專利名稱：伺服放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以脈沖將來自電動機(jī)的位置檢測器和負(fù)載側(cè)的外部位置檢測 器的位置檢測信息輸出到上級控制器的伺服放大器。
背景技術(shù)：
在以半導(dǎo)體制造裝置為代表的FA領(lǐng)域的裝置中，被安裝在伺服電動機(jī) 的旋轉(zhuǎn)軸上的編碼器的位置檢測信號、和被安裝在負(fù)載側(cè)的外部位置檢測器 的位置檢測信號被用于定位控制。例如，如在日本專利申請?zhí)亻_平7-225615 號公報中公開的那樣，提出了以全封閉(full closed)位置控制的高速化、上 級控制器的簡化為目的的全封閉循環(huán)(foil closed loop )位置控制裝置。
通常，對伺服放大器發(fā)送指令的上級控制器為了取得電動機(jī)或者負(fù)載裝 置的當(dāng)前位置信息，對從伺服放大器輸出的具有90度相位差的兩種信號(一 般稱為AB相信號)的脈沖數(shù)進(jìn)行計數(shù)。
而且， 一般準(zhǔn)備一個位置以上的成為位置的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號(一般稱為 Z相信號)，該Z相也作為基準(zhǔn)位置信號與AB相信號一起被從伺服放大器輸 出到上級控制器側(cè)。該ABZ相信號基于從安裝在電動機(jī)和負(fù)載裝置上的位置 檢測器輸入到伺服放大器的位置信息，在伺服放大器內(nèi)部被生成。
另一方面，提出了共用2相脈沖式編碼器信號的接收電路和接口，并可 以應(yīng)對串行通信編碼器和全封閉控制，能夠?qū)崿F(xiàn)低價格、小型化、高性能化 的伺服放大器。該伺服放大器由接口取入2相脈沖式編碼器(包含磁極傳感 器用的串行通信)的信號并將其輸入到微型計算機(jī)，該接口能夠連接來自串 行通信編碼器的串行信號和來自外部線性刻度尺(linear scale )的2相脈沖信 號。于是，該微型計算機(jī)具有通過軟件切換使用了 2相脈沖式編碼器的模式、 和使用了串行通信編碼器和外部線性刻度尺信號的模式的功能。于是，在以 后者的模式將串行信號和線性刻度尺的2相脈沖信號輸入到接口時，能夠進(jìn) 行全封閉控制。該技術(shù)例如在日本專利申請?zhí)亻_2000-333484號公報中被公 開。這里，作為該方式的課題，是表示位置信息的ABZ相的各信號以一組 (one set)的方式對每個位置檢測器輸入到伺服放大器，以一組的方式輸出 到上級控制器這一點(diǎn)。
該伺服放大器通過選擇由位置檢測器或者外部位置檢測器檢測到的一個 ABZ相信號而輸出到上級控制器，可以應(yīng)對全封閉控制或者半封閉控制。例 如，在選擇全封閉控制，并且在外部位置檢測器中作為基準(zhǔn)位置的Z相僅有 一個位置時，在實(shí)施裝置的基準(zhǔn)位置調(diào)整時，需要使負(fù)載移動至Z相的位置。 在該移動量大時，在基準(zhǔn)位置調(diào)整中需要較多時間。因此，在變更外部位置 檢測器中的Z相的位置時，成為特殊標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致成本上升。
另一方面，在不要求嚴(yán)格的位置精度的裝置中，希望不變更外部位置檢 測器的原來的Z相位置，而采用簡單的基準(zhǔn)位置調(diào)整方法。然而，兩個位置 檢測器的檢測信號由于ABZ相是一組，所以存在不能單獨(dú)利用的大問題。
本發(fā)明的伺服放大器用于解決上述問題，具有以下結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的伺服 放大器，輸入被安裝在電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上的電動機(jī)位置檢測器的檢測信號、 和被安裝在與電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸連接的負(fù)載裝置上的外部位置檢測器的檢測信 號，并根據(jù)來自上級控制器的位置指令對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制，在該伺服放 大器中包括第一信號選擇器，作為當(dāng)前位置信息，從電動機(jī)位置檢測器和 外部位置檢測器分別輸入具有90度相位差的AB相信號；以及第二信號選擇 器，從電動機(jī)位置檢測器和外部位置檢測器分別輸入作為基準(zhǔn)位置信息的Z 相信號，將第一信號選擇器和第二信號選擇器選擇的檢測信號輸出到上級控 制器。
檢測器和外部位置檢測器的位置信息(AB相和Z相)的ABZ相信號輸出到 上級控制器，可以應(yīng)對全封閉控制和半封閉控制兩者。


圖1是包含本發(fā)明的實(shí)施方式1的伺服放大器的電動機(jī)控制系統(tǒng)的整體 說明圖。
圖2是同上圖的伺服放大器的主要部分的說明圖
發(fā)明內(nèi)容
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的伺服放大器的主要部分的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。 (實(shí)施方式1 )
圖1是包含本發(fā)明的實(shí)施方式1的伺服放大器的電動機(jī)控制系統(tǒng)的整體 說明圖，圖2是本實(shí)施方式的伺服放大器的主要部分的說明圖。
在圖1中，伺服放大器2通過通信指令線11和通信響應(yīng)線15與上級控 制器1連接。上級控制器1經(jīng)由通信指令線11對伺服放大器2輸出指令脈沖。 而且，雖然通信指令線11和通信響應(yīng)線15各有三根線，但是僅圖示一根線。
伺服電動機(jī)3通過來自由電動機(jī)線12 (用一根線來圖示3相線)連接的 伺服放大器2的供給電力來驅(qū)動。在伺服電動機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸上安裝電動機(jī)位 置檢測器(以下稱為旋轉(zhuǎn)編碼器)4，該旋轉(zhuǎn)編碼器4的檢測信號(位置信息) 經(jīng)由編碼器線13輸入到伺服放大器2。
伺服電動機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸和負(fù)載裝置5的驅(qū)動軸(以下稱為滾珠螺桿)6 通過聯(lián)接器9連接，通過伺服電動機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，被安裝在滾珠螺桿6 上的臺子7移動。外部位置檢測器(以下，稱為線性刻度尺)8檢測安裝了 負(fù)載的臺子7的當(dāng)前位置信息。該線性刻度尺8的檢測信號(位置信息)經(jīng) 由刻度尺線14被輸入到伺服放大器2。而且，編碼器(encoder)線13和刻 度尺(scale)線14用一根線圖示除了電源線的ABZ相的三根線。
伺服放大器2在全封閉控制的情況下將線性刻度尺8的位置信息、在半 封閉控制的情況下將旋轉(zhuǎn)編碼器4的位置信息以脈沖方式經(jīng)由通信響應(yīng)線15 輸出到上級控制器1。上級控制器1將與對于指令脈沖的偏差相應(yīng)的指令脈 沖輸出到伺服放大器2。重復(fù)上述過程并更新，從而將臺子7移動至目的位 置。
這里，將從旋轉(zhuǎn)編碼器4和線性刻度尺8發(fā)送到伺服放大器2的檢測信 號作為檢測脈沖，將從伺服放大器2發(fā)送到上級控制器1的位置信號作為再 現(xiàn)脈沖而進(jìn)行區(qū)別，并對位置檢測器的位置信號進(jìn)行說明。
旋轉(zhuǎn)編碼器4和線性刻度尺8將作為當(dāng)前位置信息具有90度的相位差的 AB相信號以并行的檢測脈沖、將作為基準(zhǔn)位置信息的Z相信號以檢測脈沖 分別輸出到伺服放大器2。在伺服放大器2中單獨(dú)設(shè)置用于輸入旋轉(zhuǎn)編碼器4和線性刻度尺8的檢測脈沖的端子，通過連接編碼器線13和刻度尺線14， 將檢測脈沖取入伺服放大器2。
本發(fā)明的伺服放大器2的特征是，具有將AB相信號輸入內(nèi)部的第一信 號選擇器10a和輸入Z相信號的第二信號選擇器10b，可以單獨(dú)輸出從伺服 放大器2輸出到上級控制器1的AB相再現(xiàn)脈沖和Z相再現(xiàn)脈沖，兼用圖2 來進(jìn)行說明。
圖2將圖1中的伺服放大器2表示為伺服放大器22，以下詳細(xì)說明。在 圖2中，伺服放大器22經(jīng)由通信響應(yīng)線15a (用一根線圖示AB相信號)和 通信響應(yīng)線15b (Z相)，將位置檢測器的位置信息以再現(xiàn)脈沖輸出到上級控 制器1。伺服放大器22在輸出該位置檢測器的再現(xiàn)脈沖的前級具有第一信號 選擇器20a和第二信號選擇器20b。在伺服放大器22的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)編碼器4 和線性刻度尺8的檢測脈沖(AB相信號和Z相信號)被分別輸入第一信號 選擇器20a和第二信號選擇器20b。
在第一信號選擇器20a中，輸入旋轉(zhuǎn)編碼器4的AB相信號13a(用一根 線圖示兩個信號)和線性刻度尺8的AB相信號14a(用一根線圖示兩個信號)。 在第二信號選擇器20b中輸入旋轉(zhuǎn)編碼器4的Z相信號13b和線性刻度尺8 的Z相信號14b。在第一信號選擇器20a和第二信號選擇器20b中，選擇輸 出哪一個信號。
圖2表示第一信號選擇器20a (用1個切換圖示2個切換)選擇線性刻 度尺8的AB相信號14a，并且第二信號選擇器20b選擇了旋轉(zhuǎn)編碼器4的Z 相信號13b的狀態(tài)。AB相再現(xiàn)脈沖經(jīng)由通信響應(yīng)線15a、 Z相再現(xiàn)脈沖經(jīng)由 通信響應(yīng)線15b分別輸出到上級控制器1。
這樣，由于設(shè)置第一信號選擇器20a和第二信號選擇器20b,可以單獨(dú) 地選擇AB相信號和Z相信號，所以可以應(yīng)對全封閉控制和半封閉控制兩者。 而且，通過組合線性刻度尺8的AB相信號和旋轉(zhuǎn)編碼器4的Z相信號的位 置信息，可以進(jìn)行簡單的基準(zhǔn)位置調(diào)整。
全封閉控制中的簡單的基準(zhǔn)位置調(diào)整的方法，在通過聯(lián)接器9連接伺服 電動機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸和負(fù)載裝置5的滾珠螺桿6時，利用示波器等波形測量設(shè) 備，取入旋轉(zhuǎn)編碼器4的Z相信號和線性刻度尺8的A相信號(或者B相信 號)。
這時，使伺服電動機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸緩慢旋轉(zhuǎn)，以在示波器上檢測到旋轉(zhuǎn)編碼器的Z相信號的變化的狀態(tài)下，固定伺服電動機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸。
接著，在示波器上檢測到作為線性刻度尺8的A相信號(或者B相信號) 的變化點(diǎn)的上升沿(或者下降沿)的狀態(tài)下，使?jié)L珠螺桿6緩慢旋轉(zhuǎn)以與旋 轉(zhuǎn)編碼器4的Z相信號的上升沿(或者下降沿) 一致(同步)，在已經(jīng)一致的 狀態(tài)下用聯(lián)接器9連接伺服電動機(jī)3和滾珠螺桿6。由此，全封閉控制中的 簡單的基準(zhǔn)位置調(diào)整結(jié)束。 (實(shí)施方式2)
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的伺服放大器的主要部分的說明圖。在本 實(shí)施方式中，以串行通信方式連接位置檢測器和伺服放大器這一點(diǎn)與實(shí)施方 式1不同。關(guān)于電動機(jī)控制系統(tǒng)整體與圖1相同，省略其說明。
在圖3中，伺服放大器32以串行信號13c獲取來自旋轉(zhuǎn)編碼器4的檢測 信號。在至伺服放大器32的信號為串行通信的情況下，需要在伺服放大器 32內(nèi)部生成發(fā)送到上級控制器的AB相再現(xiàn)脈沖和Z相再現(xiàn)脈沖。伺服放大 器32在脈沖生成塊30c中進(jìn)行該處理，根據(jù)串行信號生成AB相信號和Z相 信號。
在脈沖生成塊30c中生成的AB相信號13a和Z相信號13b與實(shí)施方式 1 一樣，被輸入到第一信號選擇器30a (用1個切換圖示2個切換)和第二信 號選擇器30b，通過各信號選擇器選擇一個檢測信號。
伺服放大器32將AB相再現(xiàn)脈沖從通信響應(yīng)線15a (用一根線圖示AB 相)、將Z相再現(xiàn)脈沖從通信響應(yīng)線15b輸出到上級控制器1。
而且，在本實(shí)施方式中，對從旋轉(zhuǎn)編碼器4至伺服放大器32的信號為串 行通信的情況進(jìn)行了說明，但是從線性刻度尺8至伺服放大器32的信號為串 行通信的情況下也可以同樣實(shí)施。而且，在從旋轉(zhuǎn)編碼器4至伺服放大器32 的信號和從線性刻度尺8至伺服放大器32的信號兩者都為串行通信的情況 下，可以通過再追加一個脈沖生成塊來同樣地實(shí)施。而且，在通過信號選4奪 器選擇并行信號和在伺服放大器內(nèi)部由串行通信所產(chǎn)生的信號的情況下也可 以同樣實(shí)施。
這樣，按照本實(shí)施方式，由于可以通過伺服放大器內(nèi)部的處理變換為AB 相信號和Z相信號，并且輸出通過信號選擇器單獨(dú)地選擇的ABZ相再現(xiàn)脈沖， 所以能夠?qū)崿F(xiàn)全封閉控制裝置的省線化。
按照本發(fā)明的伺服放大器，對于電動機(jī)位置檢測器和外部位置檢測器，設(shè)置兩個信號選擇器，在一個信號選擇器中輸入AB相信號，在另一個信號
選擇器中輸入z相信號，并分別選擇其中一個信號，從而可以應(yīng)對全封閉控 制和半封閉控制。而且，通過組合外部位置檢測器的AB相信號和電動機(jī)位
置檢測器的Z相信號，可以實(shí)現(xiàn)簡單的基準(zhǔn)位置調(diào)整。
權(quán)利要求
1、一種伺服放大器，輸入被安裝在電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上的電動機(jī)位置檢測器的檢測信號、和被安裝在與所述電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸連接的負(fù)載裝置上的外部位置檢測器的檢測信號，并根據(jù)來自上級控制器的位置指令對所述電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制，其特征在于，在該伺服放大器中包括第一信號選擇器，作為當(dāng)前位置信息，從所述電動機(jī)位置檢測器和所述外部位置檢測器分別輸入具有90度相位差的AB相信號；以及第二信號選擇器，從所述電動機(jī)位置檢測器和所述外部位置檢測器分別輸入作為基準(zhǔn)位置信息的Z相信號，將所述第一信號選擇器和所述第二信號選擇器選擇的檢測信號輸出到所述上級控制器。
2、 如權(quán)利要求1所述的伺服放大器，分別通過所述第一信號選擇器選擇所述外部位置檢測器的AB相信號， 通過所述第二信號選擇器選擇所述電動機(jī)位置檢測器的Z相信號。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的伺服放大器，所述電動機(jī)位置檢測器的檢測信號或者所述外部位置檢測器的檢測信號 的至少一個通過串行通信發(fā)送，并被變換為所述AB相信號和所述Z相信號。
4、 如權(quán)利要求2所述的伺服放大器，其特征在于，在使所述AB相信號的信號邊沿和所述Z相信號的信號邊沿同步的狀態(tài) 下，連接所述電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸和所述負(fù)載裝置的驅(qū)動軸。
5、 如權(quán)利要求4所述的伺服放大器，所述AB相信號的信號邊沿是A相信號或者B相信號的上升沿或者下降沿。
全文摘要
本發(fā)明的伺服放大器，輸入被安裝在電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上的電動機(jī)位置檢測器的檢測信號、和被安裝在與電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸連接的負(fù)載裝置上的外部位置檢測器的檢測信號，并根據(jù)來自上級控制器的位置指令對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。在該伺服放大器中包括第一信號選擇器，作為當(dāng)前位置信息，從電動機(jī)位置檢測器和外部位置檢測器分別輸入具有90度相位差的AB相信號；以及第二信號選擇器，從電動機(jī)位置檢測器和外部位置檢測器分別輸入作為基準(zhǔn)位置信息的Z相信號，將第一信號選擇器和第二信號選擇器選擇的檢測信號輸出到上級控制器。
文檔編號G05D3/12GK101430564SQ20081017210
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者大音久志, 岸部太郎, 西園勝, 高嶋真也 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社