基于電動(dòng)機(jī)的保持控制系統(tǒng)及方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：基于電動(dòng)機(jī)的保持控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保持控制系統(tǒng)，尤其涉及一種電驅(qū)動(dòng)保持(hold)裝置的控制系統(tǒng)，例如鉗子(gripper)和夾子(clamp)。
背景技術(shù)：
這里所提供的背景技術(shù)的描述是為了概括地介紹本發(fā)明的背景。目前提及的發(fā)明人的工作，在此背景技術(shù)部分所描述的程度上，以及本發(fā)明在提出申請(qǐng)的時(shí)候不能限定為現(xiàn)有技術(shù)的方面，既不能清楚地，也不能隱含性地作為與本發(fā)明相對(duì)抗的現(xiàn)有技術(shù)。
各種保持系統(tǒng)可用于生產(chǎn)過(guò)程中，以?shī)A持和/或在不同的位置之間移動(dòng)物體。示例性的保持系統(tǒng)是鉗子系統(tǒng)和工件保持系統(tǒng)或包括夾子的系統(tǒng)。鉗子系統(tǒng)通常用于夾持和/或在不同的位置之間移動(dòng)物體。夾持過(guò)程可包括四個(gè)步驟。在第一步驟中，鉗子合攏以在第一位置夾持物體。在第二步驟中，外部裝置(或驅(qū)動(dòng)器)將鉗子從第一位置移動(dòng)到第二位置。在第三步驟中，物體在第二位置處被從鉗子中釋放。在第四步驟中，外部裝置將鉗子移回到第一位置以?shī)A持另一物體。工件保持系統(tǒng)通常具有一個(gè)或多個(gè)夾子，夾子被驅(qū)動(dòng)以?shī)A持零件。每一個(gè)夾子可具有，例如夾持狀態(tài)和釋放狀態(tài)。在夾持狀態(tài)中，夾子被驅(qū)動(dòng)并保持在夾持零件的位直。這防止零件相對(duì)于夾具移動(dòng)。在釋放狀態(tài)中，夾子被驅(qū)動(dòng)到后退(或非夾持)位置。這允許零件從夾具中移出。保持系統(tǒng)可以氣壓為基礎(chǔ)或者以電為基礎(chǔ)。以氣壓為基礎(chǔ)的保持系統(tǒng)包括氣壓回路。氣壓回路包括主體以及氣壓制動(dòng)閥。這些閥打開(kāi)或者關(guān)閉以調(diào)節(jié)主體氣缸內(nèi)的氣壓?；钊跉飧變?nèi)氣壓的作用下在氣缸內(nèi)移動(dòng)。活塞的移動(dòng)導(dǎo)致(多個(gè))夾持元件(例如，鉗指或夾持臂)夾持或釋放物體。在鉗子工具中，鉗指可處于合攏(夾持)狀態(tài)或打開(kāi)(釋放)狀態(tài)。在夾子工具中，夾持臂可處于夾持狀態(tài)或釋放狀態(tài)?？墒褂脗鞲衅?，通過(guò)監(jiān)控活塞的位置和/或直接檢測(cè)夾持元件的位置，檢測(cè)夾持元件的狀態(tài)。作為第一個(gè)例子，活塞可包括磁體，其可由主體外部安裝的傳感器檢測(cè)。主體可包括與活塞移動(dòng)方向平行延伸的槽。磁阻傳感器可安裝在主體的槽之上，檢測(cè)磁體的運(yùn)動(dòng)(也就是活塞的運(yùn)動(dòng))。這些傳感器可用于產(chǎn)生，例如，打開(kāi)(OPEN)和合攏(CLOSE)信號(hào)，或夾持(HOLD)和釋放(RELEASE)信號(hào)，用于自動(dòng)控制。這些信號(hào)表示夾持部件是否處于打開(kāi)、合攏、夾持和/或釋放狀態(tài)。作為另一個(gè)例子，外部安裝的感應(yīng)傳感器可用來(lái)感應(yīng)夾持元件的運(yùn)動(dòng)(如鉗頜和/或鉗指的運(yùn)動(dòng))。外部安裝的傳感器的使用具有相關(guān)的缺點(diǎn)。除了傳感器以及相關(guān)電纜的成本外，電纜可由于例如在夾持過(guò)程中重復(fù)循環(huán)而老化變差。由于鉗子在不同的位置之間往復(fù)移動(dòng)，因此電纜上的某些點(diǎn)可磨損而阻礙鉗子的使用。另外，可需要手動(dòng)調(diào)節(jié)，更換保持系統(tǒng)上的外部傳感器，以適應(yīng)不同尺寸的物體。每一個(gè)物體可具有一套單獨(dú)的相關(guān)傳感器。以電為基礎(chǔ)的保持系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)安裝在主體上的電動(dòng)機(jī)。(多個(gè))電動(dòng)機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)夾持元件。傳感器可安裝在主體上，以檢測(cè)保持裝置的狀態(tài)。與以氣壓為基礎(chǔ)的保持系統(tǒng)的傳感器相似的問(wèn)題可發(fā)生。另外，當(dāng)夾持元件處于合攏或夾持狀態(tài)時(shí)，供給(多個(gè))電動(dòng)機(jī)的電流可需要保持或調(diào)整，以在物體上保持想要的力。典型的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可需要保持(全動(dòng)力)，不管夾持部件的位置或運(yùn)動(dòng)。這可導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)在溫度升高的情況下運(yùn)行延長(zhǎng)的時(shí)間，這可限制電動(dòng)機(jī)的最大輸出扭矩水平和/或降低、減少電動(dòng)機(jī)的部件的運(yùn)行壽命。同時(shí)，因?yàn)殡娏鞅痪S持，因此能量消耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種保持系統(tǒng)，其包括力控制模塊，該力控制模塊用于產(chǎn)生力信號(hào)，使保持裝置實(shí)施保持沖程或釋放沖程中的至少一個(gè)。保持沖程包括將保持裝置的夾持部件移到夾持物體的第一位置。釋放沖程包括將該夾持部件移到釋放物體的第二位置。保持裝置是不可逆向驅(qū)動(dòng)的。構(gòu)建了失速(Stall)檢測(cè)模塊，以(i)監(jiān)控接受自保持裝置的電動(dòng)機(jī)組件的傳感器的傳感器信號(hào)；并且(ii)基于該傳感器信號(hào)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的第一失速情形。構(gòu)建了 關(guān)停模塊以在釋放過(guò)程中或者其結(jié)束處，基于對(duì)第一失速情形的檢測(cè)，切斷供給電動(dòng)機(jī)的電流。在其它的特征中，提供了一種保持系統(tǒng)，其包括力控制模塊，用于產(chǎn)生力信號(hào)，促使保持裝置實(shí)施保持沖程和釋放沖程中的至少一個(gè)。構(gòu)建了失速檢測(cè)模塊，用于(i)監(jiān)控從電動(dòng)機(jī)組件的傳感器接收的傳感器信號(hào)；并且(ii)基于該傳感器信號(hào)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的失速情形。升壓模塊用于將電動(dòng)機(jī)的電流增加到升壓電流水平，并且松開(kāi)電動(dòng)機(jī)組件的絲杠。升壓電流水平高于作用電流水平。作用電流水平用于將保持裝置的夾持部件在保持狀態(tài)與釋放狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。升壓模塊，當(dāng)增加電流時(shí)，基于電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)方向和傳感器信號(hào)，調(diào)節(jié)力信號(hào)。在其它的特征中，提供了一種保持系統(tǒng)，其包括力控制模塊，該模塊用于產(chǎn)生力信號(hào)，以使保持裝置實(shí)施釋放沖程。當(dāng)實(shí)施釋放沖程時(shí)，保持裝置的夾持元件被驅(qū)動(dòng)以釋放物體。構(gòu)建了失速檢測(cè)模塊，用于(i)監(jiān)控從電動(dòng)機(jī)組件的傳感器接收的傳感器信號(hào)，(ii)基于該傳感器信號(hào)，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的失速情形。構(gòu)建了行程結(jié)束模塊，以將保持裝置的夾持元件從硬停機(jī)移開(kāi)預(yù)定的距離，包括基于對(duì)失速情形的檢測(cè)，調(diào)節(jié)力信號(hào)。在其它的特征中，提供了一種保持系統(tǒng)，其包括力控制模塊，該模塊用于產(chǎn)生第一力信號(hào)，以使保持裝置實(shí)施保持沖程和釋放沖程中的至少一個(gè)。構(gòu)建失速檢測(cè)模塊，用于
(i)監(jiān)控從電動(dòng)機(jī)組件中的傳感器接收的傳感器信號(hào)，并且(ii)基于該傳感器信號(hào)，在保持沖程或釋放沖程結(jié)束時(shí)，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的失速情形。構(gòu)建力控制模塊以調(diào)節(jié)力信號(hào)，從而當(dāng)保持裝置夾持物體時(shí)，依據(jù)對(duì)失速情形的檢測(cè)，將電動(dòng)機(jī)的電流從第一電流水平減小到第二電流水平。第二電流水平大于用于夾持物體的最小電流水平。在其它的特征中，提供了一種保持裝置的扭矩方法。該方法包括確定保持裝置的電動(dòng)機(jī)的最小輸出扭矩和最大輸出扭矩；為最小輸出扭矩分配最大電壓；為最大輸出扭矩分配最小電壓；依據(jù)最小電壓和最大電壓，在最小輸出扭矩和最大輸出扭矩之間插入輸出扭矩；基于插入的輸出扭矩，在作用扭矩模式下操作保持裝置，其中，當(dāng)處于作用扭矩模式時(shí)，保持裝置實(shí)施保持沖程和釋放沖程中的一個(gè)；當(dāng)在保持模式下操作時(shí)，向馬達(dá)提供最小電壓，其中，在保持模式中，保持裝置處于失速情形。
在其它的特征中，提供了一種保持系統(tǒng)，其包括保持裝置控制模塊，該模塊構(gòu)建來(lái)，用于(i)提供電源輸出，并且(ii)產(chǎn)生打開(kāi)信號(hào)、合攏信號(hào)、以及力信號(hào)。力信號(hào)指示電動(dòng)機(jī)要求的輸出扭矩。構(gòu)建馬達(dá)控制模塊以產(chǎn)生反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)表示保持裝置的失速情形。該反饋信號(hào)由安裝在電動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)部的傳感器產(chǎn)生。保持系統(tǒng)進(jìn)一步包括電纜組件。該電纜系統(tǒng)包括配置成經(jīng)由電纜連接到保持裝置控制模塊的第一連接器。該電纜連接在保持裝置控制模塊與電纜組件之間。第二連接器連接到馬達(dá)控制模塊上，從保持裝置控制模塊向馬達(dá)控制模塊提供打開(kāi)信號(hào)以及合攏信號(hào)。該第二連接器從馬達(dá)控制模塊向保持裝置控制模塊提供反饋信號(hào)。第三連接器連接到馬達(dá)控制模塊上，從保持裝置控制模塊向馬達(dá)控制模塊提供電源輸出或力信號(hào)。獨(dú)立于電纜的信號(hào)線，連接在(i)第一連接器與(ii)第二連接器和第三連接器的至少一個(gè)之間。本發(fā)明的更多的應(yīng)用領(lǐng)域由具體實(shí)施方式
、權(quán)利要求書(shū)以及附圖而變得清楚。
具體實(shí)施方式
以及具體實(shí)例的意圖只是為了說(shuō)明，而不意味著限定本發(fā)明的范圍。


根據(jù)具體實(shí)施方式
以及相關(guān)附圖，本發(fā)明可被徹底理解，其中圖I是本發(fā)明的以電為基礎(chǔ)的保持系統(tǒng)的功能框圖；圖2是本發(fā)明的鉗子的截面圖；圖3所示是本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)關(guān)停方法；圖4所示是本發(fā)明的升壓方法；圖5是本發(fā)明的升壓模式的扭矩圖；圖6是本發(fā)明的表示行程結(jié)束流程以及相應(yīng)鉗指狀態(tài)的圖表；圖7所示是本發(fā)明的行程結(jié)束方法；圖8是本發(fā)明的表示夾持模式的扭矩圖；圖9所示是本發(fā)明的夾持方法；圖10是本發(fā)明的傳遞函數(shù)的力與電壓的比值圖；圖11所示是本發(fā)明的扭矩方法；圖12A是本發(fā)明的電纜組件的透視圖；圖12B包括透視圖和圖12A電纜組件的引腳輸出；圖12C是圖12A的電纜組件連接器的前視圖和引腳輸出；圖13是本發(fā)明的處于釋放狀態(tài)的夾子的截面圖；圖14是圖13中夾子處于夾持狀態(tài)的截面圖；圖15是本發(fā)明的表示移動(dòng)模式的扭矩圖；圖16是本發(fā)明的表示多種作用模式的扭矩圖；以及圖17所示是本發(fā)明的另一個(gè)夾持方法。
具體實(shí)施例方式在下面的說(shuō)明中，鉗子被主要地描述成在合攏狀態(tài)夾持物體，當(dāng)從合攏狀態(tài)轉(zhuǎn)換到打開(kāi)狀態(tài)時(shí)釋放物體。在一些鉗子工具中，鉗子可在打開(kāi)狀態(tài)夾持物體，當(dāng)從打開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到合攏狀態(tài)時(shí)釋放物體。因此，下面描述的實(shí)施也適用于在打開(kāi)狀態(tài)夾持物體的鉗子。
在圖I中示出一個(gè)以電為基礎(chǔ)的保持系統(tǒng)(“保持系統(tǒng)”)10，其包括保持裝置控制模塊12、帶有馬達(dá)控制模塊14和電動(dòng)機(jī)15的電動(dòng)機(jī)組件13、以及保持裝置16。保持系統(tǒng)10可指的是例如鉗子系統(tǒng)或者夾子系統(tǒng)。保持裝置16可是例如具有一個(gè)或多個(gè)夾持元件的鉗子或夾子。保持裝置控制模塊12通過(guò)彈性電纜17連接到電動(dòng)機(jī)組件13上。彈性電纜17包括第一連接器18，該第一連接器18連接到電動(dòng)機(jī)組件13的第二連接器19上。第二連接器是電纜組件20的零件，其位于電動(dòng)機(jī)組件13內(nèi)部。電纜組件20簡(jiǎn)化了保持裝置控制模塊12和馬達(dá)控制模塊14之間的接口。彈性電纜17和電纜組件20的配置在將保持裝置控制模塊12連接到馬達(dá)控制模塊14上時(shí)提供了方便。彈性電纜17可是高彈性的。例如，彈性電纜17可具有小于或等于彈性電纜17外徑(OD) 15倍(或者15X0D)的彎曲半徑。在一個(gè)實(shí)施例中，彈性電纜17的彎曲半徑是10X0D。彎曲半徑可在沿電纜的任一點(diǎn)確定。彈性電纜17的高彈性防止電纜149在使用中損壞。彈性電纜17可具有一個(gè)彎曲壽命，例如大于或等于20個(gè)百萬(wàn)次。雖然未在圖12A至12C中示出，彈性電纜17可包括中心、弦、鞘以及接地屏蔽等。彈性電纜17可包括熱塑性彈性體(TPE)、聚亞安酯(PUR)、聚四氟乙烯(PTFE)和/或尼龍以提供彈性、耐磨損性、以及 耐液壓流體性和耐碳?xì)浠衔镄浴椥噪娎|17的導(dǎo)體可由，例如，金(Au)、鎳(Ni)、黃銅、銅(Cu)、鋅(Zn)和/或其它導(dǎo)電性材料形成。保持裝置控制模塊12可為可編程邏輯控制器(PLC)，其指揮保持裝置16的打開(kāi)和合攏或夾持和釋放狀態(tài)。馬達(dá)控制模塊14基于保持裝置控制模塊12的能量和來(lái)自保持裝置控制模塊12的不連續(xù)的輸入和輸出(I/O)信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)的操作。馬達(dá)控制模塊14可編程，其可包括關(guān)停模塊21、升壓模塊22、以及行程結(jié)束模塊23、保持模塊24、失速檢測(cè)模塊26以及力控制模塊28。模塊21-28僅作為例子，模塊21-28中的一個(gè)或多個(gè)模塊可與一個(gè)單獨(dú)的模塊聯(lián)合，或者排除在馬達(dá)控制模塊14外。例如，力控制模塊28可包括關(guān)停、升壓和/或保持模塊21、22、24。馬達(dá)控制模塊14也可包括用于存儲(chǔ)下面所描述的各種軟件算法和流程、預(yù)定值、閾值、設(shè)定值、電壓、電流值等的存儲(chǔ)器29。電纜組件20包括第二連接器19、第一套連線30、第二套連線31、第三連接器32、和第四連接器33。第一套連線30連接在第二連接器19和第三連接器32之間。第二套連線31連接在第二連接器19和第四連接器33之間。第三連接器32連接到馬達(dá)控制模塊14上的第五連接器34。第五連接器34可連接到馬達(dá)控制模塊14上，如圖所示，或者直接連接到電動(dòng)機(jī)15上。第四連接器33連接到馬達(dá)控制模塊14上的第六連接器35。以下根據(jù)圖2-14，詳細(xì)描述模塊14和21-28中各自的操作。保持裝置16的例子在圖2、13和14中示出，電纜組件20的例子在圖12A-12C中示出。雖然下列圖2_11的應(yīng)用主要是關(guān)于鉗子描述的，這些應(yīng)用也可改變和/或用于其它保持裝置。其它保持裝置的例子在圖13和14中提供?，F(xiàn)在參考圖2，其示出保持裝置16’。保持裝置16’是鉗子，包括電動(dòng)機(jī)支架36、鉗子主體37和鉗指(或夾持元件)38。電動(dòng)機(jī)組件(“馬達(dá)” )39安裝在電動(dòng)機(jī)支架36上，驅(qū)動(dòng)連接器41，以移動(dòng)夾持主體37中的楔型物42。馬達(dá)39包括馬達(dá)控制模塊14和電動(dòng)機(jī)15，它們安裝在馬達(dá)39的殼體52內(nèi)。馬達(dá)39和鉗子主體37的組合被稱(chēng)為線性驅(qū)動(dòng)器。楔型物42的平移將鉗指38在打開(kāi)和合攏狀態(tài)之間移動(dòng)。馬達(dá)39可包括絲杠50，其經(jīng)由轉(zhuǎn)子螺母54被驅(qū)動(dòng)，進(jìn)出于馬達(dá)39的殼體52。絲杠50不旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子螺母54在相對(duì)于殼體52的固定位置旋轉(zhuǎn)。絲杠50的移動(dòng)方向基于轉(zhuǎn)子螺母54的旋轉(zhuǎn)方向而定。絲杠50被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入殼體52導(dǎo)致連接器41在向內(nèi)的方向上向電動(dòng)機(jī)15驅(qū)動(dòng)楔型物42，從而使鉗指38移動(dòng)至合攏狀態(tài)，如圖所示。當(dāng)絲杠50被驅(qū)動(dòng)到殼體52外時(shí)，鉗指38可處于完全打開(kāi)狀態(tài)。馬達(dá)39可包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部傳感器(未示出)，以檢測(cè)絲杠50的位置，該位置表示鉗指38的位置。作為一個(gè)例子，馬達(dá)39可包括編碼器或其它傳感器(未示出)，其檢測(cè)絲杠50的位置。編碼器和/或內(nèi)部傳感器可被失速檢測(cè)模塊26監(jiān)控，并提供反饋(例如位置信息)，表示鉗指38是否處于打開(kāi)或合攏狀態(tài)。馬達(dá)控制模塊14和/或失速檢測(cè)模塊26可產(chǎn)生打開(kāi)感應(yīng)信號(hào)和合攏感應(yīng)信號(hào)，其表 示打開(kāi)和合攏狀態(tài)，被提供在打開(kāi)感應(yīng)信號(hào)線和合攏感應(yīng)信號(hào)線上(其例子在圖12A-12C中示出)。打開(kāi)和合攏狀態(tài)以及打開(kāi)感應(yīng)和合攏感應(yīng)信號(hào)線可指的是夾持和釋放狀態(tài)和/或夾持感應(yīng)和釋放感應(yīng)信號(hào)線。打開(kāi)和合攏狀態(tài)可基于絲杠50是否處于硬停機(jī)而定。硬停機(jī)指的是鉗指38抵住物體，不再移動(dòng)和/或例如當(dāng)馬達(dá)39的部件(例如絲杠50、連接器41和/或楔型物42)已經(jīng)達(dá)到移動(dòng)的極限。這可發(fā)生在例如鉗指38已經(jīng)合攏或打開(kāi)，并夾持物體，或當(dāng)鉗指38已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到行程結(jié)束極限。這里所描述的關(guān)于模塊14和21-28的應(yīng)用可用于各種類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)。這樣，電動(dòng)機(jī)15可為各種電動(dòng)機(jī)。作為兩個(gè)例子，電動(dòng)機(jī)15可是回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)或者線性電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)15可是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、電刷電動(dòng)機(jī)、不帶電刷的電動(dòng)機(jī)等。作為另一個(gè)例子，電動(dòng)機(jī)15可是反失速步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。內(nèi)部傳感器模擬傳統(tǒng)的以氣壓為基礎(chǔ)的和/或以電為基礎(chǔ)的鉗子通常包括外部安裝的傳感器，以檢測(cè)鉗子的打開(kāi)和合攏位置。外部安裝的傳感器指的是安裝在鉗子系統(tǒng)主體上，位于電動(dòng)機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)殼體外部的傳感器。外部安裝傳感器的使用具有相關(guān)的缺點(diǎn)。這里所描述的失速檢測(cè)方法可在不使用外部安裝傳感器的情況下，用于檢測(cè)鉗子的打開(kāi)和合攏狀態(tài)。失速情形可在絲杠50到達(dá)硬停機(jī)時(shí)發(fā)生。失速情形指的是提供能量以移動(dòng)(translate)絲杠50,但絲杠50由于硬停機(jī)阻止而不再移動(dòng)而導(dǎo)致不進(jìn)一步移動(dòng)。馬達(dá)控制模塊14和/或失速檢測(cè)模塊26可檢測(cè)失速情形，并通過(guò)打開(kāi)和合攏(或夾持和釋放)感應(yīng)信號(hào)線表示。在一個(gè)應(yīng)用中，失速檢測(cè)模塊26檢測(cè)失速情形，并可產(chǎn)生一個(gè)失速信號(hào)和/或設(shè)定失速標(biāo)記，其可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器29中。馬達(dá)控制模塊14可基于該失速信號(hào)和/或設(shè)定標(biāo)記產(chǎn)生打開(kāi)感應(yīng)信號(hào)和合攏感應(yīng)信號(hào)。失速情形可基于供給電動(dòng)機(jī)15的電流和/或電壓、鉗指38的行程方向、來(lái)自編碼器的信號(hào)、和/或來(lái)自(多個(gè))內(nèi)部傳感器的信號(hào)被檢測(cè)到。內(nèi)部傳感器可位于電動(dòng)機(jī)殼體52內(nèi)部。作為一個(gè)例子，失速情形可通過(guò)感應(yīng)安裝在電動(dòng)機(jī)殼體52內(nèi)部的編碼器的位置和/或轉(zhuǎn)動(dòng)被檢測(cè)到。打開(kāi)和合攏感應(yīng)信號(hào)線可提供數(shù)字的和/或高/低傳感器信號(hào)，以表示保持裝置16’是否失速和是否處于打開(kāi)或合攏狀態(tài)。打開(kāi)和合攏感應(yīng)信號(hào)可提供在第二連接器19的輸出引腳上，并被保持裝置控制模塊12檢測(cè)到。打開(kāi)和合攏感應(yīng)信號(hào)可用于模擬和/或提供信息，這些信息通常由正常打開(kāi)和正常關(guān)閉的、外部安裝的傳感器(例如基于傳感器的PNP或NPN晶體管)提供。這去除了對(duì)外部傳感器的需要，并解決了與此相關(guān)的問(wèn)題。
可逆向驅(qū)動(dòng)(backdrivable)與不可逆向驅(qū)動(dòng)的對(duì)比根據(jù)絲杠50的斜度(pitch)，線性驅(qū)動(dòng)器、保持裝置16和/或絲杠50可為可逆向驅(qū)動(dòng)的或不可逆向驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)向電動(dòng)機(jī)15提供的能量關(guān)停(或去除)時(shí)，線性驅(qū)動(dòng)器、保持裝置16和/或絲杠50是可逆向驅(qū)動(dòng)的，并且絲杠50由于鉗指38和由鉗指38夾持的物體之間的壓力而移動(dòng)。絲杠50的斜度可以使用的鉗子工具為基礎(chǔ)而定。絲杠50的斜度指的是絲杠50在單位預(yù)定長(zhǎng)度內(nèi)螺紋(thread)的數(shù)目。好的絲杠在單位預(yù)定長(zhǎng)度內(nèi)具有的螺紋比粗糙絲杠多。好的絲杠可由于克服例如絲杠和轉(zhuǎn)子螺母54之間的摩擦所需要的力而不可逆向驅(qū)動(dòng)。粗糙的絲杠是可逆向驅(qū)動(dòng)的，因?yàn)榭朔Σ了枰牧^小。電動(dòng)機(jī)關(guān)停在使用好的絲杠的鉗子工具中，關(guān)停模塊21可關(guān)停電動(dòng)機(jī)15的電源，以節(jié)約能量。例如，當(dāng)保持裝置16’已經(jīng)夾持了物體和/或到達(dá)硬停機(jī)時(shí)，可去除對(duì)電動(dòng)機(jī)15的供 電。因?yàn)楹玫慕z杠不可逆向驅(qū)動(dòng)，因此在對(duì)物體保持想要的夾持(或保持)力時(shí)，可去除供電。具有想要的斜度的絲杠可基于額定的力的水平選擇。額定的力的水平指的是的保持物體的力加上安全余量。作為結(jié)果，克服摩擦并逆向驅(qū)動(dòng)所選擇的絲杠的力大于保持物體的力。當(dāng)去除供電時(shí)，通過(guò)防止物體掉落，這使得故障保護(hù)操作成為可能。在去除對(duì)電動(dòng)機(jī)15的供電外，還可部分或全部地去除對(duì)保持裝置控制模塊12和/或馬達(dá)控制模塊14的供電。作為一個(gè)例子，當(dāng)電動(dòng)機(jī)完成打開(kāi)、合攏、夾持和/或釋放變化運(yùn)動(dòng)(或沖程)時(shí)，關(guān)停模塊21切斷對(duì)保持裝置控制模塊12、電動(dòng)機(jī)15、和/或馬達(dá)控制模塊14的供電。因?yàn)檫x擇的絲杠不可逆向驅(qū)動(dòng)，因此夾持力可被維持。關(guān)停模塊21可應(yīng)用失速檢測(cè)流程以檢測(cè)什么時(shí)候切斷供電。當(dāng)已經(jīng)傳輸了一個(gè)在打開(kāi)和合攏狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的命令，關(guān)停模塊21可接收并連續(xù)監(jiān)控打開(kāi)感應(yīng)信號(hào)、合攏感應(yīng)信號(hào)和/或來(lái)自馬達(dá)39 (或編碼器和/或其它內(nèi)部傳感器)的其它信號(hào)。打開(kāi)和合攏感應(yīng)信號(hào)獨(dú)立于沖程位置(也就是鉗指38的位置)產(chǎn)生。關(guān)停模塊21可基于打開(kāi)和合攏感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)失速情形，并啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。如果該計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)定的閾值，設(shè)定一個(gè)標(biāo)記，該標(biāo)記使電動(dòng)機(jī)執(zhí)行關(guān)停流程。電動(dòng)機(jī)關(guān)停流程可關(guān)停電動(dòng)機(jī)15和/或保持系統(tǒng)10的其它部件的電流和/或電壓。通過(guò)對(duì)電源去除供電和/或?qū)﹄姍C(jī)39的電源I/O管腳的供電，關(guān)停模塊21可切斷電機(jī)39和/或電動(dòng)機(jī)15的供電。這些管腳在圖12B-12C中示出。當(dāng)切斷供電時(shí)，可逆向驅(qū)動(dòng)的絲杠維持鉗指38的力和位置。夾持過(guò)程可包括4個(gè)步驟。這4個(gè)步驟包括1)在第一位置夾持物體(即合攏或打開(kāi)鉗指)；2)將鉗子從第一位置移動(dòng)到第二位置；3)釋放物體(即實(shí)施與步驟2中鉗子相反的動(dòng)作)；以及4)將鉗子移動(dòng)回到第一位置，以撿起下一個(gè)物體。由于電動(dòng)機(jī)關(guān)停流程被激活，在第二步驟和第四步驟持續(xù)期間，關(guān)停模塊21可以關(guān)停對(duì)電動(dòng)機(jī)15和/或保持系統(tǒng)10的其它元件的供電。當(dāng)4個(gè)步驟中的每一個(gè)步驟持續(xù)時(shí)間都一樣長(zhǎng)時(shí)，這可以減少50%的能量消耗和熱量產(chǎn)生(相對(duì)于沒(méi)有電動(dòng)機(jī)關(guān)?？刂频囊噪姙榛A(chǔ)的保持系統(tǒng))。作為結(jié)果，在夾持過(guò)程中的每一個(gè)周期中，消耗較少的能量，并減少了熱量產(chǎn)生。熱量產(chǎn)生減少允許電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更劇烈(被命令以更長(zhǎng)的時(shí)間輸出更大扭矩水平)。能量消耗較少，相對(duì)于傳統(tǒng)保持系統(tǒng)，保持系統(tǒng)10操作更便宜，并允許增大輸出扭矩(或夾持力)。
保持系統(tǒng)10可使用多種方法操作，方法的例子由圖3、5、7、9、11和17中的方法提供。下面所描述的圖3、5、7、9、11和17中的任務(wù)作為示例性的例子；這些任務(wù)根據(jù)應(yīng)用，在重疊的時(shí)間段內(nèi)或按照不同的順序，可按順序、同步、同時(shí)、持續(xù)地實(shí)施。此外，基于應(yīng)用和/或事件的順序，任務(wù)中的任何一個(gè)任務(wù)可不實(shí)施或略過(guò)。在圖3中示出了一個(gè)電動(dòng)機(jī)關(guān)停方法。雖然下面的任務(wù)主要關(guān)于圖1-2的實(shí)施例進(jìn)行描述，這些任務(wù)可容易地被修改以用于本發(fā)明的其它應(yīng)用。這些任務(wù)可重復(fù)實(shí)施。方法可于60開(kāi)始。在62，馬達(dá)控制模塊14將鉗子的夾持元件轉(zhuǎn)換到打開(kāi)或合攏狀態(tài)以在第一位置夾持物體。這包括實(shí)施一夾持沖程。在64，關(guān)停模塊21監(jiān)控打開(kāi)和合攏感應(yīng)信號(hào)，檢測(cè)夾持沖程結(jié)束時(shí)的失速情形。在66，關(guān)停模塊21啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。在67，關(guān)停模塊21確定計(jì)數(shù)器是否達(dá)到預(yù)定的閾值。如果達(dá)到閾值，實(shí)施任務(wù)68。在68，關(guān)停模塊21切斷電動(dòng)機(jī)15的電流和/或電壓。
在70，包括馬達(dá)組件13的鉗子被從第一位置移動(dòng)到第二位置。這包括啟動(dòng)關(guān)停模塊21和/或允許電動(dòng)機(jī)15啟動(dòng)。在72，通過(guò)實(shí)施釋放沖程，馬達(dá)控制模塊14將夾持元件從夾持狀態(tài)轉(zhuǎn)換到釋放狀態(tài)。在74，關(guān)停模塊21監(jiān)控打開(kāi)和合攏感應(yīng)信號(hào)，并在釋放沖程結(jié)束處檢測(cè)失速情形。在76，關(guān)停模塊21重置并啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。在78，關(guān)停模塊21確定計(jì)數(shù)器是否達(dá)到預(yù)定的閾值。如果達(dá)到閾值，實(shí)施任務(wù)80。在80，關(guān)停模塊21切斷電動(dòng)機(jī)15的電流和/或電壓。在82，包括電動(dòng)機(jī)組件13的鉗子從第二位置移動(dòng)到第一位置。這個(gè)方法可于83處結(jié)束，或回到任務(wù)60。馬達(dá)升壓(boost)在某些情況下，當(dāng)使用不可逆向驅(qū)動(dòng)絲杠時(shí)，可發(fā)生咬合(binding)情況。咬合指的是絲杠(例如絲杠50)與電動(dòng)機(jī)的螺母(例如轉(zhuǎn)子螺母54)咬合(卡在一起)。這可發(fā)生在當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)機(jī)被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入硬停機(jī)，這使電動(dòng)機(jī)15失速。在這種情形下，運(yùn)用扭矩模式算法以感應(yīng)失速的電動(dòng)機(jī)，使用電動(dòng)機(jī)控制信號(hào)以產(chǎn)生預(yù)定量的輸出扭矩。扭矩模式算法可由例如力控制模塊28實(shí)施。產(chǎn)生輸出扭矩來(lái)為鉗指38提供施加在物體上的適當(dāng)水平的壓力，從而在硬停機(jī)時(shí)夾持物體。這允許電動(dòng)機(jī)39在用于定位物體之外，也可用于在硬停機(jī)時(shí)夾持物體。當(dāng)馬達(dá)控制模塊14 (或力控制模塊28)命令輸出扭矩在硬停機(jī)時(shí)持續(xù)加壓時(shí)，馬達(dá)39的轉(zhuǎn)子靜止(即固定)。力信號(hào)FORCE可最初從保持裝置控制模塊12中提供到馬達(dá)控制模塊14。馬達(dá)控制模塊14可依據(jù)力信號(hào)FORCE調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)15收到的電流。持續(xù)的加壓動(dòng)作導(dǎo)致絲杠50和轉(zhuǎn)子螺母54楔進(jìn)或抵制硬停機(jī)。作為結(jié)果，絲杠50與轉(zhuǎn)子螺母54咬合。絲杠50和轉(zhuǎn)子螺母54處于咬合狀態(tài)時(shí)間越長(zhǎng)，將絲杠50和/或轉(zhuǎn)子螺母54釋放所需要的力就越大。絲杠50和轉(zhuǎn)子螺母54可保持在咬合狀態(tài)一段較長(zhǎng)的時(shí)間，例如在安裝期間，保持裝置16’被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入完全合攏或打開(kāi)位置，并保持在該狀態(tài)，直到被用戶使用。如果保持裝置16’在被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入咬合(或楔進(jìn))狀態(tài)后馬上被驅(qū)動(dòng)，則絲杠50和轉(zhuǎn)子螺母54停留在咬合狀態(tài)的趨勢(shì)事實(shí)上不存在?，F(xiàn)在，參照?qǐng)D4，其示出升壓方法。在升壓模式中，升壓模塊22可增加電動(dòng)機(jī)15的輸出扭矩，以解開(kāi)絲杠50和/或轉(zhuǎn)子螺母54。雖然下面的任務(wù)主要是關(guān)于圖1-2描述，這些任務(wù)也可容易地被修改以應(yīng)用于本發(fā)明其它應(yīng)用。這些任務(wù)可被重復(fù)實(shí)施。方法可在90開(kāi)始。在92，失速檢測(cè)模塊26確定絲杠50處于預(yù)防硬停機(jī)的咬合狀態(tài)，如這里所描述的。在94，當(dāng)最初發(fā)信號(hào)通知電動(dòng)機(jī)15將鉗指38 (或夾持元件)從與硬停機(jī)相關(guān)的硬停機(jī)位置移開(kāi)時(shí)，升壓模塊22啟動(dòng)升壓流程。在96，馬達(dá)控制模塊14和/或處于執(zhí)行升壓流程的升壓模塊22以增加的或預(yù)定 的電流水平(升壓電流水平)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)15，這提供了增加的輸出扭矩。在98，升壓模塊22可啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。在100，升壓模塊確定計(jì)數(shù)器是否終止(即超過(guò)預(yù)定的閾值)。當(dāng)計(jì)數(shù)器已經(jīng)終止時(shí)，實(shí)施任務(wù)102。任務(wù)96-102可被實(shí)施以在一段短的預(yù)定時(shí)期(升壓周期)內(nèi)提供升壓電流，以松開(kāi)絲杠59和/或轉(zhuǎn)子螺母54。預(yù)定的閾值和/或升壓周期可依據(jù)絲杠59和/或轉(zhuǎn)子螺母54處于咬合狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度而設(shè)定。預(yù)定的閾值和/或升壓周期被設(shè)定以確保咬合狀態(tài)被克服。在102，力控制模塊28將供給電動(dòng)機(jī)15的電流降低到提供小于升壓輸出扭矩的輸出扭矩的作用電流水平。作用電流水平是用來(lái)夾持(或保持)物體的電流水平。升壓方法可在104結(jié)束。圖5所示是顯示升壓模式的扭矩圖的例子。在圖5中，示出了提供當(dāng)升壓電流時(shí)的第一扭矩水平以及當(dāng)提供作用電流水平時(shí)的作用扭矩。升壓電流水平可以設(shè)置為，對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)15的100%輸出扭矩水平的100%輸出電流水平，和/或基于作用電流水平設(shè)置。升壓周期可被設(shè)置以確保有足夠的時(shí)間克服最壞情況下的咬合。升壓電流水平可被設(shè)置為預(yù)定的電流量，其大于有效消除咬合的作用電流水平。這保證了在作用扭矩模式中施加的力(作用力)不會(huì)太大，而不能防止基于作用力產(chǎn)生的咬合在升壓模式期間被克服。雖然升壓模式克服了馬達(dá)的咬合狀態(tài)，咬合的解決以及升壓模式的聯(lián)合使用實(shí)際上減小了馬達(dá)的能用的力以及沖程。因?yàn)樾枰黾铀降牧σ越鉀Q作用力使用期間產(chǎn)生的咬合狀態(tài)，因此作用力被設(shè)置在低于馬達(dá)的最大輸出力的水平。在硬停機(jī)以及初始從打開(kāi)狀態(tài)或從合攏狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，使用升壓模式。鉗指38被從硬停機(jī)位置移動(dòng)到非咬合位置。作為結(jié)果，與作用模式相關(guān)的沖程降低，因?yàn)殂Q指38在升壓模式過(guò)程中被從硬停機(jī)位置移開(kāi)。雖然可使用的沖程降低，但是減小的數(shù)量很小，這是因?yàn)楫?dāng)鉗指38或其它夾持元件被從硬停機(jī)移開(kāi)時(shí)，咬合狀態(tài)被克服。如果升壓模式在合攏鉗指38以?shī)A持(或保持)物體時(shí)被激活，則物體可以最大的力被夾持，該力在從升壓模式轉(zhuǎn)換到作用電流模式時(shí)可減小。這不僅在物體上施加了過(guò)大的力，還產(chǎn)生了最差的咬合狀況，這是因?yàn)槭┘釉谖矬w上的力是最大的力。因此，在升壓模式期間不夾持物體，該模式降低了電動(dòng)機(jī)15的可用沖程。行程結(jié)束移動(dòng)現(xiàn)在參考圖6，其示出了一個(gè)行程結(jié)束流程。鉗指38被示為處于打開(kāi)沖程過(guò)程中、處于完全打開(kāi)狀態(tài)的硬停機(jī)(失速情形)，以及處于合攏沖程過(guò)程中。行程結(jié)束模塊23可將鉗指38和/或保持裝置16’的其它部件從硬停機(jī)移開(kāi)以避免咬合。行程結(jié)束模塊23通過(guò)保證絲杠50不保持在硬停機(jī)位置以防止咬合。作為一個(gè)例子，提供了一個(gè)外直徑(OD)型鉗子，該鉗子在合攏鉗指以?shī)A持物體時(shí)施加夾持(或保持)力，該鉗子在打開(kāi)鉗指時(shí)不需要保持在硬停機(jī)。因此，行程結(jié)束模塊23可檢測(cè)到打開(kāi)沖程結(jié)束時(shí)的硬停機(jī)，并將鉗指38和/或保持裝置16’的其它部件從硬停機(jī)移開(kāi)。行程結(jié)束模塊23可基于例如打開(kāi)感應(yīng)信號(hào)來(lái)檢測(cè)該硬停機(jī)。如果一檢測(cè)到硬停機(jī)就從該硬停機(jī)移開(kāi)，則咬合就不會(huì)發(fā)生和/或被最小化。行程結(jié)束模塊23可將鉗指38和/或保持裝置16’的其它部件從硬停機(jī)移開(kāi)預(yù)定的距離，以防止咬合，并最小化可用沖程的減小量。行程結(jié)束流程不在夾持物體時(shí)實(shí)施，而是在從夾持或保持(例如合攏)狀態(tài)向釋放(例如打開(kāi))狀態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)使用。鉗指38從物體上的移開(kāi)(例如0. 002英寸)導(dǎo)致
零夾持力。

行程結(jié)束流程可在這樣的應(yīng)用中使用，其中單位移動(dòng)以外部硬停機(jī)為基礎(chǔ)，并且在硬停機(jī)時(shí)不需要壓力去夾持物體。在這些應(yīng)用中，保持裝置16’僅僅提供足夠的力以克服非咬合位置。示例性的應(yīng)用可包括使用保持裝置16’推物體，與夾持物體相反。在這些應(yīng)用中，從硬停機(jī)的行程結(jié)束移動(dòng)可用在打開(kāi)和合攏移動(dòng)上。在圖7中示出了行程結(jié)束方法。該行程結(jié)束方法可在具有可逆向驅(qū)動(dòng)絲杠或不可逆向驅(qū)動(dòng)絲杠的保持系統(tǒng)中實(shí)施。雖然下面的任務(wù)主要是關(guān)于圖1-2和6中的應(yīng)用描述的，這些任務(wù)也可容易地被改變以用于本發(fā)明的其它應(yīng)用中。這些任務(wù)可被重復(fù)實(shí)施。該方法可于110處開(kāi)始。在112，行程結(jié)束模塊23和/或馬達(dá)控制模塊14可將夾持元件從保持(或夾持)狀態(tài)移動(dòng)到釋放狀態(tài)。在114，失速檢測(cè)模塊26和/或行程結(jié)束模塊23可在釋放沖程結(jié)束處檢測(cè)硬停機(jī)，隨后釋放物體，如這里所描述的。在116，行程結(jié)束模塊23在一檢測(cè)到硬停機(jī)后就將夾持元件從目前(或第一)位置移動(dòng)到第二位置，該第二位置遠(yuǎn)離硬停機(jī)。第二位置可距離第一位置(或硬停機(jī)位置)預(yù)定的距離。在117，馬達(dá)控制模塊14將夾持元件保持在第二位置。如果絲杠是不可逆向驅(qū)動(dòng)，則馬達(dá)控制模塊14可以關(guān)停電動(dòng)機(jī)15。在118，保持裝置控制模塊12和/或馬達(dá)控制模塊14可以確定是否還有另外的物體要夾持和/或接受夾持下一個(gè)物體的命令。在有另外的物體要夾持時(shí)，實(shí)施任務(wù)119，否貝U，該方法在120結(jié)束。在119，馬達(dá)控制模塊14將夾持元件從第二位置移動(dòng)到第三位置以?shī)A持下一個(gè)物體。這可在馬達(dá)組件13和保持裝置16被從目前的位置移到拾取位置之后發(fā)生。在任務(wù)119之后，可實(shí)施任務(wù)112。任務(wù)112可在馬達(dá)組件13和保持裝置16被從目前的(拾取)位置移到作為結(jié)果的(或掉落)位置后實(shí)施。保持模式作為使用不可逆向驅(qū)動(dòng)的絲杠的替代，也可使用可逆向驅(qū)動(dòng)的絲杠。雖然可逆向驅(qū)動(dòng)絲杠沒(méi)有與不可逆向驅(qū)動(dòng)絲杠相關(guān)的咬合問(wèn)題，但是可逆向驅(qū)動(dòng)絲杠在去掉供電時(shí)能移動(dòng)。因?yàn)檫@個(gè)原因，當(dāng)使用可逆向驅(qū)動(dòng)絲杠時(shí)，不去除供電，以在物體上保持夾持力。該夾持力可在保持裝置16’處于硬停機(jī)時(shí)維持。將馬達(dá)電流在高(夾持)水平下維持延長(zhǎng)的期間會(huì)迅速導(dǎo)致馬達(dá)39內(nèi)部的發(fā)熱問(wèn)題。在馬達(dá)39的溫度超過(guò)了預(yù)定的內(nèi)部溫度(例如85°C)時(shí)，馬達(dá)39可自動(dòng)關(guān)停。當(dāng)馬達(dá)39在室溫或環(huán)境溫度下操作時(shí)，產(chǎn)生大于或等于預(yù)定扭矩水平的輸出扭矩(例如大于或等于80%輸出扭矩)，持續(xù)一段延長(zhǎng)的時(shí)間后可導(dǎo)致馬達(dá)的溫度上升超過(guò)預(yù)定的內(nèi)部溫度。這可導(dǎo)致馬達(dá)關(guān)?！，F(xiàn)在參照?qǐng)D8，其示出了表示保持模式的扭矩圖。圖I中的保持模塊24可減小馬達(dá)39的電流，以防止馬達(dá)39的溫度超過(guò)預(yù)定的內(nèi)部溫度。保持模塊24可將馬達(dá)39的電流從作用扭矩模式的作用力電流減小到保持模式的保持電流。保持電流可提供需要的輸出扭矩，以維持對(duì)物體的夾持，而不掉落該物體。保持絲杠50位置所需要的電流小于將鉗指38移動(dòng)到合攏或夾持位置的電流量。因此，為了最小化馬達(dá)39的溫度并節(jié)約能量，在物體被夾持后，減小馬達(dá)39的電流，同時(shí)在該物體上維持適當(dāng)?shù)膴A持力。
圖8的扭矩圖顯示了升壓模式、作用扭矩模式以及保持模式。如上所描述的升壓方式可用于將鉗指38和/或鉗子的其它部件從硬停機(jī)移開(kāi)。在一個(gè)預(yù)定的周期之后和/或在鉗指38移動(dòng)了預(yù)定的距離之后，可使用作用扭矩模式，以將鉗指38移動(dòng)到夾持位置并夾持物體。來(lái)自保持裝置控制模塊12的力信號(hào)FORCE表示作用扭矩模式中使用的力、輸出扭矩和/或電流量。一旦檢測(cè)到失速情形，保持模塊24會(huì)減少電動(dòng)機(jī)15的電流，以提供保持輸出扭矩，從而向物體提供保持力。保持電流、保持輸出扭矩和/或保持力可預(yù)先設(shè)定，并將值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器29中。保持模塊24可通過(guò)調(diào)節(jié)力信號(hào)FORCE和/或產(chǎn)生在保持模式中使用的第二力信號(hào)來(lái)減小電動(dòng)機(jī)15的電流。在保持模式中使用的力、輸出扭矩、和/或電流可被預(yù)先設(shè)定，并獨(dú)立于作用扭矩模式中使用的力、輸出扭矩、和/或電流。失速情形可依照上面所描述的被檢測(cè)。保持模塊24支配的電流可預(yù)先確定，并被設(shè)定以確保在物體上維持最小的力，以防止在保持模式中物體掉落。馬達(dá)電流被調(diào)整并且在保持模式中將馬達(dá)39維持在夾持位置。保持模式過(guò)程中的電流水平可例如是作用扭矩模式中電流水平的一半，同時(shí)鉗指38和/或絲杠50的位置以及夾持力被維持。雖然電動(dòng)機(jī)15的電流減小，但是保持模式中的夾持力可與作用扭矩模式中的夾持力相等。在圖9中示出了夾持方法。雖然下面的任務(wù)主要是關(guān)于圖1-2、8中的應(yīng)用描述，這些任務(wù)可容易地被修改以用于本發(fā)明的其它應(yīng)用。這些任務(wù)可被重復(fù)實(shí)施。該方法可在130處開(kāi)始。在132，實(shí)施升壓方法，以將夾持元件從硬停機(jī)移開(kāi)，來(lái)夾持并保持物體。升壓電流水平可用于將夾持元件從硬停機(jī)移開(kāi)。作用電流水平可用于將夾持元件移動(dòng)到夾持位置。升壓電流水平可對(duì)應(yīng)于例如電動(dòng)機(jī)15的100%扭矩水平。作用電流水平可對(duì)應(yīng)于例如電動(dòng)機(jī)15的80%扭矩水平。在134，失速檢測(cè)模塊26檢測(cè)失速情形，如這里所描述的。在136，保持模塊24或力控制模塊28將電流從作用電流水平減小到保持電流水平，以提供保持力。保持電流水平可對(duì)應(yīng)于例如電動(dòng)機(jī)15的40%扭矩水平。保持力大于保持物體的最小力。該方法在138結(jié)束。作為替代，當(dāng)使用氣壓控制保持或(夾持)系統(tǒng)以提供升壓的、作用的以及保持力水平時(shí)，上面的任務(wù)可被修改以調(diào)節(jié)調(diào)整器的壓力，代替調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電流。力調(diào)節(jié)以氣壓為基礎(chǔ)的保持系統(tǒng)使用壓力調(diào)整器以減小鉗子的輸出力。壓力調(diào)整器調(diào)整鉗子內(nèi)的壓力，以避免損害鉗子部件。代替使用壓力調(diào)整器，馬達(dá)控制模塊14和/或力控制模塊28向馬達(dá)39提供力信號(hào)FORCE，以通過(guò)力調(diào)整流程控制施加在物體上的力。馬達(dá)39可具有一個(gè)模擬輸入，其接收力信號(hào)FORCE。力信號(hào)FORCE可為控制信號(hào)、模擬電壓信號(hào)和/或模擬電流信號(hào)，其在例如0和預(yù)定的電壓和/或電流水平之間擺動(dòng)。電壓擺動(dòng)范圍的例子是0-5伏特(V)和0-10V。電流擺動(dòng)范圍的例子是0-20毫安(mA)和4-20mA。供給電動(dòng)機(jī)15的實(shí)際電壓和/或電流可與力信號(hào)FORCE的電壓和/或電流水平不同。當(dāng)供給電動(dòng)機(jī)15的電流和/或電壓處于最大電壓和/或電流水平時(shí)，力信號(hào)FORCE可處于最小電壓和/或電流水平。當(dāng)供給電動(dòng)機(jī)15的電流和/或電壓處于最小電壓和/或電流水平時(shí)，力信號(hào)FORCE可處于最大電壓和/或電流水平。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10，其示出了傳遞函數(shù)的力對(duì)電壓的曲線圖的例子。當(dāng)力信號(hào)FORCE的電壓是0時(shí)，馬達(dá)39可提供最大輸出力(例如2001bs)，當(dāng)力信號(hào)FORCE的電壓是最大值(例如10V)時(shí),提供最小輸出力(例如IOOlbs)。在示出的例子中，最小力是最大力的50%。當(dāng)力信號(hào)FORCE從OV增加到10V時(shí)，馬達(dá)39的輸出力可線性地從最大力減小到最小力。上面所提供的最大值和最小值作為例子提供，其可依據(jù)機(jī)械和軟件應(yīng)用、鉗子用途、鉗子馬達(dá)、和/或保持裝置控制模塊12和/或馬達(dá)控制模塊14設(shè)置的電壓和/或電流而變化。與力信號(hào)FORCE的電壓和/或電流范圍相關(guān)的輸出力可獨(dú)立地應(yīng)用于保持裝置16’的打開(kāi)和合攏沖程。電壓和電流范圍可以在設(shè)置步驟中，通過(guò)首先指定最小扭矩(或力)值MIN和最大扭矩(或力)值MAX來(lái)預(yù)先設(shè)定。最小和最大扭矩值MIN、MAX可存儲(chǔ)在馬達(dá)控制模塊14的存儲(chǔ)器29中。然后，馬達(dá)控制模塊14使用線性公式，依據(jù)電壓和/或電流擺動(dòng)范圍，內(nèi)插和/或確定最小和最大扭矩值MIN、MAX之間的扭矩值。電壓和/或電流擺動(dòng)范圍可在裝配保持系統(tǒng)10和/或保持裝置16’時(shí)確定，或者在保持裝置16’的使用過(guò)程中實(shí)時(shí)確定。電壓和/或電流擺動(dòng)范圍可在夾持流程周期的任一點(diǎn)確定。在操作中，馬達(dá)控制模塊12可基于在裝配過(guò)程中設(shè)置和確定的扭矩值調(diào)節(jié)力信號(hào)FORCE。最大扭矩值MAX和/或最大扭矩值MAX預(yù)定范圍內(nèi)的值可在升壓模式中使用。最小和最大扭矩值MIN、MAX之間的扭矩值可用于作用扭矩模式期間。最小扭矩值MIN可用于保持模式期間。保持裝置控制模塊12和/或馬達(dá)控制模塊14通過(guò)調(diào)節(jié)力信號(hào)FORCE控制夾持力。作為一種替代，夾持力可經(jīng)由外部電位計(jì)控制，該電位計(jì)作為保持裝置控制模塊12的用戶界面的一部分提供。通過(guò)使用馬達(dá)39內(nèi)部的(多個(gè))傳感器(例如編碼器)并且通過(guò)從這些傳感器提供反饋信號(hào)到馬達(dá)控制模塊14，上面所描述的應(yīng)用提供了彈性的(多個(gè))夾持系統(tǒng)。(多個(gè))夾持系統(tǒng)可由馬達(dá)控制模塊14調(diào)節(jié)，以在不更換夾持馬達(dá)、電纜、傳感器等的情況下，適應(yīng)不同的應(yīng)用和物體。馬達(dá)控制模塊14可根據(jù)使用的應(yīng)用被編程或重新編程。電壓、電流和/或輸出扭矩的設(shè)定可經(jīng)由馬達(dá)控制模塊12的用戶界面調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同大小的物體和作用力。在圖11中示出了一種扭矩方法。雖然以下的任務(wù)主要是根據(jù)圖1-2以及10的應(yīng)用描述，這些任務(wù)可容易地被修改以用于本發(fā)明的其它應(yīng)用。這些任務(wù)可重復(fù)實(shí)施。該方法可在140開(kāi)始。在141，保持裝置控制模塊12、力控制模塊28或其它控制模塊確定了電動(dòng)機(jī)15的最小輸出扭矩和最大輸出扭矩。這些扭矩值可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器29中。在142，保持裝置控制模塊12、力控制模塊28或其它控制模塊向力信號(hào)FORCE的最小輸出扭矩分配了最大電壓和/或電流。在143，保持裝置控制模塊12、力控制模塊28或其它控制模塊向力信號(hào)FORCE的最大輸出扭矩分配了最小電壓和/或電流。在144，馬達(dá)控制模塊14根據(jù)最小電壓和/或電流以及最大電壓和/或電流，插入最小輸出扭矩和最大輸出扭矩之間的輸出扭矩。在145，力控制模塊28根據(jù)插入的輸出扭矩，以作用扭矩模式操作保持裝置16。當(dāng)處于作用扭矩模式時(shí)，保持裝置16可被操作以實(shí)施保持沖程來(lái)夾持物體或釋放沖程來(lái)釋放物體。 在145，在保持模式期間，通過(guò)向力信號(hào)FORCE提供最小電壓和/或電流，保持模塊24操作保持裝置16來(lái)保持物體。最小電壓和/或電流可在保持裝置16處于失速情形時(shí)提供。在146，通過(guò)向力信號(hào)FORCE提供電壓和/或電流(釋放電壓和/或釋放電流)，力控制模塊可操作保持裝置16釋放物體，該電壓和/或電流大于最小電壓和/或電流。該釋放電壓和/或電流可與最大電壓和/或電流一樣大。該方法在147結(jié)束。電纜組件現(xiàn)在參照?qǐng)D12A-12C，其示出了電纜組件20的透視圖和引腳輸出。電纜組件20包括第二連接器19，該連接器經(jīng)由彈性電纜17連接到保持裝置控制模塊12上。電纜組件20還包括第三連接器32以及第四連接器33。該第三和第四連接器32、33可直接或間接地連接到馬達(dá)39上。第三和第四連接器32、33經(jīng)由電纜149連接到第二連接器19上。電纜149包括連線30、31。電纜組件20允許提供給或接受自經(jīng)由單一電纜(即彈性電纜17)提供的馬達(dá)控制模塊14的能量和信號(hào)，這最小化了保持裝置控制模塊12和馬達(dá)控制模塊14之間的界面。雖然可使用多種引腳分配，圖示出了引腳分配的一個(gè)例子。連接器19、32、33各自具有任意數(shù)目的連接器引腳，以及任意數(shù)目的相關(guān)連線或信號(hào)線，這些連線或信號(hào)線可包括在電纜149內(nèi)。連接器19的引腳的數(shù)目可等于第三和第四連接器32、33的引腳數(shù)目之和。第三和/或第四連接器32、33中引腳的數(shù)目可小于或等于馬達(dá)39上相應(yīng)連接器的引腳數(shù)目。輸出引腳的分配可在馬達(dá)39的存儲(chǔ)器和/或保持裝置控制模塊12中調(diào)節(jié)。圖示出了連接器19、32、33中各自引腳輸出的例子。第二連接器19可包括力、接地、打開(kāi)、合攏、打開(kāi)感應(yīng)、合攏感應(yīng)、模擬力以及I/O電源引腳。電源和接地引腳可連接到各自的電壓和接地參考。在打開(kāi)、合攏、打開(kāi)感應(yīng)和合攏感應(yīng)引腳上的信號(hào)可為不連續(xù)的I/O信號(hào)。打開(kāi)和合攏引腳接收打開(kāi)和合攏命令信號(hào)以命令馬達(dá)39在打開(kāi)和合攏狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換(即驅(qū)動(dòng)保持裝置16’)。使用了單獨(dú)的打開(kāi)和合攏引腳以及相應(yīng)的分開(kāi)這些信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)，并且實(shí)現(xiàn)了“什么都不做”狀態(tài)，在該狀態(tài)下，沒(méi)有應(yīng)用信號(hào)。打開(kāi)和合攏引腳可指的是保持和釋放引腳。打開(kāi)感應(yīng)引腳和合攏感應(yīng)引腳用來(lái)從馬達(dá)向保持裝置控制模塊12反饋打開(kāi)感應(yīng)和合攏感應(yīng)信號(hào)。打開(kāi)感應(yīng)和合攏感應(yīng)信號(hào)表示保持裝置16’在打開(kāi)或合攏狀態(tài)下何時(shí)已經(jīng)達(dá)到硬停機(jī)。模擬力引腳接收力信號(hào)FORCE，并用來(lái)支配馬達(dá)39的輸出扭矩。該引腳輸出可用于例如直流電(DC)應(yīng)用中。I/O電源引腳可用于向馬達(dá)39內(nèi)的馬達(dá)控制模塊14和/或邏輯器件(例如PNP晶體管)提供電源。馬達(dá)39可接收兩個(gè)電源供應(yīng)電壓；一個(gè)向電動(dòng)機(jī)15提供電源，另一個(gè)向馬達(dá)控制模塊14和/或邏輯器件提供電源。這允許電動(dòng)機(jī)15在比馬達(dá)控制模塊14和/或邏輯器件高的電壓下操作。該提供給電動(dòng)機(jī)15的增大的電壓允許電動(dòng)機(jī)15以增加的輸出速度操作，和/或提供增加的輸出扭矩水平。作為例子，電源引腳可具有48V，并且I/O電源引腳可具有24V。雖然示出了包括模擬力引腳的第三連接器32，該第三連接器可選地包括電源引腳。在一個(gè)可選的應(yīng)用中，不包括I/O電源引腳，電動(dòng)機(jī)15基于與提供給馬達(dá)控制模塊14和/或邏輯器件的相同電壓操作。當(dāng)不使用I/O電源時(shí)，提供給電源引腳的電源可被結(jié)合，并提供給第三和第四連接器32、33的相應(yīng)的電源和I/O電源引腳。這將第一連接器從8引腳連接器減為7引腳連接器。作為將來(lái)自第二連接器19的電源結(jié)合入第三和第四連接器32、33的一種替代，第二連接器19可為8引腳連接器，并且保持裝置控制模塊12可 向第二連接器19的電源和I/O電源引腳提供相同的電源。電纜149可為Y形狀。電纜149的導(dǎo)體可由例如金(Au)、鎳(Ni)、黃銅、銅(Cu)、鋅(Zn)和/或其它導(dǎo)電性材料形成。電纜149可包括如圖所示的連線，可不包括接地屏障和/或鞘。圖12B-12C示出的引腳輸出滿足了點(diǎn)到點(diǎn)(或硬停機(jī)到硬停機(jī))應(yīng)用的功能需求。硬停機(jī)到硬停機(jī)應(yīng)用指的是鉗子在硬停機(jī)之間重復(fù)移動(dòng)并在處于硬停機(jī)時(shí)提供夾持物體的力的應(yīng)用。上面所描述的鉗子應(yīng)用允許鉗子移動(dòng)到未知的(未預(yù)定的或未在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的)硬停機(jī)位置，同時(shí)在該硬停機(jī)位置處允許應(yīng)用輸出力。鉗子的馬達(dá)控制模塊可被編程以允許制造者和/或使用者調(diào)節(jié)這里所描述的各種設(shè)置。馬達(dá)控制模塊可被編程以提供上面所描述的特征中的任一個(gè)或多個(gè)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D13和14，其示出了保持裝置16”。該保持裝置16”是一個(gè)夾子，其連接到馬達(dá)39’上，該馬達(dá)39’與馬達(dá)39相似。馬達(dá)39’包括馬達(dá)控制模塊14’，其線性驅(qū)動(dòng)絲杠50’。保持裝置16”包括驅(qū)動(dòng)臂150、聯(lián)絡(luò)件152、曲柄臂154、以及機(jī)軸156，這些部件位于夾子殼體157中。機(jī)軸156連接到夾持臂158 (或其它工具或夾持元件)上。在操作中，絲杠50’被線性驅(qū)動(dòng)，并被驅(qū)動(dòng)臂150接收。驅(qū)動(dòng)臂150被線性驅(qū)動(dòng)，以移動(dòng)聯(lián)絡(luò)件152，并旋轉(zhuǎn)機(jī)軸156上的曲柄臂154。機(jī)軸156的旋轉(zhuǎn)使夾持臂158旋轉(zhuǎn)，以向零件160施壓和/或?qū)⒘慵?60保持在工作夾具162上。夾持臂158可被連接到肘節(jié)(toggle)機(jī)構(gòu)和/或聯(lián)絡(luò)件上以鎖定零件160。當(dāng)電源從馬達(dá)39’上去除時(shí)，馬達(dá)39’和/或保持裝置16”可將夾持臂158保持在鎖定狀態(tài)。夾持臂158在與零件160接觸時(shí)處于保持狀態(tài)，當(dāng)不與零件160接觸時(shí)，處于釋放狀態(tài)。圖13示出了處于釋放狀態(tài)的夾持臂158，圖14示出了處于保持狀態(tài)的夾持臂158。馬達(dá)控制模塊14’可操作馬達(dá)39’以驅(qū)動(dòng)夾持臂158，如上所述，關(guān)于圖2-11、描述了馬達(dá)控制模塊14和馬達(dá)39對(duì)驅(qū)動(dòng)鉗指38的操作。這包括檢測(cè)失速情形、切斷馬達(dá)39’的電源、增加馬達(dá)39’的輸出扭矩、將夾持臂158從硬停機(jī)移開(kāi)、在保持模式中減小供電、調(diào)節(jié)馬達(dá)39’的力的輸出等。在圖15-17中示出了表示移動(dòng)模式和復(fù)合作用模式的扭矩圖(或概圖)和夾持方法。圖I中的馬達(dá)控制模塊可進(jìn)一步包括移動(dòng)模塊200。該移動(dòng)模塊可實(shí)施移動(dòng)模式，其例子在圖15-17中示出。雖然下面的任務(wù)主要是關(guān)于圖1-2和15-16的應(yīng)用描述，這些任務(wù)可容易地被修改以應(yīng)用于本發(fā)明的其它應(yīng)用。這些任務(wù)可被重復(fù)實(shí)施，可被應(yīng)用于保持系統(tǒng)，例如握持系統(tǒng)或夾子系統(tǒng)。該方法可在208開(kāi)始。在210,實(shí)施升壓方法(升壓扭矩模式被啟動(dòng))，以將夾持兀件從硬停機(jī)移開(kāi)，去夾持和保持物體。可使用預(yù)定的升壓電流水平以將夾持元件從硬停機(jī)移開(kāi)。預(yù)定的升壓電流水平可對(duì)應(yīng)于例如電動(dòng)機(jī)15扭矩水平的100%。在任務(wù)210之后，保持系統(tǒng)從升壓扭矩模式轉(zhuǎn)換到移動(dòng)扭矩模式。 在212，移動(dòng)扭矩模式可經(jīng)由例如移動(dòng)模塊200來(lái)啟動(dòng)。移動(dòng)模塊200為電動(dòng)機(jī)15設(shè)置了預(yù)定的移動(dòng)電流水平以最小化由此帶來(lái)的馬達(dá)發(fā)熱，并由此延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)15的壽命。預(yù)定的移動(dòng)電流水平使用預(yù)定的時(shí)間。在移動(dòng)模式過(guò)程中允許的扭矩處于可靠地循環(huán)或移動(dòng)夾持元件和/或夾持臂到夾持位置的水平。預(yù)定的移動(dòng)電流水平可對(duì)應(yīng)于例如當(dāng)夾持元件被移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)15扭矩水平的30%，如圖2和6所示。預(yù)定的移動(dòng)電流水平可以是例如移動(dòng)夾持臂時(shí)扭矩水平的60%，如圖13和14所示。假定在夾持應(yīng)用中，臂上具有工具破碼(tooling weight),該工具破碼可被移動(dòng)。同時(shí)，通過(guò)保持移動(dòng)電流水平處于低位(即低于預(yù)定的水平)，在沖程結(jié)束時(shí)的沖擊力可被最小化。減小該沖擊力和馬達(dá)的總的熱量將會(huì)最大化電動(dòng)機(jī)15的壽命。在214，行程結(jié)束模塊確定是否已經(jīng)檢測(cè)到?jīng)_程的結(jié)束(或行程結(jié)束)情形。當(dāng)檢測(cè)到?jīng)_程結(jié)束，實(shí)施任務(wù)216。在216，當(dāng)檢測(cè)到?jīng)_程結(jié)束時(shí)，作用扭矩模式被啟動(dòng)，移動(dòng)扭矩模式可不起作用。預(yù)定的作用電流水平可用于壓縮夾持系統(tǒng)、鉗子、夾子和/或系統(tǒng)和/或需要被保持的物體中具有物理柔量的材料、部件和/或物體。提供該壓縮以適當(dāng)?shù)貖A持或保持物體。該壓縮也被提供用來(lái)去除例如夾持系統(tǒng)、鉗子、夾子和/或被夾持的系統(tǒng)和物體中的空隙。預(yù)定的作用電流水平可對(duì)應(yīng)于例如電動(dòng)機(jī)15扭矩水平的50-100%。預(yù)定長(zhǎng)度的作用扭矩模式被設(shè)置。作為例子，在鉗子應(yīng)用中，其例子在上面提供，該作用扭矩模式的預(yù)定長(zhǎng)度可設(shè)置為50毫米(ms)。作為另一個(gè)例子，在夾子應(yīng)用中，其例子在上面提供，作用扭矩模式的預(yù)定長(zhǎng)度可為175ms。在圖15中，作用扭矩模式被示為提供預(yù)定的作用電流水平的100%。在其它應(yīng)用中，預(yù)定的作用電流水平的幅值根據(jù)力調(diào)節(jié)流程而定，如參考圖10所描述的。圖16示出了當(dāng)使用0-5V的模擬輸入時(shí)導(dǎo)致的作用扭矩水平。作用扭矩模式之后，扭矩(或電流)控制算法可轉(zhuǎn)化為用于保持扭矩模式的操作。在216，保持模塊24或力控制模塊28將電流從預(yù)定的作用電流水平減小到預(yù)定的保持電流水平以提供保持力。預(yù)定的保持電流水平可對(duì)應(yīng)于例如電動(dòng)機(jī)15扭矩水平的40%。保持力大于保持物體的最小力。該方法可于220處結(jié)束。雖然術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等在這里可用于描述不同的電壓、電流、元件、模塊、信號(hào)和/或連接器，這些項(xiàng)目不受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)項(xiàng)目區(qū)分于其它另一個(gè)項(xiàng)目。術(shù)語(yǔ)，例如“第一”、“第二”以及其它數(shù)值項(xiàng)，在這里使用時(shí)，并不表示順序或次序，除非被上下文明確表示。因此，在不離開(kāi)應(yīng)用例子教導(dǎo)的情況下，這里的第一項(xiàng)目可被稱(chēng)為第二項(xiàng)目。上面的描述僅是示例性的，并不在任何方面意在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或使用。本發(fā)明的主要教導(dǎo)可用于多種形式。因此，雖然本發(fā)明包括特殊實(shí)施例，本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)被限制，因?yàn)橥ㄟ^(guò)學(xué)習(xí)附圖、說(shuō)明書(shū)以及所附的權(quán)利要求書(shū)，其它的改進(jìn)變得明顯。為了清楚的目的，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示類(lèi)似的元件。如這里所使用的，措辭A、B、C中的至少一個(gè)構(gòu)建成表示使用不排他的邏輯OR的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，在不改變本發(fā)明的原理的情況下，方法中的一個(gè)或更多步驟可以不同的次序(或同時(shí))執(zhí)行。 如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)模塊可指的是特定應(yīng)用集成電路(ASIC)、電路、組合邏輯電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程陣列(FPGA)、執(zhí)行編碼的處理器(共用的、專(zhuān)用的或群)、提供所描述的功能的其它合適的硬件部件、或上面的一些或全部的組合，例如在一個(gè)片上系統(tǒng)中。術(shù)語(yǔ)模塊可包括存儲(chǔ)器(共用的、專(zhuān)用的或群)，其存儲(chǔ)被處理器執(zhí)行的代碼。

術(shù)語(yǔ)代碼，如上面所使用的，可包括軟件、固件和/或微碼，可指的是程序、流程、功能、類(lèi)和/或?qū)ο蟆Ｐg(shù)語(yǔ)共用，如上所使用的，指的是來(lái)自多個(gè)模塊的一些或全部代碼可使用單個(gè)(共用的)處理器執(zhí)行。另外，來(lái)自多個(gè)模塊的一些或全部代碼可被儲(chǔ)存在單個(gè)(共用的)存儲(chǔ)器中。術(shù)語(yǔ)群，如上所使用的，指的是來(lái)自單個(gè)模塊的一些或全部代碼被使用處理器群執(zhí)行。另外，來(lái)自單個(gè)模塊的一些或全部代碼可使用存儲(chǔ)器群存儲(chǔ)。本發(fā)明的主要教導(dǎo)可被以多種形式實(shí)現(xiàn)。因此，雖然本發(fā)明包括特殊實(shí)施例，本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)被限制，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在學(xué)習(xí)了附圖、說(shuō)明書(shū)以及所附權(quán)利要求之后，其它改進(jìn)將變得明顯。
權(quán)利要求
1.一種保持系統(tǒng)，包括 カ控制模塊，用于產(chǎn)生力信號(hào)，以促使保持裝置實(shí)施保持沖程和釋放沖程中的至少ー個(gè)，其中保持沖程包括將保持裝置的夾持元件轉(zhuǎn)移到夾持物體的第一位置，其中釋放沖程包括將夾持元件轉(zhuǎn)移到釋放物體的第二位置，并且其中保持裝置是不可逆向驅(qū)動(dòng)的； 失速檢測(cè)模塊，用于(i)監(jiān)控從保持裝置的電動(dòng)機(jī)組件的傳感器接收的傳感器信號(hào)；并且(ii)基于該傳感器信號(hào)，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的第一失速情形；以及 關(guān)停模塊，用于依據(jù)在釋放沖程的過(guò)程中或結(jié)束處對(duì)第一失速情形的檢測(cè)，切斷供給電動(dòng)機(jī)的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保持裝置，其中 失速檢測(cè)模塊用于(i)監(jiān)控傳感器信號(hào)；并且(ii)依據(jù)該傳感器信號(hào)，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的第二失速情形；并且 關(guān)停模塊基于在保持沖程的過(guò)程中或者結(jié)束處對(duì)第二失速情形的檢測(cè)，切斷供給電動(dòng)機(jī)的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保持裝置，進(jìn)ー步包括馬達(dá)控制模塊，用于將夾持元件轉(zhuǎn)移到第一位置，其中 失速檢測(cè)模塊用于在將夾持元件轉(zhuǎn)移到第一位置后，檢測(cè)第二失速情形； 關(guān)停模塊用于響應(yīng)對(duì)第二失速情形的檢測(cè)，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器；并且 關(guān)停模塊用于當(dāng)計(jì)數(shù)器超過(guò)預(yù)定的閾值時(shí)，切斷供給電動(dòng)機(jī)的電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保持裝置，進(jìn)ー步包括馬達(dá)控制模塊，用于將夾持元件轉(zhuǎn)移到第一位置，其中 在夾持物體后，保持裝置被從第一位置移動(dòng)到第二位置；并且 馬達(dá)控制模塊用于將夾持元件從保持狀態(tài)轉(zhuǎn)換到釋放狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的保持裝置，其中 失速檢測(cè)模塊用于在將夾持元件從保持狀態(tài)轉(zhuǎn)換到釋放狀態(tài)后，檢測(cè)第一失速情形； 關(guān)停模塊用于響應(yīng)于對(duì)第一失速情形的檢測(cè)來(lái)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器；并且 關(guān)停模塊用于當(dāng)計(jì)數(shù)器超過(guò)預(yù)定的閾值時(shí)，切斷供給電動(dòng)機(jī)的電流。
6.—種保持系統(tǒng),包括 カ控制模塊，用于產(chǎn)生力信號(hào)，以促使保持裝置實(shí)施保持沖程和釋放沖程中的至少ー個(gè)； 失速檢測(cè)模塊，用于(i)監(jiān)控從電動(dòng)機(jī)組件的傳感器接收的傳感器信號(hào)；并且(ii)基于該傳感器信號(hào)，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的失速情形；以及 升壓模塊，用于將電動(dòng)機(jī)的電流增加到升壓電流水平，并松開(kāi)電動(dòng)機(jī)組件的絲杠，其中升壓電流水平大于作用電流水平，其中作用電流水平用于將保持裝置的夾持元件在保持狀態(tài)和釋放狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換；并且 其中當(dāng)増加電流時(shí)，升壓模塊用于依據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向以及傳感器信號(hào)，調(diào)節(jié)カ信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的保持系統(tǒng)，其中保持裝置是可逆向驅(qū)動(dòng)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的保持系統(tǒng)，其中保持裝置是不可逆向驅(qū)動(dòng)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的保持系統(tǒng)，其中失速檢測(cè)模塊用于檢測(cè)保持裝置的絲杠處于咬合狀態(tài)和防止硬停機(jī)的時(shí)間；并且 升壓模塊用于增加電動(dòng)機(jī)的電流以克服絲杠的咬合狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的保持系統(tǒng)，其中升壓模塊用于在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)增加電動(dòng)機(jī)的電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的保持系統(tǒng)，其中該カ控制模塊用于在預(yù)定的時(shí)間周期期滿吋，將電流從升壓電流水平降低到作用電流水平。
12.一種保持系統(tǒng)，包括 カ控制模塊，用于產(chǎn)生力信號(hào)，以使保持裝置實(shí)施釋放沖程，其中在實(shí)施釋放沖程吋，保持裝置的夾持元件被驅(qū)動(dòng)以釋放物體； 失速檢測(cè)模塊，用于(i)監(jiān)控從電動(dòng)機(jī)組件的傳感器接收的傳感器信號(hào)；并且(ii)基于該傳感器信號(hào)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的失速情形；以及 行程結(jié)束模塊，用于將保持裝置的夾持元件從硬停機(jī)移開(kāi)預(yù)定的距離，包括基于對(duì)失速情形的檢測(cè)，調(diào)節(jié)力信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的保持系統(tǒng)，其中在釋放沖程期間，夾持元件從合攏狀態(tài)轉(zhuǎn)換到打開(kāi)狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的保持系統(tǒng)，其中在釋放沖程期間，夾持元件從打開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到合攏狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的保持系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括馬達(dá)控制模塊，用于將夾持元件維持距硬停機(jī)預(yù)定的距離，直到夾持元件被移動(dòng)以?shī)A持另ー個(gè)物體。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的保持系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括馬達(dá)控制模塊，用于在夾持元件距硬停機(jī)預(yù)定距離時(shí)，切斷供給電動(dòng)機(jī)的電源。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的保持系統(tǒng)，其中 行程結(jié)束模塊用于依據(jù)對(duì)失速情形的檢測(cè)，將夾持元件從第一位置移動(dòng)到第二位置；并且 保持系統(tǒng)進(jìn)一歩包括馬達(dá)控制模塊，用于在夾持元件處于第二位置時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)的電源。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保持系統(tǒng)，其中馬達(dá)控制模塊用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以將夾持元件從第二位置移動(dòng)到夾持另ー個(gè)物體的第三位置。
19.一種保持系統(tǒng),包括 カ控制模塊，用于產(chǎn)生第一力信號(hào)，以使保持裝置實(shí)施保持沖程和釋放沖程中的至少一個(gè)；以及 失速檢測(cè)模式，用于(i)監(jiān)控從電動(dòng)機(jī)組件的傳感器接收的傳感器信號(hào)；并且(ii)基于該傳感器信號(hào)，在保持沖程或釋放沖程的結(jié)束處檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的失速情形， 其中力控制模塊用于在保持系統(tǒng)夾持物體時(shí)，基于對(duì)失速情形的檢測(cè)，來(lái)調(diào)節(jié)カ信號(hào)，以將電動(dòng)機(jī)的電流從第一電流水平減小到第二電流水平，其中該第二電流水平大于保持物體的最小電流水平。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的保持系統(tǒng)，其中力控制模塊用于 在作用扭矩模式和保持模式下操作； 在作用扭矩模式下提供第一電流水平以打開(kāi)或者合攏保持裝置的夾持元件；并且在保持模式下提供第二電流水平以保持物體。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的保持系統(tǒng)，其中力控制模塊用于 在移動(dòng)模式、作用扭矩模式以及夾持模式下操作； 在移動(dòng)模式中提供第一電流水平以打開(kāi)或合攏保持裝置的夾持元件； 在保持模式中提供第二電流水平以保持物體；并且 在作用扭矩模式中向電動(dòng)機(jī)提供第三電流水平以壓縮物體或第二物體； 其中，第三電流水平大于第一電流水平和第二電流水平。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的保持系統(tǒng)，其中 第一電流水平對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)扭矩的輸出水平的30% ； 第二電流水平對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)扭矩的輸出水平的50% -100% ;并且 第三電流水平對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)扭矩的輸出水平的40%。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的保持系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括升壓模塊，用于將電動(dòng)機(jī)的電流增加到第三電流水平，以松開(kāi)保持系統(tǒng)的部件，并將該部件移離硬停機(jī)，其中第三電流水平大于第一電流水平。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的保持系統(tǒng)，其中 第三電流水平對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的扭矩輸出水平的100% ； 第二電流水平對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的扭矩輸出水平的80% ;并且 第三電流水平對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的扭矩輸出水平的40%。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的保持系統(tǒng)，其中該保持系統(tǒng)是可逆向驅(qū)動(dòng)的。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的保持系統(tǒng)，其中該保持系統(tǒng)是不可逆向驅(qū)動(dòng)的。
27.ー種保持裝置的扭矩方法，該方法包括 確定保持裝置電動(dòng)機(jī)的最小輸出扭矩和最大輸出扭矩； 向最小輸出扭矩分配最大電壓； 向最大輸出扭矩分配最小電壓； 依據(jù)最小電壓和最大電壓在最小輸出扭矩和最大輸出扭矩之間插入輸出扭矩； 依據(jù)插入的輸出扭矩在作用扭矩模式下操作該保持裝置，其中當(dāng)處于作用扭矩模式中，保持裝置實(shí)施保持沖程和釋放沖程中的ー個(gè)；并且 當(dāng)處于保持模式操作時(shí)，向電動(dòng)機(jī)提供最小電壓，其中保持模式期間，保持裝置處于失速情形。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩方法，進(jìn)ー步包括 在保持沖程中，轉(zhuǎn)移保持裝置的夾持元件以?shī)A持物體；并且 在釋放沖程中，轉(zhuǎn)移夾持元件以釋放物體。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩方法，進(jìn)ー步包括 在保持模式期間，基于最小電壓，使用保持裝置的夾持元件夾持物體；以及 基于從馬達(dá)接收的釋放電壓釋放物體，其中釋放電壓大于最小電壓。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩方法，進(jìn)ー步包括 產(chǎn)生カ信號(hào)，包括最小電壓和最大電壓中的ー個(gè)； 向馬達(dá)提供該カ信號(hào)；以及 基于該カ信號(hào)，向電動(dòng)機(jī)提供電流和電壓中的至少ー個(gè)。
31.一種保持系統(tǒng)，包括 保持裝置控制模塊，用于(i)提供電源輸出；并且(ii)產(chǎn)生打開(kāi)信號(hào)、合攏信號(hào)和力信號(hào)，其中力信號(hào)表不電動(dòng)機(jī)要求的輸出扭矩； 馬達(dá)控制模塊，用于產(chǎn)生反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)表示保持裝置的失速情形，其中反饋信號(hào)由安裝在電動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)部的傳感器產(chǎn)生；以及電纜組件，包括 第一連接器，用于經(jīng)由電纜連接到保持裝置控制模塊，其中，電纜連接在保持裝置控制模塊和電纜組件之間， 第二連接器，用于連接到馬達(dá)控制模塊上，從保持裝置控制模塊向馬達(dá)控制模塊提供 打開(kāi)信號(hào)和合攏信號(hào)，其中第二連接器從馬達(dá)控制模塊向保持裝置控制模塊提供反饋信號(hào)， 第三連接器，用于連接到馬達(dá)控制模塊上，從保持裝置控制模塊向馬達(dá)控制模塊提供電源輸出或力信號(hào)，以及 獨(dú)立于電纜的信號(hào)線，其連接在(i)第一連接器以及(ii)第二連接器和第三連接器中至少ー個(gè)之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中信號(hào)線包括 第一組連線，用于連接在第一連接器和第二連接器之間；以及 第二組連線，用于連接在第一連接器和第三連接器之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中保持裝置的夾持元件在處于失速情形時(shí)不 移動(dòng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中保持裝置的部件在處于失速情形時(shí)抵抗硬停機(jī)并且不移動(dòng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中第二連接器從馬達(dá)控制模塊向保持裝置控制模塊提供第一信號(hào)和第二信號(hào)，其中第一信號(hào)表示保持裝置已經(jīng)達(dá)到硬停機(jī)同時(shí)處于打開(kāi)狀態(tài)的時(shí)間，并且其中第二信號(hào)表示保持裝置已經(jīng)達(dá)到硬停機(jī)同時(shí)處于合攏狀態(tài)的時(shí)間。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中 第二連接器從保持裝置控制模塊向馬達(dá)控制模塊提供電源信號(hào)； 電源輸出處于第一電壓； 電源信號(hào)處于第二電壓； 第二電壓小于第一電壓； 第二連接器向馬達(dá)控制模塊提供電源輸出，以向電動(dòng)機(jī)提供電源；并且 第二連接器提供電源信號(hào)以向馬達(dá)控制模塊提供電源。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中第二連接器從保持裝置控制模塊向馬達(dá)控制模塊提供電源輸出。
38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中 第二連接器從第一連接器接收電源輸出的第一部分，并將該電源輸出的第一部分從保持裝置控制模塊提供給馬達(dá)控制模塊，以向電動(dòng)機(jī)供電；并且 第三連接器從第一連接器接收電源輸出的第二部分，并將該電源輸出的第二部分從保持裝置控制模塊提供給馬達(dá)控制模塊，以向馬達(dá)控制模塊供電。
39.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中第三連接器從保持裝置控制模塊向馬達(dá)控制模塊提供力信號(hào)。
40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的保持系統(tǒng)，其中 第一連接器向第二連接器的第一引腳提供電源輸出的第一部分； 第一連接器向第二連接器的第二引腳提供電源輸出的第二部分； 第二連接器向馬達(dá)控制模塊提供電源輸出的第一部分，以向電動(dòng)機(jī)供電；并且 第二連接器向馬達(dá)控制模塊提供電源輸出的第一部分，以向馬達(dá)控制模塊供電。
全文摘要
公開(kāi)了基于電動(dòng)機(jī)的保持控制系統(tǒng)及方法。一種夾持系統(tǒng)，包括力控制模塊，用于產(chǎn)生力信號(hào)，以使保持裝置實(shí)施保持沖程和釋放沖程中的至少一個(gè)。保持沖程包括將保持裝置的夾持元件轉(zhuǎn)移到夾持物體的第一位置。釋放沖程包括將夾持元件轉(zhuǎn)移到釋放物體的第二位置。保持裝置是不可逆向驅(qū)動(dòng)的。失速檢測(cè)模塊用于(i)監(jiān)控從保持裝置的電動(dòng)機(jī)組件的傳感器接收的傳感器信號(hào)；并且(ii)基于該傳感器信號(hào)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的第一失速情形。關(guān)停模塊基于在釋放沖程期間或其結(jié)束處對(duì)第一失速情形的檢測(cè)，切斷供給電動(dòng)機(jī)的電流。
文檔編號(hào)B25J9/16GK102848390SQ20121030633
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者奧蘭多·特魯希略, 詹姆斯·吉爾里 申請(qǐng)人:特拉華資本形成公司