DE102016101748B4 - Holding device based on counter-EMF monitoring and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Auf Gegen-EMK-Überwachung basierende Haltevorrichtung, aufweisend:- eine Haltevorrichtung (10);- einen Schrittmotor (20), der mit der Haltevorrichtung (10) verbunden ist und diese so antreibt, dass sie dementsprechend gespannt bzw. entspannt wird;- ein Steuergerät (30), das elektrisch mit dem Schrittmotor (20) verbunden ist, wobei das Steuergerät (30) eine Antriebseinheit (31), eine Steuereinheit (32), eine Empfangseinheit (33) und eine Zugriffseinheit (34) aufweist, die elektrisch miteinander verbunden sind, wobei- die Antriebseinheit (31) elektrisch mit dem Schrittmotor (20) verbunden ist, sodass sie den Schrittmotor (20) antreibt und Gegen-EMK-Istwerte des Schrittmotors (20) zurückspeist;- die Steuereinheit (32) elektrisch mit der Antriebseinheit (31) verbunden ist;- die Empfangseinheit (33) elektrisch mit der Steuereinheit (32) verbunden ist und dafür sorgt, entsprechende Steuerbefehle bezüglich eines Spannzustandes, einer Spanngeschwindigkeit und einer Spannkraft der Haltevorrichtung (10) zu empfangen; und wobei- die Zugriffseinheit (34) und die Steuereinheit (32) elektrisch verbunden sind, wobei in der Zugriffseinheit (34) eine Steuerparametermatrix eingespeichert ist, wobei jeder Position in der Steuerparametermatrix ein Gegen-EMK-Schwellenwert zugeordnet ist, sodass die Steuereinheit (32) nach den durch die Empfangseinheit (33) erfassten Steuerbefehlen den Betrieb des Schrittmotors (20) ansteuern kann, wobei das Steuergerät (30) nach dem Steuerbefehl die entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte der Steuerparametermatrix mit den in der Echtzeit erfassten Gegen-EMK-Istwerten vergleicht und nach einem erhaltenen Vergleichsergebnis den Schrittmotor (20) ansteuert.Holding device based on counter-EMF monitoring, comprising: - a holding device (10); - a stepping motor (20) which is connected to the holding device (10) and drives it so that it is accordingly tensioned or relaxed; - a Control device (30) which is electrically connected to the stepper motor (20), the control device (30) having a drive unit (31), a control unit (32), a receiving unit (33) and an access unit (34) which are electrically connected to one another are connected, wherein - the drive unit (31) is electrically connected to the stepper motor (20), so that it drives the stepper motor (20) and feeds back actual EMF values of the stepper motor (20); - the control unit (32) electrically with the Drive unit (31) is connected; - The receiving unit (33) is electrically connected to the control unit (32) and ensures appropriate control commands relating to a clamping state, a clamping speed and a clamping force of the holding device to receive (10); and wherein- the access unit (34) and the control unit (32) are electrically connected, a control parameter matrix being stored in the access unit (34), a counter-emf threshold being assigned to each position in the control parameter matrix, so that the control unit (32 ) can control the operation of the stepper motor (20) according to the control commands detected by the receiving unit (33), the control device (30) after the control command the corresponding counter-EMF threshold values of the control parameter matrix with the counter-EMF actual values recorded in real time compares and controls the stepper motor (20) based on a comparison result obtained.
Description
Die Erfindung stellt eine auf der Gegen-EMK-Überwachung basierende Haltevorrichtung und deren Steuerverfahren bereit, die u. a. auf technischem Gebiet von industriellen Manipulatoren verwendet werden.The invention provides a holding device based on counter-EMF monitoring and its control method, which u. a. be used in the technical field of industrial manipulators.
Die elektrobetriebenen Manipulatoren (auch Roboterarme genannt) finden eine weite Anwendung in automatisierten Fertigungen auf allen Gebieten, wobei die elektrobetriebenen Roboterarme dank ihren hervorragenden Eigenschaften wie kleinere Größe, leichteres Gewicht, menschlicher Gestalt getreue Nachbildung und höhere Flexibilität eine immer wichtigere Rolle spielen. Um einen sicheren Betrieb eines elektrobetriebenen Roboterarmes zu gewährleisten, muss der elektrobetriebene Roboterarm in einer Echtzeit überwacht bzw. angesteuert werden, wenn er ein Werkstück mit seiner Haltevorrichtung ergreift bzw. handhabt.The electro-operated manipulators (also called robotic arms) are widely used in automated production in all areas, whereby the electro-robotic arms play an increasingly important role thanks to their excellent properties such as smaller size, lighter weight, human shape and greater flexibility. In order to ensure safe operation of an electrically operated robot arm, the electrically operated robot arm must be monitored or controlled in real time when it grips or handles a workpiece with its holding device.
Zur Überwachung bzw. Ansteuerung des elektrobetriebenen Roboterarmes gibt es derzeit zahlreiche Steuerverfahren. Ein bekanntes Steuerverfahren davon ist, dass man die Spannkraft eines durch einen Schrittmotor angetriebenen Roboterarmes durch eine Drehzahlumschaltung des Schrittmotors ansteuert, wobei eine der wichtigen Eigenschaften des Schrittmotors, nämlich der Schrittmotor ein Drehmoment ausgibt, das umgekehrt proportional zu seiner Drehzahl ist, die Grundlage dieses Steuerverfahrens bildet. Jedoch weist das Steuerverfahren einen unerwünschten Nachteil auf, nämlich der Schrittmotor kann bei einer rasanten Drehzahländerung wie z. B.: einer rapiden Beschleunigung aufgrund seines reduzierten Drehmomentes eine externe Belastung nicht aushalten, weil das von dem Schrittmotor ausgegebene Drehmoment umgekehrt proportional zu der Drehzahl des Schrittmotors ist, was zu einem kleinen Schlupf und daher zu einem Schrittverlust des Schrittmotors führt. So lässt sich das Steuerverfahren weiter verbessern, weil der Schrittverlust des Schrittmotors den sicheren Betrieb der Haltevorrichtung stört.There are currently numerous control methods for monitoring or controlling the electro-operated robot arm. A known control method of this is that the clamping force of a robot arm driven by a stepper motor is controlled by a speed changeover of the stepper motor, whereby one of the important properties of the stepper motor, namely the stepper motor, outputs a torque that is inversely proportional to its speed, the basis of this control method forms. However, the control method has an undesirable disadvantage, namely the stepper motor can with a rapid speed change such. For example: a rapid acceleration due to its reduced torque cannot withstand an external load, because the torque output by the stepper motor is inversely proportional to the speed of the stepper motor, which leads to a small slip and therefore to a step loss of the stepper motor. The control method can thus be further improved because the step loss of the stepping motor interferes with the safe operation of the holding device.
Ein anderes bekanntes Steuerverfahren ist, einen zusätzlichen Sensor anzubringen, der zur Erfassung des Schrittverlustes dient und dafür sorgt, dass der Schrittmotor bei einem erfassten Schrittverlust ausgeschaltet wird, wobei die erwünschte Spannkraft durch einen zusätzlichen Haltemechanismus standgehalten wird. Dieses Steuerverfahren kann den Schrittverlust des Schrittmotors nicht vermeiden und ist daher nur eine Gegenmaßnahme, um die Spannkraft bei einem Schrittverlust des Schrittmotors standzuhalten, wobei die Spannkraft überhaupt nicht stabil gehalten werden kann. Darüber hinaus fordert das Steuerverfahren noch einen separaten Haltemechanismus, um die Spannkraft standzuhalten, sodass der Roboterarm gesamtheitlich einen noch komplizierteren Aufbau besitzt und daher noch höhere Fertigungskosten fordert. Deswegen lässt sich das Steuerverfahren ebenfalls weiter verbessern, um die Fertigungskosten zu ersparen.Another known control method is to attach an additional sensor, which is used to detect the step loss and ensures that the stepper motor is switched off when a step loss is detected, the desired clamping force being held up by an additional holding mechanism. This control method cannot avoid the step loss of the step motor and is therefore only a countermeasure to withstand the clamping force in the event of a step loss of the step motor, whereby the clamping force cannot be kept stable at all. In addition, the control process requires a separate holding mechanism to withstand the clamping force, so that the robot arm as a whole has an even more complicated structure and therefore requires even higher production costs. Therefore, the control process can also be further improved in order to save the manufacturing costs.
Aus der Veröffentlichung der internationalen Patentanmeldung WO 2015/ 048 156 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung des Füllstandes eines Behälters sowie ein Verfahren zur Überwachung des Betriebszustandes eines Motors bekannt. Hierbei wird durch Vergleich der Dauer einer Gegen-EMK mit einem vorgegebenen Schwellenwert ermittelt, ob der Rotation eines Schaufelrads aufgrund des Vorhandenseins eines Mediums ein bestimmter Widerstand entgegenwirkt und ob die Rotation blockiert wird.From the publication of the international patent application WO 2015/048 156 A1, a device for monitoring the fill level of a container and a method for monitoring the operating state of an engine are known. Here, by comparing the duration of a back emf with a predetermined threshold value, it is determined whether the rotation of a paddle wheel counteracts a certain resistance due to the presence of a medium and whether the rotation is blocked.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf die Gegen-EMK-Überwachung basierende Haltevorrichtung und deren Steuerverfahren bereitzustellen, um die Nachteile, dass die Roboterarme herkömmlicher Art bei den genannten Steuerverfahren immer noch eine instabile Spannkraft und einen komplizierten Aufbau aufweisen, zu beheben.The invention is based on the object of providing a holding device based on the counter-EMF monitoring and its control method in order to remedy the disadvantages that the conventional robotic arms still have an unstable clamping force and a complicated structure in the control methods mentioned.
Gemäß der Erfindung wird eine auf Gegen-EMK-Überwachung basierende Haltevorrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist:
- - eine Haltevorrichtung;
- - einen Schrittmotor, der mit der
Haltevorrichtung 10 verbunden ist und diese so antreibt, dass sie sich dementsprechend spannen bzw. entspannen lässt; - - ein Steuergerät, das elektrisch mit dem Schrittmotor verbunden ist, wobei das Steuergerät eine Antriebseinheit, eine Steuereinheit, eine Empfangseinheit und eine Zugriffseinheit aufweist, die elektrisch miteinander verbunden sind.
- - a holding device;
- - A stepper motor with the holding device
10th is connected and drives it in such a way that it can be tensioned or relaxed accordingly; - - A control device which is electrically connected to the stepper motor, the control device having a drive unit, a control unit, a receiving unit and an access unit, which are electrically connected to one another.
Die Antriebseinheit ist elektrisch mit dem Schrittmotor verbunden, sodass sie den Schrittmotor antreibt und Gegen-EMK-Istwerte des Schrittmotors zurückspeist. Die Steuereinheit ist elektrisch mit der Antriebseinheit verbunden. Die Empfangseinheit ist elektrisch mit der Steuereinheit verbunden und sorgt dafür, entsprechende Steuerbefehle bezüglich eines Spannzustandes, einer Spanngeschwindigkeit und einer Spannkraft der Haltevorrichtung zu empfangen. Die Zugriffseinheit und die Steuereinheit sind elektrisch verbunden, wobei in der Zugriffseinheit eine Steuerparametermatrix eingespeichert ist, wobei jeder Position in der Steuerparametermatrix ein Gegen-EMK-Schwellenwert zugeordnet ist, sodass die Steuereinheit nach den durch die Empfangseinheit erfassten Steuerbefehlen den Betrieb des Schrittmotors ansteuern kann, wobei das Steuergerät nach dem Steuerbefehl die entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte der Steuerparametermatrix mit den in der Echtzeit erfassten Gegen-EMK-Istwerten vergleicht und nach einem erhaltenen Vergleichsergebnis den Schrittmotor ansteuert.The drive unit is electrically connected to the stepper motor, so that it drives the stepper motor and feeds back actual EMF values of the stepper motor. The control unit is electrically connected to the drive unit. The receiving unit is electrically connected to the control unit and ensures that corresponding control commands relating to a clamping state, a clamping speed and a clamping force of the holding device are received. The access unit and the control unit are electrically connected, a control parameter matrix being stored in the access unit, each position in the control parameter matrix being assigned a counter-EMF threshold value, so that the control unit can control the operation of the stepper motor according to the control commands detected by the receiving unit. the control device after the control command the corresponding counter-EMF threshold values of the control parameter matrix with the compares actual EMF values recorded in real time and controls the stepper motor based on the comparison result obtained.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung der auf die Gegen-EMK-Überwachung basierenden Haltevorrichtung bereitgestellt, das die folgenden Schritte aufweist:
- Antreiben eines Schrittmotors, wobei ein Steuergerät nach einem Steuerbefehl durch eine Antriebseinheit den Schrittmotor antreibt und wobei der Schrittmotor während seines Betriebes entsprechende Gegen-EMK-Istwerte erzeugt;
- Vergleichen einer Steuerparametermatrix, wobei das Steuergerät Parameter im Steuerbefehl mit Gegen-EMK-Schwellenwerten vergleicht, von denen jeder einer Position in der in einer Zugriffseinheit eingespeicherten Steuerparametermatrix zugeordnet ist;
- Ermitteln der entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte, wobei durch das Steuergerät ermittelt wird, welcher Position in der Steuerparametermatrix die Gegen-EMK-Istwerte entsprechen, um die entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte zu ermitteln;
- Überwachen der Gegen-EMK-Istwerte, wobei das Steuergerät ständig die Gegen-EMK-Istwerte überwacht; und
- Vergleichen und Ansteuern, wobei das Steuergerät die durch die Überwachung erfassten Gegen-EMK-Istwerte mit den ermittelten Gegen-EMK-Schwellenwerten vergleicht, und wobei, wenn die erfassten Gegen-EMK-Istwerte kleiner als die Gegen-EMK-Schwellenwerte sind, das Antreiben des Schrittmotors fortgesetzt wird, und wobei, wenn die erfassten Gegen-EMK-Istwerte die ermittelten Gegen-EMK-Schwellenwerte erreichen, das Antreiben des Schrittmotors gestoppt wird, um einen Spannzustand der Haltevorrichtung zu behalten.
- Driving a stepper motor, wherein a control unit drives the stepper motor after a control command by a drive unit, and wherein the stepper motor generates corresponding counter-emf actual values during its operation;
- Comparing a control parameter matrix, the control device comparing parameters in the control command with counter-EMF threshold values, each of which is assigned to a position in the control parameter matrix stored in an access unit;
- Determining the corresponding counter-emf threshold values, the control device determining which position in the control parameter matrix the actual counter-emf values correspond to in order to determine the corresponding counter-emf threshold values;
- Monitoring the actual counter-emf values, the control unit continuously monitoring the actual counter-emf values; and
- Comparing and actuating, wherein the control device compares the counter-emf actual values detected by the monitoring with the determined counter-emf threshold values, and, if the acquired counter-emf actual values are smaller than the counter-emf threshold values, the driving of the stepping motor is continued, and when the detected actual back emf values reach the determined back emf threshold values, the driving of the stepping motor is stopped in order to maintain a tensioned state of the holding device.
Gemäß der Erfindung werden eine aus einer Mehrzahl von Steuerparametern, die vorher in einem Normalbetrieb erfasst werden, bestehende Steuerparametermatrix und eine Mehrzahl von Gegen-EMK-Istwerten in der Echtzeit überwacht, sodass die Haltevorrichtung vor einem abnormalen Betrieb geschützt wird, was ein sicheres Ergreifen bzw. Handhaben der Roboterarme in einem normalen Betrieb sichergestellt, wodurch eine stabile Spannkraft realisiert wird.According to the invention, a control parameter matrix consisting of a plurality of control parameters, which are previously recorded in normal operation, and a plurality of actual counter-emf values are monitored in real time, so that the holding device is protected against abnormal operation, which means that it can be gripped or secured Handling of the robot arms is ensured in normal operation, as a result of which a stable clamping force is achieved.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
-
1 ein Systemblockdiagramm einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, -
2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der auf die Gegen-EMK-Überwachung basierenden Haltevorrichtung und -
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerparametermatrix.
-
1 2 shows a system block diagram of a holding device according to the invention, -
2nd a flowchart of a method according to the invention for controlling the holding device based on the counter-EMF monitoring and -
3rd is a schematic representation of a control parameter matrix according to the invention.
In
Der Schrittmotor
Das Steuergerät
- - die
Antriebseinheit 31 elektrisch mit dem Schrittmotor20 verbunden ist, sodass sie den Schrittmotor20 antreibt und die erfassten Gegen-EMK-Istwerte des Schrittmotors20 zurückspeisen kann; - - die
Steuereinheit 32 elektrisch mit derAntriebseinheit 31 verbunden ist; - - die
Empfangseinheit 33 elektrisch mit derSteuereinheit 32 verbunden ist und dafür sorgt, entsprechende Steuerbefehle bezüglich eines Spannzustandes, einer Spanngeschwindigkeit und einer Spannkraft derHaltevorrichtung 10 zu empfangen; - - die
Zugriffseinheit 34 elektrisch mit derSteuereinheit 32 verbunden ist. In derZugriffseinheit 34 wird eine 3-dimensionale Steuerparametermatrix eingespeichert, wobei die einzelnen Steuerparameter je eine Steuergröße wie einen Spannzustand (Spannen/Entspannen), eine Spanngeschwindigkeit, eine Spannkraft bezeichnen und wobei alle Positionen der genannten Steuerparametermatrix je einem Gegen-EMK-Schwellenwert entsprechen. Weil alle oben genannten Steuerparameter bei einem normalen Betriebszustand ohne Schrittverlust des Schrittmotors20 erfasst werden, kann dieSteuereinheit 32 je nach einem durch dieEmpfangseinheit 33 empfangenen Steuerbefehl den Schrittmotor20 antreiben, wobei dasSteuergerät 30 nach dem Steuerbefehl die entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte aus der Steuerparametermatrix mit den in der Echtzeit erfassten Gegen-EMK-Istwerten vergleicht und nach einem erhaltenen Vergleichsergebnis den Schrittmotor20 ansteuert.
- - the
drive unit 31 electrically with the stepper motor20 connected so that it is the stepper motor20 drives and the recorded counter-EMF actual values of the stepper motor20 can feed back; - - the
control unit 32 electrically with thedrive unit 31 connected is; - - the receiving
unit 33 electrically with thecontrol unit 32 is connected and ensures appropriate control commands with regard to a clamping state, a clamping speed and a clamping force of the holding device10th to recieve; - - the
access unit 34 electrically with thecontrol unit 32 connected is. In the access unit34 A 3-dimensional control parameter matrix is stored, whereby the individual control parameters each designate a control variable such as a tensioning state (tensioning / relaxation), a tensioning speed, a tensioning force, and all positions of the control parameter matrix mentioned correspond to a back emf threshold. Because all of the above control parameters in a normal operating state without step loss of the stepper motor20 the control unit can be detected32 depending on one by the receivingunit 33 received control command the stepper motor20 drive, the control unit30th after the control command, the corresponding back EMF threshold values from the control parameter matrix compares with the actual counter-EMF values recorded in real time and the stepper motor after a comparison result has been obtained20 controls.
Durch obige Beschreibung werden die auf die Gegen-EMK-Überwachung basierende Haltevorrichtung der vorliegenden Erfindung sowie deren Konstruktionsgestalt und Eigenschaften erklärt, wobei noch zu erklären ist, dass ein erfindungsgemäßes Steuerverfahren nach der Reihenfolge folgende Schritte umfasst:
- Schritt
I : Empfangen von Steuerbefehlen. Die Steuerbefehle werden durch dieEmpfangseinheit 33 gegeben,wobei die Empfangseinheit 33 dafür sorgt, die momentanen Steuerbefehle bezüglich des Spannzustandes, der Spanngeschwindigkeit, der Spannkraft der Haltevorrichtung10 zu empfangen; - Schritt
II : Antreiben eines Schrittmotors. Nachdem dieEmpfangseinheit 33 des Steuergerätes30 die momentanen Steuerbefehle empfangen hat, greift dieSteuereinheit 32 die eingespeicherte Steuerparametermatrix zu, während dieSteuereinheit 32 den Schrittmotor 30 nach den durch dieEmpfangseinheit 33 erhaltenen Steuerbefehlen weiter ansteuert, wobei der Schrittmotor20 während seines Betriebes entsprechende Gegen-EMK-Istwerte erzeugt; - Schritt
III : Vergleich der erhaltenen Steuerbefehle mit den in der Steuerparametermatrix enthaltenen Steuerparametern.Die Steuereinheit 32 des Steuergerätes30 vergleicht die in den durch die Empfangseinheit32 empfangenen Steuerbefehlen enthaltenen Steuerparameter mit den inder Speichereinheit 34 eingespeicherten Steuerparametermatrix enthaltenen Steuerparametern, wobei die Steuerparametermatrix an ihren jeweiligen Positionen je einen entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwert besitzt; - Schritt
IV : Ermitteln der entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte.Das Steuergerät 30 vergleicht die erfassten Gegen-EMK-Istwerte mit den an den jeweiligen Positionen der Steuerparametermatrix enthaltenen Steuerparametern, um die entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte zu ermitteln. In3 ist die erfindungsgemäße Steuerparametermatrix schematisch dargestellt, wobei die Steuerparametermatrix dreidimensional ausgebildet ist, die jeweils aus den Steuerparametern von den Spannzuständen, Spanngeschwindigkeiten und die Spannkräften der Haltevorrichtung10 ausgebildet sind. Selbstverständlich lassen sich verschiedene Elemente in den einzelnen Dimensionen der Steuerparametermatrix je nach einem gewünschten Steuerbedarf variieren. Hierunter wird die in der3 dargestellte Steuerparametermatrix als Beispiel angeführt, wobei die erste Dimension die Spannzustände ausdrückt und zwei Elemente besitzt, die jeweils einen Spannzustand, nämlich das Spannen (1 ) und das Entspannen (2 ) bezeichnen, während die zweite Dimension die Spanngeschwindigkeit bezeichnet und über 20 Elemente verfügt, die jeweils eine Spanngeschwindigkeit von 1mm/3 bis 20mm/s repräsentieren. Die dritte Dimension repräsentiert die Spannkraft und verfügt über 11 Elemente, die jeweilseine Spannkraft von 50% bis 100% bezeichnen.Nachdem das Steuergerät 30 einen externen Steuerbefehlvon seiner Empfangseinheit 33 bekommen hat, beginnt dieSteuereinheit 32 sofort, die Steuerparameter in der inder Zugriffseinheit 34 eingespeicherten Steuerparametermatrix zuzugreifen, um die entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte zu ermitteln. Beispielsweise, wenn der externe Steuerbefehl einen Inhalt (Entspannen, 5mm/s und 50%) ausdrückt, wird dieSteuereinheit 32 nach den angegebenen Steuerparametern an einer mit (0) (4) (0) bezeichneten Matrixposition adressiert, um die darin eingespeicherten Gegen-EMK-Schwellenwerte abzulesen; - Schritt
V : Überwachung der Gegen-EMK-Istwerte.Die Steuereinheit 32 des Steuergerätes30 überwacht kontinuierlich die von der Antriebseinheit31 rückgespeisten Gegen-EMK-Istwerte; - Schritt
VI : Vergleichen und Ansteuern.Die Steuereinheit 32 des Steuergerätes30 vergleicht die durch die Überwachung erfassten Gegen-EMK-Istwerte mit den ermittelten Gegen-EMK-Schwellenwerten. Wenn die erfassten Gegen-EMK-Istwerte kleiner als die Gegen-EMK-Schwellenwerte sind, wird das Antreiben des Schrittmotors fortgesetzt. Wenn die erfassten Gegen-EMK-Istwerte die ermittelten Gegen-EMK-Schwellenwerte erreichen, bedeutet es, dass dieHaltevorrichtung 10 das Werkstück schon ergriffen bzw. festgehalten hat, wobei das Antreiben des Schrittmotors20 gestoppt wird, sodass dieHaltevorrichtung 10 diesen Spannzustand hält.
- step
I. : Receive control commands. The control commands are sent through the receivingunit 33 given, the receivingunit 33 ensures the current control commands with regard to the clamping state, the clamping speed, the clamping force of the holding device10th to recieve; - step
II : Driving a stepper motor. After the receivingunit 33 of the control unit30th has received the current control commands, the control unit intervenes32 the stored control parameter matrix while thecontrol unit 32 the stepper motor30th after that by the receivingunit 33 Control commands received further drives, the stepper motor20 generated corresponding counter-EMF actual values during its operation; - step
III : Comparison of the control commands received with the control parameters contained in the control parameter matrix. Thecontrol unit 32 of the control unit30th compares those in the through the receivingunit 32 received control commands contained control parameters with those in thememory unit 34 control parameters stored in the stored control parameter matrix, the control parameter matrix each having a corresponding counter-EMF threshold value at its respective positions; - step
IV : Determine the corresponding back EMF threshold values. The control unit30th compares the detected actual counter EMF values with the control parameters contained at the respective positions of the control parameter matrix in order to determine the corresponding counter EMF threshold values. In3rd The control parameter matrix according to the invention is shown schematically, the control parameter matrix being three-dimensional, each consisting of the control parameters of the clamping states, clamping speeds and the clamping forces of the holding device10th are trained. Of course, different elements in the individual dimensions of the tax parameter matrix can be varied depending on a desired tax requirement. This is the one in the3rd Control parameter matrix shown as an example, the first dimension expressing the clamping states and having two elements, each of which has a clamping state, namely the clamping (1 ) and relaxing (2nd ) designate, while the second dimension denotes the clamping speed and has 20 elements, each representing a clamping speed of 1mm / 3 to 20mm / s. The third dimension represents the clamping force and has 11 elements, each of which denotes a clamping force from 50% to 100%. After the control unit30th an external control command from its receivingunit 33 control unit starts32 immediately, the control parameters in the in theaccess unit 34 to access the stored control parameter matrix in order to determine the corresponding counter-EMF threshold values. For example, if the external control command expresses content (relax, 5mm / s and 50%), thecontrol unit 32 addressed according to the specified control parameters at a matrix position designated (0) (4) (0) in order to read the back emf threshold values stored therein; - step
V : Monitoring of the actual counter-EMF values. Thecontrol unit 32 of the control unit30th continuously monitors thedrive unit 31 regenerated counter-EMF actual values; - step
VI : Compare and control. Thecontrol unit 32 of the control unit30th compares the actual back EMF values recorded by the monitoring with the back EMF threshold values determined. If the detected actual back EMF values are less than the back EMF threshold values, the stepping motor continues to be driven. If the detected actual counter-emf values reach the determined counter-emf threshold values, it means that the holding device10th has already gripped or held the workpiece, driving the stepper motor20 is stopped, so that the holding device10th maintains this tension state.
Zusammengefasst wird eine zur Steuerung dienende Steuerparametermatrix, die vorher in einem normalen Betriebszustand ohne jeglichen Schrittverlust erfasst werden, u. a. in der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei die anzusteuernde Haltevorrichtung
Weil entsprechende Gegen-EMK-Werte in der vorliegenden Erfindung als eine Grundlage der Echtzeitüberwachung verwendet wird, wobei die in der vorliegenden Erfindung verwendete Steuerparametermatrix als Bezugswerte zusammenwirkt, wird der Schrittverlust des Schrittmotors in der vorliegenden Erfindung wirklich vermieden, sodass die Haltevorrichtung jederzeit in einem optimalen Spannzustand arbeiten kann, wenn sie ein Werkstück ergreift und festhält, was nicht nur eine stabile Spannkraft ermöglicht, ein Lostrennen bzw. Ausfallen des Werkstückes vermeidet, sondern auch einen Produktionsertrag erhöht.Because corresponding back emf values are used in the present invention as a basis for real time monitoring, with the control parameter matrix used in the present invention cooperating as reference values, the step loss of the stepper motor is really avoided in the present invention, so that the holding device is always in an optimum Clamping state can work if it grips and holds a workpiece, which not only enables a stable clamping force, prevents the workpiece from separating or failing, but also increases production yield.
Außerdem, weil nur die Gegen-EMK-Werte, die während eines Betriebes des Schrittmotors
Weil die erfindungsgemäße Steuerparametermatrix eine 3-dimensionale Matrix ist, die unterschiedliche Elemente des Spannzustandes, der Spanngeschwindigkeit und der Spannkraft umfasst, können die entsprechenden Gegen-EMK-Schwellenwerte unter unterschiedlichen Umständen wie unterschiedlichem Spannzustand, unterschiedlicher Spanngeschwindigkeit und unterschiedlicher Spannkraft erhalten werden. Deswegen weist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung hohe dynamische Anpassungsfähigkeit und daher eine hohe Wirtschaftlichkeit auf. Aus gleichem Grund kann eine weitere Schlussfolgerung abgeleitet werden, dass sich die in der Steuerparametermatrix eingespeicherten Steuerparameter je nach Bedarf addieren, subtrahieren und ändern lassen, wenn die Haltevorrichtung die unterschiedlichen Steuerparameter benötigt, wobei zu erwähnen ist, dass die Steuerparametermatrix auf keinen Fall auf die in der
BezugszeichenlisteReference list
- 1010th
- HaltevorrichtungHolding device
- 2020
- SchrittmotorStepper motor
- 3030th
- SteuergerätControl unit
- 3131
- AntriebseinheitDrive unit
- 3232
- SteuereinheitControl unit
- 3333
- EmpfangseinheitReceiving unit
- 3434
- ZugriffseinheitAccess unit
- Schritt IStep I
- Empfangen von SteuerbefehlenReceive control commands
- Schritt IIStep II
- Antreiben eines SchrittmotorsDriving a stepper motor
- Schritt IIIStep III
- Vergleichen einer SteuerparametermatrixCompare a tax parameter matrix
- Schritt IVStep IV
- Ermitteln der entsprechenden Gegen-EMK-SchwellenwerteDetermine the corresponding back EMF thresholds
- Schritt VStep V
- Überwachen der Gegen-EMK-IstwerteMonitoring the actual counter-EMF values
- Schritt VIStep VI
- Vergleichen und AnsteuernCompare and control
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102016101748.5A DE102016101748B4 (en) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | Holding device based on counter-EMF monitoring and method for controlling the same |
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DE102016101748A1 DE102016101748A1 (en) | 2017-08-03 |
DE102016101748B4 true DE102016101748B4 (en) | 2020-07-09 |
Family
ID=59327211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE102016101748B4 (en) |
Citations (1)
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-
2016
- 2016-02-01 DE DE102016101748.5A patent/DE102016101748B4/en active Active
Patent Citations (1)
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WO2015048156A1 (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-02 | Venture Measurement Company Llc | Apparatuses and methods for monitoring stall of motors |
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