[發(fā)明專利]可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于固定構(gòu)件的位置確定

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080081104.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114729818A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·普萊納;A·韋伯;A·阿爾梅德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: B和R工業(yè)自動(dòng)化有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/14
• 分類號(hào): G01D5/14
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 俞海舟

為了確定具有多個(gè)位置磁鐵(Pk)的可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件(2)相對(duì)于具有多個(gè)位置傳感器(Sn)的固定不動(dòng)構(gòu)件(1)的位置，規(guī)定：針對(duì)在可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件(2)的區(qū)域內(nèi)的一組位置傳感器(Sn_j)，檢測(cè)傳感器響應(yīng)(SA_j)；從一個(gè)傳感器模型(SM)中針對(duì)可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件(2)相對(duì)于固定不動(dòng)構(gòu)件(1)的多個(gè)假設(shè)的不同相對(duì)位置(x_Rv)確定位置傳感器(Sn)的組的傳感器模型響應(yīng)(SA^*(XRv))，將該傳感器模型響應(yīng)(SA^*(x_Rv))與傳感器響應(yīng)(SA_j)進(jìn)行比較并且將具有在傳感器模型響應(yīng)(SA^*(x_Rv))與傳感器響應(yīng)(SA_j)之間的最小偏差的那個(gè)假設(shè)的相對(duì)位置(X_Rv)用作可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件(2)的相對(duì)位置(X_R)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定至少一個(gè)可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于固定不動(dòng)構(gòu)件的位置的方法，其中在可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上設(shè)置具有極距的多個(gè)位置磁鐵(定位磁鐵)的設(shè)置單元，并且在固定不動(dòng)構(gòu)件上設(shè)置具有多個(gè)位置傳感器的設(shè)置單元，這些位置傳感器具有傳感器間距，其中利用位置傳感器以傳感器響應(yīng)的形式檢測(cè)在該位置傳感器的區(qū)域內(nèi)的位置磁鐵的磁場(chǎng)。本發(fā)明還涉及一種具有可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和固定不動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其中確定可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于固定不動(dòng)構(gòu)件的位置。

背景技術(shù)

直線電機(jī)或者平面電機(jī)的特征在于一個(gè)可運(yùn)動(dòng)部件(動(dòng)子)由于交互作用的磁場(chǎng)之故相對(duì)一個(gè)固定部件(定子)運(yùn)動(dòng)。為此在兩個(gè)部件之一上設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)磁鐵(電磁鐵或者永久磁鐵)，該驅(qū)動(dòng)磁鐵為了產(chǎn)生一個(gè)推進(jìn)力與磁場(chǎng)共同作用，該磁場(chǎng)由其它部件上被通電的驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生。如果在驅(qū)動(dòng)線圈上施加一個(gè)電壓的話，產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與驅(qū)動(dòng)磁鐵的磁場(chǎng)共同作用，因此在可運(yùn)動(dòng)部件上產(chǎn)生一個(gè)使該可運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的力。為了使動(dòng)子運(yùn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈的相應(yīng)操控產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)。這個(gè)基本電動(dòng)原理是廣為人知的，所以在此無(wú)須贅述。在此，驅(qū)動(dòng)線圈是設(shè)置在運(yùn)動(dòng)部件(動(dòng)子)上還是固定部件(定子)上，原則上也不重要。

為了調(diào)節(jié)直線電機(jī)的動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)，了解其相對(duì)定子的當(dāng)前位置有利于能夠正確操控驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)。因此定子的位置確定對(duì)于直線電機(jī)運(yùn)行來(lái)說(shuō)具有特別重要的作用。在這種情況下，在接通直線電機(jī)時(shí)確定動(dòng)子的當(dāng)前位置是特別困難的，這是因?yàn)槭孪葻o(wú)法知道動(dòng)子在接通的時(shí)間點(diǎn)位于何處。為了在接通直線電機(jī)時(shí)進(jìn)行定位或者說(shuō)位置確定，已經(jīng)提出了各種不同的方法。

例如，US 7,932,684 B2說(shuō)明了一種直線電機(jī)，該直線電機(jī)為了定位額外包括設(shè)置在動(dòng)子上的位置磁鐵和固定不動(dòng)的位置傳感器(例如設(shè)置在定子上)。如果使動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的話，位置磁鐵就相對(duì)于位置傳感器運(yùn)動(dòng)，并且可以確定動(dòng)子相對(duì)定子的當(dāng)前位置。位置磁鐵包括第一列若干并排設(shè)置的、與一個(gè)增量式傳感器共同作用的永久磁鐵和第二列若干并排設(shè)置的、與一個(gè)絕對(duì)傳感器共同作用的永久磁鐵。絕對(duì)傳感器、例如霍爾傳感器設(shè)計(jì)為這個(gè)絕對(duì)傳感器只提供兩種狀態(tài)，其中狀態(tài)在動(dòng)子的一個(gè)確定的位置處轉(zhuǎn)換。增量式傳感器、例如磁阻傳感器設(shè)計(jì)為這個(gè)增量式傳感器提供許多重復(fù)的傳感器循環(huán)，其中在一個(gè)傳感器循環(huán)內(nèi)可以非常準(zhǔn)確地確定位置。在接通時(shí)，首先必須進(jìn)行“回原點(diǎn)”，即以一個(gè)事先給定的已知零位為基準(zhǔn)。為此使動(dòng)子運(yùn)動(dòng)，直到絕對(duì)傳感器測(cè)到一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為止，因此確定了零位。然后以該零位為起點(diǎn)，通過(guò)對(duì)傳感器循環(huán)的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)和在傳感器循環(huán)內(nèi)精確地確定位置，可以步進(jìn)式地測(cè)定動(dòng)子的當(dāng)前位置。所以在US 7,932,684 B2中，為了確定接通時(shí)動(dòng)子的位置需要進(jìn)行參考運(yùn)行，也就是使動(dòng)子運(yùn)動(dòng)。然而，這種類型的位置檢測(cè)只有在比較有限的動(dòng)子運(yùn)動(dòng)區(qū)域中才能合理地實(shí)現(xiàn)。對(duì)于許多應(yīng)用，特別是對(duì)于具有大運(yùn)動(dòng)空間的直線電機(jī)或者對(duì)于具有許多動(dòng)子的長(zhǎng)定子直線電機(jī)來(lái)說(shuō)，這種類型的定位當(dāng)然是絕對(duì)不適合的。