差的范围，增加了滑动部件22在停止器34a或34b处定位的精度，因而防止使电动机26、正时皮带30和停止器34a，34b过载。

下面参照图10说明使来自编码器38的作为电致动器20的初始设置的位置信息和相应于电动机26的转角的位置信息同步的处理。进行同步处理是因为当电致动器20的电源未接通时，根据来自编码器38的位置信息得到的滑动部件22的位置和根据电动机26的转角得到的滑动部件22的位置可能相互不一致。假定电动机26由200相的步进电动机构成，并在1-2相激励方式下操作。

在图10所示的步S31，用户操作PLC 7，在微机60的计时器(未示出)中设置使电动机26沿正反方向转动的次数。使电动机26沿正反方向转动的次数的范围优选地是4-8。当使步进电动机沿正反方向转动时步进电动机26的步进角的数量大约是10。

在步S32，微机60确定电动机26沿正反方向转动的次数是否是0。如果电动机26沿正向和反向转动的次数不是0(S32，NO)，则微机60在步S33确定电动机26是否处于正转方式。如果电动机26处于正转方式(S33，YES)，则微机60在步S34根据给定的步进角数使电动机26沿正向(例如图1中的X方向)转动。滑动部件22被置于停止器34a，34b之间，并且电动机26被在开环下控制。

当在步S34的电动机26的正转方式完成时，在步S35，电动机26被设置为反转方式。在步S36，微机60从电动机26沿正反方向转动的次数中减去。然后，处理返回步S32。在步S32，微机60确再次确定电动机26沿正反方向转动的次数是否是0。为了说明的目的假定电动机26沿正反方向转动的次数不是0(S32，NO)。然后在步S33微机60确定电动机26是否处于正转方式。因为在步S35电动机26已被设置为反转方式，步S33的回答是NO。

在步S37，微机60根据给定的步进角数使电动机26沿反向转动(图1的箭头Y的方向)。和在正转方式下那样，电动机26被在开环下控制。

当在步S37电动机26的反转方式完成时，在步S38把电动机26设置为正转方式。在步36，微机60从电动机26沿正反方向转动的次数中减去。然后，控制返回步S32。

如果电动机26沿正反方向转动的次数是0(S32，YES)，即，如果微机60在步S36从电动机26沿正反方向转动的次数中减去，并且在计时器中被设置的电动机26沿正反方向转动的次数成为0，则同步处理结束。

用这种方式，电动机26根据给定的步进角数重复地交替地沿正方向和反方向转动，直到在计时器中设置的电动机26沿正反方向转动的次数成为0。在此期间，微机60同步来自编码器38的位置信息(输出脉冲数)和步进角数。由电动机26的激磁相提供的步进角和来自编码器38的位置信息此时可以以高的精度同步。结果，可以根据和电动机26的步进角有关的位置信息精确地检测滑动部件22移动到的位置，使电动机26的效率最大。与此同时，微机60确认在电动机26和编码器38之间的连接。

在上述第一实施例中，电致动器20具有滑动部件22作为运动机构。下面说明具有其它运动机构的按照其它实施例的电致动器。按照其它实施例的电致动器的那些和第一实施例相同的部分用相同的标号表示，并省略这些部分的说明。

图11表示按照本发明的第二实施例的电致动器100。

如图11所示，杆102作为运动机构可滑动地被导向机构104支撑着。一个邻接元件(未示出)在导向机构104内被固定到杆102上。邻接元件被置于在导向机构104内延伸的停止器34a，34b之间。

转子102借助于电动机26沿轴向运动，当邻接元件和停止器34a，34b邻接时被定位。

图12表示按照本发明的第三实施例的电致动器106。

如图12所示，电致动器106和图11所示的电致动器100类似，不同之处在于，在导向机构104的外部设置有停止器34a，34b，其包括止动螺栓32和被固定到杆102上的邻接元件108。

图13表示按照本发明的第四实施例的电致动器110。

如图13所示，用作运动机构的转台112被安装在被设置在壳体114内的电动机26的驱动轴24的上端。壳体114容纳着平行的滑动传动装置116a，116b(图14)，它们被可滑动地支撑在其中，并且滑动传动装置116a，116b相互面对。滑动传动装置116a，116b和安装在电动机26的驱动轴24上的齿轮118啮合，因而借助于电动机26可以沿其纵向滑动。止动螺栓32被旋入壳体14的侧壁，和各个滑动传动装置116a，116b对准，用于和滑动传动装置116a，116b的各自的端部邻接。止动螺栓32可以围绕其轴线转动，以便调节它们和滑动传动装置116a，116b邻接的位置。

当转台112被电动机26转动时，齿轮118转动，从而使滑动传动装置116a，116b沿轴向运动，直到滑动传动装置116a，116b中的一个和相应的一个止动螺栓32邻接，在此转台112被固定在某个角度位置。

利用按照本发明的电致动器20和用于控制所述电致动器20的方法，通过停止器34a，34b的位置调节设置作为滑动部件22的一个运动条件的停止位置，通过由用户操作的速度调节器80和加速度调节器82在确认滑动部件22的运动的同时设置作为滑动部件22的其它运动条件的速度和减速度。因此，电致动器20的使用不要求从外部输入机构9输入表示运动条件的数值数据的复杂的处理，并且可以容易而可靠地设置滑动部件22的运动条件。

滑动部件22运动的距离被学习，并且使滑动部件22在一定速度下作恒速运动和在一定加速度下作加速运动，根据学习的距离所述速度和加速度可被改变。当滑动部件22要和停止器34a或34b邻接时，滑动部件22被控制使得在小于恒速运动的速度下运动，然后被定位在和停止器34a或34b邻接的位置。结果，滑动部件22可以被停止器34a或停止器34b精确地定位。

因为滑动部件22的定位精度由滑动部件22和停止器34a或34b的邻接确定，滑动部件22可由编码器38和正时皮带30精确地定位，它们比具有比编码器38的分辨率高的分辨率的位置信息检测器，例如较高分辨率的不同的编码器，以及驱动功率传输机构例如滚珠丝杠成本低。因为停止器34a，34b具有震动吸收器35，当滑动部件22和停止器34a或34b邻接时产生的震动被阻尼。

在至少一个停止位置，滑动部件22的恒速运动的速度和加速运动的加速度通过外部操纵机构98被设置。因而，用户可以从远方设置滑动部件22的运动条件。

控制台36的微机6监视根据来自编码器38的位置信息计算出的滑动部件22运动的距离和滑动部件22的速度。在滑动部件22和停止器34a或34b邻接之后，如果微机60判断监视的距离达到了微机60学习的距离，即，如果滑动部件22到达了停止器34a或34b的位置，或者如果微机60判断监视的距离未达到由微机60学习的距离，并且滑动部件22的速度等于或小于一个预定速度，则驱动电路60根据微机60发出的指令限制向电动机26输出的驱动信号。因此，在滑动部件22和停止器34a或34b邻接之后，能够阻止电动机26产生过量的转矩，因而阻止电动机26、正时皮带30和停止器34a，34b过载。因而，可以增加电致动器20的耐用性。

微机60监视根据来自编码器38的位置信息计算出的滑动部件22运动的距离和基于电动机26的转动角度的滑动部件22的运动距离。在滑动部件22和停止器34a或34b邻接之后，如果计算的距离和基于电动机26的转角的距离之间的偏差超过一个预定的范围，则微机60重置所述偏差。因此，增加了滑动部件22在停止器34a、34b处的停止位置的定位精度，并阻止停止器34a，34b产生过载。因而，进一步增加了电致动器20的耐用性。

当电致动器20的电源接通时，微机60在开环控制下使电动机26交替地沿正反方向转动，并同步来自编码器38的位置信息和基于电动机26的转角的位置信息。因而，可以按照基于电动机26的转角的位置信息精确地检测滑动部件22运动到的位置，使电动机26的效率最大。

下面说明除去在权利要求中所述的之外，可以从本发明的实施例推测出的技术构思，及其操作和优点。

一种具有可以由来自电驱动源的驱动功率运动的运动机构的电致动器，包括用于设置所述运动机构的恒速运动的速度的速度调节器和用于设置所述运动机构的加速运动的加速度的加速度调节器中的至少一个，正转操纵元件和反转操纵元件用于操作所述电驱动源，使得所述运动机构按照需要运动，以及用于规定和确认在速度调节器和加速度调节器上的设置的刻度。

电致动器包括速度调节器，加速度调节器，正转操纵元件和反转操纵元件，所述反转操纵元件用于提供相应于用于调节速度的限制阀(速度控制阀)的功能，气垫针，用于调节在汽缸的冲程末端的加速度并阻尼震动，以及方向控制阀，用于确认汽缸的操作，似乎汽缸被用作运动机构的驱动源。电致动器提供类似于汽缸的容易的处理，并试图阻尼在高速时施加于运动机构上的震动，如果使用汽缸，这将成为问题，并消除否则要使用的多个汽缸的运动条件的复杂的各个设置处理。

在用户确认运动机构的运动的同时，似乎使用汽缸那样，电致动器能够容易地调节速度和加速度中的至少一个。用于按照需要使运动机构运动的正转操纵元件和反转操纵元件使得用户能够容易地确认运动机构的操作状态。在速度调节器和加速度调节器上的刻度还使得用户能够容易地规定和确认设置的参数。

在上述的技术构思中，速度调节器和加速度调节器的每一个都具有可分级调节的机构。如果使用多个电致动器，则因为它们的速度和加速度可能被调节在相同的刻度上，用户可以高效地设置这些电致动器。

虽然详细说明了本发明的某些优选实施例，但是应当理解，不脱离所附权利要求限定的范围，可以作出许多改变和改型。

Claims (11)

1.一种具有可由来自电驱动源(26)的驱动功率运动的运动机构(22)的电致动器(20)，包括：

至少一个定位机构(34a，34b)，用于调节所述运动机构的起点和终点的相对停止位置；

位置信息检测器(38)，用于检测所述运动机构(22)在所述起点和终点之间的位置信息；

至少一个用于设置所述运动机构恒速运动的速度的速度调节器(80)和用于设置所述运动机构的加速运动的加速度的加速度调节器(82)；

控制台(36)，其具有学习装置(60，72)，用于学习所述运动机构在所述起点和所述终点之间走过的距离；以及

学习操纵元件(84)，用于操纵所述学习装置；

其中通过调节所述定位机构(34a，34b)的位置设置所述运动机构的停止位置，所述学习装置(60，72)响应所述学习操纵元件(84)的操纵，按照来自控制台(36)的指令学习所述运动机构走过的距离，并且所述运动机构(22)的恒速运动的速度和加速运动的加速度中的至少一个通过所述速度调节器(80)或者所述加速度调节器(82)的操纵被设置；

其中所述控制台(36)根据来自所述位置信息检测器(38)的位置信息、由所述速度调节器(80)设置的速度和由所述加速度调节器(82)设置的加速度中的至少一个、以及由所述学习装置(60，72)学习的所述运动机构走过的距离向所述电驱动源(26)输出用于使所述运动机构(22)运动的驱动信号，并且当所述运动机构(22)要达到所述起点或所述终点时，所述控制台(36)控制所述运动机构(22)在小于所述恒速运动的速度下运动，并被定位在所述起点和所述终点。

2.按照权利要求1所述的电致动器(20)，其特征在于，所述电驱动源(26)包括步进电动机或者直流电动机、交流电动机和直线电动机之一。

3.按照权利要求1所述的电致动器(20)，其特征在于，其中所述定位机构(34a，34b)包括震动吸收器(35)，用于阻尼当所述运动机构(22)和所述定位机构(34a，34b)邻接时产生的震动。

4.按照权利要求1所述的电致动器(20)，其特征在于，其中所述运动机构(22)包括被可转动地安装在所述电驱动源上的转台(112)。

5.按照权利要求1所述的电致动器(20)，其特征在于，其中所述定位机构(34a，34b)是被一个导向机构(104)可滑动地支撑着的杆(102)。

6.按照权利要求5所述的电致动器(20)，其特征在于，其中所述定位机构(34a，34b)被设置在所述导向机构(104)的外部。

7.一种用于控制具有可以通过驱动功率传输机构(30)由来自电驱动源(26)的驱动功率运动的运动机构(22)的电致动器(20)的方法，所述电致动器(20)包括至少一个定位机构(34a，34b)，用于调节所述运动机构(22)的起点和终点的相对停止位置，位置信息检测器(38)，用于检测所述运动机构的位置信息，至少一个用于设置所述运动机构(22)恒速运动的速度的速度调节器(80)和用于设置所述运动机构(22)的加速运动的加速度的加速度调节器(82)，控制台(36)，其具有学习装置(60，72)，用于学习所述运动机构在所述起点和所述终点之间走过的距离，以及学习操纵元件(84)，用于操纵所述学习装置(60，72)，所述方法包括以下步骤：

通过调节所述定位机构(34a，34b)的位置设置所述运动机构的停止位置；

响应所述学习操纵元件(84)的操纵，按照来自控制台(36)的指令学习所述运动机构走过的距离；以及

通过所述速度调节器(80)或者所述加速度调节器(82)的操纵设置所述运动机构的恒速运动的速度和加速运动的加速度中的至少一个；

其中所述控制台(36)根据来自所述位置信息检测器(38)的位置信息、由所述速度调节器(80)设置的速度和由所述加速度调节器(82)设置的加速度中的至少一个、以及由所述学习装置(60，72)学习的所述运动机构走过的距离向所述电驱动源(26)输出用于使所述运动机构(22)运动的驱动信号，并且当所述运动机构(22)要达到所述起点或所述终点时，所述控制台(36)控制所述运动机构(22)在小于所述恒速运动的速度下运动，并被定位在所述起点或所述终点。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述运动机构(22)根据来自所述位置信息检测器(38)的位置信息按照来自所述控制台(36)的指令停止在所述起点和终点之间的一个中间点。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述控制台(36)监视由根据来自所述位置信息检测器(38)的位置信息计算出的运动机构(22)走过的距离和运动机构(22)的速度，并在所述运动机构(22)到达所述起点或所述终点之后，如果监视的所述运动机构走过的距离被判断为达到由所述学习装置学习的距离，或者如果所述监视的运动机构走过的距离被判断为未达到由所述学习装置学习的距离，并且所述运动机构的速度等于或小于预定速度，则限制输出到所述电驱动源的驱动信号。

10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述电驱动源(26)包括电动机，并且所述控制台(36)监视根据来自所述位置信息检测器(38)的位置信息计算出的所述运动机构(22)走过的距离，并且当所述运动机构(22)达到起点或终点之后，如果在驱动信号和被监视的所述运动机构走过的距离之间的偏差超过一个预定范围，则重置所述偏差。

11.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述电驱动源(26)包括电动机，在所述电致动器(20)的电源接通时，控制台(36)在开环控制下使所述电动机交替地沿正反方向转动，从而同步来自所述位置信息检测器的位置信息和相应于所述电动机的转角的位置信息。

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