專利名稱：X-y移動裝置的計算機控制校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電驅(qū)動X-Y移動裝置，更詳細(xì)地，涉及這類移動裝置的計算機控制校準(zhǔn)方法。
在自動機械傳動中用于達到改變齒輪換檔的電驅(qū)動X-Y移動機構(gòu)的技藝是眾所周知的。這類裝置典型地包括多條實際上平行的、間隔開的能軸向移動的移位軌道，每條軌道帶一個與正向離合器機構(gòu)有關(guān)的撥叉，該機構(gòu)用于有選擇地把第一或第二齒輪與軸接通或斷接。傳動的典型換檔是藉軸向移動換檔指針或繞X-X軸旋轉(zhuǎn)換檔指針使之與裝在被選的移位軌道上的移位滑車聯(lián)合在一起的方法來選擇移位軌道而完成的。然后，被選中的移位軌道藉軸向移動或旋轉(zhuǎn)換檔指針的方法被軸向地移動到變速齒輪，沿垂直于X-X軸的Y-Y軸給移位滑車加作用力。換檔指針在適當(dāng)電路控制下由電動機所驅(qū)動。例如參見美國專利48738811，被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，此處引為參考。為了確保機械裝置在軟件控制下的操作能產(chǎn)生精確的移位，此類設(shè)備需要校準(zhǔn)。通常，校準(zhǔn)包括對至少三個軌道位置和一個空檔位置的精確定位。這些位置通常在工廠組裝時通過人工校準(zhǔn)程序被確定，這需要特殊裝備和關(guān)于此設(shè)備的詳細(xì)知識。而且溫度、元件磨損以及安裝公差均可引起原始校準(zhǔn)值的改變，使校準(zhǔn)過時。因此希望周期性地對這些校準(zhǔn)值予以更新，以確保移動裝置的最佳工作。
按照本發(fā)明，與人工校準(zhǔn)有關(guān)的問題可被自動的有觸覺的校準(zhǔn)方法排除，它可在X-Y移動裝置壽命期間確保最大的精確度和最好的性能。
更特別地，X-Y移動裝置的校準(zhǔn)是在電氣控制單元或微計算機的控制下完成的，在每次停車時，微計算機執(zhí)行校準(zhǔn)程序，該程序使移動裝置的換檔指針移動到與各自的傳動移位軌道的移位滑車的各個內(nèi)壁面相接觸，并由指針的各個極限位置或停止位置來計算移位軌道的X-X軸位置和Y-Y軸的空檔位置。
為了確定軌道位置，在微計算機控制下由電動機驅(qū)動使換檔指針在移位滑車中X-X方向移動到其行程的相對的兩端，以找到在X-X方向上內(nèi)壁的限制。然后，對于三根軌道傳動，被校準(zhǔn)的中心軌道位置值是兩個X-X方向極限值的平均值。被校準(zhǔn)的兩根旁邊軌道位置是在被校準(zhǔn)的中心軌道位置相對的兩側(cè)處的一個已知的固定距離。
為了校準(zhǔn)移動裝置沿Y-Y軸向的空檔位置，換檔指針從舊的或現(xiàn)在存儲的空檔位置處，在每個軌道位置上沿Y-Y軸向前或向后移動直到與每個移位滑車的內(nèi)壁面相接觸。那么，被校準(zhǔn)的空檔位置由前向位置和最靠近的后向位置取平均來確定。
對本發(fā)明更完整的了解可由以下詳細(xì)描述獲得，閱讀時應(yīng)結(jié)合附圖，其中

圖1是X-Y移動裝置的部分透視草圖，顯示了移動軌道和移位滑車，以及用于對移動裝置換檔指針定位的控制系統(tǒng)方框圖;
圖2是移位滑車的橫截面圖;
圖3a-3g是本發(fā)明校準(zhǔn)方法的流程圖;
圖4是本發(fā)明校準(zhǔn)方法中使用的位置停止檢驗方法的流程圖;
圖5是本發(fā)明校準(zhǔn)方法中使用的電動機電流控制的流程圖。
現(xiàn)參考附圖，從圖1開始，顯示了X-Y移動裝置的局部，就像在前述的專利中所公開的那樣，它包括換檔指針10，用來有選擇地接觸移位滑車11、12和13的內(nèi)壁。移位滑車11、12和13分別被裝在移動軌道14a、14b和14c上，每根軌道有由制動裝置確定的制動位置，通常分別表示為16a、16b和16c。指針10通過適當(dāng)?shù)难b置(圖上未示出)連接到電動機18和20，分別用來使指針沿X-X方向和Y-Y方向移動，如前述專利所解釋。兩者挑一地，單個電動機和適當(dāng)?shù)碾x合器與驅(qū)動裝置可被用來有選擇地使指針沿X-X軸和Y-Y軸移動，如前述專利所解釋。
電動機18和20由可變占空比脈沖寬度調(diào)制(PWM)電壓在微計算機28控制下通過校正邏輯單元24和26供電。供電電壓在電動機18和20中產(chǎn)生電流，分別在30和32被測量和濾波，并由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器34將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入到微計算機28。微計算機被編程后可將被測電流與所要的電流進行比較，被測電流的任何偏差或誤差可由改變占空比來進行校正，以消除誤差。指針沿X-X軸和Y-Y軸的位置分別由電位計36和38傳感，并分別在40和42濾波，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到微計算機28。電位計36和38在換檔指針運動范圍內(nèi)提供從0到5伏的輸出。電位計的輸出被轉(zhuǎn)換成具有數(shù)字計數(shù)為從0-1023數(shù)字值的二進制字。首選地，沿X-X軸的讀數(shù)范圍大約是數(shù)字計數(shù)為250-750的數(shù)字值，而沿Y-Y軸的讀數(shù)范圍大約是數(shù)字計數(shù)為300-700。
微計算機28通過校正邏輯單元24和26控制電動機旋轉(zhuǎn)方向，并通過占空比的改變來控制電動機的輸出轉(zhuǎn)矩和速度。供給電動機電流的閉環(huán)控制以及換檔指針10位置的閉環(huán)控制允許驅(qū)動指針以足夠的作用力接觸滑車11-13的內(nèi)壁，以便去除任何齒輪隙，而不損害指針，同時也保證在校準(zhǔn)過程中制動裝置16a-16c不會被壓倒。
現(xiàn)參考圖2和圖3a-3g，用于校準(zhǔn)三軌道X-Y移動裝置的軌道位置和空檔位置的程序可由圖說明。圖3的流程圖中的步驟由角形括號中的數(shù)字表示。移動裝置具有傳動齒輪選擇，包括沿移位軌道14c的能選擇的第一齒輪和倒轉(zhuǎn)齒輪;沿移位軌道14b的能選擇的第二和第三齒輪;以及沿移位軌道14a的能選擇的第四和第五齒輪。然而，將意識到該校準(zhǔn)方法也能與采用許多移位軌道和有關(guān)的移位滑車的其它齒輪組一起應(yīng)用于傳動。
為校準(zhǔn)軌道14a-14c的位置和它們有關(guān)的空檔位置，采用了“接觸-接觸”技術(shù)。每停車一次就進行一次微計算機28的校準(zhǔn)程序，一開始<50，52>使指針10以較高速沿軌道14a從停車位置被“拉到”，也就是移動到當(dāng)前所存儲的4/5空檔位置。然后，電動機18以較低速移動指針10，直到電位計36的輸出表明指針由于接觸到滑車11的內(nèi)壁11X<56>而停止，此位置的二進制值存入微計算機的存儲器<58>。接著，指針被拉到1/R空檔位置<60，62>，此后以低速移動接觸到滑車13的內(nèi)壁13X<64，66>，此位置的二進制值存入微計算機28的存儲器<68>。根據(jù)這些二進制值，可以算出作為11X和13X位置之間中間值的軌道14b的校準(zhǔn)位置值。然后，軌道14a和14c的校準(zhǔn)值可被指定為預(yù)定的二進制值，它們小于(軌道14a的情況)和大于(軌道14c的情況)軌道14b的二進制值。接著，軌道14a-14c的校準(zhǔn)位置存入計算機的存儲器<70>。
空檔位置的校準(zhǔn)是根據(jù)計算機存儲器中存儲的每條軌道的現(xiàn)在的空檔位置藉使用“接觸-接觸”技術(shù)完成的。首先由電動機18把指針10拉到當(dāng)前的1/R空檔位置<72，74>。接著，開動電動機20以低速使指針沿Y-Y軸移動到接觸內(nèi)壁13F<76，78>。若指針位置的二進制值小于當(dāng)前存儲在計算機存儲器的值<80>，則當(dāng)前的值被更新，也就是由新值代替當(dāng)前值<82>，電動機20的旋轉(zhuǎn)方向相反，且指針被拉到1/R的位置<84，86>。然后，指針以低速移動到接觸內(nèi)壁13R<90>。若指針位置的二進制值大于當(dāng)前存儲在計算機存儲器的值，則新值被存儲<92，94>，且指針被拉回到1/RN位置<96，98>。這樣，位置13R和13F的兩個新的二進制值已找到并更新。
然后，給電動機18加電壓，把指針拉到軌道14b的空檔位置，也就是2/3N<100，102>。從2/3N位置出發(fā)，對內(nèi)壁13F和13R的定位以后的步驟被重復(fù)進行，以確定內(nèi)壁12F和12R的位置<104，122>。如有必要，在更新這兩個位置的二進制值以后，指針被電動機20拉加到2/3N位置<124，126>。最后，指針被拉到4/5N位置<128，130>，且接著進行前述的步驟，以確定內(nèi)壁11F和11R的位置，并存儲其相應(yīng)的二進制值<132-148>。然后，指針10被拉回到軌道14a的空檔位置4/5N<150，152>。
計算機28計算并存儲了藉對在位置11F-13F處的指針最小二進制值和在位置11R-13R處的指針最大二進制值取平均值而得的校準(zhǔn)的空檔位置。這兩個值代表互相最靠近的前內(nèi)壁和后內(nèi)壁。例如，若內(nèi)壁11F、12F和13F的二進制值分別為530、542和538和內(nèi)壁11R、12R和13R的值分別為480、492和488，則內(nèi)壁11F和12R的讀數(shù)被平均，以達到數(shù)字計數(shù)為511的校準(zhǔn)空檔位置。
指針10位置停車檢驗的流程圖示于圖4。讀出電位計<160>，并與前三個讀數(shù)相加<162>。若最新的讀數(shù)總和與以前的讀數(shù)總和之差的絕對值小于預(yù)定值<164>，那么計數(shù)器值遞加<166>，否則計數(shù)器被復(fù)位<168>，且在一定時候，對電位計數(shù)取新的讀數(shù)。當(dāng)計數(shù)值達到預(yù)定值，例如是5，那么假定指針已與滑車11、12、13的內(nèi)壁之一相接觸，如<170，172>中所表示的，否則就取新的讀數(shù)。這樣，當(dāng)五個連貫的電位計數(shù)顯示與以前的讀數(shù)無變化或只有很小變化，就理解為指針10與內(nèi)壁相接觸。
電流控制環(huán)路的流程圖示于圖5。給電動機加上可變占空比脈沖寬度調(diào)制的電壓<180>，并讀出電流幅度<182>。若電流不等于目標(biāo)電流<184>，就調(diào)整占空比<186>，以減小電流誤差。
在實行本發(fā)明的最佳模式被詳細(xì)地描述的同時，那些熟悉本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域的人將認(rèn)識到可實現(xiàn)由下述權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的各種可選的設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.用于傳動的電驅(qū)動X-Y移動裝置的空檔位置的計算機控制的校準(zhǔn)方法，所述移動裝置包括多條移位軌道(14a、14b、14c)，每條軌道有一個與其有關(guān)的移位滑車(11、12、13)，一個換檔指針(10)，它可沿X-X方向左右移動，以選擇所述移位軌道中的一條，以及可沿Y-Y方向幾乎橫向于所述X-X方向移動，以接觸與所選移位軌道有關(guān)的移位滑車的前內(nèi)壁和后內(nèi)壁(11F、11R、12F、12R、13F、13R)，用于移動所述換檔指針的電動機裝置(18，20)，所述方法包括(a)把控制信號(50、54、60、64、72、76、84、88、96、100、104、112、116、124、128、132、140、144、152)加到所述電動機裝置，以及所述的換檔指針按預(yù)定的順序移動到每條軌道的當(dāng)前空檔位置，同時在每個空檔位置使所述的換檔指針從空檔位置出發(fā)前后移動，直到接觸到每個移位滑車的前內(nèi)壁面和后內(nèi)壁面；(b)當(dāng)接觸到步驟(a)所描述過的內(nèi)壁面時，存儲換檔指針位置(58、68、82、94、110、122、138、150)；及(c)藉把步驟(a)中所述換檔指針前向位置與步驟(a)中所述換檔指針的互相最靠近的后向位置進行平均的方法，計算所述軌道新的空檔位置。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(b)的換檔指針位置只在前方向上傳感到的位置小于以前存儲的位置或在后方向上傳感到的位置大于以前存儲的位置的情況下(56、66、80、92、108、120、136、148)，才被存儲(58、68、82、94、110、122、138、150)。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于步驟(a)所加的控制信號使換檔指針(10)以較高速移動到所述當(dāng)前的空檔位置之間，且以較低速從所述的空檔位置移動到與所述內(nèi)壁相接觸的位置。
4.用于傳動的電驅(qū)動X-Y移動裝置的計算機控制的校準(zhǔn)方法，所述移動裝置包括多條移位軌道(14a、14b、14c)，每條軌道有一個與其有關(guān)的移位滑車(11、12、13)，一個換檔指針(10)，它可沿X-X方向左右移動，以選擇所述的移位軌道中的一條，以及可沿Y-Y方向幾乎橫向于所述X-X方向移動，以接觸與所選移位軌道有關(guān)的移位滑車的前內(nèi)壁和后內(nèi)壁(11F、11R、12F、12R、113F、13R)，用于移動所述換檔指針的電動機裝置(18、20)，所述方法包括(a)當(dāng)所述換檔指針在空檔位置時，把控制信號(54、64)加到所述電動機裝置(18)，以預(yù)定的順序移動所述的換檔杠桿裝置與所述的左內(nèi)壁面和右內(nèi)壁面相接觸;(b)存儲接觸到所述左、右內(nèi)壁面(11X、13X)的換檔指針位置(56、68);(c)把控制信號加到所述電動機裝置(18、20)，以使所述的換檔指針按預(yù)定的順序移動到每條軌道的空檔位置(72、84、100、112、140)，同時在每個空檔位置(74、86、102、114、130、142)，使所述的換檔指針從空檔位置出發(fā)前后移動，直到接觸到每個移位滑車的前內(nèi)壁面和后內(nèi)壁面(76、88、104、116、132、144);(d)當(dāng)接觸到步驟(c)所描述過的內(nèi)壁面時，存儲換檔指針位置(82、94、110、122、138、150);(e)將所述多條移位軌道的位置當(dāng)作步驟(b)中存儲的位置與移位軌道序號的函數(shù)而進行計算(70);以及(f)藉把步驟(c)中換檔指針的最低前向位置和最高后向位置進行平均的方法計算所述軌道的空檔位置值。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于步驟(d)的換檔指針位置只在前方向上傳感到的位置小于以前存儲的位置或在后方向上傳感到的位置大于以前存儲的位置的情況下(80、92、108、120、136、148)，才被存儲。
6.用于傳動的電驅(qū)動X-Y移動裝置的計算機控制的校準(zhǔn)方法，所述移動裝置包括一條里面的移位軌道(14b)，及第一和第二靠外的移位軌道(14a、14c)，分別有與之有關(guān)的里面的，及第一和第二靠外的移位滑車(12、11、13)，一個換檔指針(10)，它可沿X-X方向左右移動，以選擇所述的移位軌道中的一條，以及可沿Y-Y方向幾乎橫向于所述的X-X方向移動，以達到改變齒輪換檔，所述靠外的移位滑車有左內(nèi)壁面和右內(nèi)壁面(11X、13X)，每個滑車機構(gòu)有前內(nèi)壁面和后內(nèi)壁面(11F、11R、12F、12R、12F、13R)，用于使所述移位指針在所述X-X和所述Y-Y方向移動的電動機裝置(18、20)，用于檢測所述移位指針(10)位置的傳感裝置(36、38)，用于監(jiān)視所述傳感裝置和把控制信號加到所述電動機裝置的計算機裝置(28)，所述計算機裝置包括用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器裝置，這些數(shù)據(jù)包括代表所述移位軌道的選擇位置和每條軌道的空檔位置的數(shù)據(jù)，所述方法包括(a)當(dāng)所述換檔杠桿在空檔位置時，把控制信號(54、64)加到所述電動機裝置(18)，以預(yù)定的順序移動所述的換檔杠桿裝置與所述的左內(nèi)壁面和右內(nèi)壁面相接觸;(b)記錄下所述傳感裝置在接觸到所述左內(nèi)壁面和右內(nèi)壁面(11X、13X)時的輸出(58、68);(c)把控制信號加到所述電動機裝置(18、20)，以使所述的換檔指針按預(yù)定的順序移動到每條軌道的空檔位置(72、84、100、112、128、140)，同時在每個空檔位置(74、86、102、114、130、142)使所述的換檔指針從空檔位置出發(fā)前后移動，直到與所述每條軌道有關(guān)的滑車機構(gòu)上的內(nèi)壁面被觸到(76、88、104、116、132、144);(d)記錄所述傳感裝置的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)代表所述換檔杠桿裝置在與步驟(c)中描述過的內(nèi)壁面接觸時的位置;(e)藉把步驟(b)的記錄值進行平均的方法計算(70)所述里面軌道的位置值，及藉對里面軌道位置值按預(yù)定量進行偏離的方法計算靠外的軌道位置;(f)藉把步驟(d)中記錄換檔指針在前方向的位置最低值與步驟(d)中記錄換檔指針在后方向的位置最高值進行平均的方法計算所述軌道的空檔位置值(156);以及(g)記錄(70、156)步驟(e)和(f)的計算值，以便用于以后的換檔指針的定位。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于只在前方向傳感到的數(shù)據(jù)小于相應(yīng)的以前的存儲數(shù)據(jù)(80、108、136)或在后方向傳感的數(shù)據(jù)大于相應(yīng)的以前的存儲數(shù)據(jù)(90、120、148)的情況下，才在步驟(d)中記錄數(shù)據(jù)。
全文摘要
X-Y移動裝置的校準(zhǔn)在微計算機(28)的控制下完成。在每次停車時，微計算機執(zhí)行校準(zhǔn)程序。該程序使移動裝置的換擋指針(10)移動到與各自的傳動移位軌道(14a、14b、14c)的多個移位滑車(11、12、13)的各個內(nèi)壁面(11F、11R、12F、12R、13F、13R、11X、13X)相接觸，藉此計算被校準(zhǔn)移位軌道和空擋位置。
文檔編號F16H61/32GK1088317SQ9311472
公開日1994年6月22日 申請日期1993年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月25日
發(fā)明者A·R·戴維斯, D·P·珍內(nèi)克, L·康明內(nèi)克, C·-C·翁 申請人:易通公司