CN101430564A - 伺服放大器 - Google Patents

Abstract

本发明的伺服放大器，输入被安装在电动机的旋转轴上的电动机位置检测器的检测信号、和被安装在与电动机的旋转轴连接的负载装置上的外部位置检测器的检测信号，并根据来自上级控制器的位置指令对电动机进行驱动控制。在该伺服放大器中包括：第一信号选择器，作为当前位置信息，从电动机位置检测器和外部位置检测器分别输入具有90度相位差的AB相信号；以及第二信号选择器，从电动机位置检测器和外部位置检测器分别输入作为基准位置信息的Z相信号，将第一信号选择器和第二信号选择器选择的检测信号输出到上级控制器。

Description

伺服放大器

技术领域

本发明涉及以脉冲将来自电动机的位置检测器和负载侧的外部位置检测器的位置检测信息输出到上级控制器的伺服放大器。

背景技术

在以半导体制造装置为代表的FA领域的装置中，被安装在伺服电动机的旋转轴上的编码器的位置检测信号、和被安装在负载侧的外部位置检测器的位置检测信号被用于定位控制。例如，如在日本专利申请特开平7-225615号公报中公开的那样，提出了以全封闭(full closed)位置控制的高速化、上级控制器的简化为目的的全封闭循环(full closed loop)位置控制装置。

通常，对伺服放大器发送指令的上级控制器为了取得电动机或者负载装置的当前位置信息，对从伺服放大器输出的具有90度相位差的两种信号(一般称为AB相信号)的脉冲数进行计数。

而且，一般准备一个位置以上的成为位置的基准的基准信号(一般称为Z相信号)，该Z相也作为基准位置信号与AB相信号一起被从伺服放大器输出到上级控制器侧。该ABZ相信号基于从安装在电动机和负载装置上的位置检测器输入到伺服放大器的位置信息，在伺服放大器内部被生成。

另一方面，提出了共用2相脉冲式编码器信号的接收电路和接口，并可以应对串行通信编码器和全封闭控制，能够实现低价格、小型化、高性能化的伺服放大器。该伺服放大器由接口取入2相脉冲式编码器(包含磁极传感器用的串行通信)的信号并将其输入到微型计算机，该接口能够连接来自串行通信编码器的串行信号和来自外部线性刻度尺(linear scale)的2相脉冲信号。于是，该微型计算机具有通过软件切换使用了2相脉冲式编码器的模式、和使用了串行通信编码器和外部线性刻度尺信号的模式的功能。于是，在以后者的模式将串行信号和线性刻度尺的2相脉冲信号输入到接口时，能够进行全封闭控制。该技术例如在日本专利申请特开2000-333484号公报中被公开。

这里，作为该方式的课题，是表示位置信息的ABZ相的各信号以一组(one set)的方式对每个位置检测器输入到伺服放大器，以一组的方式输出到上级控制器这一点。

该伺服放大器通过选择由位置检测器或者外部位置检测器检测到的一个ABZ相信号而输出到上级控制器，可以应对全封闭控制或者半封闭控制。例如，在选择全封闭控制，并且在外部位置检测器中作为基准位置的Z相仅有一个位置时，在实施装置的基准位置调整时，需要使负载移动至Z相的位置。在该移动量大时，在基准位置调整中需要较多时间。因此，在变更外部位置检测器中的Z相的位置时，成为特殊标准而导致成本上升。

另一方面，在不要求严格的位置精度的装置中，希望不变更外部位置检测器的原来的Z相位置，而采用简单的基准位置调整方法。然而，两个位置检测器的检测信号由于ABZ相是一组，所以存在不能单独利用的大问题。

发明内容

本发明的伺服放大器用于解决上述问题，具有以下结构。本发明的伺服放大器，输入被安装在电动机的旋转轴上的电动机位置检测器的检测信号、和被安装在与电动机的旋转轴连接的负载装置上的外部位置检测器的检测信号，并根据来自上级控制器的位置指令对电动机进行驱动控制，在该伺服放大器中包括：第一信号选择器，作为当前位置信息，从电动机位置检测器和外部位置检测器分别输入具有90度相位差的AB相信号；以及第二信号选择器，从电动机位置检测器和外部位置检测器分别输入作为基准位置信息的Z相信号，将第一信号选择器和第二信号选择器选择的检测信号输出到上级控制器。

通过该结构，本发明的伺服放大器可以将单独地选择了来自电动机位置检测器和外部位置检测器的位置信息(AB相和Z相)的ABZ相信号输出到上级控制器，可以应对全封闭控制和半封闭控制两者。

附图说明

图1是包含本发明的实施方式1的伺服放大器的电动机控制系统的整体说明图。

图2是同上图的伺服放大器的主要部分的说明图。

图3是本发明的实施方式2中的伺服放大器的主要部分的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

图1是包含本发明的实施方式1的伺服放大器的电动机控制系统的整体说明图，图2是本实施方式的伺服放大器的主要部分的说明图。

在图1中，伺服放大器2通过通信指令线11和通信响应线15与上级控制器1连接。上级控制器1经由通信指令线11对伺服放大器2输出指令脉冲。而且，虽然通信指令线11和通信响应线15各有三根线，但是仅图示一根线。

伺服电动机3通过来自由电动机线12(用一根线来图示3相线)连接的伺服放大器2的供给电力来驱动。在伺服电动机3的旋转轴上安装电动机位置检测器(以下称为旋转编码器)4，该旋转编码器4的检测信号(位置信息)经由编码器线13输入到伺服放大器2。

伺服电动机3的旋转轴和负载装置5的驱动轴(以下称为滚珠螺杆)6通过联接器9连接，通过伺服电动机3的旋转轴旋转，被安装在滚珠螺杆6上的台子7移动。外部位置检测器(以下，称为线性刻度尺)8检测安装了负载的台子7的当前位置信息。该线性刻度尺8的检测信号(位置信息)经由刻度尺线14被输入到伺服放大器2。而且，编码器(encoder)线13和刻度尺(scale)线14用一根线图示除了电源线的ABZ相的三根线。

伺服放大器2在全封闭控制的情况下将线性刻度尺8的位置信息、在半封闭控制的情况下将旋转编码器4的位置信息以脉冲方式经由通信响应线15输出到上级控制器1。上级控制器1将与对于指令脉冲的偏差相应的指令脉冲输出到伺服放大器2。重复上述过程并更新，从而将台子7移动至目的位置。

这里，将从旋转编码器4和线性刻度尺8发送到伺服放大器2的检测信号作为检测脉冲，将从伺服放大器2发送到上级控制器1的位置信号作为再现脉冲而进行区别，并对位置检测器的位置信号进行说明。

旋转编码器4和线性刻度尺8将作为当前位置信息具有90度的相位差的AB相信号以并行的检测脉冲、将作为基准位置信息的Z相信号以检测脉冲分别输出到伺服放大器2。在伺服放大器2中单独设置用于输入旋转编码器4和线性刻度尺8的检测脉冲的端子，通过连接编码器线13和刻度尺线14，将检测脉冲取入伺服放大器2。

本发明的伺服放大器2的特征是，具有将AB相信号输入内部的第一信号选择器10a和输入Z相信号的第二信号选择器10b，可以单独输出从伺服放大器2输出到上级控制器1的AB相再现脉冲和Z相再现脉冲，兼用图2来进行说明。

图2将图1中的伺服放大器2表示为伺服放大器22，以下详细说明。在图2中，伺服放大器22经由通信响应线15a(用一根线图示AB相信号)和通信响应线15b(Z相)，将位置检测器的位置信息以再现脉冲输出到上级控制器1。伺服放大器22在输出该位置检测器的再现脉冲的前级具有第一信号选择器20a和第二信号选择器20b。在伺服放大器22的内部，旋转编码器4和线性刻度尺8的检测脉冲(AB相信号和Z相信号)被分别输入第一信号选择器20a和第二信号选择器20b。

在第一信号选择器20a中，输入旋转编码器4的AB相信号13a(用一根线图示两个信号)和线性刻度尺8的AB相信号14a(用一根线图示两个信号)。在第二信号选择器20b中输入旋转编码器4的Z相信号13b和线性刻度尺8的Z相信号14b。在第一信号选择器20a和第二信号选择器20b中，选择输出哪一个信号。

图2表示第一信号选择器20a(用1个切换图示2个切换)选择线性刻度尺8的AB相信号14a，并且第二信号选择器20b选择了旋转编码器4的Z相信号13b的状态。AB相再现脉冲经由通信响应线15a、Z相再现脉冲经由通信响应线15b分别输出到上级控制器1。

这样，由于设置第一信号选择器20a和第二信号选择器20b，可以单独地选择AB相信号和Z相信号，所以可以应对全封闭控制和半封闭控制两者。而且，通过组合线性刻度尺8的AB相信号和旋转编码器4的Z相信号的位置信息，可以进行简单的基准位置调整。

全封闭控制中的简单的基准位置调整的方法，在通过联接器9连接伺服电动机3的旋转轴和负载装置5的滚珠螺杆6时，利用示波器等波形测量设备，取入旋转编码器4的Z相信号和线性刻度尺8的A相信号(或者B相信号)。

这时，使伺服电动机3的旋转轴缓慢旋转，以在示波器上检测到旋转编码器的Z相信号的变化的状态下，固定伺服电动机3的旋转轴。

接着，在示波器上检测到作为线性刻度尺8的A相信号(或者B相信号)的变化点的上升沿(或者下降沿)的状态下，使滚珠螺杆6缓慢旋转以与旋转编码器4的Z相信号的上升沿(或者下降沿)一致(同步)，在已经一致的状态下用联接器9连接伺服电动机3和滚珠螺杆6。由此，全封闭控制中的简单的基准位置调整结束。

(实施方式2)

图3是本发明的实施方式2中的伺服放大器的主要部分的说明图。在本实施方式中，以串行通信方式连接位置检测器和伺服放大器这一点与实施方式1不同。关于电动机控制系统整体与图1相同，省略其说明。

在图3中，伺服放大器32以串行信号13c获取来自旋转编码器4的检测信号。在至伺服放大器32的信号为串行通信的情况下，需要在伺服放大器32内部生成发送到上级控制器的AB相再现脉冲和Z相再现脉冲。伺服放大器32在脉冲生成块30c中进行该处理，根据串行信号生成AB相信号和Z相信号。

在脉冲生成块30c中生成的AB相信号13a和Z相信号13b与实施方式1一样，被输入到第一信号选择器30a(用1个切换图示2个切换)和第二信号选择器30b，通过各信号选择器选择一个检测信号。

伺服放大器32将AB相再现脉冲从通信响应线15a(用一根线图示AB相)、将Z相再现脉冲从通信响应线15b输出到上级控制器1。

而且，在本实施方式中，对从旋转编码器4至伺服放大器32的信号为串行通信的情况进行了说明，但是从线性刻度尺8至伺服放大器32的信号为串行通信的情况下也可以同样实施。而且，在从旋转编码器4至伺服放大器32的信号和从线性刻度尺8至伺服放大器32的信号两者都为串行通信的情况下，可以通过再追加一个脉冲生成块来同样地实施。而且，在通过信号选择器选择并行信号和在伺服放大器内部由串行通信所产生的信号的情况下也可以同样实施。

这样，按照本实施方式，由于可以通过伺服放大器内部的处理变换为AB相信号和Z相信号，并且输出通过信号选择器单独地选择的ABZ相再现脉冲，所以能够实现全封闭控制装置的省线化。

按照本发明的伺服放大器，对于电动机位置检测器和外部位置检测器，设置两个信号选择器，在一个信号选择器中输入AB相信号，在另一个信号选择器中输入Z相信号，并分别选择其中一个信号，从而可以应对全封闭控制和半封闭控制。而且，通过组合外部位置检测器的AB相信号和电动机位置检测器的Z相信号，可以实现简单的基准位置调整。

Claims (5)

1、一种伺服放大器，输入被安装在电动机的旋转轴上的电动机位置检测器的检测信号、和被安装在与所述电动机的旋转轴连接的负载装置上的外部位置检测器的检测信号，并根据来自上级控制器的位置指令对所述电动机进行驱动控制，其特征在于，

在该伺服放大器中包括：第一信号选择器，作为当前位置信息，从所述电动机位置检测器和所述外部位置检测器分别输入具有90度相位差的AB相信号；以及第二信号选择器，从所述电动机位置检测器和所述外部位置检测器分别输入作为基准位置信息的Z相信号，将所述第一信号选择器和所述第二信号选择器选择的检测信号输出到所述上级控制器。

2、如权利要求1所述的伺服放大器，

分别通过所述第一信号选择器选择所述外部位置检测器的AB相信号，通过所述第二信号选择器选择所述电动机位置检测器的Z相信号。

3、如权利要求1或2所述的伺服放大器，

所述电动机位置检测器的检测信号或者所述外部位置检测器的检测信号的至少一个通过串行通信发送，并被变换为所述AB相信号和所述Z相信号。

4、如权利要求2所述的伺服放大器，其特征在于，

在使所述AB相信号的信号边沿和所述Z相信号的信号边沿同步的状态下，连接所述电动机的旋转轴和所述负载装置的驱动轴。

5、如权利要求4所述的伺服放大器，

所述AB相信号的信号边沿是A相信号或者B相信号的上升沿或者下降沿。

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