DE102007002414A1

DE102007002414A1 - Vorrichtung zum Senden von Stellungsdetektorsignalen eines Mehrwellen-Motors

Info

Publication number: DE102007002414A1
Application number: DE102007002414A
Authority: DE
Inventors: Naoki Azumino Kanayama
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2027-01-18
Also published as: DE102007002414B4; JP2007195266A; US7348897B2; JP4728128B2; US20070171104A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Senden eines Stellungsdetektorsignals eines Mehrwellen-Motors ermöglicht, dass ein in paralleler Form vorliegendes Detektorsignal, welches von Stellungsdetektoren an jedem von mehreren Motoren ausgegeben und zum Angeben einer Motordrehstellung verwendet wird, über eine Gruppe aus einer geringen Anzahl von Drähten zu Motortreibern zum Steuern des Betriebs der Motoren gesendet wird. In der Vorrichtung zum Senden eines Stellungsdetektorsignals eines Mehrwellen-Motors wandelt ein sendeseitiger Wandler ein in paralleler Form vorliegendes Detektorsignal von Drehcodierern um in ein serielles Signal und präsentiert das resultierende Signal über einen Seriensignal-Übertragungsweg einem empfangsseitigen Wandler. Der empfangsseitige Wandler wandelt das empfangene serielle Detektorsignal zurück in ein Signal paralleler Form, welches den Motortreibern angeboten wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Mehrwellen-Antriebseinrichtung bzw. Mehrwellen-Treibervorrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Motoren zum Antreiben einer gelenkigen Roboterhand oder einer anderen Mehrzahl von Arbeitswellen, insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung zum Senden eines Stellungsdetektorsignals eines Mehrwellen-Motors, die in der Lage ist, über eine geringe Anzahl von Drähten ein Detektorsignal von mehreren Stellungsdetektoren, die eine Drehstellung der Motoren erfassen, an Motortreiber zu senden, um den Betrieb der Motoren zu steuern.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Eine Mehrzahl von Motoren, beispielsweise Servomotoren zum Antreiben von Arbeitswellen, befindet sich an einer gelenkigen Roboterhand oder an einem anderen Mehrwellen-Antriebsgerät. Ein Drehcodierer oder eine andere Stellungsdetektoreinrichtung zum Nachweisen der Drehstellungen der Servomotoren ist an den Servomotoren befestigt. Motortreiber zum Steuern des Betriebs der Servomotoren steuern das Antreiben bzw. Treiben der Servomotoren aufgrund eines Stellungsbefehls, der von einem Host-Computer oder dergleichen kommt, und auf der Grundlage einer Ist-Drehstellung der Servomotoren, basierend auf einem Detektorsignal von den Drehcodierern.

In einer solchen Mehrwellen-Treibervorrichtung mit einer Mehrzahl von Motoren ist ein antriebsseitiger Mechanismus für die Motoren und Stellungsdetektoren über eine große Anzahl von Drähten mit den Motortreibern gekoppelt, um den Betrieb der Motoren zu steuern. Beispielsweise werden in einem Drehcodierer ein A-Phasensignal und ein B-Phasensignal mit einer 90° betragenden Phasendifferenz und ein Z-Signal, welches die Ursprungsstellung angibt, ausgegeben und über einen Parallelsignal-Übertragungsweg an einen Motortreiber gesendet. Für jeden Drehcodierer sind mehrere Signaldrähte vonnöten. Deshalb verlaufen in einer Mehrwellen-Antriebsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Motoren beinhaltet, zahlreiche Drähte von den an den Motoren angebrachten Drehcodierern ausgehend, so dass Raum zur Unterbringung der Drähte vorhanden sein muss. Wenn außerdem die Anzahl der Drähte zunimmt, steigt damit auch die Wahrscheinlichkeit für eine Abtrennung oder Durchtrennung der Drähte.

In der JP-A 11-175118 ist vorgeschlagen, das Detektorsignal von den Drehcodierern unter Verwendung einer seriellen Signalkonfiguration auszugeben, um dadurch die Anzahl benötigter Drähte zu verringern. Dementsprechend wird das Signal an einen Motortreiber über einen Seriensignal-Übertragungsweg übertragen, der eine geringere Anzahl von Drähten besitzt, als dies üblicherweise der Fall ist.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Senden eines Stellungsdetektorsignals eines Mehrwellen-Motors, die in der Lage ist, über eine kleine Anzahl von Drähten ein Detektorsignal von einem Stellungsdetektor an den einzelnen Motoren zu den jeweiligen Motortreibern durch direkte Verwendung des Motor-Stellungsdetektors zu senden, um ein als Parallelsignal konfiguriertes Detektorsignal auszugeben.

Um das obige Ziel zu erreichen, schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Senden eines Stellungssignals eines Mehrwellen-Motors, wodurch ein in paralleler Form vorliegendes Detektorsignal, welches von Stellungsdetektoren an jedem einer Mehrzahl von Motoren ausgegeben und zum Angeben einer Motor-Drehstellung verwendet wird, zu Motortreibern gesendet wird, um den Betrieb der Motoren zu steuern, wobei die Vorrichtung aufweist:
einen sendeseitigen Wandler mit einer Serialisierungsschaltung;
einen empfangseitigen Wandler mit einer Entserialisierungsschaltung;
einen codiererseitigen Parallelsignal-Sendeweg zum Verbinden der Stellungsdetektoren und des sendeseitigen Wandlers;
einen treiberseitigen Parallelsignal-Sendeweg zum Verbinden des empfangseitigen Wandlers und der Motortreiber; und
einen seriellen Signalübertragungsweg zum Verbinden des sendeseitigen Wandlers und des empfangseitigen Wandlers, wobei
der sendeseitige Wandler in paralleler Form vorliegende Detektorsignale, die von den Stellungsdetektoren über die codiererseitigen Parallelsignal-Sendewege gesendet werden, in serielle Signale umwandelt und die resultierenden Signale über den seriellen Signalübertragungsweg an den empfangseitigen Wandler gibt; und
der empfangseitige Wandler die empfangenen seriellen Detektorsignale in Parallelsignale umwandelt und die resultierenden Signale über den treiberseitigen Parallelsignal-Übertragungsweg an die Motortreiber gibt.

In der Vorrichtung zum Senden eines Stellungssignals eines Mehrwellen-Motors gemäß der Erfindung wird das von den Stellungsdetektoren ausgegebene Parallelsignal umgewandelt in ein serielles Signal unter Verwendung eines Signalwandlers, der als SERDES bezeichnet wird (Serialisierung/Deserialisierung). Das Detektorsignal von den Stellungsdetektoren wird hierdurch zu den Motortreibern über einen Seriensignal-Übertragungsweg gesendet, der sich aus einer kleinen Anzahl von Signaldrähten zusammensetzt. Deshalb lässt sich die Anzahl von Signaldrähten zum Verbinden der Treiberseite, auf der sich die Stellungsdetektoren befinden, und der Seite der Motortreiber durch direktes Verwenden der Stellungsdetektoren verringern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Mehrwellen-Treibervorrichtung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform einer Mehrwellen-Treibervorrichtung gemäß der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches eine Mehrwellen-Treibervorrichtung zeigt, die in einer gelenkigen Roboterhand oder einem anderen Gerät verwendet werden kann, in welchem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt. Die Mehrwellen-Treibervorrichtung 1 dieses Beispiels besitzt einen treiberseitigen Mechanismus 2, der mehrere Servomotoren 3(1), 3(2) ... und Drehcodierer 4(1), 4(2) ..., die mit den Servomotoren 3(1), 3(2) ... verbunden sind, aufweist. Die Vorrichtung 1 enthält außerdem ein Motor-Treibersteuergerät 5 zum Steuern des Betriebs der Servomotoren 3(1), 3(2) ... Außerdem enthält die Vorrichtung eine Einrichtung 6 zum Senden eines Stellungsdetektorsignals eines Mehrwellen-Motors zum Übertragen eines in paralleler Form vorliegenden Detektorsignals, welches von den Drehcodierern 4(1), 4(2) ... ausgegeben wird, zu dem Motor-Treibersteuergerät 5 zu senden.
Das Motor-Treibersteuergerät 5 enthält eine Steuerung 7 und mehrere Motortreiber 8(1), 8(2) ..., die den Servomotoren 3(1), 3(2) ... entsprechen. Unter der Steuerung seitens der Steuerung 7 liefern die Motortreiber 8(1), 8(2) ... elektrische Treiberleistung von den Motortreibern 8(1), 8(2) ... über die Motor-Treiberverdrahtungen 9(1), 9(2) ... an die Servomotoren 3(1), 3(2) ..., um die Servomotoren derart zu betreiben, dass ihre Drehstellungen, die von den Drehcodierern 4(1), 4(2) ... detektiert werden, übereinstimmen mit den Drehstellungen entsprechend einem von einem (nicht dargestellten) Hauptsteuergerät gelieferten Stellungsbefehl.
Die Vorrichtung 6 zum Senden eines Stellungsdetektorsignals eines Mehrwellen-Motors besitzt einen sendeseitigen Wandler 11 mit einer Serialisierungsschaltung, einen empfangseitigen Wandler 12 mit einer Deserialisierungsschaltung, und einen Seriensignal-Übertragungsweg zum Verbinden des sendeseitigen Wandlers 11 mit dem empfangseitigen Wandler 12. Der empfangseitige Wandler 12 und die Motortreiber 18(1), 18(2) ... sind über treiberseitige Parallelsignal-Übertragungswege 15(1), 15(2) ... verbunden. Der sendeseitige Wandler 11 und die Motortreiber 4(1), 4(2) ... sind außerdem über codiererseitige Parallelsignal-Übertragungswege 14(1), 14(2) ... verbunden.
Bei Empfang der in paralleler Form vorliegenden Detektorsignale, die von den Drehcodierern 4(1), 4(2) ... ausgegeben werden über die codiererseitigen Parallelsignal-Übertragungswege 14(1), 14(2) ..., wandelt der sendeseitige Wandler 11 die Signale in eine serielle Signalform um und liefert das resultierende Signal über den Seriensignal-Übertragungsweg 13 an den empfangseitigen Wandler 12. In dem empfangseitigen Wandler 12 wird das empfangene serielle Detektorsignal in eine parallele Signalform zurück gewandelt und über die treiberseitigen Parallelsignal-Übertragungswege 15(1), 15(2) ... an die Motortreiber 8(1), 8(2) ... gegeben.
Bei dem vorliegenden Beispiel enthält jede der Motor-Treiberverdrahtungen 9(1), 9(2) ... drei Leitungen. Es gibt vierzehn Signaldrähte in jedem der codiererseitigen Parallelsignal-Übertragungswege 14(1), 14(2) ... zwischen den Drehcodierern 4(1), 4(2) ... und dem sendeseitigen Wandler 11, und in jedem der treiberseitigen Parallelsignal-Übertragungswege 15(1), 15(2) ... zwischen dem empfangseitigen Wandler 12 und den Motortreibern 8(1), 8(2) ... Außerdem gibt es zwei Signalverdrahtungen und zwei elektrische Leistungsdrähte in dem Seriensignal-Übertragungsweg 13 für eine Gesamtmenge von vier Verdrahtungen. Diese Drähte-Anzahlen sind Beispiele, andere Drähte-Anzahlen sind möglich.
Außerdem wird beim vorliegenden Beispiel ein Drehcodierer als Motor-Stellungsdetektor verwendet. In gleicher Weise lässt sich auch ein Linearcodierer einsetzen. Außerdem kann ein magnetischer Fühler, ein Potentiometer oder dergleichen als Stellungsdetektor verwendet werden, wobei die Detektorsignale in digitale Signale umgewandelt werden.
Beim vorliegenden Beispiel wird als Übertragungsweg für das serialisierte Detektorsignal ein elektrischer Draht verwendet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, ein digitales Signal in ein optisches Signal umzuwandeln, um das Signal mit einer Lichtleiterfaser optisch zu übertragen, man kann aber auch das Signal mit Hilfe von Infrarotstrahlen oder einem Laser drahtlos übertragen.

Claims

Vorrichtung zum Senden eines Stellungsdetektorsignals eines Mehrwellen-Motors, wodurch ein paralleles Detektorsignal, welches von Stellungsdetektoren an jedem einer Mehrzahl von Motoren ausgegeben und zum Angeben einer Motor-Drehstelllung benutzt wird, zu Motortreibern gesendet wird, um den Betrieb der Motoren zu steuern, umfassend: – einen sendeseitigen Wandler (11) mit einer Serialisierungsschaltung; – einen empfangseitigen Wandler (12) mit einer Entserialisierungsschaltung; – einen codiererseitigen Parallelsignal-Sendeweg zum Verbinden der Stellungsdetektoren und des sendeseitigen Wandlers; – einen treiberseitigen Parallelsignal-Sendeweg zum Verbinden des empfangseitigen Wandlers und der Motortreiber; – einen seriellen Signalübertragungsweg zum Verbinden des sendeseitigen Wandlers und des empfangseitigen Wandlers, wobei der sendeseitige Wandler in paralleler Form vorliegende Detektorsignale, die von den Stellungsdetektoren über den codiererseitigen Parallelsignal-Übertragungsweg geliefert werden, in serielle Signale umwandelt und die resultierenden Signale dem empfangseitigen Wandler über den Seriensignal-Übertragungsweg anbietet; und der empfangseitige Wandler die empfangenen seriellen Detektorsignale in Signale paralleler Form zurückverwandelt und die resultierenden Signale den Motortreibern über den treiberseitigen Parallelsignal-Übertragungsweg anbietet.