CN101689048B - 具有分布式控制放大器的多轴机器的复合控制 - Google Patents

具有分布式控制放大器的多轴机器的复合控制 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种控制设备，该控制设备用于多路复用单分布式控制放大器以控制多轴机械中的运动的多个轴。在一个示例中，该控制设备包括：分布式控制电动机放大器；第一电动机，用于提供沿着运动的第一轴的移动；第二电动机，用于提供沿着运动的第二轴的移动；第一继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点及用于接收驱动信号的输入；其中，第一继电器被配置为响应于驱动信号在第一状态和第二状态之间进行操作，在第一状态中，所述开关被电连接到第一触点，在第二状态中，所述开关被电连接到第二触点。

Description

具有分布式控制放大器的多轴机器的复合控制
技术领域
本发明涉及用于控制自动化或半自动化机械中的运动的轴的方法和设备。
背景技术
在典型的表面贴装电路板制造操作中，使用丝网印刷机来将锡膏印刷到印制电路板上。被广泛地称为电子基底、具有将在上面沉积锡膏的焊盘图案或某些其它的导电表面的电路板被自动地进给到丝网印刷机中。被称为基准的电路板上的一个或多个小缝隙或标记被用于在电路板上印刷锡膏之前，将电路板与丝网印刷机的丝网或屏幕正确地对准。一旦电路板已经与印刷机中的丝网正确对准，则通过基底支撑向丝网提升电路板并关于丝网固定电路板，该基底支撑例如是具有管脚(pin)的工作台或灵活的支撑。然后，将锡膏沉积到丝网上，并且刮水片或橡皮刮板在丝网上来回移动以促使锡膏通过在丝网上形成的缝隙并到达电路板上。当在丝网上移动橡皮刮板时，锡膏倾向于在刮板前面滚动，这理想地将锡膏混合并剪断，从而达到理想的粘性以使屏幕或丝网中的缝隙的填充更容易。典型地，从标准的滤芯(cartridge)将锡膏分配到丝网上。在印刷操作之后，则释放电路板，远离丝网将电路板降下，并将电路板传送到印制电路板生产线中的其它位置。
上述丝网印刷机可以典型被用在具有用于制造电路板的其它装置的自动化组装线中的电子制造设备中。与丝网印刷机一起在线的其它装置可以包括例如在电路板上放置元件的拾取和放置机械、用于分配用于各种应用的所计量的量的液体或膏的分配系统、用于使在电路板上分配的材料硬化的回流焊炉以及可以将电路板或其它部件从一个制造位置移动到另一个位置的传送机。这些以及许多其它类型的自动化或半自动化机械使用电动机来提供各种部件沿着运动的不同的轴而移动。例如，在丝网印刷机中，可以使用电动机来移动橡皮刮板及移动电路板。在这些以及类似的系统中，通常需要多个电动机来提供沿着多个轴的希望的运动，一个电动机用于运动的一个轴(例如，x-轴、y-轴及z-轴)。在现有系统中，每一个电动机需要专用的驱动放大器，另外，一次只能为一个轴设定电动机的调整参数。
发明内容
如上所述，典型的运动控制放大器已经被用于控制仅仅一个电动机，该一个电动机反过来仅能提供沿着运动的一个轴移动。根据本发明的实施例，提供一种经济有效的实现方式，其允许在多轴机器内通过单分布式控制电动机放大器来控制运动的多轴。该实现方式通过减少用于操作机器的控制电动机放大器的数量，可以对于机械节省可观的空间和成本。
一个实施例涉及用于在基底上印刷粘性材料的丝网印刷机，该丝网印刷机包括：框架；连接到框架的丝网；连接到框架的印刷头，用于在丝网上沉积粘性材料；构造并布置用于支持基底的基底支撑机构；及控制设备，用于控制丝网、印刷头和基底支撑中的至少一个沿着运动的多个轴的移动。该控制设备可以包括：分布式控制电动机放大器；第一电动机，用于提供沿着运动的第一轴的移动；第二电动机，用于提供沿着运动的第二轴的移动；第一继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点及用于接收驱动信号的线圈；其中，第一继电器被配置为响应于驱动信号在第一状态和第二状态之间进行操作，在第一状态中，所述开关被电连接到第一触点，在第二状态中，所述开关被电连接到第二触点。
在一个示例中，第一电动机和第二电动机被连接到基底支撑机构以提供基底支撑机构的移动。该移动可以沿x-、y-或z-方向，在一个示例中，该移动可以沿z-轴方向以移动基底接近印刷头并再远离印刷头。在另一示例中，控制设备进一步包括提供直流信号的直流电源；其中，第一继电器包括被连接到直流电源的附加触点；及其中，构造并布置第一继电器，从而当第一继电器处于第一状态时，将直流信号应用到第二电动机。第一电动机和第二电动机可以每一个包括例如步进电动机。在另一示例中，该控制设备可以还包括电源和第二继电器，第二继电器具有连接到电源的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点及用于接收驱动信号的线圈。分布式控制电动机放大器可以包括：连接到第一继电器的开关的电动机输出，构造并布置电动机输出以对第一电动机和第二电动机中的被选择的一个提供电能；连接到第一继电器的输入的控制输出，构造并布置控制输出以提供驱动信号。在另一示例中，该设备进一步包括控制器，控制器对分布式控制电动机放大器提供控制信号，其中，该控制信号包括用于第一电动机和第二电动机中的被选择的一个的操作参数。
根据另一实施例，一种控制丝网印刷机中的运动的多个轴的方法可以包括：在控制运动的第一轴的第一机构和控制运动的第二轴的第二机构之间切换普通控制及电源，以对所选择的运动轴提供电能，并且激活继电器以完成切换。
另一实施例涉及一种控制丝网印刷机中的运动的多个轴的方法，该方法可以包括：选择沿着运动的第一轴的移动；从分布式控制电动机放大器对第一电动机提供电能，构造并布置第一电动机以提供沿着运动的第一轴的移动；取消选择沿着运动的第一轴的移动；在取消选择沿着运动的第一轴的移动之后，选择沿着运动的第二轴的移动；及从分布式控制电动机放大器对第二电动机提供电能，构造并布置第二电动机以提供沿着运动的第二轴的移动。
在一个示例中，选择和取消选择沿着运动的轴的移动的动作可以包括：激活被连接到分布式控制电动机放大器及第一电动机与第二电动机的继电器，以将分布式控制电动机放大器的连接从第一电动机切换到第二电动机。在一个示例中，运动的第一轴位于z方向并且可以将第一电动机连接到基底支撑，其中，当电源被连接到第一电动机时，沿z方向移动基底支撑。在另一个示例中，该方法可以进一步包括当沿着运动的第一轴的移动被取消选择时，对第一电动机提供直流信号的动作。
根据另一实施例，一种用于控制沿着多轴机械中的运动的多个轴的移动的控制设备可以包括：分布式控制电动机放大器；第一电动机，用于提供沿着运动的第一轴的移动；第二电动机，用于提供沿着运动的第二轴的移动；第一继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点及用于接收驱动信号的输入；其中，第一继电器被配置为响应于驱动信号在第一状态和第二状态之间进行操作，在第一状态中，所述开关被电连接到第一触点，在第二状态中，所述开关被电连接到第二触点。
在一个示例中，多轴机械可以是丝网印刷机或分配器。在另一个示例中，控制设备可以进一步包括提供直流信号的直流电源；其中，第一继电器包括被连接到直流电源的附加触点；及其中，构造并布置第一继电器，从而当第一继电器处于第一状态时，将直流信号应用到第二电动机。第一电动机和第二电动机可以每一个包括步进电动机。在另一个示例中，控制设备可以进一步包括第二继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点及用于接收驱动信号的输入。分布式控制电动机放大器可以包括：连接到第一继电器的开关的电动机输出，构造并布置电动机输出以对第一电动机和第二电动机中的被选择的一个提供电能；连接到第一继电器的输入(或线圈)的控制输出，构造并布置控制输出以提供驱动信号。
根据另一实施例，一种控制多轴机械中的运动的多个轴的方法可以包括：选择沿着运动的第一轴的移动；对第一电动机提供电能，构造并布置第一电动机以提供沿着运动的第一轴的移动；取消选择沿着运动的第一轴的移动；在取消选择沿着运动的第一轴的移动之后，选择沿着运动的第二轴的移动；及对第二电动机提供电能，构造并布置第二电动机以提供沿着运动的第二轴的移动。
在一个示例中，选择和取消选择沿着运动的轴的移动的动作可以包括：激活被连接到分布式控制电动机放大器及第一电动机与第二电动机的继电器，以将分布式控制电动机放大器的连接从第一电动机切换到第二电动机。在另一个示例中，该方法可以进一步包括：当沿着运动的第一轴的移动被取消选择时，对第一电动机提供直流信号的动作。
附图说明
参考附图，下面具体描述本发明的各个方面和实施例。应该理解，附图并非按比例绘制。在附图中，通过相同的附图标记来表示在各种图中说明的每一个相同或基本相同的部件。为了清楚的目的，没有在每一幅图中都标明每一个部件。在附图中：
图1是可以使用根据本发明的实施例的控制设备的丝网印刷机的示意图；
图2是根据本发明的方面的设备的一个实施例的框图；
图3是根据本发明的实施例的设备的示意图；
图4是根据本发明的方面的设备的另一个实施例的框图；
图5是根据本发明的方面的多路复用方法的一个示例的流程图。
具体实施方式
本发明的各个方面和实施例设计控制设备可以多路复用单分布式控制放大器以控制许多类型的自动化或半自动化机械的运动的多个轴。在具有运动的轴的多样性的工业机械中，通常，某些轴上的运动排斥某些其它轴上的运动。在该情况下，可以指定具有类似功率要求、不需要同时运动的一组轴，因此可以共享普通的轴控制器。由于部件数量减少，该结果可以是减少成本，并且减少由控制电路消耗的空间，这些都是有利的。
应该理解，不将本发明的应用限制于在下面的描述中阐明或在附图中说明的具体构造和部件布置。本发明能够用于其它实施例并能够以各种方式进行实施或执行。例如，虽然参考用于将锡膏印刷到印制电路板上的丝网印刷机来描述本发明的实施例，但是应该理解，该控制设备可以用于任意类型的自动化或半自动化机械，而不限于用于丝网印刷机。本文提供的特定实施的示例仅用于说明目的而非限制。特定的，在其它实施例中的类似情况不排斥联系一个实施例说明的动作、元件和特征。另外，本文使用的措词和术语是用于描述的目的而不应被当作限制。本文中“包括”和“具有”及其各种变化的使用表示包括另外的项目以及后面列出的项目及其等价物。
现在参考附图，更具体地，参考图1，图1中是一般以10表示的本发明的实施例的丝网印刷机。如所示出的，丝网印刷机10包括用于支撑丝网印刷机的部件的框架12和具有磁性门锁32的门框30。这些部件部分地包括控制器14、用户界面16、丝网18、丝网架22及具有可以分配锡膏的分配器的印刷头20。可以将这些部件中的每一个合适地与框架12连接。在一个实施例中，印刷头20位于托台上，在控制器14的控制下，托台使得印刷头能够沿x-、y-及z-方向移动。如下面更具体描述的，印刷头20可以被放置在丝网18上，并且可以越过丝网移动，以允许在电路板或其它类型的电子基底上印刷锡膏或例如粘合剂、环氧树脂、胶囊密封材料及底层填料等任意其它类型的粘性材料。
丝网印刷机10还可以包括具有用于将电路板运输到丝网印刷机的印刷位置的钢轨24、26的传送系统28。丝网印刷机10具有用于支撑印制电路板(或“基底”)的组件，该组件提升并使电路板牢固，从而在印刷操作过程中电路板是稳定的。基底支撑组件可以进一步包括基底支撑系统，例如，当电路板处于印刷位置时在电路板下面设置的多个管脚或灵活的工具。基底支撑系统部分地可以用于支撑电路板的内部区域以防止在印刷操作过程中弯曲或使电路板变歪。
可以配置印刷头20以接收在印刷过程中对印刷头提供锡膏的至少一个锡膏滤芯。虽然在图1中没有示出，但是可以将锡膏滤芯连接到气动送风管的一端，而将气动送风管的另一端连接到压缩机，在控制器14的控制下，压缩机对锡膏滤芯提供增压空气，以促使锡膏从滤芯中出来进入到印刷头20中从并到达丝网18上。除了空气压力外或代替空气压力，可以使用例如活塞等机械装置以促使锡膏从滤芯中出来进入到印刷头20中。可以配置控制器14以通过应用特定软件使用具有Microsoft DOS或Windows XP操作系统的个人计算机，来控制丝网印刷机10的操作。
在一个实施例中，丝网印刷机10如下进行操作。使用钢轨24、26将电路板装载到丝网印刷机10中。支撑组件提升电路板并将电路板固定到印刷位置。然后，沿z-方向降下印刷头20直到印刷头的刮板接触丝网18。然后，穿越丝网18沿y-方向移动印刷头20。印刷头21通过丝网18中的缝隙将锡膏沉积到印刷头的分配器外并将锡膏沉积到电路板上。一旦印刷头20已经完全横贯丝网18，则释放电路板，将电路板下降回到传送钢轨24、26上，并从印刷机10将其进行传输，从而可以将第二个电路板装载到印刷机中。为了在第二个电路板上进行印刷，沿着于用于第一个电路板的方向相反的方向穿越丝网18移动印刷头20。可选择地，在另一实施例中，橡皮刮板臂(未示出)可以向内摆动以在印刷头20中保持锡膏，并且然后可以沿z-方向升高印刷头并将印刷头移动回到其原始位置，以使用类似的方向行程在第二个电路板上执行印刷操作。
如上所述，例如上述的丝网印刷机可以包括多个电动机，这些电动机用于提供例如传送器、印刷头、橡皮刮板臂等沿着x-、y-及z-轴运动的各种部件的移动。这些轴中的至少某些轴上的运动可以排斥在某些其它轴上的运动。在该情况下，可以指示具有类似功率要求、不需要同时运动的一组轴，因此可以共享普通的轴控制器。因此，根据本发明的实施例并下面具体说明的控制设备可以被用于控制多个系统电动机中的某些或全部，从而减少专用电动机控制器的数量并减少系统的总成本和复杂性。
参考图2，说明根据本发明的实施例的系统的框图。系统38包括控制器36、分布式控制电动机放大器40及两个电动机44、46。适合的分布式控制电动机放大器的一个示例是零件号码STM-075-07，Massachusetts，Canton的Copley Control，但是应该理解还可以使用许多其它的放大器。如下面进一步说明的，分布式控制电动机放大器包括电动机功率输出34，在控制器36的指示下，电动机功率输出34可以对一个或多个电动机44、46提供电能。在例如丝网印刷机10(见图1)等丝网印刷机中使用系统38的一个示例中，控制器36可以是丝网印刷机的控制器14。可选择地，在某些示例中，控制器36可以是分布式控制电动机放大器的一部分，或可以是分离的计算机或其它控制设备。电动机44、46中的每一个可以被用于提供沿着运动的特定轴的装置的移动。该装置可以包括广泛的各种可移动机械部件，例如，丝网印刷机的橡皮刮板、传送器或拾取和放置机械的自动化臂。为了简化及简明，在下面的描述中，将控制电动机放大器描述为控制运动的不同轴，而不参考沿着运动的特定轴而移动的实际装置。应该理解，本发明不限于用于任意特定装置，并且如上所述，本发明可以被应用于任意自动化或半自动化机械。
为了实现在多个轴中共享的控制电动机放大器，可以经由例如继电器等开关将分布式控制电动机放大器40的电动机功率输出引到(多个轴中的)所选择的轴。再次参考图2，在一个实施例中，继电器48、50可以被用于在两个或多个电动机44、46中多路复用来自分布式控制电动机放大器40的电能及控制。继电器48、50可以是能够处理对电动机供给动力所需要的电流的任意类型的继电器。第一继电器48包括连接到分布式控制电动机放大器40的开关52，能够在分别被连接到第一电动机44和第二电动机46的第一触点54和第二触点56之间操作该开关。配置第一继电器48，从而响应于来自控制器36的在导线58上的驱动信号，开关52可以将第一触点54或第二触点56电连接到电动机控制放大器40。以该方式，可以使用继电器48将来自分布式电动机控制放大器40的信号可选择地连接到电动机44或电动机46。应该理解，在其它示例中，可选择地，可以从分布式控制电动机放大器40而不是从控制器36来提供驱动信号。
在许多情况下，被“取消选择”(即，不与分布式控制电动机放大器电连接)的一个或多个轴精确地保持它们的位置是重要的。根据在运动的各种轴中使用的电动机的类型，可以要求不同的机构来保持位置。例如，如果电动机是伺服电动机，则该电动机上可能需要电的机械闸。可选择地，如果电动机是步进电动机，则可以使用普通的电磁制动器来保持位置。应该以能够在取消选择电动机并且再次激活电动机驱动输出之后能够修整的制动器来使步进电动机停止。例如，如果步进驱动总是在A+相位(phase A plus)上再次激活，则应该在电能和控制被转移到其它轴之前，在A+相位上停止驱动。
在某些情况下，应该停止电动机的普通制动器可能不足以保持电动机的位置，特别是在例如由于环境因素摇动等机械力存在时(例如，其它装置的移动可能造成被停止的轴的摇动)。因此，根据一个实施例，可以将直流(DC)信号应用到电动机驱动以保持电动机在适当的位置。可以在停止电动机的相位(例如，A+相位)中插入该DC信号。再次参考图2，系统38可以包括例如24伏电源的DC电源42，DC电源42可以用于对控制电子设备提供电能。在一个实施例中，该DC电源可以用于提供小的DC信号以保持电动机位置。如图2所示，第二继电器50包括被连接到电源42的开关62和被连接到第一和第二电动机44、46的第一和第二触点64、66。响应于来自控制器36(或来自分布式控制电动机放大器40)的信号，可以以与对继电器48所描述的相同的方式来操作第二继电器50以选择性地将来自电源42的DC保持电能连接到电动机44或电动机46。可以控制继电器48、50，从而当第一继电器48的开关52被连接到第一触点54时，通过将分布式电动机控制放大器连接到第一电动机而因此“选择”第一电动机44，可以将第二继电器50的开关连接到第一触点64以将电源42连接到第二电动机46。因此，当“所选择的”电动机44被连接到分布式控制电动机放大器40时，对“取消选择”的电动机46提供DC“保持电流”以保持取消选择的电动机的位置，直到该电动机被切换为与分布式控制电动机放大器连接。如本领域普通技术人员能够认识的，由于DC信号的幅度可能依赖于电动机的转矩和其它考虑因素，因此可以按照经验来确定DC信号的幅度。
应该理解，通过使用附加的继电器或具有附加的触点的继电器，可以从信号分布式电动机控制放大器和电源对多个电动机多路复用控制信号和电能。通过一个分布式控制电动机放大器和电源以及多个继电器，该设备可以代替用于运动的多个轴的多个驱动控制器(即，控制和提供电能)。该设备可以用于需要多个轴运动的简化设计和/或希望节省成本的任意情况。此外，应该理解，本发明不限于图2中说明的确切配置，可以进行许多变化。例如，继电器48、50不需要是分离的继电器，代替地，具有附加的触点的一个继电器可以用于在两个(或多个)电动机中多路复用控制和DC保持电能。此外，如上所述，控制器36可以是分布式控制电动机放大器的一部分，和/或可以通过分布式控制电动机放大器而不是通过控制器36来提供用于切换继电器的信号。
根据一个实施例，分布式控制电动机放大器40可以包括对于每一个电动机控制例如操作电压、电流、速度和方向的电动机的操作参数及许多其它参数的控制电路。一个电动机的这些参数可以不同于另外的电动机的这些参数，并且在现有的系统中，一次只能对运动的一个轴设置这些参数。在一个示例中，可以从控制器36可以从分布式控制电动机放大器接收用于所选择的电动机的这些操作参数。分布式控制电动机放大器可以接收指令以驱动继电器选择特定电动机，并且同时(或几乎同时)，可以以用于该电动机的合适的操作参数来对分布式控制电动机放大器编制程序。因此，根据本发明的实施例，每当将电动机切换(多路复用)为与分布式控制电动机放大器连接时，可以对分布式控制电动机放大器编制程序以对该电动机提供正确的操作参数。由于在多个电动机中多路复用电动机放大器，因而能够“随意地(on the fly)”改变操作参数。
参考图3，说明根据本发明的各方面的设备的一个实施例的示意图。该设备可以包括例如电动机连接器72和电动机连接器74等多个电动机连接器，但是应该理解该设备不限于两个电动机连接器。电动机44、46(图3中未示出)被连接到电动机连接器72、74。在该实施例中，分布式控制电动机放大器40包括I/O(输入/输出)控制电路68和电源接口70。经由电源接口70将电源提供到电动机连接器械72、74以控制电动机44、46并对电动机44、46提供电能。经由电源接口提供的电源典型地是本领域普通技术人员已知的交流(AC)、多相电源。在所说明的示例中，电源接口70包括相应于电源的四个电相位(electrical phase)A+、A-、B+及B-的四个电源输出。然而，应该理解，该设备不限于这些电相位的使用。
仍然参考图3，第一继电器76可以将电源连接到第一电动机连接器72和第二电动机连接器74。第二继电器78可以将电动机电源和DC保持电流都连接到电动机连接器。在一个示例中，可以由零件号码KHAU-17012-24，Potter和Brumfield，提供这些继电器。然而，应该理解还可以使用其它继电器。如上所述，可以通过DC电源42提供DC信号。可以使用相位锁定电阻器82、84来将DC信号插入到电动机电源的合适的电相位中。在所说明的示例中，直接连接到电动机连接器的电源包括相位B+和B.，并且将DC信号连接到相位A+和A.，然而，应该理解本发明不限于此。可以使用抑制二极管86保护电路防止电压浪涌。如上面参考图2和3说明的，可以从I/O控制电路68在导线80上对继电器76、78提供控制信号，以控制切换继电器的触点来合适地选择和取消选择电动机连接器72、74。
根据其它实施例，除了保持电动机在固定的位置之外，可以经由反馈机构传感被取消选择的轴的移动。然后，可以使用该信息以当轴被再次选择时对移动进行补偿，并且当轴被取消选择时将轴反馈到其准确位置。参考图4，说明根据本发明的各方面的包括反馈传感的设备88的一个实施例的框图。如上所述，可以使用继电器90以将分布式控制电动机放大器的电动机输出连接到电动机44、46。另外，继电器90可以包括附加的触点92、94，附加的触点92、94可以分别将分布式控制电动机放大器40上的反馈输入96连接到电动机44和46上的反馈传感器97、100。例如，当电动机44被取消选择(即，将电动机46切换为经由继电器90与电动机输出70连接)时，连接到电动机44的反馈传感器98可以被多路复用为与反馈输入96连接。反馈传感器98、100可以检测连接它们的轴上的任意移动并将该种移动的表示提供到分布式控制电动机放大器40。从而，该放大器可以接收并记录关于在被取消选择的轴上的任意移动的信息并当该轴被重新选择时弥补该移动。可以与例如步进电动机、伺服电动机或变频电动机等任意类型的电动机一起使用该设备。还应该理解，虽然在所说明的示例中，使用相同的继电器来多路复用电源信号和反馈信号，但是本发明不限于此，并且也可以考虑使用分离的继电器。
在许多应用中，可能必须或希望在切换继电器之前使分布式控制电动机驱动器的电动机输出禁用以避免继电器触点中的过度的电弧放电。参考图5，说明根据本发明的各方面可以使用的多路复用序列的一个示例的流程图。在第一步骤102，使分布式控制电动机放大器的电动机输出禁用以停止电能流向当前被选择的轴。可以选择例如接近10毫秒的短的时间段(步骤104)以允许电流衰减。一旦电流已经衰减，则可以激活转换继电器(步骤106)以将分布式控制电动机放大器切换为与其它轴连接。可以再次选择例如大约10毫秒等级的另一短的时间段(步骤108)以允许继电器触点稳定。在该第二时间段过去之后，可以使分布式控制电动机放大器的电动机输出再次可用以对新近所选择的轴提供电能(步骤110)。
上述本发明的实施例提供使用分布式控制电动机放大器来控制运动的多个轴并对运动的多个轴提供电能的多路复用系统，该每一个轴具有唯一的操作参数。如上所述，可以以分布式控制电动机放大器以及一个或多个继电器来替代多个电动机放大器。该系统可以提供许多优点，例如减少多轴机械内的接线和部件，简化机械的电动机控制结构，并提供相关的节约成本。可以在分布式控制电动机放大器中对用于轴的操作参数编制程序以建立用于每个轴的操作“数据图表”，可以在多路复用电动机时“实时″将其下载到电动机。这可以提供用于多轴机械的快速且灵活的控制系统。
如上所述，可以连接例如丝网印刷机10等丝网印刷机来使用根据本发明的各实施例的控制设备。然而，应该理解，本发明不限于与丝网印刷机一起使用，而是还可以被应用于许多其它类型的自动化或半自动化机械。例如，本发明的实施例还可以用于分配器、回流炉、波峰焊接机及拾取和放置机械，或用于与电子基底的组件和/或制品连接的任意其它设备(例如，印制电路板或半导体晶片)。存在用于分配用于各种应用的所计量的量的液体或膏的多个类型的分配系统。这些系统使用电动机来移动各种部件以分配液体或膏和/或将在其上分配了液体或膏的物体进行移动。该系统的一个应用是在印制电路板和集成电路芯片的组件中。在该应用中，分配系统被用于使用封装材料封装集成电路的处理中和使用密封剂底部填充触发集成电路芯片的处理中。某些分配系统也用于将液体环氧树脂或锡膏分配到电路板和集成电路上。液体环氧树脂或焊锡用于将部件连接到电路板或集成电路。上述分配系统包括由本发明的受让人Speedline技术公司制造和发布的、名称为CAMALOTTM的这些分配系统。
该种分配系统使用多个电动机来提供不同部件沿着一个或多个轴移动。例如，在典型的分配系统中，将泵和分配器组件安装到用于使用由计算机系统或控制器控制的伺服电动机沿着三个互相正交的轴(x，y，z)移动泵和分配器组件的移动组件。为了在电路板上的希望的位置上分配液体焊点，沿着水平的x和y轴移动泵和分配器组件，直到使它们位于希望的位置上。然后沿着垂直的z轴将泵和分配器组件降下，直到泵和分配器组件的喷嘴处于电路板上的合适的分配高度。泵和分配器组件分配液体焊点，然后沿着z轴将泵和分配器组件升高，沿着x和y轴移动泵和分配器组件至新的位置，并沿着z轴将泵和分配器组件降下以分配下一个液体焊点。在该种分配系统中，本文描述的控制设备的实施例特别有用，以在可以用于沿着不同轴移动不同部件的各种电动机中多路复用控制和电能的。
因此已经描述了本发明的多个方面和实施例，对于本领域技术人员应该清楚修改和/或提高，并且修改和/或提高是公开的一部分。应该理解，本发明不限于本文描述的具体示例，本发明的原理可以被用于广阔的各种应用中。例如，如上所述，控制设备不仅可以与丝网印刷机或分配器一起使用，还可以与任意类型的自动化或半自动化多轴机械一起使用。此外，可以与控制设备一起使用的丝网印刷机不限于将锡膏印刷到电路板上的这些印刷机，而是，包括用于在各种基底上印刷其它材料的这些印刷机。因此，以上描述仅是作为示例，并且包括对于本领域技术人员显而易见的任意修改和提高。应该从后附权利要求及其等价物的适合的构造来确定本发明的范围。

Claims (21)

1.一种丝网印刷机，所述丝网印刷机用于在基底上印刷粘性材料，所述丝网印刷机包括：
框架；
连接到框架的丝网；
连接到框架的印刷头，用于在丝网上沉积粘性材料；
构造并布置用于支持基底的基底支撑；及
控制设备，用于控制丝网、印刷头和基底支撑中的至少一个沿着多个运动轴(axes ofmotion)的移动，控制设备包括：
分布式控制电动机放大器，
第一电动机，构造并布置为提供沿着第一运动轴的移动，
第二电动机，构造并布置为提供沿着第二运动轴的移动，以及
第一继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点、及用于接收驱动信号的线圈，以及
提供直流信号的直流电源；
其中，第一继电器被配置为响应于驱动信号在第一状态和第二状态之间进行操作，在第一状态中所述开关被电连接到第一触点，在第二状态中所述开关被电连接到第二触点；
其中，第一继电器包括被连接到直流电源的附加触点；及
其中，构造并布置第一继电器，从而当第一继电器处于第一状态时，将直
流信号施加到第二电动机；
其中分布式控制电动机放大器包括连接至第一继电器的开关的电动机输出，所述电动机输出被构造并设置为为第一或第二电动机中被选择的一个提供电能，且其中分布式控制电动机放大器被设置为在激活第一继电器之前使电动机输出禁用一短暂的时间段，以使第一继电器触点中的电流衰减，且在激活第一继电器之后的另一短暂的时间段之后，使电动机输出再次可用以允许第一继电器触点稳定。
2.根据权利要求1所述的丝网印刷机，其中，第一电动机和笫二电动机被连接到基底支撑以提供基底支撑的移动。
3.根据权利要求1所述的丝网印刷机，其中，第一电动机和第二电动机每一个都包括步进电动机。
4.根据权利要求2所述的丝网印刷机，其中，第一运动轴是处于垂直方向，以移动基底支撑接近丝网并再远离丝网。
5.一种用于在基底上印刷粘性材料的丝网印刷机，所述丝网印刷机包括：
框架；
连接到框架的丝网；
连接到框架的印刷头，用于在丝网上沉积粘性材料；
构造并布置用于支持基底的基底支撑；及
电源；
控制设备，用于控制丝网、印刷头和基底支撑中的至少一个沿着多个运动轴的移动，控制设备包括：
分布式控制电动机放大器，
第一电动机，构造并布置为提供沿着第一运动轴的移动，
第二电动机，构造并布置为提供沿着第二运动轴的移动，以及
第一继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点、用于接收驱动信号的线圈；
其中，第一继电器被配置为操作以响应在第一状态和第二状态之间的驱动信号，在所述第一状态中所述开关被电连接到第一触点，在所述第二状态中所述开关被电连接到第二触点；并且
其中所述丝网印刷机进一步包括第二继电器，其具有连接到所述电源的开关和连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点及用于接收驱动信号的线圈；
其中分布式控制电动机放大器包括连接至第一继电器的开关的电动机输出，所述电动机输出被构造并设置为为第一或第二电动机中被选择的一个提供电能，且其中分布式控制电动机放大器被设置为在激活第一继电器之前使电动机输出禁用一短暂的时间段，以使第一继电器触点中的电流衰减，且在激活第一继电器之后的另一短暂的时间段之后，使电动机输出再次可用以允许第一继电器触点稳定。
6.根据权利要求5所述的丝网印刷机，其中，
该电动机输出连接到第一继电器和第二继电器中的每一个的开关，构造并布置该电动机输出以对第一电动机和第二电动机中的被选择的一个提供电能；以及
分布式控制电动机放大器进一步包括控制输出，该控制输出连接到第一继电器和第二继电器中的每一个的线圈，构造并布置该控制输出以提供驱动信号。
7.一种用于在基底上印刷粘性材料的丝网印刷机，所述丝网印刷机包括：
框架；
连接到框架的丝网；
连接到框架的印刷头，用于在丝网上沉积粘性材料；
构造并布置用于支持基底的基底支撑；及
电源；
第二继电器；及
控制设备，用于控制丝网、印刷头和基底支撑中的至少一个沿着多个运动轴的移动，控制设备包括：
分布式控制电动机放大器，
第一电动机，构造并布置为提供沿着第一运动轴的移动，
第二电动机，构造并布置为提供沿着第二运动轴的移动，以及
第一继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点、用于接收驱动信号的线圈；
其中，第一继电器被配置为操作以响应在第一状态和第二状态之间的驱动信号，在所述第一状态中所述开关被电连接到第一触点，在所述第二状态中所述开关被电连接到第二触点；
其中，第二继电器包括连接到电源的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点、及用于接收驱动信号的线圈；
其中，第二继电器被配置为响应于驱动信号在第一状态和第二状态之间进行操作，在第一状态中所述开关被电连接到第一触点，在第二状态中所述开关被电连接到第二触点；及
其中，配置第一继电器和第二继电器，从而当第一继电器处于第一状态时，第二继电器处于第二状态；
其中分布式控制电动机放大器包括连接至第一继电器的开关的电动机输出，所述电动机输出被构造并设置为为第一或第二电动机中被选择的一个提供电能，且其中分布式控制电动机放大器被设置为在激活第一继电器之前使电动机输出禁用一短暂的时间段，以使第一继电器触点中的电流衰减，且在激活第一继电器之后的另一短暂的时间段之后，使电动机输出再次可用以允许第一继电器触点稳定。
8.根据权利要求1所述的丝网印刷机，进一步包括被连接到分布式控制电动机放大器的控制器，其中，构造并布置控制器，以对分布式控制电动机放大器提供信号，并且其中，所述信号包括用于第一电动机和第二电动机中的被选择的一个的操作参数。
9.一种控制丝网印刷机中的多个运动轴的方法，所述方法包括：
选择沿着第一运动轴的移动；
从分布式控制电动机放大器对第一电动机提供电能，所述第一电动机构造并布置为提供沿着第一运动轴的移动；
取消选择沿着第一运动轴的移动；
在取消选择沿着第一运动轴的移动之后，选择沿着第二运动轴的移动；
从分布式控制电动机放大器对第二电动机提供电能，所述第二电动机构造并布置为提供沿着第二运动轴的移动；以及
当沿着第一运动轴的移动被取消选择时，对第一电动机提供直流信号，
其中选择和取消选择沿着运动轴的移动包括：激活被连接到分布式控制电动机放大器及第一电动机与第二电动机的继电器，以将分布式控制电动机放大器的连接从第一电动机切换到第二电动机；
其中在激活继电器之前，禁止分布式控制电动机放大器中的电能流出且选择一短暂的延迟以使得继电器触点中的电流衰减，且在激活继电器之后，在对新选择的轴再次提供电能之前，选择另一短暂延迟使得继电器触点稳定。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，第一运动轴位于z方向，其中，将第一电动机连接到基底支撑，并且其中，当电源被连接到第一电动机时，沿z方向移动所述基底支撑。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：对分布式控制电动机放大器提供控制信号，所述控制信号包括用于所选择的电动机的操作参数。
12.一种控制设备，所述控制设备用于控制沿着多轴机械中的多个运动轴的移动，所述控制设备包括：
分布式控制电动机放大器，
第一电动机，构造并布置用于提供沿着第一运动轴的移动，
第二电动机，构造并布置用于提供沿着第二运动轴的移动；以及
第一继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点、及用于接收驱动信号的输入，以及
提供直流信号的直流电源；
其中，第一继电器被配置为响应于驱动信号在第一状态和第二状态之间进行操作，在第一状态中所述开关被电连接到第一触点，在第二状态中所述开关被电连接到第二触点；
其中，第一继电器包括被连接到直流电源的附加触点；及
其中，构造并布置第一继电器，从而当第一继电器处于第一状态时，将直流信号施加到第二电动机；
其中分布式控制电动机放大器包括连接至第一继电器的开关的电动机输出，所述电动机输出被构造并设置为为第一或第二电动机中被选择的一个提供电能，且其中分布式控制电动机放大器被设置为在激活第一继电器之前使电动机输出禁用一短暂的时间段，以使第一继电器触点中的电流衰减，且在激活第一继电器之后的另一短暂的时间段之后，使电动机输出再次可用以允许第一继电器触点稳定。
13.根据权利要求12所述的控制设备，其中，所述多轴机械是丝网印刷机。
14.根据权利要求12所述的控制设备，其中，所述多轴机械是分配器。
15.根据权利要求12所述的控制设备，第一电动机和第二电动机每一个都包括步进电动机。
16.一种控制设备，所述控制设备用于控制沿着多轴机械中的运动的多个轴的移动，所述控制设备包括：
分布式控制电动机放大器，
第一电动机，构造并布置用于提供沿着运动的第一轴的移动，
第二电动机，构造并布置用于提供沿着运动的第二轴的移动；以及
第一继电器，其具有连接到分布式控制电动机放大器的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点、及用于接收驱动信号的输入，以及
其中，所述第一继电器被配置为操作以响应在第一状态和第二状态之间的驱动信号，在第一状态中所述开关被电连接到第一触点，在第二状态中所述开关被电连接到第二触点；
第二继电器，其具有连接到电源的开关、连接到第一电动机的第一触点、连接到第二电动机的第二触点及用于接收驱动信号的输入；
其中分布式控制电动机放大器包括连接至第一继电器的开关的电动机输出，所述电动机输出被构造并设置为为第一或第二电动机中被选择的一个提供电能，且其中分布式控制电动机放大器被设置为在激活第一继电器之前使电动机输出禁用一短暂的时间段，以使第一继电器触点中的电流衰减，且在激活第一继电器之后的另一短暂的时间段之后，使电动机输出再次可用以允许第一继电器触点稳定。
17.根据权利要求16所述的控制设备，其中，配置第一继电器和第二继电器，从而当第一继电器处于第一状态时，第二继电器处于第二状态。
18.根据权利要求12所述的控制设备，其中
该电动机输出连接到第一继电器的开关，构造并布置该电动机输出以对第一电动机和第二电动机中的被选择的一个提供电能；
其中，所述分布式控制电动机放大器进一步包括控制输出，该控制输出连接到第一继电器的输入，构造并布置该控制输出以提供驱动信号。
19.根据权利要求12所述的控制设备，进一步包括被连接到分布式控制电动机放大器的控制器，控制器被配置以对分布式控制电动机放大器提供控制信号，其中，所述控制信号包括用于第一电动机和第二电动机中的被选择的一个的操作参数。
20.一种控制多轴机械中的多个运动轴的方法，所述方法包括：
选择沿着第一运动轴的移动；
从分布式控制电动机放大器对第一电动机提供电能，所述第一电动机构造并布置为提供沿着第一运动轴的移动；
取消选择沿着第一运动轴的移动；
在取消选择沿着第一运动轴的移动之后，选择沿着第二运动轴的移动；
从分布式控制电动机放大器对第二电动机提供电能，所述第二电动机构造并布置为提供沿着第二运动轴的移动；以及
当沿着第一运动轴的移动取消时，为所述第一电动机提供直流信号，
其中选择和取消选择沿着运动轴的移动包括：激活被连接到分布式控制电动机放大器及第一电动机与第二电动机的继电器，以将分布式控制电动机放大器的连接从第一电动机切换到第二电动机；
其中在激活继电器之前，禁止分布式控制电动机放大器中的电能流出且选择一短暂的延迟以使得继电器触点中的电流衰减，且在激活继电器之后，在对新选择的轴再次提供电能之前，选择另一短暂的延迟使得继电器触点稳定。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：在分布式控制电动机放大器处接收控制信号，所述控制信号包括用于第一和第二电动机中的所选择一个电动机的操作参数。
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