CN100468916C - 带有内装驱动电路的伺服马达 - Google Patents
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Abstract
根据本发明公开一种带有内装驱动电路的伺服马达，其中当电源断开时包括多旋转计数值的位置数据被储存在一非易失性存储器中，从而省去后备电池，且其中一驱动控制电路部分的CPU负责多旋转计数本身，从而省去该用于多旋转计数的电路。由于所包含的线路数量减少且省去后备电池，故可实现尺寸的减小。根据本发明的带有内装驱动电路的伺服马达，包括一用于检测该伺服马达部分(100)旋转的绝对编码器(30)和一电磁机械制动器(20)，其中当电源切断时，这时的位置数据(30A)被储存在一非易失性存储器中。
Description
技术领域
本发明涉及带有内装驱动电路的伺服马达。尤其是，本发明涉及对于伺服马达在尺寸和布线(Wiring line)数量方面获得减少的新的改进。这种改进可以这样实现，以致于在电源切断的同时让制动器啮合，此时从绝对编码器(an absolute encoder)获得的位置数据被储存在一非易失性存储器中，且当该电源接通时从该非易失性存储器中读出多旋转数据(maltiple-rotation date)。
背景技术
马达编码器(a motor encoder)的结构可以常规使用的这种类型的带有内装驱动电路的伺服马达的例子(例如参见JP 62-278408A和US5.912.541)提出。
在JP 62-278408A和US 5.912.541中公开的这种马达编码器中，其马达部分与编码器做成一体，且其驱动电路部分作为驱动器以与其马达主体分开的壳体形式构成。
如上所述构成的常规伺服马达，具有以下问题。
与内装绝对编码器有关，其所有的角度数据均通过线路输出至外部；当切断电源时，必不可少的绝对多旋转数据借助后备电池通过线路输出至外部，从而与该伺服马达相连的布线数量相当大。在为单个设备使用多通道编码器的情况下，与每个编码器相连的线路的数量非常大，以致于其布线需要大量劳动。
此外，为了检测包含多旋转计数值的位置数据，需要后备的电源，而且编码器结构本身就对减小尺寸构成障碍。
发明内容
本发明的做出意在解决现有技术中的上述问题。因此，本发明的目的在于提供一种带有内装包括一绝对编码器的驱动电路的伺服马达，其中由驱动控制电路部分的CPU控制多旋转计数，其中当电源切断时包含多旋转计数值的位置数据被储存在一非易失性存储器中；当电源切断时马达转轴由一电磁机械制动器锁定，且当该电源接通时读出所储存的数据以恢复该位置数据，从而实现尺寸和线路数量的减少。
根据本发明，提供一种带有内装驱动电路的伺服马达，利用传感器电路部分、驱动控制电路部分、和具有多个功率器件和马达驱动电路的马达驱动板来伺服驱动由设置在具有前盖和后盖的圆柱形壳体中的定子和转子构成的伺服马达部分，该伺服马达包括：具有码盘的绝对编码器，该码盘为了检测所述伺服马达部分的旋转而设置在通过贯穿所述后盖的开口而突出的所述旋转轴的突出轴上；由电磁驱动部分、静止不动的制动片和可动的制动片构成的电磁机械制动器，所述电磁驱动部分设置在所述后盖中，所述静止不动的制动片被紧固在所述转子一侧，所述可动的制动片通过弹簧与所述电磁驱动部分相连，在驱动所述伺服马达部分时，松开该制动器，而在不驱动所述伺服马达部分时，通过弹簧的作用啮合该制动器；和设置在所述后盖上的传感器盖，该传感器盖覆盖所述绝对编码器并具有冷却片，所述传感器电路部分和驱动控制电路部分设置在位于所述绝对编码器后面的传感器电路板上，所述马达驱动板位于与所述传感器电路板后面邻接的位置上，所述传感器电路板和所述马达驱动板位于所述传感器盖内，所述功率器件位于所述传感器盖和所述马达驱动板之间，并与所述传感器盖的内表面相接合，并在切断电源时，将该时刻的位置数据存储到被包含在所述驱动控制电路部分中的非易失性存储器内。
附图说明
图1为根据本发明的带有内装驱动电路的伺服马达的剖面图；而且
图2为表示图1中每个部分的电气结构的原理图。
具体实施方式
以下将参照附图描述根据本发明优选实施例的带有内装驱动电路的伺服马达。
在图1中，附图标记1表示一带有定子3的圆柱形壳体，其定子3的周围缠绕有定子绕组2.一前盖3A和一后盖4被安装在该园柱形壳体1的两端。
转轴7被分别设置在前盖3A和后盖4中的轴承5和6可旋转地支承。处于定子3内侧的转子8被可旋转地设置，而且电磁驱动部分9设置在后盖4中。此定子3、转子8和绝对编码器30一起构成伺服马达部分100。
一静止的平板11通过螺栓10的中介被紧固在电磁驱动部分9的前盖3A一侧的端部，以便在其间保持间隙D。
静止不动的制动片12和可动的制动片13被设置在该间隙D中。静止不动的制动片12被紧固在转子8一侧，而且可动的制动片13通过电磁机械制动器20壳体9a内侧的公知弹簧(未表示)的中介，与电磁驱动部分9相连。
因此，当电磁驱动部分9未被激励(energize)时，可动的制动片13通过该弹簧的回弹力作用致使与静止不动的制动片12紧靠，以防止(to secure)转子8旋转。当电磁驱动部分9被激励时，可动的制动片13被牵引抵抗该弹簧的回弹力，从而放开静止不动的制动片12，使其有可能让转子8旋转。
该静止不动的制动片12、可动的制动片13以及电磁驱动部分9，一起构成该公知类型的电磁机械制动器20。
旋转轴7上带有凸出的转轴部分7a，其穿过后盖4上的开口4a以从中伸出。该凸出的转轴部分7a上配备有码盘(a code plate)21，且在后盖4上设置的固定板22配备有光发射元件23。
一由印刷板组成的传感器电路板25通过支承件24的中介被设置在后盖4上并与所述绝对编码器30的后面邻接，且在码盘21的外侧即后侧被固定到位。
一光接收元件26设置在该传感器电路板25的一个表面上。此光发射元件23、码盘21和光接收元件26在一起，构成作为旋转检测器用的公知的绝对编码器30。还可能使用公知的分解器(resolver)来代替该编码器。
在该传感器电路板25的另一表面上设置的，是由IC和包括公知的CPU的驱动控制电路部分32组成的公知的传感器电路部分31。该传感器电路部分31对该绝对编码器30进行功率(power)和信号处理，以专门检测一次旋转中的位置数据，由此将其供给该驱动控制电路部分32。
由于该驱动控制电路部分32是负责多旋转计数的，故此传感器电路部分31无需配备多旋转记数电路部分。包含多旋转记数在内的总的位置数据，被储存在一包含在该驱动控制电路部分32中的非易失性存储器200中。
该电磁机械制动器20由该驱动控制电路部分32控制。当该驱动电路未工作时，不可能会有例如电磁机械制动器20被释放。
一由具有良好的热辐射特性的材料如铝(其它材料也可能)制成的杯形传感器盖40，被安装在后盖4的后侧，以便盖住编码器30。
在传感器盖40的内表面上设置有支座41，由印刷板组成的马达驱动板42固定其上。该马达驱动板42上带有由功率晶体管之类构成的功率器件(power device)43，其位于马达驱动板42与传感器盖40之间，并与传感器盖40的内表面40a相接触并与之连接，从而允许热传输和热辐射。因此，所述马达驱动板42位于与所述传感器电路板25的后面邻接的位置上，所述板25、42位于所述传感器盖40内侧。
在传感器盖40的该表面上形成有冷却片44，借助它有可能实现具有高效率的热辐射。
如本领域中公知的那样，在马达驱动板42上设置有马达驱动电路43A，用来通过功率器件43驱动三相定子的绕组2，并由驱动控制电路部分32来驱动控制该马达驱动电路43A。
传感器电路板25和马达驱动板42的外径，均比传感器盖40的内径和伺服马达部分100的外径要小。传感器电路板25和马达驱动板42被并排设置在传感器盖40内侧，且沿其轴向彼此分开。
电学上，该传感器电路部分31、驱动控制电路部分32和马达驱动电路43A被形成为独立的电路，且其被构成而不使用如现有技术中的任何电隔离电路(isolation circuit)。
注意以上描述的图1中的两块板25和42，其构成如图2的原理图中所示，其表示两者如何被电连接。
接下来将描述该伺服马达的操作。首先，按照上述结构，当接通电源时该驱动控制电路部分32从非易失性存储器200中读出所储存的位置数据，并且接受(take in)编码器部分一次旋转中的绝对位置数据。将如此读出的两种数据相互进行比较，确保在一次旋转的位置数据中没有较大的差别产生。与此同时，包括多旋转计数值的位置数据被重新构成。
随后，操作电磁驱动部分以使马达进入其可能被控制的状态。另外，在来自外部的驱动指令(未表示)的基础上，伺服马达部分100的伺服驱动，利用作为位置反馈信号的编码器信号被启动。
该驱动控制电路部分32的CPU负责多旋转计数。因此，该驱动控制电路部分32总能保持(retain)包括多旋转计数值的总位置数据。
在上述状态下，当断开电源时该驱动控制电路部分32检测到电源电压的下降，并且停止该伺服马达部分100的伺服驱动。此外，该电磁机械制动器20被松开，并且可动的制动片13通过该弹簧的回弹力被压靠在静止不动的制动片12上，以强迫转子8停止旋转。这时，包括多旋转计数值的位置数据被储存在该非易失性存储器200中。
当电源被断开时，由于电磁机械制动器20的工作旋转轴7并不旋转。
此后，当电源再次被接通时驱动控制电路部分32从非易失性存储器200中读取可储存的位置数据，并且还从绝对编码器30中读取一次旋转中的位置数据，确保这两种数据之间不存在大的差异。此外，包括多旋转计数值的位置数据的重建被启动，而且电磁机械制动器20被啮合，以使伺服马达100进入其可能被驱动的状态。另外，当电源切断时此时的位置数据被储存在非易失性存储器200中，与此同时旋转轴7的旋转由于电磁机械制动器20的作用而被防止，从而在切断电源时不需要公知的后备电池。
构成本发明的带有内装驱动电路的伺服马达，可提供以下效果。
首先，由于驱动控制电路部分的CPU负责多旋转计数，故有可能省去用于多旋转计数的电路。
其次，当电源切断时这时的位置数据被储存在非易失性存储器中，与此同时旋转轴的旋转通过电磁机械制动器的作用而被防止，从而在切断电源时不需要后备电池电路。
第三，即使没有如现有技术中的后备电池在起作用，也能从这时将位置数据储存在非易失性存储器中，并且不需要提供内装电池作后备，从而对减小该伺服马达的尺寸作出贡献。
Claims (1)
1.一种带有内装驱动电路的伺服马达，利用传感器电路部分(31)、驱动控制电路部分(32)、和具有多个功率器件(43)和马达驱动电路(43A)的马达驱动板(42)来伺服驱动由设置在具有前盖(3A)和后盖(4)的圆柱形壳体(1)中的定子(3)和转子(8)构成的伺服马达部分(100)，其特征在于包括:
具有码盘(21)的绝对编码器(30)，该码盘(21)为了检测所述伺服马达部分(100)的旋转而设置在通过贯穿所述后盖(4)的开口(4a)而突出的所述旋转轴(7)的突出轴(7a)上；
由电磁驱动部分(9)、静止不动的制动片(12)和可动的制动片(13)构成的电磁机械制动器(20)，所述电磁驱动部分(9)设置在所述后盖(4)中，所述静止不动的制动片(12)被紧固在所述转子(8)一侧，所述可动的制动片(13)通过弹簧与所述电磁驱动部分(9)相连，在驱动所述伺服马达部分(100)时，松开该制动器，而在不驱动所述伺服马达部分(100)时，通过弹簧的作用啮合该制动器；和
设置在所述后盖(4)上的传感器盖(40)，该传感器盖(40)覆盖所述绝对编码器(30)并具有冷却片(44)，
其中所述传感器电路部分(31)和驱动控制电路部分(32)设置在位于所述绝对编码器(30)后面的传感器电路板(25)上，所述马达驱动板(42)位于与所述传感器电路板(25)后面邻接的位置上，所述传感器电路板(25)和所述马达驱动板(42)位于所述传感器盖(40)内，所述功率器件(43)位于所述传感器盖(40)和所述马达驱动板(42)之间，并与所述传感器盖(40)的内表面(40a)相接合，并在切断电源时，将该时刻的位置数据(30A)存储到被包含在所述驱动控制电路部分(32)中的非易失性存储器(200)内。
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